18F―FLT和18F―FDG对孤立性肺结节诊断效能分析

[摘要] 目的 探讨18F-FLT与18F-FDG联合显像对孤立性肺结节的诊断价值。 方法 A549细胞与两种示踪剂分别进行结合实验，分析两者结合率差异，结合率与Ki-67的相关性。55例肺部SPN患者18F-FLT、18F-FDGPET/CT联合显像资料，以术后病理为“金标准”，分析两种示踪剂对SPN的诊断效能，观察病灶SUV与病理组织Ki-67的相关性。 结果 A549细胞对FDG的平均摄取率高于对FLT的平均摄取率（P0.05），而与FLT的摄取率有明显的正相关性（r=0.824，P

[关键词] 肺癌；18F-FLT；18F-FDG；SUV；孤立性肺结节

[中图分类号] R445 [文献标识码] A [文章编号] 2095-0616（2015）17-09-07

Diagnostic performance of 18F-FLT and 18F-FDG in the solitary pulmonary nodules

LI Tianran1 TAN Yeying2 HUO Tianlong3 LU Guangming4 DU Xiangke3 ZHAO Zhoushe5

1. Department of Radiology， the First Affiliated Hospital， Fuzhou General Hospital of FuJian Medical College， Putian 351100， China； 2.Department of Radiology， Xuzhou Center Hospital， Xuzhou 221009， China； 3.Department of Radiology， Peking University People’s Hospital， Beijing 100048， China； 4.Department of Radiology， the NanJing General Hospital of PLA， Nanjing 210002， China； 5.Molecular Imaging Department of GE（China） Health Company， Beijing 100048，China

[Abstract] Objective To explore the diagnostic value of 18F-FLT and 18F-FDGin the diagnosis of solitary pulmonary nodules （SPN）. Methods A549 cells banded with two tracers experiment respectively in vitro， and cells-tracers binding ratios difference is analyzed， and the correlation of tracers binding ratios with Ki-67is analyzed. Imaging data of 55 patients with SPN who were examined by 18F-FLT and 18F-FDGPET/CT were collected， with pathological results as the gold standard. We explored the diagnostic value of 18F-FLT and 18F-FDG in the diagnosis of solitary pulmonary nodules and the correlation of SUV with Ki-67. Results 18F-FDG uptake rate of A549 cells is higher than 18F-FLT uptake rate （P0.05）， but the proliferation index Ki-67 had significant positive correlation with 18F-FLT uptake rate （r=0.824， P

[Key words] Lung cancer； 18F-FLT；18F-FDG；SUV； Solitary pulmonary nodules

随着胸部CT检查的普及，孤立性肺结节（solitary pulmonary nodule，SPN）检出率增加明显，从孤立性肺结节中筛查出具有潜在恶性的病灶对于及早临床干预、提高患者的生存率具有明显价值和意义，分期在Ⅰ期的肺癌外科切除后5年生存率可以达到54%～73%，而处于Ⅳ期的肺癌5年生存率仅有2%[1]。然而由于缺乏特异性，孤立性肺结节的诊断与鉴别诊断一直是影像学的难题。CT主要依靠病灶的大小、边缘、密度进行良恶性判断。有研究表明，直径20mm的结节恶性的可能性为64% ～ 82%，边缘规则、分叶状、毛刺状恶性的可能性大，与实性结节相比较，磨玻璃样密度或半实性结节更可能是恶性病灶[2]。报道认为，根据肺结节的大小、形态特点和患者的风险因素随访观察被目前公认为是最佳的处理孤立性肺结节的策略，并提供了相应建议随访时间表[3]。PET/CT（positron emission tomography/computed tomography）的出现为孤立性肺结节的定性诊断提供了新的方法，一项研究表明PET对孤立性肺结节检出恶性病灶的敏感性和特异性分别为87%和83%[3]。但随着研究的深入，氟代脱氧葡萄糖（18F-2-fluro-D-deoxy-glucose，FDG） PET/CT对孤立性肺结节诊断存在着假阳性和假阴性，FDG PET对小于10mm的结节敏感性差，对肺腺癌、类癌、黏液性腺癌可能存在假阴性，对于感染性病变、结核和真菌感染，以及结节病等存在着假阳性[4-5]。而另一项研究1、2h FDG双时相显像表明，对于孤立性肺结节可以提高恶性病灶的检出率，潜在恶性病灶FDG滞留指数（Retention index）高于良性病灶，但仍然存在假阴性和假阳性[6]。

