18F-FDG PET/CT代謝參數和代謝異質性與胃癌患者人表皮生長因子受體2表達狀態(tài)的相關性

王建林，史愛琪，范丑丑，王育珠，郭國蓉，柳江燕

蘭州大學第二醫(yī)院核醫(yī)學科，蘭州 730030

胃癌是消化道最常見的惡性腫瘤之一，WHO國際癌癥機構顯示，在中國癌癥排名中胃癌高居第二，患者5年生存率為20%～30%[1]，因此，胃癌患者的治療一直是臨床實踐中極具挑戰(zhàn)性的任務。研究顯示人表皮生長因子受體2(human epidermal growth factor receptor 2，HER2)與胃癌的生物學特性及預后密切相關，是胃癌的標志性分子靶點之一[2- 3]。隨著臨床研究的深入，人們從生物學和基因組角度對胃癌發(fā)病過程的認識取得了重大進展，從而奠定了抗HER2治療在晚期胃癌一線治療中的重要地位[4]。安全、可靠地評定和監(jiān)測腫瘤HER2表達狀態(tài)不僅能指導患者治療方案的選擇，還可以改善預后。然而，活檢作為有創(chuàng)檢查，使部分患者因嚴重心肺功能不全或精神疾病等原因無法進行，而且由于腫瘤的異質性，內鏡活檢標本檢測HER2表達的準確率不高，胃鏡活檢單次取材不能準確反映腫瘤整體的HER2表達，需要多點活檢取材以避免檢測的偏差，給HER2整體表達檢測帶來不便[5- 8]。因此，在術前尋求一種無創(chuàng)、簡便、準確監(jiān)測HER2表達水平的方法具有重要意義。18F-FDG PET/CT集解剖與分子成像于一身，作為一種無創(chuàng)工具已在評估多種惡性腫瘤的分子表型中初顯成效，如大腸癌中的Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因同源物狀態(tài)和肺腺癌中的乳酸脫氫酶a表達水平，后者對于涉及乳酸脫氫酶a抑制劑的治療策略有幫助[9- 13]。本研究旨在探討18F-FDG PET/CT代謝參數[最大標準攝取值(maximum standardized uptake value，SUVmax)、腫瘤代謝體積(metabolic tumor volume，MTV)、總病變糖酵解量(total lesion glycolysis，TLG)及異質性指數(heterogeneity index，HI)]在預測胃癌HER2表達及指導臨床制定胃癌患者個體化治療方案中的價值。

資料和方法

資料回顧性分析2016年9月至2021年5月在蘭州大學第二醫(yī)院收治的胃癌患者的臨床資料。納入標準：(1)所有患者均行手術治療，術后病理證實為胃腺癌；(2)所有患者于治療前均行18F-FDG PET/CT檢查，影像資料完整；(3)組織標本可行HER2檢測；(4)臨床資料完整；(5)無其他惡性腫瘤病史。最終篩選符合納入標準的45例作為研究對象。

18F-FDG PET/CT圖像采集方法通過醫(yī)用回旋加速器(型號：Minitracer Qilin，美國GE公司)加速質子轟擊18O-H2O，發(fā)生(p，n)反應，產生18F-離子，傳輸至放射性藥物自動化合成模塊(型號：TRACERlab，美國GE公司)，采用軟件控制自動合成，溶液經純化柱和0.22 μm無菌過濾膜后得到無菌18F-FDG注射液。使用薄層色譜(型號：Scan-RAM Radio-TLC Detector，英國LabLogic公司)測量18F-FDG溶液的放射化學純度(>95%)，用活度計(型號：CRC- 25PET，美國Capintec公司)測量18F-FDG的放射性活度。所有患者均通過Discovery 690型PET/CT顯像儀 (美國通用電氣公司)進行檢查?；颊咴趻呙枨敖?、禁飲含糖飲料至少6 h，注射18F-FDG前確認外周血葡萄糖水平均在9.0 mmol/L以下并詳細記錄患者身高、體重等信息。18F-FDG通過患者肘靜脈注射，劑量為2.96～5.55 MBq/kg。平靜呼吸下患者取仰臥位進行PET/CT掃描，范圍從頭頂至股骨上段。掃描時先行低劑量CT(120 kV，50～220 mA)圖像采集，層厚3.75 mm，后行PET圖像采集，采用static TOF+3D的方法采集，圖像矩陣為256×256。應用VUE Point迭代算法進行圖像重建(截止頻率：1.0 mm，迭代子集：18，迭代次數：4)，重建后的圖像經北京麥迪克斯公司圖像處理工作站后處理及融合，從而得到各個三維掃描層面的PET、CT、PET/CT融合圖像。

