神經(jīng)外科課件：PET及PET-MRI影像融合技術(shù)指導(dǎo)膠質(zhì)瘤診斷和手術(shù)治療

PET及PET-MRI影像融合技術(shù)指導(dǎo)膠質(zhì)瘤診斷和手術(shù)治療（2011年）膠質(zhì)瘤呈浸潤(rùn)性生長(zhǎng)，邊界不清。爭(zhēng)取最大化切除。需要影像學(xué)指導(dǎo)。目前普遍應(yīng)用的影像學(xué)圖像是常規(guī)MRI。MRI圖像增強(qiáng)與否取決于血腦屏障是否破壞，并不能完全反應(yīng)腫瘤的范圍。T2很難鑒別腫瘤組織與瘤周水腫。MRI在勾畫腫瘤輪廓方面仍有難以克服的局限性。普通增強(qiáng)MRI在評(píng)估治療效果及判斷復(fù)發(fā)抑或假性進(jìn)展存在缺陷復(fù)發(fā)抑或假性進(jìn)展同一病例的膠質(zhì)瘤內(nèi)部存在組織學(xué)上的異質(zhì)性?；顧z或者部分性切除的區(qū)域應(yīng)盡量包括惡性程度最高的部分。MRI無(wú)法區(qū)分腫瘤內(nèi)部的這種細(xì)微差別。Wheretotarget?高級(jí)別膠質(zhì)瘤（III/IV級(jí)）放療時(shí)，有時(shí)單以MRI勾畫放療靶區(qū)的判定直接影響放療效果

術(shù)前/后MRIT1增強(qiáng)相，F(xiàn)LAIR/T2相確定腫瘤病灶大小。以腫瘤切除后殘腔+MRI的T1增強(qiáng)相所勾畫的GTV以及外緣3cm為放射靶區(qū)CTV，另外利用“收縮野shrinkingfield”技術(shù)確定GTV1（FLAIR相及T2相所顯示的病灶區(qū)域），GTV2（手術(shù)切除后殘腔+T1增強(qiáng)相所顯示病灶區(qū)域）。CTV2應(yīng)接受放射治療處方為54-60Gy/每分割1.8-2.0Gy以PET/CT為代表的代謝影像學(xué)能有一定能力解決上述問題正電子發(fā)射斷層顯像

（positronemissiontomography,PET）PET通過使用正電子核素標(biāo)記的各種示蹤劑，能顯示腦膠質(zhì)瘤各種代謝活性和受體分布等：臨床上最常用的示蹤劑

