18F-FDG PET/CT多时相检查在肺癌脑转移诊断中的应用及最佳代谢时间探究
引言
肺癌脑转移是肺癌晚期最常见的血道转移模式，尤其是小细胞肺癌及腺癌。是否存在脑转移对肺癌本身的治疗有着非常重要的临床价值[1-3]。18 氟-脱氧葡萄糖（18Fluorine-Fluorodeoxyglucose，18F-FDG）PET/CT 作 为 一种基于糖代谢的全身分子影像检查，其最大的优势之一就是对肿瘤的转移进行筛查[4]。但是在实际临床应用中，往往受正常脑组织生理性糖代谢的影响而导致颅内病灶对比度欠佳、靶非靶比（Target Non-Target Ratio，T/NT）过低，甚至出现假阴性[5-6]。作者团队想利用PET/CT 双时相及延迟显像的原理，通过延长代谢时间，让正常脑组织糖代谢降低，从而增加图像的对比度。并通过统计分析，找到各定量参数的最佳的检查前代谢时间。
1 资料和方法
1.1 入组条件制定
常规采集结束后行视觉分析法进行图像分析。由2 名副高以上5 年临床PET/CT 诊断经验的医师进行阅片并判断图像等级，意见不一致时请第三位医师参与评价协商。借鉴文献资料，将脑部病变局部18F-FDG 摄取程度分为4 级，1 级，摄取程度接近本底；2 级，摄取程度轻度高于本底；3 级，中度摄取；4 级，高度摄取[7]，见图1。3～4 级摄取图像满足诊断需要，1～2 级作为本实验病例。
图1 图像等级判断标准示意图
注：a～d 中红色箭头所示病灶摄取等级分别对应文中描述的1～4 级。
1.2 临床资料
按上述入组条件筛选2019 年8 月至2019 年11 月因病理确诊肺腺癌怀疑颅内转移需行PET/CT 检查后出现头部图像无法满足诊断需要35 例，其中男性27 例、女性8 例。年龄45～79 岁，平均61.40±11.41 岁。
1.3 PET/CT检查方法
采集设备：西门子Biograph mCT-64 PET/CT 扫描仪。放射性示踪剂18F-FDG 制备：日本住友HM-10HC 医用回旋加速器及住友多功能合成模块生产，pH 值7.0～7.5，放化纯>99%。检查前空腹4～6 h，血糖浓度≤11.1 mmol/L，按5.55 MBq/Kg 计算并静脉注射18F-FDG，安静、保暖状态下休息1 h，期间匀速喝下碘对比剂浓度为1.5%的胃肠道对比剂1000 mL，检查前排空小便并更换纯棉病员服。为避免手臂对成像部位的影响，先双上肢上举行体部显像，成像范围眶上缘至股骨中断。低剂量CT：管电压120 kV，有效管电流43 mAs，层厚8 mm，螺距0.9；PET：3D 模式采集1.5 min/床位，6～7 床位，TOF 技术配合高清迭代重建，迭代次数3，子集数21。再双手置于胸前行头部采集，成像范围上包全颅顶头皮，下确保与体部采集重叠。低剂量CT：管电压140 kV，有效管电流297 mAs，层厚5 mm，螺距0.7；PET：3D 模式采集，单床位4 min 采集，TOF技术配合高清迭代重建，迭代次数5，子集数21[8]。所有PET 数据经与之对应的CT 数据行衰减校正后输出PET 影像。在常规采集后行2、4、6 h 头部延迟显像。所有病例在实验前均被告知并取得配合，本实验通过相关伦理学审查。
1.4 图像评价
利用西门子MMWP 影像后处理工作站TureD 核医学影像分析软件中的自适应轮廓感兴趣区（Region of Interest，ROI）功能分别计算4 期头部采集图像的半定量参数最大标准率摄取值（Maximum Standardized Uptake Value，SUVmax），阈值为SUVmax 的40%的肿瘤代谢体积（Metabolic Tumor Volume，MTV）以及以病灶对测正常脑组织为非靶区计算得到的T/N 值[9]。
1.5 数据分析
将所得数据先制作折线图，分析随代谢时间的延长各参数的走势，然后应用SPSS 20.0 统计软件行数据分析。先行正态性检验和方差齐性检验，如服从正态分布且方差齐，则使用单因素方差分析；如不满足，则使用非参数检验。P<0.001 表示统计学差异显著。
2 结果
各时相所得图像SUVmax、MTV40%、T/N 值，见表1，各定量参数不同时相测量值间具有统计学意义的显著差异。而随着循环时间的延长，SUVmax 与MTV40%折线图均呈现先升后降的趋势，峰值拐点分别出现在4 h 和2 h（图2～3），T/N 呈现持续上升的趋势（图4）。患者头部不同时相采集病灶对比图，见图5。
