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在脑胶质瘤放射治的疗靶区确定中的应用
PET-CT在脑胶质瘤放射治疗靶区确定中的应用
国外医学?
放射医学核医学分册2005年11月第29卷第6期ForeignMedSei?
SeeRadiatMedNudMed,November2005,Vo1.29No.6
文章编号:
1001—098X(2005)06-02,11-04
PET.CT在脑胶质瘤放射治疗靶区确定中的应用
盛晓芳管一晖2赵军z左传涛2
摘要脑胶质瘤放射治疗靶区的确定是一个值得研究的课题.现代放射治疗技术快速发展,
从物理调强发展到生物调强.照射靶区的确定更为重要.本文阐述了PET.CT在脑胶质瘤放射治
疗几何靶区和生物靶区确定中的意义和作用,以及不同示踪剂对靶区显示的不同贡献.
关键词正电子发射体层显像;脑胶质瘤;放射治疗;靶区
中图分类号R814.42,R817.4文献标识码A
ApplicationofPET-CTindelineationofradiotherapyplanningtargetvolumeforglioma
SHENGXiao-fang,GUANYi—hui,ZHA0Jun,ZUOChuan—tao
ti.DepartmentofRadiationOncology,2.DepartmentofPETCenterNuck甜Medicine,HuashanHospital,
FudanUniversity,Shanghai2o0235,China;,
AbstractTheaccuratedelineationofradiotherapyplanningtargetvolume(fyITv)forgliomaisalways
thepursuitoftheclinicians.Nowadaystheradiotherapytechnologyisquicklydeveloping,fromprevious
physicalmodulatedintensityradiotherapytobiologicalmodulatedintensityradiotherapy,accordinglythe
accuratedelineationofisbecomingmoreandmoreimportant.Thisreviewwillintroducethevalueand
significanceofPETindefinitionoffyITvandBTV(biologytargetvolume)anddiscusstherespectivevalue
ofdifferenttracerfortargetvolumepresentation
KeyWordspositronemissiontomography;glioma;radiotherapy;targetvolume
在原发性脑肿瘤中.脑胶质瘤是最常见的病
理类型.约占各种原发性脑肿瘤的40%.其治疗
方法仍以手术切除为最常用和最有效,然而脑胶质
瘤手术完全切除率低,多数患者需要在术后应用放
疗等辅助性治疗手段.近年来,随着三维立体适形
放疗(three—dimensionalconformationradiotherapy,
3DCRT)和调强适形放疗(intensitymodulationradi—
ationtherapy.IMRT)技术的建立和临床应用,大
大提高了肿瘤靶区物理剂量和显着降低肿瘤周围正
常组织的物理剂量.因此,理论上推测这些新技术
的临床应用有望提高对放射线耐受剂量低的脑胶质
瘤放疗疗效.
放疗精确度提高后,对受照肿瘤靶区确定的精
确度也需要随之显着提高.肿瘤靶区精确度的提高
包括两个层次:
①几何靶区:
放疗范围应该是实际
需要照射的肿瘤部位和大小;②生物靶区:
文献资
料显示,实体肿瘤是一不均质的肿瘤,在肿瘤的各
区域中存在肿瘤细胞数量,细胞增殖和乏氧状况等
作者单位:
1.200235上海.复旦大学附属华山医院肿瘤放
疗中心;2.复旦大学附属华山医院核医学PET中心
?
核医学?
可能对放疗产生不同效应的生物学特性的分布是不
一
致的.因而从理论上推测需要对肿瘤内不同区域
应给以不同剂量放疗I11.基于肿瘤细胞数量,增殖和
乏氧状况的区域性差异等生物学信息所确定的靶区
被称谓生物靶区.这是将肿瘤放疗物理学特性与肿
瘤生物学特性相关联的纽带.
在确定脑胶质瘤放疗靶区中.以往多采用CT
和MRI等解剖学影像手段.近年来PET在非小细
胞肺癌,头颈部肿瘤和淋巴瘤等肿瘤的临床应用方
面均取得了良好的效果.本文就PET在脑胶质瘤
放疗靶区确定方面所取得的进展和应注意的事项综
述如下.
