李燦，徐白萱，劉家金，富麗萍

解放軍總醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，北京 100853；*通訊作者 富麗萍 flp39@163.com

PET-CT 成功應(yīng)用于腫瘤領(lǐng)域20 余年以來，為患者的個(gè)體化治療及監(jiān)測提供了可靠、精確的信息[1]。與CT 相比，MRI 具有較高的軟組織分辨率，并且無電離輻射，還能提供一些功能顯像等多參數(shù)信息[2]，因此PET-MR 一體機(jī)一經(jīng)問世即引起臨床廣泛關(guān)注。PET-MR與PET-CT 在腫瘤患者正常組織、PET 陽性病變的標(biāo)準(zhǔn)化攝取值（SUV）、全身腫瘤分期之間具有良好的相關(guān)性[3-4]。然而，與PET-CT 相比，基于MRI 衰減校正方法的有效性及準(zhǔn)確性以及強(qiáng)磁場對正電子運(yùn)行軌跡影響等不確定的因素可能對 PETMR 定量分析的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響[5-6]。由于MRI 信號強(qiáng)度與軟組織密度分布無直接關(guān)系，PET-MR 中的MRI圖像不能直接用于衰減校正。目前PET-MR 衰減校正的方法主要有基于分割法和圖譜的配準(zhǔn)法[5-8]。我院 PET-MR 衰減校正使用分割法，在軀干中將圖像分割為不同的組織類別（主要為脂肪、軟組織、肺和背景/空氣），生成衰減校正圖。由于組織器官解剖結(jié)構(gòu)不同，局部密度存在差異，本研究擬探討PET-MR與PET-CT 在不同器官部位病變最大 SUV 值（SUVmax）的差異，加深對 PET-MR 定量分析能力的理解。

1 資料與方法

1.1 研究對象 回顧性分析 2012年5月—2013年2月解放軍總醫(yī)院符合以下標(biāo)準(zhǔn)的患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：以腫瘤相關(guān)主訴就診，且同一天先后接受 PET-CT和PET-MR檢查的150例患者，其中男86例，平均年齡（53.63±13.05）歲；女 64例，平均年齡（50.28±11.23）歲。行 PET-MR 及 PET-CT檢查前告知患者檢查流程及詳細(xì)經(jīng)過，并簽署知情同意書。

1.2 PET-CT 顯像 患者空腹至少 6 h，在安靜環(huán)境下休息至少20 min。18F-脫氧葡萄糖（18F-FDG）由本科室自行合成，放化純度>95%，靜脈注射18F-FDG 4.44～5.55 MBq/kg（0.12～0.15 mCi/kg）后，休息 55～60 min采集圖像。掃描范圍為下頜至股骨中段，2 min/床位（Biograph 64，Siemens），累計(jì)10 min/人。CT圖像掃描參數(shù)：管電壓120 kV，管電流100 mA，層厚、層間距均為5 mm，螺距為1。PET 采集采用3D 模式，2 min/床位（30%重疊）。PET 衰減校正圖像（PETCT_AC）重建采用亞序列最大期待值法（OSEM）和基于 CT 的雙線性衰減校正，3 次迭代，21個(gè)子集，3D 高斯濾波半高寬為4.0 mm，散射校正。

1.3 PET-MR 顯像 兩次PET 數(shù)據(jù)采集僅接受一次18F-FDG 注射。PET-MR 數(shù)據(jù)采集在PET-CT 后進(jìn)行，兩次檢查間隔25～45（32±7）min。采用Siemens Biograph mMR 一體機(jī)，PET 數(shù)據(jù)采集5 min/床位，累計(jì)45 min/人。采用基于Dixon 序列為基礎(chǔ)的衰減校正方法，PET圖像重建參數(shù)：OSEM 迭代算法，3 次迭代，21個(gè)子集，高斯濾波半高寬4.0 mm，散射校正。采集MR圖像采用全景矩陣線圈，覆蓋軀干大部（頸部至股骨中段），采用與PET 同時(shí)進(jìn)行的序列組對每個(gè)床位進(jìn)行MR 數(shù)據(jù)采集。應(yīng)用序列包括：橫軸面3D 容量呼吸保持T1WI（3D volumetric interpolated breath-hold T1-weighted sequence，T1WI 3D-VIBE）；橫軸面脂肪抑制 T2WI 快速自旋回波序列（turbo spin echo，T2WI TSE）；橫軸面擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI），b=50、800 s/mm2。上腹部數(shù)據(jù)采集時(shí)應(yīng)用呼吸控制及膈肌導(dǎo)航技術(shù)，無需注射 MR 對比劑。PET-MR 衰減校正后即為PETMR_AC。

