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CHO和FDG PET对肺癌诊断的临床价值及其与灌注CT比较的实验研究

李亚军  
【摘要】: 第一部分免VX2肺肿瘤模型的CHO和FDG PET对比研究及其与MVD和PCNA指数相关性的初步探讨 目的:建立实验性兔VX2肺肿瘤模型。免疫组化染色观察并测量肿瘤的血管生成及增殖活性。对实验性兔VX2肺肿瘤行~(11)C-胆碱(choline,CHO)正电子发射断层显像(positron emission tomography,PET)和~(-18)F-氟代脱氧葡萄糖(2-fluoro-2-deoxy-D-glucose,FDG)PET对比显像研究,测量肿瘤最大标准摄取值(maximal standardized uptake value,SUVmax),检验CHO PET和FDG PET反映肿瘤血管生成和增殖活性的效能。 材料与方法:新西兰大白兔54只,体重2.5~3kg,雌雄不限。全麻状态下,采用经皮穿刺法于右肺注射VX2肿瘤活细胞悬液0.5ml。1周后行CT平扫检查观察肿瘤生长情况,发现单发肺结节者为肿瘤成活标志。 于接种VX2肿瘤10~11天后行CHO和FDG PET检查。经耳缘静脉留置针注射CHO和FDG。先行CHO PET检查,于静脉注射1mCi CHO 5分钟后进行图像采集。FDG PET检查于静脉注射0.5mCi FDG后1小时,且CHO注射后2小时进行。采用GE Discovery LS PET/CT扫描仪。将图像数据传入Xeleris工作站,得到VX2肺肿瘤的CT、PET及PET/CT融合图像,测量肿瘤SUVmax。荷瘤兔完成全部影像学检查后,无痛处死。将兔肺置入10%福尔马林溶液固定,石蜡包埋,切片并染色。HE染色评价肿瘤细胞密度,CD34和增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)免疫组化染色评价肿瘤微血管密度(microvessel density,MVD)及PCNA指数。对肿瘤CHO SUVmax、FDG SUVmax和肿瘤大小、细胞密度、MVD及PCNA指数进行统计学分析。 结果:54只实验兔中,8只于穿刺后死亡,8只形成胸膜VX2肿瘤,2只形成弥漫性肺转移癌,36只形成单发VX2肺肿瘤,成功率为66.7%。但成瘤兔中2只于PET检查后死亡,1只由于肿瘤中心坏死灶大而未能纳入研究,最后有33只实验兔纳入研究。 所有VX2肺肿瘤均可见不同程度的CHO和FDG浓集,CHO SUVmax平均为4.02±3.07(1.4~12.2),FDG SUVmax平均为5.70±3.45(1.0~13.0)。肿瘤大小平均为1.68±1.61cm~3(0.13~8cm~3)。高倍镜(200x,0.739mm~2)视野下,肿瘤细胞含量平均为547.36±64.78个(413~708个),MVD平均为35.78±13.63个(13~64个),PCNA指数平均为42.34%±15.26%(3.23%~75.87%)。FDG SUVmax明显高于CHO SUVmax (P=0.003),二者存在正相关关系(r=0.578,P=0.000)。CHO SUVmax与PCNA指数(r=0.786,P=0.000)之间存在正相关关系,但与肿瘤大小、肿瘤细胞密度及MVD之间不具有相关性。FDG SUVmax与MVD(r=0.525,P=0.002)及PCNA指数(r=0.531,P=0.001)之间存在正相关关系,与肿瘤大小(r=0.335,P=0.057)之间呈临界正相关关系,与肿瘤细胞密度(r=-0.105,P=-0.561)之间不具有相关性。肿瘤MVD与肿瘤大小之间存在微弱正相关关系(r=0.362,P=0.038)。 结论:兔VX2肺肿瘤的CHO SUVmax与FDG SUVmax与PCNA指数均具有相关性,二者均可反映肿瘤细胞增殖活性;但CHO SUVmax与PCNA指数的相关性更明显,CHO PET可更准确的反映肿瘤增殖活性。兔VX2肺肿瘤的FDG SUVmax与肿瘤MVD之间存在相关性,FDG PET可反映肿瘤血管生成;CHO SUVmax与肿瘤MVD之间不具有相关性,CHO PET不能反映肿瘤血管生成。 第二部分灌注CT反映兔VX2肺肿瘤模型血管生成的价值及其与CHO和FDG PET的对比研究 目的:对实验性兔VX2肺肿瘤行灌注CT研究,检验灌注CT反映肺肿瘤血管生成的效能。探讨兔VX2肺肿瘤灌注CT与CHO PET和FDG PET之间的相关性。 材料和方法:研究对象、PET检查及免疫组化染色同第一部分。