正子掃描 PET 與腫瘤


基隆,林口,桃園分院長庚醫院目前有提供病患 自費正子掃描 (PET SCAN)檢查 及 外院轉檢服務,請詢問您的主治醫師,或是諮詢本科:
  • 基隆長庚核醫科 (02) 24313131 轉 2233
  • 林口長庚核醫科 (03) 3281200 轉 2621
  • 桃園分院核醫科諮詢專線:(03)319-6200 轉 2104 
其他注意事項,請參閱文件櫃中的 N73-085 衛教單張,或是 PET簡介




林口總院核子醫學科 何恭之.張祐銓,林昆儒
last updated on 2014/04/18

 

前言

1930年代,Warbug就在Science雜誌上發表癌細胞比正常細胞有更高的glycolysis作用,一直到1970年代 正子掃描 (PET SCAN)  及2-[18F]Fluro- 2-deoxy-D-glucose ([18F]FDG])發明後,才將Warbug的發現應用到癌症的臨床診斷上。1980年代初期由於PET儀器造影視野很小,只能進行腦部造影,因此[18F]FDG癌症造影最早是應用在腦腫瘤方面。隨著電子儀器的進步,1990年代開始才有大造影視野的全身 正子掃描 (PET SCAN)  造影儀器,從此[18F]FDG全身PET造影在歐美日本等先進國家已成為癌症檢查的一項重要工具,對於癌症病患的診斷及治療過程造成重大的影響。 
 
正子電腦掃描儀 (PET/CT scanner) 如同名稱所示,是結合了兩種掃描, 正子掃描 (PET SCAN)  及電腦斷層掃描(CT) 的最新高科技影像診斷儀器。正子掃描可提供細胞代謝的分子影像,電腦斷層掃描則具備優異的解剖定位功能,正子電腦斷層掃描同時結合了兩者之優點,可以更精確地找出病變所在,提供臨床醫師詳盡的資訊以選擇最佳的治療方式。
 
正子掃描在癌症、心臟及腦部疾病的臨床價值,已深受醫學各界肯定,尤其對於癌症診斷、分期、與再分期,是目前臨床上應用最廣泛的項目。美國健康保險(Medicare) 於1998 年間陸續通過多項癌症、心臟及腦部疾病的健保給付,而我國也於今年7月起,將正子掃描正式納入健保給付之中,提供國人更高品質的醫療服務。公元2000 年,PET/CT 正子電腦斷層掃描儀更被美國時代雜誌(TIME) 評選為年度發明產品(Invention of the Year),肯定其在醫療科學上的貢獻。
 
要真正了解正子電腦斷層掃描這項新科技,必須先知道正子掃描與電腦斷層掃描之間的基本差異,再來探討兩者結合於一的好處。電腦斷層掃描,是目前各醫院普遍使用的診斷儀器,它利用X光穿透人體的過程中,正常與病變的組織對於X光的阻隔能力不同,來檢視病患體內的可能病變結構。電腦斷層掃描的解剖影像可以顯示器官組織的結構變化細節。然而,對於某些惡性腫瘤和部分良性病灶如壞死、結痂或肉芽組織等,常因具有相同的結構變化,而無法區分病灶為良性或惡性。此外,電腦斷層掃描對於腫瘤病變的判定,常需以「大小」作為診斷的依據。不過器官組織結構在發生實質變化前,癌細胞不正常的代謝功能早已發生;因此,如何在器官組織有細微變化時,就能夠「早期發現、早期治療」?此時,藉由正子掃描所提供的功能性分子影像,便可以輔助偵測出器官組織代謝功能的早期變化。
 
Figure updated on 2008-05-20

正子掃描 (PET SCAN)

