18F-FDG PET/CT病灶自动勾画软件在弥漫大B细胞淋巴瘤中的应用

翟威豪，何 薇

复旦大学附属华东医院核医学科，上海 200040

近年来，18F-FDG正电子发射体层成像（positron emission tomography，PET）/计算机体层成像（computed tomography，CT）因能提供解剖及功能信息而广泛应用于弥漫大B细胞淋巴瘤（diffuse large B cell lymphoma，DLBCL）的诊断、分期、疗效评价及预后预测等方面［1-7］。18F-FDG PET/CT可以为临床提供半定量代谢参数，反映肿瘤的生物学行为，包括标准摄取值（standard uptake value，SUV）、肿瘤代谢体积（metabolic tumor volume，MTV）和病灶糖酵解总量（total lesion glycolysis，TLG）等。通常，淋巴瘤患者的PET/CT代谢参数通过手工勾画病灶来测量，因淋巴瘤往往侵犯范围较大，且常伴有骨髓浸润［8］，测量结果受操作者主观影响较大，手工勾画费时费力且可重复性差，大大加重了医师的负担。病灶自动勾画的应用可以减少因不同核医学科医师操作之间的差异而导致的测量误差，使获得的PET/CT代谢参数具有稳定性及可重复性。本研究拟使用自动勾画软件对DLBCL患者进行病灶勾画并测量代谢参数，比较其与手工勾画的差异，探讨自动勾画方式应用于临床DLBCL患者的可行性。

1 资料和方法

1.1 一般资料

回顾并分析2020年4月—2021年5月于复旦大学医学院附属华东医院就诊的52例DLBCL患者资料，其中男性29例，女性23例，年龄25～88岁。纳入标准：① 经组织学确诊为DLBCL；② 患者资料及影像学资料完整。排除标准：①肝脏代谢异常者；② 转化型淋巴瘤或淋巴瘤复发；③ 哺乳期或妊娠期妇女、心力衰竭、严重精神疾病或肝肾功能不全患者。

1.2 检查方法

采用荷兰Philips公司的Vereos数字化PET/CT机，患者接受18F-FDG PET/CT检查前应禁食6 h以上，血糖浓度控制在11.1 mmol/L以下，并记录其身高及体重数据。静脉注射18F-FDG按0.1～0.15 mCi/kg（1 Bq=2.70×10-8mCi）计算，注射后患者安静休息45～60 min，排尿后立即行PET/CT。PET/CT扫描范围从颅顶至股骨中段，部分至足底，每例患者7～9个床位，每个床位采集1.5 min。PET重建采用有序子集最大期望法（ordered subset exception maximum，OSEM）算法，参数为3次迭代，18个子集，重建中增加点扩散函数技术和TOF技术。CT扫描条件：电压120 kV，电流180 mA，层厚5 cm。

1.3 图像分析

1.3.1 自动勾画

采用瑞典HERMES工作站Tumor Finder软件，在患者肝脏或纵隔处勾画1个14 cm3的感兴趣容积（volume of interest，VOI）来获得平均SUV（SUVmean），软件将根据公式LiverSUVmean×1.5+SD×2.00计算阈值，接着使用3D区域生成函数自动勾画出所有代谢高于阈值的VOI，整体观察所有VOI，并对生理性代谢区（膀胱、脑、心肌等）生成的VOI进行手动删除（图1），最终生成最大SUV（SUVmax）、SUV峰值（SUVpeak）、SUVmean、MTV、TLG等参数表，并手工记录每例患者勾画所有病灶所需时长。

图1 病灶自动勾画软件操作图

1.3.2 手工勾画

采用瑞典HERMES工作站Hybrid Viewer软件，由2名具有5年以上工作经验的核医学科医师进行手工勾画，通过视觉分析法寻找病灶，根据以往文献，选择SUVmax的40%作为勾画阈值勾画病灶的VOI，测量SUVmax、SUVpeak、SUVmean及MTV，按公式TLG=SUVmean×MTV计算TLG，并记录每例患者勾画所有病灶所需时长。2名医师的手工测量结果出现差异时，取两者的平均值。

