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孤立性肺结节(solitary pulmonary nodule, SPN)是指肺内单发的直径≤3 cm的圆形或类圆形病灶, 周围由含气肺组织包绕而无与之相关的肺不张、肺炎, 不伴有肺门及纵隔淋巴结肿大[1]。SPN通常是可行治愈性切除的I期肺癌, 及时准确地鉴别SPN的良恶性并予以治疗将显著提高肺癌患者的治愈率, 延长生存期[2]。目前常规影像诊断方法有X线平片、CT、MRI及支气管镜等, 但都有一定的局限性。PET从肿瘤细胞代谢的角度来判断SPN的良恶性, 为其诊断及鉴别诊断带来了新的生机, PET-CT则综合了SPN的形态学及代谢信息, 实现了CT和PET的优势互补, 进一步提高了SPN的诊断准确率。
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(1) X线平片:目前最常用的初步检查方法[3], 但对于SPN的漏诊率接近50%[4]。
(2) CT:低剂量CT可以提高结节的检出率[5]。根据病灶的CT特点, 多数结节可被正确诊断。但有部分SPN表现缺乏特征性, 尤其是对肺癌诊断有重要价值的征象与某些良性病变表现常有重叠, 而且对恶性结节CT净增值的界定目前仍存在分歧。
(3) MRI:有助于分析血供情况, 适用于增强CT中对含碘对比剂有禁忌的患者, 一般不用作SPN的常规检查。研究发现, MRI动态增强检查和CT对SPN的良恶性鉴别诊断具有同样优势[6]。
(4) 支气管镜检查、CT引导下穿刺活检和开胸活检:这3种检查方法的共同特点是阴性预测值不高。支气管镜检查SPN的灵敏度的高低有赖于结节的大小、与支气管的距离, 结节直径＜1.5 cm时, 支气管镜检查的灵敏度为10%;结节直径为2.0~3.0 cm时, 灵敏度为40%~60%[7]。CT引导下穿刺活检的灵敏度和特异度分别为88.2%和100%, 但有较高的气胸发生率, 并有部分患者需行胸腔闭式引流治疗[8]。开胸活检为最可靠的方法, 但同时会导致医疗费用和并发症发生率的增加。
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18F-FDG是葡萄糖结构类似物, 可参与葡萄糖的代谢过程, 在胞浆内磷酸化成6-磷酸-FDG后, 不再参与代谢。恶性肿瘤由于葡萄糖运转、摄取、分解显著增高, 在显像上表现为18F-FDG摄取增高的高代谢灶。Gould等[9]对13项研究共450例肺部结节患者进行分析发现, PET是诊断肺结节既准确又无创伤性的影像学方法, 诊断恶性结节的灵敏度和特异度分别为94.2%和83.3%。对于其他影像学不确定的肺结节, PET诊断恶性结节的灵敏度、特异度和准确率分别为92.0%、86.6%和89.0%[10]。
18F-FDG PET的判断标准有目测法和半定量分析两种方法。前者根据病变的放射性摄取高低和形态来确定, 后者根据病变SUV来完成, 一般以SUV≥2.5判断为恶性。据一项研究对1474例患者的Meta分析表明, 目测法与半定量法的准确率无显著性差别[9]。
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因SUV受很多因素的影响, 不能作为诊断SPN的唯一依据, 应用PET-CT有助于结节定位, 主观判断分析图像, 根据结节大小适当调整SUV诊断阈值, 对于PET和CT图像配准不良导致的低估放射性活性情况作出准确判断, 还可利用PET-CT的同机CT图像分析结节解剖结构特征[11], 提高诊断SPN良恶性的准确率。
多项研究结果均证实, 18F-FDG PET-CT对SPN良恶性的诊断优于其他影像学检查。张金娥等[12]对CT、18F-FDG PET和PET-CT鉴别诊断118例SPN的良恶性进行了比较分析, 结果:CT、PET和PET-CT的灵敏度分别为86.2%、88.5%和97.7%, 特异度分别为58.1%、61.3%和74.2%, 准确率分别为78.8%、81.4%和91.5%。Ding等[13]对60例SPN患者的研究也获得类似结果, 与18F-FDG PET比较, 18F-FDG PET-CT诊断SPN的灵敏度从86.7%提高至90.0%, 特异度从89.7%提高至93.3%, 阳性预测值从89.7%提高至93.1%, 阴性预测值从87.1%提高至90.3%。Yi等[14]对119例行增强CT和PET-CT的SPN患者进行比较分析, 结果显示, 增强CT的灵敏度、特异度和准确率分别为81%、93%和85%, PET-CT分别为96%、88%和93%。
有关PET-CT鉴别诊断SPN良恶性不同研究的具体结果如表 1。
表 1 PET-CT对孤立性肺结节良恶性的鉴别诊断效能
由此表可以看出, 18F-FDG PET-CT对SPN良恶性的诊断准确率较高, 但还是存在一定的误诊率。
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(1) 假阳性:某些良性病变因其细胞增殖、修复加速导致代谢活性增高, 其18F-FDG摄取接近甚至高于肿瘤病灶, 从而出现假阳性, 如结核、炎性假瘤、霉菌感染、结节病、组织胞浆菌病和肉芽肿等[19]。
(2) 假阴性:①一些代谢较低、分化较好、生长缓慢、低度恶性的肿瘤可出现假阴性[20]。②由于PET自身分辨率的影响。PET的自身分辨率在4 mm, 而实际临床应用发现, 对肺结节的诊断, 分辨率应在8 mm, 小于8 mm的结节难以发现[21]。③由于PET-CT的采集多在平静呼吸状态下进行, 肺小结节随呼吸运动而运动, 将放射性分布半径扩大, 在总体放射性计数不变的前提下, 单位体积放射性计数减少, 因而出现假阴性[21]。④由于肿瘤细胞摄取18F-FDG与葡萄糖互相竞争抑制, 随着血糖水平升高, 18F-FDG摄取水平下降, 假阴性发生率增高[22]。
