PET/CT在骨骼疾病診斷中的臨床應(yīng)用

郭 靜，趙 欣，吉蘅山，羅 敏，孫晶晶

X線平片可以發(fā)現(xiàn)骨骼系統(tǒng)的疾病，但是難以早期發(fā)現(xiàn)，CT和MRI可以提供清楚的病灶邊界并在疾病的鑒別診斷中起關(guān)鍵作用，但是無法從疾病代謝角度早期發(fā)現(xiàn)病灶［1-3］。核素骨掃描由于敏感性高可從代謝角度早期發(fā)現(xiàn)骨腫瘤而廣泛應(yīng)用于臨床，其中，99Tcm-亞甲基二磷酸鹽(99Tcm-MDP)骨掃描在評(píng)價(jià)腫瘤骨轉(zhuǎn)移方面起著非常重要的作用，雖簡(jiǎn)便、靈敏但特異性較差。近年來，隨著正電子顯像的應(yīng)用不斷增加，其對(duì)骨骼疾病，尤其是骨腫瘤的診斷價(jià)值越來越受到重視［4-6］。

18F-氟化物最早作為骨顯像劑的臨床應(yīng)用可以追溯到20世紀(jì)60年代，并于1972年正式被美國FDA批準(zhǔn)命名為正電子發(fā)射斷層掃描(PET)示蹤劑［7］。在掃描顯像被廣泛使用的早些時(shí)期，18F-氟化物是臨床最為常用的骨顯像劑。然而，隨著上世紀(jì)70年代伽馬閃爍照相機(jī)的發(fā)明和99Tcm標(biāo)記的磷酸鹽混合物的使用，由于99Tcm有其特殊的理化特性，18F-氟化物作為骨顯影劑迅速地被99Tcm標(biāo)記的放射性藥物所代替。近年來，隨著正電子發(fā)射型斷層顯像儀/計(jì)算機(jī)斷層掃描(PET/CT)的廣泛應(yīng)用，18F-氟化物作為骨掃描顯像劑的臨床應(yīng)用價(jià)值重新被認(rèn)識(shí)。越來越多的證據(jù)表明，PET/CT骨掃描要明顯優(yōu)于亞甲基二磷酸鹽(MDP)骨顯像，且由于99Mo/99Tcm發(fā)生器的生產(chǎn)短缺，進(jìn)一步促進(jìn)了正電子 PET/CT 顯像劑的研究及應(yīng)用［6，8］。

1 分類及顯像原理

常用的診斷骨骼病變的正電子PET/CT顯像劑主要有兩種:18F-氟化鈉(18F-fluoride，18F-NaF)、18F-脫氧葡萄糖(18F-fluorodeoxyglucose，18F-FDG)，這兩種顯像劑的顯像原理各有不同。

1.118F-NaF PET/CT顯像原理18F-NaF應(yīng)用于骨顯像可以追溯到20世紀(jì)60年代，其顯像機(jī)制與99Tcm-MDP相似，其在骨骼系統(tǒng)的沉積依靠骨骼的局部血流和成骨反應(yīng)。如同大多數(shù)放射性示蹤劑一樣，18F-NaF也是通過靜脈注射給藥，在血漿中18FNaF以指數(shù)形式被迅速清除，最終通過腎臟排泄。18F-NaF到達(dá)骨骼處，通過與羥基磷灰石晶體表面結(jié)合，18F離子和羥基交換，形成氟磷灰石，使骨聚集處產(chǎn)生放射性顯影。當(dāng)骨組織血流量增加、成骨細(xì)胞活躍和新骨形成時(shí)，可較正常骨聚集更多的顯影劑，呈現(xiàn)出異常的放射性濃集區(qū);當(dāng)骨組織血流量減少或破骨細(xì)胞更加活躍產(chǎn)生明顯溶骨效應(yīng)時(shí)，則顯像劑聚集減少，形成放射性缺損區(qū)［7，9］。

雖然18F-NaF與99Tcm-MDP的顯像機(jī)制相似，但18F-NaF較后者有其優(yōu)點(diǎn)。首先18F-NaF幾乎不與血漿蛋白結(jié)合，有近50%沉積于骨骼，而后者與血漿蛋白有不同程度的結(jié)合，且18F-NaF骨骼攝取量是99Tcm-MDP的2倍左右;其次18F-NaF血漿清除率明顯較后者快，靜脈注射后30～60 min即可達(dá)到很高的骨骼和本底的對(duì)比，而99Tcm-MDP常需數(shù)小時(shí)方可形成明顯的對(duì)比;最后PET/CT的空間辨析度為3～6 mm，而 SPECT為4～15 mm，所以18F-NaF PET/CT骨顯像的分辨率更高，顯示解剖學(xué)定位更精確［4，6，10］。

