18F-FDG PET/CT圖像紋理分析用于甲狀腺癌臨床診斷價(jià)值探討

何 濤 徐 穎 龔發(fā)闊 吳 捷 徐生洋

攀枝花市中心醫(yī)院(四川 攀枝花 617067)

甲狀腺癌是常見的內(nèi)分泌惡性腫瘤。各年齡段均可罹患此病，以青壯年患者居多，女性發(fā)病比例高于男性[1]。流行病學(xué)調(diào)查顯示，我國(guó)甲狀腺癌患病人數(shù)自2000年以來大幅度增加，其發(fā)病率居女性惡性腫瘤的第5位[2]。頸部超聲和超聲引導(dǎo)下穿刺檢查是目前甲狀腺癌術(shù)前診斷應(yīng)用最為廣泛的方法，但部分患者超聲表現(xiàn)不典型，存在誤診的可能[3]。而CT及MRI技術(shù)由于受到含碘組織偽影的影響，對(duì)甲狀腺癌的診斷具有一定的局限性。正電子發(fā)射斷層顯像與X射線斷層掃描(PET/CT)作為新一代核醫(yī)學(xué)檢查技術(shù)，可以通過觀察腫瘤組織與正常甲狀腺組織的核素分布對(duì)比，實(shí)現(xiàn)組織代謝功能影響與解剖結(jié)構(gòu)的有機(jī)融合，大大提高了診斷水平[4]。目前CT征象和標(biāo)準(zhǔn)攝取值(standard uptake value，SUV)是PET/CT診斷常用的參考指標(biāo)。但由于多種因素的干擾，SUV值無法準(zhǔn)確的反映病灶內(nèi)部信息，因此如何進(jìn)一步提高PET/CT檢查的準(zhǔn)確性是臨床亟待解決的問題。紋理分析是基于數(shù)學(xué)算法而對(duì)病灶組織內(nèi)部異質(zhì)性進(jìn)行評(píng)估的新方法[5]。該方法能夠提取人類肉眼無法分辨的圖像細(xì)節(jié)，經(jīng)軟件分析后實(shí)現(xiàn)量化，具有重復(fù)性好、標(biāo)準(zhǔn)程度高等優(yōu)點(diǎn)，近年來成為臨床腫瘤研究的熱點(diǎn)。本研究旨在探索PET/CT圖像紋理參數(shù)對(duì)甲狀腺癌的診斷價(jià)值，現(xiàn)匯報(bào)如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取2017年4月至2019年3月于本院就診的甲狀腺癌患者49例作為觀察組，另選取同期收治的甲狀腺腺瘤患者42例作為對(duì)照組。觀察組男性29例，女性20例，年齡21～74歲，平均年齡(38.51±5.23)歲；對(duì)照組男性25例，女17例，年齡23～72歲，平均(38.76±5.75)歲。兩組患者性別、年齡等一般資料無顯著性差異(P>0.05)。

納入標(biāo)準(zhǔn)：經(jīng)病理檢查確診；甲狀腺瘤患者隨訪10個(gè)月以上，經(jīng)治療后病灶消失或縮小。排除標(biāo)準(zhǔn)：病例資料不完整者；顯像劑過敏者。

1.2 檢查方法采用德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的Biograph mCT 20PET/CT，日本住友公司生產(chǎn)的HM-10醫(yī)用回旋加速器生產(chǎn)的18F，日本住友公司生產(chǎn)的CFN-MPS200多功能合成模塊合成18F-FDG?；颊邫z查前禁食6h，檢查前24h禁止服用咖啡、阿司匹林、抗組胺藥物及注射升白藥物等。

取適量18F-FDG(5.55MBq/kg) 注入肘靜脈，囑咐患者遵醫(yī)囑飲水，安靜休息1h后排空膀胱行PET/CT顯像，掃描范圍包括顱頂至股骨上部。CT掃描參數(shù)設(shè)定如下：管電壓120kV，電流170mA，層厚5mm。采用三維模式進(jìn)行PET掃描，經(jīng)MMWP后處理工作站重建后完成PET、CT圖像的融合，獲得橫斷面、冠狀面、矢狀面PET/CT圖像。

