陳楊宗 唐坤 林潔 林信實(shí) 徐慧 鄭祥武*

調(diào)強(qiáng)放療（IMRT）和其他現(xiàn)代放療（RT）技術(shù)主要依賴于高質(zhì)量的醫(yī)學(xué)成像?；诔上竦陌畜w積勾畫在治療規(guī)劃中確定原發(fā)性腫瘤和頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移瘤的位置和邊界至關(guān)重要［1］。使用葡萄糖類似物18F-FDG的PET提供與通過(guò)CT或MRI獲得的解剖數(shù)據(jù)互補(bǔ)的生物學(xué)信息。利用PET/CT勾畫頭頸部癌的大體腫瘤體積（GTV）的差異相當(dāng)大，部分原因是各機(jī)構(gòu)在基于生理成像確定惡性疾病閾值方面存在分歧［2］。研究已表明，在注射后幾個(gè)小時(shí)內(nèi)，惡性腫瘤的18F-FDG攝取量持續(xù)增加，這種時(shí)相變異可能會(huì)導(dǎo)致與RT規(guī)劃不一致。本研究評(píng)估常用于NPC腫瘤體積勾畫的8種方法的時(shí)相穩(wěn)健性。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2017年11月至2020年7月本院鼻咽癌（NPC）患者20例。男14例，女6例；年齡35~77歲，平均年齡（58.3±10.7）歲。原發(fā)性腫瘤部位在鼻腔［3］。疾病分期包括T2~T4、N0~N2和M0。在治療前72 h，對(duì)所有患者進(jìn)行成像。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）經(jīng)活檢證實(shí)的NPC；（2）能夠合作參與手術(shù)。排除靶體積18F-FDG攝取量低的患者。采用直接鼻咽鏡檢查和組織活檢診斷，對(duì)所有接受評(píng)估的患者進(jìn)行系統(tǒng)分期，包括胸部平片、血清生化學(xué)、對(duì)比增強(qiáng)CT和頭頸部MRI掃描。國(guó)際癌癥控制聯(lián)盟和美國(guó)癌癥聯(lián)合委員會(huì)TNM分期系統(tǒng)第七版用于分期。本項(xiàng)目經(jīng)本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 方法 （1）PET/CT圖像采集方案：患者血糖水平正常（<120 mg/dL），并在FDG PET/CT成像前禁食6 h。在注射重量調(diào)整后標(biāo)準(zhǔn)劑量18F-FDG（3.7 MBq/kg）后30 min，開始頭頸部圖像采集，這使用基于全環(huán)LYSO混合PET/CT掃描儀（Philips Genimi 64 TF；Philips Medical Systems）。在使用120 kVp、80 mA、16×1.25 mm探測(cè)器準(zhǔn)直、1.6射束間距、3.75 mm截面厚度和5 mm重建間距（以匹配PET截面厚度）的成像程序中，從基底顱骨通過(guò)鎖骨獲得低劑量CT。在CT程序后，使用5 min循環(huán)采集三維PET數(shù)據(jù)，即掃描和采集初始化分別為2 min和3 min。在同一區(qū)域中共獲得13個(gè)掃描循環(huán)，整個(gè)掃描持續(xù)65 min。在患者處于仰臥位，并用獨(dú)立頭部支架和覆蓋頭頸部區(qū)的剛性定制面罩固定患者［4］，以減少圖像采集過(guò)程中運(yùn)動(dòng)偽影的情況下，進(jìn)行所有掃描。在一個(gè)頭頸部支架上安裝的定制設(shè)計(jì)的面罩用于固定患者。PET/CT的一般設(shè)置遵循本中心使用方案。（2）MRI和CT采集：使用3T超導(dǎo)系統(tǒng)獲得橫向MRI掃描。在長(zhǎng)時(shí)間掃描（PET/CT和MRI）中，使用U形彈性枕頭固定患者。使用雙探測(cè)器螺旋CT掃描儀。在Omnipaque造影劑給藥后，位置從頂點(diǎn)到鎖骨下5 cm進(jìn)行掃描。（3）GTV勾畫：采用4種分割策略中的8種GTV勾畫方法：①閾值法，其中固定閾值范圍為腫瘤內(nèi)最大體素值的40%~70%（GTV-40%，GTV-50%，GTV-60%，GTV-70%）；②絕對(duì)SUV（GTV-SUV2.5和GTV-SUV 3）；③基于梯度的分水嶺分割方法（GWT）；④解剖生物輪廓（ABC）。