正子掃描 (PET SCAN)  的基本原理,是先給予病患注入正子追蹤劑,而追蹤劑會集中跑到代謝功能異常的特定細胞內,再由正子掃描儀造影得到影像。以目前應用最廣泛的癌症檢查而言,最常使用的正子追蹤劑為正子標記之去氧葡萄糖。葡萄糖是人體內大部份細胞代謝時必需的原料,所以正子標記去氧葡萄糖會被人體內正常的細胞吸收。然而,研究發現,某些惡性的腫瘤細胞比正常的細胞代謝速率高出更多,所以會比正常細胞吸收更多的正子標記去氧葡萄糖。因此注入正子標記葡萄糖後接受全身性的正子掃描,便可早期偵測出惡性癌細胞的存在。
 
葡萄糖經由細胞膜上的glucose transporter運送入細胞內,隨後經hexokinase作用以進行phosphorylation,生成glucose-6-phosphate(G-6-P)。G-6-P可以再經phosphoglucose isomerase作用,將G-6-P的前二個碳上的醛基(aldose)轉換成酮基(ketone),而變成fructose-6-phosphate(F-6-P)接下去進行glycolysis的各項步驟。此外,G-6-P也可以經由glucose-6-phosphatase再回復成glucose。[18F]FDG結構與2-deoxyglucose (2-DG)相似,而是以18F原子取代2-DG第二個碳原子上的氫原子。由於[18F]FDG與2-DG的第2個碳原子失去了-OH基而無法被phosphoglucose isomerase作用,因此進入細胞後只能被hexokinase作用進行phosphorylation後,以[18F]FDG-6-P的形態聚積在細胞內,而可以進行造影。
 
文獻上報告,癌症細胞不只glucose transporter(Glut)有增加,同時細胞內的hexokinase也有增加及glucose-6-phosphatase減少的現象。而且這些變化與癌細胞分化及分裂生成速率之間有相關性,同時也與[18F]FDG的攝取速率有相關性。因此,我們可以利用癌細胞的這一個特性,使用[18F]FDG PET來進行癌症病灶的造影。
 
由於 正子掃描 (PET SCAN)  的分子影像比傳統的解剖影像更能精確的評估癌症病患的疾病狀況,美國的健康保險已將正子掃描運用於肺癌、食道癌、大腸癌、淋巴癌、黑色素癌、乳癌、頭頸部癌、甲狀腺癌的診斷,分期與再分期納入保險給付之中。其他保險給付項目還包括心肌血流、心肌存活及頑發型癲癇、阿茲海默症的評估。我國全民健康保險局亦於今年7月起參照美國健保給付項目標準,提供國人正子掃描的醫療服務,不僅再次肯定正子掃描的臨床應用價值,也展現我國的醫療服務水平與先進國家並駕齊驅。
 
以下 YouTube 影片說明PET造影程序!(影片製作:林昆儒/長庚醫院分子影像中心)
影片中,分子影像中心的同仁介紹如何抽取FDG藥物,準備病患,測血糖,注射FDG,到全身造影的詳細流程!
你也可以參考:Freudenrich, Ph.D., Craig.  "How Nuclear Medicine Works."  18 October 2000.  HowStuffWorks.com. <http://health.howstuffworks.com/nuclear-medicine.htm>  28 June 2008.

配合事項

  1. 檢查當日無需掛號,請攜帶健保IC卡或身分證以利辨識身份。
  2. 若您懷孕或可能懷孕時,可能不宜接受本檢查,請事先告知櫃檯與醫療人員,讓醫師幫您評估檢查必要性。
  3. 本檢查使用氟18去氧葡萄糖作為追蹤劑,因為血糖值太高會影響掃描影像的準確性,病患在檢查前六小時請不要進食,喝水則不受限制,但飲料不可含糖分澱粉或其他碳水化合物。若您有糖尿病並且接受藥物治療,在禁食期間應暫時停止服用降血糖藥物,以免發生意外,並請將藥物帶來醫院,由醫師決定是否要服用,其他藥物則不受限制。檢查前醫護人員會幫您量測血糖,請不用擔心。
  4. 靜脈注射放射藥物後,會請您休息 60-90 分鐘後進行攝影,攝影時間約 30 分鐘。
  5. 若病患近期 (一周內) 有出國需求,因為海關輻射偵檢器極為靈敏,可能引發假警報造成您的困擾,病患可向本科索取英文檢查證明,以方便向海關警衛人員說明。
  6. 檢查使用追蹤劑有效期短,需當天製作價格昂貴,為避免浪費藥物,如病人無法依約前來,請至少於一天前以電話聯絡櫃台或排檢人員改期,以便安排其他候補人員受檢。

