王 娇 ，朱佳研 ，徐文贵 ，吕 达 ，刘举珍 ，辛 军

（1.中国医科大学附属盛京医院核医学科，辽宁 沈阳 110004；2.天津市肿瘤医院核医学科，天津 300060；3.内蒙古自治区人民医院核医学科，内蒙古 呼和浩特 010017）

◁影像技术学▷

比较TOF和PSF PET图像重建技术对肿瘤病灶定量参数的影响

王 娇1，朱佳研2，徐文贵2，吕 达3，刘举珍3，辛 军1

（1.中国医科大学附属盛京医院核医学科，辽宁 沈阳 110004；2.天津市肿瘤医院核医学科，天津 300060；3.内蒙古自治区人民医院核医学科，内蒙古 呼和浩特 010017）

目的：对比分析TOF－PET和PSF－PET重建技术对全身不同部位及不同大小恶性肿瘤病灶18F－FDG代谢参数的影响。资料与方法：回顾性分析多中心原发恶性肿瘤接受18F－FDG PET/CT全身扫描病例共270例，男121例，女149例，平均年龄（59.07±11.82）岁（29～87 岁）；体质量指数（BMI）：23.92±3.35（16.61～34.34）；胸部、腹部、盆腔及浅表部位恶性肿瘤分别为 97、62、104 和 9 例； 病灶直径 （Dmax）：（4.16±2.27） cm （0.5～15.2 cm）。将 PET/CT 数据 VUE Point HD、TOF+VUE Point HD、SharpIR+VUE Point HD及TOF+SharpIR+VUE Point HD分别进行数据重建，其中VUE Point HD（GE Healthcare）为三维迭代重建技术，SharpIR（GE Healthcare）是基于PSF技术原理的PET图像重建技术。应用AW工作站PET VCAR软件进行图像处理及测量18F－FDG 代谢参数（SULmean、SULmax、SUVmean、SUVmax）并计算变化率（%）。应用独立样本 t检验及 One－way ANOVA分析TOF、PSF与TOF+PSF组代谢参数变化率的比较。结果：TOF和PSF对所有恶性肿瘤病灶的代谢参数均有提高，以TOF+PSF组最为显著。对于胸部病灶，PSF对SUVmax提高的百分比明显优于TOF，分别为8.96%vs 5.26%（P＜0.05）；同样对于浅表部位病灶，PSF 对 SULmax、SUVmean 及 SUVmax 提高的百分比明显优于 TOF， 分别为 9.22%vs 1.22%，8.56%vs 1.78%及9.33%vs 1.11%（P＜0.05）；但对于盆腔病灶，TOF 对 SULmax、SUVmax 提高的百分比则优于 PSF，分别为 18.72%vs 12.29%与20.69%vs 15.41%（P＜0.05）。对于腹部病灶，TOF 与 PSF 代谢指标提高无明显差异（P＞0.05）。BMI＞25 组，TOF 对 SULmax、SUVmax 提高的百分比也优于 PSF，分别为 10.45%vs 6.16%与 10.27%vs 6.43%（P＜0.05）。而 Dmax≤2.0 cm 组，PSF 对 SUVmax提高的百分比明显优于 TOF，分别为 11.68%vs 4.78%（P＜0.05）。对于 BMI＜25 组及 Dmax＞2.0 cm 组，两者对代谢参数的提高无明显差异。结论：联合TOF+PSF组重建技术均能显著提高恶性肿瘤病灶代谢参数，胸部及浅表部位病灶及较小病灶，PSF明显优于TOF；盆腔病灶及BMI＞25患者TOF具有优势。

肿瘤；正电子发射断层显像术

18氟－脱氧葡萄糖（18F－FDG）PET/CT 利用图像融合技术将PET及CT配准、融合，目前广泛的用于恶性肿瘤的确诊、治疗方案选择、疗效分析及预后的分析[1]利用不同的重建处理技术提高标准化摄取值（Standard uptake values，SUV）的准确性及图像质量至关重要。目前临床PET/CT图像重建均采用迭代法 （Ordered subsets expectation maximization，OSEM），其是在最大似然期望法基础上发展起来。PET/CT设备厂商陆续推出了飞行时间PET（Time of flight－position emission tomography，TOF－PET）及点扩展函数 PET（Point spread function－position emission tomography，PSF－PET） 两种重建技术和 OSEM联合应用来提高SUV值的准确性[2]。

