陈杨宗 唐坤 林洁 林信实 徐慧 郑祥武*

调强放疗（IMRT）和其他现代放疗（RT）技术主要依赖于高质量的医学成像。基于成像的靶体积勾画在治疗规划中确定原发性肿瘤和颈部淋巴结转移瘤的位置和边界至关重要［1］。使用葡萄糖类似物18F-FDG的PET提供与通过CT或MRI获得的解剖数据互补的生物学信息。利用PET/CT勾画头颈部癌的大体肿瘤体积（GTV）的差异相当大，部分原因是各机构在基于生理成像确定恶性疾病阈值方面存在分歧［2］。研究已表明，在注射后几个小时内，恶性肿瘤的18F-FDG摄取量持续增加，这种时相变异可能会导致与RT规划不一致。本研究评估常用于NPC肿瘤体积勾画的8种方法的时相稳健性。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择2017年11月至2020年7月本院鼻咽癌（NPC）患者20例。男14例，女6例；年龄35~77岁，平均年龄（58.3±10.7）岁。原发性肿瘤部位在鼻腔［3］。疾病分期包括T2~T4、N0~N2和M0。在治疗前72 h，对所有患者进行成像。纳入标准：（1）经活检证实的NPC；（2）能够合作参与手术。排除靶体积18F-FDG摄取量低的患者。采用直接鼻咽镜检查和组织活检诊断，对所有接受评估的患者进行系统分期，包括胸部平片、血清生化学、对比增强CT和头颈部MRI扫描。国际癌症控制联盟和美国癌症联合委员会TNM分期系统第七版用于分期。本项目经本院伦理委员会批准，所有患者均签署知情同意书。

1.2 方法 （1）PET/CT图像采集方案：患者血糖水平正常（<120 mg/dL），并在FDG PET/CT成像前禁食6 h。在注射重量调整后标准剂量18F-FDG（3.7 MBq/kg）后30 min，开始头颈部图像采集，这使用基于全环LYSO混合PET/CT扫描仪（Philips Genimi 64 TF；Philips Medical Systems）。在使用120 kVp、80 mA、16×1.25 mm探测器准直、1.6射束间距、3.75 mm截面厚度和5 mm重建间距（以匹配PET截面厚度）的成像程序中，从基底颅骨通过锁骨获得低剂量CT。在CT程序后，使用5 min循环采集三维PET数据，即扫描和采集初始化分别为2 min和3 min。在同一区域中共获得13个扫描循环，整个扫描持续65 min。在患者处于仰卧位，并用独立头部支架和覆盖头颈部区的刚性定制面罩固定患者［4］，以减少图像采集过程中运动伪影的情况下，进行所有扫描。在一个头颈部支架上安装的定制设计的面罩用于固定患者。PET/CT的一般设置遵循本中心使用方案。（2）MRI和CT采集：使用3T超导系统获得横向MRI扫描。在长时间扫描（PET/CT和MRI）中，使用U形弹性枕头固定患者。使用双探测器螺旋CT扫描仪。在Omnipaque造影剂给药后，位置从顶点到锁骨下5 cm进行扫描。（3）GTV勾画：采用4种分割策略中的8种GTV勾画方法：①阈值法，其中固定阈值范围为肿瘤内最大体素值的40%~70%（GTV-40%，GTV-50%，GTV-60%，GTV-70%）；②绝对SUV（GTV-SUV2.5和GTV-SUV 3）；③基于梯度的分水岭分割方法（GWT）；④解剖生物轮廓（ABC）。由一名经验丰富的放射科医师和一名放射肿瘤科医师基于CT和MRI数据集，绘制GTV轮廓。GTV-CT体积包括解剖异常和对比增强区域。最初，基于T2加权图像，确定GTV-MRI体积，但必要时，与对比前和对比后T1加权图像相比较。T2加权像上恶性肿瘤的标准是解剖结构与正常对侧相比的单侧变化、肿块效应、结节状或浸润性异常组织、脂肪替代和低强度［5］。针对其他实验结果，盲法完成所有GTV勾画。基于解剖标志，使用图像融合计划评估给予不同的GTV方法获得的体积重叠（或不匹配）［6-7］。分别包括GTV-CT（或GTV-MRI）和8个基于PET的GTV之间的重叠体积，并将重叠部分（OF-CT或OFMRI）计算为相对于GTV-CT（或GTV-MRI）的重叠体积。分别包括GTV-CT（或GTV-MRI）和8个基于PET的GTV之间的体积不匹配，并将不匹配部分（MIS-CT或MIS-MRI）计算为相对于GTV-CT（或GTV-MRI）的不匹配GTV-PET体积。计算相似系数，以测量相似性。对于特定患者，认为GTV-MRI是“银标准”，且认为OF-MRI>95%且MIS-MRI<5%的PET/CT GTV是“可接受的PET/CT GTV”。可接受的PET/CT GTV的相似系数应>0.95。