1.3 圖像紋理分析本研究采用通過人工判讀的方法進(jìn)行感興趣區(qū)劃定，由2名中級(jí)及以上核醫(yī)學(xué)科醫(yī)師獨(dú)立閱片并結(jié)合CT圖像選取感興趣區(qū)，記錄患者病灶的最大標(biāo)準(zhǔn)攝取值(SUVmax)。將獲得的圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)入FireVoxel軟件，自動(dòng)分析得到均值、方差、峰度、偏度、能量、熵等紋理參數(shù)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料采用±s表示，采用t檢驗(yàn)，采用受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線評(píng)價(jià)SUVmax及紋理參數(shù)對(duì)甲狀腺癌的診斷效能，P<0.05提示有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 兩組患者CT征象分析49例甲狀腺癌患者中，39例(79.59%)密度不均勻，34例(69.39%)表現(xiàn)為形態(tài)不規(guī)則，32例(65.30%)可觀察到強(qiáng)化殘圈，35例(71.43%)瘤體邊緣模糊。28例(57.14%)出現(xiàn)明顯鈣化，其中混合型鈣化11例(22.45%)，沙粒狀鈣化15例(30.61%)，囊內(nèi)鈣化性結(jié)節(jié)9例(21.43%)。

42例甲狀腺腺瘤單發(fā)28例(66.67%)，多發(fā)14例(33.33%)，病灶呈近似的圓形，平掃密度較低，38例(90.47%)邊緣光滑，邊界清晰，包膜完整。11例(26.19%)瘤體內(nèi)部鈣化。

2.2 兩組患者SUVmax及紋理參數(shù)比較兩組患者均值、方差、峰度、偏度、能量比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；觀察組患者SUVmax、熵值顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，見表1。

表1 兩組患者PET/CT圖像紋理參數(shù)比較

2.3 SUVmax、能量、熵值對(duì)甲狀腺癌的診斷價(jià)值分析當(dāng)SUVmax=4.92，SUVmax診斷甲狀腺癌的敏感性和特異性分別為82.17%、72.14%。ROC曲線分析結(jié)果顯示，聯(lián)合檢測(cè)曲線下面積(AUC)分別為0.869，高于單獨(dú)檢測(cè)，見表2。

表2 SUVmax、熵值對(duì)甲狀腺癌的診斷價(jià)值分析

圖1 SUVmax、熵值對(duì)甲狀腺癌的診斷ROC曲線分析

3 討 論

近年來，隨著人們對(duì)甲狀腺疾病篩查的重視程度增加和診斷技術(shù)的升級(jí)，甲狀腺病變的檢出率逐年攀升，但病變組織良惡性的確診仍是一個(gè)難點(diǎn)[6]。超聲引導(dǎo)下的穿刺抽吸活檢技術(shù)的應(yīng)用使甲狀腺惡性腫瘤評(píng)估的準(zhǔn)確率由14%提高到50%左右，具有并發(fā)癥少、成功率高等優(yōu)點(diǎn)，但仍有部分患者細(xì)胞學(xué)特征不顯著無法獲得確定的結(jié)果[7]。PET/CT是目前臨床最成熟、使用最廣泛的核醫(yī)學(xué)檢查。

