李灿，徐白萱，刘家金，富丽萍

解放军总医院核医学科，北京 100853；*通讯作者 富丽萍 flp39@163.com

PET-CT 成功应用于肿瘤领域20 余年以来，为患者的个体化治疗及监测提供了可靠、精确的信息[1]。与CT 相比，MRI 具有较高的软组织分辨率，并且无电离辐射，还能提供一些功能显像等多参数信息[2]，因此PET-MR 一体机一经问世即引起临床广泛关注。PET-MR与PET-CT 在肿瘤患者正常组织、PET 阳性病变的标准化摄取值（SUV）、全身肿瘤分期之间具有良好的相关性[3-4]。然而，与PET-CT 相比，基于MRI 衰减校正方法的有效性及准确性以及强磁场对正电子运行轨迹影响等不确定的因素可能对 PETMR 定量分析的准确性产生影响[5-6]。由于MRI 信号强度与软组织密度分布无直接关系，PET-MR 中的MRI图像不能直接用于衰减校正。目前PET-MR 衰减校正的方法主要有基于分割法和图谱的配准法[5-8]。我院 PET-MR 衰减校正使用分割法，在躯干中将图像分割为不同的组织类别（主要为脂肪、软组织、肺和背景/空气），生成衰减校正图。由于组织器官解剖结构不同，局部密度存在差异，本研究拟探讨PET-MR与PET-CT 在不同器官部位病变最大 SUV 值（SUVmax）的差异，加深对 PET-MR 定量分析能力的理解。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析 2012年5月—2013年2月解放军总医院符合以下标准的患者。纳入标准：以肿瘤相关主诉就诊，且同一天先后接受 PET-CT和PET-MR检查的150例患者，其中男86例，平均年龄（53.63±13.05）岁；女 64例，平均年龄（50.28±11.23）岁。行 PET-MR 及 PET-CT检查前告知患者检查流程及详细经过，并签署知情同意书。

1.2 PET-CT 显像 患者空腹至少 6 h，在安静环境下休息至少20 min。18F-脱氧葡萄糖（18F-FDG）由本科室自行合成，放化纯度>95%，静脉注射18F-FDG 4.44～5.55 MBq/kg（0.12～0.15 mCi/kg）后，休息 55～60 min采集图像。扫描范围为下颌至股骨中段，2 min/床位（Biograph 64，Siemens），累计10 min/人。CT图像扫描参数：管电压120 kV，管电流100 mA，层厚、层间距均为5 mm，螺距为1。PET 采集采用3D 模式，2 min/床位（30%重叠）。PET 衰减校正图像（PETCT_AC）重建采用亚序列最大期待值法（OSEM）和基于 CT 的双线性衰减校正，3 次迭代，21个子集，3D 高斯滤波半高宽为4.0 mm，散射校正。

1.3 PET-MR 显像 两次PET 数据采集仅接受一次18F-FDG 注射。PET-MR 数据采集在PET-CT 后进行，两次检查间隔25～45（32±7）min。采用Siemens Biograph mMR 一体机，PET 数据采集5 min/床位，累计45 min/人。采用基于Dixon 序列为基础的衰减校正方法，PET图像重建参数：OSEM 迭代算法，3 次迭代，21个子集，高斯滤波半高宽4.0 mm，散射校正。采集MR图像采用全景矩阵线圈，覆盖躯干大部（颈部至股骨中段），采用与PET 同时进行的序列组对每个床位进行MR 数据采集。应用序列包括：横轴面3D 容量呼吸保持T1WI（3D volumetric interpolated breath-hold T1-weighted sequence，T1WI 3D-VIBE）；横轴面脂肪抑制 T2WI 快速自旋回波序列（turbo spin echo，T2WI TSE）；横轴面扩散加权成像（DWI），b=50、800 s/mm2。上腹部数据采集时应用呼吸控制及膈肌导航技术，无需注射 MR 对比剂。PET-MR 衰减校正后即为PETMR_AC。

1.4 图像分析 为评价 PETAC_MR 和 PETAC_CT定量分析的能力，将所有经病理或临床证实同时存在结构（CT 及MRI）及18F-FDG-阳性显像的病灶用于数据分析。感兴趣区的选择和测量均由2名医师（分别有 12年和 5年PET-CT 经验、2年和 6年MR 经验）共同完成。手动将感兴趣区置于基于 MRI 的衰减校正图（MRAC-PET）和基于 CT 的衰减校正图（CTAC-PET）中18F-FDG 阳性病变的最大层面，获得同一病灶2个影像系统定量分析数值，即SUVmax-CT和SUVmax-MRI。依据病灶所在不同部位分为6组（即头颈部、肺部、肝脏、胰腺、胃肠道和骨骼），按照不同部位进行分析。

