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肿瘤核医学:利用放射性核素进行肿瘤诊治及精准评价的学科

 2025年04月10日  阅读 11

摘要:肿瘤核医学是一门专门学科。它利用放射性核素或其标记化合物。通过核素衰变所发出的射线来进行肿瘤诊断和治疗。它包括肿瘤的核素诊断和核素内照射治疗这两大类。它是临床核医学的重要组成部分。精准诊断和疗效评价是肿瘤精准治疗的重要部分。它既要明确肿瘤的形态大小,也要明确...

肿瘤核医学是一门专门学科。它利用放射性核素或其标记化合物。通过核素衰变所发出的射线来进行肿瘤诊断和治疗。它包括肿瘤的核素诊断和核素内照射治疗这两大类。它是临床核医学的重要组成部分。

精准诊断和疗效评价是肿瘤精准治疗的重要部分。它既要明确肿瘤的形态大小,也要明确肿瘤的分期。同时,还要明确肿瘤细胞的生物学特征。不仅要了解药物在人体的大致分布情况,还要明确药物在患者不同病灶之间以及不同组织器官的分布特征。这样才能反映病灶的代谢异质性、抗原及受体分布异质性以及疗效反映异质性。核医学借助同位素示踪技术,能够利用分子影像探针去观察机体组织细胞里关键分子的分布以及代谢变化,这些关键分子包括代谢酶、受体或转运体、抗原等,从而为肿瘤的精准诊治以及预后判断提供依据。今年的进展多集中在新的显像设备或放射性药物在淋巴瘤诊疗方面的应用,采用不同的分子影像探针如 18F-FDG 等通过显像设备获得分子影像信息,用于指导淋巴瘤的精准诊疗;今年的进展多集中在新的显像设备或放射性药物在前列腺癌诊疗方面的应用,采用不同的分子影像探针如 PSMA 等通过显像设备获得分子影像信息,用于指导前列腺癌的精准诊疗;今年的进展多集中在新的显像设备或放射性药物在神经内分泌肿瘤诊疗方面的应用,采用不同的分子影像探针如 FAPI 等通过显像设备获得分子影像信息,用于指导神经内分泌肿瘤的精准诊疗;今年的进展多集中在新的显像设备或放射性药物在胃肠道肿瘤诊疗方面的应用,采用不同的分子影像探针如 18F-FDG 、PSMA 、FAPI 等通过显像设备获得分子影像信息,用于指导胃肠道肿瘤的精准诊疗。

肿瘤核素内照射治疗是肿瘤核医学的一个重要方面。尤其在肿瘤核素诊疗一体化不断推进的情况下,它会对肿瘤精准治疗的发展起到进一步的推动作用。除了临床中广泛开展的分化型甲状腺癌的 131I 内照射治疗以及 131I-MIBG 对嗜铬细胞瘤的治疗之外,近些年来迅速发展的靶向内照射治疗有,像用-PSMA 来治疗前列腺癌、用-治疗神经内分泌瘤、用 90Y-CD20 单抗来治疗惰性复发难治性 B 细胞淋巴瘤等。另外,近距离内照射治疗放射性核素正在飞速发展。例如:125I 放射性粒子可用于治疗前列腺癌等;90Y 放射性粒子或微球可用于治疗胰腺癌、肝癌等。核医学的肿瘤诊疗一体化使得肿瘤精准诊疗达到了一个新的高度。

1. PSMA PET显像提高前列腺癌精准诊疗水平

前列腺特异性膜抗原(PSMA)是一种跨膜糖蛋白,且在前列腺癌细胞中呈现出特异性高表达的特点。18F/68Ga - PSMA PET/CT 以及 PET/MR 属于一种基于 PSMA 靶点的示踪技术,它们在前列腺癌原发病灶的诊断方面具有较高的效能。前列腺穿刺活检病理可作为诊断前列腺癌的金标准。PSMA PET 显像具有较高的敏感性和特异性。将 PSMA PET/CT 或 PET/MR 与超声(PET/CT-US 或 PET/MR-US)融合技术用于指导阳性病灶的靶向穿刺活检[1],这样能提高前列腺癌的阳性诊断率,并且可以降低穿刺术后的并发症。

