TOF-PET/MR和TOF-PET/CT在体部恶性肿瘤SUVmax值的比较

宋天彬，卢 洁,2*，崔碧霄，马 杰，杨宏伟，马 蕾，梁志刚

(1.首都医科大学宣武医院核医学科，2.放射科，北京 100053)

TOF-PET/MR和TOF-PET/CT在体部恶性肿瘤SUVmax值的比较

宋天彬1，卢 洁1,2*，崔碧霄1，马 杰1，杨宏伟1，马 蕾1，梁志刚1

(1.首都医科大学宣武医院核医学科，2.放射科，北京 100053)

目的探讨时间飞行(TOF)技术PET/CT和PET/MR检查体部恶性病变SUVmax值的一致性。方法回顾性分析接受TOF-PET/CT和TOF-PET/MR检查的体部恶性肿瘤患者20例，分为先PET/CT后PET/MR组和先PET/MR后PET/CT组，每组10例。采用Bland-Altman图评价两次检查病灶SUVmax值的一致性，采用多因素方差分析评价扫描顺序和机器类型对病灶的SUVmax测量值的影响。结果TOF-PET/CT与TOF-PET/MR检查病灶的SUVmax值有较好的一致性[先PET/CT后PET/MR组：均值差为3.06，95%CI(-7.5，13.6)，先PET/MR后PET/CT组：均值差3.0，95%CI(-2.4，8.3)]。扫描顺序对于恶性病灶的SUVmax有影响(F=46.00，P<0.001)，而机器类型对恶性病灶的SUVmax值无影响(F=0.005，P=0.95)。结论TOF-PET/MR和TOF-PET/CT在体部恶性病变SUVmax值测量方面具有相当的诊断价值，且延迟显像SUVmax的增加与采集时间有关，而与检查机器类型无关。

时间飞行技术；正电子发射断层显像术；磁共振成像；体层摄影术，X线计算机；氟脱氧葡萄糖；标准摄取值

时间飞行(time-of-flight, TOF)技术可提高PET检查的性能，改善图像质量[1]。TOF技术采用数字化固相阵列式光电转化器(silicon photomultiplier, SiPM)，与传统真空电子管(photomultiplier tube, PMT)光电转化器相比，使PET探测器的灵敏度和空间分辨力提高1倍以上，且时间分辨力<400 ps[2]。PET/CT在肿瘤诊断方面的价值已被公认，但CT的软组织分辨力较低，使PET/CT在形态学诊断方面受到一定限制。传统MRI由于软组织分辨力较高，在腹盆腔恶性肿瘤诊断及病变检出中有重要的价值。一体化PET/MR可将PET的代谢信息和MRI的形态及功能学信息相结合，已从单纯的临床前期研究进入临床实用阶段[3]。TOF技术也可消除PET/MR中“热气管”征象和“正电子穿透效应”产生的伪影，确保PET/MR图像准确、真实地反映病变。目前，TOF技术已应用于PET/CT和PET/MR检查，但由于两者的硬件及衰减矫正方法不同，TOF技术在两种设备检测的定量指标——最大标准摄取值(max standardized uptake value, SUVmax)的一致性尚需研究。本研究探讨体部恶性肿瘤TOF-PET/CT和TOF-PET/MR检查中SUVmax值的一致性，为TOF-PET/MR的研究应用提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 分析2015年8月—2016年8月同一天先后接受PET/CT和PET/MR检查的体部恶性肿瘤患者20例，男11例，女9例，年龄45～78岁，平均(67.7±9.9)岁。所有患者检查前均明确有原发体部恶性肿瘤，本次检查为明确转移、肿瘤分期及治疗后接受的复查。本研究经本院伦理委员会批准，所有受检者均在PET/CT及PET/MR检查前签署知情同意书。根据两种检查的先后将患者分为两组：先PET/CT后PET/MR组，检查时间间隔25～30 min；先PET/MR后PET/CT组，检查时间间隔45～50 min，每组10例。

1.2 仪器与方法 患者2次扫描仅接受1次18F-FDG注射，显像剂采用本科室放射性药物实验室制备的18F-FDG，放化纯度>98%，静脉注射18F-FDG 3.7 MBq/kg体质量。

PET/CT扫描：采用联影96环uMI510 PET/CT扫描仪，行3D静态采集，患者空腹至少6 h，休息40～60 min行图像采集，扫描范围为下颌至股骨上段。CT扫描参数：电压120 kV，电流100 mA，螺距1；CT重建参数：层厚2 mm，层间距2 mm。PET扫描参数：三维模式，3分钟/床位，扫描4～5个床位，采用TOF技术。PET重建参数：有序子集最大期望值迭代法(ordered subset expectation maximization, OSEM)图像重建，2次迭代，24个子集，高斯滤波半高宽为5.0 mm，散射校正，利用CT图像进行衰减校正。