1.218F-FDG PET/CT顯像原理18F-FDG是一種最常用的正電子腫瘤顯像劑，它是葡萄糖類似物，在組織中的沉積反映了腫瘤組織葡萄糖的利用率。由于大部分骨轉(zhuǎn)移瘤細(xì)胞對(duì)葡萄糖消耗量明顯增加，18F-FDG被腫瘤細(xì)胞攝取后在己糖激酶的作用下磷酸化，生成18F-FDG-6-磷酸鹽，后者不能繼續(xù)參加糖代謝反應(yīng)而滯留在細(xì)胞內(nèi)，從而形成瘤細(xì)胞對(duì)18F-FDG攝取上升。瘤細(xì)胞對(duì)18F-FDG攝取程度與99Tcm-MDP不同，它不是依靠局部骨骼的成骨反應(yīng)，而取決于腫瘤細(xì)胞的酵解酶和細(xì)胞膜的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體水平。通常惡性程度高的腫瘤較正常組織和低惡性程度腫瘤有更高的葡萄糖利用率，所以在PET/CT顯像上濃集區(qū)更為明顯。利用18F-FDG PET/CT的代謝評(píng)估特性，臨床上可以用其鑒別良、惡性腫瘤，并可對(duì)腫瘤的惡性程度進(jìn)行分級(jí)［11］。

近年來，18F-FDG PET/CT顯像不僅常在骨骼系統(tǒng)腫瘤中使用，在全身性腫瘤疾病的診斷中應(yīng)用也越來越廣泛，成為腫瘤診斷的熱點(diǎn)。骨腫瘤中異常的18F-FDG濃集是腫瘤細(xì)胞代謝的直接證據(jù)，代表了骨腫瘤的代謝活性和腫瘤的惡性程度，因此較99Tcm-MDP骨顯像，18F-FDG PET/CT可以在腫瘤僅侵及骨髓，還未引起骨鹽代謝改變時(shí)就可以探及，而此時(shí)99Tcm-MDP骨顯像常為陰性，因此18F-FDG PET/CT可用以早期診斷骨腫瘤，為患者的臨床治療提供早期依據(jù)。但在某些腫瘤組織的顯像中，99Tcm-MDP骨顯像提示濃集異常，18F-FDG PET/CT骨顯像卻呈陰性，這可能與病灶的葡萄糖代謝水平較低(如成骨性病變)或腫瘤侵犯骨質(zhì)部分大于骨髓部分有關(guān)［4，12］。

2 PET/CT顯像在骨骼疾病中的臨床應(yīng)用

雖然PET/CT顯像在原發(fā)性骨腫瘤的應(yīng)用屢有報(bào)道，但在臨床其主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)移性骨腫瘤的診斷，尤其是在前列腺癌、乳腺癌及肺癌的骨轉(zhuǎn)移中有廣泛的應(yīng)用［6］。

2.1 PET/CT顯像在惡性骨骼腫瘤診斷中的應(yīng)用在惡性骨轉(zhuǎn)移瘤中，由于腫瘤局部血流量增加以及成骨反應(yīng)的增強(qiáng)，引起示蹤劑如99Tcm-MDP在骨骼的沉積也相應(yīng)增加，因此99Tcm-MDP SPECT全身骨掃描在診斷成骨性骨轉(zhuǎn)移瘤(如前列腺癌、部分乳腺癌等的骨轉(zhuǎn)移)方面有較高的敏感性，而在探查溶骨性骨轉(zhuǎn)移瘤(肺癌骨轉(zhuǎn)移等)方面的敏感性相對(duì)于18F-FDG PET/CT顯像要低［13-15］。根據(jù)PET顯像原理，示蹤劑18F并不具有腫瘤特異性，而腫瘤患者以老年人為主，就診時(shí)除腫瘤疾病時(shí)常合并其他骨骼退行性病變，有時(shí)這些良性骨骼系統(tǒng)疾病在PET顯像上和骨轉(zhuǎn)移瘤有相似的濃集區(qū)，從而導(dǎo)致了假陽性的結(jié)果［6］。所以臨床上有時(shí)難以僅根據(jù)PET的顯像結(jié)果鑒別診斷出骨轉(zhuǎn)移瘤和部分良性骨腫瘤，甚至一些骨退行性病變。隨著PET分辨率的增高和層析能力的加強(qiáng)，并結(jié)合CT技術(shù)，在PET顯像時(shí)較高的濃集區(qū)結(jié)合相應(yīng)部位的CT圖像，可明顯降低診斷中假陽性。Even-Sapir等［16］對(duì)44例腫瘤患者比較了18F-FDG PET/CT和18F-FDG PET診斷特異性，發(fā)現(xiàn)以病變?yōu)榛A(chǔ)時(shí)，前者特異性為97%，而后者為72%;以患者為基礎(chǔ)時(shí)，前者特異性為88%，而后者為56%。