18F-脫氧葡萄糖（fluorodeoxyglucose,FDG）----對(duì)于腦膠

質(zhì)瘤的分級(jí)、預(yù)后判斷、腫瘤的異質(zhì)性分析和惡性程度轉(zhuǎn)化的識(shí)別等具有優(yōu)勢(shì)；11C-蛋氨酸（methionine,MET）能反映腫瘤的氨基酸代謝，11C或18F標(biāo)記的膽堿（choline,CHO）等則能反映腫瘤細(xì)胞膜增殖脂質(zhì)代謝，這兩類顯像中病灶與正常腦組織對(duì)比都比較明顯，病灶邊界的顯示更清晰，有利于檢出腫瘤病灶，指導(dǎo)活檢、手術(shù)和放療，以及判斷殘存和復(fù)發(fā)等一些新的MRI、CT和超聲技術(shù)也可提供一些功能和受體表達(dá)方面的信息，但多較局限。磁共振波譜成像（MRS）也是一種分子影像技術(shù)，可以顯示體內(nèi)或外來分子在腦內(nèi)的分布。但PET檢測(cè)藥物分布細(xì)微變化的靈敏度遠(yuǎn)高于MRS。例如PET可以檢出10-12摩爾濃度神經(jīng)遞質(zhì)或受體的改變，而MRS的檢測(cè)能力可能只有10-3摩爾濃度，相差10億倍。在鑒別復(fù)發(fā)與假性進(jìn)展方面鑒別腫瘤放射性壞死還是有腫瘤生長(zhǎng)，多采用MRS，PWI，PET依據(jù)PET勾畫的GTV體積超過依據(jù)MRI勾畫的大體腫瘤靶體積（GTV）的33%。Tralins等對(duì)27例GBM術(shù)后適形放射治療患者進(jìn)行多因素分析,發(fā)現(xiàn)在年齡、Karnofsky評(píng)分、MRI顯示的靶區(qū)以及18F-FDGPET顯示的靶區(qū)等因素中，只有18F-FDGPET顯示的靶區(qū)與患者生存率有明顯相關(guān)性。神經(jīng)導(dǎo)航的應(yīng)用越來越廣泛。能夠在術(shù)中實(shí)時(shí)同步地顯示病灶及手術(shù)器械，實(shí)現(xiàn)更精確地定位病灶。PET-MRI影像融合技術(shù)對(duì)于膠質(zhì)瘤導(dǎo)航手術(shù)的影響北京協(xié)和醫(yī)院傳統(tǒng)神經(jīng)導(dǎo)航技術(shù)的局限單一結(jié)構(gòu)影像技術(shù)難以準(zhǔn)確描記病變真實(shí)情況：普通的MRI掃描不能代表膠質(zhì)瘤實(shí)際的累及范圍增強(qiáng)T1掃描范圍以外很可能存在膠質(zhì)瘤的病灶；T2掃描難以分辨是腫瘤還是組織水腫導(dǎo)致高信號(hào)普通MRI掃描無(wú)法辨別傳導(dǎo)束和功能區(qū)的確切位置，對(duì)于功能區(qū)手術(shù)指導(dǎo)意義有限傳統(tǒng)神經(jīng)導(dǎo)航技術(shù)對(duì)于皮層血管的顯示不佳，不利于保護(hù)功能區(qū)重要的血管，特別是靜脈血管CompanyLogo北京協(xié)和醫(yī)院多模式神經(jīng)導(dǎo)航技術(shù)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)影像學(xué)：CT、MRI（T1、T2、增強(qiáng)掃描）新型的結(jié)構(gòu)影像學(xué)：DTI、MRA、MRV功能影像學(xué)：fMRI（語(yǔ)言、運(yùn)動(dòng)、視覺）代謝影像學(xué)：PET-CT（FDG、EGH、MET）,MRS其他：MEG臨床資料本院術(shù)前懷疑為膠質(zhì)瘤的患者共18例，男10例，女8例，年齡22歲-69歲，平均年齡44.6歲。計(jì)劃行開顱腫瘤切除術(shù)or開顱腦活檢or立體定向腦活檢。MRI及PET掃描開顱腫瘤切除術(shù)或開顱腦活檢：手術(shù)前一周之內(nèi)行頭顱MRI、FDGPET及FECHPET掃描。立體定向腦活檢：手術(shù)前一周內(nèi)行FDGPET及FECHPET掃描，手術(shù)當(dāng)天局麻下安裝立體定向頭架和適配器之后行MRI掃描。

PET示蹤劑攝取程度的評(píng)估

病變的標(biāo)準(zhǔn)攝取值（standarduptakevalue,SUV)病變/對(duì)側(cè)SUV之比（L/C）病灶ROI對(duì)側(cè)白質(zhì)區(qū)ROI

圖像融合

三維圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)入神經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)圖形工作站。應(yīng)用系統(tǒng)中Registration程序?qū)RI圖像、FDGPET及FECHPET圖像自動(dòng)融合。融合后的圖像仍以MRI、FDGPET及FECHPET圖像的形式分別顯示。

勾畫腫瘤輪廓

分別在MRI、FDGPET及FECHPET的橫斷位圖像上勾畫腫瘤輪廓。在MRI上：T1增強(qiáng)灶orT1低信號(hào)區(qū)orT2高信號(hào)區(qū)FDGPET：攝取明顯低于或高于周圍正常白質(zhì)的區(qū)域。在FECHPET：攝取明顯高于周圍正常腦組織的區(qū)域采用主觀視覺法手工描繪+軟件自動(dòng)描繪在工作站內(nèi)令三條輪廓線同時(shí)顯示在MRI圖像上根據(jù)PET的輪廓線與MRI輪廓線的位置關(guān)系對(duì)每一例病變分類，共分為6類。（GoldmanS,etal.1997）

手術(shù)計(jì)劃

以MRI為基礎(chǔ)，PET為參考，決定行腫瘤切除手術(shù)或者開顱腦活檢或者立體定向活檢。腫瘤切除術(shù)的病例：計(jì)劃的切除范圍以MRI圖像勾畫的輪廓為準(zhǔn)，MRI輪廓以外但PET圖像有異常攝取的區(qū)域，根據(jù)術(shù)中顯微鏡下實(shí)際觀察到的病灶性狀決定是否切除。開顱活檢或立體定向活檢的病例：在功能區(qū)以外的相對(duì)“安全區(qū)域”內(nèi)，根據(jù)MRI及PET共同決定活檢部位，盡量選取PET攝取最高的部位以及MRI強(qiáng)化最明顯的部位。