1.4 统计学处理

采用SPSS 24.0软件进行统计学分析。计量数据以表示。采用Spearman秩相关分析比较两种勾画方法获得的代谢参数的相关性，r＞0.8为高度相关，0.5≤r＜0.8为中度相关，0.3≤r＜0.5为低度相关，r＜0.3为基本不相关。采用Wilcoxon秩和检验比较两种勾画方法在各项代谢参数间的差异性，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 一般资料

本次研究共纳入DLBCL患者52例，其中男性29例，女性23例，年龄25～88岁，平均（64.4±18.3）岁。所有患者均经组织病理学检查证实为DLBCL，其中18例已接受R-CHOP化疗方案治疗，平均（5.5±1.83）次；14例已接受CHOP化疗方案治疗，平均（5.28±1.49）次，20例未接受任何治疗。

对所有患者图像均先进行手工勾画后使用自动勾画软件勾画，将两种勾画方式所获得的代谢参数分别记录，所有患者肝脏SUVmax为2.64±0.44，SUVmean为1.93±0.31，纵隔SUVmax为1.99±0.32，SUVmean为1.41±0.26（图2）。

图2 DLBCL患者自动勾画与手工勾画结果的PET/CT图像示例

2.2 比较两种方式测得的SUV

本次研究中所有患者通过两种勾画方法所测量的SUVmax和SUVpeak完全一致，SUVmax为32.92±14.69（范围3.82～130.14），SUVpeak为22.79±10.87（范围3.18～82.63）。手工勾画SUVmean与自动勾画SUVmean高度相关（r=0.934，P＜0.01），手工勾画SUVmean与自动勾画SUVmean差异无统计学意义（Z=1.889，P=0.063），手工勾画和自动勾画SUVmean分别为7.12±2.87和6.799±3.09（表1）。

表1 手工勾画与自动勾画的PET/CT代谢参数比较

2.3 比较两种方式测得的MTV的相关性及差异性

手工勾画MTV与自动勾画MTV高度相关（r=0.993，P＜0.01），手工勾画MTV与自动勾画MTV差异无统计学意义（Z=1.795，P=0.073），手工勾画和自动勾画MTV分别为（1 231.46±1 822.99）cm3和（1 307.05±1 813.64）cm3。

2.4 比较两种方式测得的TLG的相关性及差异性

手工勾画和自动勾画TLG分别为8 009.87±9 171.06和8 306.52±9 172.66，两者TLG高度相关（r=0.995，P＜0.01），差异无统计学意义（Z=1.870，P=0.061）。

2.5 比较两种方式勾画病灶的个数及时长

本次研究中共52例患者，通过手工勾画，共发现病灶496个，单个患者手工勾画所有病灶图像时长为（440.8±180.5）s；通过自动勾画，共发现病灶513个，单个患者自动勾画所有病灶图像时长为（58.4±8.5）s。在所有病灶中，5个病灶存在与正常生理性代谢组织靠近的情况，手工勾画和自动勾画平均耗时分别为（280.7±67.2）s和（8.2±3.4）s。

3 讨 论

DLBCL是一种具有侵袭性、复杂性、高致死率的非霍奇金淋巴瘤，占所有非霍奇金淋巴瘤的30%～35%［9-10］。近年来，18F-FDG PET/CT因能同时反映解剖和功能信息，在DLBCL的诊断、分期、疗效评价及预后判断等方面发挥着重要作用，同时也逐步应用于指导病理学活检定位、评估恶性程度和复发检测方面［11-13］。研究［14］表明，18F-FDG PET/CT的半定量参数SUV能够反映其葡萄糖代谢水平，可用于评估肿瘤的恶性程度。Cottereau等［15］和Shagera等［16］的研究显示，MTV和TLG的计算中加入了病灶的体积信息，结合病灶的代谢信息，相比传统的SUV能更准确地反映淋巴瘤整体情况，治疗前后MTV和TLG的降低程度能更准确地对淋巴瘤疗效进行评估。但是在实际工作中，对于DLBCL患者的病灶进行手工勾画需要花费较多的时间，且不同医师间勾画的主观差异较大，可重复性较差，对于临床工作带来了一定的影响。