眾多研究者對(duì)18F-FDG PET/CT顯像診斷骨腫瘤的價(jià)值進(jìn)行了報(bào)道，并在多癌種如前列腺、乳腺癌、肺癌及甲狀腺癌骨轉(zhuǎn)移中都表明其診斷的敏感性、特異性及準(zhǔn)確率均要優(yōu)于99Tcm-MDP骨掃描［14，17-18］。Tateishi等［19］薈萃分析18F-FDG PET/CT診斷骨轉(zhuǎn)移瘤準(zhǔn)確性，表明18F-FDG PET/CT診斷骨轉(zhuǎn)移瘤的敏感性和特異性均明顯高于99Tcm-MDP骨掃描，究其原因可能與18F-FDG PET/CT掃描過程中的“超級(jí)顯像”模式相關(guān)［20］。“超級(jí)顯像”模式的特點(diǎn)包括:較周圍軟組織，骨骼示蹤劑吸收顯著增加;無或僅具微弱的尿路顯影;均一的中軸骨示蹤劑沉積［21］。雖然18F-FDG PET/CT顯像在骨腫瘤的診斷中有明顯的優(yōu)勢(shì)，但其探查不同類型骨轉(zhuǎn)移瘤的價(jià)值不同，原因可能如下［4，22］:①原發(fā)腫瘤類型不同:繼發(fā)性骨轉(zhuǎn)移瘤按轉(zhuǎn)移病灶形態(tài)不同可分為溶骨性、成骨性和混合型，3種類型骨轉(zhuǎn)移瘤的成骨反應(yīng)程度和糖酵解率不同，因此18F-FDG PET/CT顯像在以成骨反應(yīng)為主的病變的探查效率要低于以溶骨反應(yīng)為主的病灶，而18F-NaF PET/CT探查成骨病灶效率較高。②腫瘤侵蝕部位不同:骨轉(zhuǎn)移瘤侵蝕骨皮質(zhì)時(shí)更容易發(fā)生成骨反應(yīng)，易被18F-NaF PET/CT和99Tcm-MDP骨掃描發(fā)現(xiàn);骨松質(zhì)病變以溶骨性病變?yōu)橹?，更容易?8F-FDG PET/CT顯像探查。③治療與否:有文獻(xiàn)報(bào)道，多數(shù)未經(jīng)治療的骨轉(zhuǎn)移瘤病變18F-FDG PET/CT顯像陽性，而治療后病變僅表現(xiàn)為CT陽性而PET陰性，可能與病灶處成骨活動(dòng)增強(qiáng)有關(guān)。

2.2 PET/CT顯像在良性骨骼疾病中的應(yīng)用 近年來，隨著PET/CT顯像技術(shù)的推廣，其在良性骨骼疾病中的應(yīng)用也得到發(fā)展。PET/CT可應(yīng)用于青少年腰背痛病因的探查，有文獻(xiàn)報(bào)道PET/CT探查引起青少年腰背痛的良性骨疾病有腰椎滑脫、骨樣骨瘤、椎間盤突出及脊柱或關(guān)節(jié)處的骨折等［23-25］。此外，PET/CT在診斷骨缺血性壞死、髁突發(fā)育過度、假體松動(dòng)和非典型足痛方面也有一定的價(jià)值［6］。近期，Kong等［26］對(duì)18F-FDG PET/CT 探查10例頸椎骨樣骨瘤進(jìn)行報(bào)道，認(rèn)為其靈敏度和特異性明顯優(yōu)于其他影像學(xué)檢查。但在老年人中，因骨骼發(fā)生退行性變較多，顯像后常有濃集區(qū)，為鑒別診斷帶來一定困難［27］。

PET/CT顯像在骨骼疾病診斷中，尤其在骨轉(zhuǎn)移瘤方面，較傳統(tǒng)99Tcm-MDP骨掃描而言，PET/CT顯像技術(shù)的靈敏度和特異性有明顯的優(yōu)勢(shì)。PET/CT顯像的示蹤劑因其獨(dú)特的理化特點(diǎn)，可早期發(fā)現(xiàn)病灶處血流和代謝改變，可為骨骼疾病的早期診斷及治療提供依據(jù)?，F(xiàn)階段PET/CT顯像的費(fèi)用仍較昂貴，是限制其在診斷良性骨骼疾病中應(yīng)用的主要原因之一。隨著技術(shù)進(jìn)步和推廣，PET/CT顯像在診斷骨骼疾病方面會(huì)提供更多價(jià)值。

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