手術(shù)實(shí)施

神經(jīng)導(dǎo)航指導(dǎo)。

估計(jì)腫瘤能夠全部切除者，顯微鏡下根據(jù)病灶的顏色與質(zhì)地判斷病灶與正常腦組織的邊界，行大塊切除。活檢者，根據(jù)術(shù)前設(shè)計(jì)的靶點(diǎn)獲取標(biāo)本。病灶累及功能區(qū)的病例：術(shù)中喚醒或電生理監(jiān)測(cè)，確保在安全界內(nèi)操作。PET有所貢獻(xiàn)：IA,IB,IIA,IIB,IIIA,IIIB,VPET未起作用：IC,IIC,IIIC,IV,VIPET貢獻(xiàn)的評(píng)估

術(shù)后治療及隨訪

明確病理診斷。根據(jù)病理結(jié)果決定是否進(jìn)行放療、化療或再次手術(shù)。所有病例術(shù)后每三個(gè)月常規(guī)復(fù)查頭顱MRI增強(qiáng)掃描，門診或電話隨訪患者生存狀況、KPS評(píng)分、輔助放化療等信息。結(jié)果MRI的強(qiáng)化可以在一定程度上預(yù)測(cè)腫瘤的惡性程度，腫瘤級(jí)別強(qiáng)化不強(qiáng)化合計(jì)II145III257IV505合計(jì)8917腫瘤級(jí)別高于周圍白質(zhì)近似于周圍白質(zhì)低于周圍白質(zhì)II014III025IV500合計(jì)539攝取程度視覺判斷：FDGPET腫瘤級(jí)別有攝取無(wú)攝取II32III43IV50合計(jì)125

攝取程度視覺判斷：FECHPET

FDGPET對(duì)示蹤劑的攝取程度可較好地反映膠質(zhì)瘤的惡性程度，這與此前較多的報(bào)道相一致。腫瘤級(jí)別SUVFDGL/CFDGSUVFECHL/CFECHII～I(xiàn)II級(jí)(n=12)8.8±5.01.0±0.50.8±0.65.0±4.0IV級(jí)（n=5）12.9±1.91.7±0.22.65±0.518.2±6.4不同級(jí)別膠質(zhì)瘤對(duì)示蹤劑攝取情況的半定量分析

不同級(jí)別膠質(zhì)瘤FDGPET表現(xiàn)的分類腫瘤級(jí)別I類II類III類IV類V類VI類合計(jì)II1010215III1110317IV0221005合計(jì)23415217不同級(jí)別膠質(zhì)瘤FECHPET表現(xiàn)的分類腫瘤級(jí)別I類II類III類IV類V類VI類無(wú)法分類合計(jì)II10011115III20110037IV11300005合計(jì)414211417PET的貢獻(xiàn)率

將FDG與FECH的PET結(jié)合起來，11例接受腫瘤切除的患者中有9例PET有所貢獻(xiàn)，貢獻(xiàn)率為81.8%。根據(jù)每種示蹤劑單獨(dú)計(jì)算，則FDGPET的貢獻(xiàn)率為54.5%（6/11），F(xiàn)ECHPET的貢獻(xiàn)率為27.3%（3/11）。