1.5 统计学方法 采用SPSS 13.0 软件，Kolmogorov-Smirnov检验用于正态分布的检测。采用配对t检验及 Wilcoxon 配对秩和检验比较 6组 SUVmax的平均值，采用Pearson 相关分析和Bland-Altman检验评价2个成像系统SUVmax的相关性和一致性，P<0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料 150例患者均顺利完成 PET-CT与PET-MR 配对检查，无严重不良反应。经病理证实6组的112个18F-FDG 阳性病灶中，104个为恶性病灶（经活检、手术病理或病史+实验室检查确诊），8个为良性病灶（均经病理证实），112个病灶分布于头颈部（15例）、肺部（15例）、肝脏（31例）、胰腺（21例）、胃肠道（11例）、骨骼（19例）（表1）。头颈部病变：恶性13例，分别为原发性鼻咽癌1例、非霍奇金淋巴瘤2例、淋巴结转移10例；良性病变2例，分别为炎性肌纤维母细胞瘤1例、淋巴结结核1例。肺部病变：恶性病变12例（原发性肺癌9例、转移瘤3例），良性病变3例（伴有真菌感染及坏死的慢性肉芽肿性炎2例、结核1例）。肝脏病变31例均为恶性，包括原发性肝细胞肝癌9例、胆管癌5例、肝转移瘤14例、胆囊癌3例。胃肠道肿瘤均为腺癌。胰腺病变：恶性肿瘤18例（腺癌13例、神经内分泌癌 4例、囊腺癌 1例），良性病变 3例（慢性胰腺炎）。骨骼病变均为恶性，包括：骨转移16例、多发性骨髓瘤1例、非霍奇金淋巴瘤2例。

2.2 两种检查病灶SUVmax比较及相关性分析 6组数据（头颈部、肺部、肝脏、胃肠道、胰腺和骨骼）中，SUVmax_MRI均高于相应 SUVmax_CT，但差异无统计学意义（表1）。SUVmax_MRI与SUVmax_CT均呈高度正相关（r=0.96、0.97、0.96、0.95、0.94、0.91，P<0.05），见图1。

表1 112个病变SUVmax_CT 和SUVmax_MRI 在6个组织器官中的比较结果（±s）

表1 112个病变SUVmax_CT 和SUVmax_MRI 在6个组织器官中的比较结果（±s）

注：SUVmax_CT：采用PET-CT 测得的最大标准化摄取值；SUVmax_MRI：采用PET-MR 测得的最大标准化摄取值

SUVmax 值头颈部（n=15）肺部（n=15）肝脏（n=31）胃肠道（n=11）胰腺（n=21）骨骼（n=19）SUVmax_CT 8.93±5.01 7.52±4.91 6.72±4.13 10.07±5.82 7.38±4.66 8.70±4.34 SUVmax_MRI 9.14±4.58 8.40±5.90 7.03±4.90 10.71±5.90 7.69±4.82 9.00±4.90 P 值 0.20 0.72 0.80 0.35 0.10 0.71

图1 在头颈部（A）、肺部（B）、肝脏（C）、胃肠道（D）、胰腺（E）和骨骼（F）中确诊的阳性病灶（n=112）采用PETMR 测得的SUVmax_MRI与采用PET-CT 测得的SUVmax_CT 相关性分析。SUVmax_MRI与SUVmax_CT 均呈高度正相关

2.3 6组数据 2个成像系统之间病变 SUVmax比较定义|k－1|为斜率变异度参数，评价两组 SUVmax之间的差异，数据最大变异出现在肺部（0.16），其次为头颈部（0.13），其他变异依次为胃肠道（0.11）、肝脏（0.08）、骨骼（0.03）和胰腺（0.02）（图2）。

图2 在头颈部（A）、肺部（B）、肝脏（C）、胃肠道（D）、胰腺（E）和骨骼（F）中确诊的阳性病灶（n=112）SUVmax 值。X 轴显示6组病变的数量，Y 轴显示PET-CT 和PET-MR 得到SUVmax 值。盒子的底部和顶部对应范围是25%和75%，其内条带代表中位数，空心方块代表平均值，菱形代表离群值，上下两端对应范围是5%到95%

