前列腺癌双探针PET_CT显像的肿瘤负荷及转移与血清前列腺特异性抗原的相关性.pdf

前列腺癌(PCa)是男性第二常见的恶性肿瘤 1-3。CT、MRI及B超等传统影像学检查方法主要获取前列腺的组织结构信息 1，难以全面显示PCa的特征和转移的情况。18氟-脱氧葡萄糖（18F-FDG）PET/CT显像使用FDG作为糖代谢显像剂、利用同机图像融合技术可较为全面地显示肿瘤的组织结构和代谢特征 5，但由于部分PCa组织分化程度较高，部分病变及转移灶糖代谢增高不显著，因而显像的敏感度不够理想 6。前列腺特异性膜抗原（PSMA）是PCa细胞高表达的II型细胞表面结合糖蛋白 7，研究表明18F-PSMA PET/CT对于PCa的显像和分期具有很高的敏感度和特异性，显示出很好的应用前景 8-9。由于18F-FDG PET/CT或18F-PSMA PET/CT检查中病灶的最大标准摄取值（SUVmax）仅能反应单个病灶的糖代谢或肿瘤表达程度，不能对全身的肿瘤负荷情况进行评估，而血清PSA对于反映全身肿瘤负荷虽具有一定参考价值，但也无法直观反映肿瘤的体积以及Correlation of tumor load,metastasis and serum prostate specific antigen with dualprobe PET/CT imaging in prostate cancer patientsXU Jiawei1,LIU Changqing2,SONG Zhenguo2,JI Linlin2,LI Xianjun21School of Medical Imaging of Weifang Medical University,Weifang 261053,China;2Department of Nuclear Medicine,Weifang PeoplesHospital,Weifang 261041,China摘要：目的 以18氟-脱氧葡萄糖（18F-FDG）及18氟-前列腺特异性膜抗原（18F-PSMA）双探针PET/CT显像为基础，探究前列腺癌患者的肿瘤负荷和肿瘤转移与血清前列腺特异性抗原（PSA）的关系。方法 选择2021年3月1日2022年11月27日潍坊市人民医院经病理组织学确诊的初诊前列腺癌患者共54例，行18F-FDG及18F-PSMA双探针PET/CT检查。依据双探针PET/CT检查及临床资料分为无转移组（n=16）与转移组（n=38），统计所有患者双探针PET/CT检查确定的肿瘤负荷指标，采用Spearman检验对血清PSA与肿瘤负荷指标进行相关性分析，采用Mann-Whitney U检验进行组间比较。结果 两组的血清PSA、全身代谢体积、原发灶表达体积、糖酵解总量及表达总量差异均有统计学意义(P31.83 g/L时检测前列腺癌转移的效能最佳，敏感度及特异性分别为84.21%和93.75%；经双探针PET/CT检查获取的各项肿瘤负荷均与血清PSA具有相关性(P31.83 g/L时，提示发生前列腺癌转移的可能性大，有必要行18F-PSMAPET/CT显像全面评估。关键词：前列腺肿瘤；前列腺特异膜抗原；氟放射性同位素；正电子发射断层显像术；体层摄影术；X线计算机Abstract:Objective To investigate the correlation between tumor burden,metastasis and serum prostate specific antigen(PSA)in prostate cancer patients based on the dual-probe PET/CT imaging of18F-fluorodeoxyglucose(18F-FDG)and18F-prostatespecific membrane antigen(18F-PSMA).Methods Fifty-four patients with primary prostate cancer diagnosed by pathologicalhistology from March 1st,2021 to November 27th,2022 in Weifang Peoples Hospital.The patients underwent18F-FDG and18F-PSMA dual probe PET/CT.Based on the dual-probe PET/CT examination and clinical data,the patients were divided