用于头颈癌放射治疗计划、反应评估和适应性治疗的功能...

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头颈部鳞状细胞癌 (SCC) 患者越来越多地接受非手术治疗。成像在帮助确定放射治疗的目标方面发挥着关键作用，尤其是剂量梯度陡峭的调强放射治疗。传统方式的解剖成像，特别是计算机断层扫描 (CT)，已用于头颈部 SCC 患者，但这种方法有局限性。功能成像技术，包括正电子发射断层扫描 (PET) 与 CT 或磁共振 (MR) 成像相结合，可提供补充信息，可用于无创评估头颈部 SCC 患者的一系列生物标志物，包括缺氧、细胞增殖和细胞凋亡和表皮生长因子受体状态。之前可以监测这些生物标志物，在治疗期间和治疗后改善患者对特定治疗策略的选择，指导治疗的适应，并有可能促进更准确地评估疾病反应。本文讨论了将功能成像整合到头颈部放射治疗计划中的实际方面，并回顾了分子成像生物标志物在反应评估和治疗适应方面的潜力。探索了 PET 示踪剂在细胞过程（如代谢、增殖、缺氧和细胞膜合成）成像中的用途，以及 MR 技术的应用，如动态对比材料增强成像、扩散加权成像、血氧水平依赖性成像、和核磁共振波谱进行了回顾。集成 PET/CT 灌注成像和混合 PET/MR 成像的潜力也得到了强调。

测试 3 的学习目标

完成此基于期刊的 SA-CME 活动后，参与者将能够：

• ■ 描述功能成像在头颈部 SCC 患者治疗选择、早期反应监测和治疗适应中的应用。
• ■ 选择合适的放射性药物，用 PET 评估头颈部 SCC 患者的重要肿瘤微环境变量。
• ■ 列出对评估头颈部 SCC 最有效的功能性 MR 成像技术。
  
  

介绍

调强放射治疗 (IMRT) 越来越多地用于治疗晚期（III 或 IV 期）头颈部鳞状细胞癌 (SCC)，因为它允许以陡峭的剂量梯度输送高辐射剂量保留至关重要的相邻软组织。准确的目标定义是确保 IMRT 获得良好结果的基础。具有计算机断层扫描 (CT) 和标准磁共振 (MR) 成像序列的解剖成像通常用于评估头颈部 SCC 患者的疾病程度。

结合正电子发射断层扫描 (PET) 和 CT（即 PET/CT）以及更新的 MR 成像技术进行的功能成像提供了关于肿瘤的额外生物学信息，这些信息通常与解剖成像提供的信息互补。氟 18 氟脱氧葡萄糖 (FDG) 是一种放射性标记的葡萄糖类似物，可被代谢活跃的细胞吸收。由于有氧糖酵解水平增加和葡萄糖转运蛋白表达增加，恶性细胞表现出对 FDG 的摄取增加。FDG PET/CT 的多种应用，从原发性肿瘤的检测和分期到肿瘤反应评估和复发检测，已经在头颈部 SCC 患者中进行了深入研究。

肿瘤对放射治疗的反应被细胞水平的三种重要抵抗机制抵消：缺氧、加速增殖和内在的辐射抵抗 。各种功能和分子成像技术已被证明可用于在治疗前和治疗期间监测头颈部 SCC 中的这些微环境变量，并可能有助于识别具有耐药性肿瘤的患者，然后可以通过更高的辐射剂量或手术更有效地治疗这些患者。

本文的目的首先是回顾功能成像在头颈部 SCC 患者的治疗计划、治疗适应和反应评估中的既定作用。其次，介绍了一系列分子成像生物标志物，并探索了支持使用 PET/CT、功能 MR 成像和 CT 灌注成像等分子成像技术评估头颈部 SCC 患者的这些成像生物标志物的证据。最后，描述了使用新兴技术（如组合 PET/CT 灌注成像和集成 PET/MR 成像）对头颈部 SCC 患者进行一站式评估。

功能成像在放射治疗计划中的作用

最近的一项 III 期试验的结果说明了放射治疗质量对结果的影响，在该试验中，接受不符合既定机构标准的方案的放射治疗的患者的总生存率降低了 20% 。肿瘤目标描绘的不准确被认为是放射治疗错误的常见来源。成像在确定放射治疗的目标方面起着核心作用。

放射治疗通常基于单次治疗前 CT 扫描进行计划，该扫描提供剂量计算和精确几何轮廓所需的电子密度图。然而，在使用 CT 时，低软组织分辨率和牙齿伪影可能会使原发肿瘤识别变得困难（图 1）。在声门上肿瘤的轮廓研究中发现的广泛的观察者间变异性证明了 CT 用于目标描绘的局限性 。

与牙科汞合金相关的人工制品。

图 1b与牙科汞合金相关的伪影。(a)放射治疗计划获得的轴向对比材料增强 CT 图像（软组织窗口设置）显示广泛的条纹伪影，继发于牙科汞合金，掩盖了舌头左侧的已知 SCC（T4aN2bM0）。(b)轴向 CT 图像（与a相同的图像，使用骨窗设置查看）显示用于固定患者头部的面罩（箭头）。

放射治疗的发展比我们准确定义肿瘤目标的能力发展得更快。

IMRT 的出现允许以陡峭的剂量梯度递送高辐射剂量，从而保护邻近组织。

IMRT 可用于增加目标的剂量和/或备用关键相邻结构。通过高度适形的剂量输送，除非目标定义准确，否则有相当大的可能会漏掉肿瘤。基于 CT 的规划的局限性，以及图像配准的发展，导致人们越来越热衷于使用多模态成像来定义肿瘤目标 。功能性 MR 成像和 PET 提供了关于肿瘤范围和生物活性的不同且可能互补的信息。

图像配准

准确的图像配准对于基于多模态成像的规划至关重要。集成的 PET/CT 模拟器提供配准的 PET 和 CT 图像。可以在患者处于放射治疗位置时使用与 MR 兼容的固定装置 执行 MR 成像。刚性或可变形配准算法可用于准确配准以不同方式获得的图像数据集。

基于 PET 的肿瘤目标轮廓

PET 放射性示踪剂的肿瘤摄取可以在肿瘤组织和正常组织之间提供出色的对比度分辨率。然而，有限的空间分辨率和部分体积效应在 PET 上模糊了 FDG-avid 肿瘤的边缘。由于需要准确的边缘定义以充分治疗肿瘤并将辐射剂量限制在邻近的放射敏感结构，因此剂量轮廓通常基于视觉解释或 FDG PET/CT 图像上目标的自动描绘。

视觉解释。—视觉解释已被普遍使用。然而，标准化摄取值 (SUV) 量表的改变会改变表观肿瘤体积并导致观察者间变异性增加 。

自动描绘。—基于将图像初始分割成不同区域，然后应用 SUV 阈值的自动化过程，被认为比视觉解释更客观。SUV阈值可以固定或相对于肿瘤的最大SUV（即，SUV max ）定义（图2）。然而，固定阈值不能解释肿瘤内的异质性，并且可能排除肿瘤浸润的外围薄区域。已经开发了多种分割算法来改善固定 SUV 阈值的局限性。这些包括根据肿瘤和背景 SUV 值的自适应阈值 和基于梯度的轮廓 。

