不同閾值勾畫18F-FDG PET/CT心臟腫瘤ROI鑒別其良惡性

胡 帆，扈雪晗，蘭曉莉，胡 佳，邵付強，覃春霞*

(1.華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，湖北 武漢 430022；2.分子影像湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430022)

心臟良惡性腫瘤治療方法不同，預(yù)后差異明顯，而常規(guī)影像學(xué)檢查不易區(qū)分[1]。18F-FDG PET/CT結(jié)合形態(tài)和代謝功能信息，用于早期鑒別良惡性心臟腫瘤具有潛在優(yōu)勢[2]，其中最大標(biāo)準(zhǔn)攝取值(maximum standard uptake value， SUVmax)、平均標(biāo)準(zhǔn)攝取值(mean standard uptake value， SUVmean)、腫瘤代謝體積(metabolic tumor volume， MTV)和病灶糖酵解總量(total lesion glycolysis， TLG)等均為重要參數(shù)[3]，而采用不同分割方法會相應(yīng)產(chǎn)生不同參數(shù)。本研究評價以絕對、相對和本底相關(guān)閾值分割法勾畫ROI獲得的PET/CT參數(shù)鑒別心臟良惡性腫瘤的價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 回顧性分析2012年8月—2018年8月64例于華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院接受18F-FDG PET/CT檢查的心臟腫瘤患者，男34例，女30例；年齡19～85歲，平均(51.2±17.5)歲；共65個病灶，良性組26例、27個病灶；惡性組38例、38個病灶。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡≥18歲；②腫瘤性質(zhì)明確，經(jīng)術(shù)后病理診斷，或根據(jù)病史及臨床隨訪明確診斷心臟良或惡性腫瘤。排除糖尿病或空腹血糖≥11.1 mmol/L者。檢查前所有患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery VCT 64排螺旋CT掃描儀，18F-FDG放射化學(xué)純度>95%。檢查前患者禁食6 h以上。經(jīng)靜脈注射18F-FDG 3.7～7.4 MBq/kg體質(zhì)量后，囑患者靜臥40～60 min，之后行CT掃描，參數(shù)：管電壓110 kV，管電流110 mA，層厚3.3 mm。PET采用3D模式采集，每個床位2 min，共采集7～8個床位。采用OSEM重建PET圖像，矩陣512×512，層厚3.3 mm。

1.3 圖像分析 采用AW 4.6工作站，以3種方法勾畫心臟腫物的ROI：①絕對閾值法(Th 2.5)，以病灶內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)攝取值(standard uptake value， SUV)>2.5的所有體素為ROI；②相對閾值法(Th 40%)，以病灶內(nèi)SUV>40% SUVmax的所有體素為ROI；③本底相關(guān)閾值法(threshold method of background， Th bgd)：以病灶內(nèi)SUV>SUVbgd+20%(SUVmax-SUVbgd)的所有體素為ROI，于豎脊肌隨機勾畫10個ROI，測量SUVmax，以其平均值為SUVbgd。測量病灶ROI代謝參數(shù)，包括SUVmax、SUVmean及MTV，計算TLG，TLG=MTV×SUVmean；獲取其形態(tài)學(xué)參數(shù)，包括最大CT(maximum CT， CTmax)值、平均CT(mean CT， CTmean)值及CT值中位數(shù)(median CT， CTmedian)。見圖1。

圖1 患者女，58歲，心臟血管肉瘤 分別以Th 2.5(A)、Th 40%(B)及Th bgd(C)為閾值勾畫心臟腫瘤ROI

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件。以±s表示符合正態(tài)分布的計量資料，采用單因素方差分析比較以3種方法獲得代謝參數(shù)；對方差齊者采用t檢驗，方差不齊時則采用Welch'st檢驗，比較良、惡性組間代謝和形態(tài)學(xué)參數(shù)差異。以多因素Logistic回歸分析良、惡性組差異具有統(tǒng)計學(xué)意義的參數(shù)。繪制受試者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲線，計算曲線下面積(area under the curve， AUC)，判斷3種方法鑒別心臟良惡性腫瘤的效能。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 代謝及形態(tài)學(xué)參數(shù) SUVmax不受勾畫方法影響，以3種閾值所測SUVmax均相同，而SUVmean、MTV及TLG差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.01)，見表1。以3種方法所測組間PET代謝參數(shù)差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.01)；CT形態(tài)學(xué)參數(shù)中，僅以Th 40%測得的CTmean組間差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.03)，見表2。

表1 3種閾值勾畫心臟腫瘤ROI代謝參數(shù)比較(n=65，±s)

表1 3種閾值勾畫心臟腫瘤ROI代謝參數(shù)比較(n=65，±s)

閾值SUVmeanMTV(cm3)TLG(g)Th 2.53.01±1.1213.39±26.9054.02±99.67Th 40%4.53±1.72117.32±164.32610.49±885.30Th bgd5.79±2.91*#85.06±99.85*#526.82±684.09*#F值32.5713.2713.71P值<0.01<0.01<0.01

注：*：與Th 2.5比較，P<0.05；#：與Th 40%比較，P<0.05

表2 3種閾值勾畫ROI的代謝及形態(tài)學(xué)參數(shù)鑒別心臟良惡性腫瘤(±s)

表2 3種閾值勾畫ROI的代謝及形態(tài)學(xué)參數(shù)鑒別心臟良惡性腫瘤(±s)

