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甲状旁腺一般有4个腺体, 紧密附在甲状腺左右两叶的背面内侧, 正常甲状旁腺呈椭圆形, 长5~7 mm、宽3~4 mm, 质量为40~60 mg。甲状旁腺可产生甲状旁腺激素(parathyroid hormone, PTH), 该激素在钙、磷代谢平衡及骨骼代谢等方面起着重要作用。PTH可直接作用于骨骼, 促进钙的吸收; 也可直接作用于肾脏, 刺激钙的重吸收以及1, 25-二羟维生素D的合成。
甲状旁腺功能亢进症(hyperparathyroidism, HPT)是由于甲状旁腺本身病变或继发于各种原因所致的PTH分泌过多的一种内分泌疾病, 可分为原发性甲状旁腺功能亢进症(primary hyperparathyroidism, PHT)、继发性甲状旁腺功能亢进症(secondary hyperparathyroidism, SHPT)和三发性甲状旁腺功能亢进症(tertiary hyperparathyroidism, THPT)。PHT是由于甲状旁腺腺瘤、增生或腺癌所引起PTH合成、分泌过多, 通过其对骨和肾的作用, 导致高钙血症和低磷血症。其中, 甲状旁腺腺瘤约占85%, 绝大多数为单个病灶, 且多位于下极的甲状旁腺, 6%~ 10%的甲状旁腺腺瘤可向下异位于纵隔内, 腺瘤的体积一般较小, 质量为0.5~5.0g, 但也可大至10~20 g, 有完整的包膜, 其中主要是主细胞, 有时从组织学上与增生不易区分; 约10%的病例为甲状旁腺增生, 常累及4个腺体, 外形不规则, 无包膜, 其中主要也是主细胞, 但有时增生的组织周围可形成假包膜, 易误认为多发性甲状旁腺腺瘤; 甲状旁腺癌较为少见, 伴有功能亢进的甲状旁腺癌占2%以下。SHPT是由于各种原因所致的低钙血症, 其刺激甲状旁腺增生、肥大, 分泌过多的PTH, 最常见于肾功能不全、骨软化症。THPT是指在SHPT的基础上, 由于腺体受到持久的刺激, 部分增生组织转变为腺瘤, 自主地分泌过多的PTH而导致的病变, 临床上较为少见。
治疗HPT的惟一确切有效的措施就是外科手术, 所以术前定位诊断极为重要, 本文主要针对HPT放射性核素显像进行综述。
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201Tl/99TcmO4-双核素减影显像法是20世纪80年代早期出现的、第一个被广泛认可的显像方法[1]。201Tl是一种与钾类似的无机阳离子, 起初被用于心肌灌注显像, 其摄取机制主要是通过细胞膜的钠钾泵主动转运进入细胞内。甲状旁腺和甲状腺组织都能摄取201Tl, 但99TcmO4-只被甲状腺摄取而不被甲状旁腺所摄取, 因此, 在患者位置相同的情况下, 用201Tl图像减去99TcmO4-甲状腺图像就能显示甲状旁腺病灶。应用此法显像时, 最好先做201Tl显像, 再做99TcmO4-显像, 因为99Tcm的康普顿散射可以进入201Tl的能窗范围内, 影响201Tl显像质量; 并且两次显像的患者位置及条件应尽量一致。Basso等[2]报道, 201Tl/99TcmO4-双核素减影法对质量 < 300 mg的腺瘤的灵敏度仅为20%, 对质量 > 1250 mg的腺瘤的灵敏度为76%。Hauty等[3]对49例HPT患者术前201Tl/99TcmO4-双核素减影显像进行了回顾性研究, 结果: 总体灵敏度为78%, 总体准确率为73%。
鉴于201Tl为回旋加速器生产, 不易获得, 且其主要能谱为68~80 keV, 能量偏低, 图像质量不佳, 半衰期为73 h, 时间过长, 人体辐射吸收剂量相对较高, 故目前应用较少。
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1989年, Coakley等[4]首先报道了将99Tcm-MIBI用于甲状旁腺显像。由于具有更好的图像质量及更高的准确性, 99Tcm-MIBI迅速取代201Tl成为最常用的显像剂。99Tcm-MIBI通过被动转运方式进入细胞内, 具有更大的跨膜负电位, 主要结合在细胞线粒体内。