intometastasis-free group(n=16)and metastasis group(n=38),and the tumor load indexes determined by dual-probe PET/CTexamination were counted in all patients.Spearman test was used to analyze the correlation between serum PSA and tumorburden index,and Mann-Whitney U test was used to compare between groups.Results The differences of serum PSA,metabolic tunour volume,volume of PSMA,total lesion glycolysis and total lesion uptake value of PSMA between the twogroups were statistically significant(P31.83g/L,with sensitivity and specificity of 84.21%and 93.75%,respectively.The tumor burden obtained by dual-probe PET/CTwere significantly correlated with serum PSA(P31.83 g/L indicates a high probability of metastatic prostate cancer and necessitated a comprehensive assessment with18F-PSMAPET/CT imaging.Keywords:prostatic neoplasms;prostate specific membrane antigen;fluorum radioisotopes;positron-emission tomography;tomography;Xray computer前列腺癌双探针前列腺癌双探针PET/CTPET/CT显像的肿瘤负荷及转移与血清前列腺显像的肿瘤负荷及转移与血清前列腺特异性抗原的特异性抗原的相关性相关性许佳玮1，刘长青2，宋振国2，姬琳琳2，李现军21潍坊医学院医学影像学院，山东 潍坊 261053；2潍坊市人民医院核医学科，山东 潍坊 261041收稿日期：2023-02-27基金项目：潍坊市卫生健康委科研项目(WFWSJK-2022-020)作者简介：许佳玮，在读硕士研究生，E-mail:通信作者：李现军，博士，主任医师，E-mail:doi 10.12122/j.issn.1674-4500.2023.04.13分子影像学杂志,2023,46(4):648-653 648肿瘤的分布情况10。PCa的肿瘤负荷与其侵袭性高度相关，探究血清PSA与PET/CT检查所示的肿瘤负荷程度的相关性对于PCa的早期检测和分期具有重要意义。血清PSA与PCa生化复发患者PSMA PET/CT肿瘤负荷有很强的相关性，而目前罕有针对初诊PCa患者血清PSA与肿瘤负荷的相关性研究，且罕有对同一组PCa患者同时观察其糖代谢及PSMA表达两类肿瘤负荷的研究。本研究以18F-FDG 及18F-PSMA 双探针PET/CT显像为基础，探讨双探针PET/CT检查所示的肿瘤负荷程度及肿瘤发生转移与血清PSA的相关性，以便临床对PCa进行及时有效的早期监测和分期，也为临床医师正确把握PCa的病理、生化和影像特征，及时有效利用PET/CT这一显像工具提供参考。1 资料与方法1.1 一般资料本研究为前瞻性研究，选择2021年3月1日2022年11月27日潍坊市人民医院收治的未经治疗的PCa患者，签署 双探针PET/CT显像知情同意书 后，1周内分别行18F-FDG及18F-PSMA双探针PET/CT显像。纳入标准：患者经前列腺穿刺病理确诊PCa且未经任何治疗；临床资料完整；不合并其他肿瘤。排除标准：确诊PCa后接受过治疗或合并其他肿瘤。最终纳入患者54例，年龄 68.858.13 岁，血清 PSA：73.148.7 g/L。Gleason评分：6分2例，7分13例，8分9例，9分28例，10分2例。患者均经穿刺活检确诊前列腺腺癌，部分合并尿路上皮癌等病理类型，未行任何治疗，未合并其他恶性疾病。