王勝軍，陸宏軍，楊衛(wèi)東，石梅，魏麗春，馬曉偉，趙小虎，汪靜

18F-FDG PET/CT代謝體積與病理體積對比確定宮頸癌最大標(biāo)準(zhǔn)攝取值的最佳百分閾值

王勝軍，陸宏軍，楊衛(wèi)東，石梅，魏麗春，馬曉偉，趙小虎，汪靜

目的通過18F-氟代脫氧葡萄糖正電子發(fā)射型計算機(jī)斷層掃描儀(18F-FDG PET/CT)代謝體積與病理體積的比較，確定宮頸癌最大標(biāo)準(zhǔn)攝取值(SUVmax)的最佳百分閾值。方法12例宮頸癌患者術(shù)前行PET/CT，經(jīng)PET圖像選取腫瘤SUVmax的10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%等不同閾值勾畫腫瘤邊界，生成相應(yīng)的PET大體腫瘤體積(PET GTV)。術(shù)后進(jìn)行病理切片，確定每層切片腫瘤邊緣及面積，由面積乘以切片厚度計算每張切片的腫瘤體積，累積所有切片的腫瘤體積作為全部腫瘤的病理大體體積(病理GTV)。將與腫瘤病理GTV最接近的PET GTV確定為最佳PET GTV值，將其對應(yīng)的SUVmax閾值稱為最佳百分閾值。結(jié)果12例患者的最佳SUVmax閾值為40.83%±6.34%(30%～50%)。以SUVmax的41%閾值勾畫腫瘤邊界所得PET GTV與病理GTV比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.352)，并且兩者有較好的相關(guān)性(r=0.99，P=0.000)。結(jié)論通過病理體積確定的PET最佳SUVmax閾值能準(zhǔn)確指導(dǎo)宮頸癌靶區(qū)的勾畫，對提高三維適形調(diào)強(qiáng)放療療效具有重要意義。

正電子發(fā)射斷層顯像術(shù)；體層攝影術(shù)，X線計算機(jī)；標(biāo)準(zhǔn)化攝取值；宮頸腫瘤；大體體積；放射療法

在全球范圍內(nèi)，每年有20多萬女性死于宮頸癌，其發(fā)病率呈上升趨勢。放射療法適合治療Ⅰa－Ⅳa的各期宮頸癌[1]。提高放療效果的關(guān)鍵在于放療靶區(qū)的準(zhǔn)確確定。臨床常采用CT勾畫放療靶區(qū)，由于不易發(fā)現(xiàn)小的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶，可能會存在靶區(qū)錯畫或漏畫，影響治療效果[2]。近年來正電子發(fā)射型計算機(jī)斷層掃描(PET/CT)靶區(qū)勾畫日益受到重視，PET/CT可檢出CT或MRI沒有發(fā)現(xiàn)或可疑的轉(zhuǎn)移灶。因此，PET/CT已成為指導(dǎo)放療的重要方法[3]。目前，針對宮頸癌PET/CT指導(dǎo)放療靶區(qū)勾畫的研究尚不充分。本研究通過PET顯像獲取宮頸癌最大標(biāo)準(zhǔn)攝取值(SUVmax)不同百分閾值對應(yīng)的PET腫瘤大體體積(GTV)，并與病理GTV進(jìn)行比較，確定18F-FDG PET/CT的最佳PET GTV及宮頸癌腫瘤靶區(qū)勾畫的SUVmax最佳百分閾值，以期更有效地指導(dǎo)臨床宮頸癌的放射治療。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇經(jīng)宮頸刮片或穿刺活檢確診為宮頸鱗癌的患者12例，國際婦產(chǎn)科聯(lián)盟(FIGO)分期為Ⅰb1-Ⅰb2期，最終接受手術(shù)治療，年齡22～74(50.2±6.6)歲，術(shù)前未做其他治療?；颊呔炇鹬橥鈺?/p>

