18F-FDG PET/MRI 与MRI 在食管癌患者术前T、N 分期中应用价值的对比分析

惠金子 王磊 赵德善 袁梦晖 魏龙晓 李云波 许建林 施常备

1 空军军医大学第二附属医院核医学科，西安 710024；2 陕西省肿瘤医院核医学科，西安 710061；3 山西医科大学第二附属医院核医学科，太原 030001

食管癌是最常见的消化道恶性肿瘤之一，排在全球癌症相关病死的第6 位[1]。早期手术切除是食管癌的主要治疗方法，术前准确分期对于患者治疗方案的制定及预后至关重要。目前常用的分期方法为CT 和超声内镜检查，超声内镜可精确显示食管壁的结构，但其为有创检查，且易受操作者技术的影响；CT 的软组织分辨率低，故其诊断的准确率亦较低。MRI 的软组织分辨率高，具有多序列成像的优点，可清晰显示食管壁的各层结构，且随着成像方式和设备技术的进步，心跳、呼吸及食管蠕动等磁敏感伪影对图像质量的影响均明显减少[2]。据报道，MRI 在食管癌患者T 分期中的效能优于其他影像学检查[3]。18F-FDG PET/MRI 将PET 代谢显像与高组织对比度的MRI 相结合，二者联合检测在肿瘤分期中有明显优势[4-5]。PET/MRI 自2011 年应用于临床以来，多用于脑部及盆腔肿瘤的成像[6-8]，目前国内外对PET/MRI 应用于食管癌患者术前分期的研究报道极少。本研究回顾性分析30 例行食管癌根治术患者的临床资料与影像学资料，对比分析18F-FDG PET/MRI 和MRI 在食管癌患者术前T、N 分期中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析2018 年1 月至2019 年12 月于空军军医大学第二附属医院行食管癌根治术的30例患者的临床资料与影像学资料，其中男性25例、女性5 例，年龄42～77（62.9±8.0）岁。纳入标准：（1）经胃镜活检的组织病理学检查确诊为食管癌且无远处转移；（2）行食管癌根治术，至少对7 个淋巴结进行组织病理学检查；（3）术前2周内行18F-FDG PET/MRI 检查；（4）签署了知情同意书。排除标准：（1）有高场强MRI 禁忌证或幽闭恐惧症；（2）术前接受过放化疗；（3）合并严重慢性病或有严重肝肾功能损害；（4）合并远处转移或有其他手术禁忌证。本研究符合《赫尔辛基宣言》的原则。

1.2 显像方法

采用德国西门子公司Biograph mMR PET/MR一体机（MRI 3.0T）进行显像。显像剂为18F-FDG，由南京江原安迪科正电子研究发展有限公司提供，放射化学纯度＞95%。患者需禁食6 h 以上，空腹血糖水平＜11.2 mmol/L，安静状态下经肘静脉注射18F-FDG（3.7 MBq/kg），剂量为（222.71±32.78） MBq，视听封闭休息40 min 后行18F-FDG PET/MRI 扫描。图像采集方式为静态采集，扫描范围从颅底至股骨上1/3，扫描方式为容积扫描。PET 与MRI 同步扫描，MRI 扫描条件如下。（1）T1 加权成像三维容积内插体部序列（VIBE）横断面扫描：重复时间4.04 ms、回波时间 1.24 ms、层厚3.2 mm、层距0 mm、视野 420 mm×320 mm、矩阵320×175；（2）T2 加权成像半傅里叶采集单次激发快速自旋回波序列（HASTE）冠状面扫描：重复时间 1000 ms、回波时间 95 ms、层厚6 mm、层距1.2 mm、视野400 mm×400 mm、矩阵256×256；（3）T2 加权成像刀锋伪影校正脂肪抑制（Blade fs）频率衰减反转恢复序列（SPAIR）横断面扫描：重复时间 2200 ms、回波时间 86 ms、层厚6 mm、层距0 mm、视野400 mm×400 mm、矩阵320×320；（4）扩散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）平面回波成像序列（EPI）扫描：b 值为50、1000 s/mm2，重复时间6400 ms、回波时间78 ms、层厚6 mm、层距0 mm、视野400 mm×300 mm、矩阵128×96，自动生成表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）图。PET 扫描条件：衰减校正采用三维容积内插体部检查水脂分离技术梯度回波序列（VIBE DIXON），层厚2 mm、高清重建、迭代次数2、矩阵172×172、放大倍数1.0、半峰全宽2.0、散射校正为相对校正。