对于部分双探针显像结果不一致的患者（图1），此时需结合其他影像学检查或患者经手术治疗后根据术后病理综合判断是否为PCa转移病灶。根据双探针PET/CT检查显像结果及其他影像学和临床资料分为PCa无转移组（n=16）与转移组（n=38）。本研究符合赫尔辛基宣言 的原则（伦理审批号：KYLL2021-03-24）。ABCDEF图1 某75岁前列腺癌患者PET/CT显像图Fig.1 PET/CT imaging of a 75-year-old prostate cancer patients.A:CT scan image of18F-FDG PET/CT imaging;B:18F-FDG PET/CT imaging;C:Maximal intensity projection of18F-FDG PET/CT imaging;D:CT scan image of18F-PSMAPET/CT imaging;E:18F-PSMA PET/CT imaging;F:maximal intensity projection of18F-FDG PET/CT imaging.18F-FDGPET/CT image showed a slightly large lymph node adjacent to the right iliac vessels,with no abnormal increase in18F-FDG uptake,SUVmax=2.4.18F-PSMA PET/CT image showed a slightly large lymph node adjacent to the right iliacvessels with abnormally high PSMAexpression,SUVmax=16.3.1.2 显像设备及药物显像设备为Biograph 64 True Point型PET/CT仪(Siemens)。18F 由 Eclipse 11 MeV 回旋加速器(Sie-mens)生产，18F-FDG、18F-PSMA试剂盒及合成设备均由派特（北京）生物技术有限公司提供。18F-FDG由FDG-n合成模块合成，放射化学纯度均95%。18F-PSMA在氟多功能合成模块上合成，使用18F-PSMA-3Q试剂盒，合成前体为Q-PSMA前体，放射化学纯度95%。1.3 显像方法18F-FDG PET/CT检查前患者需空腹6 h以上，测定末梢血糖11.0 mmol/L，18F-FDG（0.110.15 mCi/kg）按患者体质量经肘静脉注射。注射后嘱患者多饮水，平静休息约60 min，检查前排尿，取平卧位采集图像，PET/CT检查扫描范围取颅顶至大腿上段，必要时行延迟显像；CT扫描电压140 keV、电流180 mA、层厚3 mm；PET图像采集2 min/床位。经CT数据校正后对图像http:/www.j-分子影像学杂志,2023,46(4):648-653 649数据进行迭代重建，在工作站进行CT图像和PET图像的融合。18F-PSMA PET/CT检查前患者无需做特殊准备，按患者体质量经肘静脉注射18F-PSMA（0.110.15mCi/kg），嘱患者多饮水，检查前排尿，注射后2 h取平卧位采集图像，扫描参数及重建方法同前。两次检查在1周内进行。1.4 图像分析及判断所有PET/CT图像均经2名经验丰富的核医学医师进行双盲法阅片，分别提供PCa原发灶及转移灶的定位和定性诊断信息，对不一致的诊断结果由更高年资的医师共同讨论确定，18F-FDG及18F-PSMA的局部摄取在排除生理性摄取后明显高于周围背景组织时，被认为是PCa病灶或转移灶。1.5 肿瘤负荷指标获取采用圆形感兴趣区工具分别在18F-PSMA PET/CT和18F-FDG PET/CT检查图像上勾画病灶，参照欧洲核医学协会推荐的固定阈值法，以每个病灶的40%SUVmax作为阈值11，利用此阈值和syngoMMWP软件提供的感兴趣体积测定工具（Siemens），对核医学医师确定的PCa原发灶及转移灶进行逐个测量。在18F-PSMA PET/CT检查图像上测量得到PCa原发灶表达体积（VPSMA），原发灶和转移灶的总体积为全身肿瘤表达体积（TVPSMA），各病灶表达体积分别与它的平均标准摄取值（SUVmean）的乘积之和为 PCa 表达总量（TLUPSMA）。同样，在18F-FDG PET/CT 检查图像上得到 PCa 代谢体积（MTV）、PCa全身代谢体积（TMTV）及PCa糖酵解总量（TLG）。1.6 统计学分析采用SPSS 21.0软件对数据进行分析，符合正态分布的计量数据以均数标准差表示，不符合正态分布的以M(P25，P75)表示。