TOF-PET/MR和TOF-PET/CT在體部惡性腫瘤SUVmax值的比較

宋天彬，盧 潔,2*，崔碧霄，馬 杰，楊宏偉，馬 蕾，梁志剛

(1.首都醫科大學宣武醫院核醫學科，2.放射科，北京 100053)

TOF-PET/MR和TOF-PET/CT在體部惡性腫瘤SUVmax值的比較

宋天彬1，盧 潔1,2*，崔碧霄1，馬 杰1，楊宏偉1，馬 蕾1，梁志剛1

(1.首都醫科大學宣武醫院核醫學科，2.放射科，北京 100053)

目的探討時間飛行(TOF)技術PET/CT和PET/MR檢查體部惡性病變SUVmax值的一致性。方法回顧性分析接受TOF-PET/CT和TOF-PET/MR檢查的體部惡性腫瘤患者20例，分為先PET/CT后PET/MR組和先PET/MR后PET/CT組，每組10例。采用Bland-Altman圖評價兩次檢查病灶SUVmax值的一致性，采用多因素方差分析評價掃描順序和機器類型對病灶的SUVmax測量值的影響。結果TOF-PET/CT與TOF-PET/MR檢查病灶的SUVmax值有較好的一致性[先PET/CT后PET/MR組：均值差為3.06，95%CI(-7.5，13.6)，先PET/MR后PET/CT組：均值差3.0，95%CI(-2.4，8.3)]。掃描順序對于惡性病灶的SUVmax有影響(F=46.00，P<0.001)，而機器類型對惡性病灶的SUVmax值無影響(F=0.005，P=0.95)。結論TOF-PET/MR和TOF-PET/CT在體部惡性病變SUVmax值測量方面具有相當的診斷價值，且延遲顯像SUVmax的增加與采集時間有關，而與檢查機器類型無關。

時間飛行技術；正電子發射斷層顯像術；磁共振成像；體層攝影術，X線計算機；氟脫氧葡萄糖；標準攝取值

時間飛行(time-of-flight, TOF)技術可提高PET檢查的性能，改善圖像質量[1]。TOF技術采用數字化固相陣列式光電轉化器(silicon photomultiplier, SiPM)，與傳統真空電子管(photomultiplier tube, PMT)光電轉化器相比，使PET探測器的靈敏度和空間分辨力提高1倍以上，且時間分辨力<400 ps[2]。PET/CT在腫瘤診斷方面的價值已被公認，但CT的軟組織分辨力較低，使PET/CT在形態學診斷方面受到一定限制。傳統MRI由于軟組織分辨力較高，在腹盆腔惡性腫瘤診斷及病變檢出中有重要的價值。一體化PET/MR可將PET的代謝信息和MRI的形態及功能學信息相結合，已從單純的臨床前期研究進入臨床實用階段[3]。TOF技術也可消除PET/MR中“熱氣管”征象和“正電子穿透效應”產生的偽影，確保PET/MR圖像準確、真實地反映病變。目前，TOF技術已應用于PET/CT和PET/MR檢查，但由于兩者的硬件及衰減矯正方法不同，TOF技術在兩種設備檢測的定量指標——最大標準攝取值(max standardized uptake value, SUVmax)的一致性尚需研究。本研究探討體部惡性腫瘤TOF-PET/CT和TOF-PET/MR檢查中SUVmax值的一致性，為TOF-PET/MR的研究應用提供依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 分析2015年8月—2016年8月同一天先后接受PET/CT和PET/MR檢查的體部惡性腫瘤患者20例，男11例，女9例，年齡45～78歲，平均(67.7±9.9)歲。所有患者檢查前均明確有原發體部惡性腫瘤，本次檢查為明確轉移、腫瘤分期及治療后接受的復查。本研究經本院倫理委員會批準，所有受檢者均在PET/CT及PET/MR檢查前簽署知情同意書。根據兩種檢查的先后將患者分為兩組：先PET/CT后PET/MR組，檢查時間間隔25～30 min；先PET/MR后PET/CT組，檢查時間間隔45～50 min，每組10例。

1.2 儀器與方法 患者2次掃描僅接受1次18F-FDG注射，顯像劑采用本科室放射性藥物實驗室制備的18F-FDG，放化純度>98%，靜脈注射18F-FDG 3.7 MBq/kg體質量。

PET/CT掃描：采用聯影96環uMI510 PET/CT掃描儀，行3D靜態采集，患者空腹至少6 h，休息40～60 min行圖像采集，掃描范圍為下頜至股骨上段。CT掃描參數：電壓120 kV，電流100 mA，螺距1；CT重建參數：層厚2 mm，層間距2 mm。PET掃描參數：三維模式，3分鐘/床位，掃描4～5個床位，采用TOF技術。PET重建參數：有序子集最大期望值迭代法(ordered subset expectation maximization, OSEM)圖像重建，2次迭代，24個子集，高斯濾波半高寬為5.0 mm，散射校正，利用CT圖像進行衰減校正。