1.2 PET/CT檢查 術(shù)前患者禁食6h以上，血糖＜7.0mmol/L，按5.55MBq/kg注射18F-FDG，采用西門子Siemens Biograph 40型PET/CT進(jìn)行顯像，休息1h后再次行PET/CT顯像。CT：電壓120kV，有效毫安秒(EFFmAs)130，層厚5.0mm，螺距0.8。PET：三維采集，2min/床，床位5～7個。PET采用有序子集最大期望值(OSEM)重建，迭代次數(shù)(Iterations)4，子集數(shù)(Subsets)8，矩陣168×168，放大比例(Zoom)1.0，半高寬(FWHM)5.0。由2名核醫(yī)學(xué)科醫(yī)師瀏覽圖像。若膀胱充盈過度或腫瘤太大，兩者之間有遮擋或邊界顯示不清，患者必須肌內(nèi)注射20mg呋塞米(Furosemide)并且排尿6～8次或直接導(dǎo)尿后重新進(jìn)行PET/CT掃描，以防止膀胱的高放射性干擾。

1.3 PET GTV的測量 術(shù)前由2名核醫(yī)學(xué)科主治醫(yī)師用TrueD軟件進(jìn)行PET GTV勾畫(圖1)。將DICOM數(shù)據(jù)導(dǎo)入TrueD軟件內(nèi)，選擇2×2顯示模式，顯示軸位、冠狀位、矢狀位和三維立體圖像，選擇圖1右邊定量工具欄第2排第3個3D處理圖標(biāo)，即在PET圖像中僅計算大于等于某個具體的SUVmax百分閾值所勾畫的腫瘤邊界，并在3個方向上勾畫、調(diào)整感興趣區(qū)(ROI)，使ROI在每個方向上都略大于肉眼所見的腫瘤邊界；在SUVmax的百分閾值(% of max)圖標(biāo)前面的空格內(nèi)輸入數(shù)值，如10，代表腫瘤SUVmax10%的閾值，在SUV圖標(biāo)前面的空格內(nèi)就會出現(xiàn)SUVmax10%閾值所對應(yīng)的SUV具體值，比如2.0，確定后軟件就會自動按照SUV≥2.0在腫瘤的3個方向上進(jìn)行邊界勾畫。依次輸入10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%，就會產(chǎn)生一系列PET GTV值。

圖1 20% SUVmax對應(yīng)的PET GTV腫瘤邊界的勾畫示意圖Fig. 1 Schematic diagram of PET GTV delineated under the 20% SUVmaxthresholds

1.4 測量病理體積 收集病理標(biāo)本，保持標(biāo)本的完整性并用絲線做好方向標(biāo)記。按照在體位置放置標(biāo)本，立即用卡尺測量腫瘤的大體軸位、冠狀位、矢狀位長度。將標(biāo)本固定于自制蠟板上，放入4%的甲醛中浸泡5h，取出標(biāo)本后測量3個方向上的長度，假如第2次測量的體積超過第1次體積的5%，就舍棄該標(biāo)本。用MICROM HM450大體切片機(jī)進(jìn)行切片，片厚5mm，切片范圍包括整個腫瘤及環(huán)繞的正常組織。將切片編號后行HE染色并照相，將照片導(dǎo)入Adobe Photoshop軟件中，由病理科教授在圖像上勾畫腫瘤邊界，利用該軟件計算各層切片勾畫邊界內(nèi)的面積，乘以層厚5mm，作為該切片腫瘤的體積，勾畫腫瘤所有切片的邊界，計算每張切片的體積，將所有體積相加，獲得腫瘤的病理GTV。

1.5 確定百分閾值 與腫瘤病理GTV比較，與之最接近的PET GTV為最佳PET GTV，其對應(yīng)的SUVmax閾值稱為最佳百分閾值。

1.6 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)以x±s表示，最佳PET GTV及病理體積的差異比較采用t檢驗(yàn)，兩者體積的相關(guān)性采用直線相關(guān)分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