由一名經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科醫(yī)師和一名放射腫瘤科醫(yī)師基于CT和MRI數(shù)據(jù)集，繪制GTV輪廓。GTV-CT體積包括解剖異常和對(duì)比增強(qiáng)區(qū)域。最初，基于T2加權(quán)圖像，確定GTV-MRI體積，但必要時(shí)，與對(duì)比前和對(duì)比后T1加權(quán)圖像相比較。T2加權(quán)像上惡性腫瘤的標(biāo)準(zhǔn)是解剖結(jié)構(gòu)與正常對(duì)側(cè)相比的單側(cè)變化、腫塊效應(yīng)、結(jié)節(jié)狀或浸潤(rùn)性異常組織、脂肪替代和低強(qiáng)度［5］。針對(duì)其他實(shí)驗(yàn)結(jié)果，盲法完成所有GTV勾畫?；诮馄蕵?biāo)志，使用圖像融合計(jì)劃評(píng)估給予不同的GTV方法獲得的體積重疊（或不匹配）［6-7］。分別包括GTV-CT（或GTV-MRI）和8個(gè)基于PET的GTV之間的重疊體積，并將重疊部分（OF-CT或OFMRI）計(jì)算為相對(duì)于GTV-CT（或GTV-MRI）的重疊體積。分別包括GTV-CT（或GTV-MRI）和8個(gè)基于PET的GTV之間的體積不匹配，并將不匹配部分（MIS-CT或MIS-MRI）計(jì)算為相對(duì)于GTV-CT（或GTV-MRI）的不匹配GTV-PET體積。計(jì)算相似系數(shù)，以測(cè)量相似性。對(duì)于特定患者，認(rèn)為GTV-MRI是“銀標(biāo)準(zhǔn)”，且認(rèn)為OF-MRI>95%且MIS-MRI<5%的PET/CT GTV是“可接受的PET/CT GTV”?？山邮艿腜ET/CT GTV的相似系數(shù)應(yīng)>0.95。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件。計(jì)量資料以（±s）表示，GTV比較采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)，Tukey顯著性檢驗(yàn)用于顏色矩陣的方差分析。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 NPC的FDG攝取量的時(shí)相差異 FDG攝取量分布變化見圖1，其中SUVmax增加和活動(dòng)邊界不規(guī)則變化。在注射后30~90 min內(nèi)，主要感興趣區(qū)的平均SUVmax從（7.20±4.07）變?yōu)椋?1.04±5.58）。用各種勾畫程序在不同時(shí)間點(diǎn)獲得的平均體積見圖2。在注射后30~80 min內(nèi)，GTV-CT和GTV-GWT得出的體積相似。在40~90分鐘內(nèi)，GTV-CT和GTV-2.5得出的體積相似。其他7個(gè)基于PET的GTV（GTV-40%，GTV-50%，GTV-60%，GTV-70%，GTV-SUV2.5，GTV-SUV3，及GTV-ABC）得出的值比GTV-CT的?。≒<0.001）。在30~60 min內(nèi)，GTV-MRI和GTV-40%得出的體積相似，而在相同時(shí)間框架內(nèi)，GTV-MRI和GTV-ABC獲得的體積相似。4種百分比閾值法（GTV-40%，P=0.01；GTV-50%，P=0.001；GTV-60%，P=0.001和GTV-70%，P=0.0005）得出的值均比GTV-SUV2.5小。3種百分比閾值法（GTV-50%，P=0.02；GTV-60%，P=0.005和GTV-70%，P=0.002）得出的值比GTV-SUV3方法小。3種百分比閾值法（GTV-50%，P<0.0001；GTV-60%，P<0.0001和GTV-70%，P<0.0001）得出的值比GTVABC方法小。GTV-40%和GTV-ABC差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.72）。4種百分比閾值法（GTV-40%，GTV-50%，GTV-60%，GTV-70%）均觀察到一個(gè)明顯的趨勢(shì)，在注射后30~90 min內(nèi)GTV減小。對(duì)于絕對(duì)SUV方法（GTV-SUV2.5和GTV-SUV3）觀察到相反的趨勢(shì)，其中在30~90 min內(nèi)觀察到GTV明顯增大趨勢(shì)。在50 min前，觀察到GTV-ABC值快速減小，之后體積穩(wěn)定。在80 min后，觀察到GTV-GWT值快速減小，但之前體積穩(wěn)定（見圖3）。