统计所有患者的肿瘤负荷指标，与血清PSA进行相关分析；采用Spearman相关性分析研究肿瘤负荷指标与血清PSA的关系；采用Mann-Whitney U检验分析PCa无转移组与转移组间血清PSA的差异，绘制ROC曲线，获得血清PSA监测PCa发生转移的最佳阈值，两种检查方法对PCa原发灶及淋巴结、骨和其他脏器转移检出率的差异采用2检验，以P0.05为差异有统计学意义。2 结果2.1 双探针PET/CT检查影像分析PCa原发病灶CT表现多无异常，部分表现为前列腺形态饱满或边界不规则，可以显示肿大的淋巴结，骨转移灶以成骨为主，部分无异常骨质改变。18F-FDGPET/CT检查示77.78%（42/54）的原发灶表现为轻度或中度代谢增高，部分病灶代谢不高，SUVmax为7.092.96，20例患者检出淋巴结代谢异常增高，16例患者检出骨骼代谢异常增高。18F-PSMA PET/CT 检查示92.59%（50/54）的原发灶显示为异常高表达，SUVmax为17.8814.09，31例患者检出淋巴结异常表达增高，27例患者检出骨骼异常表达增高。18F-FDG对原发灶的检出 率（42/54）低 于18F-PSMA（50/54）（2=4.696，P=0.030）；18F-FDG对淋巴结转移及骨转移的检出率（20/54、16/54）亦低于18F-PSMA（31/54、27/54，2=4.495、4.675，P=0.034、0.031）；但18F-FDG和18F-PSMA对其他脏器转移的检出率差异无统计学意义（12/54 vs 17/54，2=1.179，P=0.278）。双探针显像检出原发灶及各部位转移灶病例数及对各部位检出率的差异情况（表1）。表1 双探针显像检出原发灶及各部位转移灶的病例数统计及检出率差异Tab.1 Statistics and detection rate difference of primary focus and metastatic focus cases underwent dual probe imaging(n)18F-FDG:18F-fluorodeoxyglucose;18F-PSMA:18F-prostate specific membrane antigen.Body partsPrimary tumor siteLymph node metastasisBone metastasesOther organ metastasesCases of18F-FDG42201612Cases of18F-PSMA5031271724.6964.4954.6751.179P0.0300.0340.0310.2782.2 肿瘤负荷指标与血清PSA相关性分析Spearman秩相关显示，对于初诊PCa的患者，血清PSA与其18F-FDG PET/CT检查发现的原发灶SUVmax呈正相关关系（rs=0.519，P=0.003）；血清PSA与各项肿瘤负荷指标的相关分析显示，经双探针PET/CT检查获取的各项肿瘤负荷均与血清PSA具有相关性（P0.01，表2）。2.3 肿瘤负荷指标及血清PSA的组间对比转移组PCa患者的血清PSA及PCa原发灶FDG的SUVmax均高于无转移组（Z=-2.563、-2.782，P=0.010、Tumour load indicatorsMTVTMTVTLGVPSMATVPSMATLUPSMAVolume(mL)9.71（2.04,13.78）35.54（2.18,54.26）115.51（3.66,158.18）14.17（4.26,21.92）63.52（7.26,87.67）458.07(46.51，673.94)rs0.6700.7050.6520.7390.7610.708P0.010.010.010.010.010.01表2 双探针显像检查的肿瘤负荷指标与血清PSA相关性Tab.2 Correlation between tumor load and serum PSA in dualprobe imaging M(P25,P75)MTV:Metabolic tumour volume;TMTV:Total metabolic tumourvolume;TLG:Total lesion glycolysis;VPSMA:Volume of PSMA;TVPSMA:Total volume of PSMA;TLUPSMA:Total lesion uptake valueof PSMA.