特發(fā)性肺間質(zhì)纖維化HRCT病變區(qū)與非病變區(qū)18F-FDG PET/CT表現(xiàn)分析

張瑩瑩 王振光 武鳳玉 劉思敏

266000，青島大學附屬醫(yī)院PET/CT中心

特發(fā)性肺間質(zhì)纖維化HRCT病變區(qū)與非病變區(qū)18F-FDG PET/CT表現(xiàn)分析

張瑩瑩 王振光 武鳳玉 劉思敏

266000，青島大學附屬醫(yī)院PET/CT中心

目的 對比分析特發(fā)性肺間質(zhì)纖維化（IPF）高分辨率CT（HRCT）上病變區(qū)域和非病變區(qū)域的PET/CT表現(xiàn)及其診斷價值。方法 按照IPF的臨床診斷標準，選取接受PET/CT檢查并有完整資料的IPF病例及健康體檢者各27例，規(guī)定病變區(qū)域為HRCT上表現(xiàn)為磨玻璃密度影、網(wǎng)格影及蜂窩影等區(qū)域，非病變區(qū)域為肉眼可觀察到的密度低于病變區(qū)的最小密度區(qū)，測定病變區(qū)域的SUVmax，分別在IPE組非病變區(qū)域和對照組肺部HRCT橫斷面圖像上畫取ROI，測量其CT值，并在PET/CT圖像相應位置畫取ROI，測量SUVmax、平均標準化攝取值（SUVmean），計算與縱隔大血管主動脈弓血池（SUVmax、SUVmean）比值：肺組織/縱隔血池最大攝取比（LT/MBmax）和肺組織/縱隔血池平均攝取比（LT/MBmean）。采用獨立樣本t檢驗比較組間LT/MBmax、LT/MBmean及CT值差異。結果 IPF組27例患者，其中肺部表現(xiàn)為磨玻璃密度影14例、網(wǎng)格影27例、蜂窩影13例，同一患者可有多種表現(xiàn)，以上表現(xiàn)均為放射性攝取增高，SUVmax值為2.32±1.10。IPF組非病變區(qū)域LT/MBmax（0.44±0.55 vs.0.32±0.05）和LT/MBmean（0.55±0.38 vs.0.33±0.05）均高于對照組（t=5.87和2.89，P均＜0.05）；但兩組CT值（-836.59±32.33 vs.-837.99±29.90）比較，差異無統(tǒng)計學意義（t=-0.15，P＞0.05）。結論 IPF患者HRCT上顯示的病變區(qū)與非病變區(qū)對18F-FDG攝取均增加，PET/CT在IPF診斷及治療監(jiān)測方面有一定優(yōu)勢。

特發(fā)性肺纖維化；正電子發(fā)射斷層顯像術；體層攝影術，X線計算機；氟脫氧葡萄糖F18

特發(fā)性肺間質(zhì)纖維化（idiopathic pulmonary fibrosis，IPF）是指原因不明的以肺實質(zhì)炎癥（肺泡炎）和進行性肺間質(zhì)纖維化為特征的肺病。近些年，IPF的發(fā)病率逐漸增高，病程進展快速，大多數(shù)IPF沒有有效的治療方法，預后差。高分辨率CT（high resolution CT，HRCT）是目前最常用的診斷和監(jiān)測檢查手段（陽性預測值為96%），現(xiàn)用的臨床指南指出大多數(shù)IPF根據(jù)典型HRCT表現(xiàn)并結合臨床和實驗室檢查可以確診，少數(shù)不典型病例除外[1]。PET/CT作為一種放射性示蹤劑顯像檢查廣泛應用于腫瘤、心血管及神經(jīng)等方面疾病，在炎性疾病中的應用也逐年增加。近期已有很多PET/CT應用于IPF的研究報道，發(fā)現(xiàn)HRCT表現(xiàn)異常的區(qū)域在PET上表現(xiàn)為放射性攝取增高[2-6]，那么HRCT上未見異常的區(qū)域18F-FDG攝取有無異常？本研究測量IPF患者HRCT表現(xiàn)正常區(qū)域的PET圖像18FFDG攝取值，與沒有肺部疾病患者的18F-FDG攝取值進行比較，旨在表明PET/CT在IPF診斷及治療監(jiān)測方面的優(yōu)勢。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取在本院接受PET/CT檢查的有完整資料的IPF患者27例（IPF組），其中男性21例，女性6例，年齡47～93（63±11）歲，按照IPF的臨床診斷標準[1]，患者均經(jīng)臨床醫(yī)師及影像科醫(yī)師排除其他已知病因引起的彌漫性間質(zhì)性肺疾病，且HRCT呈現(xiàn)尋常型間質(zhì)性肺炎表現(xiàn)，所有患者均無肺內(nèi)的其他病變，如肺炎、肺癌等，無合并自身免疫性疾病或其他嚴重軀體性疾病史。

