王 嬌 ，朱佳研 ，徐文貴 ，呂 達(dá) ，劉舉珍 ，辛 軍

（1.中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，遼寧 沈陽 110004；2.天津市腫瘤醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，天津 300060；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)人民醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010017）

?影像技術(shù)學(xué)?

比較TOF和PSF PET圖像重建技術(shù)對腫瘤病灶定量參數(shù)的影響

王 嬌1，朱佳研2，徐文貴2，呂 達(dá)3，劉舉珍3，辛 軍1

（1.中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，遼寧 沈陽 110004；2.天津市腫瘤醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，天津 300060；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)人民醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010017）

目的：對比分析TOF－PET和PSF－PET重建技術(shù)對全身不同部位及不同大小惡性腫瘤病灶18F－FDG代謝參數(shù)的影響。資料與方法：回顧性分析多中心原發(fā)惡性腫瘤接受18F－FDG PET/CT全身掃描病例共270例，男121例，女149例，平均年齡（59.07±11.82）歲（29～87 歲）；體質(zhì)量指數(shù)（BMI）：23.92±3.35（16.61～34.34）；胸部、腹部、盆腔及淺表部位惡性腫瘤分別為 97、62、104 和 9 例； 病灶直徑 （Dmax）：（4.16±2.27） cm （0.5～15.2 cm）。將 PET/CT 數(shù)據(jù) VUE Point HD、TOF+VUE Point HD、SharpIR+VUE Point HD及TOF+SharpIR+VUE Point HD分別進(jìn)行數(shù)據(jù)重建，其中VUE Point HD（GE Healthcare）為三維迭代重建技術(shù)，SharpIR（GE Healthcare）是基于PSF技術(shù)原理的PET圖像重建技術(shù)。應(yīng)用AW工作站PET VCAR軟件進(jìn)行圖像處理及測量18F－FDG 代謝參數(shù)（SULmean、SULmax、SUVmean、SUVmax）并計算變化率（%）。應(yīng)用獨(dú)立樣本 t檢驗及 One－way ANOVA分析TOF、PSF與TOF+PSF組代謝參數(shù)變化率的比較。結(jié)果：TOF和PSF對所有惡性腫瘤病灶的代謝參數(shù)均有提高，以TOF+PSF組最為顯著。對于胸部病灶，PSF對SUVmax提高的百分比明顯優(yōu)于TOF，分別為8.96%vs 5.26%（P＜0.05）；同樣對于淺表部位病灶，PSF 對 SULmax、SUVmean 及 SUVmax 提高的百分比明顯優(yōu)于 TOF， 分別為 9.22%vs 1.22%，8.56%vs 1.78%及9.33%vs 1.11%（P＜0.05）；但對于盆腔病灶，TOF 對 SULmax、SUVmax 提高的百分比則優(yōu)于 PSF，分別為 18.72%vs 12.29%與20.69%vs 15.41%（P＜0.05）。對于腹部病灶，TOF 與 PSF 代謝指標(biāo)提高無明顯差異（P＞0.05）。BMI＞25 組，TOF 對 SULmax、SUVmax 提高的百分比也優(yōu)于 PSF，分別為 10.45%vs 6.16%與 10.27%vs 6.43%（P＜0.05）。而 Dmax≤2.0 cm 組，PSF 對 SUVmax提高的百分比明顯優(yōu)于 TOF，分別為 11.68%vs 4.78%（P＜0.05）。對于 BMI＜25 組及 Dmax＞2.0 cm 組，兩者對代謝參數(shù)的提高無明顯差異。結(jié)論：聯(lián)合TOF+PSF組重建技術(shù)均能顯著提高惡性腫瘤病灶代謝參數(shù)，胸部及淺表部位病灶及較小病灶，PSF明顯優(yōu)于TOF；盆腔病灶及BMI＞25患者TOF具有優(yōu)勢。

腫瘤；正電子發(fā)射斷層顯像術(shù)