1放疗几何靶区确定
1.1PET在脑胶质瘤放疗几何靶区确定中的作用
应用以往的解剖学图像来确定脑胶质瘤放疗几
何靶区并不是一件容易事情.其原因包括:
①脑
胶质瘤特别是高度恶性者呈浸润性生长非常明显;
②手术所造成的术后改变增加了临床医生判断肿
瘤外侵范围的难度;③放疗后是肿瘤复发还是正
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常组织损伤难以鉴别等.
以往确定脑胶质瘤放疗的几何靶区图像多以
CT和MRI等为基础.即术前增强CT和MRI的
加权所显示的病变区域外放2~3cm为计划靶体积
(1anningtargetVOlume,V),而MRI增强扫描的Tl
加权所显示的病变区域为肉眼可见肿瘤病灶(gross
tumorvolume,GTV).由于MRI有较高的软组织分
辨率.ThorntonAF等121的资料显示,由MRI所确
定的肿瘤范围较单纯CT所确定的增加了50%.
PET作为反映代谢的功能性图像,它所提供的
信息是否能提高放疗几何靶区确定的准确性和改变
由CT和MRI所形成的放疗几何靶区?
文献资料显
示:
脑胶质瘤组织病理分化程度与脑胶质瘤细胞内
氟代脱氧葡萄糖(博F-fluorodeoxyglucose,SF-FDG)
摄取呈负相关.分化程度差者,肿瘤细胞内F—
FDG摄取量增加明显.但是,由于正常脑组织本
身葡萄糖代谢水平较高.因此8F—FDG仅有助于确
定Ⅲ~Ⅳ级胶质瘤几何边界,而无法显示低度恶性
脑胶质瘤的肿瘤外侵范围I31.
"C一甲硫氨酸("C—methionine,"C—MET)是另一
具有重要意义的显像剂.它主要反映血脑屏障内皮
细胞和肿瘤细胞上氨基酸的转运活性高低,从而间
接反映了蛋白质合成能力的高低.放射自显影结果
显示:
11C—MET摄取高低与存活的肿瘤细胞数量多
少有关.另外.正常脑组织对"C—MET的摄取低,
因此从理论上推测.较SF—FDG."C—MET具有提
高脑胶质瘤特别是低度恶性脑胶质瘤几何靶区确定
的精确性I31.
PirotteB等141报道.32例病理活检证实为脑胶
质瘤患者.活检前分别进行了F—FDG和"C—MET
的PET检测.以脑灰质对显像剂摄取程度作为评
判阴,阳性的参照指标,所有肿瘤病灶均显示"c—
MET摄取阳性.而仅l4例患者显示博F—FDG摄取
阳性;立体定向手术活检共获得70个标本,61个
含肿瘤组织的对应区域图像中"C—MET摄取阳性.
9个不含肿瘤组织所对应的区域"C—MET摄取阴
性;将"C—MET和博F—FDG均为摄取阳性的图像进
行比较.两种图像中显像剂摄取最高的焦点区域是
重合的.但两个图像所显示的肿瘤外侵范围有显着
差异性.结果提示,"C—MET较博F—FDG更为敏感.
可能更适合于肿瘤范围的确定.KrachtLW等Is1开发
了一套软件系统.将立体定向活检后病理检查结果
与相应的立体穿刺区域的"C—MET图像检测结果从
空问位置对应起来进行分析,所得的病理组织按照
显微镜下所见分实体肿瘤组织,浸润肿瘤组织和无
肿瘤组织3种.观察3种不同类型组织和对应的
11C.MET图像检测结果相关性并应用半定量方法对
11C.MET图像进行分析,与相对应的正常脑组织相
比.将I1C—MET摄取增加30%为阈值定为"C—MET
摄取异常区域.来比较正常和异常"C—MET摄取的
区域内病理上发现肿瘤细胞的差异性,结果:
30例
MRI显示为原发或复发的脑肿瘤患者经此法检测.
nC.MET发现肿瘤的灵敏度和特异度分别为87%和
89%.假阴性率为13%.假阴性主要发生于Ⅱ级星
形脑胶质细胞瘤上;有意义的是,实体肿瘤组织周
边的浸润性肿瘤组织内"C—MET摄取平均值显着高
于实体肿瘤组织内的平均值,这可能反映了实体肿
瘤周边的浸润性肿瘤组织内肿瘤增殖活性高.因此,
"C.MET较SF-FDG更有助于发现肿瘤的外侵病灶和
提高确定肿瘤几何靶区的精确性.