1.3 统计学方法 采用SPSS 19.0统计软件。计量资料以（±s）表示，GTV比较采用Mann-Whitney U检验，Tukey显著性检验用于颜色矩阵的方差分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 NPC的FDG摄取量的时相差异 FDG摄取量分布变化见图1，其中SUVmax增加和活动边界不规则变化。在注射后30~90 min内，主要感兴趣区的平均SUVmax从（7.20±4.07）变为（11.04±5.58）。用各种勾画程序在不同时间点获得的平均体积见图2。在注射后30~80 min内，GTV-CT和GTV-GWT得出的体积相似。在40~90分钟内，GTV-CT和GTV-2.5得出的体积相似。其他7个基于PET的GTV（GTV-40%，GTV-50%，GTV-60%，GTV-70%，GTV-SUV2.5，GTV-SUV3，及GTV-ABC）得出的值比GTV-CT的小（P<0.001）。在30~60 min内，GTV-MRI和GTV-40%得出的体积相似，而在相同时间框架内，GTV-MRI和GTV-ABC获得的体积相似。4种百分比阈值法（GTV-40%，P=0.01；GTV-50%，P=0.001；GTV-60%，P=0.001和GTV-70%，P=0.0005）得出的值均比GTV-SUV2.5小。3种百分比阈值法（GTV-50%，P=0.02；GTV-60%，P=0.005和GTV-70%，P=0.002）得出的值比GTV-SUV3方法小。3种百分比阈值法（GTV-50%，P<0.0001；GTV-60%，P<0.0001和GTV-70%，P<0.0001）得出的值比GTVABC方法小。GTV-40%和GTV-ABC差异无统计学意义（P=0.72）。4种百分比阈值法（GTV-40%，GTV-50%，GTV-60%，GTV-70%）均观察到一个明显的趋势，在注射后30~90 min内GTV减小。对于绝对SUV方法（GTV-SUV2.5和GTV-SUV3）观察到相反的趋势，其中在30~90 min内观察到GTV明显增大趋势。在50 min前，观察到GTV-ABC值快速减小，之后体积稳定。在80 min后，观察到GTV-GWT值快速减小，但之前体积稳定（见图3）。

图1 NPC患者的18F-FDG PET/CT成像的时相变异

图2 使用各种勾画程序获得的不同时间点的平均体积

图3 不同勾画程序的时相差异比较的颜色矩阵

2.2 GTV勾画方法的稳健性 为了以半定量方式评估时相差异，并评估各种方法的稳健性，GTV-GWT（88.17%）和GTV-ABC（86.98%）获得的百分比差异无统计学意义（P>0.05），为了进一步评估时相变异效应，计算变异系数作为患者内时相变异性量度。除GTV-60%和GTV-70%外，其余平均变异系数均<10%。6种方法比较差异无统计学意义（P>0.05）。见表1。

