18F-FDG PET/CT病灶自動(dòng)勾畫軟件在彌漫大B細(xì)胞淋巴瘤中的應(yīng)用

翟威豪，何 薇

復(fù)旦大學(xué)附屬華東醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，上海 200040

近年來(lái)，18F-FDG正電子發(fā)射體層成像（positron emission tomography，PET）/計(jì)算機(jī)體層成像（computed tomography，CT）因能提供解剖及功能信息而廣泛應(yīng)用于彌漫大B細(xì)胞淋巴瘤（diffuse large B cell lymphoma，DLBCL）的診斷、分期、療效評(píng)價(jià)及預(yù)后預(yù)測(cè)等方面［1-7］。18F-FDG PET/CT可以為臨床提供半定量代謝參數(shù)，反映腫瘤的生物學(xué)行為，包括標(biāo)準(zhǔn)攝取值（standard uptake value，SUV）、腫瘤代謝體積（metabolic tumor volume，MTV）和病灶糖酵解總量（total lesion glycolysis，TLG）等。通常，淋巴瘤患者的PET/CT代謝參數(shù)通過(guò)手工勾畫病灶來(lái)測(cè)量，因淋巴瘤往往侵犯范圍較大，且常伴有骨髓浸潤(rùn)［8］，測(cè)量結(jié)果受操作者主觀影響較大，手工勾畫費(fèi)時(shí)費(fèi)力且可重復(fù)性差，大大加重了醫(yī)師的負(fù)擔(dān)。病灶自動(dòng)勾畫的應(yīng)用可以減少因不同核醫(yī)學(xué)科醫(yī)師操作之間的差異而導(dǎo)致的測(cè)量誤差，使獲得的PET/CT代謝參數(shù)具有穩(wěn)定性及可重復(fù)性。本研究擬使用自動(dòng)勾畫軟件對(duì)DLBCL患者進(jìn)行病灶勾畫并測(cè)量代謝參數(shù)，比較其與手工勾畫的差異，探討自動(dòng)勾畫方式應(yīng)用于臨床DLBCL患者的可行性。

1 資料和方法

1.1 一般資料

回顧并分析2020年4月—2021年5月于復(fù)旦大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬華東醫(yī)院就診的52例DLBCL患者資料，其中男性29例，女性23例，年齡25～88歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：① 經(jīng)組織學(xué)確診為DLBCL；② 患者資料及影像學(xué)資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：①肝臟代謝異常者；② 轉(zhuǎn)化型淋巴瘤或淋巴瘤復(fù)發(fā)；③ 哺乳期或妊娠期婦女、心力衰竭、嚴(yán)重精神疾病或肝腎功能不全患者。

1.2 檢查方法

采用荷蘭Philips公司的Vereos數(shù)字化PET/CT機(jī)，患者接受18F-FDG PET/CT檢查前應(yīng)禁食6 h以上，血糖濃度控制在11.1 mmol/L以下，并記錄其身高及體重?cái)?shù)據(jù)。靜脈注射18F-FDG按0.1～0.15 mCi/kg（1 Bq=2.70×10-8mCi）計(jì)算，注射后患者安靜休息45～60 min，排尿后立即行PET/CT。PET/CT掃描范圍從顱頂至股骨中段，部分至足底，每例患者7～9個(gè)床位，每個(gè)床位采集1.5 min。PET重建采用有序子集最大期望法（ordered subset exception maximum，OSEM）算法，參數(shù)為3次迭代，18個(gè)子集，重建中增加點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)技術(shù)和TOF技術(shù)。CT掃描條件：電壓120 kV，電流180 mA，層厚5 cm。

1.3 圖像分析

1.3.1 自動(dòng)勾畫

采用瑞典HERMES工作站Tumor Finder軟件，在患者肝臟或縱隔處勾畫1個(gè)14 cm3的感興趣容積（volume of interest，VOI）來(lái)獲得平均SUV（SUVmean），軟件將根據(jù)公式LiverSUVmean×1.5+SD×2.00計(jì)算閾值，接著使用3D區(qū)域生成函數(shù)自動(dòng)勾畫出所有代謝高于閾值的VOI，整體觀察所有VOI，并對(duì)生理性代謝區(qū)（膀胱、腦、心肌等）生成的VOI進(jìn)行手動(dòng)刪除（圖1），最終生成最大SUV（SUVmax）、SUV峰值（SUVpeak）、SUVmean、MTV、TLG等參數(shù)表，并手工記錄每例患者勾畫所有病灶所需時(shí)長(zhǎng)。