在PET检查完成后行灌注CT检查,所用仪器为GE Discovery LS PET/CT扫描仪中的4层螺旋CT。经耳缘静脉通路以0.5ml/s流率注射碘海醇(300mg I/ml)5ml,于注射前5s开始对选定层面行电影方式扫描50次。扫描参数:80kV,80mA,1s/周,层厚5mm,矩阵512×512,扫描野(field of view,FOV)12cm。用Perfusion 3软件进行后处理,得到肿瘤的CT灌注参数:血流量(blood flow,BF),血容量(blood volume,BV),平均通过时间(mean transit time,MTT)和表面通透系数(permeability surface,PS)及相应的CT灌注参数图。对CT灌注参数与肿瘤MVD及CHO SUVmax、FDG SUVmax进行相关性分析。 结果:MVD免疫组化染色及PET检查结果同第一部分。兔VX2肺肿瘤的时间密度曲线(time-density curve,TDC)呈速升速降,然后维持一个较高平台期,其增强峰值时间要稍晚于胸主动脉。BF、BV、MTT和PS图可清晰显示肿瘤,肿瘤的BF值平均为80.55±67.16(6.57~262.24)ml/100mg╱min,BV值平均为5.73±4.13(0.68~16.68)ml/100mg,MTT值平均为7.92±5.22(2.31~22.15)s,PS值平均为11.16±8.82(0.39~33.08)ml/100mg╱min。 统计学分析显示MVD与BF(r=0.736,P=0.000)、BV(r=0.609,P=0.000)之间存在明显正相关关系,与MTT之间存在负相关关系(r=-0.505,P=0.003),与PSr=0.089,P=0.624)之间无显著相关性。肿瘤大小与BV(r=0.354,P=0.043)之间存在正相关关系。肿瘤FDG SUVmax与BF(r=0.786,P=0.000)、BV(r=0.529,P=0.002)之间存在明显正相关关系,与MTT之间存在负相关关系(r=-0.505,P=0.003)。FDG SUVmax与PS(r=0.077,P=0.669)之间及CHO SUVmax与BF(r=0.296,P=0.095)、BV(r=0.145,P=0.420)、MTT(r=-0.196,P=0.273)及PS(r=-0.063,P=0.727)之间均无显著相关性。 结论:兔VX2肺肿瘤的MVD与CT灌注参数BF、BV之间存在明显正相关关系,与MTT之间存在负相关关系,灌注CT可很好的反映在体肺肿瘤MVD,间接反映肺肿瘤的血管生成情况。兔VX2肺肿瘤的FDG SUVmax与MVD的相关性(见第一部分)较CT灌注参数BF和BV稍差,但差别较小,本研究认为在一定程度上FDGPET可取代灌注CT反映肿瘤血管生成。 第三部分CHO和FDG PET对肺良恶性肿块鉴别诊断的临床价值 目的:FDG PET可用于肺癌的诊断,但存在一定限度,临床需要更加特异的示踪剂来评价肿瘤良恶性。CHO是有价值的肿瘤显像剂,可代谢为卵磷脂而整合到细胞膜上,反映细胞增殖活性。本研究旨在探讨在肺良恶性肿块的鉴别诊断方面,CHO PET是否优于FDG PET,并对其相关性进行研究,以提高PET对肺癌诊断的准确性。 资料和方法:对36例CT表现为肺单发结节或肿块而可疑肿癌患者的CHO PET和FDG PET图像进行回顾性分析。包括男22例,女14例,平均年龄64.5±11.2岁(38~82岁)。其中,恶性肿瘤22例(腺癌18例,鳞癌2例,肺泡癌1例,小细胞癌1例),良性病变14例(慢性炎症6例,结核3例,良性肿瘤4例,炎性假瘤1例)。 检查前所有患者禁食8小时以上,血糖控制在8mmol/L以下。先行CHO PET检查,于静脉注射CHO 20mCi 5分钟后进行扫描。CHO注射后1h静脉注射FDG10mCi,安静、避光状态下休息60分钟后再进行FDG PET扫描。PET检查时患者取仰卧位,扫描范围颅底至股骨中段。所用仪器为GE Discovery LS PET/CT扫描仪,先行低剂量螺旋CT扫描,扫描参数:140kV,90mA,0.8s/周,螺距6:1,矩阵512×512,FOV50cm,平静呼吸:随后行PET发射扫描,用低剂量CT作衰减校正、迭代重建得到PET断层图像。将CT和PET图像数据传入Xeleris工作站,得到CT、PET及PET/CT融合图像,测量病变SUVmax。对恶性肿瘤和良性病变的大小、CHO SUVmax、FDG SUVmax及其比值FDG SUVmax/CHO SUVmax进行统计学分析。并进一步将良性病变分为结核、慢性炎症和良性肿瘤三组,对恶性肿瘤与三组良性病变的CHO SUVmax、FDG SUVmax及FDG SUVmax/CHO SUVmax比值进行比较。