1.2PET对于脑胶质瘤放疗几何靶区确定的影响
程度
PET功能性图像对于脑肿瘤放疗几何靶区确定
的影响到底有多大?
LevivierM等16]对57例(40例为
原发脑肿瘤,多数为胶质瘤)拟行刀治疗的患者进
行了放疗前的PET检查.PET检查所选用显像剂的
原则为低度恶性患者应用nC—MET.高度恶性应用
18F.FDG.结果显示:
72个靶区中62个显示PET异
常.69%(43/72)改变了由原先MRI所确定的肿瘤几
何靶区.而且PET所示肿瘤范围与MRI所示的范围
在空间位置分布上不重合,分布无明确规律性.作
者认为:
PET图像为精确显示肿瘤病变范围提供了
重要的客观依据和补充的信息.
2脑胶质瘤放疗的生物靶区确定
从目前研究看.能反映肿瘤细胞生物学特性,
从而有助于肿瘤放疗生物靶区确定的因素包括:
肿
瘤细胞病理分化程度:
乏氧,增殖和新生血管状态
等方面.现有临床资料尚未见到在脑胶质瘤放疗中
开展生物靶区研究的资料,但开展该方面研究前,
首先需要明确PET在确定脑胶质瘤的病理分化程度,
乏氧,增殖和新生血管状态等方面是否存在价值.
2.1肿瘤细胞病理分化程度
由于脑胶质瘤常伴有病理分化程度的区域差异
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性.而且不同病理级别的胶质瘤临床处理和放疗技
术应用等不完全相同.因此如何提高脑胶质瘤病理
分级准确性.对预后判断和治疗方法的选择均有重
要临床意义.
脑胶质瘤内不同区域是否存在病理分化程度的
差异性.目前尚难通过解剖图像如CT和MRI(即
使应用了增强造影剂)来断定,更无法显示病理分
化程度差异在脑胶质瘤内的空间分布.
早期临床回顾性分析已显示,SF—FDG有助于
鉴别低度和高度脑胶质瘤,如PadmaMV等【7】报道,
SF—FDG低摄取的脑胶质瘤中,86%为WHO分级
为I~Ⅱ级.sF—FDG高摄取者中94%为Ⅲ~Ⅳ级高
度恶性者.然而,由于sF.FDG难以显示低度恶性
脑胶质瘤与周边正常脑组织边界,甚至无法显示在
脑组织内肿瘤的确切部位和大小.因此单凭BF—
FDG难以确定低度恶性脑胶质瘤的病变范围,也
难以准确显示不同病理分化程度的空间分布状况.
应用"C—MET的PET检测来确定肿瘤细胞分
化程度有其优越性.它不仅能显示出所有病理分化
程度的脑胶质瘤对其摄取增加的代谢特性,而且可
以通过半定量检测指标反映nC—MET摄取程度与肿
瘤分化程度相关性.GiammarileF等181报道:
对l9
例病理确诊为少突神经胶质瘤患者进行"C—MET的
PET检查,检测指标为标准化摄取值(standardup—
takevolume.suv)和感兴趣区域内最大的肿瘤与正
常组织摄取的比值.结果显示所有肿瘤病灶均显示
出对"C—MET摄取显着增加,而且病理分化程度越
差."C—MET摄取增加越明显.这就为应用半定量
指标来确定脑胶质瘤细胞不同分化程度的空间分
布,设计放疗生物靶区提供可能.
2.2肿瘤细胞的增殖活性
肿瘤细胞增殖活性的高低与放疗方法密切相
关.因而,若能在放疗前测定肿瘤细胞的增殖活性
并显示该生物学特性的空间分布差异性,将对放疗
生物靶区的设计有显着指导意义.在测定肿瘤细胞
增殖活性方面,F.脱氧胸苷(F-3"-deoxy一3"-fluo—
rothymidine.FLT)是应用较多的显像剂.ChenW
等I91对25例初治和复发的脑胶质瘤患者进行了F.
FLT的检测并与博F—FDG进行比较,观测指标为
SUV和肿瘤与正常组织摄取的比值,其中超过半
数患者接受了手术切除,术后病理组织标本进行了
Ki一67指数的检测,结果显示:
博F.FLT的SUV与
肿瘤内的Ki-67指数密切相关r=0.84,P<0.0001),
其相关程度远高于F—FDG与SUV的相关性.
