动态[18 F]-FDG PET/MRI评估质子治疗肝癌早期生物学响应的预测价值研究

为解决肝癌质子治疗(PBT)早期疗效评估难题，台湾长庚纪念医院团队通过整合动态[18 F]-FDG PET与扩散加权MRI技术，首次在肝癌小鼠模型中揭示PBT后肿瘤糖代谢(K1 /k3 )、水分子扩散(ADC)及免疫微环境(F4/80+ 巨噬细胞)的动态变化规律，证实分子影像学可在形态学改变前7天预测疗效，为临床联合抗糖酵素治疗提供新依据。

　　

肝癌是全球第三大癌症死因，传统放疗(XRT)存在正常组织损伤大、疗效评估滞后等问题。质子治疗(PBT)凭借布拉格峰物理优势可精准杀伤肿瘤，但早期生物学响应机制不明，且临床依赖肿瘤体积变化的评估方式往往延误治疗调整时机。台湾长庚纪念医院联合清华大学的研究团队创新性地采用多模态分子影像技术，在肝癌小鼠模型中系统揭示了PBT后7天内肿瘤微环境的动态演变规律。

研究采用230 MeV质子束对肝原位BNL HCC小鼠模型实施20 Gy单次照射，通过动态[¹⁸
F]-FDG PET获取血流灌注参数(K₁
)、糖酵解速率(k₃
)，结合9.4T MRI测量表观扩散系数(ADC)，并采用Western blot检测糖转运蛋白Glut1和己糖激酶HK1表达。体外实验同步验证3 Gy质子照射后肿瘤细胞[¹⁸
F]-FDG摄取变化，组织学分析则涵盖Ki-67增殖指数、CD31血管密度及F4/80巨噬细胞浸润。

静态与动态[¹⁸
F]-FDG PET显示：PBT组SUV在7天内持续低于对照组(day7:0.76±0.29 vs 1.56±0.39)，而血流灌注参数K₁
在day3显著升高1.6倍，提示早期血管通透性改善。糖磷酸化速率k₃
在day1下降29%，与体外实验day1的[¹⁸
F]-FDG摄取降低53%相互印证。

DWI/T2 MRI结果：ADC值在day3即显著增加20%，对应H&E染色显示细胞密度降低23%。值得注意的是，肿瘤体积差异直到day7才显现(PBT组2.82±0.71 vs 对照组9.33±4.34)，证实功能影像的早期预测价值。

生物学机制研究：Western blot显示Glut1/HK1在day3表达上调2.37倍，而Ki-67在day1骤降72%后于day7反弹至基线86%。免疫荧光揭示F4/80⁺
巨噬细胞浸润从day1的11.9%持续增至day7的22.6%，这种免疫激活可能解释晚期糖代谢反弹现象。

该研究首次建立PBT后肝癌微环境动态响应图谱：早期(1-3天)以糖酵解抑制、细胞凋亡为主，中期(3-7天)伴随血管重塑和免疫细胞浸润，晚期可能出现肿瘤再生。动态PET参数K₁
和ADC值可作为比肿瘤体积更敏感的早期疗效标志物。发表于《Radiation Oncology》的这项成果，不仅为临床优化PBT联合治疗方案(如day3时间窗给予抗糖酵素药物)提供理论依据，更开创了多模态影像指导精准放疗的新范式。研究揭示的巨噬细胞浸润与糖代谢重编程关联，也为免疫联合治疗策略开发指明新方向。