1.3 图像分析

PET/MRI 图像由2 位中级以上职称的核医学科医师独立阅片，MRI 图像由2 位中级以上职称的放射科医师独立阅片，意见不一致时分别与2 位高级职称核医学科或放射科医师商议后确定最终结果。采用MIMvista 6.5 后处理工作站（北京明维视景医疗软件开发有限公司）获得MRI、PET 及PET/MRI 融合图像。参考T2 加权成像序列图像中显示淋巴结最大界面的层面，在DWI 序列图像高信号区勾画ROI，并复制ROI 至ADC 图的相应区域，获得相应淋巴结的ADC 最小值（ADC minimum value，ADCmin）和ADC 平均值（ADC mean value，ADCmean）；PET 图像以纵隔血池本底SUVmax为临界值确定淋巴结边界以勾画ROI，记录相应淋巴结的SUVmax和平均SUV（mean standardized uptake value，SUVmean）。

1.4 诊断标准

参照2017 年第8 版美国癌症联合委员会/国际抗癌联盟的食管癌和食管胃结合部癌分期标准[9]对患者进行分期，以转移性淋巴结的数目作为N 分期标准，N0 期：无区域淋巴结转移；N1期：1～2 个区域淋巴结转移；N2 期：3～6 个区域淋巴结转移；N3 期：≥7 个区域淋巴结转移。MRI对食管癌患者T 分期的诊断标准如下，T1～T2 期：病灶周围肌层可见完整的线状低至中等信号；T3期：病灶周围肌层的线状低至中等信号中断或消失，脂肪间隙清晰；T4 期：病灶与邻近结构之间的脂肪间隙消失，并伴邻近结构受侵征象。MRI表现为淋巴门结构不清，边缘不规则或内部信号不均匀，DWI 呈高信号，符合其一且不论淋巴结的长径大小均诊断为转移性淋巴结。PET 图像在食管癌患者的T 分期中不作为参考。PET 对食管癌患者转移性淋巴结的诊断标准：SUVmax＞纵隔血池SUVmax。以上述PET 的诊断标准结合MRI的诊断标准作为PET/MRI 对食管癌患者转移性淋巴结的诊断标准。

1.5 统计学方法

应用SPSS 25.0 软件进行统计学分析。18F-FDG PET/MRI 和MRI 对食管癌患者术前T、N 分期的诊断效能采用Kappa 检验进行一致性评估，Kappa值＜0 为二者不一致；0≤Kappa 值≤0.2 为二者的一致性较差；0.2＜Kappa 值≤0.4 为二者的一致性一般；0.4＜Kappa 值≤0.6 为二者的一致性中等；0.6＜Kappa 值≤0.8 为二者的一致性较强；0.8＜Kappa值≤1 为二者的一致性强。18F-FDG PET/MRI 与MRI对食管癌患者术前T、N 分期准确率的比较采用χ2检验。符合正态分布的数据以±s表示，转移性淋巴结与良性淋巴结参数的比较采用独立样本t检验（方差齐）。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 临床资料的比较

术前行18F-FDG PET/MRI 检查的30 例食管癌患者中，发现结肠占位1 例，进一步行结肠镜和组织病理学检查确诊为结肠癌，同时行食管癌及结肠癌根治术；其余29 例患者行食管癌根治术。术中发现食管癌原发灶位于食管上段1 例、中段15 例、下段11 例、食管胃结合部3 例。术后组织病理学检查结果显示，30 例食管癌患者中，T1 期3 例、T2 期4 例、T3 期14 例、T4 期9 例；N0 期16 例、N1 期6 例、N2 期7 例、N3 期1 例；鳞癌26 例、腺癌4 例。

2.2 18F-FDG PET/MRI 与MRI 对食管癌患者术前T 分期的诊断效能比较

18F-FDG PET/MRI 与MRI 在食管癌患者术前T 分期和术后组织病理学分期的一致性均较强（Kappa 值=0.757、0.698，均P＜0.001）；18F-FDG PET/MRI 和MRI 对食管癌患者术前T 分期的诊断准确率分别为83.3%（25/30）、80.0%（24/30），二者的差异无统计学意义（χ2=0.110，P=0.740）。具体T分期情况见表1。T1～T4 期食管癌患者的典型18F-FDG PET/MRI 影像学表现见图1。

图1 T1～T4 期食管癌患者的18F-FDG PET/MRI 横断面显像图 A～D 从左至右依次为T2 加权成像刀锋伪影校正脂肪抑制频率衰减反转恢复序列图、DWI 图、PET 图和PET/MRI 融合图，其中A 为T1 期食管癌患者（男性，42 岁），显示食管黏膜增厚，病灶下方肌层完整，DWI 呈高信号，PET 图显示代谢增高，SUVmax=3.2；B 为T2 期食管癌患者（女性，67 岁），显示肌层连续性欠佳，DWI 的信号呈不均匀增高，PET 图显示代谢增高，SUVmax=5.5；C 为T3 期食管癌患者（男性，74 岁），显示病灶前方外膜局部模糊，肌层连续性尚可，DWI 呈显著高信号，PET 图显示代谢增高，SUVmax=12.4；D 为T4 期食管癌患者（女性，58 岁），显示病灶突破外膜向前方侵及气管，DWI 呈不均匀高信号，PET 图显示代谢显著增高，SUVmax=35.2。FDG 为氟脱氧葡萄糖；PET 为正电子发射断层显像术；MRI 为磁共振成像；DWI 为扩散加权成像；SUVmax 为最大标准化摄取值Figure 1 18F-FDG PET/MRI cross-sectional images of patients with T1-T4 stage esophageal cancer