飞行时间PET（TOF－PET）图像重建技术的原理：具有快速闪烁晶体和电子线路的设备可测出光子到达探测器的时间差，从而可以确定光子出现的位置，即示踪剂衰变的位置[3]。但其受探测器晶体深度效应的影响，也具有一定局限性。而基于点扩展函数（PSF）的PET图像处理技术描述了一个成像系统对点光源的响应，采用PSF替代传统的线源扩展函数，被证实可以显著提高PET重建图像的空间分辨率及信噪比[4]。虽然两者原理不同，但两者对PET图像SUV的准确性均有提高[5]。

为此，本研究应用GE公司最新一代PET/CT中的TOF－PET和PSF－PET来对比分析重建技术对全身不同部位及不同大小恶性肿瘤病灶18F－FDG代谢参数的影响。

1 资料与方法

一般资料：回顾性分析2015年1月—2016年4月临床诊断明确的原发恶性肿瘤接受18F－FDG PET/CT全身扫描病例共270例，其中盛京医院180例，天津肿瘤医院84例，内蒙古自治区医院6例（表1）。男 121 例，女 149 例，平均年龄（59.07±11.82）岁（范围 29～87 岁）；体质量指数（BMI，单位：kg/m2）：23.92±3.35（范围 16.61～34.34）；胸部、腹部、盆腔及浅表部位原发恶性肿瘤数量分别为97、62、104和9例；肿瘤病灶直径取CT横断面最大切面测量（Dmax）：4.16±2.27 cm（0.5～15.2 cm）。

18F－FDG PET/CT扫描患者首先需要禁食6 h，空腹血糖控制在8.0 mmol/L以下，在充分休息后，静脉注射0.1 mCi/kg18F－FDG，安静休息后1 h进行扫描。本研究三家医院所有患者均采用GE Discovery PET/CT Elite（GE Healthcare，美国）进行全身扫描20 min，1.5 min/床位， 螺旋扫描，120 kV， 自动毫安（30～210 mAs，噪声指数 25）。

图像处理由3家医院的核医学医师分别将符合纳入标准的PET/CT原始数据统一按VUE Point HD、TOF+VUE Point HD、SharpIR+VUE Point HD及TOF+SharpIR+VUE Point HD分别进行数据重建（图1），其中 VUE Point HD（GE Healthcare）为三维迭代重建技术，SharpIR（GE Healthcare）是基于PSF技术原理的PET图像重建技术。重建后数据汇总于盛京医院，由同一人将其均用 GE Advantage Workstation图像处理工作站PET VCAR软件进行图像处理及测量18F－FDG代谢参数（SULmean、SUL-max、SUVmean、SUVmax），并以非 TOF 及非 PSF（即VUE Point HD）测量的代谢参数为参考值，计算TOF、PSF及TOF&PSF重建后所有病灶各代谢参数的变化率（%），例如：变化率=（TOF SUVmax－非TOF SUVmax）/非 TOF SUVmax。

统计学处理统计学软件使用GraphPad Prism 5.0。应用One－way ANOVA及独立样本t检验分析TOF、PSF与TOF+PSF组代谢参数变化率的比较。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

表1示TOF和PSF重建技术对不同部位、大小及BMI患者恶性病灶代谢参数SUV、SUL的影响。总体来看，与非TOF和非PSF相比，TOF和PSF重建技术对所有恶性肿瘤病灶的代谢参数SUV、SUL均有不同程度的提高，而以TOF+PSF两种重建方式叠加提高代谢参数程度最为显著；同时，无论病灶的部位，TOF和PSF重建技术对最大值（SULmax、SU-Vmax）的提高要明显优于对平均值（SULmean、SUVmean）的提高。

而对于不同部位的肿瘤病灶，TOF和PSF对SUV、SUL的提高程度不完全相同。对于胸部病灶，与非TOF和非PSF相比，PSF对SUVmax提高的百分比明显优于 TOF， 分别为 8.96%vs 5.26%（P＜0.05）；同样对于浅表部位病灶，PSF 对 SULmax、SUVmean及SUVmax提高的百分比明显优于TOF，分别为 9.22%vs 1.22%，8.56%vs 1.78%及 9.33%vs 1.11%（P＜0.05）； 但对于盆腔病灶， 与非 TOF 和非PSF相比，TOF对 SULmax、SUVmax提高的百分比则优于 PSF， 分别为 18.72%vs 12.29%与 20.69%vs 15.41%（P＜0.05）。对于腹部病灶，TOF 与 PSF 代谢指标提高无明显差异（P＞0.05）。