3 讨论

既往有学者开展了对单一部位PET-MR 和PETCT 的18F-FDG 阳性病变的配对研究，如肺结节、骨等[9-10]，但是由于实验设备硬件不同，采集参数存在差异，导致无法针对不同部位病变进行较为精确的平行比较。本研究在前期大样本PET-CT与PET-MR 配对定量分析的基础上[11-12]，在同一实验条件下按照病变所在器官部位进行配对比较，考察基于Dixon 序列的衰减校正方法在对不同部位18F-FDG 阳性病灶定量分析的能力。

本研究结果显示，6组数据中18F-FDG 阳性病灶的SUVmax_MRI与SUVmax_CT具有良好的相关性和一致性，其均值在两台影像设备间差异无统计学意义。但是SUVmax数据间最大的差异出现在肺部。肺部实质MRI 具有挑战性，肺部质子密度低[13]及短横向弛豫时间[14-15]，影响可用的MRI 信号。此外，呼吸运动和心脏大血管波动均可影响PET图像定量分析的准确性[13]。本研究中，15例肺部病灶中，9例原发性非小细胞肺癌，3例转移瘤，3例肉芽肿性病变。所有病变均为孤立的、边界清晰的病变，最大径1.5～7.8 cm，伴有不同程度的18F-FDG 摄取（SUVmax_CT为 1.50～16.68，SUVmax_MRI为 1.44～20.56）。在肿瘤 T 分期的判定上，PET-CT 和 PET-MR 具有相同的效能[16-17]。10 mm以上结节PET-MR与PET-CT 的检出率相似[18-19]，但是对于10 mm 以下的小病灶PET-MR 存在遗漏微小肺转移灶的风险[18]。由于样本所限，对于1 cm 以下小结节病灶本研究尚未涉及。Chandarana 等[20]发现，与PET-CT 相比，PET-MR 能够发现18F-FDG 阳性结节的 96%、所有结节的 70%和直径≥5 mm 结节的89%，但是对于直径≤4 mm 的结节，PET-MR 仅检出38%。在其后续的针对PET-MR 遗漏的直径<5 mm 的结节随访中发现，97%的结节吸收消失或维持稳定，提示这些小结节是良性病灶且不需要明确的临床干预[21]。上述结果提示，目前PET-MR 系统发现肺部实性小病灶的能力尚不能替代胸部CT 扫描，尤其是有原发肿瘤病史的患者，微小转移灶的检测仍需采用胸部CT检测。由此可见，PET-MR 对肺部实性病变的检出率和定量分析的价值尚需进一步验证。

两组SUVmax数据间头颈部病变差异较为明显，其可能原因为：①本研究中头颈部PET-MR图像使用躯干采集及重建条件，视野较大（500 mm×500 mm），影响局部图像的分辨率及信噪比；②目前采用的基于组织分割法进行衰减校正，提取组织的种类和算法的分割精度影响效果。头颈部解剖结构复杂，密度分布不均匀，存在骨骼（颈椎）、空气（气管）、软组织（血管、肌肉）等，利用Dixon 序列进行PET-MR 衰减校正时，相对狭小的显像视野内存在密度差异显著的组织结构，导致其难以反映衰减系数在局部的细微变化。

另外，骨骼在MR T1WI 呈弱信号，与空气很难辨别，但骨骼与空气的线性衰减系数却相差很大，因此基于MR 衰减校正会在骨骼部位存在较大偏差[22]。本研究中，SUVmax_MRI与SUVmax_CT数据显示骨骼病变差异较小，其可能原因是：骨骼病变多为骨转移瘤，局部骨质破坏并伴有周围软组织肿块形成。由于致密骨质导致衰减校正的偏差相应减少，进而以软组织肿块为主体进行PET 衰减校正，因此两组SUVmax数据间差异较小，并与肝脏及胰腺组织近似。

总之，18F-FDG 阳性病灶在2个成像系统6组数据的比较中，SUVmax_MRI与SUVmax_CT无显著差异。PET-MR 可以提供可靠的、与PET-CT 相似的定量诊断信息用于肿瘤患者的临床评估。SUVmax数据间最大的差异出现在肺部，其次在头颈部，这种结果对临床工作（尤其是疗效监测与评估）可能产生的影响需加以关注，期待未来的大样本、多中心临床研究进行探讨和验证。