不同阈值勾画18F-FDG PET/CT心脏肿瘤ROI鉴别其良恶性

胡 帆，扈雪晗，兰晓莉，胡 佳，邵付强，覃春霞*

(1.华中科技大学同济医学院附属协和医院核医学科，湖北 武汉 430022；2.分子影像湖北省重点实验室，湖北 武汉 430022)

心脏良恶性肿瘤治疗方法不同，预后差异明显，而常规影像学检查不易区分[1]。18F-FDG PET/CT结合形态和代谢功能信息，用于早期鉴别良恶性心脏肿瘤具有潜在优势[2]，其中最大标准摄取值(maximum standard uptake value， SUVmax)、平均标准摄取值(mean standard uptake value， SUVmean)、肿瘤代谢体积(metabolic tumor volume， MTV)和病灶糖酵解总量(total lesion glycolysis， TLG)等均为重要参数[3]，而采用不同分割方法会相应产生不同参数。本研究评价以绝对、相对和本底相关阈值分割法勾画ROI获得的PET/CT参数鉴别心脏良恶性肿瘤的价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2012年8月—2018年8月64例于华中科技大学同济医学院附属协和医院接受18F-FDG PET/CT检查的心脏肿瘤患者，男34例，女30例；年龄19～85岁，平均(51.2±17.5)岁；共65个病灶，良性组26例、27个病灶；恶性组38例、38个病灶。纳入标准：①年龄≥18岁；②肿瘤性质明确，经术后病理诊断，或根据病史及临床随访明确诊断心脏良或恶性肿瘤。排除糖尿病或空腹血糖≥11.1 mmol/L者。检查前所有患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用GE Discovery VCT 64排螺旋CT扫描仪，18F-FDG放射化学纯度>95%。检查前患者禁食6 h以上。经静脉注射18F-FDG 3.7～7.4 MBq/kg体质量后，嘱患者静卧40～60 min，之后行CT扫描，参数：管电压110 kV，管电流110 mA，层厚3.3 mm。PET采用3D模式采集，每个床位2 min，共采集7～8个床位。采用OSEM重建PET图像，矩阵512×512，层厚3.3 mm。

1.3 图像分析 采用AW 4.6工作站，以3种方法勾画心脏肿物的ROI：①绝对阈值法(Th 2.5)，以病灶内标准摄取值(standard uptake value， SUV)>2.5的所有体素为ROI；②相对阈值法(Th 40%)，以病灶内SUV>40% SUVmax的所有体素为ROI；③本底相关阈值法(threshold method of background， Th bgd)：以病灶内SUV>SUVbgd+20%(SUVmax-SUVbgd)的所有体素为ROI，于竖脊肌随机勾画10个ROI，测量SUVmax，以其平均值为SUVbgd。测量病灶ROI代谢参数，包括SUVmax、SUVmean及MTV，计算TLG，TLG=MTV×SUVmean；获取其形态学参数，包括最大CT(maximum CT， CTmax)值、平均CT(mean CT， CTmean)值及CT值中位数(median CT， CTmedian)。见图1。

图1 患者女，58岁，心脏血管肉瘤 分别以Th 2.5(A)、Th 40%(B)及Th bgd(C)为阈值勾画心脏肿瘤ROI

1.4 统计学分析 采用SPSS 22.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料，采用单因素方差分析比较以3种方法获得代谢参数；对方差齐者采用t检验，方差不齐时则采用Welch'st检验，比较良、恶性组间代谢和形态学参数差异。以多因素Logistic回归分析良、恶性组差异具有统计学意义的参数。绘制受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线，计算曲线下面积(area under the curve， AUC)，判断3种方法鉴别心脏良恶性肿瘤的效能。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 代谢及形态学参数 SUVmax不受勾画方法影响，以3种阈值所测SUVmax均相同，而SUVmean、MTV及TLG差异均有统计学意义(P均<0.01)，见表1。以3种方法所测组间PET代谢参数差异均具有统计学意义(P均<0.01)；CT形态学参数中，仅以Th 40%测得的CTmean组间差异具有统计学意义(P=0.03)，见表2。

表1 3种阈值勾画心脏肿瘤ROI代谢参数比较(n=65，±s)

表1 3种阈值勾画心脏肿瘤ROI代谢参数比较(n=65，±s)

阈值SUVmeanMTV(cm3)TLG(g)Th 2.53.01±1.1213.39±26.9054.02±99.67Th 40%4.53±1.72117.32±164.32610.49±885.30Th bgd5.79±2.91*#85.06±99.85*#526.82±684.09*#F值32.5713.2713.71P值<0.01<0.01<0.01

注：*：与Th 2.5比较，P<0.05；#：与Th 40%比较，P<0.05

表2 3种阈值勾画ROI的代谢及形态学参数鉴别心脏良恶性肿瘤(±s)

表2 3种阈值勾画ROI的代谢及形态学参数鉴别心脏良恶性肿瘤(±s)