圖1 NPC患者的18F-FDG PET/CT成像的時(shí)相變異

圖2 使用各種勾畫程序獲得的不同時(shí)間點(diǎn)的平均體積

圖3 不同勾畫程序的時(shí)相差異比較的顏色矩陣

2.2 GTV勾畫方法的穩(wěn)健性 為了以半定量方式評(píng)估時(shí)相差異，并評(píng)估各種方法的穩(wěn)健性，GTV-GWT（88.17%）和GTV-ABC（86.98%）獲得的百分比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），為了進(jìn)一步評(píng)估時(shí)相變異效應(yīng)，計(jì)算變異系數(shù)作為患者內(nèi)時(shí)相變異性量度。除GTV-60%和GTV-70%外，其余平均變異系數(shù)均<10%。6種方法比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。見表1。

表1 18F-FDG PET/CT成像的8種方法測(cè)定的患者內(nèi)時(shí)相變異性

2.3 PET/CT GTV與GTV-CT和GTV-MRI的相似性分析 PET/CT GTV和GTV-MRI的相似系數(shù)指數(shù)：GTV-40%的平均相似系數(shù)0.81~0.88；GTV-ABC 0.82~0.88。GTV-50%的相似系數(shù)僅在最開始時(shí)（30~40 min）>0.8，并隨時(shí)間的推移而減?。?.72~0.82）。其他5個(gè)PET/CT GTV的相似系數(shù)均<0.8：GTV-60% 0.58~0.71，GTV-70% 0.40~0.50，GTV-2.5 0.60~0.72，GTV-30.51~0.75，GTV-GWT 0.55~0.57（見圖4）。PET/CT GTV和GTVCT的相似系數(shù)：PET/CT GTV的平均相似系數(shù)均<0.7：GTV-40% 0.46~0.57，GTV-50%0.33~0.44，GTV-60% 0.23~0.31，GTV-70% 0.13~0.20，GTV-2.5 0.49~0.70，GTV-3 0.41~0.60，GTV-GWT 0.65~0.71。見圖5。

圖4 采用各種PET/CT勾畫程序獲得的不同時(shí)間點(diǎn)的相對(duì)于MRI的平均相似系數(shù)

圖5 采用各種PET/CT勾畫程序獲得的不同時(shí)間點(diǎn)的相對(duì)于CT的平均相似系數(shù)

2.4 可接受點(diǎn)的計(jì)數(shù)時(shí)間分布 對(duì)于特定患者，OFMRI值>95%且MIS-MRI值<5%的基于PET的GTV可接受；各種分割方法提供完全不同的性能。GTV-ABC涵蓋57%的患者，其中在35~55 min相似性可接受。GtV-40%涵蓋57%的患者，其中在50~55 min相似性可接受。在其他時(shí)間點(diǎn)或其他GTV涵蓋更少患者，其中相似性可接受。見圖6。

圖6 可接受點(diǎn)的計(jì)數(shù)時(shí)間分布

3 討論

大多數(shù)處理PET GTV測(cè)定的擬議工作均依賴于閾值，要么基于先驗(yàn)CT，要么使用從體模研究中得到的固定閾值。

本研究中，強(qiáng)調(diào)對(duì)NPC患者進(jìn)行18F-FDG PeT/CT成像的時(shí)相變異性。使用閾值法進(jìn)行GTV勾畫時(shí)，估算的GTV體積將取決于所選擇的閾值水平。Ford等提出的體模和患者數(shù)據(jù)表明這些參數(shù)之間的敏感性依賴性高。通常在注射后1 h，獲得18F-FDG PET/CT成像。無(wú)證據(jù)表明將這種選擇用作最佳治療規(guī)劃時(shí)間。本研究顯示，在注射18F-FDG后35~55 min，GTV-ABC可能是最佳選擇，假設(shè)MRI是合適的銀標(biāo)準(zhǔn)，在注射18F-FDG后35~70 min，GTV-40%是次要選擇。這些發(fā)現(xiàn)明顯不同于當(dāng)前與18F-FDG PET/CT掃描相關(guān)的臨床實(shí)踐，且先前對(duì)NPC的研究未涉及這一點(diǎn)。此外，在估算GTV的時(shí)相變異方面，無(wú)一致標(biāo)準(zhǔn)。不清楚這種變異是否最終影響臨床結(jié)局。GTV-GWT和GTV-ABC可能會(huì)降低治療規(guī)劃時(shí)相變異風(fēng)險(xiǎn)。閾值法和絕對(duì)SUV方法對(duì)SUV變化敏感。每分鐘SUV都在變化，并導(dǎo)致時(shí)相變異。由于GWT和ABC方法主要取決于信號(hào)對(duì)比度，并且受SUV變化的影響較小，這兩種方法比其他方法更穩(wěn)健。

雖然GTV-GWT本身夠穩(wěn)健，但其得出的體積比GTV-MRI的大得多，但仍比GTV-CT的略小。在當(dāng)前臨床實(shí)踐中，認(rèn)為頭頸部癌癥治療規(guī)劃的MRI是一種極好的工具。因此，非常謹(jǐn)慎地采用GTV-GWT。然而，在GTV勾畫方面，MRI存在局限性［8-9］。應(yīng)進(jìn)一步研究GTV-GWT和GTV-MRI的綜合性能比較。

目前，推薦MRI為NPC的成像方式，因軟組織對(duì)比度極好且臨床結(jié)局可接受［10］。本研究中，采用GTVMRI作為銀標(biāo)準(zhǔn)。然而，在NPC治療規(guī)劃中，MRI是否優(yōu)于18F-FDG PET/CT仍不清楚?；谇笆霭l(fā)現(xiàn)，GTVABC夠穩(wěn)健，且與GTV-MRI的相似性高。由于穩(wěn)健性或與GTV-MRI的相似性降低，GTV-40%、GTV-50%、GTV-2.5、GTV-3和GTV-GWT的使用仍存在爭(zhēng)議。此外，GTV-60%和GTV-70%的穩(wěn)健性及與GTV-MRI的相似性均差，不建議用于NPC治療規(guī)劃。