PET/MR扫描：采用GE Signa 3.0T PET/MR扫描仪。PET扫描参数：6分钟/床位，扫描4～5个床位；采用TOF技术，OSEM图像重建，2次迭代，28个子集，高斯滤波半高宽 5.0 mm，散射校正。MRI采用头颈部及体部相控阵线圈，覆盖躯干大部(头颈部至股骨上段)，与PET同步扫描，扫描序列包括：轴位屏气三维T1WI(LAVA-Flex)、轴位脂肪抑制快速T2WI、腹部检查采用呼吸门控技术。PET/MR基于LAVA-Flex序列进行衰减校正。

1.3 图像分析 原发恶性病灶及部分转移病灶为临床手术病理证实，无病理活检的转移病灶由2名PET/CT和MRI医师根据其影像学表现、18F-FDG摄取情况最后达成共识。

无病理活检转移病灶的影像学评价标准：CT及MRI上均可观察到明显病变；淋巴结病变呈类圆形，病变最大径均>1 cm；所有恶性病变于MR T2WI呈稍高信号，DWI呈高信号；所有病灶18F-FDG摄取均明显增高，肺内病灶SUVmax值均高于2.5，肝脏、胰腺、胆囊、直肠及淋巴结病变SUVmax值明显高于肝脏本底。

背景组织和恶性病灶SUVmax的测量：由2名医师确定并测量病灶ROI及SUVmax值，PET/CT和PET/MR图像测量的SUVmax值分别表示为SUVmax-CT和SUVmax-MR，病灶ROI置于其最大层面，背景组织的SUVmax值测量选择5个背景组织，每个背景组织选择2个ROI(面积119.4 mm2)，包括肝脏(避开左叶及右叶的大血管)、肺(双肺上叶)、骨骼(腰1、3椎体)、肌肉(双侧竖脊肌)及血管(腹主动脉)。将PET/CT和PET/MR图像采用TOF重建，传输至GE AW4.6图像后处理工作站，采用Fuse PET/MR及compare PET/CT分析软件对PET图像和结构像进行配准融合，根据结构像的解剖位置确定需测量的PET/CT和PET/MR的恶性病灶及背景组织。

1.4 统计学分析 采用SPSS 17.0统计分析软件，TOF-PET/CT和TOF-PET/MR检查中背景组织和病灶SUVmax值的一致性分析采用Bland-Altman评价[4]。扫描顺序及设备类型对病灶SUVmax值影响的评价采用多因素方差分析，PET/CT与PET/MR测量的恶性病灶的SUVmax值比较采用配对t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

20例体部恶性肿瘤患者均进行TOF-PET/CT与TOF-PET/MR检查，先PET/CT后PET/MR组：10例患者共发现50个恶性病灶，PET/CT和PET/MR均可检出，包括原发灶及转移病灶(图1)；先PET/MR后PET/CT组：10例患者共发现45个恶性病灶，PET/CT和PET/MR均可检出，包括原发灶及转移病灶(图2)；两组患者原发恶性病变分布于肝脏、肺部、胰腺、胆囊、直肠，转移病灶分布于肝脏、肺部、纵隔及腹腔内淋巴结，病灶的分布情况、大小及18F-FDG代谢情况见表1。

2.1TOF-PET/CT和TOF-PET/MR的背景组织SUVmax先PET/CT后PET/MR组：肺、肝脏、椎体、肌肉、血池的SUVmax- CT与SUVmax-MR均有较好的一致性。肺的SUVmax-CT与SUVmax-MR均值差为0.05，95%CI为(-0.21，0.31)；肝脏的SUVmax-CT与SUVmax-MR均值差为0.07，95%CI为(-1.14，1.28)；椎体的SUVmax-CT与SUVmax-MR均值差为0.64，95%CI为(-0.58，1.86)；肌肉的SUVmax-CT与SUVmax-MR均值差为0.24，95%CI为(-0.36，0.85)；血池的SUVmax-CT与SUVmax-MR均值差为-0.05，95%CI为(-1.19，1.08)，见图3。