1.4 圖像分析 為評價(jià) PETAC_MR 和 PETAC_CT定量分析的能力，將所有經(jīng)病理或臨床證實(shí)同時(shí)存在結(jié)構(gòu)（CT 及MRI）及18F-FDG-陽性顯像的病灶用于數(shù)據(jù)分析。感興趣區(qū)的選擇和測量均由2名醫(yī)師（分別有 12年和 5年P(guān)ET-CT 經(jīng)驗(yàn)、2年和 6年MR 經(jīng)驗(yàn)）共同完成。手動將感興趣區(qū)置于基于 MRI 的衰減校正圖（MRAC-PET）和基于 CT 的衰減校正圖（CTAC-PET）中18F-FDG 陽性病變的最大層面，獲得同一病灶2個(gè)影像系統(tǒng)定量分析數(shù)值，即SUVmax-CT和SUVmax-MRI。依據(jù)病灶所在不同部位分為6組（即頭頸部、肺部、肝臟、胰腺、胃腸道和骨骼），按照不同部位進(jìn)行分析。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 13.0 軟件，Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)用于正態(tài)分布的檢測。采用配對t檢驗(yàn)及 Wilcoxon 配對秩和檢驗(yàn)比較 6組 SUVmax的平均值，采用Pearson 相關(guān)分析和Bland-Altman檢驗(yàn)評價(jià)2個(gè)成像系統(tǒng)SUVmax的相關(guān)性和一致性，P<0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料 150例患者均順利完成 PET-CT與PET-MR 配對檢查，無嚴(yán)重不良反應(yīng)。經(jīng)病理證實(shí)6組的112個(gè)18F-FDG 陽性病灶中，104個(gè)為惡性病灶（經(jīng)活檢、手術(shù)病理或病史+實(shí)驗(yàn)室檢查確診），8個(gè)為良性病灶（均經(jīng)病理證實(shí)），112個(gè)病灶分布于頭頸部（15例）、肺部（15例）、肝臟（31例）、胰腺（21例）、胃腸道（11例）、骨骼（19例）（表1）。頭頸部病變：惡性13例，分別為原發(fā)性鼻咽癌1例、非霍奇金淋巴瘤2例、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移10例；良性病變2例，分別為炎性肌纖維母細(xì)胞瘤1例、淋巴結(jié)結(jié)核1例。肺部病變：惡性病變12例（原發(fā)性肺癌9例、轉(zhuǎn)移瘤3例），良性病變3例（伴有真菌感染及壞死的慢性肉芽腫性炎2例、結(jié)核1例）。肝臟病變31例均為惡性，包括原發(fā)性肝細(xì)胞肝癌9例、膽管癌5例、肝轉(zhuǎn)移瘤14例、膽囊癌3例。胃腸道腫瘤均為腺癌。胰腺病變：惡性腫瘤18例（腺癌13例、神經(jīng)內(nèi)分泌癌 4例、囊腺癌 1例），良性病變 3例（慢性胰腺炎）。骨骼病變均為惡性，包括：骨轉(zhuǎn)移16例、多發(fā)性骨髓瘤1例、非霍奇金淋巴瘤2例。