隨機選取本院健康體檢者27例（正常對照組），其中男性19例，女性8例，年齡44～85（60±10）歲，患者HRCT所示均無肺氣腫、肺炎、肺間質(zhì)疾病、肺癌等肺內(nèi)病變，無合并自身免疫性疾病或其他嚴重疾病史，患者臨床資料完整。兩組患者在性別比例及年齡上的比較差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。1.2 顯像方法

顯像劑18F-FDG由日本住友公司的回旋加速器生產(chǎn)并通過自動合成模塊自動合成，放化純度＞95%。采用美國GE Discovery VCT，其中CT為64層螺旋CT掃描儀。所有患者在檢查前測量身高、體重及血糖，禁食6 h以上，休息15 min，飲水300～500 mL，按體重靜脈注射18F-FDG 5.55 MBq/kg，在安靜溫暖的室內(nèi)休息40～60min，囑患者排空尿液并飲水300 mL，以充盈胃腸道?；颊咂脚P于檢查床上，平靜呼吸，雙肘舉于顳頂上方，首先行CT掃描，掃描范圍為下頜至股骨上端，掃描參數(shù)：管電壓120kV，管電流110 mAs，層厚5 mm，層距5 mm；再行PET全身斷層顯像，每個床位采集1.5 min，共采集6～7個床位。對每例患者行深吸氣屏氣CT掃描，掃描參數(shù)：管電壓120 kV，管電流180 mAs，層厚5 mm，層距5 mm，重建薄層CT，重建層厚為1.25 mm。再囑患者將雙手置于腹部，對顱腦行CT及PET檢查，CT參數(shù)同體部掃描，PET每個床位采集3 min，共采集1個床位。采集完成后利用CT數(shù)據(jù)對PET圖像進行衰減校正，在Xeleris工作站上數(shù)據(jù)經(jīng)迭代法重建后進行融合，分別得到冠狀面、矢狀面、橫斷面斷層圖像。

1.3 圖像分析方法

由2名有3年以上工作經(jīng)驗的放射科醫(yī)師和核醫(yī)學科醫(yī)師閱片，記錄IPF組每例患者的HRCT表現(xiàn)，根據(jù)IPF診斷標準，規(guī)定病變區(qū)域為HRCT上表現(xiàn)為磨玻璃密度影、網(wǎng)格影及蜂窩影等的區(qū)域，非病變區(qū)域為肉眼可觀察到的密度低于病變區(qū)的最小密度區(qū)。結合HRCT，測量IPF組病變區(qū)域的SUVmax。在IPF組非病變區(qū)域肺部HRCT橫斷面圖像上畫取3個ROI，對照組HRCT橫斷面圖像上畫取1個ROI，ROI的直徑約為14 mm的圓形區(qū)域，選定在肺葉的中央以減小軸向呼吸運動的影響，同時避開主要的血管及氣管，測量該ROI上下連續(xù)3個層面的CT值并取平均值。因HRCT為患者深吸氣屏氣掃描，PET/CT為患者平靜呼吸狀態(tài)下掃描，因此圖像不能完全匹配，本研究根據(jù)典型的解剖結構如主動脈弓、氣管隆突等將二者匹配起來，在PET/CT圖像相應位置畫取ROI，測定其SUVmax及平均標準化攝取值（mean standard uptake value，SUVmean），將ROI復制到縱隔內(nèi)主動脈弓血池，計算與縱隔大血管主動脈弓血池（SUVmax、SUVmean）比值：肺組織/縱隔血池最大攝取比（lungtissue SUVmax/mediastinal blood pool SUVmax，LT/MBmax）和肺組織/縱隔血池平均攝取比（lung tissue SUVmean/mediastinal blood poolSUVmean，LT/MBmean），以校正由于個體差異對顯像劑攝取的影響。

