SUV 测量准确性的影响因素及其解决对策

隋秀莉 石洪成

复旦大学附属中山医院核医学科，上海 200032

18F-FDG PET/CT 已广泛应用于临床各类疾病的诊断、分期、疗效评价和预后分析中。尤其在肿瘤良恶性的判断和活性程度的评估中，很多半定量参数发挥了重要的作用。SUV 作为测量放射性物质积累的量化参数，也成为实体肿瘤疗效评价的标准[1]。理想情况下，使用SUV 能消除放射性药物注射剂量的差异引起的变异，但在测量放射性计数及将其转换为SUV 时引入了多种偏差，从而导致SUV 发生实质性的差异。我们对SUV 测量准确性的影响因素进行分析，并提出SUV 规范化使用的建议，希望最大程度地减少SUV 的偏差。

1 SUV 的定义及分布标准化指标的选择

SUV 的测量方法为在组织中勾画ROI，并在ROI 内测量标准化的放射性活度。在量化参数的选择上，常用的有ROI 中所有体素的最大值（SUVmax），平均值（mean standardized uptake value，SUVmean）和峰值（peak standardized uptake value，SUVpeak）。SUVmean合并了来自多个体素的信息，是根据ROI中包含的所有体素计算的平均值，故其对ROI 的定义比较敏感。SUVmax是ROI 中最高的体素值，其更容易受到噪声的影响，也是最常用的SUV 参数。SUVpeak是在活动性最高的体素周围的一组体素的SUV 平均值[2]。

常见的分布标准化指标有体重、瘦体重（lean body mass，LBM）以及体表面积（body surface area，BSA）等，目前，最常用的是体重，即公式（1）。但放射性物质在人体各组织中的分布是不均匀的，如肥胖人群的脂肪组织中放射性摄取较低，单纯应用体重进行标准化校正可能导致SUV 测量值偏高。因此，研究者们提出了以下几种代替体重对显像剂的分布进行标准化校正的指标：LBM 即SUVLBM、BSA 即SUVBSA、体重指数（body mass index，BMI）即SUVBMI，计算公式见（2）、（3）、（4）。

如果没有特殊说明，SUV 为按照体重进行标准化校正，即公式（1）。

2 SUV 测量准确性的影响因素

2.1 生物性因素

2.1.1 体型及体重变化

放射性物质在人体各组织中的分布是不均匀的，脂肪组织的放射性摄取低于肌肉组织。因此在大体重的受检者中，随着体重增加，脂肪组织在体重内的占比升高，其他组织的占比降低，由于脂肪组织摄取18F-FDG 远较其他组织低，因此SUV 测量值随之增高[3]。受检者在治疗前后的体重改变会导致身体各组织的占比发生变化，以2 次SUV 测量值的改变所进行的疗效评价也不够准确[4]。研究者们相继提出了多种校正的方法：SUVLBM的体重依赖性较低，故成为实体肿瘤疗效评价的标准，但是其引入了身高因素，有一定的身高依赖性[1]；但Keramida 和Peters[5]认为SUVBSA受身体脂肪和体重的双重影响，建议应用SUVLBM。更多研究者提出了改进LBM 和BSA 的计算方法来优化体重和（或）身高的权重水平，从而最大程度地降低SUV的可变性[6-7]。在儿科受检者的半定量分析中，以体重对SUV 进行标准化，SUV 测量值随着受检者年龄的增加而增高，故应用其评价疗效会有误差，而SUVBSA和SUVLBM因没有显著的年龄相关性，更适合应用于儿科受检者的随访中[8]。