99Tcm-MIBI显像有多种方式, 最常见的是99Tcm-MIBI双时相法, 即注射99Tcm-MIBI后约15 min行早期显像, 1.5~3 h后再行延迟显像, 其原理是基于甲状腺对99Tcm-MIBI的清除明显快于功能亢进的甲状旁腺。病变甲状旁腺富含具有丰富线粒体的嗜酸性细胞, 而线粒体是MIBI在细胞内的主要结合部位, 因此, MIBI在功能亢进的甲状旁腺病灶中的滞留时间相对较长[5]。双时相法简单易行, 但是一些甲状旁腺病灶并不滞留99Tcm-MIBI, 而一些甲状腺病灶、颈部淋巴结却摄取并滞留99Tcm-MIBI, 因此, 会造成一些假阴性和假阳性。
2008年, Tomas等[6]在49例患者54个病灶的研究中比较了针孔准直器与平行孔准直器对99Tcm-MIBI PHT显像的准确性, 结果发现针孔准直器显像可以减少假阴性, 提高灵敏度: 平行孔准直器显像的灵敏度为56%, 针孔准直器显像的灵敏度为89%, 特异度则变化不大, 分别为93%和96%。此外, 与其他影像学检查(超声、CT、MRI等)相结合也有助于减少假阴性, 提高灵敏度, 其中以超声最为廉价且简便易行, 所以应用最为广泛。De Feo等[7]报道, 99Tcm-MIBI对PHT显像的灵敏度及特异度分别为57%和85%, 与超声相结合后灵敏度及特异度分别为96%和83%, 阳性预测值和阴性预测值分别为88%和94%。
99Tcm-MIBI/99TcmO4-和99Tcm-MIBI/123I减影显像法可以降低HPT诊断的假阳性率。由于不管甲状腺病灶是良性还是恶性都可能摄取99Tcm-MIBI, 同时也摄取99TcmO4-和123I, 因此, 减影法可排除甲状腺的病灶。Hindi é等[8]报道, 用99Tcm-MIBI/123I减影显像法诊断PHT可将灵敏度从79%提高到94%, 假阳性率从10%降低到3%。Chen等[9]报道, 99Tcm-MIBI/99TcmO4-减影显像法诊断HPT可将灵敏度从62%~65%提高到73%~78%, 且甲状旁腺腺瘤的检出率为89%~98%。由于99TcmO4-比123I更易获得, 故其应用更为广泛。
一般认为, HPT123I显像应在双时相法之前进行, 而何时进行99TcmO4-显像没统一的尺度。对于99Tcm-MIBI/99TcmO4-减影显像法, 则常见的是先行99TcmO4-甲状腺显像, 而后在静脉注射99Tcm-MIBI 30 min后再次显像。
尽管双时相法结合减影技术非常有效, 但也有局限性, 最常见的问题在于甲状腺病灶不摄取或摄取很少的99TcmO4-, 导致减影无效; 有时高度摄取99Tcm-MIBI的甲状旁腺病灶也可在99TcmO4-显像上表现出来而被误认为是甲状腺结节; 另外, 如果甲状旁腺病灶恰好定位于甲状腺病灶的正后方, 那么甲状腺病灶摄取的99TcmO4-的放射性有可能掩盖甲状旁腺病灶摄取的99Tcm-MIBI的放射性, 从而产生假阴性。因此, Palestro等[10]认为, 99Tcm-MIBI/99TcmO4-减影法和双时相法结合在一起时, 99TcmO4-显像应该在99Tcm-MIBI延迟显像完成之后进行, 这样既能完成双时相采集, 也能完成SPECT, 而对99TcmO4-显像没有任何影响。
SPECT是甲状旁腺平面显像的有利补充, 尽管Billotey等[11]报道, 与平面显像相比, SPECT对检出功能亢进的甲状旁腺的灵敏度的提高并不明显, 仅从86%提高到90.5%, 因而并非必须行SPECT, 但毫无疑问, SPECT对于区分甲状腺病灶与甲状旁腺病灶有一定的帮助, 而且对于检测异位HPT病灶是非常有用的。异位HPT的发生率约为25%, 尽管异位病灶多数情况下能在平面显像上显示, 但SPECT提供了更多三维解剖信息以及与周围组织结构的关系, 例如骨骼、心脏、血管等。
近年来, 关于HPT SPECT-CT的报道日益增多。Gayed等[12]对48例PHT患者的研究显示, 单独99Tcm-MIBI SPECT证实了43个病灶(89%), 而SPECT-CT多证实了1个病灶(2%), 其中4例(8%)患者的定位更加精确。Neumann等[13]对57例手术成功的HPT患者123I/99Tcm-MIBI减影法显像研究发现, SPECT的灵敏度(71%, 50/70)和SPECT-CT的灵敏度(70%, 49/70)未见明显区别, 而SPECT-CT特异度(96%, 26/27)显著高于SPECT(48%, 13/27)。因此, 相对于SPECT而言, SPECT-CT能够提供组织密度的差别, 而且解剖结构信息更加丰富, 利于更精确定位; 对异位甲状旁腺病灶的定位和提供解剖信息方面更有优势, 不仅能定位诊断甲状旁腺病灶, 还能通过不同组织的密度差别很好地与甲状腺病灶进行区分, 因为甲状旁腺病灶通常位于甲状腺后方, 一些甲状旁腺病灶恰好位于甲状腺病灶的正后方, 一般平面显像很难发现, 有时SPECT也很难区别。
