PET/CT對非小細胞肺癌精確放療計劃的影響

周菊英 王利利 蔡曉君 郭 建 秦頌兵 徐曉婷 李 莉 俞志英

（蘇州大學附屬第一醫(yī)院放療科 蘇州 215006）

PET/CT對非小細胞肺癌精確放療計劃的影響

周菊英 王利利 蔡曉君 郭 建 秦頌兵 徐曉婷 李 莉 俞志英

（蘇州大學附屬第一醫(yī)院放療科 蘇州 215006）

探討 PET/CT對非小細胞肺癌(Non-small Cell Lung Cancer, NSCLC)精確放療(Precise and Accurate Radiotherapy, PAR)計劃的影響。對21例非小細胞肺癌患者行PET/CT檢查，分別根據(jù)CT和PET/CT進行TNM分期，并將PET/CT圖像上的TNM分期和CT分期結(jié)果進行比較分析。利用CMS治療計劃系統(tǒng)圖像融合軟件，組織 5名放療科不同年資醫(yī)師分別在 CT和 PET/CT三維圖像上獨立勾畫大體腫瘤體積(Gross Tumor Volume，GTVCT和GTVPET/CT)，計算患者GTV的體積值和變異系數(shù)，比較放療科不同醫(yī)師分別在CT和PET/CT上勾畫GTV的差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)52.38% (11/21例)的患者TNM分期改變，21例患者GTVCT和GTVPET/CT均不相同。PET/CT可改變NSCLC臨床分期，進而改變整個治療計劃。PET/CT可明顯減小放療科不同級別醫(yī)師勾畫GTV的差異。

非小細胞肺癌，PET/CT，精確放療，大體腫瘤體積

精確的臨床分期對于NSCLC患者治療方案的選擇至關(guān)重要，準確的靶區(qū)勾畫對于擬行根治性PAR的NSCLC患者同樣至為關(guān)鍵，將直接影響到腫瘤的治療效果和并發(fā)癥的發(fā)生及其嚴重程度。靶區(qū)勾畫存在客觀誤差和主觀誤差，客觀誤差主要表現(xiàn)在所提供的影像資料是否準確的顯示腫瘤大體體積，而主觀誤差主要來自于不同醫(yī)師之間由于臨床經(jīng)驗和影像學知識的積累所造成的對腫瘤大體體積認識的不同[1,2]。由于在肺不張等情況下，PET/CT能清楚地顯示腫瘤組織與周圍正常組織分解，使靶區(qū)勾畫更容易，RTOG(Radiation Therapy Oncology Group)已推薦采用 PET/CT作為肺癌適形和調(diào)強GTV勾畫的標準方式[3,4]。本研究中，以 1名放療科主任醫(yī)師勾畫的GTV為參考標準，組織了5名放療科不同年資的醫(yī)師分別在 21例患者的 CT和PET/CT上勾畫靶區(qū)，比較分析NSCLC患者靶區(qū)勾畫存在的客觀誤差和主觀誤差對治療計劃產(chǎn)生的影響。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

收集2007年5月2008年1月在蘇州大學附屬第一醫(yī)院核醫(yī)學科進行PET/CT顯像的肺癌患者。選取標準為有完整病史、體檢和臨床分期所需的常規(guī)影像學檢查資料，顯像見一至兩個腫瘤病灶，為肺癌首發(fā)伴或不伴淋巴結(jié)腫大，既往檢查未見遠處轉(zhuǎn)移，具有腫瘤放射治療適應癥的患者21例，其中男性17例，女性4例，年齡45–93歲，平均年齡63.3±12.6歲，均經(jīng)病理學或細胞學證實為非小細胞型肺癌，其中鱗癌10例，腺癌11例。

1.2 方法

1.2.118F-FDG PET/CT檢查方法

PET/CT掃描儀為 GE公司 discovery STE-16型，18F-FDG由GE公司Minitrace回旋加速器生產(chǎn)，放化純度>98%，按病人體重4.1–5.6 MBq/kg靜脈注射。檢查前常規(guī)測患者的體重及血糖，血糖均值5.57±1.09?；颊呓? h以上，肘靜脈注射18F-FDG平靜休息40 min后，在平靜呼吸下行CT和PET全身圖像采集，采集時間約 21–22 min，掃描范圍為頭頂至大腿中部，采集方式為3D采集，重建方式采用有序子集迭代法。獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)計算機處理后獲得CT、PET及PET/CT同機融合的冠狀位、橫斷位及矢狀位影像。

