结直肠癌18F-FDG PET/CT代谢参数与临床病理特征的相关性

李 敏 张春燕 刘芳菲 吕荣彬 韩明山 刘树永

泰安市中心医院1.医学影像科；2.医学影像中心（PET-CT室），山东泰安 271000

结直肠癌（colorectal cancer，CRC）是常见的消化道恶性肿瘤，发病率较高，在世界范围内位居第3位，死亡率高居第2位[1］，严重危害人类生命健康。随着医疗水平的提高，结直肠癌的治疗方式也在不断更新，目前我国结直肠癌的治疗是以手术切除为主，再辅以后续的多模式治疗方案[2］，临床分期不同，治疗方案不同，患者的五年生存率也不相同。Ⅰ~Ⅱ期患者经过手术治疗，五年生存率可达到90%，对于晚期无法进行手术的患者，即使经过药物辅助化疗，五年生存率也只有13%[3］。因此结直肠癌的早期诊断及术前分期对于改善患者的预后至关重要。18氟-氟脱氧葡萄糖（18F-FDG）PET/CT作为一种无创性的全身功能显像方法，能够在代谢水平上判断病灶的良恶性，并且通过结合CT的功能对病灶准确定位，实现对肿瘤的定位、定量、定性诊断，并且在肿瘤发生形态学改变之前可以检测到代谢改变，在结直肠癌的诊断、评估术前转移、检测术后复发中体现了重要的价值[4］。本研究回顾性分析了43例确诊CRC患者的18F-FDG PET/CT图像，分析结直肠癌18F-FDG PET/CT代谢参数与不同临床病理特征的相关性。

1 材料与方法

1.1 研究对象

收集泰安市中心医院2018年1月至2021年1月术前进行过18F-FDG PET-CT检查、病理为CRC的43例患者（男性32例，女性11例）的临床病理资料，年龄30~84岁，平均（61.86±13.16）岁。本研究已获得院医学伦理委员会批准，免除签署知情同意书。纳入标准：（1）排除生理摄取，肠道出现局灶性葡萄糖高代谢灶；（2）血糖<6.1 mmol/L；（3）FDG药物注射后50~60 min之间采集PET-CT图像；（4）18F-FDG PET/CT检查与手术间隔时间不超过2周。排除标准：（1）合并其他部位恶性肿瘤；（2）进行PET-CT检查前接受过恶性肿瘤相关的治疗（包括手术、放化疗和靶向药物治疗等）；（3）图像质量较差，对肠道病变显示不清。

1.2 检查前准备及方法

1.2.1 PET/CT检查前准备 患者检查前禁食6~8 h，控制空腹血糖<6.1 mmol/L。患者采用手背浅静脉注射18F-FDG，按照0.1 mci/kg的计量进行注射，注射后回PET/CT专用休息室平静休息50~60 min，再行PET-CT全身检查。检查前饮水500 mL并排空膀胱。

1.2.2 PET/CT检查方法 采用我院PET-CT科Ingenuity TF 128 PET/CT显像仪，显像剂18F-FDG放化纯度>95%。PET/CT检查流程：患者休息50~60 min后进行全身PET/CT检查，采用仰卧位，自颅顶扫到股骨中段，先行128排CT扫描，电压140 kV，电流100~250 mA，螺距0.75 mm，层厚3.75 mm，保持体位不变，行PET扫描，按照2 min/床位行PET扫描，扫描时间15~20 min。扫描完成后，由机器自带程序基于CT图像对PET数据进行衰减校正、迭代重建，得到PET图像，将所有PET和CT图像传输到专用工作站MEDEX，从该工作站构建融合PET-CT图像。如果早期显像难以判定病灶性质，必要时行延迟显像。

1.3 图像分析方法及数据测量

PET/CT分别由2名PET/CT高级诊断医师独立阅片，意见不一致时则协商解决。2名PET/CT诊断医师各自在PET/CT图像上根据最大标准化摄取值（SUVmax）和FDG摄取形态确定感兴趣区（region of interest，ROI），以SUVmax的40%作为相对阈值，然后软件自动在轴位、矢状位、冠状位进行分割，自动测量ROI内的SUVmax、平均标准化摄取值（SUVmean）及肿瘤代谢体积（tumor metabolism volume，MTV），并计算得到糖酵解总量（total glycolysis，TLG），TLG=SUVmean×MTV。最终结果选取2人测量的平均值。