閾值組別SUVmaxSUVmeanMTV(cm3)TLG(g)CTmaxCTmeanCTmedianTh2.5良性組(n=27)5.25±2.633.28±0.6216.40±33.9259.40±128.14223.23±330.7858.55±103.4539.87±15.72惡性組(n=38)11.64±5.144.72±1.58153.09±185.35802.97±994.70257.95±311.1827.88±14.5834.94±5.91t值5.934.453.713.780.43-1.81-1.77P值<0.01<0.01<0.01<0.010.670.080.08Th40%良性組(n=27)5.25±2.632.94±1.4920.61±23.8958.12±78.30302.07±402.0138.85±25.3739.13±16.05惡性組(n=38)11.64±5.145.08±2.11129.47±136.54709.40±851.96201.32±282.8928.28±12.9035.03±5.95t值5.934.524.093.95-1.19-2.20-1.45P值<0.01<0.01<0.01<0.010.240.030.15Thbgd良性組(n=27)5.25±2.633.06±1.4116.15±13.8848.97±47.39262.89±370.1235.49±18.7639.09±17.04惡性組(n=38)11.64±5.146.42±2.8455.56±56.00407.28±489.87135.48±163.5333.03±8.2336.06±6.27t值5.935.663.573.78-1.89-0.72-1.01P值<0.01<0.01<0.01<0.010.060.480.32

2.2 診斷效能 SUVmax診斷心臟良惡性腫瘤的AUC為0.92；截斷值為6.75時，敏感度為0.95，特異度為0.88，準(zhǔn)確率為0.92。以SUVmean鑒別診斷心臟良惡性腫瘤時，Th 40%診斷效能最佳；以MTV及TLG鑒別診斷時，Th 2.5診斷效能均最佳。

多因素Logistic回歸結(jié)果顯示，Th 40%與Th bgd的診斷效能均較好，而Th bgd的敏感度及準(zhǔn)確率均高于Th 40%。見表3、圖2。

表3 3種閾值勾畫ROI代謝參數(shù)診斷心臟良惡性腫瘤的效能

圖2 3種方法診斷心臟良惡性腫物的ROC圖 A.單因素分析； B.多因素Logistic回歸分析

3 討論

PET代謝信息是鑒別心臟腫瘤良惡性的重要參數(shù)。本研究采用不同閾值得到的PET代謝參數(shù)存在差異，SUVmax截斷值為6.75時，鑒別心臟良惡性腫瘤具有較好的效能，而相應(yīng)CT形態(tài)學(xué)參數(shù)未表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。既往研究[4-5]顯示心房黏液瘤內(nèi)含大量黏液樣基質(zhì)，周邊纖維及平滑肌細胞夾雜存在，可伴不同程度出血、壞死或鈣化，CT難以辨別腫瘤性質(zhì)；而18F-FDG PET顯像不依賴于形態(tài)學(xué)信息，其功能代謝信息可提示腫瘤生物學(xué)行為及腫瘤負荷狀態(tài)，有助于鑒別診斷。本研究結(jié)果與之相符。

MOON等[6]將18F-FDG代謝活躍的腫瘤組織的體積定義為MTV，進一步計算得到TLG，以更全面地反映腫瘤整體的代謝特點。MTV和TLG對于判斷代謝活躍的病變和腫瘤侵襲性至關(guān)重要[7]。既往研究[8-9]勾畫病灶ROI時多以固定閾值為標(biāo)準(zhǔn)，例如以SUV>2.5為標(biāo)準(zhǔn)勾畫ROI，該值僅為臨床經(jīng)驗值，缺乏科學(xué)性，且未考慮假陽性及本底吸收劑量等因素的影響；計算瘤/非瘤比值時，多以病變周圍或?qū)?cè)軟組織(如肌肉)為非瘤本底[10-11]。心肌不同于其他組織，受生理性攝取的干擾，其FDG攝取個體差異較大[12]，因此，勾畫心臟腫瘤時，以病變鄰近正常心肌作為本底并不合適?？紤]到胸壁肌肉較薄，勾畫ROI易產(chǎn)生誤差，本研究選擇豎脊肌作為本底。

本研究單因素分析顯示，鑒別心臟良惡性腫瘤時，不同參數(shù)診斷最佳效能的閾值不同。對SUVmean、MTV和TLG進行多因素Logistic回歸分析，結(jié)果顯示Th bgd和Th 40%診斷效能較好且接近，但前者敏感度及準(zhǔn)確率更高。18F-FDG PET/CT顯像中，血糖、飲水量、代謝水平及顯像時間等因素均可能影響SUV，取Th bgd為閾值時，計算中考慮了本底SUV，可在一定程度上減少干擾因素的影響。LIAO等[10]發(fā)現(xiàn)，在上皮來源卵巢癌患者術(shù)后PET/CT顯像中，基于本底計算閾值的病灶檢出率顯著高于以SUV>2.5為閾值勾畫ROI。TIAN等[13]定量分析綜合治療后鼻咽癌患者的18F-FDG PET/CT圖像，采用Th bgd閾值時，對轉(zhuǎn)移病變的檢出率明顯高于其他固定閾值。

綜上所述，PET代謝信息是鑒別心臟良惡性腫瘤的重要參數(shù)，SUVmax不受勾畫閾值的影響，較其他參數(shù)具有更好的診斷效能；但僅據(jù)SUVmax無法完整評價腫瘤體積及其代謝狀態(tài)。采用多參數(shù)整體評價心臟良惡性腫瘤時，閾值以Th bgd最優(yōu)。但本研究未考慮勾畫心臟腫瘤ROI可能受心肌生理性攝取干擾，有待進一步完善。