中至高风险的前列腺癌患者在 N 分期方面,8F/68Ga-PSMA PET/CT 以及 PET/MR 对淋巴结转移的诊断效能比传统的形态学方法要好[2]。

生化复发在前列腺癌患者诊疗中是一项挑战。国内的前瞻性队列研究证实了 68Ga-PSMA-11 对前列腺癌生化复发病灶的检出效能。更大范围的前瞻性国际多中心研究也证实了这一结论。PSMA PET/CT 显像结果使得超过半数患者的治疗方案得到了调整,为临床治疗决策提供了依据。

2. FAPI PET显像提高多种肿瘤诊断灵敏性

肿瘤相关成纤维细胞(CAFs)是上皮癌细胞周围间质的主要构成部分。成纤维激活蛋白(FAP)是 CAFs 的标志性蛋白。这种蛋白在多种肿瘤中呈现出高表达的状态。同时,在正常组织中它几乎不表达[5]。研究证实,68Ga-FAPI(成纤维激活蛋白抑制剂)在多种实体肿瘤中呈现高代谢特征,这些实体肿瘤以肉瘤为代表。这为肿瘤的无创性诊断、分期以及核素靶向内照射治疗提供了新方法。同时,肿瘤 68Ga/18F-FAPI PET 显像在一定程度上弥补了 18F-FDG PET 显像的不足。18F-FDG PET/CT 显像在肝脏肿瘤的检出上灵敏度欠佳。68Ga-FAPI PET/CT 显像能够有效地检出肝癌的原发和转移病灶,且灵敏度较高。其诊断效能比 18F-FDG PET/CT 显像要显著优越[6]。

有研究对腹膜转移癌患者的 18F-FDG 和 68Ga-FAPI PET/CT 显像进行比较。比较了放射性示踪剂的摄取情况,也比较了腹膜转移癌指数(PCI)。还比较了两种示踪剂对转移癌的诊断效能。结果显示,68Ga-FAPI PET/CT 对多种恶性肿瘤腹膜转移癌的诊断效能比 18F-FDG 显像更好。它能够显示更准确的肿瘤累及范围。因此可以得出更精准的 PCI 评分[7]。

这使得 18F-NOTA-FAPI 在全身各系统肿瘤中应用时具有广阔的临床应用前景[8]。

68Ga/18F-SSA 与 18F-FDG PET 进行联合显像,此显像可用于神经内分泌肿瘤的精准诊疗。

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神经内分泌肿瘤(NET),其中部分 NEN 细胞分化情况较差,并且增殖能力较强,葡萄糖代谢水平也较高[9];而部分分化较好的细胞,其表面的生长抑素受体(SSTR)呈现高表达状态;放射性核素标记生长抑素类似物(SSA)与 18F-FDG PET 联合显像,能够从受体表达以及糖代谢这两个方面,对 NET 的生物学特性进行综合评估[10]。

NET 有显著异质性,同一患者的不同部位病灶以及同一病灶的不同区域,都有可能存在具有不同分化特征的 NET 细胞,所以 68Ga-SSA 与 18F-FDG 的摄取会有明显差异。分化良好的 G1、G2 级 NET 通常表现为 68Ga-SSA 摄取高,而 18F-FDG 摄取相对较低;G3 级 NET 与 NEC 大多表现为 18F-FDG 摄取高,而 68Ga-SSA 摄取相对较低。联合显像能够对活检穿刺部位进行指导,从而获得更准确的病理学信息。联合显像能够更全面地对 NEN 患者的肿瘤负荷进行评估,还能进行准确分期,同时全面评估肿瘤受体表达以及糖代谢水平,以此为个体化系统治疗策略的制定提供依据,尤其能够筛选出适合肽受体放射性核素治疗(PRRT)的患者。PRRT 前后进行联合显像,对于治疗后 68Ga - SSA 显像提示疾病进展的患者,18F - FDG 显像可以为临床决策提供有效的补充信息,这一点在相关研究[14]中有提及。

18F-SSA 初步进行的临床研究已经证实,在大多数 NET 患者当中,18F-SSA 呈现出高代谢的特点,这具有重要的价值,并且为后续的系统性研究奠定了基础[15,16]。