PET/MR掃描：采用GE Signa 3.0T PET/MR掃描儀。PET掃描參數：6分鐘/床位，掃描4～5個床位；采用TOF技術，OSEM圖像重建，2次迭代，28個子集，高斯濾波半高寬 5.0 mm，散射校正。MRI采用頭頸部及體部相控陣線圈，覆蓋軀干大部(頭頸部至股骨上段)，與PET同步掃描，掃描序列包括：軸位屏氣三維T1WI(LAVA-Flex)、軸位脂肪抑制快速T2WI、腹部檢查采用呼吸門控技術。PET/MR基于LAVA-Flex序列進行衰減校正。

1.3 圖像分析 原發惡性病灶及部分轉移病灶為臨床手術病理證實，無病理活檢的轉移病灶由2名PET/CT和MRI醫師根據其影像學表現、18F-FDG攝取情況最后達成共識。

無病理活檢轉移病灶的影像學評價標準：CT及MRI上均可觀察到明顯病變；淋巴結病變呈類圓形，病變最大徑均>1 cm；所有惡性病變于MR T2WI呈稍高信號，DWI呈高信號；所有病灶18F-FDG攝取均明顯增高，肺內病灶SUVmax值均高于2.5，肝臟、胰腺、膽囊、直腸及淋巴結病變SUVmax值明顯高于肝臟本底。

背景組織和惡性病灶SUVmax的測量：由2名醫師確定并測量病灶ROI及SUVmax值，PET/CT和PET/MR圖像測量的SUVmax值分別表示為SUVmax-CT和SUVmax-MR，病灶ROI置于其最大層面，背景組織的SUVmax值測量選擇5個背景組織，每個背景組織選擇2個ROI(面積119.4 mm2)，包括肝臟(避開左葉及右葉的大血管)、肺(雙肺上葉)、骨骼(腰1、3椎體)、肌肉(雙側豎脊肌)及血管(腹主動脈)。將PET/CT和PET/MR圖像采用TOF重建，傳輸至GE AW4.6圖像后處理工作站，采用Fuse PET/MR及compare PET/CT分析軟件對PET圖像和結構像進行配準融合，根據結構像的解剖位置確定需測量的PET/CT和PET/MR的惡性病灶及背景組織。

1.4 統計學分析 采用SPSS 17.0統計分析軟件，TOF-PET/CT和TOF-PET/MR檢查中背景組織和病灶SUVmax值的一致性分析采用Bland-Altman評價[4]。掃描順序及設備類型對病灶SUVmax值影響的評價采用多因素方差分析，PET/CT與PET/MR測量的惡性病灶的SUVmax值比較采用配對t檢驗，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

20例體部惡性腫瘤患者均進行TOF-PET/CT與TOF-PET/MR檢查，先PET/CT后PET/MR組：10例患者共發現50個惡性病灶，PET/CT和PET/MR均可檢出，包括原發灶及轉移病灶(圖1)；先PET/MR后PET/CT組：10例患者共發現45個惡性病灶，PET/CT和PET/MR均可檢出，包括原發灶及轉移病灶(圖2)；兩組患者原發惡性病變分布于肝臟、肺部、胰腺、膽囊、直腸，轉移病灶分布于肝臟、肺部、縱隔及腹腔內淋巴結，病灶的分布情況、大小及18F-FDG代謝情況見表1。

2.1TOF-PET/CT和TOF-PET/MR的背景組織SUVmax先PET/CT后PET/MR組：肺、肝臟、椎體、肌肉、血池的SUVmax- CT與SUVmax-MR均有較好的一致性。肺的SUVmax-CT與SUVmax-MR均值差為0.05，95%CI為(-0.21，0.31)；肝臟的SUVmax-CT與SUVmax-MR均值差為0.07，95%CI為(-1.14，1.28)；椎體的SUVmax-CT與SUVmax-MR均值差為0.64，95%CI為(-0.58，1.86)；肌肉的SUVmax-CT與SUVmax-MR均值差為0.24，95%CI為(-0.36，0.85)；血池的SUVmax-CT與SUVmax-MR均值差為-0.05，95%CI為(-1.19，1.08)，見圖3。