2.2 兩種檢查病灶SUVmax比較及相關(guān)性分析 6組數(shù)據(jù)（頭頸部、肺部、肝臟、胃腸道、胰腺和骨骼）中，SUVmax_MRI均高于相應(yīng) SUVmax_CT，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表1）。SUVmax_MRI與SUVmax_CT均呈高度正相關(guān)（r=0.96、0.97、0.96、0.95、0.94、0.91，P<0.05），見圖1。

表1 112個(gè)病變SUVmax_CT 和SUVmax_MRI 在6個(gè)組織器官中的比較結(jié)果（±s）

表1 112個(gè)病變SUVmax_CT 和SUVmax_MRI 在6個(gè)組織器官中的比較結(jié)果（±s）

注：SUVmax_CT：采用PET-CT 測得的最大標(biāo)準(zhǔn)化攝取值；SUVmax_MRI：采用PET-MR 測得的最大標(biāo)準(zhǔn)化攝取值

SUVmax 值頭頸部（n=15）肺部（n=15）肝臟（n=31）胃腸道（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

圖1 在頭頸部（A）、肺部（B）、肝臟（C）、胃腸道（D）、胰腺（E）和骨骼（F）中確診的陽性病灶（n=112）采用PETMR 測得的SUVmax_MRI與采用PET-CT 測得的SUVmax_CT 相關(guān)性分析。SUVmax_MRI與SUVmax_CT 均呈高度正相關(guān)

2.3 6組數(shù)據(jù) 2個(gè)成像系統(tǒng)之間病變 SUVmax比較定義|k－1|為斜率變異度參數(shù)，評價(jià)兩組 SUVmax之間的差異，數(shù)據(jù)最大變異出現(xiàn)在肺部（0.16），其次為頭頸部（0.13），其他變異依次為胃腸道（0.11）、肝臟（0.08）、骨骼（0.03）和胰腺（0.02）（圖2）。

圖2 在頭頸部（A）、肺部（B）、肝臟（C）、胃腸道（D）、胰腺（E）和骨骼（F）中確診的陽性病灶（n=112）SUVmax 值。X 軸顯示6組病變的數(shù)量，Y 軸顯示PET-CT 和PET-MR 得到SUVmax 值。盒子的底部和頂部對應(yīng)范圍是25%和75%，其內(nèi)條帶代表中位數(shù)，空心方塊代表平均值，菱形代表離群值，上下兩端對應(yīng)范圍是5%到95%

3 討論

既往有學(xué)者開展了對單一部位PET-MR 和PETCT 的18F-FDG 陽性病變的配對研究，如肺結(jié)節(jié)、骨等[9-10]，但是由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備硬件不同，采集參數(shù)存在差異，導(dǎo)致無法針對不同部位病變進(jìn)行較為精確的平行比較。本研究在前期大樣本PET-CT與PET-MR 配對定量分析的基礎(chǔ)上[11-12]，在同一實(shí)驗(yàn)條件下按照病變所在器官部位進(jìn)行配對比較，考察基于Dixon 序列的衰減校正方法在對不同部位18F-FDG 陽性病灶定量分析的能力。