可能的風險與副作用

  1. 本檢查所使用放射藥物,和放射線科之顯影劑成分完全不同,一般不會有顯影劑過敏 的問題。由於藥物成分極少,幾乎不具藥理作用,故不會產生毒性或是影響您所服用的藥物。 
  2. 注射後病患體內帶有微量輻射,雖然因含量甚低,不需要特別防護,但仍建議受檢者在接受檢查後的一天內,勿接近孕婦或是 6 歲以下嬰幼兒。如果受檢者是哺育母乳的婦女,則建議暫停哺乳一天。
  3. 檢查後可多喝水多排尿可加速放射藥物排出。依據國內外文獻及實際臨床經驗,本檢查之輻射劑量,幾乎不會增加致癌機率,也不會增加不孕或後代異常的風險。單一正子掃描的標準全身劑量約為5~10毫西弗 (0.5~1 rad, 1 毫西弗 = 0.1 rad) [1,2,3 ],正子掃描必須加上斷層掃瞄以提供更正確的定量以及解剖大體上的定位,該斷層掃瞄若是由germanium 提供 (該斷層掃瞄無診斷價值,目前極少使用),則幾乎沒有增加放射劑量 (劑量極少,可以忽略不計) [1],目前多數的正子掃描斷層攝影皆配合診斷用的電腦斷層掃瞄 (CT),總體劑量約有 23.7~26.4 毫西弗 [2,3]。其中電腦斷層掃瞄部分的劑量差異較大,有可能占總體檢查劑量的 54~81% [3]。如果電腦斷層掃瞄 (CT) 使用篩檢用的低劑量程序 (low dose protocol for screening test),則電腦斷層掃瞄 (CT) 的劑量貢獻可能低於 5 毫西弗 [2],使得總體檢查劑量介於 6.35~9.48 毫西弗之間 [3]。(PS: 資料隨科技進步可能變動updated on 2009-05-13)
     
    更多關於輻射安全的問題請參見 | 輻射安全 

正子電腦斷層掃描的好處

正子電腦斷層掃描儀,將兩種原理截然不同的儀器結合為一的高科技醫療發明,是否比單一的 正子掃描 (PET SCAN)  ,或是比單一的電腦斷層掃描要好呢?答案是正子掃描在許多方面準確度優於電腦斷層掃描是確定的;而正子電腦斷層掃描優於單一的正子掃描也是肯定的。那正子電腦斷層掃描比單一的正子掃描有哪些額外的好處呢?
    1. 正子電腦斷層掃描對腫瘤的偵測與定位準確度更高。
    2. 正子電腦斷層掃描的掃描時間較短,病患較為舒適。
    3. 可精確定位病灶,以進行切片檢驗。
    4. 可更有效率地作為腫瘤治療效果評估與監測的工具。
    5. 可以作腫瘤放射治療更精確的治療計畫。