(3) 其他:目前18F-FDG PET-CT诊断SPN的标准尚不统一[19], 也是导致误诊SPN的原因之一。
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在常规显像的基础上增加延迟显像, 采集条件与常规显像基本相同。姚稚明等[23]的研究中结合双时相显像, PET-CT综合判定诊断SPN的灵敏度从81.8%提高至95.4%, 特异度从77.8%提高至85.7%, 诊断准确率达到87.1%。双时相显像在低18F-FDG摄取患者的诊断中扮演着极其重要的角色[24]。对于有些假阳性病变, 即使双时相显像也不能进行明确诊断[25]。
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常规PET-CT检查后对肺部病灶行屏气HRCT扫描, 重建层厚1.25 mm, 间隔1.25 mm, 多平面重建, 多角度显示病灶及周围结构。PET-CT结合HRCT综合分析时, 后者可清楚显示肺内小结节密度和边缘形态、结节内的细小钙化和含气影像, 以及肿瘤向肺实质浸润表现的优势, 能减少假阳性及假阴性率的发生。陈伟华等[26]对77例SPN患者同期行18F-FDG PET-CT及病灶部位HRCT检查, 结果表明, 单纯PET-CT诊断SPN的良恶性的灵敏度、特异度、准确率、阳性预测值和阴性预测值分别为88.0%、85.1%、87.0%、91.7%和79.3%, 结合HRCT则提高为96.0%、92.5%、96.1%和96.1%、92.6%。
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PET-CT依靠CT图像进行PET衰减校正。但由于呼吸运动导致PET与CT之间配准不良, SUV计算不准确, 而呼吸门控是解决此问题的最好方法。在呼吸门控采集期间, 还可以让患者听从口令呼吸, 这样得到的呼吸门控PET-CT图像质量更好。Pan等[27]利用门控四维CT采集系统测量患者的呼吸深度和频率, 根据测量结果, 在患者呼吸中期指示患者屏气采集CT图像, 其CT和PET之间的配准好, 且没有呼吸伪影。呼吸门控采集方式通过提高CT和PET的配准性, 在很大程度上消除了因呼吸导致的SUV计算不准确、定位错误和衰减校正误差[28]。
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在应用18F-FDG作为常规显像剂的基础上, 再使用其他显像剂显像共同对病变进行诊断。目前应用的显像剂有18F-氟胸腺嘧啶、11C-乙酸盐等, 均有效提高了肺部病变诊断的准确率, 尤其是对18F-FDG显像假阴性者[29-30]。
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18F-FDG PET-CT把PET与CT图像相互融合, 能较好地显示SPN的部位, 精确地区分SPN的边缘、大小、形态及与周围比邻的关系, 真正达到功能与解剖的统一。尽管存在一定的误诊率, 但综合分析SPN的PET及CT影像学特点, 有利于其良恶性的诊断, 诊断的整体准确率高于其他影像学检查, 从而避免了进一步的创伤性检查和手术, 节省了医疗费用。因而18F-FDG PET-CT检查在SPN良恶性诊断中的应用必将拥有越来越广阔的前景。
18F-FDG PET-CT诊断孤立性肺结节良恶性的研究进展
The development of 18F-FDG PET-CT in the diagnosis of benign and malignant solitary pulmonary nodules
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摘要: 孤立性肺结节(SPN)的良恶性诊断非常困难, 在诊断不明确而手术切除的结节中, 约30%为良性。常规影像学技术虽然可以对大部分SPN做出定性诊断, 但对一部分SPN仍然诊断困难, 且各具有一定的局限性。PET-CT作为一种新的显像技术, 能够综合提供SPN的代谢及形态信息, 在SPN的良恶性诊断与鉴别诊断中显示出更高的灵敏度及准确率。近期多种新的显像方法的应用更进一步提高了SPN的诊断准确率。
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关键词:
- 硬币病变, 肺 /
- 氟脱氧葡萄糖F18 /
- 正电子发射断层显像术 /
- 体层摄影术, X线计算机
Abstract: It is very difficult to differentiate correctly between the benign and malignant solitary pulmonary nodules(SPNs). About 30% of the resected indefinite SPNs are benign. Conventional imaging techniques can identify most patients with SPN, but cannot afford a few patients with SPN which have equivocate manifestations, and each has some limitations. PET-CT is a new imaging technique that can offer metabolic and anatomical information of SPN, which results in higher diagnostic sensitivity and accuracy of SPN. Recently various new imaging method is further improved the diagnostic accuracy. -
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