18氟－脫氧葡萄糖（18F－FDG）PET/CT 利用圖像融合技術(shù)將PET及CT配準(zhǔn)、融合，目前廣泛的用于惡性腫瘤的確診、治療方案選擇、療效分析及預(yù)后的分析[1]利用不同的重建處理技術(shù)提高標(biāo)準(zhǔn)化攝取值（Standard uptake values，SUV）的準(zhǔn)確性及圖像質(zhì)量至關(guān)重要。目前臨床PET/CT圖像重建均采用迭代法 （Ordered subsets expectation maximization，OSEM），其是在最大似然期望法基礎(chǔ)上發(fā)展起來。PET/CT設(shè)備廠商陸續(xù)推出了飛行時間PET（Time of flight－position emission tomography，TOF－PET）及點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù) PET（Point spread function－position emission tomography，PSF－PET） 兩種重建技術(shù)和 OSEM聯(lián)合應(yīng)用來提高SUV值的準(zhǔn)確性[2]。

飛行時間PET（TOF－PET）圖像重建技術(shù)的原理：具有快速閃爍晶體和電子線路的設(shè)備可測出光子到達(dá)探測器的時間差，從而可以確定光子出現(xiàn)的位置，即示蹤劑衰變的位置[3]。但其受探測器晶體深度效應(yīng)的影響，也具有一定局限性。而基于點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)（PSF）的PET圖像處理技術(shù)描述了一個成像系統(tǒng)對點(diǎn)光源的響應(yīng)，采用PSF替代傳統(tǒng)的線源擴(kuò)展函數(shù)，被證實(shí)可以顯著提高PET重建圖像的空間分辨率及信噪比[4]。雖然兩者原理不同，但兩者對PET圖像SUV的準(zhǔn)確性均有提高[5]。

為此，本研究應(yīng)用GE公司最新一代PET/CT中的TOF－PET和PSF－PET來對比分析重建技術(shù)對全身不同部位及不同大小惡性腫瘤病灶18F－FDG代謝參數(shù)的影響。

1 資料與方法

一般資料：回顧性分析2015年1月—2016年4月臨床診斷明確的原發(fā)惡性腫瘤接受18F－FDG PET/CT全身掃描病例共270例，其中盛京醫(yī)院180例，天津腫瘤醫(yī)院84例，內(nèi)蒙古自治區(qū)醫(yī)院6例（表1）。男 121 例，女 149 例，平均年齡（59.07±11.82）歲（范圍 29～87 歲）；體質(zhì)量指數(shù)（BMI，單位：kg/m2）：23.92±3.35（范圍 16.61～34.34）；胸部、腹部、盆腔及淺表部位原發(fā)惡性腫瘤數(shù)量分別為97、62、104和9例；腫瘤病灶直徑取CT橫斷面最大切面測量（Dmax）：4.16±2.27 cm（0.5～15.2 cm）。

18F－FDG PET/CT掃描患者首先需要禁食6 h，空腹血糖控制在8.0 mmol/L以下，在充分休息后，靜脈注射0.1 mCi/kg18F－FDG，安靜休息后1 h進(jìn)行掃描。本研究三家醫(yī)院所有患者均采用GE Discovery PET/CT Elite（GE Healthcare，美國）進(jìn)行全身掃描20 min，1.5 min/床位， 螺旋掃描，120 kV， 自動毫安（30～210 mAs，噪聲指數(shù) 25）。