鉴于FDG存在的不足，探索新型示踪剂成为研究热点内容，与FDG不同，3’-脱氧-3’-18F-氟代胸腺嘧啶（3-deoxy-3- 18F-fluorothymidine，FLT），FLT能反映细胞的DNA合成和细胞增殖。在肺癌中的应用表明，FLT在非小细胞肺癌敏感性方面不如FDG，对非小细胞肺癌的原发病灶FLT的敏感性是74%，FDG是94%，FLT对于转移性淋巴结的敏感性、特异性、精确性和阳性预测值分别为65%、98%、93%和89%，而FDG分别为85%、84%、84%和52%，且FLT的标准化摄取值（standarded uptake value，SUV）明显低于FDG的SUV [7-8]。FLT更多的应用则是在评估肺癌对治疗的反应，与FDG比较FLT对非小细胞肺癌治疗的反应更敏感，更能够及早反应治疗的效能，更早于CT对肿瘤治疗后体积的变化[9]。然而，有学者比较肺癌细胞对FLT和11C-脱氧葡萄糖（Deoxy-Glucose，DG）摄取的差别，结果显示，在处于S期的肺癌细胞对FLT的摄取远远高于DG[10]。

从细胞学和临床相结合的角度进行FDG和FLT摄取或显像的差异性研究更具意义，基础研究和临床资料总结相互印证，揭示差异的细胞学或分子生物学基础。因此，本文首先从细胞学水平研究肺癌细胞对FLT和FDG摄取的差异，观察肿瘤增殖指数Ki-67与FLT和FDG的相关性。其次从临床病例水平研究孤立性肺癌病灶对FLT和FDG摄取的差异，分析病理标本Ki-67与FLT和FDG成像的相关性，比较两种示踪剂的诊断效能。最后，对其他肺脏孤立性结节性病灶与肺癌的鉴别诊断进行分析。

1 资料与方法

1.1 仪器、试剂和细胞

水浴锅，水套式5%CO2培养箱，倒置显微镜，井型通用闪烁探头等。高糖DMEM和1640培养液（南京凯基生物有限公司）；10%胎牛血清（Bio international Limited，Newzeland）；0.1%胰蛋白酶+EDTA（Biological Industries，Austria）；磷酸盐缓冲液（phosphate buffer saline， PBS）等。FDG和FLT由总医院正电子药物放化实验室提供，肺腺癌A549细胞由总医院普通外科研究所提供。

1.2 临床资料

采用2003年新英格兰医学杂志（New England Journal of Medicine）Ost D等[11]对SPN的定义为纳入标准：肺内单一病灶，边缘清楚，直径小于或等于3cm，周围被充气的肺组织包绕，无肺不张，无肺门增大，无胸膜浸润。根据以上标准，选择2005年4月～ 2011年8月间发现孤立性肺结节患者55例，男33例，女22例，年龄分布范围17～82岁，中位数年龄62岁。所有SPN均有病理学证实。

1.3 方法

1.3.1 肺癌A549细胞示踪剂结合实验方法 肺癌A549细胞常规培养，培养基RPMI-1640。实验方法参考文献[11]。步骤包括：细胞培养接种，示踪剂（FDG和FLT）配制、计数，细胞与示踪剂共同孵育，不同时间点细胞消化、检测、计数。同一实验重复6次。

1.3.2 临床PET/CT显像方法 注射示踪剂剂量为FDG和FLT为1.5mCi/kg。CT扫描参数，受检者平静呼吸，范围自颅底至耻骨联合水平，管电压120kV，管电流140mA，层厚0.75mm，螺距为1.25，连续扫描。PET全身扫描采集6～7个床位，采集2～3min/每床位，利用CT数据对PET数据进行衰减校正，OSEM法重建图像，获得横轴位、冠状位和矢状位图像。后处理工作站上勾画病灶ROI，自动计算标准化摄取值（standardized uptake value，SUV），取病灶上SUV最大值作为半定量指标。

