直腸腺癌18F-FDG PET/CT SUV與磁共振表觀彌散系數(shù)相關(guān)性分析

高晶晶，李紹東，代岳，徐慧婷，王琪

（徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院影像科，江蘇徐州221002）

直腸腺癌18F-FDG PET/CT SUV與磁共振表觀彌散系數(shù)相關(guān)性分析

高晶晶，李紹東，代岳，徐慧婷，王琪

（徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院影像科，江蘇徐州221002）

目的：研究直腸腺癌18F-FDG PET/CT SUVmax和DWI ADC分別與病理分級的相關(guān)性，并探討直腸腺癌SUVmax和DWI ADC值之間的定量關(guān)系。方法：回顧性分析35例直腸腺癌患者的術(shù)前PET/CT和DWI圖像，測量出病灶的SUVmax和ADCmin值，分別與病理分級進行相關(guān)性分析，并將這兩個參數(shù)進行相關(guān)性分析。結(jié)果：直腸腺癌SUVmax與腫瘤分化程度有明顯的相關(guān)性，而不同T分期的平均SUVmax值無明顯統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。分化程度各組內(nèi)的SUVmax多重比較中高分化與中分化（P＜0.05）、高分化與低分化（P＜0.05）的平均SUVmax有統(tǒng)計學(xué)差異，其他組之間均無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。直腸腺癌ADCmin值分別與腫瘤分化程度、T分期有明顯相關(guān)性。多重比較顯示各分化程度間的平均ADCmin均具有統(tǒng)計學(xué)差異（P＜0.05）。T4期分別與T1、T2、T3期間的平均ADCmin存在統(tǒng)計學(xué)差異，其他T分期之間無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。SUVmax和ADCmin之間有負相關(guān)關(guān)系（r=-0.540，P＜0.05）。結(jié)論：SUVmax和ADCmin值可在一定程度上反映直腸腺癌的病理分級。直腸腺癌SUVmax和ADCmin之間的負相關(guān)關(guān)系表明腫瘤的代謝活性與腫瘤的細胞結(jié)構(gòu)之間存在相關(guān)性。

直腸腫瘤；腺癌；磁共振成像，彌散；體層攝影術(shù)，螺旋計算機；正電子發(fā)射斷層顯像術(shù)

直腸癌是消化道常見的惡性腫瘤，發(fā)病率與病死率高[1]，其中最常見的病理類型是腺癌。PET/CT是應(yīng)用正電子放射性核素與特定生物分子結(jié)合的示蹤劑，對相應(yīng)病變分子進行識別的分子影像成像技術(shù)，是直腸癌診斷及評價遠處轉(zhuǎn)移的重要檢查方法。18F-FDG（β-2-[18F]-Fluoro-2-deoxy-D-glucose，氟標記脫氧葡萄糖）是臨床常使用的示蹤劑。對于PET/CT圖像，一般采用標準攝取值（SUV）進行定量化分析，可以反映腫瘤的代謝活動水平，用于腫瘤的診斷、預(yù)后及療效評估[2-4]。磁共振擴散加權(quán)成像（DWI）是評估直腸癌另一種常用的技術(shù)，是目前唯一能夠觀察活體水分子擴散（布朗運動）的檢查技術(shù)，不僅可以檢測腫瘤，而且由DWI圖像計算得來的表觀彌散系數(shù)（ADC）可以提供腫瘤的細胞結(jié)構(gòu)、侵襲性及腫瘤的治療效果的重要信息[5-7]。

SUVmax和ADCmin兩個參數(shù)都可以用于評估腫瘤的特性。本研究的目的是回顧性分析直腸腺癌SUVmax和ADCmin分別與病理分級的相關(guān)性，并初步探討兩者之間的相關(guān)性。

