PET飛行時(shí)間技術(shù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)攝取值的增益影響

邵曉梁 SHAO Xiaoliang

邵小南 SHAO Xiaonan

徐 梅 XU Mei

王小松 WANG Xiaosong

王躍濤 WANG Yuetao

PET飛行時(shí)間技術(shù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)攝取值的增益影響

邵曉梁 SHAO Xiaoliang

邵小南 SHAO Xiaonan

徐 梅 XU Mei

王小松 WANG Xiaosong

王躍濤 WANG Yuetao

目的 在臨床病例中驗(yàn)證PET飛行時(shí)間技術(shù)（TOF）對(duì)標(biāo)準(zhǔn)攝取值（SUV）的增益作用，并探討其相關(guān)影響因素。資料與方法61例受檢者共136處病灶分別采用TOF和非TOF重建圖像，比較兩組最大SUV（SUVmax）和平均SUV（SUVmean）的差異；將TOF組較非TOF組SUV升高的百分比定義為ΔSUV，ΔSUV＞0視為存在增益作用；分析TOF技術(shù)對(duì)病灶ΔSUV的影響因素，以及其對(duì)小病灶及高體重指數(shù)（BMI）者SUV的增益價(jià)值。結(jié)果①TOF組SUVmax和SUVmean分別為10.02±7.40、6.89±4.95，均顯著高于非TOF組的9.17±7.50、6.32±5.02，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=9.972、10.136, P＜0.01）。②136處病灶中，ΔSUVmax＞0共117處（0.21%～82.86%），ΔSUVmean＞0共119處（0.18%～93.46%）。③多元線性回歸分析結(jié)果顯示，受檢者的BMI與ΔSUVmax、ΔSUVmean呈正相關(guān)（r=0.312、0.272, P＜0.01），病灶直徑與ΔSUVmax、ΔSUVmean呈負(fù)相關(guān)（r=－0.426、－0.411, P＜0.01）。④TOF技術(shù)對(duì)直徑＜1.5 cm的病灶及BMI≥25 kg/m2的SUV增益更顯著（P＜0.05）。結(jié)論P(yáng)ET圖像通過(guò)TOF重建后，可以顯著提高SUV，其中高BMI受檢者圖像質(zhì)量及小病灶的探測(cè)能力明顯提高。

正電子發(fā)射斷層顯像術(shù)；飛行時(shí)間技術(shù)；標(biāo)準(zhǔn)攝取值；腫瘤

標(biāo)準(zhǔn)攝取值（standard uptake value, SUV）是PET腫瘤顯像中最為常用的半定量指標(biāo)，已經(jīng)廣泛用于腫瘤良惡性的鑒別診斷、治療效果的評(píng)價(jià)及預(yù)后評(píng)估，其操作簡(jiǎn)便、快捷，但影響因素很多[1]。飛行時(shí)間技術(shù)（time of fight, TOF）是一項(xiàng)頗具前景的PET圖像采集和重建技術(shù)，其對(duì)PET檢測(cè)信噪比及空間分辨率的提升正逐步得到公認(rèn)[2,3]。目前有研究發(fā)現(xiàn)TOF技術(shù)可以明顯提高“熱區(qū)模型”的SUV[1]，本研究擬通過(guò)對(duì)常州市第一人民醫(yī)院PET/CT中心臨床受檢者的PET圖像以TOF技術(shù)重建并進(jìn)行對(duì)比分析，探討其對(duì)SUV的影響及相關(guān)影響因素，為腫瘤代謝的精確定量及個(gè)體化診療提供參考。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 收集2012-05～11于常州市第一人民醫(yī)院PET/CT中心行全身PET/CT顯像的61例受檢者共136處病灶，一般資料見(jiàn)表1。所有受檢者通過(guò)視覺(jué)分析均至少存在1處以上熱區(qū)病灶，直徑0.60～5.21 cm，平均（1.88±0.98）cm，其中頭頸部（不包含腦組織）19處（14.0%），胸1椎體水平至膈肌平面59處（43.4%），腹部40處（29.4%），盆腔18處（13.2%）。

表1 61例患者的一般資料

1.2 儀器與方法 采用Siemens Biograph mCT-s（64）型PET/CT成像儀，有52個(gè)硅酸镥（LSO）晶體環(huán)共32 448塊晶體，每塊晶體大小為4 mm×4 mm×20 mm，探測(cè)器環(huán)直徑842 mm，橫向及軸向視野分別為700 mm、216 mm，機(jī)架孔徑780 mm，符合時(shí)間窗4.1 ns，TOF系統(tǒng)的時(shí)間分辨率540 ps。

