胃肠胰神经内分泌肿瘤(GEP-NEN)是源自胃肠道和胰腺的少见肿瘤
[1, 2],可分为神经内分泌瘤(NET)和神经内分泌癌(NEC),前者又进一步分为G1、G2、G3级肿瘤
[3]。由于GEP-NEN的高度异质性,其诊断及管理十分复杂且困难
[4]。开展深入细化的研究以提高GEP-NEN的诊断和管理至关重要
[5]。目前国内外研究主要集中在
68Ga-DOTATATE及
18F-FDG PET/CT对神经内分泌肿瘤的诊断效能分析
[6-9],普遍认为
68Ga-DOTATATE及
18F-FDG PET/CT双示踪剂联合显像对GEP-NEN的诊断和分期有互补价值
[10-15]。然而,是否所有GEP-NEN患者均需行双示踪剂联合显像或多少GEP-NEN患者能从双示踪剂联合显像中获益仍缺乏深入研究。本研究将双示踪剂联合显像情况分为分为4种检出模式,通过回顾性分析两种示踪剂PET/CT显像在GEP-NEN患者肿瘤病灶的检出情况,深入分析双示踪剂联合显像在GEP-NEN分期及治疗决策中的价值。
1 资料和方法
1.1 一般资料
回顾性分析2020年8月~2023年3月在南方医科大学南方医院可疑存在GEP-NEN且同时行
18F-FDG和
68Ga-DOTATATE PET/CT两种显像的108例患者,纳入标准: 已知GEP-NEN患者(GEP-NEN病史或新诊断的GEP-NEN)进行复发或分期检测;CT/MRI等影像学检查或临床表现可疑GEP-NEN,且随访病理证实为GEP-NEN的患者;同时进行
68Ga-DOTATATE和
18F-FDG PET/CT双示踪剂显像的患者,且两种显像的时间间隔不超过2周。排除标准:缺乏病理学诊断或经病理学诊断证实为其他疾病的患者;双示踪剂PET/CT显像均未发现GEP-NEN病灶,并经随访证实无复发或转移的患者;患者在行双示踪剂检查期间或检查前3月接受过抗肿瘤治疗。在剔除33例无确诊病理学诊断或无足够随诊信息的患者及26例术后阴性的患者,最终纳入有明确病理学检查和随访信息的49例GEP-NEN患者,其中男性29例,女性20例。根据病理学诊断将GEP-NEN分类为神经内分泌瘤(G1、G2、G3)及神经内分泌癌
[3]。根据美国癌症联合委员会胃肠胰神经内分泌肿瘤分期系统第9版将GEP-NEN分为I~IV期
[16]。对所有患者的临床病理学资料、PET/CT显像结果和治疗情况进行了收集和分析。本研究获得南方医科大学南方医院伦理委员会的批准(伦理批号:NFEC-2020-035),所有患者在显像前均签署了知情同意书。
1.2 放射性示踪剂合成
正电子核素
18F通过PET trace 回旋加速器(GE)生产,
18F-FDG经TRACELabF-FDG化学合成模块(GE)制备
[17]。
68Ga-DOTATATE采用5 mL 0.6 mol/L盐酸从
68Ge/
68Ga发生器(ITG GmbH)现场洗脱
68GaCl
3,然后采用螯合法标记DOTA-TATE(南昌探真生物技术有限公司)
[18,19]。
18F-FDG及
68Ga-DOTATATE经纯化后,放化纯度均大于95%。
1.3 18F-FDG和 68Ga-DOTATATE PET/CT图像采集
显像设备采用Biograph mCTx(Siemens)或uEXPLORER(上海联影公司)扫描仪,其中行18F-FDG PET/CT显像的13例患者采用Biograph mCTx,36例采用uEXPLORER,行68Ga-DOTATATE PET/CT显像的49例患者均采用uEXPLORER。