圖1 特發(fā)性肺間質(zhì)纖維化患者18F-FDG PET/CT和高分辨率CT圖 患者男性，68歲，圖中，A：最大密度投影重建（MIP）圖；B～D：分別為PET、CT和PET/CT顯像圖，圖中顯示雙肺多發(fā)磨玻璃密度影及網(wǎng)格影，部分形成蜂窩影，以胸膜下較顯著，相應病變區(qū)域可見18F-FDG代謝增高；E～G：高分辨率CT橫斷面、冠狀面、矢狀面圖。結合HRCT在PET/CT圖像病變區(qū)域畫取ROI（紅色圓圈），測量該ROI的SUVmax（SUVmax：5.004）。Fig.118F-FDG PET/CT and high resolution CT images of idiopathic pulmonary fibrosis patients

1.4 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計學分析。計量數(shù)據(jù)以均數(shù)±標準差（±s）表示，如果數(shù)據(jù)為正態(tài)分布且方差齊，采用t檢驗；如果不符合正態(tài)分布，采用秩和檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

IPF組27例患者，其中肺部表現(xiàn)為磨玻璃密度影14例、網(wǎng)格影27例、蜂窩影13例，同一患者可有多種表現(xiàn)，以上表現(xiàn)均為放射性攝取增高，SUVmax值為2.32±1.10（圖1）。IPF組非病變區(qū)和對照組 ROI的 SUVmax、LT/MBmax、SUVmean、LT/MBmean及CT值見表1，表內(nèi)數(shù)據(jù)來自正態(tài)分布總體。IPF組非病變區(qū)域LT/MBma（x0.44±0.55 vs.0.32±0.05），和LT/MBmea（n0.55±0.38 vs.0.33±0.05）均高于對照組（t=5.87和2.89，P均＜0.05）；但兩組CT值（-836.59± 32.33 vs.-837.99±29.90）比較，差異無統(tǒng)計學意義（t=-0.15，P＞0.05）（圖2）。

3 討論

IPF的發(fā)病機制尚不明確，也沒有明確的治療方案。HRCT是目前診斷IPF最常用的影像學檢查方法，然而HRCT僅能夠提供結構異常等解剖學信息，提供的信息有限。PET/CT作為影像學顯像技術，將放射性核素注入體內(nèi)，探測放射性核素在體內(nèi)的分布，可同時提供功能信息和解剖信息。

Takimoto等[2]研究發(fā)現(xiàn)IPF能引起18F-FDG攝取。Meissner等[3]對7例IPF患者進行18F-FDG PET檢查，其中6例結果為陽性，結果證實18F-FDG PET檢查對IPF患者的診斷價值。Groves等[4]應用PET/CT證實18F-FDG的攝取增高區(qū)域與CT上肺纖維化典型表現(xiàn)改變的區(qū)域是一致的。

本研究結果顯示，IPF組27例患者中，肺部表現(xiàn)為磨玻璃密度影14例、網(wǎng)格影27例、蜂窩影13例，均表現(xiàn)為放射性攝取增高。HRCT上磨玻璃密度影區(qū)域有18F-FDG攝取增高，結果表明可能與炎癥有關，包括肺在內(nèi)的多個器官中的急性炎性細胞可以引起18F-FDG的攝取增高，因此，HRCT上的磨玻璃密度影區(qū)域18F-FDG攝取增高可以用炎性細胞解釋。然而研究中網(wǎng)格影、蜂窩影區(qū)域同樣有18F-FDG攝取，且所有的肺纖維化模型中都有成纖維細胞，并表達葡萄糖轉運蛋白1，提示網(wǎng)格影、蜂窩影區(qū)域18F-FDG攝取可能由增殖的成纖維細胞引起。2015年，Bondue等[7]用博來霉素制作肺纖維化大鼠模型，在多個階段采用18F-FDG和N-2-（4-[18F]氟苯甲酰氨基）乙基馬來酰亞胺（18F-4-fluorobenzamido-N-ethylamino-male-imide，18F-FBEM）標記白細胞PET/CT顯像證實，病變早期18F-FDG攝取與炎性反應有關，肺纖維化18F-FDG高攝取與增生的成纖維細胞大量消耗葡萄糖有關。目前認為網(wǎng)格影、蜂窩影區(qū)域已經(jīng)有肺纖維化改變，當HRCT上出現(xiàn)蜂窩影時，表示病變已不可逆，提示為晚期病變[8-9]。然而此區(qū)域18F-FDG攝取增高可能提示正處于纖維化進程的活躍期，而非靜止期，這些推測表明即使患者在HRCT上表現(xiàn)為纖維化晚期，仍有可能用藥物改善病情。