2.1.2 血糖及胰岛素水平

18F-FDG 与葡萄糖为竞争性关系，如果显像前受检者的血糖水平过高，则细胞摄取的18F-FDG 减少，任何SUV 测量值都会降低。受检者在进餐后内源性胰岛素的水平升高，肌肉摄取的18F-FDG 增加，病灶的摄取减少，SUV 测量值降低。因此，在显像时需要严格控制受检者的饮食及胰岛素的使用。美国国家癌症研究所建议，若受检者的血糖水平<200 mg/dL（11.1 mmol/L），则无需校正血糖，直接进行显像[9]。若受检者的血糖水平超过正常浓度的2 倍，则需要停止检查，待血糖调节达标后，重新预约检查时间[2]。Jahromi 等[10]提出应用经过血糖水平校正的SUV（SUV corrected by blood glucose levels，SUVgluc）进行标准化，即SUVmax×血浆葡萄糖水平（mg/dL）/100。尤其是在受检者的血糖水平较高时，病灶SUVmax会降低，但SUVgluc不会降低，血糖水平较高的受检者可以应用SUVgluc反映病灶的糖代谢情况。

2.1.318F-FDG 的清除率

18F-FDG 的清除率取决于细胞中己糖激酶与葡萄糖-6-磷酸酶的比率。正常组织和炎症组织具有相对更多的葡萄糖-6-磷酸酶，与大多数肿瘤组织相比，其具有更高的18F-FDG 清除率；而大多数肿瘤组织内葡萄糖转运蛋白1 和己糖激酶增多，细胞内18F-FDG 的摄取明显增高[11]，而葡萄糖-6-磷酸酶水平降低，故18F-FDG 的清除率也较低，SUV 测量值更高。理论上，肾功能受损会降低18F-FDG 的清除率，但有研究结果表明，肾功能受损在降低肌肉和肺等部位的本底SUV 方面作用不显著[12]，其对病灶SUV 的影响尚无相关研究报道。

2.1.4 呼吸及运动伪影

受检者的呼吸及运动伪影也会影响SUV 的测量准确性，尤其是肺底或上腹部的病变。呼吸及运动产生的伪影会增加肿瘤体积，利用受检者自由呼吸的CT 结果进行衰减校正时，由于呼吸周期的不同，导致定量的误差很大。对于相同的运动幅度，较小的病变比较大的病变对呼吸运动更为敏感[13]。如果在受检者安静呼吸的情况下获取PET 图像，在安静呼气末获取屏气CT 图像，则可以更准确地进行定位。因此，进行肺部或上腹部病变诊断时，需要改善受检者的舒适度，技术人员与受检者需要进行呼吸配合。Zhang 等[14]提出采用配准相加总和（RASP）的方法进行呼吸运动校正，可降低噪声和伪影，改善PET 图像的质量，从而进行精确的半定量分析，但目前其临床应用尚有较大困难。

2.1.5 受检者的舒适度

受检者等候检查时的寒冷以及情绪或肌肉紧张等会导致部分18F-FDG 被棕色脂肪摄取，棕色脂肪可以加速机体对葡萄糖的利用。棕色脂肪常见的部位有颈部、锁骨、椎旁和腋窝区域。但文献曾报道肾周、肾上腺、肋间、子宫颈、纵隔和心包等区域均出现过棕色脂肪，以上部位的棕色脂肪与原发性恶性肿瘤和（或）淋巴结转移难以区分，从而成为假阳性结果的潜在来源，影响半定量分析结果[15]。因此，受检者在等候过程中需要尽量安静休息，消除紧张情绪，避免寒冷刺激。

2.1.6 炎症反应

急慢性炎症细胞（巨噬细胞或淋巴细胞）浸润相关的炎症反应会导致糖酵解活跃，18F-FDG 摄取增加。肿瘤患者的瘤体及其附近出现的炎症反应无法与恶性肿瘤相鉴别，这会导致假阳性结果的出现，肿瘤SUV 的定量发生错误。因此，临床医师需要熟知受检者的病史，了解急慢性炎症的常见表现，从而为临床提供指导意见[16]。