圖1 病灶自動(dòng)勾畫軟件操作圖

1.3.2 手工勾畫

采用瑞典HERMES工作站Hybrid Viewer軟件，由2名具有5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的核醫(yī)學(xué)科醫(yī)師進(jìn)行手工勾畫，通過(guò)視覺(jué)分析法尋找病灶，根據(jù)以往文獻(xiàn)，選擇SUVmax的40%作為勾畫閾值勾畫病灶的VOI，測(cè)量SUVmax、SUVpeak、SUVmean及MTV，按公式TLG=SUVmean×MTV計(jì)算TLG，并記錄每例患者勾畫所有病灶所需時(shí)長(zhǎng)。2名醫(yī)師的手工測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)差異時(shí)，取兩者的平均值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 24.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量數(shù)據(jù)以表示。采用Spearman秩相關(guān)分析比較兩種勾畫方法獲得的代謝參數(shù)的相關(guān)性，r＞0.8為高度相關(guān)，0.5≤r＜0.8為中度相關(guān)，0.3≤r＜0.5為低度相關(guān)，r＜0.3為基本不相關(guān)。采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)比較兩種勾畫方法在各項(xiàng)代謝參數(shù)間的差異性，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 一般資料

本次研究共納入DLBCL患者52例，其中男性29例，女性23例，年齡25～88歲，平均（64.4±18.3）歲。所有患者均經(jīng)組織病理學(xué)檢查證實(shí)為DLBCL，其中18例已接受R-CHOP化療方案治療，平均（5.5±1.83）次；14例已接受CHOP化療方案治療，平均（5.28±1.49）次，20例未接受任何治療。

對(duì)所有患者圖像均先進(jìn)行手工勾畫后使用自動(dòng)勾畫軟件勾畫，將兩種勾畫方式所獲得的代謝參數(shù)分別記錄，所有患者肝臟SUVmax為2.64±0.44，SUVmean為1.93±0.31，縱隔SUVmax為1.99±0.32，SUVmean為1.41±0.26（圖2）。

圖2 DLBCL患者自動(dòng)勾畫與手工勾畫結(jié)果的PET/CT圖像示例

2.2 比較兩種方式測(cè)得的SUV

本次研究中所有患者通過(guò)兩種勾畫方法所測(cè)量的SUVmax和SUVpeak完全一致，SUVmax為32.92±14.69（范圍3.82～130.14），SUVpeak為22.79±10.87（范圍3.18～82.63）。手工勾畫SUVmean與自動(dòng)勾畫SUVmean高度相關(guān)（r=0.934，P＜0.01），手工勾畫SUVmean與自動(dòng)勾畫SUVmean差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=1.889，P=0.063），手工勾畫和自動(dòng)勾畫SUVmean分別為7.12±2.87和6.799±3.09（表1）。

表1 手工勾畫與自動(dòng)勾畫的PET/CT代謝參數(shù)比較

2.3 比較兩種方式測(cè)得的MTV的相關(guān)性及差異性

手工勾畫MTV與自動(dòng)勾畫MTV高度相關(guān)（r=0.993，P＜0.01），手工勾畫MTV與自動(dòng)勾畫MTV差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=1.795，P=0.073），手工勾畫和自動(dòng)勾畫MTV分別為（1 231.46±1 822.99）cm3和（1 307.05±1 813.64）cm3。

2.4 比較兩種方式測(cè)得的TLG的相關(guān)性及差異性

手工勾畫和自動(dòng)勾畫TLG分別為8 009.87±9 171.06和8 306.52±9 172.66，兩者TLG高度相關(guān)（r=0.995，P＜0.01），差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=1.870，P=0.061）。

2.5 比較兩種方式勾畫病灶的個(gè)數(shù)及時(shí)長(zhǎng)

本次研究中共52例患者，通過(guò)手工勾畫，共發(fā)現(xiàn)病灶496個(gè)，單個(gè)患者手工勾畫所有病灶圖像時(shí)長(zhǎng)為（440.8±180.5）s；通過(guò)自動(dòng)勾畫，共發(fā)現(xiàn)病灶513個(gè)，單個(gè)患者自動(dòng)勾畫所有病灶圖像時(shí)長(zhǎng)為（58.4±8.5）s。在所有病灶中，5個(gè)病灶存在與正常生理性代謝組織靠近的情況，手工勾畫和自動(dòng)勾畫平均耗時(shí)分別為（280.7±67.2）s和（8.2±3.4）s。

3 討 論

DLBCL是一種具有侵襲性、復(fù)雜性、高致死率的非霍奇金淋巴瘤，占所有非霍奇金淋巴瘤的30%～35%［9-10］。近年來(lái)，18F-FDG PET/CT因能同時(shí)反映解剖和功能信息，在DLBCL的診斷、分期、療效評(píng)價(jià)及預(yù)后判斷等方面發(fā)揮著重要作用，同時(shí)也逐步應(yīng)用于指導(dǎo)病理學(xué)活檢定位、評(píng)估惡性程度和復(fù)發(fā)檢測(cè)方面［11-13］。研究［14］表明，18F-FDG PET/CT的半定量參數(shù)SUV能夠反映其葡萄糖代謝水平，可用于評(píng)估腫瘤的惡性程度。Cottereau等［15］和Shagera等［16］的研究顯示，MTV和TLG的計(jì)算中加入了病灶的體積信息，結(jié)合病灶的代謝信息，相比傳統(tǒng)的SUV能更準(zhǔn)確地反映淋巴瘤整體情況，治療前后MTV和TLG的降低程度能更準(zhǔn)確地對(duì)淋巴瘤療效進(jìn)行評(píng)估。但是在實(shí)際工作中，對(duì)于DLBCL患者的病灶進(jìn)行手工勾畫需要花費(fèi)較多的時(shí)間，且不同醫(yī)師間勾畫的主觀差異較大，可重復(fù)性較差，對(duì)于臨床工作帶來(lái)了一定的影響。