PET/CT原发灶诊断标准：排除肠道生理性摄取，肠壁出现局灶性18F-FDG高摄取灶怀疑为结直肠癌。

1.4 资料收集

收集43例结直肠癌患者的肿瘤最大径、分化程度、TNM分期等信息，均由我院术后病理所得。结直肠癌分期按照2016年UICC制定的第8版TNM分期标准。原发肿瘤（T），Tx：原发肿瘤无法评价；T0：无原发肿瘤证据；Tis：原位癌，肿瘤局限于上皮内或侵犯黏膜固有层；T1：肿瘤侵犯黏膜下层；T2：肿瘤侵犯固有肌层；T3：肿瘤穿透固有肌层到达浆膜下层，或侵犯无腹膜覆盖的结直肠旁组织；T4a：肿瘤穿透腹膜脏层；T4b：肿瘤直接侵犯或粘连于其他器官或结构。淋巴结转移（N），Nx：区域淋巴结无法评价；N0：无区域淋巴结转；N1：有1~3枚区域淋巴结转移；N2：有4枚以上区域淋巴结转移。远处转移（M），M0：无远处转移；M1：出现远处转移，包括腹膜转移。

1.5 统计学处理

数据分析采用SPSS 25.0统计软件，计数资料用率（%）表示，使用Shapro-Wilk检验对数据进行正态分布检验，检验结果显示各组代谢参数均不符合正态分布，计量资料用中位数（四分位间距）[M（P25~P75）］表示，两样本间代谢参数的差异比较采用Mann-WhitneyU检验，多组样本间代谢参数的差异比较采用Kruskal-wallis秩和检验；采用Spearman相关分析评价代谢参数相关性。检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 临床病理特征

43例病灶经术后组织病理学证实均为结直肠腺癌，其中4例含黏液腺癌成分。43例结直肠癌原发灶最大径为4.00（3.00~5.00）cm，按照肿瘤最大径分为<4 cm（n=21）和≥4 cm（n=22）两组；按照分化程度分为3组，其中高分化腺癌3例，中分化腺癌34例，低分化腺癌6例。淋巴结转移者21例，按照有无淋巴结转移分为N0（n=22），N1~N2（n=21）两组。远处转移者12例，按照M分期分为M0（n=31）和M1（n=12）两组。见图1、图2。

图1 患者女性，60岁，直肠癌伴肝转移，T4M1N2

图2 患者男性，54岁，乙状结肠溃疡性中分化腺癌伴黏液腺癌成分，系膜根部多发增大淋巴结，T4M0N2

2.2 结直肠癌PET/CT代谢参数在不同分组间的比较

肿瘤最大径≥4 cm组的SUVmax、SUVmean、MTV和TLG高于最大径<4 cm组；T分期较高组的SUVmax、SUVmean、MTV和TLG均高于T分期低的组；低分化组的SUVmax、SUVmean高于中分化及高分化组，差异均有统计学意义（P<0.05）。SUVmax、SUVmean、MTV和TLG在N、M分期分组间比较，差异无统计学意义（P>0.05）。见表1。

表1 不同临床病理特征分组间代谢参数比较[M（P25~P75）］

2.3 结直肠癌PET/CT代谢参数相关性分析结果

SUVmax、SUVmean、MTV和TLG与肿瘤最大径呈正相 关（P<0.05），相 关 系 数 分 别 为TLG（r=0.656）>MTV（r=0.547）>SUVmean（r=0.428）>SUVmax（r=0.397）；SUVmax、SUVmean、MTV和TLG与T分期呈正相关（P<0.05），相关系数由大到小依次为TLG（r=0.519）>MTV（r=0.438）>SUV（r=0.436）>SUVmean（r=0.349）；SUVmax、SUVmean和分化程度呈负相关（P<0.05），MTV和TLG与分化程度无明显相关性（P>0.05）；SUVmax、SUVmean、MTV和TLG与N、M分期无明显相关性（P>0.05）。见表2。

表2 不同代谢参数与不同临床病理特征相关性

2.4 结直肠癌PET/CT代谢参数在评估T分期的诊断效能

为了进一步探究SUVmax、SUVmean、MTV和TLG值评估肿瘤T分期的诊断效能，绘制诊断效能受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线。结果显示，在鉴别结直肠癌患者的T3和T4期时，SUVmax、SUVmean、MTV和TLG的曲线下面积（area under the cure，AUC）分别为0.734、0.696、0.780、0.829。根据ROC曲线计算各个代谢参数的截断值，以SUVmax=15.05为阈值，评估结直肠癌T3、T4分期的敏感性为83.3%，特异性为69.6%；以SUVmean=8.90为阈值，评估结直肠癌T3、T4分期敏感性为83.3%，特异性为65.2%；以MTV=9.83 cm3为阈值，评估结直肠癌T3、T4分期敏感性为91.3%，特异性为61.1%；以TLG=79.70 g为阈值，评估结直肠癌T3、T4分期敏感性为91.3%，特异性为61.1%。见图3。