图 2一名 67 岁男性会厌引起的 SCC (T2N2bM0)。轴向融合 FDG PET/CT 图像显示使用最大 SUV 的百分比（20%、30%、40% 和 50%）使用诊断软件（XD3 Multi-Modality Diagnostic Software；Mirada Medical, Oxford, England）自动生成的肿瘤轮廓) 和 2.5 的固定 SUV 截止值。

目前，没有一种自动化方法比熟练操作员的视觉解释更准确，并且对于最佳轮廓方法也没有共识。在缺乏经过验证的高级自动分割工具的情况下，定义肿瘤目标的最实用方法是依靠核医学医师和放射科医师的专家视觉解释，以及在严格的 SUV 规模限制内，特别是对疾病浸润可能模式的了解。窗口协议。

基于 PET 的放射治疗计划

根据 CT 或 MR 图像，通常可以很容易地勾画出淋巴结的轮廓。结合功能成像的描绘研究主要集中在原发性肿瘤上。在两项研究中，提供了手术标本与术前影像学特征的病理相关性 。在这两项研究中，FDG PET 定义的大体肿瘤体积（GTV）被发现比 CT 或 MR 成像定义的 GTV 更小、更准确，并且在病理分析中更接近肿瘤体积。然而，没有一种单一的成像方式可以完美准确地对肿瘤体积进行三维估计。所有方式都未能检测到约 10% 的肿瘤体积，主要是因为浅表肿瘤扩展。

Schinagl 等人 ( 20 ) 在 78 名患者中比较了五种不同的 PET 分割方法。发现 PET 允许在 29%–64% 的病例中识别超出 CT 定义的 GTV 的潜在疾病扩展，具体取决于所使用的轮廓方法。然而，在他们的患者系列中缺乏病理学验证的情况下，无法确定狂热的 PET 摄取是否代表疾病或反应性变化。

在其他几项临床研究中评估了 PET 对放射治疗计划的有效性以及将剂量递增应用于 PET 轮廓 GTV 的可行性 。可以使用功能成像将剂量渐变分配给轮廓区域，或者根据体素强度根据“按数字绘制的剂量”。后一种技术假定可以通过一系列强度值对目标进行建模，但这些值不一定指示体素是在目标内还是在目标外。Duprez 等人 证明了将剂量递增应用于 FDG PET-avid GTV 的可行性，通过数字剂量绘制而不是 GTV 轮廓。

多模态成像的使用提出了一个问题，即 GTV 是否应该基于仅具有一种或多种模态的成像来定义。在一项对 41 名口咽癌患者的研究中，GTV 是根据 CT、MR 成像、FDG PET 和体格检查 (GTV REF ) 的结果定义的，然后与 CT 和 MR 联合成像的 GTV (GTV CTMR ) 进行比较) 和 CT 和 FDG PET (GTV CTPET ) 。对于原发性肿瘤，GTV REF明显大于 GTV CTPET和 GTV CTMR。GTV CTPET和GTV CTMR之间的一致性也很差. 定性分析的结果表明，GTV CTPET和 GTV CTMR与 GTV REF缺乏一致性是由于在不了解体格检查结果的情况下进行轮廓描绘时低估了粘膜疾病。在本研究和其他研究 中发现各种成像方式之间缺乏一致性表明，定义目标时最安全的方法是使用所有成像方式以及身体检查。

适应性放射治疗计划

头颈癌（化学）放射治疗中疾病控制和毒性之间的平衡是微妙的：治愈率仍然不足，而治疗的强度和毒性被描述为“推到人类耐受的极限”。人们对个性化治疗很感兴趣，试图优化个体患者的治疗比率。实现这一目标的一个途径是根据治疗过程中肿瘤和/或正常器官的变化来改变放射治疗的实施。

放射治疗计划是通过在单个预处理时间点使用 CT 扫描来描绘靶区和任何有风险的器官，后者包括任何正常组织，其放射敏感性可能会影响放射治疗计划和/或处方剂量（图3）。在分次放射治疗过程中不考虑解剖学变化的情况下进行治疗。Geets 等人 显示，在部分疗程（45-Gy 剂量）放射治疗后，临床靶区减少了 51%，计划靶区减少了 48%。在随后对接受放化疗的喉咽癌患者进行的研究中，发现基于 PET 和基于 CT 的原发性肿瘤 GTV 分别以每治疗日 3.2% 和 3.9% 的平均速率下降，而淋巴结 GTV 以每治疗日 2.2% 的速率下降。此外，在 GTV 中还发现了位置变化。PET 和 CT 定义的 GTV 治疗期间原发肿瘤位置的几何变化不同。这些发现表明，解剖和功能成像模式在治疗期间提供了不同但互补的信息（图 4）。

图 3 74 岁男性软腭 SCC (T1N0M0)。为计划放射治疗而获得的轴向 CT 图像（骨窗设置）显示计划目标体积(PTV)，在 7 周内分 35 次进行双侧保留腮腺的 IMRT 期间，计划目标体积(PTV)指定接受 70 Gy 和 57 Gy 的辐射剂量。彩色阴影等高线表示目标体积中不同水平的吸收剂量。

图 4a一名 65 岁男性右侧扁桃体 (T3N0M0) 的 SCC。（a，b）为放射治疗计划获得的轴向 CT 图像（a）和可变形配准的轴向 T1 加权 MR 图像（b）显示了独立于每个图像数据集生成的 GTV。b与a 的可变形配准是通过使用与图 2中相同的诊断软件进行的。(c)轴向 FDG PET 图像显示了在图像解释时手动绘制轮廓的 GTV 的合成。轮廓线采用颜色编码以显示它们所基于的成像模式（绿色 = CT，蓝色 = MR 成像，橙色 = PET）。

图 4b一名 65 岁男性右侧扁桃体 (T3N0M0) 的 SCC。（a，b）为放射治疗计划获得的轴向 CT 图像（a）和可变形配准的轴向 T1 加权 MR 图像（b）显示了独立于每个图像数据集生成的 GTV。b与a 的可变形配准是通过使用与图 2中相同的诊断软件进行的。(c)轴向 FDG PET 图像显示了在图像解释时手动绘制轮廓的 GTV 的合成。轮廓线采用颜色编码以显示它们所基于的成像模式（绿色 = CT，蓝色 = MR 成像，橙色 = PET）。