目前, 注射99Tcm-MIBI后多长时间进行断层显像仍无统一的标准, Palestro等[10]建议在完成早期显像后很快进行, 约在注射99Tcm-MIBI后30 min, 因为此时仍有足够的放射性滞留在病灶周围甲状腺组织内, 还能够提供必需的解剖信息; 而且一些甲状旁腺病灶能较快清除99Tcm-MIBI, 如果太迟进行断层显像, 则将失去显像价值。
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除99Tcm-MIBI外, Ishibashi等[14]于1995年首先报道, 可将99Tcm-tetrofosmin用于甲状旁腺显像, 99Tcm-tetrofosmin是一种带正电荷的脂溶性二膦络合物, 制作过程比99Tcm-MIBI简单, 无需煮沸; 其主要滞留于细胞质内, 但受线粒体膜电位的影响, 与99Tcm-MIBI的摄取机制有所不同。2000年, Hiromatsu等[15]对20例甲状旁腺腺瘤患者的研究发现, 99Tcmtetrofosmin显像的灵敏度为95%, 特异度为95%;超声、CT、MRI的灵敏度和特异度分别为85%、94%、85%和94%、88%、94%。Fjeld等[16]报道, 99Tcm-tetrofosmin与99Tcm-MIBI对HPT的诊断能力几乎相当。
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1996年, Sundin等[17]首先报道了11C-甲硫氨酸PET对32例PHT患者的研究, 结果: 其对腺瘤定位的阳性率为85%, 无假阳性。另有研究报道, 51例高度疑诊为PHT的患者, 之前其他影像学检查均未能明确证实病灶, 而11C-甲硫氨酸PET发现阳性30例, 手术证实均为甲状旁腺腺瘤; 真阴性15例, 其中6例为特发性或家族性高钙血症, 9例在随访中证实为继发性甲状旁腺增生; 假阴性6例, 其中5例病灶位于下纵隔而显像恰好未包括此范围, 1例病灶异位于胸腺; 11C-甲硫氨酸PET对腺瘤诊断的灵敏度为83%, 特异度为100%, 总体准确率为88%[18]。Otto等[19]在30例患者中比较了11C-甲硫氨酸PET与双时相99Tcm-MIBI显像的灵敏度, 结果发现, 11C-甲硫氨酸PET对PHT患者诊断的灵敏度为94%, 对SHPT患者诊断的灵敏度为70%, 而99Tcm-MIBI的总体灵敏度为50%。由于该研究中的病例具有高度选择性, 故不能表明11C-甲硫氨酸PET一定优于99Tcm-MIBI, 还需进行更多的研究才可证实; 在99Tcm-MIBI阴性或不明确时, 11C-甲硫氨酸将发挥重要价值。同其他影像检查一样, 11C-甲硫氨酸PET似乎对甲状旁腺增生灶的灵敏度也相对较低。Weber等[20]的研究发现, 11C-甲硫氨酸PET-CT对单发甲状旁腺腺瘤的灵敏度为83%, 而对多发腺体病变的灵敏度仅为67%, 即对单发腺瘤的定位诊断比较准确, 而对多发腺瘤或甲状旁腺增生的定位诊断相对较困难, 且显像阳性率与腺瘤的质量和大小具有显著相关性。
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有多种因素可影响HPT显像, 导致假阳性。最常见的原因是甲状腺良性结节, 其他原因有甲状腺癌、淋巴瘤、肿瘤淋巴结转移、淋巴结炎、结节病、棕色瘤等。虽然放射性核素显像在诊断异位HPT方面比其他检查更有优势, 但也无法避免假阴性的发生, 尤其是在极少见的异位于甲状腺内的病灶[21]。假阴性主要与甲状旁腺病灶的大小、数量、细胞类型及功能有关。
