DG图像融的合在精确放疗中的应用.docx

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DG图像融的合在精确放疗中的应用

F—FDG—PET／CT图像融合在精确放疗中的应用

广西医学2005年7月第27卷第7期

F—FDG—PET/CT图像融合在精确放疗中的应用

广西医科大学2004级硕士研究生（南宁530021）马代远综述王仁生审校

近十多年来,随着计算机技术,放射物理学,分子生物学,

功能影像学等学科的快速发展以及各门学科的全方位有机结

合,放疗已经从简单的二维的普通照射发展为立体定向放射

外科（stereotacticradiosurgery:

SRS）,三维适形放射治疗（3.di.

mensionalconformalradiation:

3DCRT）,调强放射治疗（intensity

modulatedradiationtherapy:

IMRT）等精确放疗射治疗技术.如

何在这些精确放技术中准确确定肿瘤靶区是临床QA,Qc的

重要组成部分,直接影响肿瘤的疗效和正常组织器官的保护.

目前,靶区的确定以X-ray片,cr等解剖影像技术为基础,而

SPEC3”,MRS,P岍等功能性影像技术的发展不但将对这些经

典靶区的确定发挥主要作用.而且由于这些技术可以显示组

织的功能代谢状态乃至分子水平的变化,使体外检测肿瘤的

放射敏感性成为可能.cr-PET图像融合可将CT的解剖结构

信息与PET的生化信息结合在一起,为精确勾画靶区提供更

全面和准确的资料.现就PEF/CT图像融合技术在肿瘤放疗

中的应用情况作一简述.

1F-FDG-PET肿瘤显像原理

F-FDG即是用F标记的脱氧核糖,它是一种葡萄糖类

似物,和人体需要的其他葡萄糖一样可以进入肿瘤细胞内.并

且在细胞内被磷酸化为FDG-6磷酸.但是由于F][）G不是磷酸

己糖变构酶,葡萄糖脱氢酶及葡萄糖.6_磷酸酶的最适底物,故

不能进入三羧酸循环和磷酸戊糖支路代谢,因而不能象正常组

织葡萄糖代谢那样最后完全变成水和二氧化碳,而是滞留于肿

瘤细胞内.FDG的F衰变时产生的光子能够被P田探测到.

经过图像重建即可在横断,冠状,矢状位清楚显示H）G摄取增

加的部位,从而FDG的成像可以从功能代谢的水平敏感地检

测细胞内葡萄糖的代谢情况”】.由于肿瘤的原发和转移灶具

有很高的葡萄糖代谢率,有FDG的聚集,使得病变和正常组织

有很好的对比进而为临床医生所辨认.至于肿瘤摄取FIX;的

机理,限速步骤以及其在不同组织器官中的差异情况还没有统

一

的结论,目前的研究集中于头,颈,乳腺,胰腺,肺,初步的结

果认为可能与FDG的转运（如GLUT:

葡萄糖转运体）和磷酸化

（如HK:

己糖激酶）有关.Yamato等认为GLUF1,G帅的过

度表达与细胞的分化程度和肿瘤对FIX;的摄取增高有关;Wa.

ki等认为GLUF是FIX;的限速步骤;Brown及I-Iigashi等H的

研究表明FDG的摄取与肿瘤组织学类型有关,鳞癌FDG的摄

取高于腺癌,同时GULT1的表达前者高.

2生物学靶区和生物适形的概念

2000年I衄等提出生物学靶区（UaoS~targetvolume:

BTV）的理论,根据其理论刚可初步定义为一系列肿瘤生物

学因素决定的治疗靶区内放射性敏感性不同的区域,这些因

素包括:

乏氧及血供情况;细胞增殖,凋亡和细胞周期的调控;

