正電子發(fā)射斷層(PET)基礎與臨床研究 腦腫瘤11C-Choline PETCT顯像及其在放射治療計劃中的應用復旦博士論文

1、目 錄縮略詞索引2中文摘要3英文摘要7前言12參考文獻16第一局部: 11C-PET顯像的實驗研究一.11C圖像圖像質(zhì)量的研究19二. Hoffman腦模中腦腫瘤模型模擬研究24三. 放療方案的實驗研究及驗證28四. 腦腫瘤病灶11C -Choline亞臨床浸潤范圍研究，與MRI的對照32結論36第二局部: 11C-Choline與18F-FDG聯(lián)合顯像對腦瘤診斷價值材料與方法40結果42討論47參考文獻51第三局部: PET/CT在腦腫瘤壞死與復發(fā)鑒別中的研究材料與方法54結果55討論57參考文獻60第四局部：PET/CT在腦腫瘤放射治療定位中的應用價值研究材料與方法63結果67討論70參考

2、文獻76論文與綜述 1.Misdiagnoses of 11C-choline Combined with 18F-FDG PET Imaging in Brain Tumors792. Non-FDG PET imaging of brain tumors89 3. PET/CT在腫瘤三維適形放療中的方法學建立和應用 95 在校期間發(fā)表論文及獲獎情況103參加學術會議情況105致謝106縮略詞索引CT Computerized Tomography 計算機斷層顯像PET Positron Emission Tomography 正電子發(fā)射體層顯像MRI Magnetic Resonance

3、Imaging 核磁共振成像MRS Magnetic Resonance Spectroscopy 磁共振波譜分析3D-CRT Three-Dimensional Conformal Radiation Therapy三維適形放射治療IMRT Intensity Modulation Radiation Therapy 調(diào)強適形放射治療PTV Planning Target Volume 方案靶區(qū)體積GTV Gross Tumor Volume 腫瘤總體積BTV Biological Tumor Volume 腫瘤生物靶區(qū)體積18F-FDG 2-deoxy-2-18Ffluoro-D-gluc

4、ose 18F-脫氧葡萄糖TPS: Treatment Planning System 放療方案系統(tǒng) HOFFMAN 3D BRAIN PHANTOM 霍夫曼3D腦模型PET/SPECT PHANTOM PET/SPECT系統(tǒng)模型Cyberknife 射波刀 MBq MegaBecquerel 兆貝克mci Millicurie 毫居里11C-Choline 11C-膽堿11C-Acetate 11C-乙酸11C-Methonion 11C-蛋氨酸MicroPET Micro positron emission tomography 小動物PETRCP Radiochemical purity

5、 放射化學純度Image quality 圖像質(zhì)量QC Quality Control 質(zhì)量控制SUV 標準攝取值Astrocytomas 星形細胞瘤Oligodendrogliomas 少突膠質(zhì)細胞瘤mixedoligoastrocytomas 混合型膠質(zhì)瘤Gliomas 膠質(zhì)瘤正電子發(fā)射斷層(PET)根底與臨床研究: 腦腫瘤11C-Choline PET/CT顯像及其在放射治療方案中的應用中文摘要一、選題的目的與設計思路：腦腫瘤按來源通常分為源自顱內(nèi)各組織的原發(fā)性腫瘤和由身體它處轉(zhuǎn)移至腦內(nèi)的轉(zhuǎn)移性腫瘤兩大類。原發(fā)性腦腫瘤發(fā)病率居全身惡性腫瘤第11位，原發(fā)性腦腫瘤以膠質(zhì)瘤為主，盡管目前各種綜

6、合治療方法不斷進展，膠質(zhì)瘤患者的中位生存期仍十分有限，尤其是病理分級高的腫瘤；而轉(zhuǎn)移性腦腫瘤的發(fā)病率更高，在常見腫瘤中有20-40%患者會出現(xiàn)腦轉(zhuǎn)移。目前腦部計算機斷層掃描CT和核磁共振成像MRI及其相應的增強顯像是用于診斷腦部腫瘤的主要常規(guī)方法， 近年來開展的影像診斷技術正電子發(fā)射斷層顯像PET被用于腦腫瘤的良惡性鑒別、術前病理分級、病程分期、鑒別腫瘤復發(fā)或壞死、探測殘留腫瘤、立體定向穿刺、放療方案的制定、判斷腫瘤對治療的敏感性、患者預后的判斷等方面。PET以各種放射性示蹤劑作為顯像的根底，最常用的放射性示蹤劑為經(jīng)典的2-18Ffluoro-2-deoxy-D- glucoseFDG，為臨床