表1 IPF組非病變區(qū)和對照組的ROI SUVmax、LT/MBmax、SUVmean、LT/ MBmean與CT值的比較（±s）Table1 ComparationthevalueofROISUVmax、LT/MBmax、SUVmean、LT/MBmeanand CT between abnormal regions of IPF patients and control population（±s）

表1 IPF組非病變區(qū)和對照組的ROI SUVmax、LT/MBmax、SUVmean、LT/ MBmean與CT值的比較（±s）Table1 ComparationthevalueofROISUVmax、LT/MBmax、SUVmean、LT/MBmeanand CT between abnormal regions of IPF patients and control population（±s）

注：表中，IPF：特發(fā)性肺間質(zhì)纖維化；SUVmean：平均標準化攝取值；LT/Mbmax：肺組織/縱隔血池最大攝取比；LT/Mbmean：肺組織/縱隔血池平均攝取比。

分組 SUVmax LT/MBmax SUVmean LT/MBmean CT值/HU IPF組非病變區(qū) 0.68±0.20 0.44±0.55 0.51±0.27 0.55±0.38 -836.59±32.33正常對照組 0.42±0.06 0.32±0.05 0.34±0.06 0.33±0.05 -837.99±29.90

圖2 特發(fā)性肺間質(zhì)纖維化患者18F-FDG PET/CT和高分辨率CT圖 患者男性，57歲，圖中，A：最大密度投影重建（MIP）圖；B～D：分別為PET、CT和PET/CT顯像圖，圖中顯示雙肺胸膜下區(qū)磨玻璃密度影及網(wǎng)格影，相應病變區(qū)域可見18F-FDG代謝增高；E～F：高分辨率CT圖，示雙肺胸膜下區(qū)磨玻璃密度影及網(wǎng)格影。根據(jù)高分辨率CT在非病變區(qū)域畫取ROI（紅色圓圈），測量該ROI的CT值（E：-843.108，F(xiàn)：-841.307），在PET/CT相對應區(qū)域畫取ROI，測量該ROI的SUVmax、SUVmean（SUVmax：0.560，SUVmean：0.509）。SUVmean：平均標準化攝取值。Fig.218F-FDG PET/CT and high resolution CT images of idiopathic pulmonary fibrosis patients

病理學上認為成纖維細胞的活化、增殖及成纖維細胞向肌成纖維細胞的持續(xù)轉化是肺纖維化發(fā)展的主要因素，肌成纖維細胞的持續(xù)存在易引起組織纖維化，肺纖維化是成纖維細胞和肌成纖維細胞參與肺組織結構持續(xù)性改建和重塑的結果[10]。成纖維細胞和肌成纖維細胞是臨床上控制纖維化的重要靶點，纖維化階段18F-FDG攝取與成纖維細胞有關，因此，PET可以通過反映成纖維細胞的活性來間接監(jiān)測疾病的變化及治療療效。Meissner等[3]對1例IPF患者隨訪，第一次PET掃描為陽性，激素治療一段時間后，呼吸困難明顯改善，行PET檢查發(fā)現(xiàn)其18F-FDG攝取降低，3個月后，隨著強的松逐漸減量，呼吸困難逐漸加重，再次行PET檢查，18F-FDG攝取明顯增加，研究提出PET可以發(fā)現(xiàn)疾病活動性的改變，具有監(jiān)測疾病治療情況的潛能。Umeda等[11]采用雙時顯像進行研究，結果表明滯留指數(shù)與疾病的活動性有關。然而，18F-FDG PET/CT的穩(wěn)定性需要進一步證實。Win等[12]對13例IPF患者在2周內(nèi)進行2次18F-FDG PET/CT檢查，采用2種方法對肺部18F-FDG的攝取進行評估，最終證實IPF患者肺部18F-FDG PET/CT圖像是穩(wěn)定的，有較好的短期可重復性，可用于疾病的治療監(jiān)測。

本研究在IPF組正常肺組織區(qū)域及對照組選取ROI，兩組的CT值差異無統(tǒng)計學意義，表明選取區(qū)域在CT上的表現(xiàn)一致，兩組LT/MBmax及LT/MBmean的差異有統(tǒng)計學意義，表明IPF組在CT上表現(xiàn)為正常的區(qū)域同樣有18F-FDG攝取增高，PET較CT可能有更高的靈敏度，這與Win等[13]的研究結果一致。靈敏度更高的 PET/CT在監(jiān)測疾病變化方面較HRCT有優(yōu)勢，同時也許能夠更早提示IPF的發(fā)生。