表1 18F-FDG PET/MRI 和MRI 对食管癌患者术前T 分期与术后组织病理学分期的比较（例）Table 1 Comparison of 18F-FDG PET/MRI and MRI in preoperative T staging and postoperative histopathological staging in patients with esophageal cancer (case)

2.3 18F-FDG PET/MRI 与MRI 对食管癌患者术前N 分期的诊断效能比较

18F-FDG PET/MRI 对食管癌患者术前N 分期与术后组织病理学分期的一致性较强（Kappa值=0.640，P＜0.001），MRI 对食管癌患者术前N 分期与术后组织病理学的一致性中等（Kappa 值=0.477，P＜0.001）。18F-FDG PET/MRI 和MRI 诊断对食管癌患者术前N 分期的诊断准确率分别为76.7%（23/30）、66.7%（20/30），且差异有统计学意义（χ2=11.273，P=0.001）。具体N 分期情况见表2。

表2 18F-FDG PET/MRI 和MRI 对食管癌患者术前N 分期与术后组织病理学分期的比较（例）Table 2 Comparison of 18F-FDG PET/MRI and MRI in preoperative N staging and postoperative histopathological staging in patients with esophageal cancer (case)

2.4 转移性淋巴结和良性淋巴结的18F-FDG PET/MRI半定量参数比较

共对30 例食管癌患者的282 个淋巴结进行组织病理学检查，其中37 个淋巴结明确为转移性淋巴结（18F-FDG PET/MRI 检出34 个），245 个淋巴结明确为良性淋巴结（18F-FDG PET/MRI 检出192 个）。由表3 可知，转移性淋巴结的SUVmax和SUVmean均明显高于良性淋巴结，且差异均有统计学意义（均P＜0.001）；转移性淋巴结的ADCmin较良性淋巴结低，且差异有统计学意义（P＜0.001），转移性淋巴结与良性淋巴结ADCmean的比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。

表3 30 例食管癌患者转移性淋巴结和良性淋巴结的18F-FDG PET/MRI 半定量参数的比较（±s）Table 3 Comparison of 18F-FDG PET/MRI semiquantitative parameters in metastatic and benign lymph nodes of 30 patients with esophageal cancer (±s)

表3 30 例食管癌患者转移性淋巴结和良性淋巴结的18F-FDG PET/MRI 半定量参数的比较（±s）Table 3 Comparison of 18F-FDG PET/MRI semiquantitative parameters in metastatic and benign lymph nodes of 30 patients with esophageal cancer (±s)

注：FDG 为氟脱氧葡萄糖；PET 为正电子发射断层显像术；MRI 为磁共振成像；SUVmax 为最大标准化摄取值；SUVmean为平均标准化摄取值；ADCmin 为表观弥散系数最小值；ADCmean为表观弥散系数平均值

组别SUVmax SUVmean ADCmin ADCmean转移性淋巴结（n=34） 5.77±2.66 3.16±1.28 1.02±0.33 1.42±0.22良性淋巴结（n=192） 2.79±1.29 1.78±1.01 1.20±0.24 1.48±0.29 t值6.395.96-3.81-1.52 P值＜0.001＜0.001＜0.0010.133

3 讨论

本研究结果显示，18F-FDG PET/MRI 和MRI 对食管癌患者术前T 分期与术后组织病理学分期的一致性均较强，二者对食管癌患者术前T 分期的诊断价值相当；在N 分期中，18F-FDG PET/MRI 的诊断准确率高于MRI。在转移性淋巴结和良性淋巴结的18F-FDG PET/MRI 半定量参数的对比分析中，转移性淋巴结的SUVmax和SUVmean均明显高于良性淋巴结，ADCmin较良性淋巴结低。