18F-FDG PET/CT显像:患者行18F-FDG PET/CT检查前需禁食4~6 h,注射前测指尖血糖以确认患者血糖水平低于11.1 mmol/L,经手背或肘静脉通过三通管注射18F-FDG(3.7~5.5 MBq/kg,0.10~0.15 mCi/kg),静卧1 h后进行PET/CT图像采集。
68Ga-DOTATATE PET/CT显像:患者需停用3~4周长效生长抑素类药物、12 h短效生长抑素类药物
[20],经手背或肘静脉通过三通管注射
68Ga-DOTATATE (1.48~2.22 MBq/kg,0.04~0.06 mCi/kg),静卧1 h后进行PET/CT图像采集。
PET/CT显像包括CT平扫及PET 3D图像采集。Biograph mCTx显像:患者的扫描范围从颅顶至大腿中段根据身高设定扫描床位数,PET发射扫描采用多床位三维采集,采集时间为2 min/床位。CT的采集参数为电压120 kV,电流为自动毫安秒、螺距0.55、球管单圈旋转时间为1.0 s,软组织窗层厚3.0 mm,肺窗层厚1.5 mm。uEXPLORER显像:患者的扫描范围从颅顶至足底,PET发射扫描采用三维单床位采集,采集时间为5 min。CT采集参数为电压120 kV、电流为自动毫安秒、螺距1.0125、球管单圈旋转时间为0.5 s,软组织窗层厚3.0 mm,肺窗层厚1.5 mm。
PET重建采用有序子集最大期望值迭代法,图像衰减校正采用CT扫描数据,CT图像采用标准法重建
[21]。将PET和CT图像传送到Syngo MMWP或Image Workstation工作站,进行图像对位融合。
1.4 18F-FDG和 68Ga-DOTATATE图像分析
以上患者的
18F-FDG 和
68Ga-DOTATATE PET/CT图像分别由2组医生独立阅片,每组各由2位具有5年以上PET/CT诊断经验的核医学医师组成。
18F-FDG 和
68Ga-DOTATATE PET/CT显像差异由另一组医生(由2位具有5年以上PET/CT诊断经验的核医学医师组成)在同一电脑屏幕进行帧对帧比较分析。以上每位医生仅在了解换着原发肿瘤诊断的基础上独立分析图像,其他临床信息均不知情,每组2位医生意见不同时讨论达成一致结果
[22]。任何非生理性
68Ga-DOTATATE 或
18F-FDG摄取大于正常背景均被考虑为阳性(脑病变以正常脑为背景、肺和胸膜病变以正常肺为背景、淋巴结病变以纵隔血池为背景、肝脏病变以正常肝脏为背景、肾上腺病变以正常肾上腺为背景、骨骼病变以第5腰椎为背景、其他病变以正常臀肌为背景)
[20],同机CT 影像用于病灶定位并协助判断病理性改变和生理性摄取。
半定量参数分析:在18F-FDG 或68Ga-DOTATATE摄取增高病灶的PET横断层面采用感兴趣区勾画病灶(由计算机采用自动适应60%等高线沿病灶边缘勾画三维感兴趣体积,并自动测量病灶的最大标准摄取值(SUVmax)。
在PET/CT图像上,如果在患者体内发现1个或1个以上阳性病灶,则无论阳性病灶是1个还是多个,该患者均被考虑为PET/CT显像阳性。对于阳性病灶,如某器官中阳性病灶数量很多(>20个),由于难以准确计数,则阳性病灶被计算为20,少于20个的则以具体数量为准。
依据同一患者双示踪剂PET/CT阳性肿瘤病灶检出分为4种模式(
图1):A:
68Ga-DOTATATE显像病灶检出优于
18F-FDG显像(
68Ga-DOTATATE>
18F-FDG);B:
68Ga-DOTATATE显像与
18F-FDG显像病灶检出相当(
68Ga-DOTATATE=
18F-FDG);C:
68Ga-DOTATATE显像病灶检出劣于
18F-FDG显像 (
68Ga-DOTATATE<
18F-FDG);D:
68Ga-DOTATATE显像与
18F-FDG显像对病灶检出互为补充(互补)。
1.5 病灶的确诊依据