1.3.3 临床PET/CT显像结果判读 诊断医师观察全身放射性示踪剂分布，判断显像是否成功，根据病灶的部位、形态、示踪剂浓聚程度独立给出诊断。半定量法：选择横轴位图像病灶放射性浓聚最大区域勾画感兴趣区（ROI），测定SUVmax，由于FLT-SUV对肿瘤显像没有统一的界值标准，本文根据参考文献所述采用FLT SUVmax≥2.0[12]、FDG SUVmax≥2.5为可能恶性结节的界值标准。

1.3.4 qPCR法对肺癌细胞及组织Ki-67表达检测 取培养48h的A549细胞或肺癌组织研碎，消化，离心，去除细胞碎片，加入0.1%（tritron X-100）进行渗透处理。标本组织用眼科剪剪至匀浆状，用蛋白水解酶处理，加入生理盐水，200目尼龙网过滤，制备单细胞悬液、离心，去除细胞碎片，同样加入0.1%（tritron X-100）进行渗透处理。取106个细胞，加入MIB-1-FITC（异硫氰酸荧光标记的Ki-67单抗）15μL，避光30min，离心，悬浮细胞，流式细胞仪检测，激光波长488nm。同一实验重复6次。

1.4 统计学分析

统计学分析采用SPSS16.0软件，两样本均数比较行配对t检验，两种示踪剂与增殖指数Ki-67行相关分析，两种示踪剂间敏感度、特异度、准确度行x2检验，P

2 结果

2.1 肺癌A549细胞与FDG、FLT结合实验结果

肺癌A549细胞截止180min FDG平均摄取率为（2.407±0.369）%/105，FLT平均摄取率为（1.832±0.445）%/105，见图1。由图可见，截止到180min，A549细胞对FDG的平均摄取率高于对FLT的平均摄取率（P

2.2 肺癌A549细胞增殖指数Ki-67表达与A549细胞FDG、FLT摄取率之间的相关分析

结果显示，肺癌A549细胞的增殖指数Ki-67与FDG的摄取率无明显的相关性（P>0.05），而与FLT的摄取率有明显的正相关性（r=0.824，P

图1 肺癌A549细胞FDG和FLT平均摄取率比较

A

B

图2 A：A549细胞FDG摄取率与Ki-67表达之间的相关分析。B：A549细胞FLT摄取率与Ki-67表达之间的相关分析

2.3 临床病例随访结果以病理诊断为“金标准”

55例孤立性肺结节中肺癌结节17例（其中鳞癌8例、腺癌7例、支气管肺泡癌2例）、肺结核结节15例、肺炎性结节13例、良性增生性结节10例（肉芽肿3例、炎性假瘤1例、结节无变化6例）。

2.3.1 肺癌结节FDG PET显像结果 17例肺癌结节中，有15例癌性结节表现为FDG高摄取，SUVmax为（6.8±3.8），且13例肺癌结节SUVmax>2.5（见图3A，B）；17例肺癌结节中，2例肺癌结节FDG显像阴性，其中支气管肺泡癌和腺癌各1例。

2.3.2 肺癌结节FLT PET显像结果 17例肺癌结节中，有12例癌性结节摄取FLT，SUVmax为（2.9±1.2）（见图3A，C），且2例肺癌结节SUVmax

A B

C D

图3 男性，56岁，体检发现左下肺孤立性肺结节，行PET/CT双示踪剂检查。A：CT示左下肺小结节影，形态不规则。B：FDG 显像示小结节浓聚程度较重，SUVmax 6.8。 C：FLT显像示小结节呈轻度摄取，SUVmax 2.3。D：病理示肺腺癌（HE染色，×200）

2.3.3 FDG 对肺孤立性结节良性病变的诊断结果 15例结核性结节中，11例结节FDG显像阳性，4例显像阴性。FDG半定量指标SUVmax为（6.9±3.1），9例SUVmax>2.5。13例炎性结节中，10例结节FDG显像阳性，3例显像阴性。FDG半定量指标SUVmax为（3.7±2.0），6例SUVmax10。10例其他良性结节摄取FDG程度不同，平均SUVmax为（5.2±1.3）（图4A，B），仅有3例SUVmax