7、提供了CT、MRI尚難以給予的各種關于腫瘤能量代謝的生物學信息，尤其在腫瘤復發(fā)與殘留腫瘤的鑒別等方面顯得尤其重要。近年來腫瘤生物靶區(qū)體積BTV概念的出現(xiàn)，預示著PET的應用將會更為廣泛，它通過在腫瘤組織的血流灌注、代謝、增殖活性、乏氧、腫瘤相關受體、血管生成及凋亡等方面的顯示為放射治療的進一步優(yōu)化提供了重要技術平臺。但從技術上看，僅僅FDG顯然是不夠的，由于大腦皮質(zhì)對于葡萄糖的相對高攝取，使得FDG對于腦腫瘤的顯像特異性及對低度惡性腦腫瘤顯像的敏感性受到較大限制，因此PET尚需要其他的顯像劑如氨基酸類顯像劑、膽堿類、乙酸類及神經(jīng)受體顯像劑、乏氧顯像劑、嘧啶類等顯像技術的從多種不同代謝途徑反映了

8、腫瘤的異質(zhì)性，提供更好的診斷特異性及對腫瘤形態(tài)精確描繪，為PET在腦腫瘤方面的應用提供了更好的技術平臺。本研究擬通過探討11C標記藥物PET成像的技術因素評價、PET在腦腫瘤臨床診斷的可靠性、對放射治療方案制定的實驗根底技術探索，11C標記藥物對腦腫瘤診斷價值評價，對腦腫瘤壞死與復發(fā)的鑒別及在腫瘤放療實施過程的研究等方面對PET在腦腫瘤方面的應用進行研究。二、研究結果：第一局部 11C -PET顯像的模型實驗研究本實驗研究分四個實驗局部進行。1、實驗通過應用PET/CT儀器系統(tǒng)模型與Hoffman 3D腦模型進行不同正電子核素成像測試，以熱區(qū)、冷區(qū)分辨率和線性及均勻度等指標和HOFFMAN 3

9、D腦模型的測試顯示圖進行比較，結果顯示11C和18F兩種正電子核素在圖像分辨能力方面無顯著性差異，其中11C的圖像與18F圖像相比在小的熱區(qū)分辨能力顯示方面還是有一定的畸變，而18F與11C的測試結果顯示無論熱區(qū)和冷區(qū)大小測量時均會出現(xiàn)少許高估和低估的顯像，需要在臨床應用中測量病灶大小時加以注意。2、實驗自行建立了在Hoffman 3D腦模型中，制作模擬腦腫瘤病灶的方法，模擬腫瘤的大小為5mm和15mm，該方法可用于PET/CT及MRI顯像。實驗顯示MRI對病灶大小估計準確，而在PET顯像中，模擬腫瘤的的球體內(nèi)，外預量的放射性濃度比1:5和1：10對熱區(qū)大小測量有影響，高攝取的病灶大小可能會有

10、一定的被高估可能，提示在臨床顯像中應加以注意。3、實驗把上述腦腫瘤模型應用于兩類不同的放射治療系統(tǒng)Varian clinical 600-C放射治療系統(tǒng)和Accuray的Cyber knife中，模型圖像可以通過光盤傳輸進入放療方案系統(tǒng)(TPS)，按要求的方式進行調(diào)整處理，采用圖像融合的方法勾畫靶區(qū)，執(zhí)行放療方案，說明PET圖像在放療方案系統(tǒng)進行靶區(qū)設定是可行的，可以進一步用于臨床患者的生物靶區(qū)的勾畫，實現(xiàn)生物靶區(qū)放射治療。4、實驗通過8例膠質(zhì)瘤患者的腦PET顯像結合MRI及病理結果進行研究，可見11C-Choline PET顯像顯示病灶范圍最大，涵蓋了腫瘤亞臨床的浸潤局部，與實際臨床制定腫瘤