所有受檢者均禁食6 h以上，測(cè)定空腹血糖水平，確定血糖低于10 mmol/L。受檢者于安靜狀態(tài)下經(jīng)靜脈注射18F-FDG（南京江原安迪科正電子研究發(fā)展有限公司），劑量3.70～7.77 MBq/kg，平均（5.18±1.11）MBq/kg，注射后靜臥，注射結(jié)束至掃描開(kāi)始平均間隔（76.75±18.28）min。掃描前囑患者排空膀胱，飲水400～500 ml后進(jìn)行圖像采集，囑受檢者保持仰臥位并平靜呼吸，先行CT掃描，管電流170 mA，管電壓120 kV，準(zhǔn)直0.6 mm或1.2 mm，掃描時(shí)間根據(jù)選取范圍長(zhǎng)度、螺距及床進(jìn)速自動(dòng)生成；再行PET圖像采集，1.5 min/床位，掃描范圍自顱頂至股骨中上段。采用Syngo TureD圖像后處理軟件進(jìn)行圖像重建、融合顯示及半定量分析。

1.3 圖像重建與分析 所有受檢者的PET圖像均采用Ultra HD（HD+TOF）和HD兩種方法進(jìn)行重建，分別記為T(mén)OF組和非TOF組。HD重建技術(shù)是利用不同的重建算法對(duì)PET圖像進(jìn)行深度效應(yīng)較正的高清圖像技術(shù)，Ultra HD重建技術(shù)則是在HD技術(shù)的基礎(chǔ)上引入了TOF技術(shù)。由1名核醫(yī)學(xué)醫(yī)師和1名放射科醫(yī)師共同閱片，對(duì)PET/CT圖像進(jìn)行視覺(jué)判斷和半定量分析，融合圖像中PET圖像為熱區(qū)病灶及相應(yīng)部位CT圖像顯示為解剖異常定義為病變部位，確定病灶的數(shù)量及位置，視覺(jué)分析選擇病灶直徑最大的橫斷面層面并測(cè)量直徑，測(cè)量?jī)煞N方法重建后的最大標(biāo)準(zhǔn)攝取值（SUVmax）和平均標(biāo)準(zhǔn)攝取值（SUVmean），TOF組較非TOF組SUV升高的平均百分比記錄為ΔSUV：ΔSUV=（TOF組SUV－非TOF組SUV）/非TOF組SUV。根據(jù)病灶直徑將病灶分為直徑＜1.5 cm組及直徑≥1.5 cm組；根據(jù)2002年中國(guó)肥胖問(wèn)題工作組數(shù)據(jù)匯總分析[4]，將體重指數(shù)（BMI）≥25 kg/m2視為超重及肥胖，分析受檢者年齡、性別、BMI、血糖水平、18F-FDG的注射劑量、注射結(jié)束至顯像開(kāi)始間隔的時(shí)間、病灶部位及病灶直徑對(duì)病灶ΔSUV的影響。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 21.0軟件，TOF組與非TOF組SUV比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)，TOF技術(shù)對(duì)ΔSUV的影響因素采用多元線性回歸分析，TOF技術(shù)重建后不同大小病灶及不同BMI受檢者間ΔSUV比較采用成組t檢驗(yàn)，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 TOF技術(shù)對(duì)SUV的影響 TOF組重建后SUVmax和SUVmean均顯著高于非TOF組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=9.972、10.136, P＜0.01），見(jiàn)表2及圖1。

表2 TOF組與非TOF組SUVmax和SUVmean比較

圖1 女，65歲，左下肺炎。十字交叉處示氣管右旁高代謝淋巴結(jié)，直徑為0.9 cm，TOF重建后，病灶SUVmax及SUVmean分別為4.1和3.1（A）；非TOF重建后，病灶SUVmax及SUVmean分別為2.6和1.8（B）

2.2 TOF技術(shù)對(duì)病灶SUV的增益作用 通過(guò)TOF技術(shù)重建后，將TOF組病灶的SUVmax與SUVmean較非TOF組升高的百分比分別定義ΔSUVmax和ΔSUVmean，將ΔSUV＞0視為存在增益作用，136處病 灶 中 ΔSUVmax＞0共 117處（0.21%～82.86%），ΔSUVmean＞0共119處（0.18%～93.46%）。

