宋金齡,王雪鵑,楊 志
北京大學腫瘤醫(yī)院/北京市腫瘤防治研究所核醫(yī)學科,惡性腫瘤發(fā)病機制及轉(zhuǎn)化研究教育部重點實驗室,北京 100142
胃癌系胃黏膜上皮發(fā)生的惡性腫瘤,占胃部惡性腫瘤的95%以上,在全世界腫瘤相關(guān)死亡率中居第3位[1]。研究顯示,胃癌5年生存率不足25%,僅2010年就有75萬人死于胃癌[2]。令人擔憂的是,胃癌每年新發(fā)病例中超過一半來自亞洲,特別是中國,因此早期診斷和精準治療對降低胃癌死亡率和延長生存期至關(guān)重要。目前,胃癌的主要檢查手段是CT和超聲內(nèi)鏡(endoscopic ultrasonography,EUS),兩者在病灶檢出和(或)分期中發(fā)揮著重要作用。但由于CT難以區(qū)別化療后組織變化(如纖維化)與瘤體本身,在胃癌早期療效及預后評估等方面存在一定的局限性[3]。
以18F-脫氧葡萄糖(18F-fluorodeoxyglucose,18F-FDG)為示蹤劑的PET/CT是一種多模態(tài)分子顯像技術(shù),不但能極其敏感地檢測惡性腫瘤細胞糖代謝變化,而且能準確定位病灶,已成為多數(shù)惡性腫瘤分期、療效判定及預后評價的主要方法。大部分胃癌(尤其中高分化腺癌)能高攝取18F-FDG,因此PET/CT在胃癌分期、療效評估及預后預測等方面顯示出獨特優(yōu)勢,并為患者個體化治療奠定了基礎(chǔ)。本文旨在對18F-FDG PET/CT在預測進展期胃癌患者預后中的作用進行綜述。
18F-FDG是葡萄糖類似物,能通過葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白(glucose transporter,GLUT)轉(zhuǎn)運進入細胞,受己糖激酶(hexokinase)催化發(fā)生磷酸化反應生成6-磷酸-18F-FDG。后者既不能在磷酸己糖異構(gòu)酶(phosphohexoisomerase,PHI)作用下發(fā)生變構(gòu)而進入三羧酸循環(huán),也不能通過磷酸酶(phosphatase)將6-磷酸-18F-FDG脫磷酸化而擴散出細胞,只能滯留于細胞內(nèi)。惡性腫瘤細胞膜GLUT表達增加,細胞內(nèi)己糖激酶活性上調(diào),磷酸酶活性下調(diào),因此其葡萄糖代謝異?;钴S。
大多數(shù)胃癌(除印戒細胞癌和黏液腺癌)表現(xiàn)為胃壁增厚伴18F-FDG攝取增高,這與細胞表面GLUT1表達相關(guān),進展期胃癌更是過表達GLUT1。Kawamura等[4]研究了胃癌不同病理亞型的GLUT1表達狀態(tài),發(fā)現(xiàn)乳頭狀腺癌是表達GLUT1最多的亞型(44%),管狀腺癌和低分化腺癌GLUT1表達分別為32%和28%,但印戒細胞癌和黏液性腺癌僅有6%和2%。Kim等[5]也證實,彌漫型胃癌(Lauren分型)和差黏附性胃癌[世界衛(wèi)生組織(World Health Organization,WHO)分型]對18F-FDG的攝取較低。因此,低攝取18F-FDG的印戒細胞癌或黏液腺癌的影像學診斷仍主要依靠增強CT。
研究顯示,一部分胃癌的細胞膜過表達人表皮生長因子受體2(human epidermal growth factor receptor 2,HER-2),這些患者病變進展快,惡性程度高,容易復發(fā)和轉(zhuǎn)移。研究表明,HER-2與18F-FDG攝取相關(guān),但研究結(jié)果并不完全一致。Chen等[6]研究表明,當排除印戒細胞癌后,HER-2表達陰性者18F-FDG的最大標準攝取值(maximum standardized uptake value,SUVmax)較HER-2表達陽性者更高。Kim等[7]研究顯示,進展期胃癌患者原發(fā)灶SUVmax>3.5可提示HER-2過表達(靈敏度和特異度分別為76.9%和60.2%)。Ki-67是一種識別細胞分裂增殖相關(guān)核蛋白的抗體,其染色陽性率可反映腫瘤細胞增殖狀態(tài)及惡性程度。多項研究顯示,惡性腫瘤SUVmax與Ki-67陽性率存在一定相關(guān)性(非正相關(guān)),可能與腫瘤細胞增殖依靠糖酵解提供能量有關(guān),但胃癌18F-FDG攝取是否與Ki-67陽性率相關(guān)尚存在爭議[8]。
18F-FDG作為一種能量底物,也能被正常胃壁攝取,表現(xiàn)為條狀放射性攝取(略高),容易鑒別。在一些良性疾?。ㄈ缬拈T螺桿菌感染、胃炎或潰瘍等)中,胃壁18F-FDG攝取可異常增加,成為PET/CT顯像假陽性的重要原因。此外,胃癌原發(fā)灶大小和深度亦影響病變檢出,病變過小或過表淺可能表現(xiàn)為假陰性[9-10]。
18F-FDG PET/CT中,胃癌病灶(包括原發(fā)灶及轉(zhuǎn)移灶)的判斷主要依靠視覺評估,即病灶的放射性攝取高于正常組織或周圍本底。常用以下半定量測量參數(shù)評估代謝程度。
