18F-FDG PET/CT代谢体积与病理体积对比确定宫颈癌最大标准摄取值的最佳百分阈值

王胜军，陆宏军，杨卫东，石梅，魏丽春，马晓伟，赵小虎，汪静

18F-FDG PET/CT代谢体积与病理体积对比确定宫颈癌最大标准摄取值的最佳百分阈值

王胜军，陆宏军，杨卫东，石梅，魏丽春，马晓伟，赵小虎，汪静

目的通过18F-氟代脱氧葡萄糖正电子发射型计算机断层扫描仪(18F-FDG PET/CT)代谢体积与病理体积的比较，确定宫颈癌最大标准摄取值(SUVmax)的最佳百分阈值。方法12例宫颈癌患者术前行PET/CT，经PET图像选取肿瘤SUVmax的10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%等不同阈值勾画肿瘤边界，生成相应的PET大体肿瘤体积(PET GTV)。术后进行病理切片，确定每层切片肿瘤边缘及面积，由面积乘以切片厚度计算每张切片的肿瘤体积，累积所有切片的肿瘤体积作为全部肿瘤的病理大体体积(病理GTV)。将与肿瘤病理GTV最接近的PET GTV确定为最佳PET GTV值，将其对应的SUVmax阈值称为最佳百分阈值。结果12例患者的最佳SUVmax阈值为40.83%±6.34%(30%～50%)。以SUVmax的41%阈值勾画肿瘤边界所得PET GTV与病理GTV比较，差异无统计学意义(P=0.352)，并且两者有较好的相关性(r=0.99，P=0.000)。结论通过病理体积确定的PET最佳SUVmax阈值能准确指导宫颈癌靶区的勾画，对提高三维适形调强放疗疗效具有重要意义。

正电子发射断层显像术；体层摄影术，X线计算机；标准化摄取值；宫颈肿瘤；大体体积；放射疗法

在全球范围内，每年有20多万女性死于宫颈癌，其发病率呈上升趋势。放射疗法适合治疗Ⅰa－Ⅳa的各期宫颈癌[1]。提高放疗效果的关键在于放疗靶区的准确确定。临床常采用CT勾画放疗靶区，由于不易发现小的淋巴结转移灶，可能会存在靶区错画或漏画，影响治疗效果[2]。近年来正电子发射型计算机断层扫描(PET/CT)靶区勾画日益受到重视，PET/CT可检出CT或MRI没有发现或可疑的转移灶。因此，PET/CT已成为指导放疗的重要方法[3]。目前，针对宫颈癌PET/CT指导放疗靶区勾画的研究尚不充分。本研究通过PET显像获取宫颈癌最大标准摄取值(SUVmax)不同百分阈值对应的PET肿瘤大体体积(GTV)，并与病理GTV进行比较，确定18F-FDG PET/CT的最佳PET GTV及宫颈癌肿瘤靶区勾画的SUVmax最佳百分阈值，以期更有效地指导临床宫颈癌的放射治疗。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择经宫颈刮片或穿刺活检确诊为宫颈鳞癌的患者12例，国际妇产科联盟(FIGO)分期为Ⅰb1-Ⅰb2期，最终接受手术治疗，年龄22～74(50.2±6.6)岁，术前未做其他治疗。患者均签署知情同意书。

1.2 PET/CT检查 术前患者禁食6h以上，血糖＜7.0mmol/L，按5.55MBq/kg注射18F-FDG，采用西门子Siemens Biograph 40型PET/CT进行显像，休息1h后再次行PET/CT显像。CT：电压120kV，有效毫安秒(EFFmAs)130，层厚5.0mm，螺距0.8。PET：三维采集，2min/床，床位5～7个。PET采用有序子集最大期望值(OSEM)重建，迭代次数(Iterations)4，子集数(Subsets)8，矩阵168×168，放大比例(Zoom)1.0，半高宽(FWHM)5.0。由2名核医学科医师浏览图像。若膀胱充盈过度或肿瘤太大，两者之间有遮挡或边界显示不清，患者必须肌内注射20mg呋塞米(Furosemide)并且排尿6～8次或直接导尿后重新进行PET/CT扫描，以防止膀胱的高放射性干扰。

1.3 PET GTV的测量 术前由2名核医学科主治医师用TrueD软件进行PET GTV勾画(图1)。将DICOM数据导入TrueD软件内，选择2×2显示模式，显示轴位、冠状位、矢状位和三维立体图像，选择图1右边定量工具栏第2排第3个3D处理图标，即在PET图像中仅计算大于等于某个具体的SUVmax百分阈值所勾画的肿瘤边界，并在3个方向上勾画、调整感兴趣区(ROI)，使ROI在每个方向上都略大于肉眼所见的肿瘤边界；在SUVmax的百分阈值(% of max)图标前面的空格内输入数值，如10，代表肿瘤SUVmax10%的阈值，在SUV图标前面的空格内就会出现SUVmax10%阈值所对应的SUV具体值，比如2.0，确定后软件就会自动按照SUV≥2.0在肿瘤的3个方向上进行边界勾画。依次输入10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%，就会产生一系列PET GTV值。

图1 20% SUVmax对应的PET GTV肿瘤边界的勾画示意图Fig. 1 Schematic diagram of PET GTV delineated under the 20% SUVmaxthresholds