2.3.4 FLT 对肺孤立性结节良性病变的诊断结果 15例结核性结节中，10例结节FLT显像阳性，5例显像阴性。FLT半定量指标SUVmax为（1.6±1.0），7例SUVmax2.0。13例炎症患者中，7例结节FLT显像阳性，6例显像阴性。7例阳性结节半定量指标SUVmax为（1.1±0.8），其中5例SUVmax2.0。10例良性结节半定量指标SUVmax为（2.3±1.5），其中7例SUVmax2.0（见图4A，C）。

A B

C D

图4 男性，69岁，发现右下肺门肺孤立性结节，行PET/CT双示踪剂检查。A：CT示右下肺门小结节影，形态呈类圆形。B：FDG 显像示小结节浓聚程度较重，SUVmax 3.5。 C：FLT显像示小结节呈轻度摄取，SUVmax 1.6。D：病理示肺炎性假瘤（HE染色，X200）

2.3.5 FLT 与FDG对孤立性肺结节中肺癌诊断效能的比较 以病理学结果为“金标准”，FLT与FDG组对肺癌性结节诊断比较差异无统计学意义（x2=1.169，P=0.203）。FDG灵敏度高于FLT，而特异度FLT高于FDG，准确性两组相近。见表1。

2.3.6 FLT 与FDG对孤立性肺结节良恶性病灶诊断效能比较 FDG与FLT对同一性质病变的SPN诊断价值的对比分析，见图5A，B，C，D。由图可见， FDG在肺脏孤立性肺结节对示踪剂的摄取优于FLT，对病灶的显示FDG优于FLT。FDG与FLT分别对不同疾病的SPN诊断价值分析，见图6A，B。由图可见，18F-FLT对原发性肺癌的显示优于对其他病变的显示， FDG对原发性肺癌和结核的显示优于对感染和良性病变的显示，但FDG对肺癌和结核的显示区分能力较差。

表1 两种示踪剂诊断肺癌效能的对比分析 [n（%）]

真阳性（TP） 真阴性（TN） 假阳性（FP） 假阴性（FN） 灵敏度（%） 特异度（%） 准确性（%）

FLT 12（21.8） 30（54.5） 8（14.5） 5（29.4） 71 79 76

FDG 15（27.3） 30（54.5） 15（27.3） 2（11.8） 89 67 73

A

B

C

D

图5 A. 原发性肺癌两种示踪剂SUVmax比较。B. 肺部孤立性炎性结节两种示踪剂SUVmax比较。C. 肺部孤立性结核性结节两种示踪剂SUVmax比较。D. 肺部孤立性良性结节两种示踪剂SUVmax比较

A

B

*表示与无标记组比较有统计学差异（P

图6 A：FLT对孤立性肺结节诊断效能比较。B：FDG对孤立性肺结节诊断效能比较

2.4 肺癌病理组织增殖指数Ki-67表达与FDG、FLT摄取率之间的关系分析

结果显示，肺癌组织的增殖指数Ki-67与FDG的摄取率呈明显的正相关性（r=0.658，P

3 讨论

孤立性肺结节（SPN）良恶性鉴别对于临床合理治疗具有重要意义，PET/CT的出现为SPN的鉴别诊断提供了新的方法。然而，研究表明FDG不但恶性SPN能够摄取，良性SPN也可以摄取，假阳性率高[13]，因此，开发对SPN更具特异性的正电子探针成为研究热点内容，以弥补FDG的不足。FLT是近年比较受关注的新型正电子示踪剂，属于胸腺嘧啶的类似物，在限速酶胸苷激酶（Thymidine Kinase 1，TK1）作用下参与DNA合成，在增殖细胞中活