初诊患者和肿瘤复发的确诊依据为病理组织学诊断。对于转移灶,由于无法完全通过病理组织学来明确,则综合多种影像学检查,如CT、MR、18F-FDG PET/CT、68Ga-DOTATATE PET/CT显像以及临床随访结果来确定,随访时间至少超过6月。无肿瘤复发转移患者也通过综合多种影像学检查和临床随访来确定。
1.6 统计学分析
采用SPSS25.0软件进行统计分析。通过Shapiro-Wilk检验检查计量资料的正态性,符合正态分布的计量资料以均数±标准差表示,非正态分布的计量资料以中位数(四分位数间距)表示;计数资料以n(%)表示,组间比较采用卡方检验或Fisher精确检验。以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 患者特征
49例GEP-NEN患者中,初诊患者34例,治疗后存在肿瘤复发、转移患者15例。按照病理分级,G1 NET患者13例,G2 NET患者24例,G3 NET患者6例,NEC患者6例。34例患者的病理组织免疫组化行生长抑素受体2分析,其中阴性患者占5.9%(1例G2 NET,1例NEC),阳性患者占94.1%。阳性(+):2例G1 NET,1例G2 NET,1例NEC;阳性(++):1例G1 NET,4例G2 NET,2例NEC;阳性(+++):7例G1 NET,10例G2 NET,3例G3 NET,1例NEC(
表1)。
2.2 18F-FDG和68Ga-DOTATATE PET/CT在GEP-NEN分期中的互补价值评价
2.2.1 18F-FDG和68Ga-DOTATATE PET/CT原发灶/复发灶的SUVmax与GEP-NEN患者临床分期的相关关系分析
18F-FDG不同病理分级所有阳性病灶的SUVmax值范围为G1(2.8~10.0)、G2(1.0~23.7)、G3(2.6~31.1)、NEC(2.9~23.4)。68Ga-DOTATATE不同病理分级所有阳性病灶的SUVmax范围为:G1(2.8~133.3)、G2(3.3~190.0)、G3(2.0~30.0)、NEC(3.9~42.2)。18F-FDG及68Ga-DOTATATE两种示踪剂的原发灶/复发灶SUVmax均与神经内分泌肿瘤患者的分期无相关关系(P=0.209、0.652),且在不同分期之间的组间差异也无统计学意义(P>0.05)。
2.2.2 18F-FDG和68Ga-DOTATATE PET/CT对原发灶/复发灶及转移灶阳性检出的比较
68Ga-DOTATATE PET/CT
检出全身病灶的效能优于
18F-FDG PET/CT(
P<0.001),但两者有互补性:
68Ga-DOTATATE PET/CT在检出原发灶/复发灶、淋巴结转移灶、骨转移灶和肝脏转移灶方面优于
18F-FDG PET/CT(
P<0.05),而
18F-FDG PET/CT在检出肺转移灶和腹膜转移灶方面优于
68Ga-DOTATATE PET/CT(
P<0.05)。对于肾上腺、脑、肾、脾脏、胰腺、卵巢、软组织等部位转移灶,两种示踪剂的检出差异无统计学意义(
P>0.05,
表2)。
2.2.3 18F-FDG 和68Ga-DOTATATE PET/CT对不同级别GEP-NEN的检出比较
单独
68Ga-DOTATATE PET/CT显像能对85.7%(42/49)的GEP-NEN患者进行准确诊断及分期,而单独
18F-FDG PET/CT显像仅能对51.0%(25/49)的GEP-NEN患者进行准确诊断及分期。不同级别GEP-NEN患者
18F-FDG PET/CT对