分子影像学杂志,2023,46(4):648-653http:/www.j- 6500.005）；两组间PCa原发灶PSMA的SUVmax差异无统计学意义（Z=-0.098，P=0.330）；转移组的其余各项肿瘤负荷指标（MTV、TMTV、TLG、VPSMA、TVPSMA、TLUPSMA）均高于无转移组（P0.01，表3）。表3 无转移组与转移组前列腺癌患者各项指标的比较Tab.3 Comparison of various indexes of patients with PCa between two groups M(P25,P75)IndexPSA(ng/mL)SUVmax-FDGSUVmax-PSMAMTV(mL)TMTV(mL)TLG(mL)VPSMA(mL)TVPSMA(mL)TLUPSMA(mL)Non-metastatic group11.69(3.87,23.93)4.65(2.70,6.45)12.99(8.3,19.1)2.36(1.11,2.66)2.36(1.11,2.66)5.12(1.05,5.19)4.54(2.02,7.21)4.54(2.02,7.21)37.60(14.23,52.27)Metastatic group68.24(12.3,107.24)7.88(4.77,10.12)18.77(6.47,27.37)12.22(3.4,16.8)46.89(12.75,61.09)153.28(30.88,199.97)17.46(7.00,25.79)83.70(27.94,102.96)605.88(119.15,885.16)Z-2.563-2.782-0.098-3.654-4.129-4.108-3.621-4.971-4.627P0.0100.0050.3300.0010.0010.0010.0010.0010.001将两组患者的血清PSA绘制ROC曲线（图2），测得血清PSA监测PCa转移的最佳阈值为31.83 g/L，敏感度及特异性分别为84.21%、93.75%，ROC曲线下面积为 0.922(95%CI:0.8160.977），阳性预测值为96.96%，阴性预测值为71.42%，准确度为87.04%。Sensitivity100%-Specificity(%)图2 血清PSA值监测前列腺癌转移的ROC曲线Fig.2ROC curve of monitoring prostate cancermetastasis with serum PSAvalue.AUC=0.922P0.0011008060402000204060801003 讨论以往研究发现PCa生化复发的患者PSMA PET/CT肿瘤负荷与患者血清PSA有很强的相关性 10,12-14；而本研究发现，不仅是生化复发的PCa患者，初诊PCa的患者其PSMA PET/CT肿瘤负荷与血清PSA也具有相关性，且在FDG PET/CT显像上也具有相关性。这就为血清PSA提示PCa的转移、监测肿瘤负荷，反映PCa体积与活性提供了较好的基础。PSMA PET/CT和FDGPET/CT肿瘤负荷均对临床治疗方案具有参考价值，两种显像方法互为补充，故探究血清PSA与PSMA PET/CT和FDG PET/CT肿瘤负荷的相关性具有重要临床意义。有研究发现，PSMA PET/CT中PCa病灶的SUVmax越高，其越可能存在病理预后不良因素且其基线PSA水平越高 14，而另一研究发现，SUVmax和血清PSA或病理分期无相关性 15。本研究发现血清PSA与FDG PET/CT检查中PCa原发灶的SUVmax呈正相关关系，但是与PSMA PET/CT检查中PCa原发灶的SUVmax没有相关性，产生这种差异的原因可能是因为未对纳入的患者根http:/www.j-分子影像学杂志,2023,46(4):648-653 651据Gleason评分进行进一步分类后再进行分析，或纳入的患者太少所致。PCa患者PSMA PET/CT检查病灶的SUVmax值与血清PSA的关系仍需对患者进行分类及增加样本数量进一步研究探讨。本研究中纳入的PCa患者病理结果全部为前列腺腺癌，部分病灶还合并少量导管腺癌、尿路上皮癌等病理类型，对该类些患者得到了以上结果；而在既往的PET/CT双探针显像检查中曾出现过2例前列腺小细胞癌的患者，其18F-FDG PET/CT检查病灶表现为高摄取，而在18F-PSMA PET/CT检查中病灶的PSMA表达并未异常增高，患者血清PSA值亦无明显增高。对于这些罕见病理分型的PCa患者，其血清PSA和双探针显像的肿瘤负荷是否存在相关性，还需进一步研究。