本研究中，18F-FDG PET/MRI 对食管癌患者术前T 分期的诊断准确率为83.3%。Lee 等[10]将15例食管癌患者的术前18F-FDG PET/MRI 分期结果与术后组织病理学分期结果进行对比，结果显示，18F-FDG PET/MRI 对食管癌患者术前T 分期的诊断准确率为86.7%（13/15），与本研究结果基本一致。由于PET 显像的空间分辨率较低，故对食管壁浸润程度的判断主要依靠MRI。Yamada 等[11]和Wei等[12]对离体的食管癌组织进行MRI 成像，结果显示，MRI 评估食管壁浸润程度的准确率均达90%以上。本研究中18F-FDG PET/MRI 对食管癌患者T 分期的诊断准确率低于上述两项研究，究其原因，可能是因为18F-FDG PET/MRI 的扫描时间较长，且易受呼吸、心跳及食管蠕动等磁敏感伪影的影响，而离体的食管癌组织不受以上运动伪影的干扰。本研究18F-FDG PET/MRI 在食管癌患者术前T 分期中有3 例T3 期患者被高估，1 例T3 期患者和1 例T4 期患者被低估，这与食管壁局部的炎症渗出及纤维化导致的18F-FDG PET/MRI 中病灶与周围组织的分界清晰度降低有关。

本研究结果显示，18F-FDG PET/MRI 对食管癌患者术前N 分期的诊断准确率高于MRI。Giganti等[13]对18 例食管癌患者进行研究，结果显示，1.5T MRI 结合DWI 对食管癌患者术前N 分期的诊断准确率为66%。转移性淋巴结的MRI 信号缺乏特异性，尤其是MRI 对长径较小的食管旁淋巴结显示欠佳。本研究以边缘不规则或内部信号不均匀、DWI 呈高信号，结合18F-FDG PET 半定量参数SUVmax＞纵隔血池SUVmax作为转移性淋巴结的诊断标准，结果显示，18F-FDG PET/MRI 对食管癌患者术前N 分期的诊断准确率为76.7%，高于单独行MRI 进行分期的诊断准确率。Lee 等[10]报道，与超声内镜、CT 和18F-FDG PET/CT 相比，18F-FDG PET/MRI 对食管癌患者术前N 分期的诊断效能最高，与本研究结果相似。Yu 等[14]的研究结果显示，食管癌原发灶的18F-FDG PET/MRI代谢参数在预测食管鳞癌的淋巴结转移中具有一定价值。以上结果表明，MRI 多序列成像结合PET 代谢信息可提高对食管癌患者术前N 分期的诊断准确率。

本研究中我们还发现，食管癌患者转移性淋巴结的SUVmax和SUVmean均明显高于良性淋巴结，ADCmin较良性淋巴结低。半定量参数SUVmax与SUVmean可反映组织细胞的代谢特征，一般来说，恶性肿瘤的生长速度快，葡萄糖的利用率高，从而呈现出较高的SUV。ADC 值可通过细胞中水分子的弥散受限程度反映肿瘤细胞的特征。然而炎症淋巴结与转移性淋巴结的SUV 和ADC 值均存在一定程度的交叉，故18F-FDG PET/MRI 对转移性淋巴结的诊断存在漏诊和误诊的问题。本研究中3 个经术后组织病理学检查证实的转移性淋巴结未被18F-FDG PET/MRI 检出，究其原因，可能是受累淋巴结为癌旁淋巴结，其被高代谢的原发灶所掩盖；另外，当转移性淋巴结较小（长径＜3 mm）时，MRI则无法分辨；且若肿瘤负荷低，则处于增殖周期的肿瘤细胞少，PET 显像中亦未呈现异常代谢，也可导致假阴性结果。部分增殖性病变及炎症也含有代谢旺盛的细胞，从而易导致假阳性结果。故临床中判断转移性淋巴结不能单纯依靠SUV，须结合ADC 值及其他信息综合分析。

本研究尚存在一些不足之处：（1）本研究为回顾性分析，研究结果可能存在选择偏倚；（2）由于伴远处转移的食管癌患者多数未经组织病理学检查证实，故本研究未纳入伴远处转移的食管癌患者，以致未能分析18F-FDG PET/MRI 对食管癌患者术前M 分期的诊断效能；（3）由于条件限制，本研究的成像方式为常规18F-FDG PET/MRI 扫描，未使用对比剂进行增强扫描，无法对T1 期与T2 期的病灶进行精确区分，故将T1、T2 期合并分析，后续研究中若有条件将使用动态增强MRI，为食管癌患者提供更精准的分期信息；（4）使用的PET/MRI 应用于临床的时间尚短，且检查费用高昂，符合条件的病例数有限，需在后期研究中扩大样本量进一步验证。

综上所述，18F-FDG PET/MRI 在食管癌原发灶浸润程度诊断中的价值与MRI 相当，但其对食管癌转移性淋巴结的诊断有明确优势。因此，18F-FDG PET/MRI 在食管癌患者术前T、N 分期中具有较好的应用前景，值得在临床中推广应用。

利益冲突 所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明 惠金子负责研究的设计与实施、数据的采集、论文的撰写；王磊负责数据的统计分析与解释；赵德善负责论文的审阅；袁梦晖、魏龙晓负责论文的技术材料支持；李云波负责论文的修改、最终版本的修订；许建林、施常备负责论文的指导