SUV為最常用參數(shù),包括SUVmax與平均SUV(mean SUV,SUVmean)。SUVmax是感興趣區(qū)(region of interest,ROI)中的最大SUV,反映腫瘤組織的最高代謝程度,以2.5為良惡性鑒別閾值。SUVmax與腫瘤性質(zhì)、分級和分期密切相關(guān),SUVmax越大則腫瘤惡性程度越高。SUVmean代表整個腫瘤的平均代謝值,常用于不均質(zhì)腫塊的代謝測量。由于SUVmean受腫瘤體積及主觀因素影響較大,臨床上主要采用SUVmax。
近年來,腫瘤代謝體積(metabolic tumor volume,MTV)和病灶糖酵解總量(total lesion glycolysis,TLG)兩個半定量代謝參數(shù)成為研究熱點。MTV是高代謝病變的體積,反映異常代謝的腫瘤細胞數(shù)量。MTV常用測量方法為視覺分析法(或肉眼法)和基于不同SUVmax閾值的半自動勾畫法(分割方法),后者更為常用及客觀。目前常用的閾值有SUVmax=2.5、40%SUVmax、50%SUVmax及60%SUVmax等。2010年歐洲核醫(yī)學協(xié)會年會PET腫瘤成像指南推薦用40%SUVmax顯示ROI閾值[11]。選擇何種閾值對病灶進行容積分割,是一個頗具爭議的問題。TLG為ROI內(nèi)病灶MTV與SUVmean的乘積,代表腫瘤負荷及腫瘤細胞葡萄糖利用率,是一個既能反映腫瘤代謝活性又能反映腫瘤代謝體積的綜合參數(shù)。
胃癌患者的預后受諸多因素影響。Zhang等[12]的研究結(jié)果顯示,pT分期、血管或淋巴管侵犯是影響胃癌患者預后的獨立因素。不同病理分型的胃癌患者預后也不同,如乳頭狀腺癌預后較好,未分化腺癌和黏液腺癌的生存期短[13]。不同的術(shù)前新輔助化療方案及手術(shù)術(shù)式也影響胃癌患者的預后[14-15]。因此,準確評估進展期胃癌患者預后是臨床極為關(guān)心的問題。
18F-FDG PET/CT作為一種非侵入性檢查方法,不但能明確原發(fā)病灶大小,提示病理類型,顯示淋巴結(jié)狀態(tài)及遠處轉(zhuǎn)移,而且能通過病灶代謝的改變動態(tài)評估治療療效。因此,胃癌治療前后行18F-FDG PET/CT檢查,根據(jù)代謝常數(shù)及變化率評估療效及預后,逐漸成為研究熱點。目前,相關(guān)研究多關(guān)注治療前PET/CT和治療早期PET/CT,尚未有大宗治療后PET/CT研究的報道。
治療前18F-FDG PET/CT是指在任何治療前所進行的PET/CT檢查,代表了疾病初始狀態(tài),即病變累及范圍及程度。研究顯示,胃癌原發(fā)灶、轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)及遠處轉(zhuǎn)移灶代謝程度均與預后相關(guān)。
Kim等[16]在321例胃癌(包括早期及進展期胃癌)患者治療前行PET/CT檢查,將患者分為原發(fā)灶SUVmax>5.74及SUVmax≤5.74兩組。結(jié)果顯示,兩組無進展生存期(progressionfree survival,PFS)分別為30.9個月和24.3個月(P<0.01)。多因素分析證實,SUVmax是PFS的獨立預測因子。Park等[17]對82例進展期胃癌患者行基線PET/CT檢查,采用胃癌病灶SUVmax(SUVmax-stomach)和全身病灶SUVmax(SUVmax-total)兩個常數(shù),探討病灶SUVmax與患者預后的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn),SUVmax-stomach≥6組的PFS和總生存期(overall survival,OS)均短于SUVmax-stomach<6組,分別為4.8個月和8.7個月(P<0.01)、11.2個月和15.4個月(P<0.01);而SUVmax-total≥11.5組與SUVmax-total<11.5組的PFS分別為4.7個月和6.9個月,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),而OS差異無統(tǒng)計學意義。因此,SUVmax-stomach可作為進展期胃癌的獨立預后因子。Chung等[18]的研究結(jié)果則證實,ECOG>2分、遠處轉(zhuǎn)移>2處和SUVmax>8是不良預后的預測因素,與進展期胃癌患者的OS相關(guān)。
有研究顯示,淋巴結(jié)自身代謝程度亦與胃癌預后相關(guān)。Song等[19]回顧性分析151例手術(shù)證實為淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移胃癌患者的術(shù)前18F-FDG PET/CT。多因素分析結(jié)果顯示,淋巴結(jié)SUVmax>2.8組無復發(fā)生存期(recurrence-free survival,RFS)和OS較短,危險比值(hazard ratio)分別為2.71和2.8(P<0.001);胃癌N分期和T分期均為預后相關(guān)危險因子。Coupe等[20]發(fā)現(xiàn),18F-FDG PET/CT顯示的淋巴結(jié)陽性與不良預后相關(guān),可預測胃癌患者的OS。