11、治療范圍時所需目標體積最為相符；MRI顯像的結果與腫瘤實體局部的體積最為接近；18F -FDG PET顯像的結果總體小于腫瘤實體局部的體積但與MRI顯像結果在統(tǒng)計學上無顯著差異，說明11C Choline較為適于放射治療靶區(qū)勾畫，值得進一步積累更多病例深入研究。第二局部 11C-Choline與18F-FDG聯(lián)合顯像對腦瘤診斷價值本局部研究通過178例腦腫瘤的11C-Choline PET、18F-FDG及MRI的顯像研究，結果說明與MRI比較，MRI診斷腦腫瘤的靈敏度及特異性高于18F-FDG PET；11C -Choline PET顯像靈敏度與特異性與MRI相似，其差異無統(tǒng)計學意義，MRI

12、在解剖結構的顯示方面好于PET/CT,但在腫瘤生物學行為和腫瘤的活力顯示方面PET優(yōu)于MRI，11C -Choline PET 對病灶定性最為準確，在腫瘤的分級方面有一定的幫助，且可以鑒別放射性壞死與復發(fā)。第三局部 PET/CT在腦腫瘤壞死與復發(fā)鑒別中的研究本局部研究通過55例腦腫瘤放療后疑心復發(fā)或放射性壞死患者進行11C-Choline PET、18F-FDG及MRI的顯像研究，結果顯示11C-Choline PET顯像可提高腦腫瘤壞死及復發(fā)的診斷準確率，研究說明11C -Choline PET/CT顯像診斷準確率為90.9%，顯著高于MRI85.5%及18F-FDG PET/CT72.7%

13、顯像。然而11C -Choline PET/CT顯像在鑒別腦腫瘤壞死及復發(fā)中也存在一定的假陽性及假陰性，需要在臨床診斷中結合病史和系列增強MRI的顯像表現(xiàn)，才能得到正確的結果。第四局部 PET/CT在腦腫瘤放射治療定位中的應用價值研究本研究應用SIEMENS公司出品的BIOGRAPH SENSATION 16型PET/CT及BIOGRAPH 64 HD型PET/CT、Varian公司的clinical 600c和Nomos公司的PEACOCK TPS系統(tǒng)進行調(diào)強適形放療技術設計研究。通過對44例腦腫瘤患者進行定位11C -Choline PET/CT顯像，應用激光線進行定位，將采集的PET/C

14、T圖像通過光盤存儲，送至TPS進行治療方案，由放療物理師和醫(yī)師根據(jù)PET和CT兩組資料應用方案系統(tǒng)的圖像融合軟件，使圖像到達融合標準后制定放療方案靶區(qū)。治療期間詳細記錄患者病癥及早期放射反響,放射治療結束后3個月再進行近期療效評價。結果建立了非18F -FDG PET/CT和PEACOCK適形調(diào)強放療系統(tǒng)實用融合圖像方法學；44例受試患者中共有2863.64%例患者的治療方案通過PET/CT顯像發(fā)生了改變，主要是治療的范圍(PTV)增加(14/44,%),局部患者(14/44,%)經(jīng)過PET/CT融合后，所制定的PTV范圍減?。?4例患者經(jīng)過PET/CT技術定位放射治療后均取得良好療效。建立在

15、適形調(diào)強放療系統(tǒng)的PET/CT融合圖像方法學是我們完成治療的首要問題，這種方法的應用將提高對生物靶區(qū)體積制定的精確性，使臨床放療后患者緩解的可能增加。 三、本研究論文可以得出以下結論：1. 11C和18F兩種正電子核素在圖像分辨能力方面無顯著性差異，其中11C PET圖像與18F圖像相比在小的熱區(qū)分辨能力顯示方面還是有一定的畸變，而18F與11C的測試結果顯示無論熱區(qū)和冷區(qū)大小測量時均會出現(xiàn)少許高估和低估的顯像; 在PET顯像中，不同的放射性濃度會對腫塊大小測量產(chǎn)生影響，高攝取的病灶，大小可能會被高估；PET圖像在放療方案系統(tǒng)進行靶區(qū)設定是可行的；11C-Choline PET顯像顯示病灶范圍

16、實際臨床制定腫瘤治療范圍時所需目標體積最為相符，可以作為放射治療生物靶區(qū)勾畫。2. MRI及其增強掃描是目前腦腫瘤的常規(guī)應用手段，PET/CT是其有益的補充。MRI在解剖結構的顯示方面好于PET/CT， 11C -Choline PET顯像在靈敏度與特異性方面與MRI相似，但在腫瘤生物學行為和腫瘤的活力顯示方面PET優(yōu)于MRI，11C -Choline PET腫瘤的分級方面有一定的幫助，且可以鑒別放射性壞死與復發(fā)。3. PET/CT在鑒別腦腫瘤放射性損傷和復發(fā)方面具有重要意義，其中11C -Choline PET/CT診斷準確率為90.9%，顯著高于MRI及18F-FDG PET/CT顯像。但