癌基因及抑癌基因的改变;浸润及转移特性等.传统的适形

1043

放射治疗是借助于形态学影像（CT,MRI）确定肿瘤靶区,由于

成像技术的限制不可能充分显示肿瘤组织和正常组织的差

异,肿瘤生物学因素的限制不可能对肿瘤内部的处方剂量根

据放射敏感性的差异区别对待.势必造成肿瘤的漏照或是临

近正常组织的损伤.于是基于生物学靶区概念的提出,出现

了生物适形调强的概念,即利用先进的调强放射治疗技术既

充分考虑肿瘤区内的放射敏感性差异,又考虑周围正常组织

的敏感性差异,达到给予Prv最合适的优化,最大限度杀灭

肿瘤和保护正常组织.毫无疑问,要找准BTV,达到真正意义

的生物适形,功能性影像学的发展是至关重要的.在SPECT,

IMRI,MILS,PET等功能性影像设备应用于临床后,可以通过了

解组织的功能代谢状态以及分子水平的变化来体外检测肿瘤

的放射敏感性,于是生物适形真正被提上了现代放疗技术的

日程.

3PET/CT图像融合技术及其存在的一些缺陷

CT具有良好的空间分辨能力,能提供肿瘤病变的准确解

剖位置及与周围正常组织的解剖结构关系.唧作为一种先

进的功能和代谢显像技术,在肿瘤诊断中的作用日显重要.但

其空问分辨率低,对组织结构的显示有其局限性.PEF-CT图

像融合可将CT的解剖结构信息和PⅡ’的生理生化信息结合

在一起,更为准确的鉴别恶性肿瘤和正常组织器官,为临床医

师提供更加全面和精确的资料.PEF/CT图像融合技术有异

机融合和同机融合两种形式.

3.1异机融合指的是患者均用固定框架设施固定于治疗体

位,分别进行肿和CT扫描,然后通过工作站将两者图像用

计算机进行融合.同机的PET/CT最早由匹兹堡大学

TownsendD于1999年报道,将P田和高Sprialcr安装于同

一

机架上,一次扫描获取PET,CT及PEF/CT融合的图像.它

采用特殊设计的大扫描孔径的单支点悬臂式检查床,可以方

便容易的放纳放疗定位支架.由于扫描一次完成,减少了体

位移动,不同时候器官运动与肿瘤不同形态带来的误差.而且

二者同时获取的信息进行融合,减少了异机融合的假阳性和

假阴性,显着提高了对小病变的诊断能力,大约改变了单用

PEr和CT诊断的3o%病例的结果.在新式的PEF/CT机中.

CT不仅提供一种衰减校正办法而且提供足够清晰的解剖图

像或甚至能提供融合图像的解剖定位.

3.2两种融合技术都存在一些缺陷.异机融合技术主要在

以下几个方面:

①体位固定的问题.由于P田扫描时问长,所

以要尽量使病人处于舒服,容易持久,不易移动的体位.比如

对患者的头,肩以及上肢等部位要采用适当的填充物支撑.

而且通常PET机扫描孔径小,所以所使用的固定体模和定位

床板不能太宽;②扫描时保证位置重合的问题.在肺癌患者

研究中采用的方法是在患者胸部放置五个包含金属珠的基准

标记,在CT扫描时标记产生伪影;③图像的采集和扫描问

题.在两种不同方式的扫描情况下,患者的体位,器官的运

动,肿瘤的形态都存在一定的差异.这都可能增加放疗计划

的差异性进而降低整体治疗的精确性,因此必须用体模对图

像融合的误差进行验证.即便如此,由于体位固定,图像转换

等造成的误差对于3DCRT和IMtFF来讲有时是难以接受的.

同机融合技术同样也存在一些缺陷:

①心脏跳动对图像采集

的影响.由于CT可用高分辨率高速采集图像,单唧的采

集速度相对较慢,这样用CT图像校正唧图像存在时相误

差.为解决这个问题,心脏门控技术被引入;②呼吸运动对图

像融合精度的影响.CordaeC报道肺部直径为（15.6±6.55）

lllln的肿瘤,在PET/CT检查中病人自由呼吸,结果显示的融合

误差分别为下肺（10.2±6.55）ram,上肺（6.67±4.28）mm,左肺

（8.33±5.05）lllln,右肺（6.254-3.92）inln.CoerrL~在平静呼

气,最大吸气末屏气,最大呼气末屏气,正常呼气末屏气行CT

扫描见膈肌的活动度分别为（一l1.6inln,一44.4lllln,

一

9.5lllln,0.4irlin）.所以呼吸门控技术的研究和应用必将提

高PET/CT图像对病灶的分辨率,提高图像融合的精度;③CT

造影剂对PET图像的影响问题.AntoehG等报道3o例肿

瘤患者有13%出现静脉或口服含碘CI”造影剂引起P髓伪

影.这种伪影是静脉内未稀释的造影剂在血管内短暂停留引

起.而强化后的实质期或静脉期已被稀释而不会影响衰减校

正,所以临床要应用血管内造影剂时建议先行唧检查再作

CT增强扫描.CohadeC”“报道低密度钡剂（如口服1,3%钡

剂）不会引起明显伪影,适合PET/C’T临床应用.

4PET/CT在临床肿瘤精确放疗中的应用

PET/CT图像融合技术在临床肿瘤精确放疗的应用得到

了普遍的认可,在脑肿瘤,头颈部肿瘤,肺癌,胰腺癌,盆腔肿

瘤等方面的研究均有报道,现就常见的在非小细胞肺癌,头颈

部肿瘤,脑肿瘤方面的一些应用作一简述.

41头颈部肿瘤（headandneckeal3off:

r,HNC）FDGP髓在

I-hNC的应用主要在:

①检测颈部的潜在转移灶;②检测颈部

转移患者的原发灶;③检测远地转移;④检测局部复发和残

留.目前阱唧主要应用于充分估计淋巴转移的情况和

检测局部复发和残留,用于放疗计划的制定的研究报道较少,

理论而言将PET与CT（或MRJ）图像融合可以发挥二者优势,

更科学的制定放射治疗计划.Christopher等【l研究6例HNC

患者,用cr和cr-PET融合图像制定IMRT的计划,结果发现

有5例患者CT-P肼所得GTV要比单用CT所得GTV平均扩

大15%.其中1例是因为PET检测到C’T没有发现的淋巴结,

3例是因为PET检测到的淋巴结比CT提示的更大.Nishioka

等”用CT-PEr图像融合确定12例口咽癌和9例鼻咽癌的

GTV,结果表明大多数患者（19/21）的GTV未变化,而2例鼻咽

癌患者的GTV分别增加49%和减少45%,原因也是PET对淋

巴结的敏感性较高所致.Rahnu报道34例HNC患者单用

CT定好靶区后用PE3”融合加以修订,结果有16例由于发现

新病灶需要修改GTV甚至改变治疗策略.需要尤其重视的

是那些T较晚（r乃,T4）和N较晚（N2,N3）病例,常需调整.

4.2脑肿瘤（braintumor,BT）Mare等”报道57例接受

Ganmmknife治疗的患者（原发恶性脑瘤4o例,脑转移瘤7例,

Med/ea/Joumal,.2005,Vo1.27,No.7

垂体瘤1O例）,在共计的72个病灶区中PEr发现了62个

（86%）,远远高于CT或MR/的43个（69%）,二者图像融合则

更准确确定靶区从而优化治疗方案.Borbely等的研究证

实,分化低的胶质瘤对FIX;摄取增高,可以清楚从周围白质

中显现出来.DiChiro等”研究表明,根据局部有无明显

FIX;摄取可以满意将放疗后坏死,术后放疗后肿瘤残留,肿瘤

复发区分开.Dominique等”研究了一组58例脑肿瘤患者,

提出用肿瘤组织与正常脑白质对FIX;的摄取比值大于等于

1.5或者肿瘤组织与正常脑灰质对FDG的摄取比值大于等于

0.6作为低分级和高分级脑肿瘤的分界线.Gross等”用

PET-MRI融合图像对恶性胶质瘤的3DCRT计划制定进行了研

究,表明引进唧图像可以降低CI’/MRI确定的肿瘤体积,以

更好保护正常脑组织.由上资料可见PET与cr（或脚）的

图像融合可以提高脑肿瘤的诊断效率,鉴别脑肿瘤的恶性程

度,分辨肿瘤和正常组织,从而对放射治疗计划的制定和优化

起到了积极作用.