另外，BMI＞25 组，PSF 对 SULmax、SUVmax 提高的百分比也优于PSF，分别为10.45%vs 6.16%与10.27%vs 6.43%（P＜0.05），TOF 及 TOF+PSF 提高不显著。对于BMI≤25组，3者对代谢参数的提高无明显差异。

而 Dmax≤2.0 cm 组，PSF 对 SUVmax提高的百分比明显优于 TOF， 分别为 11.68%vs 4.78%（P＜0.05）。Dmax＞2.0 cm 组，两者对代谢参数的提高无明显差异。

3 讨论

PET/CT集功能显像及解剖显像于一体，通过定量及半定量分析参数来界定病灶的代谢活性，而SUV认为是目前最为常用描述肿瘤组织与正组织的摄取程度。其中，SUVmax为病灶内SUV最高像素点的摄取值，SUVmean为整个病灶的平均摄取值，而SUL称为瘦体标准摄取值（SUVlean），即SUV计算公式中体质量分男女进行标准化校正[6]。

表1 不同部位、大小及BMI患者3种重建参数对代谢指标的影响

目前已有一些资料表明TOF－PET及PSF－PET可以分别提高SUVmax等代谢参数的准确性、全身PET显像图像空间分辨率及图像对比度，并减少部分容积效应，两者具有协同作用[7]。Taniguchi等[8]的研究，验证PSF+TOF可提高直径4cm以上病灶及超重患者的图像质量。本研究论证对于不同病灶部位、不同病灶大小及不同BMI患者，TOF+PSF全都优于单独用 TOF和 PSF，TOF+PSF重建后的 SUVmax等代谢指标变化率接近于TOF及PSF分别重建后的总和。

基于TOF及PSF两者重建技术各自的优势和局限性的不同，用这两种方法重建的图像质量及得出的代谢参数也不同。首先，本实验97例胸部原发肿瘤重建后，PSF对SUVmax提高的百分比明显优于TOF；对于9例浅表部位（甲状腺、乳腺）肿瘤，可以看出PSF对SUVmax、SULmax的提高也明显优于TOF；而对于腹腔两者无明显差异；对于盆腔原发肿瘤，PSF对 SUVmax、SULmax提高的百分比低于TOF。传统的图像重建技术可以将有效湮没事件定位在其响应线上（LOR），并不能确认其位置，而应用点扩展函数（PSF）可将响应线与其真实位置准确定位，因此可以降低图像模糊、失真及PET的部分容积效应，提高PET图像的系统分辨率，但在使用过程中，实验者必须平衡减少边界伪影和高对比度的冲突[9]。而在本实验35例Dmax＜2 cm的病灶中，PSF提高的SUVmax百分比高于TOF也有统计学意义。胸部及浅表部位，病灶相对于腹部和盆腔组织较小，定位相对准确与局限，所以其应用PSF重建PET更加准确，这一点在以往的报道中尚未得到证实。

TOF－PET是基于湮灭辐射γ光子对的飞行时间的差，使可湮没事件定位在响应线（LOR）上9～10 cm范围内，从而可显著提高图像质量及病灶对比度、降低噪声干扰，使病灶获得更快和更一致的收敛[1]。但是TOF技术需要严格的晶体材料及光电转换器，GE公司的PET/CT采用LBS（基于镥元素的混合型）晶体256个探测器，这些晶体的阻止性能不如传统的BGO（锗酸铋）晶体，成本也较高，这也是待解决的问题之一。在我国，正常人的BMI范围为18～25，因此本实验将BMI=25作为分界线，来分别观察BMI＞25及BMI≤25的患者重建后SUV等代谢参数的变化率。本研究中对于超重、偏胖及肥胖患者，TOF技术在提高图像质量及代谢参数的准确性更有应用价值。

本实验病纳入例基数相对多，干扰因素也较多，有一定的局限和不足之处，对于62例腹部原发病灶、235例 Dmax＞2 cm 病灶及 183例 BMI＜25的患者，应用TOF及PSF重建后计算代谢参数变化率的差别无统计学意义，所以我们也尊重实验结果的真实性，为此，希望在以后的实验研究中能去粗取精，精益求精。

综上所述，TOF和PSF重建技术均能提高恶性肿瘤病灶代谢参数，以TOF+PSF组最为显著，但对于胸部及浅表部位病灶，尤其对于较小病灶（Dmax＜2 cm），PSF明显优于TOF，但对于盆腔病灶及BMI＞25患者，TOF具有优势。

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[2]朱虹，罗岚.PET/CT正电子成像新技术[J].中国医疗器械信息，2009，15（9）：10－13.

