《Japanese Journal of Radiology》：Multiparametric imaging with dynamic 18 F-FDG PET shows increased breast glucose metabolism in patients with breast cancer
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目的：多参数正电子发射断层扫描（PET）通过重建将示踪剂信号分离为结合分数和游离分数，分别反映净捕获率（Ki）和表观分布容积（DV）。本研究旨在利用多参数PET探讨乳腺癌患者与无乳腺癌患者背景乳腺实质摄取（BPU）的差异，并依据激素受体状态评估原发肿瘤摄取的差
目的：多参数正电子发射断层扫描（PET）通过重建将示踪剂信号分离为结合分数和游离分数，分别反映净捕获率（Ki）和表观分布容积（DV）。本研究旨在利用多参数PET探讨乳腺癌患者与无乳腺癌患者背景乳腺实质摄取（BPU）的差异，并依据激素受体状态评估原发肿瘤摄取的差异。材料与方法：本回顾性病例对照研究纳入新诊断乳腺癌女性患者（n=48）和无乳腺癌患者146例。排除正在接受或已经接受治疗的乳腺癌患者及双侧乳腺癌患者。纳入患者接受全身动态PET，计算代表BPU的三个定量指标：最大标准化摄取值（SUVmax）、Ki和DV。在雌激素受体（ER）或孕激素受体（PR）阳性组与阴性组之间计算原发肿瘤摄取。结果：乳腺癌病例的平均SUVmax、Ki和DV分别为1.39 ± 0.352、4.88 × 10?3 ± 1.61 × 10?3和24.2 ± 15.4；对照病例的平均SUVmax、Ki和DV分别为1.10 ± 0.320、3.96 × 10?3 ± 1.25 × 10?3和17.1 ± 10.8（P < 0.001、P < 0.001、P = 0.004）。受试者工作特征（ROC）分析中乳腺癌存在与否的曲线下面积（AUC）分别计算为0.727、0.681和0.653。此外，年龄分层分析显示，乳腺癌患者的SUVmax和Ki显著高于无乳腺癌患者。关于原发肿瘤摄取，ER阳性组的Ki显著更高。结论：多参数PET显示，乳腺癌患者背景乳腺组织的纯葡萄糖代谢显著升高，且原发肿瘤中的Ki与ER状态相关。动态PET成像可能成为乳腺癌发生的有效影像生物标志物。
研究背景与问题：正电子发射断层扫描（PET；一种分子影像模态）可显示和测量多种生物过程。临床常规PET多在注射后某一晚期时间点进行静态扫描，并以标准化摄取值（SUV；静态PET半定量指标）进行量化。然而，SUV作为单次PET扫描的氟脱氧葡萄糖（FDG）摄取指标，其量化准确性受测量时间和注射至采集期间示踪剂浓度变化的影响。净流入率Ki可通过示踪剂动力学模型和动态PET图像获得，是量化
18F-FDG PET更准确的参数，并可提供糖酵解代谢信息。乳腺癌影像技术如钼靶、超声和MRI可提供纤维腺体组织背景信息；钼靶上该组织数量常以乳腺密度评估，高乳腺密度是乳腺癌独立危险因素并降低钼靶病灶检出敏感性。既往研究显示，静态
