18F-FDG PET/CT SULpeak測量方法可靠性分析

馬文超，徐文貴，張青菊，甄玉莎，朱　磊

(天津醫科大學腫瘤醫院 分子影像及核醫學診療科，國家腫瘤臨床醫學研究中心，天津市腫瘤防治重點實驗室,天津300060)

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18F-FDG PET/CT SULpeak測量方法可靠性分析

馬文超，徐文貴*，張青菊，甄玉莎，朱磊

(天津醫科大學腫瘤醫院 分子影像及核醫學診療科，國家腫瘤臨床醫學研究中心，天津市腫瘤防治重點實驗室,天津300060)

摘要：目的分析手工及PET VCAR(PET Volume Computed Assisted Reading)軟件自動測量肝臟及肺癌病灶SULpeak的重復性和一致性。方法回顧性分析50例原發性肺癌患者18F-FDG PET/CT顯像結果。兩名醫生、同一醫生一周前后分別測定肝右后葉及肺癌病灶感興趣區內高代謝區域的5個體積為1 cm3(直徑為1.2 cm球形)的隨機像素點的SULmax，取5個SULmax的均數定義為SULpeak-手工；同時應用AW46工作站的PET VCAR軟件自動測定肝右后葉及肺癌病灶SULpeak-自動。采用Bland-Altman分析和配對T檢驗評價SULpeak-手工和SULpeak-自動的重復性和一致性。結果通過PET VCAR測量肝右后葉和肺癌病灶的SULpeak-自動誤差均為0 g/ml*，重復性均為100%。肝右后葉同一醫生不同時間及不同醫生手工測量的SULpeak-手工值均低于SULpeak-自動(P<0.001)；Bland-Altman分析示同一醫生不同時間及不同醫生間分別有1/50(2%)、2/50(4%)個點位于95%一致性界限外。肺癌病灶SULpeak-手工值均高于SULpeak-自動(P<0.05)；Bland-Altman分析示同一醫生不同時間及不同醫生間分別有1/50(2%)、2/50(4%)個點位于95%一致性界限外。結論SULpeak-手動受手工操作的影響明顯，重復性和一致性均較SULpeak-自動差，而SULpeak-自動有良好的可靠性。PET VCAR自動測量SULpeak為PET/CT精確定量提供了重要平臺，有助于推動以SULpeak為主要評價指標的PERCIST(Positron Emission tomography Response Criteria In Solid Tumors)標準的臨床應用及推廣。

(ChinJLabDiagn,2016,20:0032)

18F-FDG PET/CT對惡性腫瘤的療效評估及隨訪發揮著重要的作用。根據PERCIST1.0(Positron Emission tomography Response Criteria In Solid Tumors 1.0)標準的要求[1]，以SULpeak作為治療反應的最主要定量指標，SULpeak降低≥30%，且絕對值≥0.8×SUL定義為部分代謝反應；SULpeak升高≥30%，且絕對值≥0.8×SUL則定義為疾病代謝進展。因此，多次18F-FDG PET/CT檢查尤其同一患者治療前后所測SULpeak的重復性對于判斷患者的治療反應至關重要。本研究回顧性分析50例肺癌患者18F-FDG PET/CT顯像結果，分析手工及PET VCAR(PET Volume Computed Assisted Reading)軟件自動測量肝右后葉及肺癌病灶SULpeak的重復性和一致性。

1資料與方法

1.1臨床資料回顧性分析2014年10月至2015年4月間由我院18F-FDG PET/CT診斷并經病理確診為原發性肺癌患者共50例，其中男25例，女25例，平均年齡：65.08±10.82歲(范圍：36-86歲)。所有患者原發灶體積均大于1 cm3。

1.2顯像方法18F-FDG由回旋加速器生產、合成器合成，PH值5-7，放化純≥95%?；颊呓?-6 h，血糖控制在6.8 mmol/L以下，禁止使用鎮靜藥物。靜脈注射18F-FDG注射劑量為3.7-4.81 MBq/kg，安靜休息60分鐘后進行掃描。使用GE Discovery PET/CT Elite進行PET/CT掃描。掃描范圍：顱頂至股骨中段。PET使用3D+飛行時間技術(TOF)+點擴展函數(SharpIR)采集及重建技術，矩陣：192×192，2min/床位。CT掃描參數：