圖像處理由3家醫(yī)院的核醫(yī)學(xué)醫(yī)師分別將符合納入標(biāo)準(zhǔn)的PET/CT原始數(shù)據(jù)統(tǒng)一按VUE Point HD、TOF+VUE Point HD、SharpIR+VUE Point HD及TOF+SharpIR+VUE Point HD分別進(jìn)行數(shù)據(jù)重建（圖1），其中 VUE Point HD（GE Healthcare）為三維迭代重建技術(shù)，SharpIR（GE Healthcare）是基于PSF技術(shù)原理的PET圖像重建技術(shù)。重建后數(shù)據(jù)匯總于盛京醫(yī)院，由同一人將其均用 GE Advantage Workstation圖像處理工作站PET VCAR軟件進(jìn)行圖像處理及測量18F－FDG代謝參數(shù)（SULmean、SUL-max、SUVmean、SUVmax），并以非 TOF 及非 PSF（即VUE Point HD）測量的代謝參數(shù)為參考值，計算TOF、PSF及TOF&PSF重建后所有病灶各代謝參數(shù)的變化率（%），例如：變化率=（TOF SUVmax－非TOF SUVmax）/非 TOF SUVmax。

統(tǒng)計學(xué)處理統(tǒng)計學(xué)軟件使用GraphPad Prism 5.0。應(yīng)用One－way ANOVA及獨(dú)立樣本t檢驗分析TOF、PSF與TOF+PSF組代謝參數(shù)變化率的比較。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

表1示TOF和PSF重建技術(shù)對不同部位、大小及BMI患者惡性病灶代謝參數(shù)SUV、SUL的影響?？傮w來看，與非TOF和非PSF相比，TOF和PSF重建技術(shù)對所有惡性腫瘤病灶的代謝參數(shù)SUV、SUL均有不同程度的提高，而以TOF+PSF兩種重建方式疊加提高代謝參數(shù)程度最為顯著；同時，無論病灶的部位，TOF和PSF重建技術(shù)對最大值（SULmax、SU-Vmax）的提高要明顯優(yōu)于對平均值（SULmean、SUVmean）的提高。

而對于不同部位的腫瘤病灶，TOF和PSF對SUV、SUL的提高程度不完全相同。對于胸部病灶，與非TOF和非PSF相比，PSF對SUVmax提高的百分比明顯優(yōu)于 TOF， 分別為 8.96%vs 5.26%（P＜0.05）；同樣對于淺表部位病灶，PSF 對 SULmax、SUVmean及SUVmax提高的百分比明顯優(yōu)于TOF，分別為 9.22%vs 1.22%，8.56%vs 1.78%及 9.33%vs 1.11%（P＜0.05）； 但對于盆腔病灶， 與非 TOF 和非PSF相比，TOF對 SULmax、SUVmax提高的百分比則優(yōu)于 PSF， 分別為 18.72%vs 12.29%與 20.69%vs 15.41%（P＜0.05）。對于腹部病灶，TOF 與 PSF 代謝指標(biāo)提高無明顯差異（P＞0.05）。

另外，BMI＞25 組，PSF 對 SULmax、SUVmax 提高的百分比也優(yōu)于PSF，分別為10.45%vs 6.16%與10.27%vs 6.43%（P＜0.05），TOF 及 TOF+PSF 提高不顯著。對于BMI≤25組，3者對代謝參數(shù)的提高無明顯差異。

而 Dmax≤2.0 cm 組，PSF 對 SUVmax提高的百分比明顯優(yōu)于 TOF， 分別為 11.68%vs 4.78%（P＜0.05）。Dmax＞2.0 cm 組，兩者對代謝參數(shù)的提高無明顯差異。

3 討論

PET/CT集功能顯像及解剖顯像于一體，通過定量及半定量分析參數(shù)來界定病灶的代謝活性，而SUV認(rèn)為是目前最為常用描述腫瘤組織與正組織的攝取程度。其中，SUVmax為病灶內(nèi)SUV最高像素點(diǎn)的攝取值，SUVmean為整個病灶的平均攝取值，而SUL稱為瘦體標(biāo)準(zhǔn)攝取值（SUVlean），即SUV計算公式中體質(zhì)量分男女進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化校正[6]。

