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骨骼系统PET/CT显像和核医学平面显像对比研究

GE Healthcare China 王爽杨宏彬许燕

骨和关节系统疾病是临床常见病、多发病。目前99mTc-MDP平面骨扫描显像(bone scintigraphy, BS)是诊断骨骼系统疾病,尤其是恶性肿瘤骨转移的重要手段之一。X线计算机断层(computed tomography, CT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)和单光子发射计算机断层(single photon emission computed tomography,SPECT)也被广泛应用,并且较单独应用BS具有更高的灵敏度和临床诊断的准确性。

近年来出现并被逐步推广应用的PET/CT是将PET和CT设备及功能有机融合在一起的、一个完整机架的、高度一体化整机设备。PET/CT既能够为临床提供解剖结构、形态学、组织学的信息,同时还能够提供血流灌注、组织细胞代谢、细胞酶和受体的综合信息。骨骼对¹⁸F-Fluoride摄取的机理是,¹⁸F离子与骨骼中的羟磷灰石晶体上的羟基交换而沉积在骨骼内。与99mTc-MDP相似的是骨骼¹⁸F-fluoride摄取量反映了局部血流量及骨代谢更新的活跃程度,但是不同的是无论是溶骨性、还是成骨性病变¹⁸F-Fluoride均有摄取。另外,PET图像具有比SPECT和BS更高的系统分辨率和系统灵敏度,所以获得图像质量明显优于SPECT和BS。为此,本文初步比较了PET/CT骨显像和单光子骨平面显像在骨骼系统疾病诊断中的临床价值。

一、材料和方法

采用GE公司Millennium VG5 Hawkeye双探头进行行BS,采用GE公司Discovery ST 16 PET/CT行PET/CT显像。

BS在静脉注射99mTc-MDP 25mCi 2-3小时后进行,扫描速度10cm/min。图像经eNTEGRA工作站处理显示。PET/CT显像在静脉注射¹⁸F-fluoride 10mCi (0.1mCi/公斤) 2-3小时后进行,CT采用自动毫安技术扫描,PET扫描7个床位,2min/床位。图像经Xeleris工作站处理显示。对比两种成像方法的图像表现、发现病变数目以及定位精确性的异同。

二、结果

病例一男性,睾丸癌骨转移 BS因病人体质差无法完成完成全身扫描。BS图像可见颈椎、第十二胸椎、右侧第十一后肋放射性浓聚。(图1)行右侧第十一后肋局部切除。两个月后行PET/CT显像,PET 图像可见第六、七颈椎、第十二胸椎、放射性浓聚；CT图像可见上述部位均有骨质破坏。(图2、3、4)其中右侧第十后肋、左侧股骨上段部位的放射性浓聚在BS图像上未发现,考虑为由于病变进展新出现的骨转移病灶。

图1 99mTc-MDP BS

图2 PET/CT 骨显像

图3 PET/CT 骨显像

图4 PET/CT 骨显像

病例二男性,左侧股骨头无菌性坏死

BS可见左侧股骨头、股骨颈部位放射性浓聚。(图5)两天后行PET/CT显像。PET图像可见左侧股骨头、股骨颈、髋臼窝放射性高度浓聚,大转子放射性分布增高；右侧股骨头及髋臼窝也可见局部放射性浓聚。CT可见双侧股骨头内骨质密度不均,有囊性变区,左侧为重(见图6、7)。

图5 99mTc-MDP BS

图6 PET/CT 骨显像

图7 PET/CT 骨显像

三、讨论

1. PET骨显像与BS图像比较： 99mTc-MDP较¹⁸F-fluoride在人体内的血液和软组织的本底高,而且由于采用BS平面显像,图像的分辨率相对较差。完成检查需要约20分钟左右,部分病人不能耐受。 ¹⁸F-fluoride 在人体内的分布高度集中于骨骼系统,具有很高的骨骼/血液比值,因此可以形成高对比的骨骼显示。血流丰富或破骨、成骨活动旺盛的骨骼摄取¹⁸F-fluoride 更加远高于正常骨组织。这种高特异性分布结合PET显像高的空间分辨率可以使全身骨骼清晰显示,如病例一中的颈椎病变可以精确定位到第六、七颈椎。PET全身骨显像可以在10分钟左右完成,与BS相比缩短了病人的检查时间。PET特别是对于小的及早期病灶的检测具有特别重要的意义。比如病例二PET发现了双侧股骨头病变,而BS仅仅发现了严重一侧的股骨头的病变。由于PET比BS有更高的分辨率和系统灵敏度所以在发现小病灶中有更重要的临床意义。