1 資料和方法

1.1 一般資料

連續(xù)收集2014年4月—2016年2月經(jīng)活檢病理確診的直腸腺癌患者42例，其中7例未能入組：1例因體內(nèi)金屬置入物不能行磁共振檢查，2例因體弱不能耐受磁共振檢查，4例因PET/CT檢查前進行放化療治療。最終入組35例患者，其中男25例，女10例，年齡范圍為28～72歲（中位年齡64歲）?；颊呔橥?。所有患者術(shù)前均行PET/CT（Discovery PET/CT 690）及盆腔MRI檢查（3.0T Discovery MR 750W），即PET/CT-MRI檢查。表1示35例直腸腺癌患者的臨床資料。

表1 35例直腸腺癌患者的臨床資料

1.2 影像檢查方法及掃描參數(shù)

18F-FDG PET/CT掃描，患者禁食6小時以上，測量空腹血糖＜8.1mmol/L，靜脈注射18F-FDG（標準計量3.7～4.44MBq/kg）后靜臥60分鐘進行PET/CT掃描。掃描前囑患者排空膀胱。掃描范圍為：頭頂至大腿中部。掃描參數(shù)：CT電壓120 kV，電流120mA，掃描層厚3.75mm，層間距3.27mm，重建算法為FBP（濾波反投影法）。PET掃描層厚3.3mm，層間距3.27mm，采集時間為3min/床位，床位數(shù)根據(jù)病人身高而定，約6～7個，掃描完成后用CT數(shù)據(jù)對PET數(shù)據(jù)進行非均勻衰減校正。

PET/CT檢查完成后，利用該轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，患者可在不改變體位的前提下進行盆腔MRI成像。3.0T MRI盆腔檢查，采用體部8通道相控陣線圈。掃描范圍包括兩側(cè)髂前上棘到恥骨聯(lián)合。掃描序列包括常規(guī)Ax T1WI、Ax T2FSE、Sag T2FSE，低位直腸癌加掃Cor T2FSE。

Ax fs DWI序列：TR 6 200 ms，TE 66 ms，b=0，1000 s/mm2，層厚5.0mm，層間距2mm，視野380mm×380mm，矩陣128×128。

1.3 圖像處理

用Volume View軟件顯示PET/CT的圖像融合，在PET/CT圖像的軸向、矢狀面和冠狀面進行視覺評估，手動繪制包含整個病變的ROI，自動計算得出SUVmax值。

使用單指數(shù)衰變模型自動生成ADC圖。在DWI（b=1 000 s/mm2）的圖像上，沿著腫瘤高信號的邊界手工繪制感興趣區(qū)域（ROI），在相應(yīng)的ADC圖上測量ADC值。從所有含腫瘤的斷層上獲得的最小的ADC值定義為ADCmin。圖1示病灶SUVmax和ADCmin的測量方法。

圖1 51歲直腸中分化腺癌患者。PET（圖1a）和PET/CT（圖1b）示病灶SUV攝取增加，手動繪制包含整個病變的ROI，得到SUVmax值。圖1c：DWI（b=1 000 s/mm2）序列上病變彌散受限，呈高信號，手工繪制ROI，在ADC map（圖1d）自動生成ADC值。Figure 1.Images of 51-year-old patient with moderately differentiated rectal adenocarcinoma.PET(Figure 1a)and PET/CT(Figure 1b)demonstrated elevated FDG uptake.The ROI was manually drawn around the entire lesion,and the SUVmax value was got.The lesion showed corresponding diffusion impairment on DWI(Figure 1c,b=1 000 s/mm2).After manual delineation of ROI on DWI,ADC value would be automatically generated on the ADC map(Figure 1d).