MTV 和TLG 是近幾年才開始采用的代謝活性參數(shù),反映體積和代謝兩方面的信息,比代表單一像素值的SUVmax更能準確反映代謝狀態(tài),在某些實體瘤(如肺癌及淋巴瘤)中已顯示出獨立預后評估價值[21-22]。Grabinska等[23]比較胃癌患者治療前18F-FDG PET/CT多項代謝參數(shù)的預后價值,包括變異系數(shù)(coefficient of variation,COV)),SUVmax=2.5、30%SUVmax、40%SUVmax,MTV2.5、MTV30、MTV40,以及TLG2.5、TLG30、TLG40,并探討這些參數(shù)與臨床指標(如分期等)的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn),腫瘤轉(zhuǎn)移與SUVmax、TLG2.5及TLG30相關(guān),高COV值與腫瘤低分化程度相關(guān);MTV2.5可預測胃癌患者OS,TLG30與轉(zhuǎn)移時間(time to metastasis,TTM)相關(guān)。Na等[24]對133例胃癌患者進行預后相關(guān)性研究,發(fā)現(xiàn)SUVmax、SUVpeak、TLRmax(SUVmaxof tumor to SUVmeanof liver ratio)和TLRpeak(SUVpeakof tumor to SUVmeanof liver ratio)(閾值為4.3、3.5、2.4和2.0 cm3)與RFS相關(guān);MTV和TLG(閾值為4.2和14.3 cm3)與OS相關(guān)。
雖然SUVmax、MTV 和TLG均是預測進展期胃癌預后的代謝參數(shù),但3者的最佳閾值,尤其是后兩者的最佳測量方案尚未統(tǒng)一,成為制約治療前18F-FDG PET/CT應用的重要因素之一。因此,有必要在體外建模,探索最佳參數(shù)測量方法及閾值,并在同一組進展期胃癌患者中予以驗證,標準化測量方案,從而推動治療前18F-FDG PET/CT的臨床應用。
化療早期PET/CT是新輔助化療期間(常為2~6周)進行的PET/CT,能較早期、敏感地反映病灶代謝變化,判定療效,預測患者生存。Lordick等[25]對胃食管交界處癌或胃癌患者行治療前及化療早期18F-FDG PET/CT檢查,以SUVmax下降>35%為PET有效,病理殘瘤量<10%為病理有效。結(jié)果顯示,PET有效者中44%~77%顯示病理有效,而PET無效者中86%~100%顯示病理無效,且PET有效者較PET無效者預后好。研究還顯示,18F-FDG PET/CT能在化療早期評判新輔助化療方案的有效性,對化療不敏感患者建議改變治療方案或盡快手術(shù)治療。
Di Fabio等[26]對20例轉(zhuǎn)移性胃癌患者行FOLFIRI(西妥昔單抗+甲酰四氫葉酸/氟尿嘧啶/伊立替康)方案化療,發(fā)現(xiàn)化療6周后PET/CT中總病灶△SUVmax與疾病進展中位時間(median time to disease progression,TTP)及OS密切相關(guān),預后預測的靈敏度和特異度分別為83%和75%。Ott等[27]對49例進展期胃癌患者行氟尿嘧啶為基礎(chǔ)的新輔助化療,治療前PET陽性且化療2周后有效組(病灶△SUVmax>30%)比療效欠佳組(△SUVmax≤30%)預后好,靈敏度和特異度分別為69%和82%;且治療早期PET/CT可作為獨立的預后預測因子。
雖然18F-FDG PET/CT對療效判定極為敏感,但療效判定標準及最佳閾值、治療早期PET/CT最佳檢查時間尚未有公認的標準及流程。有時在不同醫(yī)院,甚至同一醫(yī)院不同科室,都有可能采取不同標準及流程。因此,應該在同一組進展期胃癌患者中,以患者生存為終點,驗證各種評價標準及最佳檢查時間,從而探索出適合進展期胃癌患者預后的評估方案,以充分發(fā)揮治療早期18F-FDG PET/CT對臨床實踐的指導作用。同時,需要定期對PET/CT進行質(zhì)量控制,以保證半定量代謝參數(shù)測量的準確性。
治療前及治療早期18F-FDG PET/CT在進展期胃癌患者預后的預測中顯示出良好的應用前景,為個體化治療提供了可靠依據(jù)。目前急需建立標準化18F-FDG PET/CT檢查流程、評估標準及最佳閾值,最終結(jié)果需要在大規(guī)模多中心前瞻性研究中進行驗證。
[參 考 文 獻]
[1] INTERNATIONAL AGENCY FOR RESEARCH ON CANCER. GLOBOCAN 2012: Estimated cancer incidence,mortality, prevalence worldwide in 2012 [EB/OL]. http://globocan.iarc.fr.