表1 体部恶性病变的分布、大小及18F-FDG代谢情况

图1 患者男，60岁，病理证实胰头癌，肝脏转移，先PET/CT后PET/MR组 TOF-PET/CT(A～C)和TOF-PET/MR(D～F)显示肝左叶葡萄糖代谢增高灶，提示转移。PET/CT测量肝转移灶(箭)SUVmax=11.6；PET/MR测量肝转移灶(箭)SUVmax=23.26，高于PET/CT测量值 图2 患者男，60岁，病理证实胰头癌，先PET/MR后PET/CT组 TOF-PET/MR(A～C)和TOF-PET/CT(D～F)显示胰头部占位，葡萄糖代谢明显增高。PET/MR测量胰腺病灶(箭)SUVmax=11.18，PET/CT测量胰腺病灶(箭)SUVmax=15.71，高于PET/MR测量值

先PET/MR后PET/CT组：肺、肝脏、椎体、肌肉、血池的SUVmax-MR与SUVmax-CT均有较好的一致性。肺的SUVmax-CT与SUVmax-MR差为0.03，95%CI为(-0.16，0.21)；肝脏的SUVmax-CT与SUVmax-MR均值差为-0.03，95%CI为(-0.82， 0.75)；椎体的SUVmax-CT与SUVmax-MR均值差为-0.08，95%CI为(-1.25，1.09)；肌肉的SUVmax-CT与SUVmax-MR均值差为0.09，95%CI为(-0.36，0.54)；血池的SUVmax-CT与SUVmax-MR均值差为-0.08，95%CI为(-1.25，1.09)，见图4。

图3 先PET/CT后PET/MR组背景组织SUVmax的Bland-Altman图 A.肺； B.肝脏； C.椎体； D.肌肉； E.血池 图4 先PET/MR后PET/CT组背景组织SUVmax的Bland-Altman图 A.肺： B.肝脏； C.椎体； D.肌肉；E.血池 图5 体部恶性病变的SUVmax的Bland-Altman图 A.先PET/CT后PET/MR组； B.先PET/MR后PET/CT组

2.2 TOF-PET/CT和TOF-PET/MR的恶性病灶SUVmax先PET/CT后PET/MR组，PET/CT与PET/MR恶性病灶的SUVmax[均值差为3.06，95%CI(-7.5，13.6)]具有很好的一致性(图5A)；先PET/MR后PET/CT组，恶性病灶的SUVmax[均值差为3.00，95%CI(-2.4，8.3)]也具有很好的一致性(图5B)。

2.3扫描顺序和设备类型对病灶SUVmax值的影响 扫描顺序对恶性病灶的SUVmax值有显著影响(F=46.00，P<0.001)；设备类型对病灶的SUVmax无显著影响(F=0.005，P=0.95)。先PET/CT后PET/MR组：延迟PET/MR检查中恶性病灶的SUVmax值高于PET/CT中恶性病灶的SUVmax值，差异有统计学意义(t=—5.295，P<0.001)。先PET/MR后PET/CT组：延迟PET/CT检查中恶性病灶的SUVmax值高于PET/MR中恶性病灶的SUVmax值，差异有统计学意义(t=—7.144，P<0.001)。

3 讨论

TOF技术采用SiPM，可将从晶体发出的荧光直接转化为电信号，与传统PMT和雪崩式光电二级管(avalanche photodiode， APD)相比，具有极高的转化效率、高的时间分辨力和空间分辨力，由于工作电压低、增益高，SiPM能够实现高度集成化，从而提高PET探测器的整体性能[5]。研究[6]表明TOF技术可改善PET图像信噪比，从而提高对于病变的检出率。

为获得更好的PET图像质量及精准定量功能，需对γ射线进行组织衰减校正。PET/CT是采用CT图像的组织密度信息对γ射线进行组织衰减校正；MRI采用LAVA Flex和零回波技术(zero echo time, ZTE)信息结合，可获得人体空气、水、软组织、脂肪和骨骼等信息，采用这些组织信息对γ射线进行组织衰减校正即MR衰减校正技术(MR based attenuation correction, MRAC)。Mehranian等[7]发现无TOF技术的MRAC的肺组织和骨骼的平均误差为11.9%和21.9%，而加入TOF技术后，MRAC肺组织和骨骼的平均误差减小至7.7%和15.5%，提示TOF技术提高了PET量化的准确性。TOF技术也可提高PET图像信噪比、病灶检出率及衰减校正结果[8]。

TOF技术与非TOF技术比较，前者可提高PET图像上小肿瘤病灶的平均SUV、SNR，且分别增加约10.26%和11.96%[9]。目前，PET/MR也采用TOF技术，本研究比较背景组织和恶性病变TOF-PET/CT和TOF-PET/MR的SUVmax值，结果表明两者测量的背景组织和病变的SUVmax值具有很好的一致性。