表1 不同部位、大小及BMI患者3種重建參數(shù)對代謝指標(biāo)的影響

目前已有一些資料表明TOF－PET及PSF－PET可以分別提高SUVmax等代謝參數(shù)的準(zhǔn)確性、全身PET顯像圖像空間分辨率及圖像對比度，并減少部分容積效應(yīng)，兩者具有協(xié)同作用[7]。Taniguchi等[8]的研究，驗證PSF+TOF可提高直徑4cm以上病灶及超重患者的圖像質(zhì)量。本研究論證對于不同病灶部位、不同病灶大小及不同BMI患者，TOF+PSF全都優(yōu)于單獨(dú)用 TOF和 PSF，TOF+PSF重建后的 SUVmax等代謝指標(biāo)變化率接近于TOF及PSF分別重建后的總和。

基于TOF及PSF兩者重建技術(shù)各自的優(yōu)勢和局限性的不同，用這兩種方法重建的圖像質(zhì)量及得出的代謝參數(shù)也不同。首先，本實(shí)驗97例胸部原發(fā)腫瘤重建后，PSF對SUVmax提高的百分比明顯優(yōu)于TOF；對于9例淺表部位（甲狀腺、乳腺）腫瘤，可以看出PSF對SUVmax、SULmax的提高也明顯優(yōu)于TOF；而對于腹腔兩者無明顯差異；對于盆腔原發(fā)腫瘤，PSF對 SUVmax、SULmax提高的百分比低于TOF。傳統(tǒng)的圖像重建技術(shù)可以將有效湮沒事件定位在其響應(yīng)線上（LOR），并不能確認(rèn)其位置，而應(yīng)用點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)（PSF）可將響應(yīng)線與其真實(shí)位置準(zhǔn)確定位，因此可以降低圖像模糊、失真及PET的部分容積效應(yīng)，提高PET圖像的系統(tǒng)分辨率，但在使用過程中，實(shí)驗者必須平衡減少邊界偽影和高對比度的沖突[9]。而在本實(shí)驗35例Dmax＜2 cm的病灶中，PSF提高的SUVmax百分比高于TOF也有統(tǒng)計學(xué)意義。胸部及淺表部位，病灶相對于腹部和盆腔組織較小，定位相對準(zhǔn)確與局限，所以其應(yīng)用PSF重建PET更加準(zhǔn)確，這一點(diǎn)在以往的報道中尚未得到證實(shí)。

TOF－PET是基于湮滅輻射γ光子對的飛行時間的差，使可湮沒事件定位在響應(yīng)線（LOR）上9～10 cm范圍內(nèi)，從而可顯著提高圖像質(zhì)量及病灶對比度、降低噪聲干擾，使病灶獲得更快和更一致的收斂[1]。但是TOF技術(shù)需要嚴(yán)格的晶體材料及光電轉(zhuǎn)換器，GE公司的PET/CT采用LBS（基于镥元素的混合型）晶體256個探測器，這些晶體的阻止性能不如傳統(tǒng)的BGO（鍺酸鉍）晶體，成本也較高，這也是待解決的問題之一。在我國，正常人的BMI范圍為18～25，因此本實(shí)驗將BMI=25作為分界線，來分別觀察BMI＞25及BMI≤25的患者重建后SUV等代謝參數(shù)的變化率。本研究中對于超重、偏胖及肥胖患者，TOF技術(shù)在提高圖像質(zhì)量及代謝參數(shù)的準(zhǔn)確性更有應(yīng)用價值。

本實(shí)驗病納入例基數(shù)相對多，干擾因素也較多，有一定的局限和不足之處，對于62例腹部原發(fā)病灶、235例 Dmax＞2 cm 病灶及 183例 BMI＜25的患者，應(yīng)用TOF及PSF重建后計算代謝參數(shù)變化率的差別無統(tǒng)計學(xué)意義，所以我們也尊重實(shí)驗結(jié)果的真實(shí)性，為此，希望在以后的實(shí)驗研究中能去粗取精，精益求精。