17、同時也存在一定的假陽性及假陰性，需要在臨床診斷中結合病史和系列增強MRI的顯像表現(xiàn)，才能得到正確的結果。4. 在腦膠質(zhì)瘤放療中，CT、MRI以及PET等圖像提供了可以互補的有利于放療方案制定的信息，PET/CT可以作為生物靶區(qū)制定的重要指標，有助于提高腫瘤靶區(qū)的精確確定和治療療效監(jiān)測。在腦膠質(zhì)瘤放療方案制定中，由于受PET顯像空間分辨率的限制，腦本底的影響等，制定放療方案的過程需要多種圖像共同參與?；?1C -膽堿、18FFLT、 11C -乙酸、18F -FDG等多種PET示蹤劑的聯(lián)合應用，結合常規(guī)CT、MRI顯像以及臨床資料的綜合信息的診斷和治療可能是將來PET在腦腫瘤放療開展的最終方向

18、，尚宜今后繼續(xù)探索。 關鍵詞：膽堿；腦腫瘤；放射性同位素；正電子發(fā)射型計算機斷層掃描； PET；PET/CT；MRI；CT；質(zhì)量控制； 中圖分類號：Preliminary And Clinical Studies On Positron Emission Tomography: 11C-Choline PET/CT imaging of brain tumor and its application in radiation treatment planning ABSTRAGTPurpose and Project design:Brain tumors can be classified

19、by origin into primary or metastatic. Primary brain tumor has a high occurrence ranking the 11th in all malignant tumors. The most common type of primary brain tumor is glioma. Despite improvements in various treatment strategies, median survival of patients is limited, especially the high grade tum

20、or; the metastatic brain tumor has a even higher occurrence with a possibility of 20-40% in all tumor patients. Computed tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI) with their enhanced imaging are now the routine methods of brain tumor diagnosis. With the development of positron emission to

21、mography (PET), it has been applied in various ways of brain tumor imaging including malignancy differentiation, pre-operation grading, staging, post-treatment monitoring, stereotaxis needle biopsy, radiation treatment planning, prognosis prediction, etc. With the foundation of various radiopharmace

22、uticals, especially the classic 2-18Ffluoro-2- deoxy-D-glucose (FDG), PET can provide the biological information of tumor metabolism that neither CT nor MRI can. The biological tumor volume (BTV) is a newly developed concept including the blood infusion, metabolism, proliferation activity, tumor spe

23、cific receptor, vascular generation, etc. of the tumor. To define such BTV, FDG only is far from enough. Due to the high uptake of FDG in cerebral cortex, brain tumor imaging with FDG is limited in specificity and sensitivity of low grade tumor. Other radiopharmaceuticals like amino-acid, choline, a

24、cetate, etc. are needed to provide more accurate diagnosis and delineation of the tumor.This study intended to evaluate the imaging quality of 11C labeled tracers, their liability in brain tumor diagnosis and the application in radiation treatment planning of brain tumor.Results:Part I Study of 11C-

25、PET imagingThis part of study includes 4 experiments.Experiment 1: PET/CT imaging of Hoffman 3D brain model using multiple positron radiopharmaceuticals. Comparing the results in hot region, cold region, linearity and homogeneity, our study showed no significant difference in image resolution betwee

26、n 11C- and 18F- labeled tracers. However, in small hot regions there is certain aberration in resolution test with 11C-labeled images compared to 18F-labeled images and all results showed mild deviation in both hot and cold region, which should be taken into consideration in clinical use.Experiment

27、2: I established brain tumor imaging model in Hoffman 3D brain model. The sizes of the tumor models were 5mm and 15mm in diameter. MRI showed the actual size of the tumor while in PET imaging, different background concentration of the radiopharmaceuticals (1:5 and 1:10) has certain impact in accessi

28、ng of tumor size. Tumors with high uptake were likely to be over-accessed, which should be taken into consideration in clinical use.Experiment 3: I applied the tumor model in two different radiation treatment systems (clinical 600-C of Varian and Cyber knife of Accuray). Images of the model were tra