2. PET/CT显像与BS对确定病变数目、范围及部位的比较 Schirrmeister H等的研究中[1], ¹⁸F-fluoride PET骨显像发现了96处骨转移灶,而BS只发现了46处骨转移灶。与¹⁸F-fluoride PET骨显像和其他检查方法(CT和MRI)相比,BS发现颅骨、胸部和肢体部位良恶性骨病变的敏感性是82.8％,发现脊柱和骨盆骨病变的敏感性只有40％。说明BS发现骨转移的敏感性高度依赖于病变发生的部位。

3. CT的应用快速的CT扫描不仅可以为PET图像进行衰减校正,更重要的是CT图像能够提供高度精确的骨骼解剖结构的信息,为病变定位,有助于确定放射性分布异常部位的病变性质。Einat Even-Sapir[2]等的研究发现显示¹⁸F-Fluoride PET/CT有助于通过在研究的CT部分发现相关的良性骨病变以及发现入侵骶骨孔的软组织肿瘤来说明有症状患者的骨痛原因。可以将CT图像在骨骼系统疾病病变的诊断中具有非常重要的价值。

4. PET/CT骨显像的敏感性和特异性 Martin Hetzl等[3]对103名肺癌病人分别进行了BS、脊柱SPECT和¹⁸F-fluoride PET显像。这些病人中最终有33人被确定为骨转移,平面BS只发现了其中的17人(51.5%)；13人结果为阴性,其中有3人被证实为骨转移；另有4例良性病变被错误地判断为骨转移。这13例假阳性病人中有11人在¹⁸F-fluoride PET骨显像时被判断为骨转移。

¹⁸F-fluoride吸收量增加与骨骼的血流量增加、骨骼生长代谢活跃有关,因此,凡是有上述病理生理改变的良、恶性骨病变都可以表现为骨骼摄取¹⁸F-fluoride异常增加。这导致了应用¹⁸F-fluoride PET骨显像的高度的敏感性。但是单独应用PET显像不易确定病变的良、恶性质,在特异性诊断方面存在局限。X线CT在骨骼系统疾病的诊断中一直以来发挥着重要的作用。将PET的功能显像与CT的解剖结构的显像结合起来,可以大大提高骨骼系统疾病诊断的敏感性和特异性。 Einat Even-Sapir[3]等对44位患者进行¹⁸F-fluoride PET/CT研究,通过统计发现与单独使用¹⁸F-fluoride PET(72%)相比,¹⁸F-fluoride PET/CT的确切性有了重大提高(97%)。F-fluoride PET的高敏感性得到了体现,发现了16例CT显像正常的骨转移¹⁸F-fluoride吸收量增加,以及四位BS假阳性患者。还有发现显示¹⁸F-Fluoride PET/CT有助于通过在研究的CT部分发现相关的良性骨病变以及发现入侵骶骨孔的软组织肿瘤来说明有症状患者的骨痛原因。

四、结论

通过本研究,我们看出,¹⁸F-fluoride PET/CT骨显像简单易行,检查时间短,病人容易耐受。特别是它能够提供高质量的骨骼CT和PET三维图像及解剖结构基础上的骨代谢图像,其具有的高敏感性和特异性可以为临床诊断和治疗提供精确的信息。¹⁸F-fluoride PET/CT骨显像的高探测效率和更准确判断骨骼良、恶性病变的能力,使其有可能成为恶性肿瘤(尤其是肺癌、乳腺癌、前列腺癌)治疗前明确有无骨转移的更有效的手段,从而选择更加合适的治疗方法。假如将¹⁸F-fluoride PET/CT扫描和¹⁸F-FDG PET/CT扫描结合起来将会对骨肿瘤诊断、鉴别,以及骨骼系统良性病的诊断具有重要的临床意义。单独¹⁸F-fluoride PET/CT显像对于骨骼系统良性疾病诊断也具有重要的临床价值。 ¹⁸F-fluoride PET/CT骨显像的局限性是它的检查费用高于常规的BS和SPECT,所以在选择临床适应症时应该特别注意。

参考文献
1. Schirrmeister H, et al. Sensitivity in detecting osseous lesions depends on anatomical localization: Planar bone scintigraphy vs. ¹⁸F-PET. J Nucl Med 40:1623-1629.
2. Einat Even-Sapir, et al. Assessment of Malignant Skeletal Disease: Initial Experience with ¹⁸F-Fluoride PET/CT and Comparison Between ¹⁸F-Fluoride PET and ¹⁸F-Fluoride PET/CT. Journal of Nuclear Medicine Vol. 45 No. 2 272-278.
3. Martin Hetzel, et al. F-18 NaF PET for Detection of Bone Metastases in Lung Cancer: Accuracy, Cost-Effectiveness, and Impact on Patient Management. JBMR 18: 2206.