图 4c一名 65 岁男性右侧扁桃体 (T3N0M0) 的 SCC。（a，b）为放射治疗计划获得的轴向 CT 图像（a）和可变形配准的轴向 T1 加权 MR 图像（b）显示了独立于每个图像数据集生成的 GTV。b与a 的可变形配准是通过使用与图 2中相同的诊断软件进行的。(c)轴向 FDG PET 图像显示了在图像解释时手动绘制轮廓的 GTV 的合成。轮廓线采用颜色编码以显示它们所基于的成像模式（绿色 = CT，蓝色 = MR 成像，橙色 = PET）。

适应性放射疗法通过最小化对处于危险中的器官的总剂量和增加对肿瘤组织区域的剂量，提供了提高治疗率的机会。
在适应性放射治疗的实施中存在真正的挑战。最重要的是需要识别在治疗期间获得的图像上可能在肿瘤中看到的变化，并且可以用来预测结果。使用综合生物和功能成像技术可能有助于确定肿瘤亚体积（例如，抗辐射缺氧区域）作为剂量递增的候选者（图 5 ）。功能成像中肿瘤和邻近组织的生物学特征可能有助于指导辐射剂量的不均匀传递。

图 5a一名 56 岁男性的FDG 和64 Cu-ATSM获得的 PET/CT 图像比较，该男性患有来自未知部位的原发性 SCC 的右颈淋巴结转移。(a, b)放射治疗前获得的轴位 CT (a)和融合 FDG PET/CT (b)图像显示均匀的代谢活动。(c, d)轴位 CT (c)和融合的64 Cu-ATSM PET/CT (d)图像显示肿瘤周边区域坏死（箭头）和缺氧相关摄取。

图 5b一名 56 岁男性的FDG 和64 Cu-ATSM获得的 PET/CT 图像比较，该男性患有来自未知部位原发性 SCC 的右颈淋巴结转移。(a, b)放射治疗前获得的轴位 CT (a)和融合 FDG PET/CT (b)图像显示均匀的代谢活动。(c, d)轴位 CT (c)和融合的64 Cu-ATSM PET/CT (d)图像显示肿瘤周边区域坏死（箭头）和缺氧相关摄取。

图 5c一名 56 岁男性原发性 SCC 右侧颈部淋巴结转移灶未知部位，使用 FDG 和64 Cu-ATSM获得的 PET/CT 图像比较。(a, b)放射治疗前获得的轴位 CT (a)和融合 FDG PET/CT (b)图像显示均匀的代谢活动。(c, d)轴位 CT (c)和融合的64 Cu-ATSM PET/CT (d)图像显示肿瘤周边区域坏死（箭头）和缺氧相关摄取。

图 5d一名 56 岁男性在未知部位原发性 SCC 右颈淋巴结转移时，使用 FDG 和64 Cu-ATSM获得的 PET/CT 图像比较。(a, b)放射治疗前获得的轴位 CT (a)和融合 FDG PET/CT (b)图像显示均匀的代谢活动。(c, d)轴位 CT (c)和融合的64 Cu-ATSM PET/CT (d)图像显示肿瘤周边区域坏死（箭头）和缺氧相关摄取。

在大多数探索使用治疗中功能成像的研究中，FDG PET 是使用的模式 (图 6 )）。加速再增殖是公认的抗辐射机制 。18 F-氟胸苷 (FLT) PET/CT 是一种用于监测治疗期间增殖的无创方法。Troost 等人表明，肿瘤相关 FLT 摄取的减少发生在第 5 次辐射剂量分次给药后的早期。相比之下，仅在放射治疗 4 周后才能检测到 CT 定义的 GTV 的变化。这些数据证明了在治疗的第 2 周增加给予具有高增殖活性的肿瘤亚体积的辐射剂量的可行性。

图 6a 68 岁男性声门上 SCC (T2N2bM0) 接受放化疗（70 Gy，35 次，7 周，第 1 周和第 5 周每天2 个周期顺铂 100 mg/m 2 ）的适应性治疗计划）。(a)治疗开始前获得的轴向融合 PET/CT 图像显示肿瘤（箭头）中显着的代谢活动（SUV最大值，22.2）。(b) 11 次放射治疗后获得的轴位融合 PET/CT 图像显示肿瘤大小和代谢活动减少（SUV最大值，9.7）。(c) 21 次放射治疗后获得的轴位融合 PET/CT 图像显示肿瘤大小和代谢活动持续减小 (SUV max, 7.9)。

图 6b 68 岁男性声门上 SCC (T2N2bM0) 的适应性治疗计划，接受放化疗（70 Gy，35 次，7 周，第 1 周和第 5 周每天2 个周期的顺铂 100 mg/m 2 ） ）。(a)治疗开始前获得的轴向融合 PET/CT 图像显示肿瘤（箭头）中显着的代谢活动（SUV最大值，22.2）。(b) 11 次放射治疗后获得的轴位融合 PET/CT 图像显示肿瘤大小和代谢活动减少（SUV最大值，9.7）。(c) 21 次放射治疗后获得的轴位融合 PET/CT 图像显示肿瘤大小和代谢活动持续减小 (SUV max, 7.9)。

图 6c 68 岁男性声门上 SCC (T2N2bM0) 的适应性治疗计划，接受放化疗（70 Gy，35 次，7 周，第 1 周和第 5 周每天2 个周期的顺铂 100 mg/m 2 ） ）。(a)治疗开始前获得的轴向融合 PET/CT 图像显示肿瘤（箭头）中显着的代谢活动（SUV最大值，22.2）。(b) 11 次放射治疗后获得的轴位融合 PET/CT 图像显示肿瘤大小和代谢活动减少（SUV最大值，9.7）。(c) 21 次放射治疗后获得的轴位融合 PET/CT 图像显示肿瘤大小和代谢活动持续减小 (SUV max, 7.9)。

有限的数据可用于评估放射治疗期间功能性 MR 成像的价值。在一项对 33 名头颈部 SCC 患者的研究中，使用弥散加权 MR 成像测量的表观弥散系数 (ADC) 增加来评估放化疗开始后 1 周的反应 。与治疗前 ADC 相比，治疗后 ADC 的变化对于区分随后有部分或完全反应的患者具有较高的敏感性和特异性（图 7 ）。Dirix 等人 表明，在放射治疗 4 周后获得的弥散加权 MR 图像上，经历局部区域复发的患者在肿瘤内的 ADC 值较低。同一项研究表明，动态对比增强 MR 成像能够描绘头颈部 SCC 患者的早期肿瘤反应。这些数据表明，弥散加权或动态对比增强 MR 图像的变化可用于指导自适应剂量递增策略。

图 7a 62 岁男性舌根左侧大 SCC (T4N2bM0)。(a, b)轴向弥散加权 MR 图像 ( b = 800 sec/mm 2 ) (a)和 ADC 图(b)放化疗前获得的原发肿瘤 (箭头) 和病理性左颈淋巴结 (箭头) a 中的高信号强度和b中的低信号强度，发现表明扩散受限。(c, d)轴向 MR 图像 ( b = 800 sec/mm 2 ) (c)和 ADC 图(d)在 11 次放射治疗后获得的肿瘤（箭头）和淋巴结（箭头）在c中的信号强度降低而在d中的信号强度增加，这些结果表明对治疗有反应。