提升診斷準確度

由於 正子掃描 (PET SCAN)  的準確度已有很好的水準,我們不能期待正子電腦斷層掃描可以增加每個病人的準確度。但研究顯示,每4到5個病人當中就有一人,會因為結合解剖影像的正子電腦斷層掃描而改變原來正子掃描的判斷,提升原有的診斷準確度。美國的著名醫學期刊JAMA 於2003 年12月的一篇醫學研究指出,全身正子電腦斷層掃描因為擁有極佳的診斷精確性,應該要作為腫瘤分期評估的第一線工具。正子電腦斷層掃描在計算影像的衰減校正比起傳統的正子掃描快速許多,因此病患接受掃描的時間大為縮短,使檢查更為舒適。而正子電腦斷層掃描可精確的指出代謝異常最為嚴重的區域,對進一步需要切片檢驗的病灶,可引導至最精確的位置,避免切到不是真實病灶的地方而造成誤判。雖然目前健保給付範圍限於腫瘤的診斷、分期,與再分期,不過因為正子電腦斷層掃描精確定位的特性,其應用於腫瘤治療效果的監測,及放射治療的治療計畫,都是醫學界目前努力研究的課題,使其在癌症治療中扮演更積極的角色。
 
同時結合分子代謝及解剖雙重影像資料的正子電腦斷層掃描,可精準的用於全身腫瘤偵測,因而可協助臨床醫師更正確、更有效率的擬定腫瘤治療的策略,對於癌症病患有莫大的幫助。我們也期待在健保制度的改變下,正子電腦斷層掃描能嘉惠更多的病患,以達到最好的醫療照護品質。
 
病患因接受正子電腦斷層攝影發現原來電腦斷層攝影沒有發現的病灶,再藉由正子電腦斷層攝影精準定位找到正確的病理切片位置,證實遠端惡性轉移。這個結果改變了原先的腫瘤治療計畫,使病人不需要再接受無效的大範圍切除手術,改以化學療法,得到最適當的醫療照護。
 

臨床運用

[18F]FDG在癌症的臨床應用,可依照癌症的組織及病程的不同而有不同的角色。概略分為以下6項:

A. 鑑別良性惡性腫瘤質塊

[18F]FDG在鑑別診斷單一肺臟結節,區分胰臟癌與胰臟發炎質塊形成,及活體穿刺(biopsy)失敗的乳房質塊等臨床上類似有惡性腫瘤的情況,藉由以計算standardized uptake value (SUV) 的方式,評估比較質塊攝取[18F]FDG的量,以方便鑑別診斷質塊的良惡性。惡性腫瘤攝取[18F]FDG的量比良性質塊攝取[18F]FDG的量高。
 
 
 
圖中紅色箭頭所指的是肺臟肺門的淋巴節處,有聚積較多的葡萄糖追蹤劑,經切片檢查為肺癌。(adenocarcinoma)
 

B. 手術前的癌症分期

癌症能否成功的治療,正確的術前分期很重要。當腫瘤質塊很大,血中腫瘤標記(tumor marker)值很高,或傳統影像檢查疑似有轉移病灶時,[18F]FDG造影能有效的進行全身掃描,早期偵測遠處轉移病灶,並得到正確的研癌症分期,以決定最合適的治療方式。若發現有遠處轉移則應避免不必的手術。
 
 
 
病人為鼻咽癌患者,原本應接受放射治療,但在接受 正子掃描 (PET SCAN)  後發現有肝臟的未預期遠處轉移,故除了放射治療又加上化學治療,以期達到較好的預後。其中,左圖的紅色箭頭在頭頸部為鼻煙癌病灶,右圖為在肝臟的橫切面,上為 正子掃描 (PET SCAN)  ,下圖為電腦斷層掃描(CT),可見肝臟有轉移病灶。
 
 
病人為鼻咽癌患者,原本應接受放射治療,但在接受 正子掃描 (PET SCAN)  後發現有肝臟的未預期遠處轉移,故除了放射治療又加上化學治療,以期達到較好的預後。其中,右圖為在肝臟的橫切面,上為 正子掃描 (PET SCAN)  ,下圖為電腦斷層掃描(CT),正子掃描可見肝臟有轉移病灶,但是電腦斷層則沒有看見病灶。