18F-FDG PET/CT圖像分析方法由2名工齡分別為6、8年的核醫(yī)學診斷醫(yī)師對圖像進行分析，根據18F-FDG攝取情況對病灶進行感興趣區(qū)(region of interest，ROI)的勾畫，由工作站自動計算相關代謝參數SUVmax、MTV和TLG，腫瘤負荷三維ROI邊緣閾值為40%×SUVmax。胃癌代謝異質性以HI表示，即不同SUVmax閾值(40%×SUVmax、80%×SUVmax)所對應的MTV之間的線性回歸斜率的絕對值。

HER2表達檢測方法選取適當癌組織，通過免疫組織化學染色的方法檢測癌組織中的HER2表達情況，參照《胃癌HER2檢測指南》[6]評分標準：(1)0：胞膜無染色或者<10%腫瘤細胞膜染色；(2)1+：≥10%腫瘤細胞微弱或隱約可見膜染色，僅有部分細胞膜染色；(3)2+：≥10%腫瘤細胞有弱到中度的基底側膜、側膜或完全性膜染色；(4)3+：≥10%腫瘤細胞基底側膜、側膜或完全性膜強染色。根據既往研究[4]以0和1+為陰性，2+和3+為陽性。

統計學處理采用SPSS 25.0軟件進行統計分析。計數資料直接用例數表示，非正態(tài)分布的計量資料采用中位數(四分位間距)表示，組間比較采用Fisher’s精確檢驗以及Mann-WhitneyU檢驗。采用受試者工作特征曲線評價18F-FDG PET/CT各參數及HI對預測HER2表達的效能。所有臨床病理變量、18F-FDG PET/CT代謝參數及HI均采用單因素分析，判斷各變量與HER2表達狀態(tài)的相關性，根據單因素分析結果將差異具有統計學意義的變量納入多因素Logistic回歸模型中，從而判斷HER2表達的獨立預測因素。P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

臨床病理特征共納入45例胃癌患者，男33例、女12例，年齡(60±12)歲，腫瘤大小0.4～12 cm，位于賁門/胃底10例、胃體20例、胃竇15例，中/高分化22例、低分化23例，腸型30例、彌漫型6例、混合型9例，術后T1/T2期28例、T3/T4期17例、N0期16例、N+期29例。HER2陽性10例、HER2陰性35例，陽性率22%(10/45)。中/高分化型胃癌HER2陽性表達高于低分化型胃癌(P=0.004)，年齡、性別、腫瘤大小、腫瘤部位、Lauren分型、T分期及N分期均與HER2表達無相關性(表1、圖1、圖2)。

胃癌原發(fā)灶的代謝參數和HI與HER2表達的關系胃癌HER2陽性表達者原發(fā)灶SUVmax、MTV、TLG及HI分別為6.50(5.44，9.13)、7.39(4.47，9.89) cm3、20.42(13.76，44.50) g及2.01(1.44，3.57)，陰性表達者原發(fā)灶SUVmax、MTV、TLG及HI分別為6.68(4.49，11.41)、18.78(7.82，29.57) cm3、55.34(29.69，189.00) g及4.80(2.53，6.80)，MTV(P=0.043)及HI(P=0.048)在HER2陽性表達者中低于陰性者，而SUVmax及TLG在胃癌HER2陽性表達與陰性表達者間差異均無統計學意義(P均>0.05)。根據受試者工作特征曲線確定胃癌原發(fā)灶MTV及HI預測HER2陽性表達的最佳閾值分別為12.10 cm3及3.71，其預測HER2陽性表達的準確率分別為62.2%(95%CI=47.5%～77.0%)及57.8%(95%CI=42.8%～72.8%)，特異度分別為70.4%(95%CI=49.7%～85.5%)及63.0%(95%CI=42.5%～79.9%)，敏感度分別為85.7%(95%CI=42.0%～99.2%)及85.7%(95%CI=42.0%～99.2%)，陽性預測值分別為36.0%及33.3%，陰性預測值分別為95.0%及94.4%(圖3)。