图 7b 62 岁男性舌根左侧大 SCC (T4N2bM0)。(a, b)轴向弥散加权 MR 图像 ( b = 800 sec/mm 2 ) (a)和 ADC 图(b)放化疗前获得的原发肿瘤 (箭头) 和病理性左颈淋巴结 (箭头) a 中的高信号强度和b中的低信号强度，发现表明扩散受限。(c, d)轴向 MR 图像 ( b = 800 sec/mm 2 ) (c)和 ADC 图(d)在 11 次放射治疗后获得的肿瘤（箭头）和淋巴结（箭头）在c中的信号强度降低而在d中的信号强度增加，这些结果表明对治疗有反应。

图 7c一名 62 岁男性舌根左侧大 SCC (T4N2bM0)。(a, b)轴向弥散加权 MR 图像 ( b = 800 sec/mm 2 ) (a)和 ADC 图(b)放化疗前获得的原发肿瘤 (箭头) 和病理性左颈淋巴结 (箭头) a 中的高信号强度和b中的低信号强度，发现表明扩散受限。(c, d)轴向 MR 图像 ( b = 800 sec/mm 2 ) (c)和 ADC 图(d)在 11 次放射治疗后获得的肿瘤（箭头）和淋巴结（箭头）在c中的信号强度降低而在d中的信号强度增加，这些结果表明对治疗有反应。

图 7d 62 岁男性舌根左侧大 SCC (T4N2bM0)。(a, b)轴向弥散加权 MR 图像 ( b = 800 sec/mm 2 ) (a)和 ADC 图(b)放化疗前获得的原发肿瘤 (箭头) 和病理性左颈淋巴结 (箭头) a 中的高信号强度和b中的低信号强度，发现表明扩散受限。(c, d)轴向 MR 图像 ( b = 800 sec/mm 2 ) (c)和 ADC 图(d)在 11 次放射治疗后获得的肿瘤（箭头）和淋巴结（箭头）在c中的信号强度降低而在d中的信号强度增加，这些结果表明对治疗有反应。

在使用功能成像来指导适应性放射治疗方面仍然存在几个关键问题。首先是成像方式的选择：很少有数据可以指导放射科医生在 PET 和 MR 成像之间进行选择。尚未证明特定功能成像特征与临床结果之间存在相关性。

其次，对于修改剂量传递至关重要的成像特征在连续的成像评估中可能无法重现。Lin 等人在治疗前获得的连续18 F-氟米索硝唑 (FMISO) PET 扫描中发现的低氧亚体积存在重要差异。

第三，治疗过程中影像学评估的最佳时机尚不清楚。肿瘤内放射性核素摄取的减少，以及非特异性背景活动的增加，限制了在分割放射治疗过程中获得的 PET 图像的效用 。此外，同步化疗对放疗期间变化的影响尚不确定。

最后，定义肿瘤轮廓的最佳方法尚不清楚。由于肿瘤摄取与背景摄取的比率降低，与使用阈值 SUV 相关的自动化工具在治疗期间难以使用。Moule 等人  发现，FDG PET 中肿瘤的最大 SUV 在放射治疗期间逐渐减小，而使用阈值 SUV 定义的肿瘤体积保持不变。

将功能成像技术整合到放射治疗计划过程中，可以超越简单的均匀剂量输送到解剖学定义的体积。基于肿瘤反应的功能成像特征的放射治疗的适应性重新计划是一个相对较新的研究领域，它仍然处于研究领域。然而，很难想象未来的放射治疗将继续仅基于对肿瘤的单一预处理成像评估。

疾病反应评估的功能成像

在头颈部 SCC 的器官保留（化学）放射治疗后，进行成像以评估原发性和淋巴结疾病。在反应不完全的情况下，考虑手术挽救。准确评估反应对于最大限度地减少不必要的手术干预并在检测到持续性疾病时进行权宜干预至关重要。使用 CT 或 MR 成像进行的解剖成像评估无法描绘小的残留病灶。此外，治疗后的变化使残留肿块的评估特别具有解剖成像技术的挑战性。根据两项荟萃分析的结果，FDG PET 作为头颈部 SCC 患者的反应评估工具具有新兴作用 。PET/CT评估疾病反应的综合敏感性、特异性、阳性预测值和阴性预测值分别为87.7%、87.8%、75.7%和94.3%。如果在治疗完成后超过 12 周进行 PET，则其诊断准确性更高。发现完全代谢反应的高阴性预测值可用于指导管理决策（图 8）。在 Porceddu 等人 进行的一项基于 FDG PET 的反应评估研究中，观察到 41 名 PET 阴性残留淋巴结肿块患者没有随后的淋巴结衰竭。因此，可以使用 PET 的完全代谢反应来避免对残留肿块进行不必要的手术。

图 8a FDG 阴性残留肿瘤块。(a)一名 44 岁女性获得的冠状位融合 FDG PET/CT 图像显示左侧鼻旁颅底 SCC (T4bN1M0) (箭头) 5.2 cm，伴有广泛的骨侵蚀和显着的代谢活动 (SUV max , 37.7) . (b)放化疗完成 4 个月后获得的冠状面融合 FDG PET/CT 图像显示左侧筛窦气囊（箭头）中残留的软组织伴有骨侵蚀，但没有明显的代谢活动。2 年后，患者保持无病状态。

图 8b FDG 阴性残留肿瘤块。(a)一名 44 岁女性获得的冠状位融合 FDG PET/CT 图像显示左侧鼻旁颅底 SCC (T4bN1M0) (箭头) 5.2 cm，伴有广泛的骨侵蚀和显着的代谢活动 (SUV max , 37.7) . (b)放化疗完成 4 个月后获得的冠状面融合 FDG PET/CT 图像显示左侧筛窦气囊（箭头）中残留的软组织伴有骨侵蚀，但没有明显的代谢活动。2 年后，患者保持无病状态。

还提出了使用功能性 MR 成像技术来评估早期反应的生物标志物。据报道，使用弥散加权 MR 成像中的 ADC 值导致原发性和淋巴结疾病反应的假阳性率低于使用 FDG PET 摄取的假阳性率 。

总体而言，功能成像似乎是临床检查和解剖成像的有希望的补充，用于评估头颈部 SCC 肿瘤对放射治疗的反应。在解剖成像技术不准确的残留肿块的临床情况下尤其如此。现在有大量数据支持使用 FDG PET 。其他基于 PET 和 MR 成像的技术也可以发挥作用。

治疗反应的分子成像生物标志物
细胞缺氧

缺氧是头颈癌患者预后不良的既定指标 。它通过防止电离辐射诱导的自由基对细胞脱氧核糖核酸 (DNA) 造成不可逆的损害，从而导致肿瘤细胞的辐射抗性；自由基的产生需要氧气。因此，细胞 DNA 进行修复，肿瘤细胞得以存活 。临界氧分压 (pO 2 ) 阈值，低于该阈值的实体瘤对放射治疗表现出抗性，约为 10-15 mm Hg 。在缺氧条件下实现细胞杀伤所需的辐射量是常氧条件下所需辐射量的三倍 。