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病灶的大小一直被认为是影响HPT显像阳性率的最主要原因。Piga等[22]报道, 双时相99Tcm-MIBI甲状旁腺腺瘤显像阳性者的瘤体平均为(3.04± 1.81)cm3, 而显像阴性者的瘤体平均为(1.4±0.5)cm3。Weber等[20]的研究发现, 11C-氨酸PET-CT阳性率与腺瘤的质量和体积显著相关, 显像阳性者瘤体质量和直径分别平均为(2.42±4.05)g和(2.00±1.18)cm, 而显像阴性者瘤体质量和直径分别平均为(0.50± 0.38)g和(0.98±0.54)cm。然而有报道发现, 有时较小病灶的99Tcm-MIBI显像呈阳性, 而较大病灶的99Tcm-MIBI显像呈阴性[23], 表明病灶的大小并非是影响HPT显像的惟一原因。
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很多HPT患者的病灶数不止一个, 有数据表明, 99Tcm-MIBI显像在多发病灶的检测中灵敏度较低。Nichols等[24]发现, 99Tcm-MIBI显像对PHT单发病灶的灵敏度为90%, 特异度为98%;对多发病灶的灵敏度为66%, 特异度为73%。至于多发病灶的灵敏度低于单发病灶的原因, 目前尚不明确。
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甲状旁腺组织中的不同类型细胞组成比例可能影响显像剂摄取。甲状旁腺主要有两种实质细胞: 主细胞和嗜酸性细胞, 前者线粒体含量很少, 后者线粒体含量丰富。功能亢进的甲状旁腺往往含有更多的嗜酸性细胞, 因此能够摄取更多99Tcm-MIBI和99Tcm-tetrofosmin等显像剂, 且清除率较慢; 反之, 如果嗜酸性细胞偏少, 则可能导致假阴性。Mihai等[25]用99Tcm-MIBI对122个甲状旁腺组织分析的结果显示, 当组织中嗜酸性细胞数占2/3以上或为嗜酸性细胞、主细胞各占1/2时显像的阳性率较高, 分别为91%(21/23)和74%(23/31);而当主细胞数占2/3以上时显像的阳性率降低, 仅为62%(26/68)。
各种显像方法对甲状旁腺增生的灵敏度都低于腺瘤, 其最可能的原因是增生病灶的体积往往小于腺瘤, 通常病灶体积大于0.5 cm3, 且为结节性增生时显像易于识别。有研究表明, 至少在SHPT患者中, 99Tcm-MIBI摄取与甲状旁腺细胞分裂周期比体积更加相关, Torregrosa等[26]发现, 99Tcm-MIBI高摄取总是与活跃的细胞生长期相关, 99Tcm-MIBI显像准确反映了甲状旁腺病灶的功能状态。
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多药耐药现象是由于肿瘤细胞内在性耐药或化疗过程中产生的获得性耐药而导致化疗失败的现象。多药耐药现象是由多因子所介导的, 主要包括药泵P-糖蛋白(P-glycoprotein, P-gp)和多药耐药相关蛋白(multidrugresistance related protein, MRP)。P-gp是一种由人多药耐药基因编码的细胞膜脂蛋白, 它能利用ATP水解产生的能量将多种化疗药物泵出肿瘤细胞而导致耐药。MIBI和tetrofosmin与许多化疗药物一样, 它们也是P-gp的转运底物, 能被过度表达的P-gp或MRP泵出细胞。这两种显像剂的摄取与P-gp表达的相关性研究已在多种肿瘤中进行, 包括功能亢进的甲状旁腺。Kao等[27]报道, 8个表达P-gp或MRP的腺瘤99Tcm-MIBI显像均为阴性, 而另外39个均未表达两种蛋白的腺瘤显像均为阳性。对8例PHT患者和6例SHPT患者(共40个病灶)的研究发现, P-gp高度表达可导致99Tcm-MIBI显像阴性, 而P-gp低表达或不表达的显像为阳性[28]。Takeuchi等[23]对13个大于0.5 g的甲状旁腺病灶的研究发现, 其中11个病灶99Tcm-MIBI摄取与多药耐药基因1超甲基化水平呈负相关, 而与MRP1未见明显相关性。99Tcm-tetrofosmin显像也发现了相似结果, Shiau等[29]报道, 在5个假阴性的甲状旁腺腺瘤中都发现了P-gp或MRP表达, 28个真阳性的甲状旁腺腺瘤中均无P-gp或MRP表达。Huang[30]报道, 对20例有较大甲状旁腺腺瘤的患者进行99Tcm-tetrofosmin双时相显像, 结果: 17例延迟相上有显著99Tcm-tetrofosmin摄取者的P-gp表达为阴性, 3例延迟相上未见摄取者的P-gp表达为阳性。