图3 PET/CT代谢参数对T分期的诊断效能的ROC曲线

3 讨论

目前，临床上确诊结直肠癌主要依赖于纤维结肠镜[5］，它对结直肠癌具有很高的敏感性和特异性，还可以进行组织取样和治疗干预，是诊断结直肠癌的金标准。但是这种检查方法也有一定局限性，它无法观察肠道以外的病变，不能评估淋巴结转移及远处转移，无法判断肿瘤的分期。PET/CT结合了CT和PET的优势，通过1次检查，即可完成全身显像，可以发现远处转移，对结直肠癌诊断及分期有较高的应用价值[6］。

现在临床使用最广泛的PET/CT半定量参数是SUVmax，其与SUVmean均可以代表FDG的摄取程度，但不能反应肿瘤的整体代谢情况。MTV、TLG半定量代谢参数基于肿瘤的体积和FDG的摄取来评估肿瘤总体的代谢水平，已被证明在结直肠癌的分期、评估预后中有较高的应用价值[7］，现已成为研究热点。既往关于18F-FDG PET/CT的研究主要集中在寻找肿瘤原发灶、评估术前转移及术后复发等方面，对于PET/CT代谢参数与肿瘤标志物及临床病理特征的相关性研究较少且存在争议。

本研究结果显示，各代谢参数均与CRC原发灶最大径呈正相关，相关系数由大到小依次为TLG（0.656）>MTV（0.547）>SUVmean（0.428）>SUVmax（0.397），与以往研究结果[8］较为一致。其中TLG、MTV的相关系数高于SUVmax、SUVmean，原因可能是SUVmax及SUVmean代表肿瘤细胞对FDG的摄取程度，仅反应肿瘤的代谢活性，而不能反映肿瘤的整体代谢程度，MTV和TLG能体现肿瘤的整体代谢信息，与肿瘤的实际生长状况更加吻合，因此与肿瘤的最大径相关性更高[8］。

本研究显示，不同分化程度组间的SUVmax、SUVmean差异具有统计学意义（P<0.05），低分化组的SUVmax、SUVmean高于中分化及高分化组，进一步分析其相关性，两者与分化程度皆呈负相关，肿瘤的分化程度对肿瘤的SUVmax及SUVmean影响较大。葡萄糖转运蛋白-1（glucose transporter-1，GLUT-1）是转运蛋白中发挥重要作用的一种葡萄糖转运体，在人体正常器官和组织内表达水平较低，而在恶性肿瘤细胞中大量表达，能够增强癌细胞对葡萄糖的摄取程度[9］。研究表明，肿瘤原发灶的组织学分化程度与肿瘤细胞表面的GLUT1表达呈负相关[10］，肿瘤分化级别越低，恶性程度越高，细胞表面的GLUT1数量越高，葡萄糖转运增加，摄入的FDG增多，因此SUVmax及SUVmean随之增大。本研究虽然发现低分化组CRC MTV、TLG高于中高分化组，但是差异没有统计学意义（P>0.05），与李艳梅等[11］研究一致。原因可能是肿瘤细胞分化程度不同，增殖期肿瘤细胞的比例不同，导致MTV和TLG数值不同[12］。

临床实践证明，CRC的治疗方案依赖于TNM分期，准确的术前分期能够有效地改善患者预后，提高患者生存率。Mori等[13］通过研究发现临床分期为ⅡC期的患者5年生存率比ⅢA、ⅢB期患者明显降低，提示T分期是影响预后的重要因素。本研究发现，不同T分期组间SUVmean、SUVmax、MTV、TLG差异具有统计学意义（P<0.05），T分期较高的代谢参数均高于T分期低的代谢参数，并且SUVmax、SUVmean、MTV、TLG和T分期均呈正相关，相关系数由大到小依次为TLG（r=0.519）>MTV（r=0.438）>SUV（r=0.436）>SUVmean（r=0.349），与Deantonio等[14］研究结果一致；为了进一步探究SUVmax、SUVmean、MTV和TLG值评估肿瘤T分期的诊断效能，绘制了ROC曲线，结果显示在鉴别T3及T4分期中，TLG的AUC最高，MTV和TLG的敏感性和特异性较高。综上所述，18F-FDG的代谢参数可以作为预测T分期的指标，且MTV和TLG的诊断效能高于SUV。

本研究发现，PET/CT的代谢参数与N、M分期无明显相关性，与既往研究[15］不完全一致。分析原因如下：（1）本研究中部分病例含黏液腺癌成分，黏液腺癌组织中所包含的实性成分较少，且细胞密度相对较低，即使有转移也可以表现为较低的代谢活性；（2）本研究以40%SUVmax相对阈值测量MTV，在SUVmax较大时容易低估MTV，与Yoshiyuki等[16］测量的数据范围不一致，导致实验结果不完全一致。

综上所述，18F-FDG PET/CT的半定量代谢参数SUVmax、SUVmean、MTV和TLG与CRC原发灶肿瘤大小、分化程度、T分期、肿瘤标志物等具有一定相关性，可在一定程度上反映肿瘤的部分病理特征，有助于判断肿瘤的特性及恶性程度。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突