有限的证据表明可以通过减少缺氧来改善治疗结果，这可以通过在放射治疗中添加仿氧剂或通过给予放射治疗以及诸如碳原（一种由95% 的氧气和 5% 的二氧化碳）。

可以使用分子成像进行缺氧映射，以识别将从此类治疗中受益的肿瘤。


细胞增殖

放射疗法和化学疗法可导致响应肿瘤中细胞增殖率的快速下降，这种变化通常在肿瘤大小减小之前发生 。相比之下，加速的肿瘤细胞再增殖是潜在辐射抗性的重要指标，因此是治疗失败 。因此，用于识别肿瘤细胞再增殖作为早期反应评估的一部分并用于描绘高细胞更新区域作为剂量递增目标的成像策略是可取的。

FLT PET 是最广泛用于评估细胞增殖的功能成像技术 。与 FDG 不同，FLT 仅被活跃分裂的细胞吸收，而不被周围的炎症细胞吸收，因此可以特异性检测细胞分裂。即使在肿瘤体积出现明显变化之前，FLT 摄取强度的变化也可用于监测细胞对治疗的反应 。

表皮生长因子受体状态

表皮生长因子受体（EGFR）的状态是重要的肿瘤微环境因素，西妥昔单抗阻断EGFR可提高放射治疗的有效性。EGFR 激活会导致肿瘤细胞增殖、凋亡和缺氧相关蛋白的产生，所有这些都会导致对化学疗法和放射疗法的耐药性 。因为 PET 可用于评估 EGFR 状态和西妥昔单抗摄取，这种成像方式可能对治疗选择有用 。

使用 PET 示踪剂进行分子成像

各种 PET 示踪剂可用于成像细胞过程，例如代谢、增殖、缺氧和细胞膜合成。PET 示踪剂，以及对分子癌症生物学理解的进步，可以帮助个性化治疗方法。下面讨论了一些更有希望的示踪剂，用于评估肿瘤微环境以指导治疗和监测头颈部 SCC 患者的疾病反应。

肿瘤缺氧

可以通过许多侵入性技术评估肿瘤缺氧，包括极谱氧电极和病理标本的免疫组织化学染色，以检测缺氧特异性标志物。此外，还有许多 PET 示踪剂可用于无创可视化缺氧。

FMISO 是研究最广泛的 PET 显像剂，已用于评估头颈部 SCC 。研究表明，FMISO 的摄取不一定与 FDG 的摄取相关 ，因此这两种药物代表不同的肿瘤特性。然而，放射治疗前 FMISO 的高摄取可以预测局部治疗失败，因此表明预后不良。

FMISO 已被用于描绘头颈部 SCC 中的缺氧肿瘤体积，作为启动剂量递增的一种手段 。尽管对于克服缺氧相关的辐射抵抗所需的剂量增加没有普遍共识，但在这些研究中，在不超过正常组织的辐射耐受水平的情况下，对缺氧亚体积增加 10 Gy 或更多的剂量在技术上是可行的。然而，肿瘤缺氧是一个动态过程，急性和慢性缺氧对总缺氧量的相对贡献不断变化。这是基于静态成像的放射治疗计划的一个重要限制。Nehmeh 等人  在对 20 名头颈部 SCC 患者的研究中说明了这一点，这些患者在 3 天内接受了两次连续的预处理 FMISO 扫描。在两次扫描中概述的缺氧量之间仅观察到 46% 的相关性。Lin 等人 在对 7 名头颈部 SCC 患者进行的一项类似但规模较小的研究中，使用类似的成像方案进行，发现仅在 3 名患者的连续扫描中缺氧量之间存在相关性。在 FMISO 成像可用于临床指导缺氧介导的 IMRT 之前，需要进一步研究治疗前 FMISO 摄取和肿瘤氧合动力学的正常变化以及治疗期间缺氧亚体积的变化。

氟 18 氟阿唑霉素阿拉伯糖苷 (FAZA) 是一种缺氧特异性 PET 试剂，它比 FMISO 更快地清除血液，因此产生更高的目标与背景信号比 。氟 18 氟代硝基咪唑 (FETNIM) 在理论上是比 FMISO 更有效的缺氧指标，因为它具有更高的亲水性和更好的药代动力学 。FAZA 和 FETNIM 似乎都是有前途的缺氧特异性放射性示踪剂，但需要对这些药物进行进一步研究，特别是与 FMISO 直接比较。

放射性铜标记的二乙酰-双-(N4-甲基氨基硫脲)，或Cu-ATSM，是一种不同类型的缺氧特异性PET示踪剂。Cu-ATSM 是一种可渗透细胞膜的中性亲脂性化合物。在缺氧条件下，Cu-ATSM 分子被还原并带负电荷，导致药剂选择性地积聚在缺氧细胞中，同时迅速从常氧细胞中洗出。通过血液清除 Cu-ATSM 会导致 PET 图像上的高肿瘤与背景信号比 （图 5）。

对62 Cu-ATSM 评估头颈部 SCC 肿瘤有效性的初步研究表明，在有残留或复发肿瘤的患者与没有残留或复发肿瘤的患者之间，这种示踪剂的摄取存在显着差异；相比之下，两个患者组之间的 FDG 摄取没有显着差异。两种示踪剂之间摄取的差异表明，Cu-ATSM 可能更有助于预测早期肿瘤对放化疗的反应。其他人已经表明，60Cu-ATSM 可用于识别 IMRT 的缺氧亚体积，并且可以将 10 Gy 的加强剂量输送到这些亚体积，而不会损害邻近的正常组织 。

目前，哪种缺氧特异性药物对 PET 最有效尚无共识。这些药物中的每一种都有其优点和缺点，并且可能比其他药物更适合评估某些肿瘤类型。需要进一步的比较研究。


肿瘤细胞增殖

研究报告了有希望的结果，其中 FLT 用于评估头颈部 SCC 患者对治疗的早期疾病反应，SUV 测量具有良好的可重复性和肿瘤体积变化之前的摄取变化 。描绘高细胞增殖区域的能力意味着向这些区域增加剂量在技术上是可行的。

然而，缺乏对这种使用 FLT 的明确组织学验证。Linecker 等人  在对 19 名头颈部 SCC 患者的研究中发现 FLT 摄取与 Ki-67 指数（一种细胞增殖的内源性标志物）之间没有相关性。FLT 不能可靠地区分异常颈部淋巴结的良恶性，因为它被反应性淋巴结的生发中心摄取会导致阳性预测值较低 。在 FLT 在早期治疗反应评估和适应性放射治疗计划中发挥作用之前，还需要进一步的研究。