根據MTV最佳閾值對患者進行分組，MTV<12.10 cm3者共25例，HER2陽性9例、陰性16例，MTV≥12.10 cm3者共20例，HER2陽性1例、陰性19例，兩組患者HER2陽性表達率差異有統計學意義(P=0.027)；根據HI最佳閾值對患者進行分組，HI<3.71者共27例，HER2陽性9例、陰性18例，HI≥3.71者共18例，HER2陽性1例、陰性17例，兩組患者HER2陽性表達率差異有統計學意義(P=0.034)。

表1 胃癌患者臨床病理特征與HER2表達的單因素分析

SUVmax：最大標準攝取值；MTV：腫瘤代謝體積；TLG：總病變糖酵解量；HI：異質性指數

A.18F-FDG PET/CT融合圖像(SUVmax=13.37、MTV=40.51 cm3、TLG=308.61 g、HI=6.24)；B.HE染色(×100)；C.免疫組織化學染色[HER2(0)，×200]

圖3 受試者工作特征曲線評價18F-FDG PET/CT代謝參數及代謝異質性判斷HER2表達的效能

胃癌患者中影響HER2表達的相關變量多因素回歸分析及分層分析單因素分析顯示腫瘤的分化程度、MTV及HI與HER2表達狀態(tài)相關。多因素Logistic回歸分析顯示僅腫瘤的分化程度是預測HER2表達的獨立因素，中/高分化胃癌患者HER2陽性表達更高(OR=20.130，95%CI=1.843～219.860，P=0.014)(表2)。對腫瘤分化程度進一步分層分析顯示，在中/高分化胃癌中，HER2表達狀態(tài)僅在不同MTV閾值組間差異有統計學意義(P=0.031)，而不同HI閾值組間差異無統計學意義(P=0.165)；在低分化胃癌中，HER2表達狀態(tài)在不同MTV(P=1.000)及HI(P=1.000)閾值組間差異均無統計學意義(表3)。

討 論

表2 預測HER2表達的多因素分析

表3 混雜影響因素的分層分析

胃癌是威脅人類健康的重大疾病之一，由于發(fā)病時臨床癥狀缺乏特異性，多數患者確診時已處于進展期，預后差，據不完全統計，僅2018年全球就有78.4萬人死于胃癌[14- 15]。相關研究表明HER2與胃癌的發(fā)生、進展密切相關，是胃癌獨立的預后預測指標之一[16]?；熉摵锨字閱慰?一種抗HER2的單克隆抗體)是HER2陽性胃癌患者的標準治療策略，可顯著延長患者的生存期[17- 18]。因此，在治療前明確HER2的表達，是臨床上胃癌治療的常規(guī)做法，本研究HER2陽性率為22%，與先前研究結果[4，19]相符。另外，本研究顯示在低分化胃癌患者中，HER2陽性率顯著低于中/高分化胃癌患者，與既往研究[20]相似，同時，胃癌原發(fā)病灶MTV及HI在HER2表達陰性患者中顯著高于HER2陽性患者。但低分化腺癌由于其惡性度高，代謝增殖快，腫瘤細胞生長旺盛，所以腫瘤負荷MTV較中/高分化腺癌高，同時快速地增殖生長導致腫瘤內部壞死增多，從而原發(fā)病灶的異質性增大，這可能解釋了MTV與HI在HER2表達陰性的胃癌患者中高于HER2表達陽性者。

