第二章 文獻探討
第三節 放射性鉈元素在醫學上的研究與應用
當放射性鉈元素從靜脈注入人體後，會被下列器官及部位所攝取：
心臟、肝臟、脾臟、甲狀腺、唾液腺、結腸、胃、腎臟、睪丸、淚腺、
和側腦室的脈絡叢。它在生物體內的清除很慢，半衰期為 10 天左右，
腎臟是主要的排泄器官。 醫學上，在西元 1970 年代，放射性鉈元素 最早被應用在心臟方面的檢查，用來評估心肌的血流灌注和探測存活 的心肌細胞。西元 1975 年，Lebowitz et al.[26] 發現放射性鉈元 素與鹼金屬銫(Cesium, 55Cs)有相似的特性
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會蓄積在腫瘤細胞內，從 此開啟了放射性鉈元素在腫瘤影像方面的應用。自 1970s 及 1980s 年代以來，放射性鉈元素就被用在肺癌、淋巴瘤、甲狀腺癌、乳癌、及軟組織腫瘤的檢查及研究上；近年來也朝中樞神經腫瘤、骨瘤、和
卡波西肉瘤的研究上發展。本篇論文著重在放射性鉈元素在肺癌方面 的應用。
1976 年，Cox et al. [27]在一次為同時患有心肌梗塞和肺癌的病 人進行放射性鉈元素心肌灌注掃瞄造影檢查時，偶然發現放射性鉈元 素在肺癌病灶蓄積顯影的現象，從此開始了放射性鉈元素在肺癌檢查 研究方面的應用。同年 Salvatore et al.[28] 首先發表了應用放射 性鉈元素來偵測肺癌的結果。在 23 個靠近肺門的病灶中有 20 個顯 影，20 個周邊病灶中有 18 個顯影；另外 6 例的 Hodgkin's 淋巴瘤 也有顯影。而良性病灶中只有肺結核有顯影。因為放射性鉈元素會蓄 積在心肌內，所以位於心臟旁的腫瘤，不易分辨偵測，是個缺點。
Waxman[29]在 1987 年的核醫學會中報告，比較放射性鉈元素和鎵 元素分辨縱膈腔或肺門淋巴結的能力，發現：放射性鉈元素能夠很清 楚的分別，那些是惡性腫瘤的轉移或是那些是類肉瘤病所引起淋巴結 腫大。15 位惡性腫瘤病人在縱膈腔的轉移，在鉈元素都有顯影；其 中 8 個對鎵元素也有顯影，但其中 6 個的顯影強度遠弱於鉈元素。11 個類肉瘤病所引起的淋巴結腫大在鎵元素均有顯影，但鉈元素只顯影 其中 3 個、而且強烈較弱。1990 年，Sehweil et al. [30]針對 188 位確定診斷為癌症的病人進行平面放射性鉈元素攝影，發現對原發性 腫瘤的敏感度都相當不錯，其中肺癌為 86%、乳癌為 100%、惡性淋巴
瘤為 85%；但是對縱膈腔或淋巴結的轉移，偵測率只有 17%！ 在這之 前，放射性鉈元素在腫瘤方面的應用，是以平面掃瞄顯影(planar 201Tl scan) 為主，但是接下來的研究都認為平面顯像不佳、容易被其他器 官所干擾、臨床應用的價值不高。所以發展了單光子發射電腦斷層攝 影 (single photon emission computed tomography, SPECT)，可呈 現 3D 立體影像，增加解析度 [31]。
1989 年，Tonami et al.[19] 以高劑量的放射性鉈元素 (8-10 mCi, 296-370 MBq)進行單光子發射電腦斷層攝影，評估可疑肺部病灶，並 且分早期(注射完 15 分鐘後)和晚期(3 小時後)兩階段攝影，提出早 期攝取率(early uptake ratio, ER)及晚期攝取率(delayed uptake ratio, DR)和滯留指數 (retention index, RI)的算法(見第四章第 二節)及應用。23 個(100%)惡性病灶(包括：原發性腺癌、鱗狀上皮 癌、小細胞和巨細胞上皮癌、肉瘤、轉移性結腸腺癌)全都可以顯影 出來，而且晚期攝取率和滯留指數在惡性及良性病灶間有顯著的不 同；尤其是在腺癌特別高。在診斷縱膈腔的淋巴結轉移時，敏感度有 71.4%，特異度有 80.0%，正確率有 76.5%，其中最小的淋巴結直徑為 1.5 公分；當直徑小於 1 公分時，則呈現偽陰性。1993 年 Tonami et al.[24] 對 170 個懷疑有肺部惡性腫瘤而接受手術的病人進行單光子 發射電腦斷層攝影，放射性鉈元素劑量為 4
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8mCi，病理標本的直徑都在 2 公分以上。147 個惡性腫瘤(147/147, 100%)及 16 個(16/23, 70%)良性病灶在晚期有顯影、而且較早期顯影清楚；在這研究中僅滯 留指數在良惡性病灶間有區別 (p
<
0.01)，其它早晚期攝取率都沒有 顯著差別。所以 Tonami et al.結論是：當肺部病灶直徑大於 2 公分 時，若沒有異常的放射性鉈元素的蓄積，就可以排除惡性的可能性；也就是說當病灶顯示異常的放射性鉈元素蓄積時，滯留指數可以幫助 區別良惡性病灶。
1993 年 Suga et al.[32] 用放射性鉈元素單光子發射電腦斷層攝 影評估 106 位有大於 2 公分的可疑惡性胸腔病灶者，所有 48 例(48/48, 100%)惡性病灶及 39 例(39/58, 67%)良性病灶都有顯影。顯影的良性 病灶包括：活動性肺結核 (active tuberculosis) 、活動性肺炎 (active pneumonia)、有機化肺炎(organizing pneumonia)、發炎性 偽瘤(inflammatory pseudotumor)、矽肺症 (silicosis)、放射性肺 炎 (radiation pneumonitis)、非典型性分枝桿菌感染 (atypical mycobacterial disease) 、 麴 菌 瘤 (aspergilloma) 、 和 肉 芽 瘤 (granuloma)。Suga 的發現與 Tonami 相似，僅滯留指數在良惡性病 灶間有顯著的差別 (p
