分子影像在头颈癌及相关疾病中的临床研究进展

陶晓峰

关于分子影像学

分子影像学是一门专注于在分子和细胞水平上对人类和其他生命系统的生物学过程进行可视化、表征和测量的专业学科，其研究方法和领域不断加深，已经涵盖多种新的成像技术，包括放射性核素成像、磁共振成像、光学成像以及超声成像等。这些新技术的加入和融合，有助于获得关于生物体内解剖、功能、代谢和分子信息的图像，从而深化对基因表达、蛋白质相互作用、信号传导、细胞代谢以及细胞示踪等生命系统内特定生理或病理过程的理解，填补精准影像诊断手段的空白。这使分子影像学在肿瘤、神经、免疫、代谢、传染病、遗传学等多个医学领域研究中逐步摆脱基础实验研究，走上了临床应用的康庄大道。

关于头颈癌

在头颈部原发肿瘤性病变，头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)是一种常见病、多发病，是主要发生于口腔、口咽、下咽和喉的上皮恶性肿瘤。HNSCC虽然发生率不如肺癌、肝癌、消化道恶性肿瘤，但却是全球第五大致死肿瘤。在每年近50万的新发病例中，患者预后较差，手术后复发率超过50%，5年生存率低于40%。近20年来，临床手段不断更新和完善，新的治疗技术不断涌现，但HNSCC的预后却没有明显改善，究其原因主要有两个：（1）头颈癌手术边界难确定，功能性神经和血管众多且复杂，原发灶难以完全切除，容易导致复发；（2）头颈癌早期诊断困难，与其他黏膜病变鉴别困难，临床活检准确率不高，一旦病变达5mm深度以上，即成病变中晚期，易发生转移和复发。因此，明确手术边界、提高头颈癌的早诊率，是提高患者生存率的重点。针对观察追踪异质性强、病程长的头颈癌，新型分子影像技术具有巨大的潜力。与传统医学影像学相比，分子影像学更关注细胞和分子水平的基础变化，并以直观的方式进行定性和定量呈现，而非仅仅呈现这些变化的最终结果，从而辅助头颈癌手术边界划定和早期诊断。下文对目前分子影像技术在HNSCC及颈部淋巴结转移、癌前病变等方面的最新研究进行简要回顾和展望。

HNSCC手术边界探查和淋巴结成像

对于HNSCC等一些表浅病变，光学成像技术具有灵敏度高、无电离辐射、操作简单、成本低等优点，是最早应用于临床术中实时成像的分子影像技术。从2019年开始，针对光学成像辅助划定HNSCC手术边界的临床转化研究成为分子影像学领域的一大热点。笔者团队近期的研究表明，间质上皮转化因子（MET）蛋白靶向的表面涂抹近红外荧光探针可以辅助口腔鳞状细胞癌的边缘检测。与术者裸眼相比，近红外荧光成像技术辅助边界检测的灵敏度提高了11%。针对术前HNSCC患者双侧颈部淋巴结转移的探查，单一的分子影像成像方式略显不足。以光声成像为代表的多模态成像，对各类成像手段取长补短，是分子影像在头颈领域发展的热点和方向。近期一项研究颈部隐匿性转移淋巴结识别的临床试验中，超声提供的高分辨率深度成像（5cm）联合靶向近红外荧光提供的高灵敏度显像，共同提高了术前、术中HNSCC患者颈部隐匿性转移淋巴结检出的准确性。

HNSCC相关癌前病变的早期诊断

确定HNSCC相关癌前病变（OPMDs）对应的分子影像成像靶点仍是目前研究的难点和突破点。由于HNSCC的细胞来源类型较多，故OPMDs成像有多种靶点可选择，比较成熟的有表皮生长因子受体（EGFR）、CD44v6、MET、整合素、PARP1等。如近期研究发现，EGFR抗体-近红外荧光探针结合荧光分子显像技术，可以在荧光组织病理学上成功鉴别低级别内瘤变、高级别异常增生、原位鳞癌和正常上皮。另外，笔者团队最近的研究发现，涂抹式表面荧光探针联合近红外荧光分子影像成像技术，可辅助用于头颈癌可疑癌变的活检，辅助活检的准确性远高于无辅助活检的准确性，使裸眼观察准确率从约40%提高到81%。

展望

HNSCC相关的分子影像学临床研究已有显著进展，但仍处于发展初期阶段，仍面临以下重要的机遇和挑战：（1）探针构建方面，需重视亲和性、靶向性问题，引入纳米技术以实现多模态和诊疗一体化分子探针。（2）靶点探索方面，当前靶向探针覆盖的肿瘤分子靶点不足5%，需对可成靶的关键生物靶点结构进行深入研究。（3）成像策略方面，需从单一靶点拓展至多靶点、整体疾病信号传导通路成像，实现体内、定性、定量、网络化监测。（4）图像后处理及影像意义阐释方面，需利用人工智能技术，衍生出自动化全身图像解释、疾病分割等技术，将复杂的图像、信号、逻辑等阐释为可执行的临床决策。（5）在影像技术成像方面，MRI和PET-MRI技术的进一步应用将有助于术前对深部病变的研究。（6）在医学研究转化方面，临床前技术开发的速度远远领先于临床转化速度，深化基础研究成果向临床应用转化，仍是分子影像学研究亟待解决的重要问题。

总而言之，自20世纪90年代末提出分子影像学这一概念以来，分子影像学已迅速发展成为一个具有巨大潜力的领域，被用于改善患者的诊断和管理。分子影像提供了解剖学影像之外的信息，使我们能够更深入地了解病理过程。随着成像硬件的迭代、新型显像剂的发展和人工智能的兴起，分子影像有望成为HNSCC临床管理和改变临床路径的重要方法。

（作者：上海交通大学医学院附属第九人民医院放射科 王晶波 陶晓峰）

编辑 | 雍伟哲

责任编辑 |左舒颖

审核 |韩静

《中华医学信息导报》2023年16期第17版