常規全身螺旋掃描，120 kV，自動曝光控制技術(30-210 mA，噪聲指數25)，層厚3.25 mm。詳細記錄患者的身高(cm)、體重(kg)。

1.3圖像分析由兩名具有3年以上PET/CT閱片經驗的核醫學科醫生獨立完成進行圖像處理及代謝指標測量，所有圖像通過AW4.6后處理工作站進行處理。兩名醫生及同一醫生一周前后分別測定，同一醫生測量結果定義為測量者內，不同醫生測量結果定義為測量者間。測量部位：正常肝右后葉及肺癌原發病灶。SULpeak：手工和自動測量的感興趣區為同一感興趣區；(1)測量感興趣區內高代謝區域的5個體積為1 cm3(直徑為1.2 cm球形)的隨機像素點的SULmax，取5個SULmax的均數定義為SULpeak-手工[2]，測量過程中盡量避開空洞及周圍的炎癥組織。(2)應用PET VCAR軟件自動測定的感興趣區域的SULpeak，定義為SULpeak-自動。

1.4統計學分析所有數據均以Mean±SD表示，應用SPSS 19.0及GraphPad Prism 5.1軟件進行統計學分析。測量者內及測量者間測量結果一致性檢驗采用Bland Altman分析，可信區間為95%；SULpeak-手工與SULpeak-自動的比較采用配對T檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

2結果

2.1SULpeak-自動一致性分析

測量者內及測量者間肝右后葉及肺癌病灶SULpeak-自動測量結果一致，差異為0 g/ml*，即重復性為100%(圖1)。

圖1　肝右后葉及肺癌病灶SULpeak-自動一致性分析

2.2肝右后葉SULpeak統計學分析

正常肝右后葉測量者內SULpeak-手工測量一致性Bland-Altman分析顯示：差異及其標準差分別為-0.017 g/ml*及0.15 g/ml*，95%一致性界限為-0.318~0.283 g/ml*，其中1/50(2%)個點位于95%一致性界限外(圖2a)。測量者間SULpeak-手工測量一致性Bland-Altman分析顯示：差異及標準差分別為-0.006 g/ml*及0.127 g/ml*，95%一致性界限為：-0.255~0.243 g/ml*，其中2/50(4%)個點位于95%一致性界限外(圖2b)。

圖2　肝右后葉SULpeak-手工一致性分析

醫生1不同時間點及醫生2測量結果肝右后葉SULpeak-手工低于SULpeak-自動(表1)，且差異有統計學意義(P<0.001)。

表1　肝右后葉SULpeak-手工與SULpeak-自動的對比

2.3肺癌SULpeak分析

肺癌原發灶測量者內SULpeak-手工測量一致性Bland-Altman分析顯示：差異及其標準差分別為-0.17 g/ml*及0.80 g/ml*，95%一致性界限為-1.77~1.40 g/ml*，其中1/50(2%)個點位于95%一致性界限外(圖3a)。測量者間SULpeak-手工測量一致性Bland-Altman分析顯示：差異及標準差分別為-0.17 g/ml*及0.96 g/ml*，95%一致性界限為-2.06~1.72 g/ml*，其中2/50(4%)個點位于95%一致性界限外(圖3b)。