2.3 TOF技術(shù)對(duì)病灶ΔSUV的影響因素分析 通過(guò)對(duì)受檢者年齡、性別、BMI、血糖水平、18F-FDG注射劑量、注射結(jié)束至顯像開(kāi)始間隔的時(shí)間、病灶部位及病灶直徑等影響TOF技術(shù)對(duì)病灶ΔSUV的可能因素進(jìn)行多元線性回歸分析結(jié)果顯示，受檢者的BMI與ΔSUVmax、ΔSUVmean呈正相關(guān)（r=0.312、0.272, P＜0.01），病灶直徑與ΔSUVmax、ΔSUVmean呈負(fù)相關(guān)（r=－0.426、－0.411, P＜0.01）（圖2）。受檢者的年齡、性別、血糖水平、18F-FDG注射劑量、注射結(jié)束至顯像開(kāi)始間隔的時(shí)間、病灶部位與ΔSUVmax（r=0.167、0.160、－0.148、－0.046、－0.105、0.009, P＞0.05）和ΔSUVmean（r=0.119、0.193、－0.129、－0.064、－0.085、－0.004, P＞0.05）均無(wú)顯著相關(guān)性。

圖2 BMI及病灶直徑與ΔSUVmax、ΔSUVmean的相關(guān)性

2.4 TOF技術(shù)對(duì)小病灶SUV的增益價(jià)值 直徑＜1.5 cm的病灶ΔSUVmax及ΔSUVmean均顯著高于直徑≥1.5 cm的病灶，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=－4.471、－4.458, P＜0.001），提示TOF技術(shù)對(duì)小病灶SUV的增益更為顯著，見(jiàn)表3。

2.5 TOF技術(shù)對(duì)高BMI受檢者SUV的增益價(jià)值BMI≥25 kg/m2的受檢者ΔSUVmax及ΔSUVmean均顯著高于BMI＜25 kg/m2者，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=3.266、2.171, P＜0.05），提示TOF技術(shù)對(duì)高BMI受檢者病灶SUV的增益更為顯著。見(jiàn)表3。

表3 不同病灶大小及BMI受檢者ΔSUV比較（%）

3 討論

氟脫氧葡萄糖代謝顯像是目前最為成熟和常用的分子影像技術(shù)，已經(jīng)廣泛用于腫瘤的診斷與鑒別診斷、分期與再分期、治療效果的評(píng)估及預(yù)后的預(yù)測(cè)。SUV是反映組織葡萄糖代謝率最常使用的半定量指標(biāo)，具有客觀、易應(yīng)用、與葡萄糖代謝率相關(guān)性好等優(yōu)點(diǎn)，但容易受諸多因素的干擾，如受檢者的體重、血糖水平、注射18F-FDG到開(kāi)始顯像的時(shí)間、部分容積效應(yīng)、采集模式、圖像的重建參數(shù)及陽(yáng)性對(duì)比劑的使用等[5,6]。TOF技術(shù)是一種通過(guò)探測(cè)湮滅輻射后2個(gè)γ光子到達(dá)晶體的時(shí)間差來(lái)確定正電子符合時(shí)間發(fā)生區(qū)域的方法[7]，理論上系統(tǒng)的時(shí)間分辨率越高，其對(duì)探測(cè)符合事件的定位精度越高，TOF PET圖像的空間分辨率和信噪比提升越明顯[2,8]。因此，當(dāng)應(yīng)用TOF重建后，圖像的信噪比顯著提升，病灶的靶組織與本底比值即顯著提高，理論上病灶SUV值亦可以明顯提高。近來(lái)有研究[1,9]通過(guò)模型試驗(yàn)證實(shí)了應(yīng)用TOF技術(shù)后模型內(nèi)陽(yáng)性球狀體SUV顯著升高，但模型試驗(yàn)結(jié)果能否應(yīng)用于臨床實(shí)際工作尚需探討。本研究通過(guò)對(duì)臨床受檢者的PET圖像以兩種方法重建后進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，經(jīng)TOF重建后病灶的SUV顯著高于非TOF組，且SUVmax及SUVmean升高的平均百分比分別為（15.32±16.98）%、（14.64±17.03）%，與理論推斷和模型試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。

在腫瘤顯像中，病灶的檢測(cè)能力對(duì)于受檢者的早期診斷、分期及預(yù)后判斷至關(guān)重要，因此對(duì)于小體積、低放射性攝取病灶的檢出能力尤為重要。本研究發(fā)現(xiàn)，直徑＜1.5 cm的病灶通過(guò)TOF重建后SUV的增益更為顯著，使得PET圖像中原本無(wú)法探測(cè)到的或較難探測(cè)到的病灶變得清晰可見(jiàn)，因而TOF PET的探測(cè)效率明顯提高，此研究結(jié)果與國(guó)外模型及臨床研究結(jié)果基本一致[10,11]。