<
.01)。對滯留指數陰性或在晚期沒有顯影的 病人而言，診斷為良性的正確率為 81%、預測值為 95%。1998 年，Arbab et al.[33] 對 68 位在電腦斷層攝影上顯示病灶 者，以 6mCi 的放射性鉈元素進行單光子發射電腦斷層攝影檢查，所 有病人最後均有組織病理或細胞學的診斷。除了計算早、晚期攝取率 和滯留指數外，作者還提出清除率(washout rate, WR%) (見第四章 第二節)來進行評估。同樣的，滯留指數在原發部位的良惡性病灶間 有顯著差異，清除率則是僅與原發病灶的大小呈現弱負相關性。利用 放射性鉈元素單光子發射電腦斷層攝影對偵測縱膈腔淋巴結的轉移，
負預測值 (negative predictive value)為 80
−
90%。作者結論：如 果電腦斷層攝影上顯示的淋巴結直徑大於 1 公分，但是放射性鉈元素 單光子發射電腦斷層攝影檢查卻呈陰性結果，可以視此淋巴結為非轉 移性病變。所以應用滯留指數，可以對原發良惡性病灶有很好的分辨能力，但 是病灶的大小會影響結果。在之前的文獻中，雖然放射性鉈元素單光 子發射電腦斷層攝影所能偵測到的最小病灶直徑為 1.5 公分；可是一 般說來，如果病灶直徑小於 2 公分，偽陰性的機會大增。Ikeda et al.
[34]利用三探頭珈瑪照像機 (triple-headed gamma camera) 對 31 位肺部可疑腫瘤、直徑小於等於 2 公分者進行放射性鉈元素單光子發 射電腦斷層攝影，特異度及陽性預測值高達 90%，但是敏感度只有 50%。 Momose et al.[35]的報告指出，13 個經外科手術證明為肺癌
的病灶中，只有 4 例在放射性鉈元素單光子發射電腦斷層攝影上顯 影，這些腫瘤的直徑都小於 2 公分。
滯留指數及早晚期攝取率除了可以分辨病灶良惡性外，還可以做為 判斷肺腺癌有無遠處轉移的指標、肺癌病人預後的指標、肺小細胞癌 細胞增生的指標、肺腺癌組織病理上分化的等級[18]、預估化學治療 或放射線治療的效果、或是追蹤治療效果等用處。Takekawa et al.
[36，37]發現有淋巴腺轉移的病人，其滯留指數較高；滯留指數較低 的肺癌病人，其存活時間較長 (平均存活時間，58 星期對 33 星期；
P = 0.0138 by the log rank test)。Ishibashi et al.[38]報告在 罹患肺小細胞癌的病人身上，放射性鉈元素的指數
−
晚期攝取率，與 細胞增生呈正相關。Yamamoto et al.[39]則報告放射性鉈元素優於 放射性鎝元素，在單光子發射電腦斷層攝影上，對原發性肺腺癌的組 織病理的分化來評估等級。Tokuchi et al.[40]研究發現 Na−
K ATPase 系統不但可將鉀或鉈離子輸送入細胞內，也可將鉑元素送入細胞，所 以可以預估小細胞癌對含鉑化學治療藥物的反應。Yamaji [41] 和 Cermik et al.[42]也報告放射性鉈元素的早晚期攝取率和對化學治 療的反應、有無遠處轉移、以及 p53(−
)的狀態有弱相關。放射性鉈元素單光子發射電腦斷層攝影也可以偵測其他部位轉移 至肺部的腫瘤：以甲狀腺癌 (thyroid carcinoma)、副甲狀腺腺瘤
(parathyroid adenoma)、和乳癌 (breast cancer) 較為常見，其他 如 食 道 癌 (esophageal carcinoma) 、 橫 紋 肌 肉 瘤 (rhabdomyosarcoma) 、 骨 肉 瘤 (osteosarcoma) 或 骨 母 細 胞 瘤 (osteoblastoma)、Ewing's 肉瘤、巨細胞腫瘤 (giant cell tumor)、
平滑肌肉瘤 (leiomyosarcoma)、愛滋病相關的卡波西氏肉瘤(AIDS- related Kaposi's sarcoma) 、 心 臟 的 白 血 病 浸 潤 (leukemic infiltration of the heart)、直腸上皮癌 (rectal carcinoma)、
膀 胱 上 皮 癌 (bladder carcinoma) 、 膽 囊 上 皮 癌 (gallbladder carcinoma)、及間皮瘤 (mesothelioma) 則較為少見。至於會在放射 性鉈元素單光子發射電腦斷層攝影早期顯影的良性病灶，除了前面在 Suga 的文章已經提到過的以外，還有一些增加血流或發炎的情況如：
外傷(少量或不顯影)、手術傷口(少量或不顯影)、骨折、急性骨髓炎 (acute osteomyelitis)、纖維增生不良 (fibrous dysplasia)、組 織細胞症 X (Histiocytosis X)、絨毛結節樣滑液囊炎(villonodular synovitis)、放射菌病(actinomycosis)、類肉瘤病(sarcoidosis)、
骨化性纖維瘤 (ossifying fibroma) 、及棕色瘤 (Brown tumor) [43，44]。
第四節 放射性鉈元素單光子發射電腦斷層攝影與電腦斷