细胞凋亡

细胞凋亡，也称为程序性细胞死亡，是化疗和放疗方案诱导肿瘤细胞死亡的重要机制。辐射抗性和随后的治疗失败可能是由导致细胞增殖失调和凋亡机制抑制的突变引起的 。因此，细胞凋亡的无创成像有可能允许早期监测对治疗的反应。已研究使用锝 99m ( 99m Tc) 标记的膜联蛋白 V，一种与细胞膜的主要磷脂成分结合的蛋白质，用于对包括头颈部 SCC 在内的各种恶性肿瘤的细胞凋亡成像 。

用氟 18 放射性标记膜联蛋白 V 的困难导致了其他细胞凋亡特异性 PET 示踪剂的开发。18 F-ML-10 (2-[5-fluoro-pentyl]-2-methyl-malonic acid) (Aposense; Petach Tikva, Israel) 是一组新颖的小分子探针之一，旨在实现独特的可视化细胞凋亡相关细胞改变的复合物 。这种化合物是第一个经过临床测试的细胞凋亡特异性 PET 示踪剂，在全脑放疗后急性缺血性中风或脑转移患者的几项小型临床试验中产生了有希望的结果，在这些试验中，它可以早期检测到对治疗 。18F-ML-10 还可用于区分凋亡细胞和坏死细胞。

氨基酸转运和蛋白质合成

碳 11 ( 11 C) 蛋氨酸是一种 PET 示踪剂，用于对恶性组织中的氨基酸转运和加速蛋白质合成进行成像 。11C-蛋氨酸可以有效显示头颈癌，但不能区分组织学分级 。Lindholm 等人 表明 FDG 和11 C-蛋氨酸之间具有良好的相关性，对肿瘤检测具有相似的敏感性和特异性。

一项评估头颈部 SCC 患者早期治疗反应的研究表明，与放射治疗后残留肿瘤组织的部位相比，经组织学证实完全缓解的肿瘤部位的摄取下降幅度更大。在对头颈部 SCC 患者进行的另一项研究中，据报道11 C-蛋氨酸摄取的早期减少与 MR 成像中看到的治疗结束肿瘤体积减少相关，这一发现表明11 C-蛋氨酸可以用于早期治疗适应。相比之下，Nuutinen 等人  观察到1115 名头颈部 SCC 患者放射治疗后 C-蛋氨酸摄取，但发现在疾病复发患者和局部控制良好的患者之间示踪剂摄取的下降率相当。目前，11 C-蛋氨酸在头颈癌成像中的作用尚不明确。

氟 18 氟乙基酪氨酸 (FET) 是另一种氨基酸类似物，通过氨基酸转运系统被肿瘤细胞吸收 。使用 FET 对脑肿瘤患者的诊断准确度很高，但与 FDG (89%-95%) 相比，示踪剂在评估头颈部 SCC 时的敏感性较低 (64%-75%)。尽管其特异性（90%–100%）高于 FDG（50%–79%），但共识是 FET 在头颈部 SCC 的初步评估中不适合替代 FDG，因为其较差灵敏度。然而，它可能有助于区分治疗后残留的肿瘤组织和炎症组织。

细胞膜合成

胆碱是一种普遍存在的物质，可掺入磷脂中，磷脂是细胞膜合成的主要成分 。尽管在头颈部 SCC 中使用11 C-胆碱的数据很少，但初步经验是有希望的。在一项针对 45 名患者的可行性研究中，发现11 C-胆碱在 PET 检测恶性头颈部肿瘤方面与 FDG 一样有效 。然而，这种示踪剂对评估治疗后反应的有用性需要进一步评估；在一项研究中，未发现11 C-胆碱 PET/CT 在检测复发性头颈部 SCC 方面优于 FDG PET/CT 。

功能性磁共振成像技术

先进的 MR 成像技术，如动态对比增强成像、弥散加权成像、血氧水平依赖 (BOLD) 成像和光谱学，有望提供有关疾病的功能信息 。这些技术可用于计划、监测和评估头颈部 SCC 患者的放射治疗结果 。

动态对比增强成像

动态对比增强 MR 成像是一种非侵入性技术，有助于表征微血管系统，从而提供灌注、血管通透性和细胞外空间体积的特异性标志物。

在动态对比增强 MR 成像中看到的异常微血管本身可能是缺氧的标志：肿瘤血管生成与血管形成混乱和动静脉分流功能不全有关，这会导致灌注效率降低，并且比正常组织中的环境更缺氧
。

缺氧肿瘤的鉴定允许缺氧治疗、治疗升级，甚至初次手术。Newbold 等人  证明了各种动态对比增强 MR 成像参数之间的统计学显着相关性，特别是K trans（代表血管的通透性）和哌莫硝唑染色（一种外源性缺氧标志物）。动态对比增强 MR 成像中头颈部 SCC 的出现也已被用于成功预测肿瘤对放化疗的治疗反应。使用动态对比增强 MR 成像对肿瘤微血管的无创评估可以纳入头颈部 SCC 的治疗计划中，从而有可能选择治疗策略来对抗与缺氧相关的辐射抵抗（图 9 ）。

图 9a (a)为 62 岁男性计划放化疗而获得的轴向 T1 加权 MR 图像显示舌根左侧原发性 SCC (T4N2bM0) (箭头) 和淋巴结转移 (箭头) . (b, c)使用商业软件 (Tissue 4D; Siemens Healthcare, Erlangen, Germany) 创建的具有叠加多参数图的轴向动态对比增强 MR 图像显示在原发性肿瘤放射治疗前血管通透性 ( K trans ) 增加（箭头b ) 和颈部淋巴结 ( b中的箭头) 和在肿瘤 ( c中的箭头) 和淋巴结 ( c中的箭头)进行 11 次分割放射治疗后通透性降低）。这些发现表明治疗反应。

图 9b (a)为 62 岁男性计划放化疗而获得的轴向 T1 加权 MR 图像显示舌根左侧的原发性 SCC (T4N2bM0) (箭头) 和淋巴结转移 (箭头) . (b, c)使用商业软件 (Tissue 4D; Siemens Healthcare, Erlangen, Germany) 创建的具有叠加多参数图的轴向动态对比增强 MR 图像显示在原发性肿瘤放射治疗前血管通透性 ( K trans ) 增加（箭头b ) 和颈部淋巴结 ( b中的箭头) 和在肿瘤 ( c中的箭头) 和淋巴结 ( c中的箭头)进行 11 次分割放射治疗后通透性降低）。这些发现表明治疗反应。

图 9c (a)为 62 岁男性计划放化疗而获得的轴向 T1 加权 MR 图像显示舌根左侧原发性 SCC (T4N2bM0) (箭头) 和淋巴结转移 (箭头) . (b, c)使用商业软件 (Tissue 4D; Siemens Healthcare, Erlangen, Germany) 创建的具有叠加多参数图的轴向动态对比增强 MR 图像显示在原发性肿瘤放射治疗前血管通透性 ( K trans ) 增加（箭头b ) 和颈部淋巴结 ( b中的箭头) 和在肿瘤 ( c中的箭头) 和淋巴结 ( c中的箭头)进行 11 次分割放射治疗后通透性降低）。这些发现表明治疗反应。