29、nsferred through compact disc into the treatment planning system (TPS) and adjusted to meet the requirement. Target delineation was performed with fused images. My study showed that radiation treatment planning using PET imaging is feasible and can be applied into clinical use.Experiment 4: 8 patien

30、ts with glioma were studied using PET imaging and MRI with contrast. Our study indicated that 11C-Choline PET showed the largest area of the tumor including the sub-clinical infiltrating area which consist mostly with the actual treatment planning area; the result of MRI was closest to the solid par

31、t of the tumor; result of 18F-FDG PET was smaller than the solid part of the tumor but there is no statistical significance compared to the result of MRI. In conclusion, our study showed that 11C-Choline PET was the most suitable imaging technology among the three methods in radiation treatment plan

32、ning of brain tumors.Part II The diagnostic value of 11C-Choline combined with 18F-FDG PET imagingI studied 178 cases of brain tumor with MRI, 11C-Choline PET, 18F-FDG PET imaging. Out study showed that the diagnostic sensitivity and specificity of MRI was higher than 18F-FDG PET but similar as 11C-

33、Choline PET. MRI is superior in showing the anatomical structure but inferior in revealing the biological activities. 11C-Choline PET is the most accurate method among all three in locating the tumor; it also showed value in tumor grading and differentiating necrosis from recurrence.Part III PET/CT

34、in differentiating necrosis from recurrence of brain tumorsI studied 55 cases of post-radiation brain tumor with MRI, 11C-Choline PET, 18F-FDG PET imaging. My study showed that 11C-Choline PET could improve the diagnostic accuracy in differentiating necrosis from recurrence. The accuracy of 11C-Chol

35、ine PET was 90.9%, which was significantly higher than 18F-FDG PET and MRI. However, there was still certain rate of false positive and false negative and clinical information and MRI with contrast have great importance in diagnosis.Part IV The application of PET/CT in radiation treatment planning o

36、f brain tumorsUsing Biograph Sensation 16 and Biograph 64 HD PET/CT scanner of Siemens, clinical 600c of Varian and PEACOCK TPS of Nomos, 44 patients with brains tumors were studied with 11C-Choline PET. Metal radio-active points (18F) and laser beams were used for alignment. The acquired data was t

37、ransferred to TPS through compact disc. The target delineation was performed by radiation therapists and nuclear medicine physicians based on fused images. Patients were closely monitored for symptoms and early reaction of radiation and were accessed 3 months later. I established the methodology of

38、incorporating non-FDG PET/CT imaging in PEACOCK radiation treatment planning. Among all 44 patients, 28 (63.64%) patients significantly changed their treatment plan due to PET/CT, 14 (31.82%)patients increased the target volume and 14 (31.82%) decreased. All patients were treated successfully. The a

39、pplication of PET/CT will increase the accuracy of biological target volume planning and increase the possible of clinical remission.Conclusion:1. There is no significant difference in resolution between 11C-labeled and 18F-labeled tracers. In small hot regions there is certain aberration in resolut

40、ion test with 11C-labeled images compared to 18F-labeled images and all results showed mild deviation in both hot and cold region. Different background concentration of the radiopharmaceuticals has certain impact in accessing of tumor size. Tumors with high uptake were likely to be over-accessed. Ra

41、diation treatment planning using PET imaging is feasible. 11C-Choline PET showed most consistent result with the target volume which could be used in delineating biological target volume.2. MRI with contrast is the conventional method currently in brain tumor imaging, PET/CT plays a compensate role.

42、 MRI is superior in showing the anatomical structure but inferior in revealing the biological activities. 11C-Choline PET is the most accurate method among all three in locating the tumor; it also showed value in tumor grading and differentiating necrosis from recurrence.3. PET/CT has important valu

43、e in differentiating post-radiation necrosis from recurrence of brain tumors. The diagnostic accuracy of 11C -Choline PET/CT was 90.9%, which was significantly higher than MRI and 18F-FDG PET/CT. There was still certain rate of false positive and false negative and clinical information and MRI with

44、contrast have great importance in diagnosis.4. In radiation treatment of gliomas, CT, MRI and PET imaging provided compensative information in treatment planning. PET/CT can be applied to delineating biological target volume that improves the planning accuracy and therapeutic effect. Limited by the