本研究中自动勾画所应用的瑞典HERMES工作站Tumor Finder软件，以肝脏SUVmean×1.5+2倍标准差作为勾画病灶的标准。目前未见将自动勾画与手工勾画结果进行对比的研究报道。

本研究52例患者通过两种勾画方法所测量的SUVmax和SUVpeak完全一致。因为SUVmax代表着病灶中葡萄糖代谢最高水平的像素，是任何勾画方式阈值的基础，不会因勾画方式的不同而不同。SUVpeak是取SUVmax所在的像素周围1 cm3体积内的平均SUV，因本次研究中所有病灶的体积均大于1 cm3，所以两种勾画方法不会造成SUVpeak的差异。

本研究结果显示，两种勾画方式在代谢参数SUVmean、MTV、TLG均具有较好的相关性（r=0.943～0.999），提示相较于传统的手工测量，软件的自动勾画结果具有较好的稳定性和可靠性。关于代谢参数SUVmean、MTV、TLG在差异性方面的比较，本研究结果显示，自动勾画SUVmean、MTV、TLG与手工勾画相比差异均无统计学意义（P＞0.05）。观察两组数据，自动勾画测量SUVmean略低于手工勾画SUVmean，而自动勾画MTV、TLG均略高于手工勾画，分析原因可能如下：① 自动勾画的阈值标准为SUVmean×1.5+2倍标准差，一般低于病灶SUVmax的40%，导致相比起手工，自动勾画的病灶的体积略大；② 手工勾画为核医学科医师主观判断的结果，在侵犯范围较广或病灶数较多时，可能存在遗漏病灶的情况，而自动勾画软件能机械性地勾画所有高于阈值的病灶，但会导致勾画的体积略大于手工勾画。

关于两种方式勾画病灶的效率，在本研究共52例患者中，自动勾画与手工勾画发现病灶的个数分别为513个和496，自动勾画多发现17个病灶，其中12个位于骨骼，2个位于腹腔，2个位于颈部，1个位于胸腔。回顾分析勾画病灶影像，自动勾画多发现的病灶均为SUV接近于勾画阈值的病灶，而手工勾画时造成了遗漏。比较两种勾画方式的处理时间，自动勾画和手工勾画单个患者所有病灶的平均时间分别为（58.4±8.5）s和（440.8±180.5）s，自动勾画软件耗时时间明显短于手工勾画。对于自动勾画软件来说，勾画病灶时会将正常的生理性代谢组织一并勾画，必须手动删除这些VOI。本研究中，5个和正常生理性代谢组织靠近的病灶自动勾画平均耗时明显短于手动勾画，是因为手工勾画须分别勾画病灶各层面的感兴趣区（region of interest，ROI）后合并成VOI，病灶越大所需手动勾画的层面就越多，耗时就越长；而自动勾画软件勾画出所有病灶VOI后手工“擦除”与病灶相近的生理性代谢组织，该方法快速简便，且病灶的大小对耗时影响很小。自动勾画软件的病灶探测能力及效率均高于手工勾画，在临床使用中能为核医学科医师提供可靠的处理结果并减轻医师的工作负担。

本研究存在一些局限性：本研究中所有患者均为肝脏正常代谢的患者，由于肝脏的SUVmean会参与软件勾画阈值的计算，如果患者肝脏的FDG代谢出现异常或者均匀性较差，可能会对最终的勾画结果造成影响，这个问题还需进一步研究。

综上所述，本研究结果显示病灶自动勾画软件测量的代谢参数与医师手工勾画的结果无明显差异，且病灶探测能力及速度均高于手工勾画，为自动勾画软件应用于临床提供了依据。