4. PET/MR显像技术在肿瘤诊疗中临床价值

PET/MR 是一种新型的多模态影像系统。它能够在相同空间内同时采集两种不同设备各自的数据。把 MRI 系统的软组织高分辨率和多参数多功能成像特性与 PET 系统的高灵敏度以及数据半定量化特性结合在一起。在多种肿瘤性疾病中,尤其在肝脏、胰腺、盆腔及头颈部肿瘤的诊疗过程里,PET/MR 发挥着不可替代的作用。

一项回顾性临床研究针对肝内胆管癌(ICC)患者展开,证实了在对 ICC 局部和远处转移病灶的评估方面,18F-FDG PET/MR 比 CT、MR 和 PET/CT 更为准确,并且改变了近 1/3 患者的治疗计划[17]。对胰腺导管腺癌患者进行的回顾性分析也证实了这一观点,即 PET/MR 显像对患者治疗方案的管理具有重大影响[18]。研究证实,在直肠癌临床分期里,PET/MR 在评估肿瘤大小方面比 MR 好,能确定 N 分期,还能判断外括约肌受累情况,可对直肠癌局部受累范围进行更精准的评估,尤其对于可能有外括约肌受累的低位直肠癌,PET/MR 或许能给出更准确的肿瘤分期[19]。此外,多种显像药如 11C-MET、18F-FET、18F-PSMA、18F/68Ga-FAPI 得到应用。PET/MR 具备 MR 多种成像序列,且能与 PET 代谢信息融合。这使得 PET/MR 在脑肿瘤的诊断和疗效评价中的价值进一步得到提升[20]。

5. 18F-FDG PET推动淋巴瘤的精准诊疗

淋巴瘤是中国发病率增速较快的肿瘤之一,其死亡率在我国恶性肿瘤病死率中位列前十位[21]。2014 年恶性淋巴瘤影像工作组国际会议发表了共识,在该共识中,18F-FDG PET/CT 已成为淋巴瘤分期以及疗效评价的推荐方法[22]。

淋巴瘤患者初治方案的确定有依据。其一依据是淋巴瘤的组织学亚型;其二依据是治疗前是否伴有危险因素;其三依据是准确的疾病分期等。18F-FDG PET/CT 显像在淋巴瘤的初始分期方面,显示出极高的诊断灵敏度与特异性。对于 CT 上不存在或仅有轻微解剖异常的淋巴瘤累及情况,比如正常大小淋巴结、骨髓、脾脏及胃肠道受累等的检出,PET/CT 具备明显的优势。并且 18F-FDG PET/CT 显像在淋巴瘤的再分期中也有着明确的优势。美国国立综合癌症网络(NCCN)指南在 2020 年第 2 版中指出,霍奇金淋巴瘤进行 2 个周期的化疗后,进行 PET/CT 检查,这样的检查具有更好的再分期价值,同时也具有预测无进展生存和总生存的价值[24]。18F-FDG PET/CT 显像对于淋巴瘤患者,特别是霍奇金淋巴瘤和弥漫大 B 细胞淋巴瘤患者,在治疗结束后的疗效评估方面是重要工具。它能够通过葡萄糖代谢的差异,来鉴别残存肿块到底是纤维化病变还是有活性的肿瘤组织[25,26]。在免疫检查点抑制剂治疗之后,18F-FDG PET/CT 检查相较于常规影像学检查,能够更早且更敏感地监测到肿瘤的治疗反应,也能更敏感地检出免疫相关不良事件。同时,因炎症反应而导致的葡萄糖高代谢,还可以帮助精准定位其发生部位[27]。

6.超低剂量PET/CT显像降低辐射剂量

PET/CT 成为了恶性肿瘤精准诊疗的一部分,患者接受的辐射剂量是患者和家属担心关注的重点,儿童及青少年患者尤其如此。在降低示踪剂注射剂量的同时保证 PET 显像图像质量,一直是核医学的前沿探索方向之一。为示踪剂剂量的降低提供了技术上的支撑中山大学肿瘤医院核医学科团队对儿童低剂量 PET/CT 显像应用进行了探索。他们认为,在将示踪剂注射剂量降低至目前常规剂量的 1/10 时,采用 PET/CT 成像,依然能够保证患者的图像质量,也可以满足临床诊断的需求[28]。复旦大学附属中山医院核医学科团队进行了研究。该研究回顾性分析了相关资料,其中包括 56 例原发性肺癌患者在治疗前进行的半剂量(1.85 MBq/kg)18F-FDG -body PET/CT 显像资料,以及 28 例术前肺癌患者全剂量(3.70 MBq/kg)常规 PET/CT 显像资料。以 G15 作为参考,所有的病灶(100%)都能够在 G2 和 G4 中被检测出来[29]。