18F-FDG PET上的背景实质摄取（BPU；背景乳腺实质对示踪剂的摄取）在乳腺癌患者中高于无乳腺癌患者，但静态SUV不能完全反映代谢动力学，静态SUV同时反映真正细胞内葡萄糖代谢和未代谢示踪剂的可逆分布。因此，研究人员采用多参数方法判断乳腺癌患者背景FDG摄取升高是细胞葡萄糖代谢上调，还是仅反映局部血容量变化。原发乳腺癌细胞的FDG亲和性因其生物学特征而异；系列PET研究显示原发化疗后乳腺肿瘤FDG摄取下降与疗效相关，并可预测晚期乳腺癌患者对他莫昔芬治疗的反应，提示乳腺癌细胞葡萄糖代谢是乳腺癌治疗的重要临床靶点。既往关于激素受体状态与FDG摄取关系的研究结果不一致，部分显示无相关，部分显示FDG摄取受激素受体状态影响，女性激素与乳腺癌细胞葡萄糖代谢之间的精确关联知之甚少。次要目的是研究基于激素受体阳性或阴性的原发乳腺癌摄取关联，并评估乳腺葡萄糖代谢动力学分析的可用性。研究人员开展回顾性病例对照研究，最终分析48例乳腺癌患者和146例无乳腺癌患者，得出多参数PET显示乳腺癌患者背景乳腺组织纯葡萄糖代谢显著升高、原发肿瘤Ki与ER状态相关，提示动态PET成像可能成为乳腺癌发生的有效影像生物标志物，并可补充传统危险因素、以无创方式提供肿瘤生物学信息。
关键技术方法：研究为单中心回顾性病例对照，队列来自2020年8月至2025年5月连续接受多参数FDG-PET/CT的女性患者236例，最终分析48例新诊断乳腺癌和146例无乳腺癌对照。全身动态PET采用Flow Motion Multiparametric PET协议，五段连续床运动、床速4 mm/s，OSEM重建，低剂量CT用于衰减校正和融合。以Patlak图模型计算SUVmax、Ki和DV，采用群体输入函数替代动脉输入函数。于乳头水平放置球形感兴趣容积（VOI；定量测量体积）测量乳腺摄取，乳腺癌病例测对侧乳腺、对照测双侧平均，并测量原发灶。统计采用Mann-Whitney U检验和ROC分析。
研究结果：患者纳入与人口学特征：通过连续患者筛选，236例中排除资料不完整7例、乳腺癌病史22例、重复病例7例，对照中排除乳腺异常5例和18岁以下儿童1例，最终分析48例乳腺癌和146例无乳腺癌患者；人口学特征以表格呈现。背景实质摄取差异：通过Patlak模型计算并比较BPU三个指标，乳腺癌病例的平均SUVmax、Ki和DV均显著高于对照病例（P < 0.001、P < 0.001、P = 0.004）。ROC分析：通过ROC分析评估三个指标对乳腺癌存在的预测性能，AUC分别为0.727、0.681和0.653；三者预测性能之间无显著差异（SUVmax vs. Ki，P = 0.132；SUVmax vs. DV，P = 0.074；Ki vs. DV，P = 0.586）。年龄分层分析：考虑到年龄可能为混杂因素，以65岁为界（采用世界卫生组织（WHO）老年定义，日本广泛采用）分层，≤65岁和>65岁两组中乳腺癌患者SUVmax和Ki均显著高于无乳腺癌患者；DV在>65岁组无显著差异，而在≤65岁组有显著差异。代表性图像：通过展示乳腺癌病例和对照病例的动态
18F-FDG PET图像，呈现BPU差异的代表性表现。基于激素受体状态的原发肿瘤摄取：48例乳腺癌中ER阳性36例、阴性12例，PR阳性29例、阴性19例；排除7例肿瘤无明显FDG摄取后，原发肿瘤分析纳入41例（ER阴性11例、阳性30例；PR阴性18例、阳性23例）。ER阳性肿瘤Ki高于ER阴性肿瘤，而SUVmax和DV无显著差异；PR阳性与PR阴性肿瘤之间无显著差异。亚组分析：为分离PR效应，比较ER和PR均阳性患者（n=23）与ER阳性但PR阴性患者（n=7），两组SUVmax、Ki和DV均无显著差异。代表性图像：通过展示ER阳性和ER阴性乳腺癌患者的动态PET图像，呈现原发肿瘤摄取差异的代表性表现。
