18F-FDG PET/CT顯像“uWS-MI”醫(yī)學(xué)影像處理軟件臨床應(yīng)用的可行性分析

張一秋， 石洪成*， 李蓓蕾， 龐麗芳， 顧宇參

1. 復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，上海 2000322. 復(fù)旦大學(xué)核醫(yī)學(xué)研究所，上海 2000323. 上海市影像醫(yī)學(xué)研究所，上海 200032

18F-FDG PET/CT顯像是腫瘤臨床早期診斷、分期、療效評估中重要的無創(chuàng)性醫(yī)學(xué)影像學(xué)檢查方法[1-3]。其腫瘤追蹤功能使其可用于對比分析同一患者的多次圖像數(shù)據(jù)，顯示腫瘤的形態(tài)及代謝功能動態(tài)變化的信息。標(biāo)準(zhǔn)攝取值(standard uptake value，SUV)是PET顯像中最常用的半定量指標(biāo)，指局部組織攝取的顯像劑的放射性活度與全身平均放射性活度的比值[4]。病灶的SUV除與病灶本身和受檢者的血糖水平、注射后顯像時間、成像設(shè)備及采集條件等因素有關(guān)外，還與軟件后處理的重建算法及腫瘤追蹤時勾畫的感興趣區(qū)大小等有關(guān)[5-8]。上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司研發(fā)的PET/CT后處理工作站“uWS-MI”醫(yī)學(xué)影像處理軟件已逐步應(yīng)用于臨床。本研究旨在通過與美國GE公司研發(fā)的已獲準(zhǔn)在中國上市并已廣泛應(yīng)用于臨床的“GE AWS46”醫(yī)學(xué)影像處理軟件作對比，從病灶的分割效果、病灶體積的測量和SUV的測量等方面評估“uWS-MI”應(yīng)用于腫瘤診斷的效果，以及臨床應(yīng)用時的滿意度。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2010年10月至2015年3月共30例惡性腫瘤患者治療前后在復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科行18F-FDG PET/CT顯像，其中男性20例，女性10例；年齡15～87歲，平均(56.17±14.96)歲。30例中，肺癌5例，胰腺癌4例，非霍奇金淋巴瘤19例，慢性淋巴細(xì)胞白血病/小B細(xì)胞淋巴瘤1例，背部多形性未分化肉瘤1例。

1.2 檢查方法與儀器 采用美國GE公司生產(chǎn)的Discovery VCT 64型PET/CT儀。患者檢查前禁食6 h以上，血糖<10 mmol/L；按體質(zhì)量靜脈注射18F-FDG(上海原子科興藥業(yè)有限公司)4.44 MBq/kg。安靜休息約60 min后進(jìn)行顯像，掃描范圍自顱頂至股骨中部。全身常規(guī)CT掃描(電壓120 kV，電流140 mA，層厚3.75 mm，螺距0.516)。PET掃描以三維(3D)模式采集，2 min/床位，通常每次采集7～8個床位。

1.3 圖像處理及分析 利用CT數(shù)據(jù)對PET圖像進(jìn)行衰減校正。PET圖像重建采用濾波反投影法。CT重建采用標(biāo)準(zhǔn)重建法，矩陣512×512，重建層厚1.25 mm。

兩名同時具有核醫(yī)學(xué)和CT上崗證的醫(yī)師分別在“uWS-MI”和“GE AWS46”醫(yī)學(xué)影像處理軟件上采用半自動一鍵式分割1個典型病灶的影像(圖1)，采用“滿意”“一般”“不滿意”3分法獨(dú)立評價其分割效果，包括分割腫瘤的完整性、輪廓的準(zhǔn)確性。

由該兩名醫(yī)師基于腫瘤分割計算每例患者初次PET/CT顯像時1個典型病灶的體積、SUV最大值、SUV平均值、SUV閾值、SUV峰值、總葡萄糖酵解量(total lesion glycolysis，TLG)，上述指標(biāo)由兩名醫(yī)師分析同一病灶后獲得一致性結(jié)果。

圖1 1例間變性大細(xì)胞淋巴瘤患者的PET/CT顯像及圖像處理結(jié)果

男性，51歲，右側(cè)腋窩淋巴結(jié)活檢病理確診為間變性大細(xì)胞淋巴瘤，化療前及化療3個療程后顯像. A：經(jīng)“uWS-MI”處理腋窩病灶的PET、PET/CT、MIP圖像；B：經(jīng)“GE AWS46”處理的腋窩病灶CT、PET、MIP圖像

同時，由該兩名醫(yī)師采用上述3分法分別獨(dú)立評價“uWS-MI”醫(yī)學(xué)影像處理軟件的交互性和工作流(包括界面友好性、時效性及操作便捷性)，以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、數(shù)據(jù)管理是否滿足臨床要求。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 22統(tǒng)計學(xué)軟件，分割效果組間資料比較采用χ2檢驗；典型病灶的體積、SUV最大值、SUV平均值、SUV閾值、SUV峰值、TLG組間比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗。檢驗水準(zhǔn)(α)為0.05。