1.2.2 靶區(qū)勾畫方法

將PET/CT全部原始數(shù)據(jù)傳到放療科CMS治療計劃系統(tǒng)，在FOCUS工作站利用Fusionl0.43融合軟件進行CT和PET圖像融合及三維重建。靶區(qū)定義按照ICRU(International Commission on RadiationUnits and Measurements)50號和62號文件規(guī)定標準。組織3名放療科主治醫(yī)師和2名放療科(副)主任醫(yī)師分別在CT圖像上肺窗(窗寬1700 Hu，窗位-600 Hu)和縱隔窗(窗寬400 Hu，窗位40 Hu)上，對每一層 CT橫斷圖像上的病灶邊界獨立勾畫GTVCT。然后在PET/CT融合圖像(窗寬約900 Hu，窗位約300 Hu，工作站圖像與PET/CT顯像標準攝取值≥2.5以上的圖像基本一致)上獨立勾畫GTVPET/CT，如兩個或更多病灶距離0.5 cm以上，則分別勾畫。

1.2.3 分期方法

按國際抗癌聯(lián)盟(UICC)1997年分期標準分期，CT圖像上凡淋巴結(jié)短徑≥10 mm視為異常，<10 mm視為正常，但若是淋巴結(jié)<10 mm，其中心存在壞死，或見到相互融合的淋巴結(jié)，也診斷為縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移；對其它轉(zhuǎn)移的診斷結(jié)合病灶密度和形態(tài)改變來具體分析。PET圖像以標準攝取值(Standard Uptake Values，SUV) 2.5作為惡性腫瘤或遠處轉(zhuǎn)移的判斷標準。

1.2.4 資料分析

由于沒有病理金標準，本實驗取在放療科具有放射腫瘤學博士學位、作為治療組組長、從事臨床工作20年的主任醫(yī)師勾畫的GTV為參考標準，分析放療科不同級別醫(yī)師在不同影像資料下勾畫GTV的幾何差異和患者的分期改變。觀察的指標有：1) 每位患者的GTVCT和GTVPET/CT的最大值、最小值、最大值與最小值的比值、GTV體積變化百分差異值、變異系數(shù)，2) 根據(jù)勾畫的結(jié)果進行臨床分期，比較與原分期的差異。

1.2.5 統(tǒng)計學方法

應用統(tǒng)計軟件包 SAS8.0系統(tǒng)完成本試驗的多組(5個醫(yī)師)資料GTV數(shù)值分布比較的方差分析和GTVCT、GTVPET/CT兩組資料變異系數(shù)均數(shù)的t檢驗，P<0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 相同醫(yī)師在不同影像資料上勾畫的 GTV改變

同一名醫(yī)師所勾畫的GTVCT和GTVPET/CT都不相同。以一名主任醫(yī)師勾畫的GTVCT與GTVPET/CT為例，21例患者GTVCT和GTVPET/CT均不相同：6例 GTVPET/CT大于 GTVCT，平均增大 40.47%，在PET/CT上肺部原發(fā)灶的體積也均增大(0.1–18.7 cm3)；15例 GTVPET/CT小于 GTVCT，平均縮小31.38%，在PET/CT上肺部原發(fā)灶的體積也均縮小(0.6–55.7 cm3)。

2.2 不同醫(yī)師在同一種影像資料上勾畫的 GTV的差異

5位醫(yī)師對21例患者分別在CT和PET/CT上勾畫的差異分布如圖1所示。經(jīng)方差分析，得出不同年資醫(yī)師在 CT上勾畫的 GTV存在明顯差異，F(xiàn)=9.25，P<0.001。其中，GTVCT從 2.4–253.1 cm3，每位患者最大值與最小值之比為1.176–1.853，不同年資醫(yī)師在PET/CT上勾畫的GTV無明顯統(tǒng)計學意義，F(xiàn)=1.18，P=0.3556。21例患者GTVPET/CT和GTVCT變異系數(shù)的均值分別為0.0568和0.1956，差異存在明顯統(tǒng)計學意義，t= –7.46，P<0.001。

圖1 21例患者GTVCT (a)和GTVPET/CT (b)體積變化的百分差異值分布圖Fig.1 Deviations from mean for GTV using CT (a) and PET/CT (b) for each patient and observer.

