Application of 18F-FDG PET-CT Simulation Localization in Radiotherapy of Recurrent Abdominal and Pelvic Tumors
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摘要:目的
探讨18F-FDG PET-CT模拟定位在复发腹盆腔肿瘤放疗中的临床价值。
方法采用18F-FDG PET-CT对38例治疗后复发的腹盆腔肿瘤患者进行模拟定位, 分别根据CT影像及18F-FDG PET-CT拟定全身治疗方案及放疗靶区勾画, 对比二者差异。
结果在38例患者中, 21.1%(8/38)发现了盆腹腔外远处转移, 改变了治疗方案。34例(89.5%)放射治疗靶区发生了改变。GTVPET-CT的均值为118.14 cm3, GTVCT的均值为148.53 cm3(P=0.044)。
结论18F-FDG PET-CT模拟定位对于复发盆腹腔肿瘤患者, 完善了肿瘤再分期, 改变了部分患者治疗方案, 更加精确放射治疗靶区。
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关键词:
- 腹盆腔肿瘤 /
- 18F-FDGPET-CT模拟定位 /
- 放射治疗
Abstract:ObjectiveTo investigate the clinical application value of 18F-FDG PET-CT simulation localization in radiotherapy of recurrent abdominal and pelvic tumors.
Methods18F-FDG PET-CT was used to simulate positioning 38 patients with abdominal and pelvic tumors who relapsed after treatment.Based on both CT images and 18F-FDG PRT-CT, we drew up a systemic treatment plan and outlined the radiotherapy target area, and then compared the differences between the two methods.
ResultsIn 38 patients, 21.1%(3/8) of patients were found to have distal metastases outside the pelvic and abdominal cavity, and changed the systemic treatment plan.The radiotherapy target was altered in 34(89.5%) patients.The mean value of GTVPET-CT was 118.14cm3and the mean value of GTVCT was 148.53cm3(P=0.044).
ConclusionFor patients with recurrent abdominal and pelvic tumors, 18F-FDG PET-CT simulation localization treatment improves tumor re-staging, changes the integrated therapy for some patients, and makes the target area of radiotherapy more accurate.
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0 引言
腹盆腔恶性肿瘤尽管采用了手术、放疗和化疗等综合性治疗手段，但治疗后局部失败率仍高达20%~77%[1]。目前，对于局部复发的腹盆腔恶性肿瘤患者，尤其是无法进行手术或存在化疗抵抗的患者，尚无有效的标准治疗方案[2]。姑息性放射治疗是可选择的方式之一，其目的是改善局部症状。但是由于局部复发腹盆腔肿瘤患者经过手术及放化疗，人体的解剖层次破坏，残余肠道与周围组织器官相对位置发生改变，外加瘢痕增生、炎性水肿等原因，瘢痕和肿瘤混合生长，CT及MRI难以区分肿瘤组织和正常组织及病灶周围的非肿瘤病变组织界限[3]，造成放疗靶区难以精确化，致使放射性肠道损伤发生率高达50%，甚至2%~10%的患者发生了如肠管狭窄、纤维化和瘘管等严重损伤[4]。研究表明[5]，PET-CT可以同时获得CT解剖图像和PET功能代谢图像，对于精确规划肿瘤生物靶区、降低不良反应比例具有重要意义：一是可以发现更多肿瘤外部侵犯和远处转移，从而扩大治疗计划；二是通过鉴别肿瘤组织周围的良性病变（如肺不张、组织坏死等）而缩小由CT确定的GTV，从而有效提高肿瘤控制、降低正常组织损伤。临床上一般使用模拟定位CT图像融合诊断PET-CT图像的方法进行靶区勾画，但是由于采集时间和体位不同，两者刚性配准可能会导致较大误差，这些差异可能会导致肿瘤照射剂量不足和危及器官过量[6]。全身PET-CT放疗模拟定位一次扫描即可完成患者全身影像诊断及局部放疗定位，具有评估腹盆腔外远处转移，精确局部放射治疗靶区的优势。本研究旨在探讨全身PET-CT放疗模拟定位在复发腹盆腔肿瘤中的应用，为进一步优化全身治疗方案及精确靶区勾画提供依据。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取2018年1月—2020年6月在我院治疗的复发腹盆腔肿瘤患者38例。年龄28~81岁（中位年龄58岁）；其中男14例，女24例。局部放疗时间距离手术或放化疗后中位时间为14月（3~60月），具体临床特征见表 1。