本研究中，18F-FDG PET/CT检查检出了77.78%的PCa 原发灶代谢增高，而18F-PSMA PET/CT 检查示92.59%的PCa原发灶表达增高，对于淋巴结、骨及其他脏器，18F-PSMA PET/CT检查也较18F-FDG PET/CT检查检出了更多的病灶。18F-PSMA PET/CT检查较18F-FDG PET/CT检查发现了更多的PCa原发灶及转移灶，而既往一项研究表明，放射性核素标记的PSMA较其他放射性核素标记的分子探针，如胆碱，对PCa病灶具有更高的检出率 16。产生这种检出率差异的原因可能是因为对于一些低分化的PCa 17，PSMA PET/CT检查仍具有较高的检测效能，而FDG PET/CT或其他分子探针对于该类患者往往不具备像PSMA那样高的检测效能 18-19。既往研究多针对PCa生化复发的患者进行研究，发现PSMA PET/CT检查具有较高的检测效能 17,20-21；而本研究纳入的患者全部为经穿刺活检证实PCa且未经任何治疗的初诊PCa患者，经过18F-PSMAPET/CT检查与18F-FDG PET/CT检查对原发灶及转移灶的检出率对比得出PSMA PET/CT检查对于初诊PCa的患者也具有较高的检测效能。这对初诊PCa的患者检查的选择具有一定的指导意义。对于双探针PET/CT检查中的少部分可疑病灶，如骨或淋巴结等，其在两种检查中存在差异，大部分表现为PSMA PET/CT检查中高表达而FDG PET/CT检查中摄取不高，对于该类可疑病灶还结合了其他影像学检查，如骨显像、磁共振等综合判断，绝大多数诊断结果与PSMA PET/CT检查结果相一致。部分患者经淋巴结清扫术后病理结果也同PSMA PET/CT检查所诊断的淋巴结转移相一致。这也进一步证实了PSMA在诊断PCa中的优越性。综合双探针PET/CT检查和其他影像学检查及临床资料判断，将患者分为转移组和无转移组，两组间的血清PSA的差异有统计学意义。转移组血清PSA高于无转移组（Z=-2.563，P=0.01）；通过绘制ROC曲线显示，当血清PSA高于31.83 g/L时，提示PCa转移的可能性高，敏感度及特异性分别为84.21%、93.75%。由于PSMA PET/CT检查的成本较高 22，在我国没有常规进行，所以对于血清PSA高于31.83 g/L的患者，其发生PCa转移的可能性较大，进行PSMA PET/CT检查是非常有必要的。此外，两组间肿瘤负荷的差异也有统计学意义，故两组可能需要制定不同的治疗方案，以获得更好的预后。对于PCa患者，不单纯考虑其血清PSA等指标，而纳入肿瘤负荷综合考虑治疗方案可能对PCa患者有更好的治疗效果。综上，对于血清PSA升高的PCa患者，其发生转移的可能较大且血清PSA与肿瘤负荷有较强相关性，故血清PSA升高时有进行18F-PSMA PET/CT显像的必要，以对PCa进行早期探测及分期。18F-PSMA PET/CT显像对PCa原发灶及转移灶的检出率明显高于18F-FDGPET/CT显像。本研究的局限性是缺乏对双探针PET/CT检查发现的部分PCa转移灶的病理组织学确认；此外，对肿瘤负荷进行定量计算后，治疗方案的重新制定及预后情况，需进一步随访观察方能确定肿瘤负荷指标对临床治疗方案和治疗效果的意义。参考文献：1 Siegel RL,Miller KD,Jemal A.Cancer statistics,2020 J .CA ACancer J Clin,2020,70(1):7-30.2 包森林,红 华.前列腺癌分子影像学诊断与治疗进展 J .分子影像学杂志,2021,44(2):396-9.3 李 星,曾晓勇.中国前列腺癌流行病学研究进展 J .肿瘤防治研究,2021,48(1):98-102.4 李家山,曹 琦,马 猛.超声、磁共振动态增强扫描联合PSA检测在前列腺肿瘤良恶性鉴别诊断中的应用 J .分子影像学杂志,2023,46(2):281-5.5 OldanJD,ChinBB.FDGPET/CTimagingofprostatecarcinosarcoma J .Clin Nucl Med,2016,41(8):629-31.6 Li R,Ravizzini GC,Gorin MA,et al.The use of PET/CT inprostate cancer J .Prostate Cancer Prostatic Dis,2018,21(1):4-21.7 Ho CL,Wu 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