恶性肿瘤的影像学研究进展

恶性肿瘤 (malignant tumor) 是指具有浸润和转移能力的肿瘤。恶性肿瘤无包膜, 向周围组织浸润生长, 瘤细胞分化不成熟, 生长速度快, 常因复发、转移导致患者死亡。有统计表明, 恶性肿瘤是引起死亡的第二大常见原因。死亡人数占世界总死亡人数的12%[1]。因此, 恶性肿瘤的早诊断、早治疗显得尤为重要, 目前肿瘤的早期诊断主要依赖于影像学检查, 特别是对已经发现原发肿瘤的患者进行全身情况评估的影像学检查更是必不可少。

1 肿瘤的发病机理

1.1 肿瘤的发病机制

肿瘤 (tumor) 是机体在各种致瘤因子作用下, 引起细胞遗传物质改变[包括原癌基因突变、扩增和 (或) 抑癌基因丢失、失活等]导致基因表达失常, 细胞异常增殖而形成的新生物。肿瘤细胞失去正常调节功能, 具有自主或相对自主生长能力, 当致瘤因子停止后仍能继续生长。

目前认为肿瘤的本质是一类克隆性基因病。细胞内存在的原癌基因和肿瘤抑制基因对细胞的增殖和分化起着相应的正负调控作用。各种致癌因素通过不同机制, 可导致原癌基因被激活和肿瘤抑制基因失活, 使细胞的增生和分化调控失常, 发生失控性增生和分化障碍, 最终发生恶性肿瘤。

1.2 恶性肿瘤对机体的影响及致死原因

恶性肿瘤除可引起局部压迫症状和激素增多症状外, 常早期发生浸润和转移扩散, 对机体造成严重影响。还可引起: (1) 出血、感染及病理性骨折等。 (2) 疼痛:癌症可压迫、浸润局部神经而引起顽固性疼痛。 (3) 恶病质:是指恶性肿瘤晚期, 机体严重消瘦、贫血、厌食和全身衰竭的状态, 常导致患者死亡。 (4) 副肿瘤综合征:是指看似与肿瘤 (包括转移瘤) 本身无关的病变和临床表现, 是由肿瘤的产物 (如异位激素) 或异常免疫反应 (如交叉免疫) 等原因间接引起。可表现为内分泌、神经、消化、造血、骨关节、肾脏及皮肤等系统的异常。

癌症患者的主要死因有: (1) 感染:最常见的致命性感染是肺炎、败血症、和腹膜炎; (2) 器官衰竭:包括呼吸衰竭、心功能不全和中枢神经系统衰竭、肝昏迷以及肾功能不全; (3) 梗死:最常见的梗死部位是心和肺; (4) 癌病:指不伴有其他病理过程的恶性肿瘤广泛转移; (5) 出血:致命性出血最常发生于胃肠道和脑, 但也可在头颈部, 肺和腹腔内发生[2]。

1.3 恶性肿瘤分期

肿瘤的正确分期对恶性肿瘤治疗方法的选择起重要作用。临床对恶性肿瘤的诊断及鉴别诊断、术前分期及可切除性评估、疗效监测及预后判断、治疗后定期随访等需求日益增多。目前对肿瘤评价的方法也是层出不穷, 临床常用的影像评估方法有B超、X线、CT、MRI、骨扫描以及PET/CT等[3]。

近年来, 图像融合技术是影像诊断发展的一个趋势。寻找一种能覆盖全身的检查方法成为影像诊断学发展的方向, PET/CT实现了PET代谢功能与CT解剖图像的融合, 但由于它的种种局限性使其至今未能普及。全身MR扩散加权成像技术 (whole body diffusion weighted imaging, WB-DWI) 一次检查就可以发现全身病灶, 其成像特点和临床意义类似于PET/CT, 称其为MR类PET成像技术。