[2] LOZANO R, NAGHAVI M, FOREMAN K, et al. Global and regional mortality from 235 causes of death for 20 age groups in 1990 and 2010: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2010 [J]. Lancet, 2012,380(9859): 2095-2128.
[3] PARK S R, LEE J S, KIM C G, et al. Endoscopic ultrasound and computed tomography in restaging and predicting prognosis after neoadjuvant chemotherapy in patients with locally advanced gastric cancer [J]. Cancer, 2008,112(11): 2368-2376.
[4] KAWAMURA T, KUSAKABE T, SUGINO T, et al.Expression of glucose transporter-1 in human gastric carcinoma: association with tumor aggressiveness, metastasis and patient survival [J]. Cancer, 2001, 92(3): 634-641.
[5] KIM H W, WON K S, SONG B I, et al. Correlation of primary tumor FDG uptake with histopathologic features of advanced gastric cancer [J]. Nucl Med Mol Imaging,2015, 49(2): 135-142.
[6] CHEN R, ZHOU X, LIU J, et al. Relationship between18F-FDG PET/CT findings and HER2 expression in gastric cancer [J]. J Nucl Med, 2016, 57(7): 1040-1044.
[7] KIM J S, YOING P S.18F-FDG PET/CT of advanced gastric carcinoma and association of HER2 expression with standardized uptake value [J]. Asia Ocean J Nucl Med Biol, 2014, 2(1): 12-18.
[8] DENG S M, ZHANG W, ZHANG B, et al. Correlation between the uptake of18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG)and the expression of proliferation-associated antigen Ki-67 in cancer patients: a meta-analysis [J]. PLoS One, 2015,10(6): e0129028.
[9] NAMIKAWA T, OKABAYSHI T, NOGAMI M, et al.Assessment of18F-fluorodeoxyglucose positron emission tomography combined with computed tomography in the preoperative management of patients with gastric cancer[J]. Int J Clin Oncol, 2014, 19(4): 649-655.
[10] TAKEBAYASHI R, IZUISHI K, YAMAMOTO Y, et al.18F- fluorodeoxyglucose accumulation as a biological marker of hypoxic status but not glucose transport ability in gastric cancer [J]. J Exp Clin Cancer Res, 2013, 32: 34.
[11] BOELLAARD R, O’DOHERTY M J, WEBER W A, et al. FDG PET and PET/CT: EANM procedure guidelines for tumor PET imaging: version 1.0 [J]. Eur J Nucl Med Mol Imaging, 2010, 37(1): 181-200.
