DG图像融的合在精确放疗中的应用.docx

1、DG图像融的合在精确放疗中的应用FFDGPETCT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FFDGPET/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(intensitymodulated

2、radiationtherapy: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-F

3、DG-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

4、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

5、物学靶区(UaoStargetvolume: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

6、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

7、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P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

8、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: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;扫描

9、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;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: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;呼吸运

10、动对图像融合精度的影响.CordaeC报道肺部直径为(15.66.55)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(10.26.55)ram,上肺(6.674.28)mm,左肺(8.335.05)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;CT造影剂对PET图像的影响问题.Antoe

11、hG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/CT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(hea

12、dandneckeal3off:r,HNC)FDGP髓在I-hNC的应用主要在:检测颈部的潜在转移灶;检测颈部转移患者的原发灶;检测远地转移;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CT没有发现的淋巴结,3例是因为PET检测到的淋巴结比CT

13、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

14、,.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.Gr

15、oss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(I1Ollsmallcelllungcancer,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

16、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

17、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,P,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C

18、T解剖图像融合可以更精确地描述放疗靶区范围.有报道PET/CT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.参考文献1SmithTAD.Facili

19、tativeuc0setransporterexpressioninhumancancertis?J.BrJBiomedSci,1999,56(2):285292.2YaIlII咖T.Over-expressionoffacilitativeglIH0setransportergenesinhu一ca1c目J.BiochemBiophysResCommum,1990,170(2):223230.3BrownRS.LenngJY.KisonPV,eta1.G1ucosetransporterandFDGuptakeinuntreatedprimaryhumannonsmallcelllung2n

20、cerJ.JNuclMed,1999,40(6):556565.4i孕sl1iK.CorrelationofGlutluc0setranorterexpressionth18一FDGuptakeinnonsmallcelllung,ccrJ.EurJNulMed,2000,27(14):17781785.5LingCC,HumanJ,LarsonS,eta1.Towardsmultidimensionalradiotherapy(MD-CRT):biolcalinmgingandbiologicalconfomkalityJ.IntJRadiatOncolBiolPhys,2000,47(3)

21、:551560.6ChenWW.CombinePETwithCTtoguideradiotherapyJ.RadiolPracflee,2OO2,17(2):93.7TownsendDW,BeyerT,KinahanPE.eta1.FusionimagingforwholebodyoneologywithacombinedPETandCI”scannerJ.JNIlclMed.1999.40(supp1):148.8eC,OsmanM,MarshaULT,eta1.PET-CT:accuracyofPETandCTspatialregistrationoflunglesiousJ.EurJNe

22、clMolImaging.2003,30(2):170176.9GGW,HeidelbergENH.SehwitterMR,eta1.PET-CTimagecore-gistrationinthethorax:influenceofrespirationJ.EurJNuclMOd,2002.29(4):351360.10AntochG,FrendenbergLS,EgelhofT,eta1.Focaltraceruptake:apotcntialmtlfaetincontrastenhancedduahnodalityPET/CTscansJ.JNettlMed,2002,43:1339134

23、2.11CohadeC,OsmanM,NakamotoY.eta1.InitialextreriencewithoralcontfastinPET/CF:phantomandclinicalstudiesJ.JNeulMed,2003.44(5):412416.12ChristopherS,WiamC.Prospectivefeasibilitytrialofradiotherapytargetdefinitionforheadandneckcancel”using3-dim-ensinoalPETaudCTimagingJJ.JNetdMeal,2OO4,45(4):543552.13Nis

24、hiokaT,ShigaT,ShiratoH.eta1.hnagefusionbetween.FDG-PE,FandMRI/CFforradiotherapyplanningoforophmTngealandnapharyn一1O45gealcarcinomaJ.IntJRacliatOneolBiolPhys,2OO2,53(9):10511057.14RahnNA,BaumRP,AdamietzIA,eta1.Valueof18F-fiuorodeoxyglucosepositronemissiontomos.yinradiotherapyplanningofhead?necktu?nlo

25、r$.StrahlentherOnkol,1998.174(4):358364.15MareL.NicolasM.Useofsterec*.acticPETimagesindosimetryplanningofradiosurgeryforbraintulnor$:Clinicalexperienceandproposeddassifi一alonJj.JNetdMed,2004,45(7):11461154.16BorbelyK,FulhamMH.PET-fiuorodenxyglucoseofcorunalandsprina1.cusJJ.JNeulMed.1992.33(28):19311

26、932.17DiClaimG.OldfieldA.Cerebralnecrtsafterradiotherapyand/orinterarterialchemotherapyforbraintumors:P盯andnenropathol0gicstudieslJJ.AmJRadiol,1988,150(2):189197.18Delb&eD,MeyerowitzC,LapidusRL,el:a1.OptimalcutofflevdsofF-18fluorodeoxyglucoseuptakeinthedifferentiationoflow-gradefromhigh?gradebra

27、intumorswithPETJ.Radiology,1995,195(1):4752.19GrossMW,WeberWA.Thevalueof18FfiuorodeoxyglucosePETfl0Tthe3-DradioationtreatmentplanningofmalignantglionJ.IntJaOneolBiolPhys,1998,41(10):989995.20GouldMK,MacleanCC,KuschnerWG,eta1.Accuracyofpositeonemis.siontomographyforpulmonarynodulesandnlsslesions:amet

28、a?analysisj.jAMA,2001,85(7):914.,924.21VansteenklsteJF,StrobantsSG.FDG-PETs.姗inpotentiallyoperablenonsmallcelllungcancer:doanatometabolicPET-CTfusionimagesimprovethelocalizationofregionallymphnodematastases?J.EurJMed,1998,25(11):14951501.22MagnaniP,CarrettaA.FDG/PEI”andspiralCTimagefusionforndistina

29、llymphnodeassessmentofnonsmallcelllungcancermtientsJ,JCardivaseSurg,1999,4o(5):741748.23ErdiYE,RosenzweigKP.Radiotherapy缸ntIrlentplanningforpatientsthnonsmallcelllungcncerusingpositronemissiontomography(PET)lJJ.PmdiothcrOnenl,2OO2,62(1):5160.24VanuytselLl,VansteehieteJF.Theimpactof(18)F-fluoro-2一den

30、xyDgluc(Bpositronemissiontomography(FDG-Pl71”)lymphnodestagingontheradiationtreatmentvolumesinpatientsthno-smallcelllungcancerlJj.RadiotherOncol,2OOO,55(3):317324.25Anon)anouS.P盯andCTcoregistrafionforimageguidedradiotherapyJ.JNeulMed,2OO4.45(8):5052.(收稿日期:2005-0221)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