2 恶性肿瘤的影像学检查方法

2.1 超声

超声是最常用的检查方法之一。其优点是: (1) 无放射性损伤; (2) 取得的信息量丰富, 层次清楚, 接近于解剖真实结构; (3) 对活动介面能做动态的实时显示, 便于观察; (4) 能发挥管腔造影功能, 无需任何造影剂; (5) 对小病灶有良好的显示能力; (6) 能取得各种方位的切面图像等[3]。但是超声对含有气体较多的器官如肺、肠道等的病变显示较差。并且超声检查范围有限, 空间分辨率低, 对病变的定性能力较差, 对病变的判定取决于检查医师的水平, 主观性较大。对病变的定性尚需要结合其他影像学检查。

2.2 CT

CT是在X线的基础上, 利用X线束对人体某一选定体层层面进行扫描, 由探测器接受该层面的X线, 经测定并数字化后, 经计算机处理, 得出各组织单位容积的吸收系数, 再重建为图像的一种成像技术。CT空间分辨率低于X线, 但其密度分辨率较高, 对组织X线衰减差异大的部位, 如肺组织的应用有着得天独厚的优势, 尤其断层成像, 图像无重叠, 结合动态增强CT对病变的定性能力有了很大的提高。还可以通过测量CT值判定病灶成分, 对病变的定性诊断起到一定的帮助。但CT对于脑组织、成骨性转移等密度差异小的实质脏器的病变发现有其局限性, 同时有电离辐射, 不适宜作为恶性肿瘤短期内多次重复检查, 对于恶性肿瘤的全身评估有一定限度。

2.3 放射性核素骨显像

放射性核素骨显像即骨扫描 (Bone Scanning, BS) , 用放射性核素锝标记的甲基二膦酸盐可以特异性吸附在骨骼的羟基膦灰石晶体上, 转移病灶部位骨细胞代谢活跃, 骨骼中能沉积比正常骨组织更多的羟基磷灰石晶体, 使病变部位较正常部位聚集更多的放射性物质, 因此扫描图表现为放射性异常浓聚区, 在体外用单光子发射计算机断层显像设备 (Single Photon Emission Computed Tomography, SPECT) 可以探测这种差异, 因此骨扫描可以反映骨骼血供、骨盐代谢等信息[4]。骨扫描一次全身成像, 可以显示全部骨转移病灶, 敏感性较高, 是目前临床常用骨转移筛查方法之一[5]。但对骨骼系统以外的转移灶不能显示。

3 PET/CT的发展运用

PET/CT (Positron emission tomography/ComputedTomography) 就是将正电子发射计算机断层显像技术-PET所获取的功能性信息, 与X射线计算机体层显像技术-CT获取的解剖学信息进行融合。早期的简易PET/CT中, CT仅仅起对病变定位和采用CT的X线对PET图像进行放射线衰减校正。随着PET/CT的不断改进和完善, CT的功能和作用已起了质的变化。PET/CT具有高端PET和多层螺旋CT各自的独立功能, 可以独立使用, 同时还有将各种PET图像和各种CT图像实时融合为一体的独特功能。所以PET/CT实现了功能图像和解剖图像信息的互补[6]。真正开启了融合影像和分子影像的应用时代。

3.1 PET/CT在肿瘤诊断方面的优势

PET/CT一次显像能同时获得PET与CT两者的全身各方向的断层图像, Christensen等研究发现, PET/CT对42例肺部占位性病变检出中灵敏度和特异性分别为88%、85%;在评价高浓聚病变的解剖定位上, PET/CT比PET提高20%[7,8,9]。PET/CT实现了PET和CT的优势互补:CT图像与PET图像融合, 有助于识别放射性增高影像的解剖;有助于发现和诊断小病灶;也有助于发现放射性不见增高的病灶。PET图像有助于CT所见占位病变的定性诊断;有助于淋巴结的良恶性鉴别诊断;有助于发现已有功能代谢异常, 但尚未形成形态结构改变的早期病变;有助于显示等密度病变;有助于确定生物靶区[10,11,12]。总之, 18F-FDG PET显像改变了肿瘤患者的疾病诊断程序, 而PET/CT的出现能检测出小病灶、提供病变的特性及精确定位等。PET/CT在诊断肿瘤方面被证明是一种比较有用的临床方法。PET/CT在治疗方法的选择方面起着较为重要的作用[13], 有10%～20%病例因此更改了治疗方案, 提高了患者的生存率。但18F-FDG并非特异性肿瘤显像剂, 在诊断某些恶性病变如泌尿生殖系统的恶性肿瘤等存在不足或缺陷。