68Ga-DOTATATE PET/CT的补充价值为:G1 NET患者为0%(0/13)、G2 NET患者为8.3%(2/24)、G3 NET患者为50%(3/6)及NEC患者为33.3%(2/6)(
表3)。
2.3 18F-FDG和68Ga-DOTATATE联合显像对患者分期及临床决策的影响
49例行
68Ga-DOTATATE PET/CT显像的患者中,有12.2%(6/49)患者因联合
18F-FDG PET/CT显像额外发现病灶而确定或改变分期(
图2),1例由未知确定为Ⅰ期,3例由未知确定为Ⅳ期,1例由Ⅰ期变为Ⅳ期,1例由Ⅲ期变为Ⅳ期。6例患者因联合
18F-FDG PET/CT显像确定或改变治疗方案,其中1例由未确定方案定为根治性手术治疗,3例由未确定方案定为全身治疗,1例由根治性手术切除转为全身治疗,1例部分更改全身治疗方案。
3 讨论
大多数神经内分泌肿瘤存在生长抑素受体(SSTR)高表达
[23],这使靶向SSTR的PET/CT显像成为了神经内分泌肿瘤的一种重要显像技术
[24-26]。有研究发现,对于GEP-NEN患者,
68Ga-DOTATATE PET/CT显像阳性率为77.5%,
18F-FDG PET/CT显像阳性率为54.9%,
68Ga-DOTATATE PET/CT显像阳性率更高
[27]。一项荟萃分析显示,对于NEN患者,
68Ga-DOTATATE PET和
18F-FDG PET 的中位敏感度分别为 93%(82%~100%)和 58%(37%~75%)
[28]。本研究结果显示,以患者为研究单位,
68Ga-DOTATATE PET/CT较
18F-FDG PET/CT能对更多的GEP-NEN患者进行准确分期。单独
68Ga-DOTATATE PET/CT显像能对85.7%的GEP-NEN患者进行准确分期,而单独
18F-FDG PET/CT显像仅能对51.0%的GEP-NEN患者进行准确分期;以病灶为研究单位,
68Ga-DOTATATE PET/CT在全身病灶检出的敏感度也高于
18F-FDG PET/CT(82.9%
vs 64.4%,
P<0.001)。该研究结果与既往研究
[27-29]一致,
68Ga-DOTATATE显像在神经内分泌肿瘤病灶检出方面优于
18F-FDG PET/CT,且根据本研究建立的检出模式分类能更具体地评价两种示踪剂对GEP-NEN患者的诊断价值。两种示踪剂在GEP-NEN病灶检出的优劣,可能是由于GEP-NEN是一种高度异质性的肿瘤
[30],大多数为偏良性的低度恶性肿瘤,少部分为高度恶性肿瘤(如神经内分泌癌)。由于其恶性度不同,在功能特征上和生物学行为上存在明显不同
[31]。肿瘤对
18F-FDG的摄取常与肿瘤的恶性度相关,低度恶性肿瘤往往呈现
18F-FDG低摄取,高度恶性肿瘤往往出现
18F-FDG明显高摄取
[32,33]。SSTR在大多数的GEP-NEN病灶均有表达,且与肿瘤恶性度相关性较弱
[34]。
68Ga-DOTATATE主要靶向SSTR亚型2(SSTR2),对其他亚型(如SSTR1、3、4、5)亲和力较低,而部分GEP-NEN可能以SSTR5或SSTR3为主
[35]、同一患者不同部位肿瘤可能表达不同SSTR亚型(如原发灶以SSTR2为主,转移灶以SSTR4为主)
[36]、治疗过程中SSTR亚型表达可能发生改变(如化疗后可改变受体表达)
[37],这些情况均可导致
68Ga-DOTATATE显像呈假阴性,仅依赖单一亚型示踪剂可能低估病灶范围或误判生物学行为。纳入靶向其他生长抑素受体亚型的示踪剂,如
68Ga-DOTATOC和
68Ga-DOTANOC等得出的研究结果会更全面。
在不同脏器转移灶的检出能力方面,双示踪剂联合显像具有互补性。此前研究显示,
68Ga-DOTATATE PET/CT在NEN肝转移、骨转移的检出数量优于