既往研究結果顯示，18F-FDG PET/CT相關代謝參數與胃癌HER2表達情況存在一定的差異，Chen等[21]對64例術前胃癌患者的SUVmax進行分析，結果顯示在僅有腺癌的情況下，胃癌原發(fā)灶SUVmax在HER2表達陽性與陰性患者中差異有統計學意義，HER2陽性者SUVmax明顯低于HER2陰性者。而Park等[22]研究結果顯示SUVmax在HER2表達陽性與陰性患者中差異無統計學意義。弭麗麗等[23]研究顯示，排除印戒細胞癌的干擾后，MTV、TLG、腫瘤分化程度及腫瘤的組織學分型在HER2表達陽性和陰性患者中差異有統計學意義，且TLG與腫瘤的組織學分型是預測HER2表達的獨立因素。本研究結果顯示MTV、HI及腫瘤的分化程度在胃癌HER2表達陽性與陰性患者差異均有統計學意義，但預測HER2表達的獨立因素僅有腫瘤的分化程度。以上相關研究結果與本研究結果存在不同程度上的差異，究其原因可能與以下因素有關：(1)PET/CT代謝參數所對應的病灶不盡相同，既往的部分研究包含了轉移灶的代謝參數，而本研究僅為原發(fā)灶的代謝參數；(2)HER2表達陽性的定義不同；(3)部分既往研究的研究對象包括局部進展期胃癌與晚期胃癌，本研究僅為局部晚期胃癌；(4)本研究創(chuàng)新性的引入了HI代表腫瘤的異質性。然而，進一步對腫瘤分化程度進行分層分析提示，對于中/高分化胃癌，MTV對HER2表達狀態(tài)的預測效能高于HI，這可能與HI的計算方式有關，百分比閾值法強烈依賴于腫瘤的SUVmax，這導致18F-FDG攝取高的腫瘤病變之間存在較大差異，而在低18F-FDG攝取的腫瘤中，相鄰胃壁的生理性攝取又會影響對胃癌邊緣的準確評估，因此，相較于MTV，需多次進行測量并計算的HI可能進一步放大了誤差，從而降低了其本身的預測效能。對于低分化胃癌二者差異無統計學意義，這可能是由于分層后陽性樣本量占比過少而導致統計學上的偏倚。

目前，對HER2能否被視為胃癌預后指標尚存異議。一些研究未能發(fā)現其與預后的關系[24- 25]，而另一些研究顯示HER2表達或擴增與低生存率之間存在直接關系[26- 27]。但是，靶向治療已成為腫瘤治療的新導向，在胃癌方面，分子靶向治療也逐漸得到重視。近年來，由于人們對HER2及新型放射性示蹤劑研究的不斷深入，使放射性標記的曲妥珠單抗在反應腫瘤組織HER2表達狀態(tài)上表現出巨大潛力，不僅可以無創(chuàng)地顯示HER2表達的癌細胞，而且能長時間監(jiān)測患者的治療靶點參與情況[28- 30]。在一項針對HER2成像的臨床研究中，Laforest等[31]在轉移性乳腺癌患者中進行了首次人體89Zr-曲妥珠單抗PET成像，結果顯示89Zr-曲妥珠單抗表現出良好的腫瘤攝取和HER2陽性轉移病灶的可視化。同樣，89Zr-曲妥珠單抗在描述HER2陽性胃癌[28- 29]和監(jiān)測腫瘤對HER2導向療法的應答方面效果顯著，并且相較18F-FDG，89Zr-曲妥珠單抗在HER2陽性表達的胃癌患者中更具特異性[30]。另外，Guo等[32]在對胃癌患者行124I-曲妥珠單抗PET成像的研究顯示，對于HER2陽性與陰性患者，124I-曲妥珠單抗具有較高區(qū)分度，當以SUVmax=4.0作為閾值時，其診斷敏感性和特異性可達94.4%與100%，同時也證實了成像對患者的安全性。然而，上述研究大多停留在臨床前研究或存在研究樣本少的缺點，目前尚未實現臨床普及。

本研究的不足之處：(1)回顧性研究，對樣本的不同組織學分型存在選擇偏倚；(2)單中心研究，樣本量少，需要進一步前瞻性、大樣本、多中心的臨床研究給予完善。

綜上，18F-FDG作為目前臨床使用最為廣泛的示蹤劑，對其在胃癌HER2表達上的研究非常必要，雖然本研究結果顯示18F-FDG PET/CT在預測胃癌HER2表達上具有中等效能，暫不能達到獨立預測的作用，但在一定程度上可幫助胃癌患者進行HER2表達狀態(tài)的綜合性評估，輔助臨床指導治療。