2.3新生血管的状况
肿瘤内新生血管的状态与肿瘤的远处转移和预
后等密切相关.在评价肿瘤内新生血管密度方面,
uC—MET也有重要I临床价值.KrachtLW等I01报道:
2l例病理确诊的脑胶质瘤患者,在手术前进行"C—
MET扫描与术后病理切片中所检测}}{的微血管密
度进行对照比较:
"C—MET的摄取与微血管的密度
呈正相关(r=0.89,P<0.001).该结果提示,"C—
MET可以直接测定肿瘤细胞对氨基酸转运的活性
和间接反映肿瘤内新生血管的密度.
2.4乏氧状况
尽管肿瘤内乏氧状况是一严重影响肿瘤对放疗
的效应.然而到目前为止.尚未见有PET检测脑
胶质瘤乏氧状况的临床研究报道.
总之.在脑胶质瘤放疗中,CT,MRI以及
PET等图像提供了可以互补的有利于放疗计划制定
的信息m1.
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放射医学核医学分册2005年11月第29卷第6期ForeignMedSci?
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文章编号:
1001—098X(2005)06—0244—05
PET,SPECT及MRS在帕金森病诊断中的应用
董爱生田建明
摘要PFT和SPECT可以在体研究帕金森病患者黑质纹状体多巴胺能系统退变的神经化学,
血流动力学及代谢改变,脑血流和代谢的激活研究表明,帕金森病患者补偿运动区和背侧额叶前部
运动区的激活功能受损.纹状体多巴胺能神经元退变可以通过PET和SPECT进行定量分析,在帕
金森病患者中纹状体对F标记的多巴摄取明显下降,壳核比尾状核下降明显.且与运动异常症状
的严重程度及病程呈负相关.PET和SPECT使无创评价多巴胺受体密度的变化成为可能.同时.
MRS可以揭示脑内几种含氢含磷化合物的浓度变化.应用这些互相补充的技术可获得关于帕金森
病脑功能的信息.
关键词正电子发射体层显像;单光子发射体层显像;磁共振波谱成像:
帕金森病
中图分类号R814.42.R817.4文献标识码A
TheapplicationofPET,SPECTandMRsinParkinson'Sdisease
DoNGAi-sheng,TIANJian—ming
(DepartmentofRadiology,ChanghaiHospitaloftheSecondMilitaryMedicalUniversity,Shanghai200433,
China)
AbstractPETandSPECTprovidethemeanstostudyinginvivotheneurochemica1.hemodynamicor
metabolicconsequencesofthedegenerationofthenigrostriataldopaminergicsysteminParkinsonSdisease
(PD).Activationstudiesusingcerebralbloodflowandmetabolismmeasurementsduringamotortaskrevealan
impairedabilitytoactivatethesupplementarymotorareaanddorsolateralprefrontalcortexinPD.Theextent
ofstriataldopaminergicdenervationcanbequantifiedwithPETandSPECT.Striataluptakeof.F-dopais
markedlydecreasedinPD,moreintheputamenthaninthecaudatenucleus,andinverselycorrelateswiththe
severityofmotorsignsandwithdurationofdisease.PETandSPECTmakepossibletheassessmentbynonin.
vasivemeansofthechangesindopaminereceptordensity.Meanwhile,MRScanrevealchangesinconcentra—
tionofseveralhydrogenateandphosphoriccompoundsinthebrain.ThefunctionalinformationofbraininPD
canbeobtainedwiththesecomplementarytechniques.
KeyWordspositronemissiontomograpby;singlephotonemissioncomputedtomography;magnetic
resonancespectroscopy;Parkinson'Sdisease
帕金森病(Parkinson'Sdisease,PD)是一种常见
的神经退变疾病,主要病理改变是黑质多巴胺能神
经元退变及基底节尤其是纹状体的多巴胺神经末梢
缺失IlJ.准确的诊断对PD的治疗及流行病学研究
有重要意义,因为I临床病理学研究表明.25%PD
作者单位:
200433上海,第二军医大学长海医院放疗科
患者在尸检中发现患有其他疾病llI.在神经影像学
的检查方法中,除对脑血管病导致的PD综合征有
较大帮助外,形态学成像如CT,MRI的诊断价值
不大.PET,SPECT及MRS为研究PD的代谢及神
经化学成分的变化提供了有利手段,从而提高了诊
断准确性
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