2.3 分期改變

52.38% (11/21例)入組患者分期改變，分期升級的有7例。N級升級4例，M期升級的1例，T、M期升級1例，T、N期升級1例。分期降級的有4例，分期從T2降到T1的1例，N級降級3例。 2例分期升級患者PET/CT融合圖像檢查分別發(fā)現(xiàn)了胸骨及椎體轉(zhuǎn)移灶，其治療方法由根治性轉(zhuǎn)為姑息性治療，PET/CT顯像較CT多發(fā)現(xiàn)了7個轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，可對其進行根治性放療。

3 討論

本研究中，以 1名主任醫(yī)師勾畫的 GTVCT與GTVPET/CT為例，所有病例的 GTVPET/CT與 GTVCT均有改變。在6例GTVPET/CT大于GTVCT(平均增大40.47%)中，GTV 增大最多的達 100%，原因是在PET/CT融合圖像上除了原有病灶顯影清晰，修正了靶區(qū)邊界外，還新增加了靶區(qū)，多發(fā)現(xiàn)了胸壁侵犯，胸骨和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等。其中1例患者PET/CT圖像上原CT圖像擬診肺不張部位病灶中部見FDG濃聚灶，邊界清晰，周圍肺不張部位未見明顯放射性攝取，靶區(qū)明顯增大。在 15例 GTVPET/CT小于GTVCT(平均縮小31.38%)的患者中，有些是排除了在CT圖像上腫大的轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，去除了假陽性病灶。有些是原發(fā)腫瘤灶邊界大大縮小，雖然同時較CT多發(fā)現(xiàn)其他轉(zhuǎn)移灶，但總體積仍然是縮小了。有1例患者顯像前進行過2次化療，化療前后的CT圖像對比腫瘤范圍未見明顯變化，但PET/CT上腫瘤部位FDG濃聚灶明顯小于CT圖像，因此靶區(qū)體積較CT明顯縮小。腫瘤經(jīng)過一段時間的治療后，病灶開始壞死液化、纖維化等，此時代謝會進一步減低，但它的形態(tài)卻變化不大，等到其形態(tài)發(fā)生明顯的改變，大約需要1－3個月的時間，因此解剖結(jié)構(gòu)變化明顯滯后于代謝功能的改變，而PET/CT能利用FDG代謝很好地反映出尚存活的腫瘤細胞，能更好地指導治療計劃的制定[4,5]，近來有學者已經(jīng)將其作為一個評價預后的手段[5,6]。

PET/CT在對非小細胞肺癌的臨床診斷和分期中應用價值極大，主要表現(xiàn)在 PET/CT具有較 CT更高的靈敏度和特異度，即能反映組織細胞代謝，早期發(fā)現(xiàn)腫瘤病灶，使診斷準確性明顯升高[7,8]。我們的研究結(jié)果表明，11例患者分期改變：分期升級的有7例，分期降級的有4例，這與相關(guān)文獻[7]的報道結(jié)果相似。2例分期升級患者PET/CT融合圖像檢查分別發(fā)現(xiàn)了胸骨及椎體轉(zhuǎn)移灶，M0均升級至M1，其治療方法由根治性轉(zhuǎn)為姑息性治療；PET/CT顯像較CT多發(fā)現(xiàn)了7個轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，這7個淋巴結(jié)在CT上體積較小，未達到診斷標準，因此被忽略了，而這多發(fā)現(xiàn)的7個淋巴結(jié)使得4例患者N期升級；同時PET/CT排除了CT上的5個直徑均大于10 mm的腫大淋巴結(jié)，使3例N期降級。雖然以上患者的放療方案未改變，但隨著分期變化，靶區(qū)和劑量也都有調(diào)整。可見，PET/CT能檢出在CT上看來是正常大小的轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，從而避免靶區(qū)遺漏，提高控制率；也能排除CT診斷為轉(zhuǎn)移的、因其他原因而增大的淋巴結(jié)，從而可縮小照射體積，降低放療相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生幾率和嚴重程度。

在客觀因素相同的情況下,勾畫者的主觀因素對勾畫靶區(qū)的影響起了重要作用；而相對較準確、先進的影象學資料將直接影響勾畫者的對靶區(qū)的勾畫[9,10]。為了解不同年資醫(yī)生的主觀因素在靶區(qū)勾畫中產(chǎn)生的差異，我們組織了5名放療科不同年資的醫(yī)生分別在21例患者的CT和PET/CT上進行靶區(qū)勾畫，并對 GTV值統(tǒng)計分析。結(jié)果表明，不同年資醫(yī)師在CT和PET/CT上勾畫的GTV均存在差異，其中在CT上存在明顯差異，具有統(tǒng)計學意義。21例患者GTVPET/CT和GTVCT變異系數(shù)的均值分別為0.0568和0.1956，差異存在明顯統(tǒng)計學意義。分析原因考慮為以CT圖像為基礎的放療靶區(qū)勾畫已經(jīng)經(jīng)歷了十余年，年資較長的醫(yī)師在這方面積累的經(jīng)驗相對比年資低的醫(yī)師多；PET/CT是結(jié)合CT和PET兩者的融合圖像，能更清楚的反應靶區(qū)邊界，使靶區(qū)勾畫更為容易，排除了醫(yī)師水平差異引起的主觀因素干擾[11]；同時，PET/CT是近年來在臨床上普及的檢查，研究中5名醫(yī)師均有10年以上的臨床工作經(jīng)驗，接觸PET/CT的時間大致相同。一種較先進的影像學資料可以降低不同醫(yī)師勾畫腫瘤靶區(qū)的主觀性差異。