表 1 38例复发腹盆腔肿瘤基本临床特征Table 1 Basic characteristics of 38 recurrent abdominal and pelvic tumors patients
1.2 PET-CT模拟定位
1.2.1 体位固定和制模
患者均采取仰卧位或俯卧位，使用热塑膜、真空垫、仰卧模架及俯卧体架（CIVCO公司，美国）进行体位固定和制模。
1.2.2 仪器设备与药物
飞利浦Ingenuity TF型PET-CT（荷兰飞利浦公司）；18F-FDG（西安江源安迪科正电子技术有限公司）。
1.2.3 18F-FDG PET-CT模拟定位方法
患者禁食6 h以上，经静脉三通管注射18F-FDG 4.44 MBq/kg（0.12 mCi/kg），安静平卧休息45~60 min，排空小便后行PET-CT模拟定位显像。换用放疗定位专用平板碳纤维床（CIVIC，美国），水平尺测量校正，患者仰卧或俯卧于定位板上，给予热塑体膜或真空垫固定，三维激光在体表标记3个“十”字标，记录患者体位。行常规全身PET-CT显像。平静呼吸下先行CT扫描，采集条件为管电压120 kV、管电流150 mA、螺距1.75:1。PET图像三维采集，体部采集每投射野1 min，8个投射野；头部采集时每投射野1 min，1个投射野。以CT数据行衰减校正，迭代法重建后将PET-CT融合图像传至计划系统。
1.3 PET-CT图像分析
按常规诊断PET-CT分析图像，并出具诊断报告。所有18F-FDG PET-CT图像的报告经2位有经验的核医学医生阅片。
1.4 制定治疗方案及肿瘤靶区勾画
PET-CT和常规影像（conventional imaging, CI）数据通过医学数字成像及通信（digital imaging and communication of medicine, DICOM）格式输入放射治疗计划系统。制定治疗方案并勾画治疗靶区。定义大体肿瘤体积（gross tumor volume, GTV），包括影像学可见的转移肿瘤组织和转移淋巴结，GTVCT为基于常规CT模拟定位影像（可参考增强CT核磁超声等常规影像）制定的靶区。GTVPET-CT为基于18F-FDG PET-CT模拟定位制定的靶区，根据放疗医师的经验，使用临床常用的视觉分辨法勾画，即由肉眼最适地勾画出肿瘤高代谢范围。这种勾画方式存在较大的观察者差异，但由于目前从PET-CT图像工作站将图像传输至放疗计划系统后仅保留了PET影像的密度，其固有的SUV数据丢失，所以视觉分辨勾画PET靶区仍是临床常用的方法[7-8]。
1.5 统计学方法
采用SPSS20.0软件进行配对t检验，P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 探测腹盆腔外转移灶行临床再分期
38例患者中，18F-FDG PET-CT模拟定位发现了8例腹盆腔外的转移灶，其中5例肺转移，1例胸椎骨转移，3例锁骨上淋巴结转移（其中1例合并肺转移）。6例患者临床分期上升至Ⅳ期，其中1例宫颈癌患者因分期上升改变了原盆腔清廓术手术计划。
2.2 GTVPET-CT与GTVCT勾画情况
与CT定位对比，34例患者（89.5%）18F-FDG PET-CT模拟定位的GTV发生了变化。GTVPET-CT的均值为118.14 cm3，GTVCT的均值为148.53 cm3，两者比较差异有统计学意义（P=0.044）。
34例GTV发生改变的患者中，14例体积增加，平均增加20.59 cm3（3.77~55.11 cm3）。20例体积减少，平均减少73.72 cm3（7.07~430.85 cm3）。
2.2.1 14例体积增加患者情况
2例患者CT影像无形态学改变，PET-CT显示FDG代谢增高，其中1例为69岁男性胆囊癌R0术后，CA199为92.2 U/L。常规CT影像未发现异常。行18F-FDG PET-CT模拟定位时，发现瘤床区高代谢，见图 1；1例为结肠癌术后肝转移化疗后，肿瘤标志物正常，常规CT评价疗效稳定（stable disease, SD），而18F-FDG PET-CT模拟定位发现肝右叶包膜下高代谢，考虑肝转移瘤治疗后仍有活性。2例患者均给予立体定向放射治疗（stereotactic body radiation therapy, SBRT）。7例患者PET-CT影像发现微小转移淋巴结，典型病例影像见图 2。5例患者肿瘤生物靶区勾画边缘“Halo晕环”（PET-CT图像高代谢周围出现的厚度为2.0±0.5 mm的晕环）靶区扩大，典型病例影像见图 3。