在结直肠癌领域,复旦大学附属中山医院核医学科团队对 62 例 18F-FDG -body PET 超低剂量(0./kg,仅为传统剂量的 1/10)显像的结直肠癌患者的数据进行了研究分析。结果表明,无论是原发灶还是转移灶,超低剂量 PET/CT 都能够将其全部检出[30]。这些研究既显著降低了注射剂量,又提升了病灶检出率,实现了双赢。

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7. FAPI PET显像提高胃癌诊断分期准确性

部分病理类型的胃癌,像低分化腺癌、印戒细胞癌等,其 18F-FDG 摄取水平较低。同时,胃壁的生理摄取、胃炎、胃溃疡等情况可能会引发假阳性结果,所以 18F-FDG PET/CT 显像在胃癌方面的应用价值受到了限制。成纤维细胞活化蛋白(FAP)在多种肿瘤的癌症相关成纤维细胞(CAF)中呈现过度表达的状态,而在正常的组织器官中其表达水平较低。放射性核素标记的 FAP 抑制剂(FAPI)能够特异性地靶向 FAP 并与之结合,可用来探测多种高表达 FAP 的肿瘤,从而成为极具潜力的新型肿瘤显像剂。国内某研究团队将 20 名经病理证实的胃癌患者纳入其中,这些患者包括 14 名初诊患者和 6 名复发患者。每名患者都进行了 68Ga-FAPI PET/MR 显像以及 18F-FDG PET/CT 显像,并且对这两种显像的结果进行了对比分析。该研究建立的视觉评分系统显示,68Ga-FAPI PET 对胃癌原发灶的检测效能明显优于 18F-FDG PET;该研究建立的定量分析结果也显示,68Ga-FAPI PET 对大多数转移性的检测效能明显优于 18F-FDG PET。此外,多序列 MR 图像在肝转移的判读中显示了增益价值,在子宫和直肠转移的判读中显示了增益价值,在卵巢病变的判读中显示了增益价值,在骨转移的判读中也显示了增益价值[31]。以色列研究证实,在胃原发灶的探测方面,68Ga-FAPI PET 显像比 18F-FDG PET 显像更优;在腹膜转移的探测方面,68Ga-FAPI PET 显像也比 18F-FDG PET 显像更优。在胃腺癌原发灶的诊断中,68Ga-FAPI PET 显像的阳性率为 100%,也就是 10 例中有 10 例呈阳性;而 18F-FDG 显像的阳性率只有 50%,即 10 例中有 5 例呈阳性[32]。综上,68Ga-FAPI PET 显像在可视化胃癌原发灶和大部分转移灶方面优于 18F-FDG PET,它是一种有潜力替代 18F-FDG PET 的方法。

8. 治疗去势抵抗性前列腺癌骨转移患者的多重获益

研究表明,可为 CRPC 患者带来诸多益处,包括延迟前列腺癌患者骨相关事件的发生时间,延长总生存期,提高生活质量等[33,34]。在治疗过程中,3 级、4 级不良事件的发生率与安慰剂组相近甚至更低[33]。后续进行的 3 年真实世界研究也证实了其安全性[35]。一项多中心、前瞻性、单臂、开放的Ⅲ期临床试验针对亚洲人群展开,以安全性和总生存期作为主要终点。研究结果表明,该治疗方案在亚洲国家的 CRPC 患者中,其有效性和安全性与某种情况相似,为相关治疗提供了循证医学证据。

