PET/MR肿瘤多参数成像新典范

来源：PETMR 时间：2016/04/25 15:44 阅读：485

在肿瘤治疗反应领域，形态学成像具有很大的局限性，包括无法测量肿瘤是否存在、治疗中出现的未知活性肿块性病变等。在一些抑制细胞生长治疗中发现解剖结构得到的无恶化存活率（Progression Free Surviva, PFS）和治疗效果的总存活数（Overall Survival，OS）的脱离，这导致了美国FDA建议撤销用于治疗转移性乳腺癌的抗血管生成治疗药物贝伐单抗(Bevacizumab)的许可证。

PET/MR使得功能分子多参数成像技术得以实现，许多现有的临床局限性将得到解决。多参数成像可以在传统测量肿瘤大小改变之前预测到治疗的功效；功能分子的参数也可以作为药物开发（临床前和临床）早期的药效生物标记。

MR更加适合评估组织的微环境（例如血流、血管通透性、细胞包装、坏死和pH），其中可以使用外源造影剂或增加MRI灵敏度的方法（例如超极化）。另一方面，因为PET对纳摩尔甚至皮摩尔浓度的化合物有很高的灵敏度，更适于用来评估细胞和分子过程（很大程度上取决于放射性示踪剂的使用）。我们应该意识到PET/MR的多参数/多功能/多元成像因为其内秉的多元性（多谱线、多空间和多时间的分辨率）已经快速发展为生物学检查的重要手段（Antoch2009; Padhani 2010；AnwarPadhani 2010）。

表1：功能核磁技术常用应用总结，量化参数及其生物相关性

功能核磁技术	图像的生物学基础	常用的量化参数/生物标记	病理生理学相关性
弥散加权成像	水分子扩散性	表观扩散系数ADC、各向异性FA、水分扩散系数D、灌注分数F_p	细胞密度、细胞大小分布、细胞外空间曲度、细胞膜完整性、细胞坏死、流体黏度
动态增强MRI	组织的对比剂吸收率，受到以下因素影响：灌注和转移率、细胞外体积、细胞膜体积比	钆曲线下初始面积IAUGC、转移和速率常数（K^trans, K_ep）、渗漏空间分数V_e、细胞膜体积分数V_p	血管密度、血管通透性、灌注、组织细胞分数、细胞膜体积
动态敏感对比MRI	血流体积和血流速度	相对血流体积/速度（rCBV/rCBF）、平均运输时间MTT、血管体积参数	血管密度、血流速度、肿瘤分级、血管直径
波谱成像	细胞膜周转率/能量学和正常组织代谢	根据回波时间和组织评价定量测量代列产物，包括胆碱、肌酸、脂肪、柠檬酸、乳酸和其他物质的比率	肿瘤分级、增殖指数
BOLD或磁敏感成像	脱氧血红蛋白比氧合血红蛋白更高的驰豫。测量也反映血流体积、灌注和组织的内在构成。	组织内在驰豫率（R2=1/T2）	组织的磁化特性，包括空气和骨组织界面、铁磁性和血氧

表2：使用放射性核素技术进行肿瘤评估的案例

放射性示踪剂	图像的生物学基础	常用的量化参数/生物标记	注释
¹⁸F-FDG	葡萄糖代谢	SUV、病灶/本底吸收比、葡萄糖代谢率	1型葡萄糖转运体和II型乙糖激酶上调，一些正常组织有背景活性，例如脑、肝脏
¹⁵O-水	灌注	灌注（ml/(g*min)）、SUV、病灶/本底吸收比	血管生成、血管分布和血流
¹⁸F-FLT	细胞增殖	SUV、病灶/本底吸收比	新合成DNA的细胞质胸苷激酶的活性、不能通过血脑屏障
¹²⁴I Annexin-V	细胞凋亡	SUV、病灶/本底吸收比	细胞程序化死亡时细胞膜中的磷脂酰丝氨酸暴露
⁹⁹Te-MIBI	p糖蛋白介导的多药耐药性	病灶/本底吸收比	肿瘤细胞排泄出的细胞毒素药物
¹⁸F-MISO	缺氧	肿瘤/血液比	组织氧合、硝基还原酶活性
Cu-ATSM	缺氧	肿瘤/肌肉比	组织氧合
¹¹C-胆碱和¹⁸F-胆碱	细胞增值	SUV、病灶/本底吸收比	细胞膜合成和降解
¹⁸F-FET和¹¹C-蛋氨酸	氨基酸代谢	SUV	指示增殖活性，如脑肿瘤复发