2 結(jié) 果

2.1 經(jīng)兩種醫(yī)學(xué)影像處理軟件對病灶分割評價效果的比較 兩名醫(yī)師獨(dú)立采用“uWS-MI”對病灶進(jìn)行分割，其中分割效果評價為3分者分別為18例和19例，2分者分別為11例和10例，1分者均為1例；兩名醫(yī)師獨(dú)立采用“GE AWS46”對病灶進(jìn)行分割，其中分割效果評價為3分者分別為19例和18例、2分者分別為10例和11例，1分者均為1例。兩名醫(yī)師獨(dú)立采用“uWS-MI”和“GE AWS46”醫(yī)學(xué)影像處理軟件對病灶分割效果的評價差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.963)。

2.2 經(jīng)兩種醫(yī)學(xué)影像處理軟件對病灶SUV與TLG的比較 結(jié)果(表1)顯示：基于腫瘤分割，經(jīng)“uWS-MI”和“GE AWS46”計算的患者初次PET/CT顯像時1個典型病灶的體積(t=1.296，P=0.205)、SUV最大值(t=1.140，P=0.264)、SUV平均值(t=-0.483，P=0.633)、SUV閾值(t=-0.662，P=0.513)、TLG(t=1.200，P=0.240)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義；“uWS-MI”組SUV峰值顯著大于“GE AWS46”組(t=3.36，P=0.002)。

表1 兩種醫(yī)學(xué)處理軟件計算的病灶的體積、SUV和TLG比較

SUV：標(biāo)準(zhǔn)攝取值；TLG：總葡萄糖酵解量

2.3 “uWS-MI”軟件應(yīng)用滿意度 兩名醫(yī)師對“uWS-MI”界面友好性、時效性及操作便捷性，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理的滿意率均為100%。

3 討 論

“uWS-MI”醫(yī)學(xué)影像處理軟件是由上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司研發(fā)的醫(yī)學(xué)圖像處理軟件，其通過計算機(jī)數(shù)字圖像處理技術(shù)，對符合DICOM 3.0標(biāo)準(zhǔn)的PET與CT圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理及圖像融合，具有自動/半自動腫瘤分割和對不同時期腫瘤的發(fā)展趨勢的分析等腫瘤追蹤功能。

本研究中，美國GE公司生產(chǎn)的Discovery VCT 64型PET/CT顯像生成的DICOM格式的PET與CT圖像數(shù)據(jù)能夠直接導(dǎo)入“uWS-MI”醫(yī)學(xué)影像處理系統(tǒng)，說明該系統(tǒng)具有良好的兼容性。對半自動腫瘤分割典型病灶效果的評價指標(biāo)包括被分割腫瘤的完整性、輪廓準(zhǔn)確性以及基于分割計算的腫瘤參數(shù)變化[8-9]。本研究中，兩名醫(yī)師獨(dú)立采用“uWS-MI”和“GE AWS46”對病灶分割效果的評價差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。“uWS-MI”基于腫瘤分割計算的初次PET/CT顯像患者典型病灶的體積、SUV最大值、SUV平均值、SUV閾值及TLG與“GE AWS46”測得的相應(yīng)數(shù)值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，表明“uWS-MI”應(yīng)用于腫瘤診斷的效果較好。

SUV峰值改善了顯像系統(tǒng)統(tǒng)計噪聲時導(dǎo)致的數(shù)據(jù)波動，較SUV平均值更為客觀，因此其對同一個工作站不同時間點(diǎn)間腫瘤追蹤的效果較后者更有優(yōu)勢。本研究中，“uWS-MI”組SUV峰值顯著大于“GE AWS46”組(P=0.002)，是由于“uWS-MI”醫(yī)學(xué)影像處理軟件的計算結(jié)果普遍大于“GE AWS46”醫(yī)學(xué)影像處理軟件的計算結(jié)果。SUV峰值等于直徑為1 cm的小球內(nèi)像素的SUV平均值。像素為圖像的最小單位，是一個離散值，其坐標(biāo)常不能剛好在1 cm邊界上，因此會有半個像素或1/n個像素出現(xiàn)的情況，關(guān)于如何處理此種邊界情況，每個廠家研發(fā)的工作站的算法有所不同，這可能是造成上述差異的原因。因此，建議對同一患者不同時間點(diǎn)腫瘤追蹤時采用同一種醫(yī)學(xué)影像處理軟件。

綜述所述，“uWS-MI”醫(yī)學(xué)影像處理軟件具有良好的圖像兼容性，其對病灶的分割效果及獲取病灶顯像劑攝取相關(guān)數(shù)值的效果均較好，可用于腫瘤診斷。此外，本研究中兩名醫(yī)師對“uWS-MI”的應(yīng)用均滿意，說明該系統(tǒng)的設(shè)計合理，應(yīng)用方便、可靠。