PET/CT和PET/MR衰减校正方法不同，因此只有背景组织摄取具有较好的一致性，才可进行病变SUV值的评估。非TOF技术条件下，肺，肝脏，肌肉、骨骼及血池5种背景组织摄取的PET/CT和PET/MR研究[10-11]发现，二者一致性较好。本研究发现TOF技术下两种机器对以上5种背景组织检查的SUVmax均有较好的一致性。

既往研究[12-15]也发现非TOF技术的PET/CT和PET/MR测量恶性病灶SUVmax具有较好的相关性。本研究结果显示两组TOF-PET/CT和TOF-PET/MR的SUVmax有很好的一致性。有报道[16]在PET/CT双时相检查中，恶性病灶的18F-FDG摄取在注射后数小时内SUVmax增加。此外，研究[17]发现在非TOF技术下，恶性病变PET/MR和PET/CT的SUVmax值相比，延迟PET/MR检查的SUVmax值高于先行PET/CT检查的测量值，由于该研究仅一种检查顺序，所以未对机器因素对于病灶的SUVmax值的影响进一步分析。本研究采取两种检查顺序，对扫描顺序和不同机器两种因素对恶性病变SUVmax值的影响进行分析，结果显示扫描顺序对恶性病灶的SUVmax有显著影响，而机器类型无显著影响，先PET/CT后PET/MR组延迟PET/MR检查中恶性病灶的SUVmax值高于PET/CT中恶性病灶的SUVmax值；先PET/MR后PET/CT组延迟PET/CT检查中恶性病灶的SUVmax值高于PET/MR中恶性病灶的SUVmax值，提示恶性病灶的SUVmax值的增加，与扫描时间延迟有关[18-19]。

综上所述，TOF-PET/MR和TOF-PET/CT测量体部恶性肿瘤患者SUVmax值具有良好的一致性；体部恶性肿瘤在延迟显像检查SUVmax值的增加与采集时间有关，而与检查机器类型无关；为TOF-PET/MR在体部恶性病变的临床应用提供了重要依据。

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Comparision of SUVmaxof TOF-PET/MR and TOF-PET/CT in body malignant tumor

SONG Tianbin1, LU Jie1,2*, CUI Bixiao1, MA Jie1, YANG Hongwei1, MA Lei1, LIANG Zhigang1

(1.Department of Nuclear Medicine, 2.Department of Radiology, Xuanwu Hospital, Capital Medical University, Beijing 100053, China)

ObjectiveTo explore the consistency of time-of-flight (TOF) technology of PET/MRI and PET/CT for max standardized uptake value (SUVmax) of body malignant tumors.MethodsA retrospective analysis of TOF-PET/CT and TOF-PET/MR imaging data about twenty patients with body malignant tumors was performed. Patients were divided into two groups (eachn=10), including PET/CT first and sequentially PET/MR group and PET/MR first and sequentially PET/CT group.Bland-Altmanfigure was used to evaluate consistency of SUVmaxof malignant lesions between TOF-PET/CT and TOF-PET/MR. Multi-wayANOVAwas used to analysis effect of machine type and exam order on SUVmaxof malignant lesions in TOF-PET/CT and TOF-PET/MR.ResultsSUVmaxof malignant lesions in TOF-PET/CT and TOF-PET/MR had good consistency in two groups (PET/CT first and sequentially PET/MR group: Mean difference was 3.06, 95%CI was [-7.5, 13.6]; PET/MR first and sequentially PET/CT group: Mean difference was 3.0, 95%CI was [-2.4, 8.3]). SUVmaxwas not influenced by machine type (F=0.005,P=0.95), but exam order (F=46.00,P<0.001).ConclusionPET/MR and PET/CT with TOF technology have comparative diagnostic value in SUVmaxof body malignant lesions. SUVmaxof body malignant lesions increases in delay time, which is not related to machine type, but exam time.

Time-of-flight; Positron-emission tomography, emission-computed; Magnetic resonance imaging; Tomography, X-ray computed; Fluorodeoxyglucose; Standardized uptake value

宋天彬(1984—)，男，山西阳泉人，硕士，医师。研究方向：PET/MR在体部肿瘤中的临床应用。E-mail: songtb_1984@163.com

卢洁，首都医科大学宣武医院核医学科，100053；首都医科大学宣武医院放射科，100053。E-mail: imaginglu@hotmail.com

2017-05-29 [

] 2017-07-25

10.13929/j.1003-3289.201705157

R73; R817.4

A

1003-3289(2017)09-1401-06