表1 18F-FDG PET/CT成像的8种方法测定的患者内时相变异性

2.3 PET/CT GTV与GTV-CT和GTV-MRI的相似性分析 PET/CT GTV和GTV-MRI的相似系数指数：GTV-40%的平均相似系数0.81~0.88；GTV-ABC 0.82~0.88。GTV-50%的相似系数仅在最开始时（30~40 min）>0.8，并随时间的推移而减小（0.72~0.82）。其他5个PET/CT GTV的相似系数均<0.8：GTV-60% 0.58~0.71，GTV-70% 0.40~0.50，GTV-2.5 0.60~0.72，GTV-30.51~0.75，GTV-GWT 0.55~0.57（见图4）。PET/CT GTV和GTVCT的相似系数：PET/CT GTV的平均相似系数均<0.7：GTV-40% 0.46~0.57，GTV-50%0.33~0.44，GTV-60% 0.23~0.31，GTV-70% 0.13~0.20，GTV-2.5 0.49~0.70，GTV-3 0.41~0.60，GTV-GWT 0.65~0.71。见图5。

图4 采用各种PET/CT勾画程序获得的不同时间点的相对于MRI的平均相似系数

图5 采用各种PET/CT勾画程序获得的不同时间点的相对于CT的平均相似系数

2.4 可接受点的计数时间分布 对于特定患者，OFMRI值>95%且MIS-MRI值<5%的基于PET的GTV可接受；各种分割方法提供完全不同的性能。GTV-ABC涵盖57%的患者，其中在35~55 min相似性可接受。GtV-40%涵盖57%的患者，其中在50~55 min相似性可接受。在其他时间点或其他GTV涵盖更少患者，其中相似性可接受。见图6。

图6 可接受点的计数时间分布

3 讨论

大多数处理PET GTV测定的拟议工作均依赖于阈值，要么基于先验CT，要么使用从体模研究中得到的固定阈值。

本研究中，强调对NPC患者进行18F-FDG PeT/CT成像的时相变异性。使用阈值法进行GTV勾画时，估算的GTV体积将取决于所选择的阈值水平。Ford等提出的体模和患者数据表明这些参数之间的敏感性依赖性高。通常在注射后1 h，获得18F-FDG PET/CT成像。无证据表明将这种选择用作最佳治疗规划时间。本研究显示，在注射18F-FDG后35~55 min，GTV-ABC可能是最佳选择，假设MRI是合适的银标准，在注射18F-FDG后35~70 min，GTV-40%是次要选择。这些发现明显不同于当前与18F-FDG PET/CT扫描相关的临床实践，且先前对NPC的研究未涉及这一点。此外，在估算GTV的时相变异方面，无一致标准。不清楚这种变异是否最终影响临床结局。GTV-GWT和GTV-ABC可能会降低治疗规划时相变异风险。阈值法和绝对SUV方法对SUV变化敏感。每分钟SUV都在变化，并导致时相变异。由于GWT和ABC方法主要取决于信号对比度，并且受SUV变化的影响较小，这两种方法比其他方法更稳健。

虽然GTV-GWT本身够稳健，但其得出的体积比GTV-MRI的大得多，但仍比GTV-CT的略小。在当前临床实践中，认为头颈部癌症治疗规划的MRI是一种极好的工具。因此，非常谨慎地采用GTV-GWT。然而，在GTV勾画方面，MRI存在局限性［8-9］。应进一步研究GTV-GWT和GTV-MRI的综合性能比较。

目前，推荐MRI为NPC的成像方式，因软组织对比度极好且临床结局可接受［10］。本研究中，采用GTVMRI作为银标准。然而，在NPC治疗规划中，MRI是否优于18F-FDG PET/CT仍不清楚。基于前述发现，GTVABC够稳健，且与GTV-MRI的相似性高。由于稳健性或与GTV-MRI的相似性降低，GTV-40%、GTV-50%、GTV-2.5、GTV-3和GTV-GWT的使用仍存在争议。此外，GTV-60%和GTV-70%的稳健性及与GTV-MRI的相似性均差，不建议用于NPC治疗规划。