2.2 技术性因素

2.2.1 注射显像剂后的等待时间

受检者注射显像剂后的等待时间越长，肿瘤组织累积的18F-FDG 越多，SUV 的测量值越高。在临床允许的显像时间范围内，SUV 测量值随时间的延长呈线性增高。指南的标准等待时间为50～70 min或55～75 min[17]，临床工作中由于各种不可控因素的影响，经常出现等待时间的偏差，SUV 的测量准确性降低。根据等待时间校正SUV 可以提高其测量准确性，但相关的算法还需要完善[18]。故肿瘤患者注射显像剂后的等待时间为60 min 左右，并且再次采集时需尽量采用相同的注射后等待时间（±10 min），以便于前后结果的对比。在乳腺、肺部和骨骼肌肉病变中，随着等待时间的增加，肿瘤的背景活性降低，SUV 测量值增高，这表明其在肿瘤的鉴别诊断方面具有一定的优势，但在半定量分析方面尚需统一的方案来确定注射显像剂后的等待时间和延迟时间[19]。

2.2.2 扫描仪系统

每台扫描仪都有一个校准系数，校准的方法会影响扫描仪的定量精度。来自不同扫描仪的PET图像的空间分辨率不同，部分容积效应会影响小病灶的SUV 测量值，而对于大病灶的影响较小。同一受检者在疗效评价的过程中，应尽量使用同一台扫描仪来减少此类误差[20]。

2.2.3 可视化软件的版本

即使使用相同的原始数据，但因某些可视化系统会对已经后处理过的图像再次进行后处理，从而导致不同可视化系统的SUV 有所差别[4]。因此，定量成像生物标志物联盟建议仅对未处理的图像进行分析，而不对已经缩放、旋转或以其他方式转换的图像进行半定量分析，从而保持PET 图像参数的准确性[21]。

2.2.4 采集参数

扫描时间对SUV 的测量值有一定影响。扫描时间越长，信噪比越高，SUV 的测量值越低。但是延长扫描时间可有效减少大体重受检者的图像噪声，更好地显示摄取18F-FDG 较少的病变，因此，对于体重较大的受检者需要适当延长扫描时间[22]，也可以在优化采集时间后选择不同的重建方案来优化图像质量[23]。

2.2.5 重建参数

目前，图像重建的2 种主要算法是滤波反投影和有序子集期望最大化。有序子集期望最大化算法因可更好地减少噪声及具有较好的空间分辨能力而更受青睐，基于有序子集期望最大化算法重建的半定量数值高于滤波反投影法[24]，其使用多个参数对图像进行处理，关于各重建参数的影响如下所述。

点扩展函数及飞行时间：目前，常加用点扩展函数来改善病灶的对比度，点扩展函数重建可使病灶边缘增强[25]，SUVmax显著增高，而SUVpeak的稳定性较好，尤其在小病灶中更有优势[26]。飞行时间重建可以改善图像的质量，尤其是对于小病灶的检测。Sheikhbahaei 等[27]通过分别测量相同重建参数下飞行时间与非飞行时间重建的SUV 发现，加用飞行时间重建的SUVmax、SUVmean和SUVpeak均增高，且SUVmax的增高幅度最大。加用点扩展函数及飞行时间重建后，SUVmax明显比未加用时增高[28]。总之，点扩展函数和飞行时间的结合应用可以改善PET 图像的信噪比和对比度，提高图像的质量。但对半定量分析（如SUVmax的测量准确性）尚有一定的影响。

矩阵：在给定轴向视野的情况下，使用较大的矩阵会使每个体素变小，产生较高的空间分辨率，同时也会使SUV（如SUVpeak）增高[29]。而在矩阵相同时，若轴向视野扩大，SUV 会降低。因此，当轴向视野较大时，需使用较大的图像矩阵，否则很可能会使SUV 测量值偏低。然而，Lodge 等[30]的研究结果表明，矩阵的大小仅影响SUVmax，而对SUVpeak没有太大的影响。也有研究者认为，矩阵增大会使所有SUV 的测量值都增高，但对病变的量化没有明显影响[26]。因此，研究者们在矩阵增大使SUV 测量值增高这一结论上是一致的，但在其影响半定量分析的程度方面尚有争议。此外，病灶在图像矩阵中的位置不同也可能影响SUV 的测量值。如果病灶恰好在其中一个体素的中心，则可以记录最高的SUVmax；如果病灶偏离中心位置，即使ROI 完全包含病变，测得的SUVmax也会偏低。