圖3　肺癌病灶SULpeak-手工一致性分析

醫生1不同時間點及醫生2手工測量肺癌病灶SULpeak-手工高于SULpeak-自動(表2)，且部分差別有統計學意義(P<0.05)。

表2　肺癌病灶SULpeak-手工與SULpeak-自動的對比

3討論

隨著定量化技術的不斷發展使得PET/CT的臨床應用除了常規的腫瘤診斷、分期之外，在治療反應評估及預后判斷方面亦逐漸發揮重要作用。尤其應用于治療反應評估時，18F-FDG代謝視覺上的改變可能不是很明顯，因此精確定量很重要。2009年Wahl RL提出PET評估實體瘤療效標準-PERCIST1.0標準中[1]，以瘦體重標準化的SUL取代臨床常用的體重標準化的SUV，采用病灶感興趣區內單一最小單元(直徑為1.2 cm的球形區域，其體積約為1 cm3)的峰值(SULpeak)代替傳統的SUV最大值(SUVmax)或平均值(SUVmean)，以減少誤差。以SULpeak為18F-FDG攝取代謝指標在定量分析惡性腫瘤治療反應方面發揮重要作用。本研究對比分析了肝右后葉及肺癌病灶SULpeak手工測量與PET VCAR自動測量值，結果顯示無論測量者內還是測量者間手工測量SULpeak均有2-4%差異，且肝右后葉SULpeak-手工低于SULpeak-自動，而肺癌病灶SULpeak-手工高于SULpeak-自動，提示測量者的手工操作對SULpeak準確性和重復性帶來一定影響；而PET VCAR軟件自動測量正常肝右后葉及肺癌病灶的SULpeak重復性為100%。

SULpeak測量的可靠性對于惡性腫瘤治療療效評估及預后判斷具有重要意義。AmitBhoil等觀察ⅢB-Ⅳ期非小細胞肺癌患者EGFR-TKI治療反應結果顯示與18F-FLT(3’deoxy-3’-fluorine-18-fluorothymidine)SULpeak及18F-FDG TLG(total lesion glycolysis)相比，18F-FDG SULpeak能更好的預測OS(over survival)及PFS(progression free survival)[3]。Masahiro Yanagawa等研究分別以54%、69%SULpeak為界值分組，結果示兩組間OS與DFS(disease-free survival)有明顯差異(P<0.05)[4]。最近的一項研究提示SULpeak降低率是影響NSCLC化療后DFS的獨立影響因素(P<0.05)[5]。但是，Tahari AK等[6]研究肝臟SULmean的測量重復性，結果示兩次掃描門脈、門脈以上及門脈以下位置VOIs測量SULmean的平均誤差百分比分別為3.55%±23.19%,4.65%±23.87%及4.30%±23.03%，95%一致性界限值為-0.5~0.60，其重復性一般。本研究結果顯示手工測量肺癌病灶SULpeak測量者內有2%的差異，而測量者間有4%的差異，該結果略優于Minn H與Weber WA等研究結果(6%-10%)[7,8]；關于18F-FDG代謝指標SUV、SUL及SULpeak的測量的研究得到相似的重復性或一致性，提示在臨床診斷的層面，手工測量或許可以替代自動測量結果。但本研究中肝臟SULpeak-手工低于SULpeak-自動，而肺癌病灶SULpeak-手工高于SULpeak-自動，且大部分差別均有統計學意義(P<0.05)，提示檢查者的手工操作對SULpeak測量準確性和重復性帶來一定影響，手動測量可能導致肺癌病灶T/N比值增高，從而高估肺癌病灶的18F-FDG攝取，不能滿足肺癌病灶的18F-FDG代謝定量及治療反應分析評估的要求。

本研究50例患者的肝右后葉及肺癌病灶的SULpeak-自動測量結果的差異為0 g/ml*，重復性為100%。PET VCAR自動測量病灶SULpeak避免操作者的影響、同時能夠自動避開空洞、炎癥組織的干擾，保證了結果的準確性及重復性，為PET/CT精確定量提供了重要平臺，能夠滿足PERCIST標準定量評價腫瘤治療反應的要求。肝右后葉及肺癌病灶的SULpeak受手工操作的影響明顯。PET VCAR軟件測量SULpeak-自動的可重復性高，有助于推動以SULpeak為主要評價指標的PERCIST標準的臨床應用及推廣。

參考文獻：

[1]Wahl RL,Jacene H,Kasamon Y,et al.From RECIST to PERCIST:evolving considerations for PET response criteria in solid tumors[J].J Nucl Med,2009,50(Suppl 1):122S.