对CHO SUVmax、FDG SUVmax及FDG SUVmax/CHO SUVmax比值进行受试者工作特性曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)分析,比较三者诊断肺良恶性病变的价值。 结果:22个恶性肿瘤的大小平均为82.58±183.41cm~3(1~777.48cm~3),14个良性病变的大小平均为45.74±77.32cm~3(0.125~216cm~3)。22个恶性肿瘤的CHO SUVmax平均为4.34±2.22(1.3~9.0),FDG SUVmax平均为12.92±9.75(2~41.3),CHO SUVmax明显低于FDG SUVmax(P=0.000),二者之间存在正相关关系(r=0.597,P=0.003)。14个良性病变的CHO SUVmax平均为3.51±2.10(0.6~6.8),FDG SUVmax平均为6.76±7.51(0.3~26),二者之间差异不具有统计学意义(P=0.062),二者之间也存在正相关关系(r=0.809,P=0.000)。虽然肺良性病变的平均CHO SUVmax和平均FDG SUVmax要略低于恶性肿瘤,但其差异均不具有统计学意义(P=0.274,P=0.052)。22个恶性肿瘤的大小与CHO SUVmax(r=-0.049,P=0.8271及FDG SUVmax(r=0.018,P=0.936)之间均不具有相关性。14个良性病变的大小与CHO SUVmax(r=0.715,P=0.004)及FDG SUVmax(r=0.850,P=0.000)之间均具有正相关关系。22个恶性肿瘤的FDG SUVmax/CHO SUVmax比值平均为3.18±1.90 (0.76~6.89),14个良性病变的FDG SUVmax/CHO SUVmax比值平均为1.91±1.84(0.12~7.29),二者之间差别具有临界性统计学意义(P=0.056)。 将良性病变分为结核、慢性炎症和良性肿瘤三组,良性肿瘤的平均CHO SUVmax和平均FDG SUVmax分别为1.55±1.00和1.00±0.39,均较恶性肿瘤明显为低(P=0.013,P=0.012);慢性炎症的平均CHO SUVmax和平均FDG SUVmax分别为3.46±1.59和4.91±2.59,其平均CHO SUVmax与恶性肿瘤相比差异不具有统计学意义(P=0.306),平均FDG SUVmax要低于恶性肿瘤(P=0.031);结核的平均CHO SUVmax和平均FDG SUVmax分别为6.27±0.68和18.73±7.25,较恶性肿瘤均略高,但统计学分析显示二者差异均不具有统计学意义(P=0.119,P=00257)。此外,结核的CHO SUVmax和FDG SUVmax较良性肿瘤明显为高(P=0.003,P=0.008),也高于慢性炎症(P=0.045,P=0.020)。而良性肿瘤与慢性炎症之间CHO SUVmax和FDG SUVmax差异均不具有统计学意义(P=0.130,P=0.451)。肺良性肿瘤的FDG SUVmax/CHO SUVmax比值平均为0.90±0.61(0.26~1.5),较恶性肿瘤明显为低(P=0.033);肺慢性炎症的FDG SUVmax/CHO SUVmax比值平均为2.03±2.37(0.12~7.29),结核的FDG SUVmax/CHO SUVmax比值平均为2.95±0.97(2.09~4.0),虽较恶性肿瘤为低,但统计学分析显示其差异均不具有统计学意义(P=0.171,P=0.884)。此外,肺良性肿瘤、慢性炎症和结核之间的FDG SUVmax/CHO SUVmax比值差异均不具有统计学意义(P=0.342,P=0.163,P=0.486)。 ROC曲线分析显示,良恶性病变CHO SUVmax、FDG SUVmax及FDG SUVmax/CHO SUVmax比值的曲线下面积分别为0.593、0.763和0.740,其诊断阈值分别为3.1(敏感度68.2%,特异度50%,准确度61.1%),6.6(敏感度81.8%,特异度71.4%,准确度为77.8%)和1.8(敏感度72.7%,特异度71.4%,准确度为72.2%)。 结论:CHO和FDG PET均不能准确鉴别肺恶性肿瘤和慢性炎症与结核。FDG PET对肺良恶性病变的鉴别诊断价值较CHO PET为高:FDG SUVmax/CHO SUVmax比值对肺良恶性病变的鉴别诊断价值与FDG PET相似,但优于CHO PET。


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