滤波：对于所有的平滑滤波器，SUVmax均随着半峰全宽的增加而降低，降低程度与滤波器的类型有关。半峰全宽对SUVmax的影响因平滑滤波器的不同而异，需要根据平滑滤波器的类型选择合适的半峰全宽。一般来说，高平滑滤波器需要较小的半峰全宽，而低平滑滤波器需要较大的半峰全宽[31]。平滑滤波器在降低图像噪声的同时也会降低图像质量，使SUVmax测量值降低[32]。因此，在实际工作中需要在图像的质量与半定量分析的准确性之间进行平衡。

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迭代和子集：迭代次数需要在图像噪声与分辨率之间进行权衡。应用较少次数迭代及较少子集数重建的图像分辨率较低，SUV 的测量值也偏低，但是图像的噪声较小。若重建图像的迭代次数及子集数增多，则SUV 测量值的准确性提高，但是图像的噪声更高[29,33]。目前，临床上应用较多的为3次迭代，加以平滑处理来减少噪声，这虽然降低了SUV 的测量准确性，但是影响已经相对较小，可以达到图像分辨率较高的同时噪声也较小。

总之，在临床研究及随访过程中，应尽可能使用相同的采集及重建参数。在临床上，病灶越小，重建参数的变化对SUV 测量准确性的影响越大。建议使用SUVpeak进行量化，提高半定量分析的稳定性。使用平滑处理可以在一定程度上降低SUV的变化程度，但是可能使SUVmax测量值偏低。

2.2.6 PET 扫描仪和剂量校准器之间的相对校准

PET 扫描仪和剂量校准器通过注射入的放射性活度和测量的放射性活度将测量的计数校准为真实的放射性活度，任何一环出现错误均会影响SUV的测量准确性，误差可高达10%[34]。两者的时钟同步误差也会影响SUV 的测量准确性，这也被称为SUV 测量的系统误差。故保持剂量校准器的校准，并使PET 扫描仪与剂量校准器时钟同步是保证SUV 测量准确性的重要方面。

2.2.7 ROI 的勾画

2.2.8 CT 扫描期间使用的对比剂

研究者普遍认为在PET/CT 扫描期间引入CT对比剂会高估衰减，从而导致SUV 测量值偏高。将经平扫CT 校正的PET 图像与经增强CT 校正的PET 图像进行比较发现，虽然组织中的SUVmean和SUVmax有变化，但是这对定性诊断没有显著影响[36]，故推荐在常规PET/CT 检查中使用[37]。

2.2.9 注射点渗漏

注射过程中可能会发生药物渗漏的现象，扫描视野中经常不包含注射部位，这使药物渗漏不易被发现。如果存在这种情况，可能会导致SUVmax测量值偏低。日常工作中要尽量避免这种情况，如果发现注射点渗漏应进行报告，避免应用不准确的SUV 测量值[38]。

3 小结与展望

本文回顾了18F-FDG PET/CT 的半定量研究，阐述了影响SUV 测量准确性的各种因素，并针对这些因素提出了解决对策。在众多因素中，很多是难以避免的，如SUV 分布标准化指标的选择、呼吸因素和重建的过程等，这些因素使SUV 在可视化和量化显像剂的摄取方面有一定的局限性。新的PET 定量参数的出现为核医学的发展开辟了新的道路，如目前应用较多的参数显像Patlak 模型，其通过参数Ki（即Patlak 斜率）直观地反映放射性显像剂的流入量或机体的摄取速率[39]，且与半定量分析参数SUV 相比，定量分析参数Ki 可以剔除本底摄取，识别出小病灶或其他低摄取的肿瘤组织等，对良恶性肿瘤的鉴别准确率更高。无论是在研究中还是在临床实践中，影像学的量化指标都可以帮助我们进行客观的比较，希望本文能为以后临床工作的开展提供参考。图像质量与SUV 测量准确性之间的平衡一直是研究的焦点，相关的讨论也会继续进行。

利益冲突 本研究由署名作者按以下贡献声明独立开展，不.涉及任何利益冲突。

作者贡献声明 隋秀莉负责文献的收集与整理、综述的选题与撰写；石洪成负责综述的审阅与修订。