分子影像进展
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三．分子影像在临床应用:
分子影像在临床有广泛的应用前景,但是目前分子影像、特别是临床分子影像刚刚起步。目前在临床应用最为广泛的糖代谢显像、小分子显像、酶、受体和基因表达显像。图17所显示的采用不同的方法在临床上灵敏度和特异性具有明显的区别。分子影像在临床应用现阶段主要在肿瘤、心脏和神经系统三大领域,而且肿瘤研究占到临床检查总数的85%左右。
图17 分子影像显像示意图
1. 肿瘤诊断: 分子影像中发展最快的是肿瘤治疗和诊断研究。临床诊断中应用最多的对肿瘤代谢显像和受体显像。
代谢显像:分子影像中肿瘤代谢显像一般可以分成:一般生物化学代谢(比如乙酸)显像、糖代谢(18F-FDG)显像、脂肪代谢显像、蛋白质代谢、核苷酸代谢(18F-FLT)显像。在这些代谢显像中大部分是通过PET/CT、或PET完成的。目前临床最常用的是糖代谢、蛋白质代谢和核苷酸代谢显像。其中蛋白质代谢和核苷酸代谢显像特异性要明显高于糖代谢显像。图18所示的是同一患者采用18F-FDG和18F-FLT代谢显像PET图象的比较,可以看出核苷酸代谢显像特异性要高于糖代谢显像。目前我们国内已经能够提供核苷酸代谢显像的正电子放射性药物18F-FLT。可以讲18F-FLT显像将PET/CT在临床应用提高到了一个崭新的水平。同时我们也期望能够尽快开发出特异性更高的正电子发射性放射性药物,以扩大分子影像的临床应用范围。
18F- FDG代谢显像 18F- FLT代谢显像
图18 同一患者采用18F-FDG和 18F-FLT显像图象比较
11C-胆碱由于参与体内磷脂酸的代谢过程,它和18F-FDG相比在神经系统和前列腺疾病的显像中有更重要的价值。图19和20分别是采用 11C-胆碱和18F-FDG 在脑胶质瘤和前列腺肿瘤显像中应用图象。 11C-胆碱及18F-胆碱在前列腺癌、脑肿瘤诊断和鉴别诊断具有重要的临床意义。
图19 11C-胆碱脑胶质瘤PET和CT图象
图20 11C-胆碱前列腺癌PET/CT 图象
乏氧细胞的显像在肿瘤治疗疗效的判断中具有重要作用。目前我们国内已经能够够合成18F-FMISO,图21所示的是采用64Cu ATSM-PET图象。
图21 乏氧细胞PET图象
严格的讲肿瘤代谢中采用乙酸显像、糖代谢(18F-FDG)显像、11C-胆碱、18F-FECH、乏氧细胞显像和普通标记的蛋白质显像具有高的灵敏度,但是特异性较差,所以不能算作分子影像的范畴。而只有受体显像和18F-FLT显像属于分子影像的研究。目前临床上由于糖代谢(18F-FDG)显像具有很高的灵敏度,所以仍然将18F-FDG作为最基本的代谢类显像药物。
MRS 组织成分分析: 不仅仅PET/CT是分子影像的重要工具,MRS对前列腺癌的诊断也同样具有重要作用,采用MRS 能够获得前列腺组织的生物化学成分的资料,以帮助临床诊断。图22是采用MRS进行前列腺生物化学分析的结果图。MRS对组织的化学成分的分析局限在小分子的研究中,对受体和大分子研究仍然受到方法学的限制。所以对MRS来讲在分子影像的研究中仍然受到很大的挑战。
图22(A) 前列腺MRS分析图象
图22(B) 前列腺MRI图象
受体显像:受体显像比代谢显像具有更高的特异性。图23所显示的是同一乳腺癌患者采用18F-雌激素乳腺图像。可以看出该患者乳腺癌广泛性转移,从显像结果就可以选择最佳的临床治疗方案。
图23 18F-标记雄激素乳腺癌图像
图24显示的分别是肝细胞原发性肝癌和非小细胞肺癌表皮生长因子受体(EGFR)显像图像。临床采用11C-PD153035进行显像获得非常满意的临床图像。EGFR图像能够为临床提供肿瘤在分子水平分型,使临床肿瘤治疗达到个性化治疗的目的。
图24 11C-PD153035 表皮生长因子受体肝癌和肺癌PET/CT显像
2. 心血管系统疾病诊断
心肌存活性对于心脏功能判断、临床治疗方案选择及心功能预后分析具有重要价值。但是代谢显像缺乏对疾病特异性诊断。
图25 11C-HED心肌肾上腺素能受体显像
图25是正常人11C-HED心肌肾上腺素能受体PET图象检查结果。11C-HED对于充血性心肌病临床诊断具有特别重要的意义。
3. 神经系统疾病诊断
分子影像、特别是受体显像对于神经系统疾病的诊断在临床上显得更为重要。图26显示的是脑代谢和脑受体显像的图象。可以看出代谢和受体图象存在本质的区别。利用放射性核素标记的分子探针进行神经系统受体显像,不但能够观察受体的分布、同时也能够观察到受体的密度,这样一来就能够为临床提供定量的指标。如果采用目前先进的PET/CT那么就能够真正达到定性、定量、定期和定位的目的。
图26是正常人脑11C-Raclopride多巴氨受体显像图像
图26和27分别是脑11C-Raclopride多巴氨受体和脑11C-Flumazenil g氨基丁酸受体PET/CT和PET图像。
图27是正常人脑11C-Flumazenil g氨基丁酸受体显像图像
MRS在脑功能和代谢疾病的诊断中同样具有重要意义。图28是采用MRS进行脑组织生物化学分析的图象。
图28 脑MRS图象
综上所述,分子影像是一门崭新的、多学科融合在一起的影像学科。分子影像必须建立在解剖结构和形态学图像的基础上才能发挥其真正的临床价值。目前仍然有许多未知的领域需要更多的学者去共同探讨和研究。我们相信分子影像将会为人类健康事业作出更大的贡献。