綜上所述，TOF和PSF重建技術(shù)均能提高惡性腫瘤病灶代謝參數(shù)，以TOF+PSF組最為顯著，但對于胸部及淺表部位病灶，尤其對于較小病灶（Dmax＜2 cm），PSF明顯優(yōu)于TOF，但對于盆腔病灶及BMI＞25患者，TOF具有優(yōu)勢。

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Comparison of TOF and PSF PET image reconstruction technology’s influence on quantitative parameters of tumor lesions

WANG Jiao1,ZHU Jia-yan2,XU Wen-gui2,LV Da3,LIU Ju-zhen3,XIN Jun1
(1.Department of Nuclear Medicine,Shengjing Hospital Affiliated to China Medical University,Shenyang 110004,China;2.Department of Nuclear Medicine,Tianjin Tumour Hospital,Tianjin 300060,China;3.Department of Nuclear Medicine,the Inner Mongolia Autonomous Region people’s Hospital,Hohhot 010017,China)

Objective:To contrastively analyze the effect of TOF－PET and PSF－PET reconstruction technique for18F－FDG metabolic parameter of different part of the body and different of malignant lesions.Materials and methods:To analyze respectively 270 cases of18F－FDG PET/CT－treated primary malignant tumor infected individuals in several hospitals(Shengjing Hospital,Tianjing Tumor Hospital and the Inner Mongolia Hospital),121 male patients and 149 female patients with an average age of 59.07±11.82(range:29～87 years old),23.92±3.35(range:16.61～34.34)of BMI,97 cases of chest tumor,62 of abdominal tumor,104 of pelvic tumor and 9 of superficial tumor,and (4.16±2.27)cm(0.5～15.2 cm)of Dmax.Reconstruct the PET/CT data according to VUE Point HD,TOF+VUE Point HD,SharpIR+VUE Point HD and TOF+SharpIR+VUE Point HD,in which VUE Point HD(GE Healthcare)is 3D iteration reconstruction technique and SharpIR(GE Healthcare)is the PET image reconstruction technique based on PSF technology.Apply PET VCAR on AW station for image processing and measurement of18F－FDG metabolic parameter(SULmean,SULmax,SUVmean,SUVmax)to calculate the change rate(%).Apply independent sample to analyze the comparation of change rate of TOF,PSF and TOF+PSF parameters.Result:TOF and PSF are both useful to improve the metabolic parameters of all malignant lesions,and TOF+PSF is the most significant.For chest lesions,PSF is superior to TOF to the improve SUVmax,8.96%vs 5.26%(P＜0.05),which is similar in superfacial lesions.Improvement of SULmax,SUVmean and SUVmax by PSF is better than that by TOF,which is 9.22%vs 1.22%,8.56%vs 1.78%and 9.33%vs 1.11%(P＜0.05).But for pelvic lesions,TOF is superior to PSF to improve SULmax and SUVmax,which is 18.72%vs 12.29%and 20.69%vs 15.41%(P＜0.05).For abdominal lesions,there is no significant difference in Metabolic index increase between TOF and PSF(P＞0.05).When BMI＞25,improvement of SULmax and SUVmax by TOF is better than that by PSF,which is 10.45%vs 6.16%and 10.27%vs 6.43%respectively(P ＜0.05).But when Dmax≤2.0 cm,PSF is significantly superior to TOF to improve SUVmax,which is 11.68%vs 4.78%(P＜0.05).When BMI＜25 and Dmax＞2.0 cm,no difference appeare between them.Conclusion:Both TOF and PSF can improve the metabolic parameter of malignant lesions and TOF+PSF is the most significant one.But as for chest and superfacial lesions,especially for smaller lesions,PSF is obviously better than TOF.On the contrary,for pelvic lesions,when BMI＞25,TOF has more advantage.

Neoplasms;Positron－emission tomography

R73；R817.4

A

1008－1062（2017）08－0580－04

2016－11－10；

2016－12－19

王嬌（1992－），女，遼寧丹東人，在讀碩士研究生。E－mail：824450262＠qq.com

辛軍，中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，110004。E－mail：xinj＠sj－h(huán)ospital.org