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很多学者都发现, 甲状旁腺对显像剂的摄取与患者血液中iPTH水平具有相关性。Fuster等[31]发现, SHPT对99Tcm-MIBI的摄取与iPTH水平显著相关, 而与其他指标如血钙、磷、25-OH-维生素D、1, 25-(OH)2-维生素D没有相关性, 这说明甲状旁腺显像可以准确反映腺体的活性。对99Tcm-tetrofosmin显像的研究也得到了类似的结果, Hiromatsu等[15]发现, PHT对99Tcm-tetrofosmin的摄取与iPTH和病灶质量显著相关, 而与血钙、磷水平未见明显相关性; 此外, 在显像阳性患者中, 病灶大小与iPTH显著相关, 而在显像阴性患者中未发现相关性。
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总体来说, 放射性核素显像对甲状旁腺腺瘤的检出率明显高于甲状旁腺增生, 单发病灶检出率高于多发病灶。99Tcm-MIBI是最常用的甲状旁腺显像剂, 尽管减影法有相对较高的准确性, 但99Tcm-MIBI双时相法最简便、易行, 是当前最常用的方法。尽管平面显像已能取得很好的临床应用价值, 如果注意结合减影技术、合理使用准直器及SPECT, 还可以进一步提高诊断的准确性。
随着SPECT-CT的逐步普及, 实现了SPECT与螺旋CT图像的同机融合, 可以提供更丰富、更细微的解剖信息, 使得HPT的术前定位诊断更加准确。如上所述, 很多因素可以影响HPT显像, 导致假阳性和假阴性, 在图像的解读时应综合分析, 注意参考临床病史及其他检查资料(如血清iPTH), 必要时可与其他影像学方法相互结合, 以提高诊断的准确率。
放射性核素显像在甲状旁腺功能亢进症中的应用
Application of radionuclide imaging in hyperparathyroidism
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摘要: 甲状旁腺功能亢进症（HPT）是由于甲状旁腺本身病变或继发于各种原因所致甲状旁腺激素分泌过多的一类内分泌疾病，其主要根据病史和生化检查来确诊，目前最有效的治疗方法是外科手术切除亢进的甲状旁腺组织或腺瘤，可用于术前定位诊断的影像学方法主要有放射性核素显像、超声、CT、MRI等。该文主要针对HPT放射性核素显像进行综述。Abstract: Hyperparathyroidism(HPT)is overactivity of the parathyroid glands resulting in excess production of parathyroid hormone.Excessive parathyroid hormone secretion may be due to problems in the glands themselves, or may be secondary HPT.The diagnosis is mainly based on the patient's medical history and biochemical tests.The best treatment nowadays is surgical removal of the overactive parathyroid glands or adenoma.The imaging methods for the preoperative localization diagnosis include radionuclide imaging, ultrasonography, CT, MRI, etc.This article was a summary of HPT radionuclide imaging.
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Key words:
- Hyperparathyroidism /
- Radionuclide imaging
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