1.4 测量病理体积 收集病理标本，保持标本的完整性并用丝线做好方向标记。按照在体位置放置标本，立即用卡尺测量肿瘤的大体轴位、冠状位、矢状位长度。将标本固定于自制蜡板上，放入4%的甲醛中浸泡5h，取出标本后测量3个方向上的长度，假如第2次测量的体积超过第1次体积的5%，就舍弃该标本。用MICROM HM450大体切片机进行切片，片厚5mm，切片范围包括整个肿瘤及环绕的正常组织。将切片编号后行HE染色并照相，将照片导入Adobe Photoshop软件中，由病理科教授在图像上勾画肿瘤边界，利用该软件计算各层切片勾画边界内的面积，乘以层厚5mm，作为该切片肿瘤的体积，勾画肿瘤所有切片的边界，计算每张切片的体积，将所有体积相加，获得肿瘤的病理GTV。

1.5 确定百分阈值 与肿瘤病理GTV比较，与之最接近的PET GTV为最佳PET GTV，其对应的SUVmax阈值称为最佳百分阈值。

1.6 统计学处理 采用SPSS 13.0软件进行统计分析，数据以x±s表示，最佳PET GTV及病理体积的差异比较采用t检验，两者体积的相关性采用直线相关分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

12例患者的最佳个体SUVmax阈值为40.83%± 6.34%(30%～50%)。最佳PET GTV与病理GTV比较差异无统计学意义(P=0.657)。以12例患者的最佳SUVmax阈值平均值41%作为最佳百分阈值，同样利用TrueD软件得到12例患者相应的41% SUVmaxPET GTV，并与病理GTV比较，差异无统计学意义(P=0.352)；41% SUVmaxPET GTV与病理GTV两者间有很好的相关性(r=0.99，P=0.000，表1)。

表1 12例患者的最佳百分阈值、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 讨 论

准确勾画肿瘤靶区可有效提高肿瘤放射治疗的效果，肿瘤PET代谢显像可显示肿瘤的代谢与功能，反映肿瘤的生物学行为，目前已成为肿瘤靶区勾画的有效方法。

PET/CT勾画肿瘤边界的方法主要有以下几种。第1种为目测法，主要根据核医学医师的经验来确定[4]。该法主观性强，客观性差。第2种为标准化摄取值(SUV)绝对值，如SUV=2.5。Hong等[5]在19例行PET和CT的非小细胞肺癌患者中进行研究发现，SUV=2.5使58%的患者肿瘤体积发生了改变。但SUV绝对值测量在很多情况下可能是不可靠的，准确性和重复性可能存在问题[6]。第3种是SUVmax的百分阈值法，即确定肿瘤SUVmax的一个百分值[7]。目前，SUVmax的应用最为广泛，通常应用于头颈部肿瘤和肺癌的准确体积勾画。例如Kao等[8]研究了15例头颈部肿瘤患者，在治疗前进行PET/CT检查，发现合适的百分阈值水平(suitable threshold level，sTL)与SUVmax有很好的相关性。Yu等[9]以非小细胞肺癌术后病理大切片技术获得的肿瘤病理体积为“金标准”，与PET影像不同阈值下的体积进行匹配研究，确定肺癌的最佳SUV百分阈值是31%±11%。

不同肿瘤的生物学性能及代谢水平存在一定差异，因此其SUVmax阈值也有所不同。一些专家采用40% SUVmax作为宫颈癌百分阈值确定放疗计划[10]。Showalter等[11]研究了40例早期宫颈癌患者，均在放疗前进行PET/CT检查，他们在PET/CT图像的X、Y、Z轴3个方向上按照SUVmax的40%阈值确定肿瘤边界，测量每个方向上的最大直径，并和肿瘤病理匹配层面3个方向的最大直径进行比较，最后发现两者有很好的相关性(r=0.757，P＜0.0001)。但截至目前，有关宫颈癌PET/CT放疗靶区勾画的研究尚不充分。

本研究以宫颈癌为研究对象，以SUVmax的41%作为最佳百分阈值，与既往研究采用的40%阈值接近。但大部分研究采用的是PET图像X、Y、Z轴最大径与相应病理切片3个方向肿瘤最大径相比较的方法[12]。我们认为这种方法实施起来困难较大，很难将在体影像切面与病理标本切片保持较好的对应。而本研究采用的方法可操作性强，方法简单，即使病理切片与在体的影像层面对应不好，也不会影响整个肿瘤病理体积的估算。在标本选择上，通过前后两次体积的比较，剔除了收缩率超过第1次体积5%的标本，保证了病理体积的可靠性。

通过与病理体积比较，本研究认为，以41%作为SUVmax的最佳百分阈值比较合适。Ma等[13]用40%作为SUVmax的百分阈值，与MRI确定的GTV进行对比研究，发现二者具有很好的一致性。我们的结论与该文献一致。一些研究的SUVmax百分阈值偏低，可能与病理类型、级别及患者的选择有关。一般来说，对于低分化或未分化的鳞状细胞癌，SUVmax相对偏高，而SUVmax的百分阈值相对偏低。相反，对于腺癌，SUVmax相对偏低，而SUVmax的百分阈值相对偏高。另外，我们选择的病例大部分为中-高分化的鳞状细胞癌且FIGO的临床分期为Ⅰb1-Ⅰb2。因此，应进一步开展包括其他病理类型和FIGO分期Ⅱb-Ⅲb期宫颈癌的大样本研究，更为准确地确定PET GTV，以提高宫颈癌的放疗效果。

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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)

(责任编辑：李恩江)

王胜军，副主任医师，硕士研究生。主要从事肿瘤核医学的诊断及治疗工作

710032 西安 第四军医大学西京医院核医学科(王胜军、杨卫东、马晓伟、赵小虎、汪静)，放疗科(陆宏军、石梅、魏丽春)

汪静，E-mail：wangjing@fmmu.edu.cn