4.3非小细胞肺癌（I1Oll—smallcelllungcancer,NSCLC）CT可

以检测到肺部结节肿块和肿大林巴结,但是不能区分正常大

小的淋巴结内是否有肿瘤细胞侵犯,不能区分淋巴结内肿瘤

细胞是否有活性,对肺部较小结节良恶性判断缺乏准确性,难

以判断有纤维化和坏死组织时实体肿瘤的大小.所以单纯参

照cT勾画放射治疗靶区则可能造成肿瘤剂量不足或正常组

织损伤过大.Could等对1474例肺结节的P检查报告

进行meta分析,发现PET对肺结节敏感性为97%,特异性为

73.5%.Vansteenkiste等”报道56例可手术的NSCLC患者分

别行CT,唧,CT-唧检查,经手术病理证实发现CT,唧,CT-

唧对淋巴结分期的准确率分别为87%,91%,93%.Man

等报道28例NSCLC病人,分别对其纵隔淋巴结行CT,

唧,CT-唧检查并与病理结果对照,三者的诊断准确率分别

为21128,22128,25/28.以上资料示引入PET图像可以提高

NSCLE结节和转移淋巴结的诊断率.在勾画GTV,制定计划

时,由于对病灶认识的问题或者是医师不同造成的差异可能

使得3DCRT和IMRT失去其技术上的优势,所以CT-PET融合

技术显得尤为重要.Erdi等研究了l1例NSCLC的3DCRT

计划,分别勾画CT和CT-P肼和GTV,PⅣ,结果发现由于CT-

唧的参与使所有病例的PI,,均产生了变化,7例PI,,平均

增加19%（5%～46%）,原因在于包括了CT未发现的转移淋

巴结和肺内转移灶;4例P【,,下降18%（2%～48%）,因为避

开了CT认为是肿瘤的阻塞性肺炎,肺不张以及心脏,脊髓等

危险器官过量照射.Vanuytsel等研究表明,当应用融合

PET-CT图像来设计照射野时,V20减少27%.因此.PEr功能

图像与CT解剖图像融合可以更精确地描述放疗靶区范围.

有报道PET/C’T融合可以使放疗靶区确定精度达到误差控

制在2II11/1以内,其I临床效果令人鼓舞.

5结语

PET/CT实现了功能与解剖结构的融合,克服了单用二者

的局限性.随着高分辨率CT的不断研发和应用于I床,肿瘤

的解剖定位必将更加精确.而唧的多种显像剂的研发,从

肿瘤组织的血流灌注,代谢,增殖活性,乏氧,肿瘤特异受体,

广西医学2005年7月第27卷第7期

血管生成,凋亡等各方面进行肿瘤生物靶区的更精确的确定.

二者的图像融合技术在临床肿瘤的精确定位,诊断,方案优

化,疗效判断,复发界定等诸多方面的应用必将越来越广泛.

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（收稿日期:

2005-02—21）

创伤出血性休克的液体复苏新进展▲

广西柳州医学高等专科学校第--m&医院（柳州545oo6）韦运杰宫丽娅冯丽华苏秀宁

急性刨伤中导致急性失血引起休克在临床实践中经常发

生.一般失血量达30%就可能危及生命,随着未来高科技局

部战争,休克的发生率可高达25%～30%[.发生严重失血

后短期内不积极救治,32.6%～59.5%的伤员将死于失血性

休克.及时扩充血容量,恢复有效循环血容量是复苏的首

▲广西壮族自治区卫生厅科研立项课题

要任务.现就液体复苏方面的进展进行简要概述.

1创伤休克新的复苏方法

创伤失血性休克传统的复苏方法,主张快速给予大量液

体,同时使用正性肌力和血管活性药物,尽快提升血压,即积