表1 體部惡性病變的分布、大小及18F-FDG代謝情況

圖1 患者男，60歲，病理證實胰頭癌，肝臟轉移，先PET/CT后PET/MR組 TOF-PET/CT(A～C)和TOF-PET/MR(D～F)顯示肝左葉葡萄糖代謝增高灶，提示轉移。PET/CT測量肝轉移灶(箭)SUVmax=11.6；PET/MR測量肝轉移灶(箭)SUVmax=23.26，高于PET/CT測量值 圖2 患者男，60歲，病理證實胰頭癌，先PET/MR后PET/CT組 TOF-PET/MR(A～C)和TOF-PET/CT(D～F)顯示胰頭部占位，葡萄糖代謝明顯增高。PET/MR測量胰腺病灶(箭)SUVmax=11.18，PET/CT測量胰腺病灶(箭)SUVmax=15.71，高于PET/MR測量值

先PET/MR后PET/CT組：肺、肝臟、椎體、肌肉、血池的SUVmax-MR與SUVmax-CT均有較好的一致性。肺的SUVmax-CT與SUVmax-MR差為0.03，95%CI為(-0.16，0.21)；肝臟的SUVmax-CT與SUVmax-MR均值差為-0.03，95%CI為(-0.82， 0.75)；椎體的SUVmax-CT與SUVmax-MR均值差為-0.08，95%CI為(-1.25，1.09)；肌肉的SUVmax-CT與SUVmax-MR均值差為0.09，95%CI為(-0.36，0.54)；血池的SUVmax-CT與SUVmax-MR均值差為-0.08，95%CI為(-1.25，1.09)，見圖4。

圖3 先PET/CT后PET/MR組背景組織SUVmax的Bland-Altman圖 A.肺； B.肝臟； C.椎體； D.肌肉； E.血池 圖4 先PET/MR后PET/CT組背景組織SUVmax的Bland-Altman圖 A.肺： B.肝臟； C.椎體； D.肌肉；E.血池 圖5 體部惡性病變的SUVmax的Bland-Altman圖 A.先PET/CT后PET/MR組； B.先PET/MR后PET/CT組

2.2 TOF-PET/CT和TOF-PET/MR的惡性病灶SUVmax先PET/CT后PET/MR組，PET/CT與PET/MR惡性病灶的SUVmax[均值差為3.06，95%CI(-7.5，13.6)]具有很好的一致性(圖5A)；先PET/MR后PET/CT組，惡性病灶的SUVmax[均值差為3.00，95%CI(-2.4，8.3)]也具有很好的一致性(圖5B)。

2.3掃描順序和設備類型對病灶SUVmax值的影響 掃描順序對惡性病灶的SUVmax值有顯著影響(F=46.00，P<0.001)；設備類型對病灶的SUVmax無顯著影響(F=0.005，P=0.95)。先PET/CT后PET/MR組：延遲PET/MR檢查中惡性病灶的SUVmax值高于PET/CT中惡性病灶的SUVmax值，差異有統計學意義(t=—5.295，P<0.001)。先PET/MR后PET/CT組：延遲PET/CT檢查中惡性病灶的SUVmax值高于PET/MR中惡性病灶的SUVmax值，差異有統計學意義(t=—7.144，P<0.001)。

3 討論

TOF技術采用SiPM，可將從晶體發出的熒光直接轉化為電信號，與傳統PMT和雪崩式光電二級管(avalanche photodiode， APD)相比，具有極高的轉化效率、高的時間分辨力和空間分辨力，由于工作電壓低、增益高，SiPM能夠實現高度集成化，從而提高PET探測器的整體性能[5]。研究[6]表明TOF技術可改善PET圖像信噪比，從而提高對于病變的檢出率。

為獲得更好的PET圖像質量及精準定量功能，需對γ射線進行組織衰減校正。PET/CT是采用CT圖像的組織密度信息對γ射線進行組織衰減校正；MRI采用LAVA Flex和零回波技術(zero echo time, ZTE)信息結合，可獲得人體空氣、水、軟組織、脂肪和骨骼等信息，采用這些組織信息對γ射線進行組織衰減校正即MR衰減校正技術(MR based attenuation correction, MRAC)。Mehranian等[7]發現無TOF技術的MRAC的肺組織和骨骼的平均誤差為11.9%和21.9%，而加入TOF技術后，MRAC肺組織和骨骼的平均誤差減小至7.7%和15.5%，提示TOF技術提高了PET量化的準確性。TOF技術也可提高PET圖像信噪比、病灶檢出率及衰減校正結果[8]。

TOF技術與非TOF技術比較，前者可提高PET圖像上小腫瘤病灶的平均SUV、SNR，且分別增加約10.26%和11.96%[9]。目前，PET/MR也采用TOF技術，本研究比較背景組織和惡性病變TOF-PET/CT和TOF-PET/MR的SUVmax值，結果表明兩者測量的背景組織和病變的SUVmax值具有很好的一致性。