扩散加权成像

扩散加权 MR 成像是一种非侵入性成像技术，可根据水分子的分子运动促进组织表征。扩散通过使用 ADC 进行量化，ADC 与细胞结构呈负相关，是细胞凋亡的潜在生物标志物 。

恶性淋巴结内细胞密度的增加降低了它们在弥散加权 MR 成像中的 ADC。研究表明，弥散加权 MR 成像可用于区分小的恶性淋巴结和非恶性淋巴结 。在一项研究中，在扩散加权成像中使用 ADC 检测亚厘米淋巴结转移的灵敏度为 76%，而使用常规 MR 成像中描绘的形态学特征和大小获得的灵敏度为 7%  (图 10）。在另一项研究中，对 16 名患者的 219 个主要是小淋巴结进行了评估，发现 ADC 值是转移存在的最有力的预测指标 。

图 10a 58 岁男性左侧会谷和舌根 SCC 基线分期的扩散加权 MR 成像。(a, b)轴向弥散加权 MR 图像 ( b = 800 sec/mm 2 ) (a)和 ADC 图(b)显示信号强度增加，表明原发性肿瘤（箭头）和左侧异常扩大颈淋巴结（箭头）。(c, d)在同一研究中以稍高水平获得的轴向弥散加权 MR 图像(c)和 ADC 图(d)显示左颈淋巴结亚厘米（箭头），弥散受限，这一发现与恶性肿瘤一致 (T2N2bM0 ）。

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图 10c 58 岁男性左侧会谷和舌根 SCC 基线分期的扩散加权 MR 成像。(a, b)轴向弥散加权 MR 图像 ( b = 800 sec/mm 2 ) (a)和 ADC 图(b)显示信号强度增加，表明原发性肿瘤（箭头）和左侧异常扩大颈淋巴结（箭头）。(c, d)在同一研究中以稍高水平获得的轴向弥散加权 MR 图像(c)和 ADC 图(d)显示左颈淋巴结亚厘米（箭头），弥散受限，这一发现与恶性肿瘤一致 (T2N2bM0 ）。

图 10d 58 岁男性左侧会谷和舌根 SCC 基线分期的扩散加权 MR 成像。(a, b)轴向弥散加权 MR 图像 ( b = 800 sec/mm 2 ) (a)和 ADC 图(b)显示信号强度增加，表明原发性肿瘤（箭头）和左侧异常扩大颈淋巴结（箭头）。(c, d)在同一研究中以稍高水平获得的轴向弥散加权 MR 图像(c)和 ADC 图(d)显示左颈淋巴结亚厘米（箭头），弥散受限，这一发现与恶性肿瘤一致 (T2N2bM0 ）。

在另一项研究中，在 33 名头颈部 SCC 患者中，ADC 的变化被用作放化疗开始 1 周后肿瘤反应的标志物 。治疗 1 周后肿瘤 ADC 的变化对于识别对治疗有部分或完全反应的患者具有很高的敏感性和特异性。Dirix 等人 评估了弥散加权 MR 成像对放射治疗计划的有用性，发现局部区域复发的患者在放射治疗 4 周后肿瘤内的 ADC 值较低。这一发现表明，弥散加权成像将有助于识别可能受益于辐射剂量自适应升级的患者。ADC 值还与原发性和淋巴结病的假阳性率低于 FDG PET 的摄取率相关 。

大胆成像

BOLD 成像，也称为内在磁化率加权 MR 成像，是一种功能成像技术，主要用于评估由运动或其他外部刺激触发的大脑活动。近年来，它也被用作缺氧特异性成像技术。

BOLD 成像的对比度取决于红细胞内顺磁性脱氧血红蛋白的数量，它根据横向弛豫率（即 R2 *）产生 MR 信号。这种成像技术用于评估患者呼吸富氧气体（即碳原）时肿瘤的再氧合情况。在另一项研究中，在 BOLD MR 成像中，头颈部 SCC 肿瘤在碳原呼吸期间的异质反应允许识别可能受益于碳原诱导的辐射致敏的患者 。高血流量的缺氧肿瘤具有较高的 R2 *，并且更有可能对碳素产生放射增敏反应（图 11）。相反，在小动物研究中，低血容量的缺氧肿瘤被发现具有低 R2 *值，并且不太可能对碳水化合物产生反应 。在头颈部 SCC 患者中使用 BOLD MR 成像仍处于开发阶段，必须进行进一步的研究，然后才能验证和标准化该技术以确保可重复性。

图 11a一名 62 岁男性舌根原发性 SCC 转移至左颈淋巴结 (T4N2aM0)。(a)轴向 T2 加权脂肪抑制 MR 图像显示原发肿瘤内信号强度增加（箭头）和左颈淋巴结肿大（箭头）。(b)在与a相同水平获得的轴向 FDG PET 图像显示肿瘤和淋巴结中的均匀摄取。(c)在与a和b相同的水平上获得的轴向梯度回波 MR 图像，随着回波时间 (TE) 从左到右连续增加，显示随着 TE 增加的磁化率 (T2 * ) 效应增加。(d) R2 * (1/T2* ) 图显示了软组织结构和局部脱氧血红蛋白浓度，流入影响最小，允许在原发肿瘤的感兴趣区域内对R2 *进行量化。R2 *图是一种高度灵敏的方法，用于检测由血流改变引起的pO 2变化。

图 11b一名 62 岁男性舌根原发性 SCC 转移至左颈淋巴结 (T4N2aM0)。(a)轴向 T2 加权脂肪抑制 MR 图像显示原发肿瘤内信号强度增加（箭头）和左颈淋巴结肿大（箭头）。(b)在与a相同水平获得的轴向 FDG PET 图像显示肿瘤和淋巴结中的均匀摄取。(c)在与a和b相同的水平上获得的轴向梯度回波 MR 图像，随着回波时间 (TE) 从左到右连续增加，显示随着 TE 增加的磁化率 (T2 * ) 效应增加。(d) R2 * (1/T2* ) 图显示了软组织结构和局部脱氧血红蛋白浓度，流入影响最小，允许在原发肿瘤的感兴趣区域内对R2 *进行量化。R2 *图是一种高度灵敏的方法，用于检测由血流改变引起的pO 2变化。

图 11c一名 62 岁男性舌根原发性 SCC 转移至左颈淋巴结 (T4N2aM0)。(a)轴向 T2 加权脂肪抑制 MR 图像显示原发肿瘤内信号强度增加（箭头）和左颈淋巴结肿大（箭头）。(b)在与a相同水平获得的轴向 FDG PET 图像显示肿瘤和淋巴结中的均匀摄取。(c)在与a和b相同的水平上获得的轴向梯度回波 MR 图像，随着回波时间 (TE) 从左到右连续增加，显示随着 TE 增加的磁化率 (T2 * ) 效应增加。(d) R2 * (1/T2* ) 图显示了软组织结构和局部脱氧血红蛋白浓度，流入影响最小，允许在原发肿瘤的感兴趣区域内对R2 *进行量化。R2 *图是一种高度灵敏的方法，用于检测由血流改变引起的pO 2变化。