45、spatial resolution, background uptake, etc., treatment planning requires multiple methods of imaging. The combined use of multiple radiopharmaceuticals including 11C-Choline, 11C-acetate, 18F-FDG, with conventional CT, MRI and clinical information leads to the future of diagnosis and treatment with

46、PET in brain tumors.Key Words: Choline； Brain tumor； Radioisotopes；Positron emission tomography; PET； PET/CT； MRI； CT； Quality control； 前 言1. 腦腫瘤的流行病學：腦腫瘤按起源通常分為源自顱內(nèi)各組織的原發(fā)性腫瘤和由身體它處轉(zhuǎn)移至腦內(nèi)的轉(zhuǎn)移性腫瘤兩大類。原發(fā)性腦腫瘤發(fā)病率較高，我國流行學調(diào)查為大約3.8910萬年，居全身惡性腫瘤第11位，但在兒童組，是僅次于白血病的第二種嚴重疾??；在死亡率方面，腦腫瘤在 在成人中居所有惡性腫瘤死亡率的第10位，但在12歲以下兒

47、童中那么占12，居第1位。國外文獻報道腦腫瘤的每年發(fā)病率在7-19/10萬年, 其中惡性膠質(zhì)瘤的發(fā)病率約為5/10萬年，僅美國每年就有超過14000例新發(fā)病例1,2。其患病率男性較女性高約40%，平均診斷年齡約為64歲2,3。其死亡率亦較高，美國每年有上萬名患者死于原發(fā)性腦腫瘤，在15歲以下的兒童中死亡原因占第二位，在15-24歲的人群中占第三位，其中膠質(zhì)瘤在20歲以上的人群中占據(jù)了90%以上的病例。原發(fā)性腦腫瘤的病因可能和遺傳、顱腦損傷、放射性照射、化學因素，病毒等有關。在成人最常見的腦部原發(fā)性腫瘤為膠質(zhì)瘤及腦膜瘤。惡性膠質(zhì)瘤中最常見的為膠質(zhì)母細胞瘤glioblastoma，約占6070%；

48、其次為星形細胞瘤(astrocytoma)，約占1015%；少突膠質(zhì)細胞瘤(oligodendroglioma)居第三位，占約10%；其余類型還包括室管膜瘤(ependymomas)、神經(jīng)節(jié)神經(jīng)膠質(zhì)瘤(ganglioglioma)等。按照惡性程度，在我國一般以WHO的分級標準又可分為IIV級，其中 = 3 * ROMAN IIIIV被視為高級別的腫瘤。盡管目前各種綜合治療方法不斷進展，膠質(zhì)瘤患者的中位生存期仍十分有限，尤其是高級別的腫瘤，按腫瘤分級及患者年齡的不同，從膠質(zhì)母細胞瘤的1年至II級膠質(zhì)瘤的510年不等，其中最常見的膠質(zhì)瘤-膠質(zhì)母細胞瘤其中位生存期僅有1215月2，手術后的病例也只有

49、2-3年。比照原發(fā)性腦腫瘤，轉(zhuǎn)移性腦腫瘤的發(fā)病率更高，國外報道是原發(fā)性腦腫瘤的10倍，在常見腫瘤中有20-40%患者會出現(xiàn)腦轉(zhuǎn)移，在美國每年有十萬以上的病例死于腫瘤顱內(nèi)轉(zhuǎn)移，可見腦腫瘤對人類健康的危害。2. 腦腫瘤的影像學診斷：至今為止， 唯一有證據(jù)證明為腦腫瘤患病危險因素的是暴露于放射線中，其他尚未發(fā)現(xiàn)明確造成腦腫瘤的主要誘因3，由于早期診斷和早期治療可以使相當?shù)牟±玫饺?，因此腦腫瘤的早期發(fā)現(xiàn)、診斷及準確分級對于患者的治療及預后有著至關重要的作用。目前腦部計算機斷層掃描CT和核磁共振成像MRI及其相應的增強顯像是用于診斷腦部腫瘤的主要常規(guī)方法，由于顯像原理的優(yōu)勢，MRI顯像的分辨率及組織