PET/CT和PET/MR衰減校正方法不同，因此只有背景組織攝取具有較好的一致性，才可進行病變SUV值的評估。非TOF技術條件下，肺，肝臟，肌肉、骨骼及血池5種背景組織攝取的PET/CT和PET/MR研究[10-11]發現，二者一致性較好。本研究發現TOF技術下兩種機器對以上5種背景組織檢查的SUVmax均有較好的一致性。

既往研究[12-15]也發現非TOF技術的PET/CT和PET/MR測量惡性病灶SUVmax具有較好的相關性。本研究結果顯示兩組TOF-PET/CT和TOF-PET/MR的SUVmax有很好的一致性。有報道[16]在PET/CT雙時相檢查中，惡性病灶的18F-FDG攝取在注射后數小時內SUVmax增加。此外，研究[17]發現在非TOF技術下，惡性病變PET/MR和PET/CT的SUVmax值相比，延遲PET/MR檢查的SUVmax值高于先行PET/CT檢查的測量值，由于該研究僅一種檢查順序，所以未對機器因素對于病灶的SUVmax值的影響進一步分析。本研究采取兩種檢查順序，對掃描順序和不同機器兩種因素對惡性病變SUVmax值的影響進行分析，結果顯示掃描順序對惡性病灶的SUVmax有顯著影響，而機器類型無顯著影響，先PET/CT后PET/MR組延遲PET/MR檢查中惡性病灶的SUVmax值高于PET/CT中惡性病灶的SUVmax值；先PET/MR后PET/CT組延遲PET/CT檢查中惡性病灶的SUVmax值高于PET/MR中惡性病灶的SUVmax值，提示惡性病灶的SUVmax值的增加，與掃描時間延遲有關[18-19]。

綜上所述，TOF-PET/MR和TOF-PET/CT測量體部惡性腫瘤患者SUVmax值具有良好的一致性；體部惡性腫瘤在延遲顯像檢查SUVmax值的增加與采集時間有關，而與檢查機器類型無關；為TOF-PET/MR在體部惡性病變的臨床應用提供了重要依據。

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Comparision of SUVmaxof TOF-PET/MR and TOF-PET/CT in body malignant tumor

SONG Tianbin1, LU Jie1,2*, CUI Bixiao1, MA Jie1, YANG Hongwei1, MA Lei1, LIANG Zhigang1

(1.Department of Nuclear Medicine, 2.Department of Radiology, Xuanwu Hospital, Capital Medical University, Beijing 100053, China)

ObjectiveTo explore the consistency of time-of-flight (TOF) technology of PET/MRI and PET/CT for max standardized uptake value (SUVmax) of body malignant tumors.MethodsA retrospective analysis of TOF-PET/CT and TOF-PET/MR imaging data about twenty patients with body malignant tumors was performed. Patients were divided into two groups (eachn=10), including PET/CT first and sequentially PET/MR group and PET/MR first and sequentially PET/CT group.Bland-Altmanfigure was used to evaluate consistency of SUVmaxof malignant lesions between TOF-PET/CT and TOF-PET/MR. Multi-wayANOVAwas used to analysis effect of machine type and exam order on SUVmaxof malignant lesions in TOF-PET/CT and TOF-PET/MR.ResultsSUVmaxof malignant lesions in TOF-PET/CT and TOF-PET/MR had good consistency in two groups (PET/CT first and sequentially PET/MR group: Mean difference was 3.06, 95%CI was [-7.5, 13.6]; PET/MR first and sequentially PET/CT group: Mean difference was 3.0, 95%CI was [-2.4, 8.3]). SUVmaxwas not influenced by machine type (F=0.005,P=0.95), but exam order (F=46.00,P<0.001).ConclusionPET/MR and PET/CT with TOF technology have comparative diagnostic value in SUVmaxof body malignant lesions. SUVmaxof body malignant lesions increases in delay time, which is not related to machine type, but exam time.

Time-of-flight; Positron-emission tomography, emission-computed; Magnetic resonance imaging; Tomography, X-ray computed; Fluorodeoxyglucose; Standardized uptake value

宋天彬(1984—)，男，山西陽泉人，碩士，醫師。研究方向：PET/MR在體部腫瘤中的臨床應用。E-mail: songtb_1984@163.com

盧潔，首都醫科大學宣武醫院核醫學科，100053；首都醫科大學宣武醫院放射科，100053。E-mail: imaginglu@hotmail.com

2017-05-29 [

] 2017-07-25

10.13929/j.1003-3289.201705157

R73; R817.4

A

1003-3289(2017)09-1401-06