A

B

图7 A：肺癌组织FDG摄取率与Ki-67表达之间的相关分析。B：肺癌组织FLT摄取率与Ki-67表达之间的相关分析。

性明显增加。对肺腺癌A549细胞分裂周期与FLT摄取之间关系的研究表明，FLT的摄取率与TK1活性呈明显的正相关，抑制细胞的分裂可以抑制对FLT的摄取，TK1的表达水平也明显降低，因此，通过FLT摄取程度能反映细胞增殖的活性[14-15]。另外，Ki-67也是细胞周期增殖细胞核抗原，是核基质的一部分，与TK1相似，在细胞增殖期表达增加[16]。非小细胞肺癌的FLT摄取与Ki-67的关系表明，病灶FLT的SUV与Ki-67得分呈明显的正相关，FLT可以作为非侵入性评估肺癌增殖的指标[17]。

本文从细胞学和临床病例两个水平进行研究，通过细胞学水平的研究观察FDG和FLT与肺癌A549细胞结合能力，和通过临床水平的研究观察FDG和FLT对孤立性肺癌结节性病灶定性诊断上的差异，分析细胞或病灶组织的增殖指数Ki-67与示踪剂摄取之间的关系，为临床SPN定性诊断提出最佳显像方法。

细胞学实验结果显示，肺腺癌细胞A549对FDG摄取明显高于对FLT的摄取，肺腺癌细胞增殖指数Ki-67与FDG的摄取率无明显的相关性，而与FLT的摄取率有明显的正相关性，结果表明糖代谢和核苷代谢在肿瘤细胞中存在差异，糖代谢率高于核苷代谢率，虽然FDG和FLT都可以反映肿瘤细胞的增殖情况，但FLT可能更好地反映肺癌细胞的增殖情况，此结果与其他学者的研究结果相近[15]。

临床病例资料结果显示，与细胞学结果相似，孤立性肺癌结节对FDG的摄取高于对FLT的摄取，且癌组织的增殖指数Ki-67与FDG的摄取率和与FLT的摄取率都有明显的正相关性，这表明，FDG和FLT都可以反映肿瘤组织的增殖特性，但结果也表明Ki-67与FLT的相关性更好。细胞学结果与临床病例肺癌组织在Ki-67与FDG相关性上的差异可能是细胞学环境单一，而肺癌组织结构较复杂，癌组织受影响的因素较多有关。同时也是由于本文采用的细胞A549细胞属于肺腺癌细胞，而临床肺癌组织病理类型较复杂有关。因此，细胞学实验结果并不能代表临床试验结果，但通过细胞学实验可以反映肿瘤细胞FDG和FLT代谢特性，与临床试验结果相一致。

对于SPN定性诊断和鉴别诊断结果显示，尽管孤立性肺癌结节对FDG的摄取率高于对FLT的摄取率，但FLT的特异性高于FDG，敏感性不如FDG，准确性两种示踪剂相近，表明FLT更有利于对肺癌组织的定性诊断。进一步分析显示，SPN中癌性结节与炎症、结核、良性结节FLT显像的半定量指标SUV均有显著性差异，而炎症、结核、良性结节间无统计学上的差异，这表明FLT对癌性病变具有相对的特异性。SPN中癌性结节与非特异性炎症性结节FDG显像的半定量指标SUV有显著性差异，而与结核性结节无显著性差异，表明FDG在良性病灶与恶性病灶间存在交叉，也说明结核性病灶具有很强的摄取FDG的能力。FDG反映的是活细胞糖代谢情况， 无论是生理或病理过程，均以葡萄糖作为能量底物；而FLT是胸腺嘧啶的类似物参与细胞DNA 合成，癌性细胞与炎性细胞相比具有无限增殖的特性，且癌性细胞多为多倍体细胞，DNA合成成倍增加，因此FLT显像对肺癌的诊断特异性高于FDG显像。然而，增殖能力增加并非肿瘤所特有，炎症活动期或肉芽肿形成期同样伴随着DNA合成增加并摄取FLT，但摄取的程度不如肿瘤组织。

虽然，与FDG比较FLT对鉴别癌性SPN具有相对的特异性，但也存在着假阳性和假阴性，两种示踪剂对肺癌定性诊断效能相近，两种示踪剂结合显像对SPN的诊断和鉴别诊断更具有具有价值和意义。

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（收稿日期：2015-05-23）