50、比照度都較高，其除了能夠提供腫瘤的大小及位置等常規(guī)信息，腫瘤的占位效應，水腫，出血，壞死等都能在MRI顯像上表現(xiàn)出來，此外，通過各種不同的參數(shù)設定如質(zhì)子、彌散、灌注加權顯像及FLAIR等，MRI可以對不同的腫瘤進行鑒別。而近來開展迅速的核磁共振波譜分析MRS等技術那么能夠從分子水平對腫瘤進行代謝顯像。其應用從診斷至治療后觀察方面貫穿了腦腫瘤的整個過程，當然由于MRI技術本身尤其在靈敏度等方面的缺乏，尚不能對腦腫瘤各方面進行詮釋，需要通過其他分子影像技術進行多方位的協(xié)同觀察，才能對腦腫瘤的診治預后進一步的提高。目前在顯像領域另一最主要的技術為正電子發(fā)射斷層顯像Positron Emission

51、Tomograph。PET顯像以各種放射性示蹤劑作為顯像的根底，在腦腫瘤的PET顯像中最常用的放射性示蹤劑為經(jīng)典的2-18Ffluoro-2-deoxy-D- glucoseFDG。作為反映組織葡萄糖代謝的示蹤劑，F(xiàn)DG已被廣泛地用于腦腫瘤的良惡性判別、術前病理分級、病程分期、鑒別腫瘤復發(fā)或壞死、探測殘留腫瘤、立體定向穿刺、放療方案的制定、判斷腫瘤對治療的敏感性、患者預后的判斷等方面4-10，它為臨床提供了CT、MRI尚難以給予的各種關于腫瘤能量代謝的生物學信息。在腫瘤的良惡性鑒別和術前病理分級方面，由于惡性腫瘤的根底在于其增殖較快，蛋白合成和葡萄糖的利用率明顯高于其它正常組織細胞，而且惡性程

52、度高的腫瘤細胞在這方面的行為比生長較慢的惡性程度低的腫瘤明顯得多，通過探查腫瘤組織的葡萄糖代謝情況和蛋白合成率可以了解腫瘤的生物學行為，為腫瘤良惡性鑒別、病理分級和病程分期提供有價值的信息。研究說明，按病理分級，腦膠質(zhì)瘤18F-FDG的代謝率如下：級平均18F-1.6mg100gmin，而3.3mg100gmin，其中2.7mg100gmin，3.6mg100gmin；可見隨著惡性程度增加，腫瘤組織葡萄糖代謝率也在增加。在臨床應用時，18F -FDG PET尚可提供腫瘤是否進一步惡性變或升級的信息，但對良性腫瘤和低級別的膠質(zhì)瘤以及一些良性病變?nèi)缪装Y等來病變說，18F -FDG PET還存在著缺

53、乏，需要其他影像技術來解決。對轉(zhuǎn)移性腦腫瘤來說，18F -腫瘤患者平均生存時間大于19個月。另有報道，將病理分級較高的患者分為兩組，高代謝組1年存活率29，而低代謝或正常代謝組1年存活率達78。由此可見，PET顯像對預后的評估具有相當?shù)呐R床價值。3.PET在腦腫瘤放射治療中的作用：18F-FDG PET應用更多的方面是在腫瘤復發(fā)與殘留腫瘤的病灶定位以及放療、化療后組織壞死的鑒別，特別是在后者，PET顯像的作用顯得尤其重要。腦腫瘤的治療除了手術外常用放射治療或/和化療，治療后常有后續(xù)的反響，臨床上可分為急性期數(shù)hr-數(shù)周、亞急性早期數(shù)周-4月、亞急性晚期4月-數(shù)年和慢性，而腫瘤復發(fā)和放療、化療后

54、壞死的治療方案是截然不同的，因此其鑒別也顯得很重要，需要有明確的診斷作為治療的依據(jù)，這時PET顯像表現(xiàn)起到關鍵作用，腫瘤復發(fā)表現(xiàn)FDG高代謝率，而放療、化療后壞死腦組織那么顯示低代謝或無代謝狀態(tài)，這種代謝的上下往往對腫瘤活檢部位確實定也起著關鍵的作用。近年來放射治療的開展隨著3維立體適形/調(diào)強3D-CRT/IMRT放療技術建立和臨床應用，可以在盡可能提高腫瘤靶區(qū)物理劑量同時顯著降低腫瘤周圍正常組織的物理劑量，因而從理論上推測，這些新技術的臨床應用有望提高生長在對放射線耐受劑量低的腦組織內(nèi)的腦膠質(zhì)瘤放療療效11。然而放療精確性提高后，對需要照射的腫瘤靶區(qū)確定的精確性也需要隨之提高，在保證腫瘤部位