本研究結(jié)果顯示，6組數(shù)據(jù)中18F-FDG 陽性病灶的SUVmax_MRI與SUVmax_CT具有良好的相關(guān)性和一致性，其均值在兩臺影像設(shè)備間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。但是SUVmax數(shù)據(jù)間最大的差異出現(xiàn)在肺部。肺部實(shí)質(zhì)MRI 具有挑戰(zhàn)性，肺部質(zhì)子密度低[13]及短橫向弛豫時(shí)間[14-15]，影響可用的MRI 信號。此外，呼吸運(yùn)動和心臟大血管波動均可影響PET圖像定量分析的準(zhǔn)確性[13]。本研究中，15例肺部病灶中，9例原發(fā)性非小細(xì)胞肺癌，3例轉(zhuǎn)移瘤，3例肉芽腫性病變。所有病變均為孤立的、邊界清晰的病變，最大徑1.5～7.8 cm，伴有不同程度的18F-FDG 攝?。⊿UVmax_CT為 1.50～16.68，SUVmax_MRI為 1.44～20.56）。在腫瘤 T 分期的判定上，PET-CT 和 PET-MR 具有相同的效能[16-17]。10 mm以上結(jié)節(jié)PET-MR與PET-CT 的檢出率相似[18-19]，但是對于10 mm 以下的小病灶PET-MR 存在遺漏微小肺轉(zhuǎn)移灶的風(fēng)險(xiǎn)[18]。由于樣本所限，對于1 cm 以下小結(jié)節(jié)病灶本研究尚未涉及。Chandarana 等[20]發(fā)現(xiàn)，與PET-CT 相比，PET-MR 能夠發(fā)現(xiàn)18F-FDG 陽性結(jié)節(jié)的 96%、所有結(jié)節(jié)的 70%和直徑≥5 mm 結(jié)節(jié)的89%，但是對于直徑≤4 mm 的結(jié)節(jié)，PET-MR 僅檢出38%。在其后續(xù)的針對PET-MR 遺漏的直徑<5 mm 的結(jié)節(jié)隨訪中發(fā)現(xiàn)，97%的結(jié)節(jié)吸收消失或維持穩(wěn)定，提示這些小結(jié)節(jié)是良性病灶且不需要明確的臨床干預(yù)[21]。上述結(jié)果提示，目前PET-MR 系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)肺部實(shí)性小病灶的能力尚不能替代胸部CT 掃描，尤其是有原發(fā)腫瘤病史的患者，微小轉(zhuǎn)移灶的檢測仍需采用胸部CT檢測。由此可見，PET-MR 對肺部實(shí)性病變的檢出率和定量分析的價(jià)值尚需進(jìn)一步驗(yàn)證。

兩組SUVmax數(shù)據(jù)間頭頸部病變差異較為明顯，其可能原因?yàn)椋孩俦狙芯恐蓄^頸部PET-MR圖像使用軀干采集及重建條件，視野較大（500 mm×500 mm），影響局部圖像的分辨率及信噪比；②目前采用的基于組織分割法進(jìn)行衰減校正，提取組織的種類和算法的分割精度影響效果。頭頸部解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，密度分布不均勻，存在骨骼（頸椎）、空氣（氣管）、軟組織（血管、肌肉）等，利用Dixon 序列進(jìn)行PET-MR 衰減校正時(shí)，相對狹小的顯像視野內(nèi)存在密度差異顯著的組織結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其難以反映衰減系數(shù)在局部的細(xì)微變化。

另外，骨骼在MR T1WI 呈弱信號，與空氣很難辨別，但骨骼與空氣的線性衰減系數(shù)卻相差很大，因此基于MR 衰減校正會在骨骼部位存在較大偏差[22]。本研究中，SUVmax_MRI與SUVmax_CT數(shù)據(jù)顯示骨骼病變差異較小，其可能原因是：骨骼病變多為骨轉(zhuǎn)移瘤，局部骨質(zhì)破壞并伴有周圍軟組織腫塊形成。由于致密骨質(zhì)導(dǎo)致衰減校正的偏差相應(yīng)減少，進(jìn)而以軟組織腫塊為主體進(jìn)行PET 衰減校正，因此兩組SUVmax數(shù)據(jù)間差異較小，并與肝臟及胰腺組織近似。

總之，18F-FDG 陽性病灶在2個(gè)成像系統(tǒng)6組數(shù)據(jù)的比較中，SUVmax_MRI與SUVmax_CT無顯著差異。PET-MR 可以提供可靠的、與PET-CT 相似的定量診斷信息用于腫瘤患者的臨床評估。SUVmax數(shù)據(jù)間最大的差異出現(xiàn)在肺部，其次在頭頸部，這種結(jié)果對臨床工作（尤其是療效監(jiān)測與評估）可能產(chǎn)生的影響需加以關(guān)注，期待未來的大樣本、多中心臨床研究進(jìn)行探討和驗(yàn)證。