本研究可能對IPF的病理機制有一定的提示作用。67Ga-citrate應用于彌漫性肺實質(zhì)性疾病，67Gacitrate攝取是肺部炎癥的表現(xiàn)，通過炎性細胞的轉鐵蛋白受體轉運，在無臨床表現(xiàn)的家族遺傳性肺纖維化患者中也發(fā)現(xiàn)67Ga-citrate的攝取[14]。相對應的，本研究中IPF組HRCT顯示的非病變區(qū)可能為病變的早期階段，IPF患者肺內(nèi)呈彌漫性的代謝增高，表明IPF累及全部肺實質(zhì)，這與HRCT表現(xiàn)以累及雙肺下葉及周圍胸膜下的肺實質(zhì)為主不符，這提示IPF的發(fā)展存在時間與分布上的不同步性。

本研究證明IPF患者HRCT上表現(xiàn)為磨玻璃密度影、網(wǎng)格影及蜂窩影區(qū)域有18F-FDG攝取，在HRCT上的非病變區(qū)域同樣也有18F-FDG攝取，表明18F-FDG PET/CT較HRCT有較高的靈敏度，在病情監(jiān)測以及治療監(jiān)測方面具有優(yōu)勢。

利益沖突 本研究由署名作者按以下貢獻聲明獨立開展，不涉及任何利益沖突。

作者貢獻聲明 張瑩瑩負責研究命題的提出、設計并進行調(diào)查，數(shù)據(jù)的獲取與分析，論文的起草與修改；王振光負責研究命題的提出、設計，論文審閱及最終版本的修訂；武鳳玉、劉思敏負責數(shù)據(jù)的分析，論文的修改。

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18F-FDG PET/CT imaging analysis of regions with abnormal and normal pulmonary parenchyma on high resolution CT in idiopathic pulmonary fibrosis patients

Zhang Yingying,Wang Zhenguang, Wu Fengyu,Liu Simin
PET/CT Center,the Affiliated Hospital of Qingdao University,Qingdao 266000,China

Wang Zhenguang,Email：wangzhenguang@aliyun.com

ObjectiveTo compare and analyze the PET signals at regions with abnormal and normal pulmonary parenchyma on high resolution CT（HRCT）in idiopathic pulmonary fibrosis（IPF）patients to explore the diagnostic value of PET/CT.MethodsAccording to the standards for the clinical diagnosis of IPF,a total of 27 IPF patients（21 men and 6 women）and 27 control populations（19 men and 8 women）were randomly selected and recruited for PET/CT.The abnormal regions were described to show ground-glass appearance,reticulation,honeycombing,and so on.Normal regions corresponding to areas of minimal observed density were noted as distinct from the abnormal regions.The maximal standard uptake value（SUVmax）of the abnormal regions was measured.The ROI in HRCT images of the control population was placed in areas of each lung that were considered morphologically normal to measure the CT densities. The ROI was selected in PET/CT images at corresponding locations;the SUVmaxand mean standard uptake value（SUVmean）were measured and used to calculate the aortic blood pool of mediastinal large blood vessels.The LT/MBmax,LT/MBmean,and CT densities of each ROI were analyzed by the independent sample t-test.ResultsIncreased pulmonary18F-FDG uptake was observed in 27 of 27 patients.The parenchymal patterns on HRCT at the site of high metabolism were ground-glass appearance（14/27）,reticulation（27/27）,and honeycombing（13/27）.The LT/MBmaxin the normal lung parenchyma of IPF patients was higher than in the control population[（0.44±0.55 vs.0.32±0.05）;t=5.87,P＜0.05].The LT/MBmeanin normal lung parenchyma of IPF was higher than in the controls[（0.55±0.38 vs.0.33±0.05）;t=2.89,P＜0.05].The CT densitiesinnormallungparenchymaofIPFandcontrolpopulationwerenot significantly different[（-836.59± 32.33 vs.-837.99±29.90）;t=-0.15,P＞0.05].Conclusions IPF patients showed increased pulmonary uptake of18F-FDG on PET in lung regions with abnormal and normal morphological appearances on HRCT. Therefore,PET/CTgivessuperiordiagnosisandtherapeuticmonitoring.

Idiopathic pulmonary fibrosis;Positron-emission tomography;Tomography,X-ray computed;Flurodeoxyglucose F18

王振光，Email：wangzhenguang@aliyun.com

10.3760/cma.j.issn.1673-4114.2016.06.003

2016-05-12）