1.4 相關(guān)病理分析

腫瘤的分化程度由病理報告獲取，分為高分化、中分化與低分化，含不同分化組織時以較低分化程度為準；T分期由手術(shù)病理及隨訪結(jié)果為標準。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理

腫瘤各分化程度、腫瘤T分期的SUVmax與ADCmin數(shù)據(jù)采用單因素方差分析（One-Way ANOVA），數(shù)據(jù)分析時均行Levene方差齊性檢驗，方差齊性時應(yīng)用Tukey多重比較法處理分析腫瘤分化程度、T分期內(nèi)各組ADC數(shù)據(jù)的差異，方差不齊時采用Welch檢驗，組間比較采用Dunnett’s T3。數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布時采用Pearson相關(guān)分析，數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布時采用Spearman’s相關(guān)性（非參數(shù)檢驗）用來分析SUVmax和ADCmin值之間的關(guān)系。統(tǒng)計分析使用SPSS 16.0軟件。P值小于0.05表明差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

35例直腸腺癌患者中，高分化14例，中分化10例，低分化11例；術(shù)后病理及隨訪結(jié)果示：T1期2例，T2期5例，T3期25例，T4期3例。各分化程度、T分期所對應(yīng)平均SUVmax、ADCmin見表2，3所示。

各分化程度的直腸腺癌病灶SUVmax值具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），而不同T分期的直腸腺癌病灶SUVmax值無明顯統(tǒng)計學(xué)差異（P=0.281）。分化程度各組內(nèi)的SUVmax多重比較見圖2所示，分化程度組高分化與中分化（P<0.05）、高分化與低分化（P<0.05）的平均SUVmax均有統(tǒng)計學(xué)差異。

表2 SUVmax與不同病理分級、T分期之間的關(guān)系

表3 ADCmin與不同病理分級、T分期之間的關(guān)系

圖2 不同分化程度直腸腺癌的平均SUVmax。Figure 2.Comparison of mean SUVmax of rectal adenocarcinoma according to pathological grading.

圖3 不同分化程度直腸腺癌的平均ADCmin。Figure 3.Com parison of mean ADCmin values of rectal adenocarcinoma according to different pathological grading.

圖4 不同T分期直腸腺癌的平均ADCmin。Figure 4.Compa rison of mean ADCmin values of rectal adenocarcinoma according to the T stage.

各分化程度（P<0.05）、T分期（P<0.05）的直腸腺癌病灶A(yù)DCmin值均具有統(tǒng)計學(xué)意義。分化程度、T分期各組內(nèi)的平均ADCmin多重比較見圖3，4所示。各分化程度間的平均ADCmin均具有統(tǒng)計學(xué)差異（P<0.05）。T4期分別與T1、T2、T3期間的平均ADCmin存在統(tǒng)計學(xué)差異。

35例直腸腺癌患者的平均SUVmax為16.571±5.339，平均ADCmin為（0.853±0.373）×10-3mm2/s。SUVmax和ADCmin之間有負相關(guān)（r=-0.54，P<0.05）。圖5顯示SUVmax和ADCmin的負相關(guān)關(guān)系。

圖5 直腸腺癌SUVmax與ADCmin的負相關(guān)關(guān)系。Figure 5.Negative correlation between SUVmax and ADCmin.

3 討論

功能影像學(xué)技術(shù)可以提供生理和代謝信息，用于補充傳統(tǒng)影像技術(shù)的解剖學(xué)信息。PET/CT和DWI兩種分子影像技術(shù)都可以用于腫瘤特性和預(yù)后的評估。而且惡性腫瘤往往在PET圖像上SUV值增加，在DWI序列上ADC值減低。因此本研究旨在研究SUVmax、ADCmin與病理分級及T分期的相關(guān)性，并初步探討SUVmax和ADCmin的定量相關(guān)關(guān)系。

3.1 SUVmax與不同病理分級、T分期之間的關(guān)系

PET/CT SUVmax是反映腫瘤葡萄糖代謝的半定量指標，因此SUV能在一定程度的反映惡性腫瘤患者的病理分級，這一點已經(jīng)得到多數(shù)學(xué)者研究認可[8]。ROI的設(shè)置范圍的大小可以顯著影響SUV值，但其最大SUV值不會變化，因此本文均采用SUVmax以減少誤差。