55、照射量的同時減少副作用，這樣才能使腫瘤放療在精確性提高根底上，準確性也會隨之顯著提高。在腫瘤放療方案GTV的制定過程中，非創(chuàng)傷性的顯像技術起著關鍵的核心作用，PET提供的關于腫瘤的浸潤范圍及生物學特性等有用信息，是其他影像技術目前尚不能到達的，它可以為臨床提供相應的生物學靶區(qū)，其設想是基于多種影像信息的綜合信息，建立腫瘤生物靶區(qū)體積BTV，即將現(xiàn)在最新的功能性顯像技術與傳統(tǒng)的解剖顯像圖像相融合以表達出腫瘤組織的血流灌注、代謝、增殖活性、乏氧、腫瘤特異性受體、血管生成及凋亡等方面一系列腫瘤生物學因素決定的治療靶區(qū)內(nèi)放射敏感性不同的區(qū)域，為放射治療的進一步開展提供了重要技術平臺。4 但從技術上看，

56、僅僅18F -FDG顯然是不夠的，由于大腦皮質(zhì)對于葡萄糖的相對高攝取，使得FDG對于腦腫瘤的顯像特異性及對低度惡性腦腫瘤顯像的敏感性受到較大限制，級別較低的腫瘤如1-2級的膠質(zhì)瘤及大局部的轉(zhuǎn)移瘤均呈低代謝，加上PET本身空間分辨率有限，使FDG PET難以區(qū)分腫瘤與其他病變而出現(xiàn)大量的假陰性，另外值得注意的是，在放射性壞死與復發(fā)鑒別中，放射性壞死并不是真正無放射性攝取，有時會表現(xiàn)一定的低攝取，加上炎癥、肉芽腫及膠質(zhì)增生等病變，均會出現(xiàn)一定的假陽性病例。因此PET尚需要其他的信息來幫助解決這些困難，目前可選擇的方法主要是其他的顯像劑，近年來，各種特異性更高的放射性示蹤劑越來越多地被應用于腦腫瘤顯

57、像，如氨基酸類的顯像劑Methyl-11C-L-Methionine11C -MET12-14，11C-tyrosine，O-(2-18F-fluoroethyl)-L-tyrosineFET等15-19;其他尚有膽堿類11C -Choline,18F-Choline20-23;乙酸類11C -Accetate;神經(jīng)受體顯像劑18F -DOPA;乏氧顯像劑(18F-Fluoromisonidazole); 嘧啶類39-deoxy-39-18F- fluorothymidine (FLT)24-27等多種顯像劑，這些顯像技術的從多種不同代謝途徑反映了腫瘤的異常增殖，其共同的優(yōu)勢在于較低的腦本底攝

58、取并因此提供了較好診斷特異性及對腫瘤形態(tài)更佳的描繪，為PET在腦腫瘤方面的應用提供了更好的技術平臺。其他的方法還可以通過延遲顯像觀察腫瘤部位的18F-FDG代謝與其他腦組織代謝進行比較而判定其良惡性等技術。盡管MRI是臨床對腦腫瘤診斷和隨訪的影像技術常規(guī)方法，但PET可能會在某些方面有相應的補充作用，甚至對某些疾病起到關鍵的決定作用，本研究擬通過探討11C-PET成像的技術因素評價11C-PET臨床診斷的可靠性、對放射治療方案制定的實驗根底技術探索，11C標記藥物對腦腫瘤診斷價值評價，對腦腫瘤壞死與復發(fā)的鑒別及在腫瘤放療實施過程的研究等方面對PET在腦腫瘤方面的應用進行探索。參考文獻1. Lo

59、uis DN, Ohgaki H, Wiestler OD, et al. The 2007 WHO classification of tumors of the central nervous system. Lyon, France: IARC Press, 2007. 2. Wen PY, Kesari, S. Malignant gliomas in adults. N Engl J Med 2021;359:492-507.3. Fisher JL, Schwartzbaum JA, Wrensch M, Wiemels JL. Epidemiology of brain tumo

60、rs. Neurol Clin 2007;25:867-90. 4. Giammarile F, Cinotti LE, Jouvet A, et al. High and low grade oligodendrogliomas (ODG): correlation of amino-acid and glucose uptakes using PET and histological classifications. J Neurooncol, 2004, 68(3): 263-274. 5. Pirotte B, Goldman S, Massager N, et al. Compari