C. 區分放射治療結痂(scar)組織或殘餘、復發病灶

1980年代[18F]FDG在癌症方面最早的應用就是區分腦腫瘤復發或放射治療後的壞死或結痂組織,腫瘤復發組織會攝取較高的[18F]FDG,而結痂或壞死組織則否。後來陸續文獻有報告[18F]FDG在肺癌、大腸直腸癌、淋巴癌及頭頸部腫瘤在這方面的應用也都很有價值。

D. 證實治療中復發或轉移病灶

當癌症接受治療之後,血中腫瘤標記值再度昇高或臨床上疑似有復發或轉移,或有遠端轉移和原始復發病灶同時發生時,由於復發病灶往往體積較小以傳統影像檢查不易診斷出來。此時,[18F]FDG高敏感度的全身造影不只能有效的偵測出來復發病灶,也可以偵測遠端轉移病灶,這結果將影響病患的療程與預後。
 

骨盆腔,及腹主動脈旁淋巴結癌症復發復發病人,但電腦斷層沒有觀察到復發病灶。其後病人接受手術治療,腫瘤指數在開刀後降為正常。

E. 化學治療後的追蹤

[18F]FDG可以評估癌症對化學治療(chemotherapy)的效果,文獻報告乳癌病灶經過兩個有效的化學治療療程後,雖然癌症病灶體積尚未變小,但藉由定量數據顯示,癌症病灶已呈現[18F]FDG攝取降低現象,可以早期確定化學治療有效。相反的,若早期證實化學治療無效,則應該停止該種化學治療,以避免不必要的毒性副作用,同時也有機會及時選用其他的化學治療製劑或改接受放射治療,以期得到較好的治療效果。

F. 預後評估

腦腫瘤最早以[18F]FDG評估預後,腫瘤攝取[18F]FDG較高者,惡性度愈高,腫瘤體積變大較快。同時,[18F]FDG可以偵測遠端轉移病灶,評估化學治療的效果等,也都是評估預後好壞的重要指標。

哪些情況下健保提供給付?

[18F]FDG造影對於癌症病患的診斷及治療過程都有重大的貢獻,在歐美日本等先進國家已有保險給付部份的[18F]FDG造影適應症,全民健保險支付 正子掃描 (PET SCAN)  之適應症,包括下列2項:( 請參閱 2010年版的新PET給付標準 )
    1. 乳癌、淋巴癌之分期、治療及懷疑復發或再分期。
    2. 大腸癌、直腸癌、食道癌、頭頸部癌 (不包含腦瘤)、原發性肺癌、黑色素癌、甲狀腺癌及子宮頸癌之分期及懷疑復發或再分期。
注意事項:
    • 分期:評估腫瘤之期別。
    • 治療:評估腫瘤對治療之反應,擬改變治療方式時。
    • 懷疑復發或再分期:使用於患者已接受一階段之常規治療後,偵測疑似有復發或轉移及評估復發之程度(不得用於例行之追蹤檢查)
    • 以上各階段須符合:經電腦斷層、核磁共振、核子醫學掃瞄等檢查仍無法分期者,或認定電腦斷層、核磁共振等檢查不足以提供足夠資訊以供治療所需者,且須於病歷中說明施行正子造影之必要性理由
    • 配合腫瘤治療計畫者方得以正子造影作為療效評估項目,未有後續積極處置之計畫者,不得施行

            參考文獻

            1. Vogel WV, et al. PET/CT: panacea, redundancy, or something in between. J Nucl Med 2004 45 (Suppl): 15S-24S
            2. Brix G, et al. Radiation exposure of patients undergoing whole-body dual-modality 18F-FDG PET/CT examinations. J Nucl Med 2005 46: 608-613
            3. Huang B, et al. Whole-body PET/CT scanning: estimation of radiation dose and cancer risk. Radiology 2009 251: 166-174
            4. Reference nuclear medicine, Scott C. Williams, MD, Contributors | Recent Updates.

            延伸閱讀

            網路資源

            關於PET/CT 造影原理 (Biograph) 特別針對FDG PET介紹 (Youtube video)