18F-FDG PET/CT
[38-41]。本研究在更多部位的转移灶检出方面显示出两种示踪剂的检测差异。本研究结果显示
68Ga-DOTATATE PET/CT在淋巴结转移、肝转移及骨转移的检出更具优势(
P<0.05),而
18F-FDG PET/CT在肺转移和腹膜转移的检出更具优势(
P<0.05)。这可能是由于不同研究的样本选择偏差导致,进一步扩大样本量研究或进行文献荟萃分析能更好地说明两种示踪剂对全身不同部位转移的检测优劣。此外,正常肝脏对
68Ga-DOTATATE有中高度生理性摄取
[42]可能会掩盖肝转移灶的检出,而正常脑组织对于
18F-FDG有中高度生理性摄取
[43]可能会掩盖脑转移灶的检出,因此两种示踪剂在彼此本底较高部位的转移灶检测方面具有互补性。
本研究将
18F-FDG和
68Ga-DOTATATE PET/CT对神经内分泌肿瘤的检出情况分为4种模式,以探讨是否所有GEP-NEN患者均需行双示踪剂联合显像或多少GEP-NEN患者能从双示踪剂联合显像中获益。有研究两种示踪剂联合显像的摄取模式划分为3类,分别为
68Ga-DOTATATE阳性/
18F-FDG阴性、
68Ga-DOTATATE阳性/
18F-FDG阳性、
68Ga-DOTATATE阴性/
18F-FDG阳性,该研究结果显示双示踪剂摄取模式可能会改变分期,并且在评估患者预后方面具有价值,双示踪剂联合显像可考虑用于所有转移性或非转移性NEN患者
[44]。本文将双示踪剂联合显像的检出模式分为4类,结果显示双示踪剂联合显像摄取模式会改变部分患者的分期,并且GEP-NEN患者在先行
68Ga-DOTATATE PET/CT显像的基础上,联合
18F-FDG PET/CT显像可使14.3%的患者获益,其中G1 NET患者加做
18F-FDG PET/CT对分期及治疗决策无帮助,部分G2、G3、NEC患者可从联合
18F-FDG PET/CT显像中获益,包括分期及治疗决策。这与G1 NET恶性度低,常无
18F-FDG摄取或
18F-FDG低摄取
[45],而G2、G3病灶存在向恶性转化的潜能、NEC为恶性肿瘤有关
[46]。此外,本研究结果显示不同级别GEP-NEN患者从双示踪剂联合显像中获益的占比不一(G1 NET占0%,G2 NET占8.3%、G3 NET占50%,NEC占33.3%),提示肿瘤异质性越大,越能从双示踪剂联合显像中获益。而两种示踪剂的原发灶/复发灶SUV
max均与患者的临床分期无相关关系。
多项研究发现,
68Ga-DOTATATE PET/CT显像对于患者的管理有重要意义
[47-49]。在49名初诊和复发、转移患者中,有6例(12.2%)患者行双示踪剂联合显像后治疗管理方案发生了改变,这主要由于两种显像相结合可以更好地对肿瘤进行准确分期, 包括发现更多转移灶以及更好地排除非转移病灶,因此可以更好地指导临床治疗决策的制定。
本研究存在一些局限性:本研究为回顾性研究,进一步前瞻性研究将会更好地评价两种显像的优缺点及联合显像的价值;本研究患者来自单一机构,样本量相对有限;由于伦理及病变的可及性等原因,无法通过病理学检查来确认每个转移灶,这可能会产生一定的误差;本研究中G3 NET和NEC患者样本量较小,可能是68Ga-DOTATATE PET/CT 显像占明显优势的原因之一,需要扩大G3和NEC患者的样本量进一步研究两种示踪剂的互补价值。
综上,GEP-NEN患者应首选68Ga-DOTATATE PET/CT显像。对于G1 NET患者,联合18F-FDG PET/CT显像对分期及治疗决策无帮助,对G2、G3、NEC患者, 联合18F-FDG PET/CT显像提高了部分患者分期及治疗决策精准度。