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图 1 18F-FDG PET-CT精准识别潜移病灶Male, 69 years old, CA199=92.2 U/L. A: There was no abnormality in CT images of the patient with recurrence of tumor bed after operation; B: PET-CT showed hypermetabolism (red arrow).Figure 1 18F-FDG PET-CT accurately identified lesions without morphological change![]()
图 2 18F-FDG PET-CT精准识别微小转移淋巴结Female, 69 years old, SCC=7.7ng/ml; SCC: squamous cell carcinoma antigen. A: CT images; B: 18F-FDG PET-CT scan showed a hypermetabolism region in lymph nodes with retroperitoneal diameter <1cm (red arrow).Figure 2 18F-FDG PET-CT accurately identified micro metastatic lymph nodes![]()
图 3 18F-FDG PET-CT精准识别肿瘤生物靶区边缘Female, 71 years old, SCC=0.37ng/ml. A: CT images; B, C: 18F-FDG PET-CT scan showed in situ recurrence of cervical cancer after concurrent radiotherapy and chemotherapy; yellow: GTVCT; red: GTVPET-CT.Figure 3 18F-FDG PET-CT accurately identified margin of tumor biological targets2.2.2 20例体积减少患者情况
17例患者在18F-FDG PET-CT图像中，由于肿瘤与邻近肠管等正常组织分界更清晰，减少了GTV体积，典型病例影像见图 4，3例因为肿瘤坏死，常规CT显示低密度，而18F-FDG PET-CT显像无代谢而被排除在GTV以外，典型病例影像见图 5。
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图 4 18F-FDG PET-CT精准分辨肿瘤与正常组织界限Female, 81 years old, CA199>554.81u/l. A: CT images; B, C: on 18F-FDG PET-CT scan, the boundary between tumor and adjacent intestinal canal was clearer; yellow: GTVCT; red: GTVPET-CT.Figure 4 18F-FDG PET-CT accurately distinguished boundary between tumor and normal tissue![]()
图 5 18F-FDG PET-CT精准识别组织坏死区Female, 53 years old, CA199>2000u/L. Tumor necrosis in patients with pancreatic cancer after operation, conventional CT showed low density(A) and 18F-FDG PET-CT imaging was not hypermetabolism and excluded from GTV (B, C); yellow: GTVCT; red: GTVPET-CT.Figure 5 18F-FDG PET-CT accurately identified tissue necrosis area3 讨论
PET/CT可以将肿瘤病灶的代谢信息表达出来，以确定肿瘤组织和正常组织及病灶周围的非肿瘤病变组织的界限，以及肿瘤病灶内肿瘤细胞的分布情况，依据其标准摄取值大小，对肿瘤部位高放射性浓聚区勾画靶区，真正实现了根据生物靶区（BTV）制定放疗计划的目的，其靶区范围、大小等参数均与常规CT有一定区别[9]。Kruser等[10]研究发现应用18F-FDG PET-CT显像后，68%的患者在放射治疗靶区、范围、放射剂量或治疗方式等方面发生了变化。由此可见，PET/CT对于放疗靶区勾画具有重要指导意义，但是诊断PET-CT图像是在弧形扫描床上获取，患者无体表标记及热塑膜等固定装置，而定位CT图像是在平板床上进行，将两次图像刚性融合直接用于靶区勾画可能导致较大误差[11]，同机扫描可最大限度减少图像配准误差[12]，本研究利用18F-FDG PET-CT进行模拟定位并直接应用于放疗计划设计，避免了患者重复CT定位，消除了由于体位、固定及位置不同引起的误差，因此，直接使用PET-CT进行靶区定义是目前更推荐的方法[6]。