受檢者的BMI能夠嚴(yán)重影響PET的圖像質(zhì)量，傳統(tǒng)的非TOF PET對(duì)肥胖患者進(jìn)行成像時(shí)，由于嚴(yán)重的衰減和散射導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降，病灶檢出率降低。應(yīng)用TOF技術(shù)后，在三維采集模式下能夠提高真符合計(jì)數(shù)率，并降低隨機(jī)計(jì)數(shù)率和散射計(jì)數(shù)率，大大改善了體重較大的受檢者的PET圖像質(zhì)量[12,13]。本研究通過(guò)多元線性回歸分析發(fā)現(xiàn)，BMI與SUV增益呈顯著正相關(guān)，BMI越大，SUV增益越明顯，特別是對(duì)于BMI≥25 kg/m2者，TOF技術(shù)對(duì)于病灶SUV的增益價(jià)值更明顯。Surti等[14]研究發(fā)現(xiàn)TOF技術(shù)可以明顯提高大體重（BMI≥26 kg/m2）受檢者的病灶檢出率，與本研究結(jié)果基本一致。

總之，TOF是PET的一種頗具前景的圖像采集和重建技術(shù)，改善了傳統(tǒng)PET掃描時(shí)間長(zhǎng)、注射放射性藥物劑量大及顯像質(zhì)量差的缺點(diǎn)，可以顯著提高病灶SUV，改善大體重受檢者的圖像質(zhì)量，并提高小病灶的探測(cè)效率。然而隨著TOF PET臨床應(yīng)用的日益廣泛，TOF技術(shù)對(duì)SUV的影響日益明顯，既往研究中PET判斷腫瘤良惡性的界值以及進(jìn)行預(yù)后判斷的相關(guān)定量指標(biāo)是否仍然適用均有待深入研究。

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（責(zé)任編輯 張春輝）

Signal Gains of Standard Uptake Value of PET Using Time of Flight Technique

PurposeTo verify the effect of PET time of fight (TOF) on additional gains in standard uptake value (SUV), and to discuss the related infuential factors through the study of clinical cases.Materials and Methods The images of 136 lesions in 61 patients were reconstructed respectively by two methods (TOF group and non-TOF group), and differences of SUVmax and SUVmean in the two groups were further compared. The higher percentage of SUV in TOF group than that in non-TOF group was defined as ΔSUV, and ΔSUV＞0 meant that additional gains existed. The related influential factors of TOF upon ΔSUV were analyzed, and the effect upon additional gains of SUV in patients with small lesions and high body mass index (BMI) was studied.Results① SUVmax and SUVmean in TOF group were both higher than those in non-TOF group (TOF group: 10.02±7.40, 6.89±4.95, respectively; non-TOF group: 9.17±7.50, 6.32±5.02, respectively; differences with statistic significance, t=9.972 and 10.136, P＜0.01). ②There were 117 out of 136 lesions with ΔSUVmax＞0 (0.21%-82.86%) and 119 lesions with ΔSUVmean＞0 (0.18%-93.46%).③ The multiple linear regression analysis showed that BMI was positively correlated with ΔSUVmax and ΔSUVmean (r=0.312 and 0.272, P＜0.01) and that diameter of lesion was negatively related with ΔSUVmax and ΔSUVmean (r=－0.426 and －0.411, P＜0.01). ④TOF had signifcant effect upon additional gains of SUV when the diameter of lesion was less than 1.5 cm and BMI was more than 25 kg/m2(P＜0.05).ConclusionTOF reconstruction can signifcantly increase the SUV of PET images, improve the image quality of high BMI subjects and detection capability of small lesions.

Positron-emission tomography; Time of fight; Standard uptake value; Neoplasms

常州市第一人民醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科 江蘇常州213003

王躍濤

Department of Nuclear Medicine, the First People's Hospital of Changzhou, Changzhou 213003, China

Address Correspondence to: WANG Yuetao

E-mail: yuetao-w@163.com

R445.6

2013-11-21

修回日期：2014-02-19

中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2014年 第22卷 第3期：217-220，224

Chinese Journal of Medical Imaging

2014 Volume 22(3): 217-220, 224

10.3969/j.issn.1005-5185.2014.03.015