[12] ZHANG P, XU Y, GUO J, et al. Comparison of the predictive value of the sixth and seventh edition TNM pT classi fications in prognosis for gastric cancer [J]. Zhonghua Zhong Liu Za Zhi, 2015, 37(3): 190-194.
[13] BERLTH F, BOLLSCHWEILER E, DREBBER U, et al.Pathohistological classification systems in gastric cancer:Diagnostic relevance and prognostic value [J]. World J Gastroenterol, 2014, 20(19): 5679-5684.
[14] SPRINGFELD C, WIECHA C, KUNZMANN R, et al.Influence of different neoadjuvant chemotherapy regimens on response, prognosis, and complication rate in patients with esophagogastric adenocarcinoma [J]. Ann Surg Oncol, 2015, 22(Suppl 3): 905-914.
[15] DESIDERIO J, JIANG Z W, NGUYEN N T, et al.Robotic, laparoscopic and open surgery for gastric cancer compared on surgical, clinical and oncological outcomes:a multi-institutional chart review. A study protocol of the international study group on minimally invasive surgery for GASTRIc Cancer-IMIGASTRIC [J]. BMJ Open, 2015,5(10): e008198.
[16] KIM J, LIM S T, NA C J et al. Pretreatment F-18 FDG PET/CT parameters to evaluate progression-free survival in gastric cancer [J]. Eur J Nucl Med Mol Imaging, 2014,48(1): 33-40.
[17] PARK J C, LEE J H, CHEOI K, et al. Predictive value of pretreatment metabolic activity measured by fluorodeoxyglucose positron emission tomography in patients with metastatic advanced gastric cancer: the maximal SUV of the stomach is a prognostic factor [J].Eur J Nucl Med Mol Imaging, 2012, 39(7): 1107-1116.
[18] CHUNG H W, LEE E J, CHO Y H, et al. High FDG uptake in PET/CT predicts worse prognosis in patients with metastatic gastric adenocarcinoma [J]. J Cancer Res Clin Oncol, 2010, 136(12): 1929-1935.
[19] SONG B I, KIM H W, WON K S, et al. Preoperative standardized uptake value of metastatic lymph nodes measured by18F-FDG PET/CT improves the prediction of prognosis in gastric cancer [J]. Medicine (Baltimore),2015, 94(26): e1037.
[20] COUPE N A, KARIKIOS D, CHONG S, et al. Metabolic information on staging FDG-PET-CT as a prognostic tool in the evaluation of 97 patients with gastric cancer [J]. Ann Nucl Med, 2014, 28(2): 128-135.
[21] LIU J, DONG M, SUN X, et al. Prognostic value of18F-FDG PET/CT in surgical non-small cell lung cancer: a metaanalysis [J]. PLoS One, 2016, 11(1): e0146195.
[22] CERIANI L, MARTELLI M, ZINZANI M, et al. Utility of baseline18F-FDG-PET/CT functional parameters in de fining prognosis of primary mediastinal (thymic) large B-cell lymphoma [J]. Blood, 2015, 126(8): 950-956.
[23] GRABINSKA K, PELAK M, WYDMANSKI J,et al. Prognostic value and clinical correlations of 18-fluorodeoxyglucose metabolism quantifiers in gastric cancer [J]. World J Gastroenterol, 2015, 21(19): 5901-5909.
[24] NA S J, PARK J M, JOO H O, et al. Prognostic value of metabolic parameters on preoperative18F-fluorodeoxyglucose positron emission tomography/computed tomography in patients with stage Ⅲ gastric cancer [J]. Oncotarget, 2016, 7(39): 63968-63980.
[25] LORDICK F, OTT K, KRAUSE B J, et al. PET to assess early metabolic response and to guide treatment of adenocarcinoma of the oesophagogastric junction: the MUNICON phase Ⅱ trial [J]. Lancet Oncol, 2007, 8(9):754-755.
[26] DI FABIO F, PINTO C, ROJAS L, et al. The predictive value of18F-FDG-PET early evaluation in patients with metastatic gastric adenocarcinoma treated with chemotherapy plus cetuximab [J]. Gastric Cancer, 2007, 10(4): 221-227.
[27] OTT K, HERRMANN K, LORDICK F, et al.Early metabolic response evaluation by fluorine-18 fluorodeoxyglucose positron emission tomography allows in vivo testing of chemosensitivity in gastric cancer: long-term results of a prospective study [J]. Clin Cancer Res, 2008,14(7): 2012-2018.