12例患者的最佳個體SUVmax閾值為40.83%± 6.34%(30%～50%)。最佳PET GTV與病理GTV比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.657)。以12例患者的最佳SUVmax閾值平均值41%作為最佳百分閾值，同樣利用TrueD軟件得到12例患者相應(yīng)的41% SUVmaxPET GTV，并與病理GTV比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.352)；41% SUVmaxPET GTV與病理GTV兩者間有很好的相關(guān)性(r=0.99，P=0.000，表1)。

表1 12例患者的最佳百分閾值、最佳PET GTV、41% SUVmaxPET GTV及病理GTVTab.1 The optimal SUVmaxthreshold, optimal PET GTV, 41% SUVmaxPET GTV and pathological GTV of 12 patients

3 討 論

準(zhǔn)確勾畫腫瘤靶區(qū)可有效提高腫瘤放射治療的效果，腫瘤PET代謝顯像可顯示腫瘤的代謝與功能，反映腫瘤的生物學(xué)行為，目前已成為腫瘤靶區(qū)勾畫的有效方法。

PET/CT勾畫腫瘤邊界的方法主要有以下幾種。第1種為目測法，主要根據(jù)核醫(yī)學(xué)醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)來確定[4]。該法主觀性強(qiáng)，客觀性差。第2種為標(biāo)準(zhǔn)化攝取值(SUV)絕對值，如SUV=2.5。Hong等[5]在19例行PET和CT的非小細(xì)胞肺癌患者中進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，SUV=2.5使58%的患者腫瘤體積發(fā)生了改變。但SUV絕對值測量在很多情況下可能是不可靠的，準(zhǔn)確性和重復(fù)性可能存在問題[6]。第3種是SUVmax的百分閾值法，即確定腫瘤SUVmax的一個百分值[7]。目前，SUVmax的應(yīng)用最為廣泛，通常應(yīng)用于頭頸部腫瘤和肺癌的準(zhǔn)確體積勾畫。例如Kao等[8]研究了15例頭頸部腫瘤患者，在治療前進(jìn)行PET/CT檢查，發(fā)現(xiàn)合適的百分閾值水平(suitable threshold level，sTL)與SUVmax有很好的相關(guān)性。Yu等[9]以非小細(xì)胞肺癌術(shù)后病理大切片技術(shù)獲得的腫瘤病理體積為“金標(biāo)準(zhǔn)”，與PET影像不同閾值下的體積進(jìn)行匹配研究，確定肺癌的最佳SUV百分閾值是31%±11%。

不同腫瘤的生物學(xué)性能及代謝水平存在一定差異，因此其SUVmax閾值也有所不同。一些專家采用40% SUVmax作為宮頸癌百分閾值確定放療計劃[10]。Showalter等[11]研究了40例早期宮頸癌患者，均在放療前進(jìn)行PET/CT檢查，他們在PET/CT圖像的X、Y、Z軸3個方向上按照SUVmax的40%閾值確定腫瘤邊界，測量每個方向上的最大直徑，并和腫瘤病理匹配層面3個方向的最大直徑進(jìn)行比較，最后發(fā)現(xiàn)兩者有很好的相關(guān)性(r=0.757，P＜0.0001)。但截至目前，有關(guān)宮頸癌PET/CT放療靶區(qū)勾畫的研究尚不充分。

本研究以宮頸癌為研究對象，以SUVmax的41%作為最佳百分閾值，與既往研究采用的40%閾值接近。但大部分研究采用的是PET圖像X、Y、Z軸最大徑與相應(yīng)病理切片3個方向腫瘤最大徑相比較的方法[12]。我們認(rèn)為這種方法實(shí)施起來困難較大，很難將在體影像切面與病理標(biāo)本切片保持較好的對應(yīng)。而本研究采用的方法可操作性強(qiáng)，方法簡單，即使病理切片與在體的影像層面對應(yīng)不好，也不會影響整個腫瘤病理體積的估算。在標(biāo)本選擇上，通過前后兩次體積的比較，剔除了收縮率超過第1次體積5%的標(biāo)本，保證了病理體積的可靠性。