3.2 PET/CT缺点

辐射量大, 全身CT扫描要接受大量X线, 其对人体造成极大损害。特异性较低, 所有葡萄糖代谢旺盛的组织 (如心肌、神经、肾脏和膀胱) 都会有显像剂浓聚, 因而PET的特异性较低。由于探测器密度低, 所以PET的空间分辨率要远低于CT和MR, 需要与CT图像融合才能对病变进行定位 (PET-CT) 。费用高, 由于PET显像剂使用的是短半衰期的核素, 只能随需随做, 因而其制做成本非常高, 加之PET扫描仪价格不菲, 因而PET检查费用极高, 每病例达7000～10000元。

4 磁共振检查技术在恶性肿瘤患者中的应用

磁共振成像 (Magnetic Resonance Imaging, MRI) , 又称核磁共振成像 (Nuclear Magnetic Resonance, NMR) 是一种较新的、非创伤性的成像方法, 它不用电离辐射可以显示出人体解剖结构。1973年Lauterbur研究出MRI所需要的空间定位方法, 也就是利用梯度场。他的研究结构是获得水的模型的图像。先后通过MRI扫描, 获得手、胸、头、和腹部的图像。随着新技术的发展及软硬件不断更新, 磁共振的应用已从无运动影像器官, 如:头颅、颈腰椎及四肢关节到腹部脏器、胸部甚至是心脏方面疾病的检查。高空间分辨率和优良的软组织对比度使磁共振成像成为实质性脏器和骨病变检测的理想工具。传统MR成像检查的最大局限性就是检查范围有限。最近, 全身磁共振成像已成为原发肿瘤、转移瘤评价的有效工具[14,15]。

4.1 有关全身MR成像技术的报道

1997年, Eustace等[16]报道全身MRI技术在恶性肿瘤骨转移方面的检出率与经典骨显像相似, 两者差异无统计学意义。Chin A, Kyung Min Shin[17]在原发性肺癌全身转移灶的检出中, 全身MRI与PET/CT差异无统计学意义。Yoshiharu Ohno[18]等研究发现, 全身MRI结合DWI对非小细胞型肺癌的M分期诊断价值与PET/CT相当。尽管两者之间的差异无统计学意义, 但MRI结合DWI不仅对肝脏和脑等实质脏器的转移病灶敏感, 对全身淋巴结的检查中也更具有优势。

4.2 MR扩散加权成像发展与应用

MRI在诸多影像手段中, 以其多方位、多参数成像、高性能的软组织分辨率在恶性肿瘤患者早期诊断中较有优势。扩散加权成像技术为近年来出现的新技术, 作为功能影像学诊断方法将影像表现与组织病理成分、状态结合起来分析, 相比以往的形态学诊断信息量更大, 在肿瘤病变的诊断、分期及疗效评估中已得到广泛应用[19]。全身DWI (WB-DWI) 为近年出现的新序列, 对肿瘤的良恶性诊断特异性较高, 该序列采用DWI结合STIR技术获得断层图像, 经后处理工作站3D MPR重建出全身整体图像, 显示范围广, 一次扫描可显示全身各个部位的病灶以评估转移情况, 也称“MR类PET”技术。该技术还可以根据DWI图计算出ADC值 (即表观弥散系数) , 其对病灶的良恶性鉴别诊断起到量化作用。对肿瘤TNM分期比临床更准确, 将是判断术后有无复发或转移无创、可信的检查手段[20,21]。

摘要：恶性肿瘤是引起死亡的第二大常见原因。恶性肿瘤的早期诊断和早期治疗是改善预后的重要因素。在恶性肿瘤的诊断、分期、治疗及治疗后随访中, 全身情况评估的影像学检查尤为重要, 特别是近几年图像融合技术的发展, 如:PET/CT、MR类PET技术具有较高的临床应用价值。

关键词：恶性肿瘤,PET/CT,MR类PET技术

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