綜上所述，不同級別醫(yī)師根據(jù) CT和 PET/CT勾畫的靶區(qū)范圍均不同。PET/CT融合圖像能更好地指導非小細胞肺癌的診斷和分期，降低不同級別醫(yī)師的主觀性差異，并提高3D-CRT靶區(qū)勾畫的準確性，使3D-CRT計劃制定得更加精確，從而對周圍正常組織保護得更好，也減少了放射性肺炎的發(fā)生，并且更好的控制腫瘤，提高放療療效。

1 Greco C, Rosenzweig K, Cascini G L,et al. Lung Cancer,2007, 57(2): 125–134

2 Steenbakkers R J, Duppen J C, Fitton I,et al. Radiother Oncol, 2005, 77(2): 182–190

3 Chapman J D, Bradley J D, Eary J F,et al. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2003, 55(2): 294–301

4 Nestle U, Kremp S, Grosu A L. Radiother Oncol, 2006,81(2): 209–225

5 Aerts H J, Bosmans G, van Baardwijk A A,et al. Int J Rad Oncol Biol Phys, 2008, 71(5): 1402–1407

6 Aerts H J, van Baardwijk A A, Petit S F,et al. Radiother Oncol, 2009, 91(3): 386–392

7 Bury T, Dowlati A, Paulus P,et a1. Eur Respir J, 1997,10(11): 2529–2534

8 Lardinois D, Weder W, Hany T F,et al. N Engl J Med,2003, 348(25): 2500–2507

9 Giraud P, Elles S, Helfre S,et al. Radiother Oncol, 2002,62(1): 27–36

10 Van de Steene J, Linthout N, de Mey J,et al. Radiother Oncol, 2002, 62(1): 37–49

11 王靜, 龐青松, 戴東, 等. 中華放射腫瘤學雜志, 2007,16(6): 468–487

WANG Jing, PANG Qingsong, DAI Dong,et al. Chin J Radiat Oncol, 2007, 16(6): 468–487

CLCR817.5, R814.42

Impact of PET/CT on precision and accuracy of radiotherapy planning for patients with non-small cell lung cancer

ZHOU Juying WANG Lili CAI Xiaojun GUO Jian QIN Songbing XU Xiaoting LI Li YU Zhiying
(Department of Radiation Oncology, No.1 Hospital Affiliated to Soochow University, Soochow 215006, China)

In order to observe impact of PET/CT on precise and accurate radiotherapy (PAR) planning of patients with non-small cell lung cancer (NSCLC), 21 patients with NSCLC had CT and FDG-hybrid PET examinations prospectively in radiation treatment position. Five radiation oncologists delineated independently the GTV including positive lymph nodes of 21 lung cancer patients on CT. The same observers delineated the GTV of the 21 patients on matched PET/CT scans. The size of GTV and coefficient of variation were used to assess inter-observer variability.The results show that all patients’ GTVCTdiffered from their GTVPET/CT, and the variability in the contouring of GTVCTamong different physicians was statistically significant (F=9.25,P<0.001), but less significant in the contouring of GTVPET/CT. The mean coefficient of variation for GTV based on PET/CT was significantly smaller (t=–7.46,P<0.001) than that for CT data only. It van be concluded that PET/CT may have notable impact on clinical staging of NSCLC and on its PAR planning, and will result in a reduction in this variation of the contouring of GTVs among different radiation oncologists.

Non-small cell lung cancer, PET/CT, Precise and accurate radiotherapy, Gross tumor volume

R817.5，R814.42

周菊英，女，1965年出生，醫(yī)學博士，主任醫(yī)師，現(xiàn)任蘇州大學附屬第一醫(yī)院放療科科主任，江蘇省中華醫(yī)學會放射腫瘤學分會副主任委員

2009-11-20，

2009-12-11