阈值组别SUVmaxSUVmeanMTV(cm3)TLG(g)CTmaxCTmeanCTmedianTh2.5良性组(n=27)5.25±2.633.28±0.6216.40±33.9259.40±128.14223.23±330.7858.55±103.4539.87±15.72恶性组(n=38)11.64±5.144.72±1.58153.09±185.35802.97±994.70257.95±311.1827.88±14.5834.94±5.91t值5.934.453.713.780.43-1.81-1.77P值<0.01<0.01<0.01<0.010.670.080.08Th40%良性组(n=27)5.25±2.632.94±1.4920.61±23.8958.12±78.30302.07±402.0138.85±25.3739.13±16.05恶性组(n=38)11.64±5.145.08±2.11129.47±136.54709.40±851.96201.32±282.8928.28±12.9035.03±5.95t值5.934.524.093.95-1.19-2.20-1.45P值<0.01<0.01<0.01<0.010.240.030.15Thbgd良性组(n=27)5.25±2.633.06±1.4116.15±13.8848.97±47.39262.89±370.1235.49±18.7639.09±17.04恶性组(n=38)11.64±5.146.42±2.8455.56±56.00407.28±489.87135.48±163.5333.03±8.2336.06±6.27t值5.935.663.573.78-1.89-0.72-1.01P值<0.01<0.01<0.01<0.010.060.480.32

2.2 诊断效能 SUVmax诊断心脏良恶性肿瘤的AUC为0.92；截断值为6.75时，敏感度为0.95，特异度为0.88，准确率为0.92。以SUVmean鉴别诊断心脏良恶性肿瘤时，Th 40%诊断效能最佳；以MTV及TLG鉴别诊断时，Th 2.5诊断效能均最佳。

多因素Logistic回归结果显示，Th 40%与Th bgd的诊断效能均较好，而Th bgd的敏感度及准确率均高于Th 40%。见表3、图2。

表3 3种阈值勾画ROI代谢参数诊断心脏良恶性肿瘤的效能

图2 3种方法诊断心脏良恶性肿物的ROC图 A.单因素分析； B.多因素Logistic回归分析

3 讨论

PET代谢信息是鉴别心脏肿瘤良恶性的重要参数。本研究采用不同阈值得到的PET代谢参数存在差异，SUVmax截断值为6.75时，鉴别心脏良恶性肿瘤具有较好的效能，而相应CT形态学参数未表现出明显优势。既往研究[4-5]显示心房黏液瘤内含大量黏液样基质，周边纤维及平滑肌细胞夹杂存在，可伴不同程度出血、坏死或钙化，CT难以辨别肿瘤性质；而18F-FDG PET显像不依赖于形态学信息，其功能代谢信息可提示肿瘤生物学行为及肿瘤负荷状态，有助于鉴别诊断。本研究结果与之相符。

MOON等[6]将18F-FDG代谢活跃的肿瘤组织的体积定义为MTV，进一步计算得到TLG，以更全面地反映肿瘤整体的代谢特点。MTV和TLG对于判断代谢活跃的病变和肿瘤侵袭性至关重要[7]。既往研究[8-9]勾画病灶ROI时多以固定阈值为标准，例如以SUV>2.5为标准勾画ROI，该值仅为临床经验值，缺乏科学性，且未考虑假阳性及本底吸收剂量等因素的影响；计算瘤/非瘤比值时，多以病变周围或对侧软组织(如肌肉)为非瘤本底[10-11]。心肌不同于其他组织，受生理性摄取的干扰，其FDG摄取个体差异较大[12]，因此，勾画心脏肿瘤时，以病变邻近正常心肌作为本底并不合适。考虑到胸壁肌肉较薄，勾画ROI易产生误差，本研究选择竖脊肌作为本底。

本研究单因素分析显示，鉴别心脏良恶性肿瘤时，不同参数诊断最佳效能的阈值不同。对SUVmean、MTV和TLG进行多因素Logistic回归分析，结果显示Th bgd和Th 40%诊断效能较好且接近，但前者敏感度及准确率更高。18F-FDG PET/CT显像中，血糖、饮水量、代谢水平及显像时间等因素均可能影响SUV，取Th bgd为阈值时，计算中考虑了本底SUV，可在一定程度上减少干扰因素的影响。LIAO等[10]发现，在上皮来源卵巢癌患者术后PET/CT显像中，基于本底计算阈值的病灶检出率显著高于以SUV>2.5为阈值勾画ROI。TIAN等[13]定量分析综合治疗后鼻咽癌患者的18F-FDG PET/CT图像，采用Th bgd阈值时，对转移病变的检出率明显高于其他固定阈值。

综上所述，PET代谢信息是鉴别心脏良恶性肿瘤的重要参数，SUVmax不受勾画阈值的影响，较其他参数具有更好的诊断效能；但仅据SUVmax无法完整评价肿瘤体积及其代谢状态。采用多参数整体评价心脏良恶性肿瘤时，阈值以Th bgd最优。但本研究未考虑勾画心脏肿瘤ROI可能受心肌生理性摄取干扰，有待进一步完善。