與PirotteB的報(bào)道（80%）相符，可見兩種PET示蹤劑的結(jié)合有助于更好地勾畫腫瘤邊界。但FECHPET在指導(dǎo)手術(shù)方面的作用尚未較其他示蹤劑（特別是METPET）顯示出優(yōu)勢(shì)，該種示蹤劑的臨床應(yīng)用尚需進(jìn)一步研究。典型病例病例1，女，69歲，“陣發(fā)性右側(cè)面頸部及右上肢抽搐、麻木1月余，不能言語(yǔ)20余天”決定在喚醒麻醉下行腫瘤切除術(shù)，擬切除MRI增強(qiáng)灶以及其外的FDG高攝取區(qū)。ABC術(shù)中在腦表面即可見腫瘤異常腫瘤組織，位置與FDG高攝取區(qū)相符。術(shù)中所見腫瘤邊界與計(jì)劃切除的邊界大致相符。MRI增強(qiáng)灶以外的FDG高攝取區(qū)在本例證實(shí)為腫瘤成分，證實(shí)PET判斷的準(zhǔn)確性。若僅依靠MRI顯示的輪廓切除腫瘤則有可能殘留較多的腫瘤組織。ABC病例2，男，55歲，“間斷性頭暈一周”MRI無(wú)強(qiáng)化，在PET上病灶對(duì)FDG有較低的攝取，腫瘤輪廓略小于MRI的T2像，對(duì)FECH有中等攝取，腫瘤輪廓小于T2像?；顧z發(fā)現(xiàn)在大腦表面未見異常，活檢鉗進(jìn)深約2.5cm處發(fā)現(xiàn)質(zhì)地偏韌血供中等的灰黃色病灶，此處恰與FECHPET上的高攝取區(qū)符合。病理回報(bào)為間變性星形膠質(zhì)細(xì)胞瘤。術(shù)后第14天在喚醒麻醉下行開顱腫瘤切除術(shù)。以FDGPET異常攝取區(qū)為計(jì)劃切除范圍，可見灰黃色質(zhì)地較韌的腫瘤組織，實(shí)際所見的腫瘤邊界與FDG+FECHPET的病灶輪廓大致相符。病理與前次活檢相同。開顱活檢時(shí)發(fā)現(xiàn)腦表面正常，若沒有PET引導(dǎo)，在鄰近功能區(qū)的部位盲目探查將是很危險(xiǎn)的。在本例，活檢靶點(diǎn)的選取依賴于PET。術(shù)中所見腫瘤邊界與PET大致符合，在本例證實(shí)PET勾畫輪廓的準(zhǔn)確性。病例3，男，22歲，“右大腿發(fā)麻8個(gè)月，加重伴突發(fā)意識(shí)喪失半個(gè)月”。MRI邊界不清，無(wú)強(qiáng)化。PET對(duì)FDG中等攝取，攝取程度近似周圍大腦灰質(zhì)，但病灶周邊游環(huán)形攝取減低區(qū)，考慮為瘤周水腫，病灶中心可見局灶性攝取增高區(qū)。FECH顯像未見攝取。ABC開顱活檢見腦表面為灰白色異常組織，鉗取標(biāo)本后將活檢鉗繼續(xù)深入，在FDGPET上局灶性高攝取的部位再次鉗取標(biāo)本。病理回報(bào)：腦表面為星形膠質(zhì)細(xì)胞瘤（II級(jí)），F(xiàn)DG高攝取部位為間變性混合細(xì)胞瘤（少突+星形）（III級(jí)）。術(shù)后第14天在喚醒麻醉+電生理監(jiān)測(cè)下行腫瘤切除術(shù)，以FDGPET勾畫的腫瘤輪廓導(dǎo)航，病理為間變性混合細(xì)胞瘤（少突+星形）（III級(jí)）。

ABC開顱活檢時(shí)發(fā)現(xiàn)腦表面為異常組織，若僅在此鉗取標(biāo)本而未經(jīng)PET引導(dǎo)向深部探查，則會(huì)低估該例膠質(zhì)瘤的級(jí)別。MRI異常信號(hào)輪廓內(nèi)的局灶性PET高攝取區(qū)對(duì)于選取活檢靶點(diǎn)是至關(guān)重要的。

MRI上病灶的邊界不清，在FDGPET上可見低攝取的水腫帶，在腫瘤切除的全過程都是在FDGPET導(dǎo)航下進(jìn)行的，在本例，PET是勾畫腫瘤輪廓的唯一手段。病例4，男，31歲，間斷“頭痛伴發(fā)作性愣神3月余”入院。MRI發(fā)現(xiàn)左額顳大片狀長(zhǎng)T1長(zhǎng)T2信號(hào)，邊界不清，無(wú)強(qiáng)化。FDGPET在病灶前部存在局灶性高攝取，F(xiàn)ECHPET未見攝取。以FDG高攝取灶為靶點(diǎn)進(jìn)行開顱活檢，在高攝取灶區(qū)域及其淺部術(shù)區(qū)的不同深度多次鉗取標(biāo)本。病理診斷為大腦膠質(zhì)瘤病（WHOIII級(jí)）。在HE切片上，相比于淺部的標(biāo)本，高攝取灶的腫瘤細(xì)胞更密集，胞體更大，異型性更明顯