国内获批上市后,于 2020 年 12 月底开始投入使用。到 2021 年,有资质开展治疗的医院有北京大学第一医院。有资质开展治疗的医院还有中山大学肿瘤防治中心。有资质开展治疗的医院包括重庆市肿瘤医院等 19 家。这些医院分别位于北京、广州、重庆、上海、西安、郑州、天津、南京、武汉和杭州等 10 个城市。

9.放射性微球的肿瘤灌注治疗的新进展

上世纪九十年代,中国原子能院同位素研究所研发出了 90Y 玻璃微球,此玻璃微球被用于肝癌的植入治疗。然而,由于存在玻璃微球制备工艺方面的问题,导致玻璃微球的大小无法精确控制,玻璃微球内放射性活度的高低也难以精确把控,并且放射性核素容易漏出也难以精确控制。同时,肝胃、肝肺分流的处理较为困难,对该技术的评价手段也不能令人满意。正因如此,该项技术未能得到发展。目前,树脂微球制备工艺取得了进步。基于此,灌注治疗技术有了较大发展,核医学对该药物的疗效评价手段也有了较大发展,进而使得树脂微球肿瘤植入治疗再次活跃起来。

2021 年 9 月,国内首例 90Y 树脂微球内照射治疗肝癌技术在海南省肿瘤医院得以成功实施。核医学科医生通过显像来评估 90Y 树脂微球治疗的可行性,接着依据显像结果计算 90Y 的注入剂量,在治疗之后,利用 PET/CT 对治疗效果进行评估,这为肿瘤内照射治疗开辟了新的途径。2022 年 3 月 10 日,其获得了国家医保信息业务编码标准数据库的药品代码。

10.硼中子俘获治疗的新进展

硼中子俘获治疗技术是一种粒子治疗手段,具有二元分子靶向性。将亲肿瘤的含 10 硼药物注入患者体内,此药物会迅速聚集于肿瘤细胞内。接着经热中子或超热中子照射后,会发生 10B(n,α)7Li 反应。反应会释放出高传能线密度(LET)以及射程很短的α和 7Li 粒子。通过这些粒子,可达到杀死肿瘤细胞的目的。它的氧增比低,即便对常规射线有抵抗的肿瘤,也能产生较高的杀伤效应;在细胞层面有分辨率且杀伤效果高,尤其是对于关键器官周围的肿瘤来说,具备先天的优势;治疗次数仅 1 - 2 次,单次剂量为 30 - 50Gy(RBE),能够极大地激活肿瘤内在的免疫功能,进而达到最大限度杀灭肿瘤细胞的目的。

目前日本有类似的 AB-BNCT 设备投入临床应用或正在进行临床前准备。芬兰有类似的 AB-BNCT 设备投入临床应用或正在进行临床前准备。意大利有类似的 AB-BNCT 设备投入临床应用或正在进行临床前准备。阿根廷有类似的 AB-BNCT 设备投入临床应用或正在进行临床前准备。以色列有类似的 AB-BNCT 设备投入临床应用或正在进行临床前准备。韩国有类似的 AB-BNCT 设备投入临床应用或正在进行临床前准备。俄罗斯有类似的 AB-BNCT 设备投入临床应用或正在进行临床前准备。英国有类似的 AB-BNCT 设备投入临床应用或正在进行临床前准备。2020 年 3 月,全球首个 BNCT 设备在日本获批上市,全球首个硼药在日本获批上市,其适应症为“无法切除的局部晚期或局部复发性头颈癌”。

2020 年 8 月 13 日,中国科学院高能物理研究所进行了宣布。该所的东莞分部成功地研制出了我国首台自主研发的加速器硼中子俘获治疗(下称 BNCT)实验装置。目前,已启动了首轮细胞实验以及小动物实验。这些实验的启动是为了开展临床试验而做前期的技术准备。中国散裂中子源工程总指挥陈和生为院士,他介绍称,BNCT 是当下国际最为先进的癌症治疗手段之一。在全球范围内,利用该技术已对超过 1400 例病人进行了治疗,且效果良好。2021 年 11 月 23 日,重庆高晋生物科技有限公司(简称高晋)宣告,中国首款抗癌硼药完成了中试规模制备工艺的验证,预计在 2023 年可用于临床。治疗设备实现了小型化,硼中子俘获治疗将会给众多肿瘤患者带来新的希望。

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