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[3]Bhoil A,Singh B,Singh N,et al.Can 3'-deoxy-3'-(18)F-fluorothymidine or 2'-deoxy-2'-(18)F-fluoro-d-glucose PET/CT better assess response after 3-weeks treatment by epidermal growth factor receptor kinase inhibitor,in non-small lung cancer patients Preliminary results[J].Hell J Nucl Med,2014,17(2):90.

[4]Yanagawa M,Tatsumi M,Miyata H,et al.Evaluation of response to neoadjuvant chemotherapy for esophageal cancer:PET response criteria in solid tumors versus response evaluation criteria in solid tumors[J].J Nucl Med,2012,53(6):872.

[5]Ding Q,Cheng X,Yang L,et al.PET/CT evaluation of response to chemotherapy in non-small cell lung cancer:PET response criteria in solid tumors (PERCIST) versus response evaluation criteria in solid tumors (RECIST)[J].J Thorac Dis,2014,6(6):677.

[6]Tahari AK,Paidpally V,Chirindel A,et al.Two-time-point FDG PET/CT:liver SULmean repeatability[J].AJR Am J Roentgenol,2015,204(2):402.

[7]Minn H,Zasadny KR,Quint LE,et al.Lung cancer:reproducibility of quantitative measurements for evaluating 2-[F-18]-fluoro-2-deoxy-D-glucose uptake at PET[J].Radiology,1995,196(1):167.

[8]Weber WA,Ziegler SI,Th?dtmann R,et al.Reproducibility of metabolic measurements in malignant tumors using FDG PET[J].J Nucl Med,1999,40(11):1771.

關鍵詞：測量方法；脫氧葡萄糖；瘦體重標準化攝取值峰值；一致性；重復性

Reliability analysis of measurement methods for18F-FDG SULpeakin PET/CT scanMAWen-chao,XUWen-gui,ZHANGQing-ju,etal.(DepartmentofMolecularImagingandNuclearMedicine,TianjinMedicalUniversityCancerInstituteandHospital,NationalClinicalResearchCenterforCancer,KeyLaboratoryofCancerPreventionandTherapy,Tianjin300060,China)

Abstract:ObjectiveTo compare peak standardized uptake normalized to lean body mass (SULpeak) of manual and automatic measurement by PET VCAR (PET Volume Computed Assisted Reading ) and evaluate the repeatability of manual SULpeak.MethodsFifty patients with primary lung cancer confirmed by18F-FDG PET/CTwere included in our study retrospectively.We used PET VCAR software of AW4.6 workstation to automatically measure SULpeak(SULpeak-auto) and the average SULmaxof five random pixels in fixed sized (1.2 cm in diameter，about 1 cm3volume) spherical VOI drawn over lesions was calculated by two doctors and same doctor at different time,defined as SULpeak-manual.ResultsThe bias of SULpeak-autowere 0 g/ml* and repeatability was 100% for liver and lung cancer lesions.While liver SULpeak-manualof two doctors and same doctor at different time were lower than SULpeak-auto(P<0.001).And Bland-Altman analysis results showed that 1/50 (2%) 2/50(4%) points located outside 95% limit of agreement respectiveby.Lung cancer lesions SULpeak-manualof two doctors and same doctor at different time were higher than SULpeak-auto(P<0.05).And Bland-Altman analysis results showed that 1/50(2%),2/50(4%) points located outside 95% limit of agreement respectivly.ConclusionThe SULpeak-manualmainly depended on manual measurement,whose repeatability and consistence were inferior to SULpeak-auto,while the SULpeak-autohad good reliability.The accuracy and reliability of SULpeak-autofrom PET VCAR could be suitable to assess treatment response,and be helpful to PERCIST clinical application and promotion,which evaluates response mainly by SULpeak.

Key words:Measurement methods;Deoxyglucose;Peak standard uptake value of lean body mass;Consistence;Repeatability

(收稿日期：2015-08-10)

文獻標識碼：A

中圖分類號：R817

文章編號：1007-4287(2016)01-0032-04 1007-4287(2016)01-0036-04

*通訊作者

基金項目：國家重大科技專項經費資助(2013ZX09303001)，天津市衛生局科技基金(2013KZ090)