PET/MR肿瘤多参数成像新典范

来源:PETMR 时间:2016/04/25 15:44 阅读:424
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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 SurvivalOS)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 2010AnwarPadhani 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Fp

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(Ktrans, Kep)、渗漏空间分数Ve、细胞膜体积分数Vp

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-

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-FET11C-蛋氨酸

氨基酸代谢

SUV

指示增殖活性,如脑肿瘤复发

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