郭銳等人[8]以病理結(jié)果為“金標(biāo)準(zhǔn)”，使用18F-FDG PET/CT和CT平掃對(duì)72例同時(shí)性多原發(fā)癌患者進(jìn)行診斷，發(fā)現(xiàn)18F-FDG PET/CT病灶檢出率顯著高于CT平掃，各部位正常組織與病灶組織SUVmax值存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。葉智軼[9]對(duì)178例碘-131全身顯像陰性的甲狀腺癌患者行18F-FDG PET/CT檢測(cè)，準(zhǔn)確率為86.67%，證實(shí)18F-FDG PET/CT是一種較為有效的診斷方法。本研究結(jié)果顯示，當(dāng)以SUVmax=4.92作為區(qū)分甲狀腺病變良惡性的診斷閾值時(shí)，診斷敏感度為82.17%，特異度為72.41%，與杜曉慶等人[10]的結(jié)果較為接近。但有學(xué)者指出，組織炎癥、真菌感染、囊腫等因素可造成18F-FDG SUV值增加，因此18F-FDG PET/CT診斷的準(zhǔn)確率存在較大波動(dòng)[11]。

癌細(xì)胞增殖活躍，生長(zhǎng)迅速，葡萄糖代謝水平高，因而胞膜葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白含量高于正常水平。18F-FDG是一種經(jīng)過標(biāo)記的葡萄糖類似物，靜脈注射進(jìn)入體內(nèi)后重新分布，癌細(xì)胞攝取18F-FDG增加，PET/CT根據(jù)18F-FDG的分布情況形成分子水平的顯像[12]。但微血管及細(xì)胞密度、組織灌注程度、細(xì)胞壞死等等生理參數(shù)也對(duì)PET圖像中像素灰度的差異造成影響，即決定了不同組織圖像的異質(zhì)性[13]。紋理分析即是利用上述差異描述體素、灰度強(qiáng)弱關(guān)系的數(shù)學(xué)算法，可反映真實(shí)圖像的固有性質(zhì)，揭示腫瘤組織內(nèi)部細(xì)微結(jié)構(gòu)的生理變化，從而形成表述特征的量化參數(shù)[14]。近年來，利用紋理分析對(duì)腫瘤的診斷、分期及預(yù)后預(yù)測(cè)成為臨床研究的熱點(diǎn)。張斌等人[15]對(duì)非小細(xì)胞肺癌患者縱膈淋巴結(jié)18F-FDG PET/CT檢測(cè)并進(jìn)行圖像紋理分析發(fā)現(xiàn)，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組峰度、能量、熵值于非轉(zhuǎn)移組相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，放化療緩解組的熵值也低于非緩解組，提示紋理參數(shù)對(duì)腫瘤診斷及化療效果評(píng)價(jià)均有一定的應(yīng)用價(jià)值。

本研究篩選了均值、方差、峰度、偏度、能量、熵值共6項(xiàng)紋理參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，甲狀腺癌患者與甲狀腺瘤僅在熵值比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，提示熵值是反應(yīng)甲狀腺癌患者顯像特征的有效參量。熵值是紋理分析的二階統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)，可反應(yīng)圖像中紋理的非均勻程度。熵值越大，表示紋理復(fù)雜程度越高，即圖像紋理分布的隨機(jī)性強(qiáng)。圖像的異質(zhì)性也就越高。甲狀腺癌患者熵值高于甲狀腺腫瘤患者，圖像的異質(zhì)性高，反應(yīng)病變部位腫瘤組織生物學(xué)行為活躍。而SUV僅反映單個(gè)像素內(nèi)腫瘤代謝信息，熵值的特性正好彌補(bǔ)了SUV所造成的的不足。本研究采用灰度共生矩陣提取圖像熵值用于甲狀腺癌的鑒別診斷，經(jīng)ROC曲線分析，曲線下面積為0.725，小于SUVmax的0.816，提示熵值對(duì)于甲狀腺癌的診斷效能低于SUVmax。當(dāng)采用二者聯(lián)合診斷時(shí)，診斷的敏感度和特異度均明顯提高，說明SUVmax、熵值聯(lián)合診斷能彌補(bǔ)單一參量的不足，大大提高診斷的靈敏度。

綜上所述，18F-FDG PET/CT圖像紋理特征參數(shù)-熵，對(duì)甲狀腺癌具有一定的診斷價(jià)值，熵值與SUVmax聯(lián)合應(yīng)用可提高甲狀腺癌診斷的敏感度和特異度。