理論上，惡性腫瘤細胞增殖活性增加，需要更多葡萄糖提供能量，病灶對FDG的攝取就會增加，導(dǎo)致SUVmax升高。腫瘤FDG顯像在腫瘤細胞增殖方面已有大量研究，大多認為FDG攝取與腫瘤細胞的增殖相關(guān)[9]。葡萄糖的代謝速率在不同分化程度的腫瘤也不盡相同。本研究結(jié)果顯示直腸腺癌高分化與中分化（P<0.05）、高分化與低分化（P<0.05）的平均SUVmax均有統(tǒng)計學(xué)差異，而且隨分化程度的減低，SUVmax呈升高的趨勢。Chen等[10]宮頸鱗癌的研究中SUVmax在高分化組與低分化組之間有顯著的統(tǒng)計學(xué)差異，高分化組明顯低于低分化組。腫瘤的T分期由腫瘤的浸潤深度所決定，直接反映惡性腫瘤的侵犯性。在張木根[11]食管鱗癌的研究中，SUVmax在不同T分期之間差異存在統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），本研究中不同T分期的直腸腺癌病灶SUVmax值無明顯統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.281）。這一結(jié)果可能由于各個分期的病例數(shù)差距懸殊，直腸腺癌SUVmax與T分期之間的相關(guān)性需要進一步的研究。

3.2 ADCmin與不同病理分級、T分期之間的關(guān)系

腫瘤細胞密度和腫瘤內(nèi)間質(zhì)成分的增加都與腫瘤的惡性程度和預(yù)后相關(guān)，而這些因素可以影響腫瘤的ADC值[12]。為了有效地克服灌注、T2穿透效應(yīng)對直腸癌擴散成像的影響，b=1 000 s/mm2是直腸癌擴散成像的較佳b值。在我們的研究中定義的ADCmin是從每個連續(xù)含腫瘤的層面手工繪制的ROI中獲得的最小值，因為含最小ADC的地區(qū)反映了腫瘤細胞最密集或增殖最活躍的部分[13]。

直腸癌腫瘤細胞核增大，核漿比變大，組織內(nèi)細胞外間隙及細胞內(nèi)間隙均較正常細胞減小，導(dǎo)致腫瘤組織的水分子的擴散受限，ADC值較正常組織降低。本研究中各分化程度的直腸腺癌病灶A(yù)DCmin值均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），且隨分化程度減低，ADCmin值有減低的趨勢。在其他部位腫瘤ADC值與分化程度的相關(guān)研究中，Shimofusa等[14]研究發(fā)現(xiàn)前列腺癌組織的ADC值與其Gleason評分呈負相關(guān)，提示腫瘤組織分化程度越差時，相應(yīng)的ADC值越低。Payne等[15]研究表明在高-中分化的宮頸癌組織的ADC值明顯高于低分化宮頸癌組織，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。ADCmin與T分期的相關(guān)性研究中，僅T4期與T1、T2、T3期三組間的平均ADCmin存在統(tǒng)計學(xué)差異。

3.3 SUVmax和ADCmin的定量相關(guān)關(guān)系

SUV是由PET/CT獲得的定量參數(shù)，代表了腫瘤組織的FDG濃聚的活性。SUV與腫瘤細胞的密集程度、分化程度有關(guān)[16-17]。另一方面，DWI是腫瘤常用的磁共振功能成像技術(shù)，可以反映組織水分子的布朗運動。研究表明水分子的布朗運動與細胞的密集程度呈負相關(guān)，可能是密集的細胞限制了間質(zhì)內(nèi)水分子的擴散。而且ADC值還與腫瘤的分化惡性程度呈負相關(guān)，腫瘤的侵襲性越高，ADC值越低[18]。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)SUVmax和ADCmin值之間存在負相關(guān)關(guān)系。Cafagna等[19]對38例惡性腫瘤患者病灶的SUV及ADC值進行測量，來探討PET/CT和DWI之間可能存在的相關(guān)性，然而結(jié)果并沒有顯示這兩個參數(shù)之間的顯著相關(guān)性。這個結(jié)果可能是由于這一研究包括不同類型的惡性腫瘤或是計算ADC值的方法不同。Ho等[20]發(fā)現(xiàn)宮頸腫瘤SUVmax與ADCmin之間無顯著相關(guān)性，但是相對ADCmin（定義為ADCmin/ADCmean）和相對SUVmax（SUVmax/SUVmean）之間存在顯著負相關(guān)關(guān)系，PET/CT和DWI可能對該種癌癥類型的臨床評估起到互補作用。Gu等[21]評估直腸腺癌PET/CT和DWI參數(shù)之間的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)SUVmax和ADCmin（r=-0.450，P=0.009）之間存在負相關(guān)關(guān)系，這與我們的研究結(jié)果相似。直腸腺癌SUV和ADC之間顯著負相關(guān)表明了腫瘤代謝活動與細胞結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)性。