腹盆腔肿瘤局部复发，常常存在远处转移。18F-FDG PET-CT能提高常规影像发现远地转移的效能[13-16]。本研究中，21.1%（8/38）例患者发现了腹盆腔外的转移灶，可进一步行肿瘤再分期，精准综合治疗方案。
腹腔结构复杂，受病灶大小、位置、肿瘤形态、腹腔脂肪、肠道充盈情况等多因素影响，常规CT在准确评估腹腔淋巴结及脏器转移等方面容易出现漏诊[17]。常规CT成像软组织分辨率低，尤其是在弥漫性腹膜病变的患者中，腹膜转移的密度与周围软组织相似，导致CT诊断的敏感度和诊断性能降低[18]。多项研究表明，18F-FDG PET/CT在检测淋巴结转移及腹盆腔转移方面较常规影像学检查更有优势[17-20]。本研究中，14例出现靶区体积增加。2例患者CT影像无形态学改变，7例患者根据常规影像诊断标准未诊断出腹膜后微小淋巴结转移，而18F-FDG PET/CT模拟定位均显示了高代谢，漏诊率23.7%（9/38例）。另外5例由于“Halo晕环”致使GTV体积增加，根据此晕环边界勾画靶区，与手术切除大体标本病理结果更加一致[21-22]。由此可见，根据18F-FDG PET/CT模拟定位结果制定放疗计划防止了漏靶。
在肿瘤放射治疗过程中，正确的识别肿瘤区域与非肿瘤区域，如何在不发生靶区遗漏的前提下最大程度的缩小大体肿瘤靶区，这是放疗医生需面对的一个重要问题。腹盆腔肿瘤局部复发患者的肿瘤组织常常与肠管、术后瘢痕及坏死混杂一起，常规影像（包括内镜）难以明确其边界。目前，PET-CT模拟定位在合并肺不张的中心型肺癌中研究较多，18F-FDG PET/CT可以识别肺不张区域与肿瘤病变区域的边界，25%~100%患者GTV体积减小[10, 23-25]。本研究52.6%（20/38）的患者因18F-FDG PET/CT模拟定位缩小了靶区，其中85%（17/20）是因为明确了肿瘤与正常组织的边界，减少不必要的照射体积，降低正常组织的照射剂量。
本研究仍然存在一些不足，研究样本选取量较少，病种及复发部位比较分散，需通过前瞻性多中心大样本量的临床研究进一步探讨。
综上研究表明，采用18F-FDG PET-CT对复发的腹盆腔肿瘤患者进行模拟定位，可进行肿瘤再分期，调整综合治疗方案，精确靶区勾画，特别是可避让腹盆腔正常组织，减少不良反应。
Competing interests: The authors declare that they have no competing interests.作者贡献：金龙：病例收集、论文撰写、统计分析徐大蒙、周园园：图像采集、放疗模拟定位于娇：靶区勾画、论文修改 -
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图 1 18F-FDG PET-CT精准识别潜移病灶
Figure 1 18F-FDG PET-CT accurately identified lesions without morphological change
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图 2 18F-FDG PET-CT精准识别微小转移淋巴结
Figure 2 18F-FDG PET-CT accurately identified micro metastatic lymph nodes
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图 3 18F-FDG PET-CT精准识别肿瘤生物靶区边缘
Figure 3 18F-FDG PET-CT accurately identified margin of tumor biological targets
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图 4 18F-FDG PET-CT精准分辨肿瘤与正常组织界限
Figure 4 18F-FDG PET-CT accurately distinguished boundary between tumor and normal tissue
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图 5 18F-FDG PET-CT精准识别组织坏死区
Figure 5 18F-FDG PET-CT accurately identified tissue necrosis area
表 1 38例复发腹盆腔肿瘤基本临床特征
Table 1 Basic characteristics of 38 recurrent abdominal and pelvic tumors patients
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