[3]王文艇，钱锋.PET/CT 技术进展[J].中国医疗设备，2009，24（8）：1－4.

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Comparison of TOF and PSF PET image reconstruction technology’s influence on quantitative parameters of tumor lesions

WANG Jiao1,ZHU Jia-yan2,XU Wen-gui2,LV Da3,LIU Ju-zhen3,XIN Jun1
(1.Department of Nuclear Medicine,Shengjing Hospital Affiliated to China Medical University,Shenyang 110004,China;2.Department of Nuclear Medicine,Tianjin Tumour Hospital,Tianjin 300060,China;3.Department of Nuclear Medicine,the Inner Mongolia Autonomous Region people’s Hospital,Hohhot 010017,China)

Objective:To contrastively analyze the effect of TOF－PET and PSF－PET reconstruction technique for18F－FDG metabolic parameter of different part of the body and different of malignant lesions.Materials and methods:To analyze respectively 270 cases of18F－FDG PET/CT－treated primary malignant tumor infected individuals in several hospitals(Shengjing Hospital,Tianjing Tumor Hospital and the Inner Mongolia Hospital),121 male patients and 149 female patients with an average age of 59.07±11.82(range:29～87 years old),23.92±3.35(range:16.61～34.34)of BMI,97 cases of chest tumor,62 of abdominal tumor,104 of pelvic tumor and 9 of superficial tumor,and (4.16±2.27)cm(0.5～15.2 cm)of Dmax.Reconstruct the PET/CT data according to VUE Point HD,TOF+VUE Point HD,SharpIR+VUE Point HD and TOF+SharpIR+VUE Point HD,in which VUE Point HD(GE Healthcare)is 3D iteration reconstruction technique and SharpIR(GE Healthcare)is the PET image reconstruction technique based on PSF technology.Apply PET VCAR on AW station for image processing and measurement of18F－FDG metabolic parameter(SULmean,SULmax,SUVmean,SUVmax)to calculate the change rate(%).Apply independent sample to analyze the comparation of change rate of TOF,PSF and TOF+PSF parameters.Result:TOF and PSF are both useful to improve the metabolic parameters of all malignant lesions,and TOF+PSF is the most significant.For chest lesions,PSF is superior to TOF to the improve SUVmax,8.96%vs 5.26%(P＜0.05),which is similar in superfacial lesions.Improvement of SULmax,SUVmean and SUVmax by PSF is better than that by TOF,which is 9.22%vs 1.22%,8.56%vs 1.78%and 9.33%vs 1.11%(P＜0.05).But for pelvic lesions,TOF is superior to PSF to improve SULmax and SUVmax,which is 18.72%vs 12.29%and 20.69%vs 15.41%(P＜0.05).For abdominal lesions,there is no significant difference in Metabolic index increase between TOF and PSF(P＞0.05).When BMI＞25,improvement of SULmax and SUVmax by TOF is better than that by PSF,which is 10.45%vs 6.16%and 10.27%vs 6.43%respectively(P ＜0.05).But when Dmax≤2.0 cm,PSF is significantly superior to TOF to improve SUVmax,which is 11.68%vs 4.78%(P＜0.05).When BMI＜25 and Dmax＞2.0 cm,no difference appeare between them.Conclusion:Both TOF and PSF can improve the metabolic parameter of malignant lesions and TOF+PSF is the most significant one.But as for chest and superfacial lesions,especially for smaller lesions,PSF is obviously better than TOF.On the contrary,for pelvic lesions,when BMI＞25,TOF has more advantage.

Neoplasms;Positron－emission tomography

R73；R817.4

A

1008－1062（2017）08－0580－04

2016－11－10；

2016－12－19

王娇（1992－），女，辽宁丹东人，在读硕士研究生。E－mail：824450262＠qq.com

辛军，中国医科大学附属盛京医院核医学科，110004。E－mail：xinj＠sj－hospital.org