我們的研究有一些局限性。在我們的研究中我們只評估了SUVmax和ADCmin之間的相關(guān)性，結(jié)合多個參數(shù)如ADCmean、腫瘤體積、總擴散率指數(shù)、SUVmean和總的糖酵解指數(shù)可能提供關(guān)于腫瘤的更加全面的信息。一些因素可能會影響SUV和ADC的測量值，而且本研究采用單一指數(shù)模型通過不同b值計算的ADC值，基于體素內(nèi)部不相干運動（IVIM）的雙指數(shù)模型的可以提供ADC值以外的組織學(xué)特征參數(shù)，能更精確反映組織內(nèi)微循環(huán)灌注和真性擴散[22]。

綜上所述，直腸腺癌患者的SUVmax和ADCmin可以作為判斷腫瘤分級的生物學(xué)標志，而且兩者具有負相關(guān)性，它們反映了腫瘤代謝最活躍和細胞最密集的部分，可以提供生理病理學(xué)的定量資料。

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Correlation of standardized uptake value on fluorodeoxyglucose PET/CT with apparent diffusion coefficient in patients w ith rectal adenocarcinoma

GAO Jing-jing,LI Shao-dong,DAI Yue,XU Hui-ting,WANG Qi
(Department of Radiolgy,Affiliated Hospital of Xuzhou Medical University,Xuzhou Jiangsu 221002,China)

Objective:The aim of this study was to assess the correlation of maximum standardized uptake values(SUVmax)and minimum apparent diffusion coefficient(ADCmin)with pathological grade respectively,and assess the quantitative relationship between SUVmax and DWI ADC values in rectal adenocarcinoma.M ethods:Preoperative PET/CT and pelvic MRI imaging of thirty-five patients with rectal adenocarcinoma were retrospectively analysed.After measurement of SUVmax and ADCmin,correlation analysis was conducted.Results:The mean SUVmax were significantly different among groups classified by histologic differentiation grades.The differences of mean SUVmax among T-stage groups were not significant(P＞0.05).Tukey’s post hoc test showed statistical differences of mean SUVmax between well and moderately differentiated groups,well and poorly differentiated groups(P＜0.05).The ADCmin was significantly different when comparing groups classified by histologic differentiation grade and T stage.The mean ADCmin of different groups differed significantly with each other(P＜0.05).In the T-stage groups,only the mean ADCmin of stage T4 tumor was significantly different from that of each the other three T stages(P＜0.05).A significantly negative correlation was found between SUVmax and ADCmin(r=-0.540;P＜0.05).Conclusion:SUVmax and ADCmin values can reflect pathologic features of rectal cancer.The significantly negative correlations between SUVmax and ADCmin suggest an association between tumor cellularity and metabolic activity in rectal adenocarcinoma.

Rectal neoplasms;Adenocarcinoma;Diffusion magnetic resonance imaging;Tomography,spiral computed;Positron-emission tomography

R735.37；R730.261；R817.4；R814.42；R445.2

A

1008－1062（2017）01－0055－05

2016-04-25

高晶晶（1990-），女，安徽亳州人，住院醫(yī)師。E-mail：869256201@qq.com

李紹東，徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院影像科，221002。E-mail：LSDD6911@163.com