讨论部分总结：本研究显示乳腺癌患者正常乳腺的SUVmax、Ki和DV显著高于无乳腺癌患者；据研究人员所知，这是较早将多参数PET采集和动力学模型用于评估乳腺葡萄糖代谢的研究之一。Patlak分析假设示踪剂不可逆捕获，需要完整输入函数和组织时间-活性曲线；Ki代表不可逆摄取率，可由Patlak斜率计算，DV作为Patlak截距反映血液和组织中未代谢FDG的总分布容积。与经典单一SUV图像不同，动态参数图像从根本上区分代谢与未代谢FDG。乳腺癌患者Ki升高提示乳腺组织葡萄糖代谢增加所致疾病风险升高，支持乳腺组织葡萄糖代谢增强与肿瘤发生相关的假设；Ki较SUV更直接反映葡萄糖代谢增强。常规PET研究曾报道背景乳腺SUV与乳腺纤维腺体组织相关，并随钼靶密度增加而升高；背景乳腺SUV反映纤维腺体组织物理密度和代谢活性，而Ki被视为纯葡萄糖代谢指标。SUVmax是代谢率与分布容积的复合指标，对风险筛查较稳健，本研究中乳腺癌AUC高于Ki和DV，但Ki的临床价值在于阐明SUVmax掩盖的病理生理机制。年龄分层分析显示，<65岁乳腺癌患者SUVmax、Ki和DV显著更高；>65岁患者DV无显著差异但Ki仍显著更高。DV主要反映局部血容量和血管通透性，易受女性激素影响，绝经后乳腺退化使DV差异减小；肿瘤血管生成、局部炎症和癌相关成纤维细胞所致组织改变也可影响示踪剂分布。Ki升高提示乳腺癌患者背景乳腺组织发生年龄独立的细胞水平代谢改变。临床解读中，高BPU患者需仔细评估，小或低FDG亲和乳腺癌病灶可能被背景活性遮蔽；但并非所有乳腺癌患者均出现BPU升高，且同一乳腺内积累可因乳腺密度不同而呈异质性。原发乳腺癌方面，ER阳性肿瘤Ki较高，PR阳性与阴性无显著差异；既往研究显示FDG摄取受激素受体状态影响，但未用参数成像计算Ki和DV。Mavi et al.报道，在HER2阳性乳腺癌患者中ER阳性病灶SUVmax高于ER阴性病灶，方差分析显示PR状态单独对
18F-FDG摄取无影响、ER状态单独有影响；本研究结果与静态PET研究部分一致，提示ER而非PR表达可能改变病灶代谢活性。ER信号可快速激活磷脂酰肌醇3-激酶-蛋白激酶B（PI3K-Akt）等通路，上调己糖激酶活性并驱动葡萄糖代谢，PR主要是雌激素调控的下游靶蛋白，不直接驱动葡萄糖代谢。ER阳性乳腺癌中给予雌二醇可刺激肿瘤葡萄糖摄取，基础研究显示雌激素通过刺激糖酵解和己糖激酶活性增强乳腺癌细胞FDG摄取。本研究显示ER阳性病灶Ki升高而非SUVmax升高；SUV为受组织灌注和间质示踪剂分布影响的复合指标，ER阴性肿瘤可因血管通透性而表现高SUVmax，故ER阳性与ER阴性组SUVmax无显著差异。动力学分析可能较静态SUV更敏感地检测与激素受体状态相关的细微代谢差异，并可在不依赖活检的情况下提供肿瘤特征补充信息；但FDG摄取并非仅反映ER状态，还受肿瘤侵袭性、增殖率、组织学分级、代谢活性及其他肿瘤生物学因素驱动。其他激素敏感组织如子宫平滑肌瘤和激素替代治疗中的子宫内膜也可见类似雌激素依赖性FDG摄取增加；乳腺对雌激素高敏感可能促进葡萄糖代谢并增加FDG摄取，类似ER阳性原发乳腺癌高FDG摄取。局限性包括：全身动态参数PET仍为新兴技术且易受运动伪影影响；群体输入函数方法仍在发展中，需进一步验证和研究；对照基于FDG-PET/CT无乳腺异常，但该影像不能完全排除乳腺癌，且对照未随访；乳腺大小和形状个体差异使统一尺寸VOI放置困难；单中心、种族和民族均一，机构特异性因素可能限制结果外推。研究结论翻译：本研究显示，乳腺癌患者BPU升高主要由真正的细胞葡萄糖代谢上调驱动。此外，原发肿瘤中Ki与ER状态相关。多参数动态PET可能补充传统危险因素，并为肿瘤生物学提供无创见解。