表1 不同循环时间采集所得图像各定量指标比
指标 SUVmax MTV40%/cm3 T/N时间/h 1 2 4 6 1 2 4 6 1 2 4 6 7.15±0.74 8.51±0.56 10.37±1.01 9.17±1.01 5.92±5.02 6.50±5.36 5.30±4.42 4.52±4.10 0.84±0.15 1.07±0.20 1.61±0.23 1.97±0.50 F 值 4.95 7.73 2.51 2.16 1.03 5.52 3.02 1.08 1.48 P 值 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001
3 讨论
虽然18F-FDG PET/CT 作为全身一站式的分子影像学检查，对肿瘤原发灶及转移灶的探查有着很大的优势[10-11]。但是针对颅脑的诊断，基于脑组织本身的FDG 高代谢特点，较磁共振头部成像（平扫/增强/功能）及特殊示踪剂（11carbon-methionine，11 碳-蛋氨酸）PET/CT 检查并无明显的优势[12-13]。且同位素标记的示踪剂在患者体内的代谢是一个复杂的动态平衡过程，常规PET/CT 采集所得的图像仅反应该采集时间段（单个床位采集时间）的一个相对静态的过程，往往不能代表患者病灶的整体代谢走势及峰值代谢水平[14-15]。采用多时相采集法，可以增加时间分辨率，相对动态的模拟出示踪剂在患者体内（病灶与正常组织）的分布情况。本实验1、2、4、6 h 四时相采集所得图像，本底（病灶对侧正常组织）SUVmax 分别为8.68±1.21、8.18±2.14、6.60±1.68、4.91±1.57，病灶SUVmax 分别为7.15±0.74、8.51±0.56、10.37±1.01、9.17±1.01。 正常组织对FDG 的代谢逐步降低，转移灶对FDG 的代谢呈现先高后低的趋势，更有利于临床诊断对病灶的解读[16-17]。
图2 不同循环时间病灶SUVmax走势折线图
图3 不同循环时间病灶MTV40%(cm3)走势折线图
图4 不同循环时间病灶T/N走势折线图
肿瘤良恶性的判断以及疗效评价是PET/CT 检查的另外一个优势，而半定量参数SUVmax，MTV，T/N 的准确计算及比较分析在诊断中发挥着重要的作用[18]。针对单次采集而言，上述三个定量参数的测量值是否能够代表此次检查机体代谢吸收的特征峰值；患者多次检查结果的横向比较中，上述三个定量参数的比较是否存在着因代谢时间不同而导致的差异[19-20]。通过本研究得知，针对肺腺癌脑转移的患者，单次检查SUVmax 的特征峰值出现在给药后4 h、MTV40%的特征峰值出现在给药后2 h，技师在临床采集时应根据检查需要，酌情增加上述时间点的多时相采集，以便获得更准确的定量参数。在T/N 的比较中，只要满足多次检查间循环时间的一致，则可以降低横向对比成像技术的干扰因素。
图5 患者头部不同时相采集病灶对比图
注：患者男，52 岁。a. 常规给药后1 h 采集的18F-FDG PET/CT 图像，在左侧枕叶发现一个稍高代谢灶（正交坐标中心处）；b. 给药后2 h 采集所得图像，较a 正常脑组织代谢无明显变化，左侧枕叶病灶体积增大；c. 给药后4 h 采集所得图像，较图a 正常脑组织代谢明显降低，左侧枕叶病灶体积较b 略缩小、较a 代谢增加；d. 给药后6 h 采集所得图像，正常脑组织代谢明显降低，枕叶病灶较a 代谢降低、体积缩小，整体图像因计数不足导致分辨率严重下降。
本实验的局限性主要包括以下几点：① 纳入统计的病例数较少；② 纳入病例均为病理确诊肺腺癌怀疑脑转移而行PET/CT 患者，未涉及其他肺癌病例（如前言提到的小细胞肺癌等），有待后续进一步完善多病种转移灶的研究；③ 本文所有病例血糖浓度均控制在11.1 mmol/L 的水平下，这个值虽然满足18F-FDG PET/CT 检查的要求，但是忽略了血糖浓度高低对正常脑组织生理性摄取18F-FDG 的竞争性抑制作用[21]。
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