通過與病理體積比較，本研究認(rèn)為，以41%作為SUVmax的最佳百分閾值比較合適。Ma等[13]用40%作為SUVmax的百分閾值，與MRI確定的GTV進(jìn)行對比研究，發(fā)現(xiàn)二者具有很好的一致性。我們的結(jié)論與該文獻(xiàn)一致。一些研究的SUVmax百分閾值偏低，可能與病理類型、級別及患者的選擇有關(guān)。一般來說，對于低分化或未分化的鱗狀細(xì)胞癌，SUVmax相對偏高，而SUVmax的百分閾值相對偏低。相反，對于腺癌，SUVmax相對偏低，而SUVmax的百分閾值相對偏高。另外，我們選擇的病例大部分為中-高分化的鱗狀細(xì)胞癌且FIGO的臨床分期為Ⅰb1-Ⅰb2。因此，應(yīng)進(jìn)一步開展包括其他病理類型和FIGO分期Ⅱb-Ⅲb期宮頸癌的大樣本研究，更為準(zhǔn)確地確定PET GTV，以提高宮頸癌的放療效果。

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Definition of optimal percentage threshold of SUVmaxby comparison of18F-FDG PET/CT metabolism volume with pathological volume of cervical cancer

WANG Sheng-jun1, LU Hong-jun2, YANG Wei-dong1, SHI Mei2, WEI Li-chun2, MA Xiao-wei1, ZHAO Xiao-hu1, WANG Jing1*
1Department of Nuclear Medicine,2Department of Radiotherapy, Xijing Hospital, Fourth Military Medicine University, Xi’an 710032, China
*

, E-mail: wangjing@fmmu.edu.cn

ObjectiveTo define an optimal maximum standardized uptake value (SUVmax) threshold of 18F-fluorodeoxygluose (18F-FDG) in delineating metabolic tumor volume of cervical cancer by comparing positron emission tomography and computed tomography (PET/CT) with pathological volume of the tumor. MethodsTwelve patients with cervical cancer prospectively underwent a PET/CT scan. Different SUVmaxthresholds, including 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45% and 50%, were screened from PET images to obtain the corresponding PET metabolism gross tumor volume (GTV). Pathological slices were prepared after the operation for determination of the edge and area of the tumor. Pathological tumor volumes were measured from each slice, and they were then combined to derive the pathological GTV. An optimal PET GTV was defined when PET GTV was closest to the pathological tumor volume, and SUVmaxthreshold corresponding to the optimal PET GTV was named as the optimal SUVmaxthreshold.ResultsThe optimal SUVmaxthreshold was between 30% and 50% with an mean value of 40.83%±6.07% in all the 12 patients. There was no significant statistical difference between the pathological GTV and PET GTV with a SUVmaxthreshold of 41%(P=0.352), and they were well correlated with each other with a coefficient of 0.99(P=0.000).ConclusionsPET optimal SUVmaxthreshold derived by comparison with pathological GTV is of great significance in improving the curative effect of intensified modulated radiation therapy (IMRT).

positron-emission tomography; tomography, X-ray computed; standardized uptake value; uterine cervical neoplasms; gross tumor volume; radiotherapy

R445.3；R730.4

A

0577-7402(2013)08-0653-04

2013-01-04；

2013-03-02)

(責(zé)任編輯：李恩江)

王勝軍，副主任醫(yī)師，碩士研究生。主要從事腫瘤核醫(yī)學(xué)的診斷及治療工作

710032 西安 第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科(王勝軍、楊衛(wèi)東、馬曉偉、趙小虎、汪靜)，放療科(陸宏軍、石梅、魏麗春)

汪靜，E-mail：wangjing@fmmu.edu.cn