图 11d一名 62 岁男性舌根原发性 SCC 转移至左颈淋巴结 (T4N2aM0)。(a)轴向 T2 加权脂肪抑制 MR 图像显示原发肿瘤内信号强度增加（箭头）和左颈淋巴结肿大（箭头）。(b)在与a相同水平获得的轴向 FDG PET 图像显示肿瘤和淋巴结中的均匀摄取。(c)在与a和b相同的水平上获得的轴向梯度回波 MR 图像，随着回波时间 (TE) 从左到右连续增加，显示随着 TE 增加的磁化率 (T2 * ) 效应增加。(d) R2 * (1/T2* ) 图显示了软组织结构和局部脱氧血红蛋白浓度，流入影响最小，允许在原发肿瘤的感兴趣区域内对R2 *进行量化。R2 *图是一种高度灵敏的方法，用于检测由血流改变引起的pO 2变化。

MR光谱

MR 光谱允许对细胞代谢进行无创分子成像。磷 31 MR 光谱和质子（氢 1） MR 光谱都得到了广泛的研究。Mukherji 等人对质子 MR 光谱的早期研究 证明了鳞状细胞癌的体外和体内代谢特征之间的定性一致模式。在体外和体内 MR 光谱的光谱波形中注意到增加的胆碱与肌酸比率和持续狭窄的脂质共振。该技术可能有助于区分头颈部 SCC 与良性异常，胆碱与肌酸的比率可能有助于监测治疗反应。此外，MR 波谱可用于识别在正常组织中未检测到的头颈部 SCC 肿瘤中的某些氨基酸，这些发现可能具有预后意义并可能导致治疗的变化 。乐等人研究了 MR 光谱中体内乳酸共振对评估 IV 期头颈部 SCC 患者颈部淋巴结的有用性，并报告这些测量结果与肿瘤 pO 2或治疗结果无关。

灌注 CT 功能成像

灌注 CT 或动态对比增强 CT 依靠碘化对比材料通过感兴趣区域来产生衰减变化，这可用作微血管血流的标志物 。对这些衰减变化的动力学模型分析可以推导出几个生理参数，包括血流量 (BF) 或灌注、血容量 (BV)、平均通过时间 (MTT) 和渗透性。

CT 灌注已在头颈部 SCC 患者中进行了研究，用于诊断和表征疾病以及预测和评估其对治疗的反应。新血管的发育（即新血管生成）是对肿瘤内缺氧的适应性反应，是一种间接标志，在灌注 CT 图像上被描绘为肿瘤灌注、BV、MTT、渗透性或其组合的增加。Gandhi 等人 表明，与周围正常结构相比，原发性头颈部 SCC 肿瘤的 BF、BV 和通透性均增加，而 MTT 降低（图 12 ））。在另一项研究中，在头颈部 SCC 患者中进行以评估肿瘤对诱导化疗的反应，发现没有反应的肿瘤具有显着降低的基线 BF 和 BV 值。在一项规模更大的研究中，在 4 年的随访中评估了肿瘤对放化疗的反应，结果相似，局部治疗失败的患者基线 BF 和通透性显着降低 。这些研究的结果支持这样的假设，即低灌注的肿瘤具有更高水平的缺氧，因此对治疗表现出更大的抵抗力。

图 12a灌注 CT 对 75 岁男性鼻咽 SCC (T2N1M0) 进行预处理评估。轴向对比增强 CT 图像(a)和血容量(b)和血流(c)图显示了原发性肿瘤（紫色轮廓）和正常组织中感兴趣的参考区域（ROI 1，a 中的蓝色圆圈）。(d)时间-活动曲线显示在 ROI 1 (蓝色曲线) 和肿瘤内的两个感兴趣区域 (紫色曲线) 中获得的动脉输入函数。

图 12b灌注 CT 对 75 岁男性鼻咽 SCC (T2N1M0) 进行预处理评估。轴向对比增强 CT 图像(a)和血容量(b)和血流(c)图显示了原发性肿瘤（紫色轮廓）和正常组织中感兴趣的参考区域（ROI 1，a 中的蓝色圆圈）。(d)时间-活动曲线显示在 ROI 1 (蓝色曲线) 和肿瘤内的两个感兴趣区域 (紫色曲线) 中获得的动脉输入函数。

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图 12d灌注 CT 对 75 岁男性鼻咽 SCC (T2N1M0) 进行预处理评估。轴向对比增强 CT 图像(a)和血容量(b)和血流(c)图显示了原发性肿瘤（紫色轮廓）和正常组织中感兴趣的参考区域（ROI 1，a 中的蓝色圆圈）。(d)时间-活动曲线显示在 ROI 1 (蓝色曲线) 和肿瘤内的两个感兴趣区域 (紫色曲线) 中获得的动脉输入函数。

新兴应用
集成 PET/CT 灌注成像

联合使用 PET 和 CT 确定头颈部肿瘤的代谢状态与其灌注之间的关系显示出前景 。在考虑更广泛地临床应用该技术之前，需要进一步了解大量缺氧驱动的适应性反应及其与肿瘤灌注以及有氧和无氧糖酵解的关系。

集成 PET/MR 成像

为响应 PET/CT 在全球的成功，商业扫描仪制造商于 2011 年将第一款集成 PET/MR 成像系统推向市场。与 PET/CT 相比，这项新开发的技术具有潜在优势，包括减少辐射暴露、卓越的软组织对比分辨率，以及同时获取功能性 PET 和 MR 成像数据的能力，从而促进 PET 和 MR 功能性生物标志物的空间和时间相关多参数分析。尽管这项技术仍处于起步阶段，但早期的临床经验表明它具有很大的前景。

在对头颈部 SCC 患者进行的初步可行性研究中，发现 PET/MR 成像和 PET/CT 之间的生理摄取与肿瘤摄取的代谢比率非常一致，并且由于更好的空间分辨率而改善了肿瘤勾画 （图 13）。这项新兴技术结合了 PET 和 MR 成像的属性，可进行准确的功能评估，有助于在一次检查中对肿瘤进行深入的分子评估。

图 13 51 岁男性舌根右侧 SCC (T1N2bM0)。轴位融合 FDG PET/MR 图像显示代谢活跃的原发性肿瘤（箭头）和同侧淋巴结转移（箭头）。

结论

分子生物标志物的无创成像具有改变头颈癌管理的潜力。PET/CT、MR 成像和灌注 CT 在基线、治疗期间和治疗后提供有关肿瘤微环境的独特和补充信息。这些补充数据可用于提供真正个性化和适应性的治疗。