本研究中自動(dòng)勾畫所應(yīng)用的瑞典HERMES工作站Tumor Finder軟件，以肝臟SUVmean×1.5+2倍標(biāo)準(zhǔn)差作為勾畫病灶的標(biāo)準(zhǔn)。目前未見將自動(dòng)勾畫與手工勾畫結(jié)果進(jìn)行對(duì)比的研究報(bào)道。

本研究52例患者通過(guò)兩種勾畫方法所測(cè)量的SUVmax和SUVpeak完全一致。因?yàn)镾UVmax代表著病灶中葡萄糖代謝最高水平的像素，是任何勾畫方式閾值的基礎(chǔ)，不會(huì)因勾畫方式的不同而不同。SUVpeak是取SUVmax所在的像素周圍1 cm3體積內(nèi)的平均SUV，因本次研究中所有病灶的體積均大于1 cm3，所以兩種勾畫方法不會(huì)造成SUVpeak的差異。

本研究結(jié)果顯示，兩種勾畫方式在代謝參數(shù)SUVmean、MTV、TLG均具有較好的相關(guān)性（r=0.943～0.999），提示相較于傳統(tǒng)的手工測(cè)量，軟件的自動(dòng)勾畫結(jié)果具有較好的穩(wěn)定性和可靠性。關(guān)于代謝參數(shù)SUVmean、MTV、TLG在差異性方面的比較，本研究結(jié)果顯示，自動(dòng)勾畫SUVmean、MTV、TLG與手工勾畫相比差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。觀察兩組數(shù)據(jù)，自動(dòng)勾畫測(cè)量SUVmean略低于手工勾畫SUVmean，而自動(dòng)勾畫MTV、TLG均略高于手工勾畫，分析原因可能如下：① 自動(dòng)勾畫的閾值標(biāo)準(zhǔn)為SUVmean×1.5+2倍標(biāo)準(zhǔn)差，一般低于病灶SUVmax的40%，導(dǎo)致相比起手工，自動(dòng)勾畫的病灶的體積略大；② 手工勾畫為核醫(yī)學(xué)科醫(yī)師主觀判斷的結(jié)果，在侵犯范圍較廣或病灶數(shù)較多時(shí)，可能存在遺漏病灶的情況，而自動(dòng)勾畫軟件能機(jī)械性地勾畫所有高于閾值的病灶，但會(huì)導(dǎo)致勾畫的體積略大于手工勾畫。

關(guān)于兩種方式勾畫病灶的效率，在本研究共52例患者中，自動(dòng)勾畫與手工勾畫發(fā)現(xiàn)病灶的個(gè)數(shù)分別為513個(gè)和496，自動(dòng)勾畫多發(fā)現(xiàn)17個(gè)病灶，其中12個(gè)位于骨骼，2個(gè)位于腹腔，2個(gè)位于頸部，1個(gè)位于胸腔?；仡櫡治龉串嫴≡钣跋?，自動(dòng)勾畫多發(fā)現(xiàn)的病灶均為SUV接近于勾畫閾值的病灶，而手工勾畫時(shí)造成了遺漏。比較兩種勾畫方式的處理時(shí)間，自動(dòng)勾畫和手工勾畫單個(gè)患者所有病灶的平均時(shí)間分別為（58.4±8.5）s和（440.8±180.5）s，自動(dòng)勾畫軟件耗時(shí)時(shí)間明顯短于手工勾畫。對(duì)于自動(dòng)勾畫軟件來(lái)說(shuō)，勾畫病灶時(shí)會(huì)將正常的生理性代謝組織一并勾畫，必須手動(dòng)刪除這些VOI。本研究中，5個(gè)和正常生理性代謝組織靠近的病灶自動(dòng)勾畫平均耗時(shí)明顯短于手動(dòng)勾畫，是因?yàn)槭止す串嬳毞謩e勾畫病灶各層面的感興趣區(qū)（region of interest，ROI）后合并成VOI，病灶越大所需手動(dòng)勾畫的層面就越多，耗時(shí)就越長(zhǎng)；而自動(dòng)勾畫軟件勾畫出所有病灶VOI后手工“擦除”與病灶相近的生理性代謝組織，該方法快速簡(jiǎn)便，且病灶的大小對(duì)耗時(shí)影響很小。自動(dòng)勾畫軟件的病灶探測(cè)能力及效率均高于手工勾畫，在臨床使用中能為核醫(yī)學(xué)科醫(yī)師提供可靠的處理結(jié)果并減輕醫(yī)師的工作負(fù)擔(dān)。

本研究存在一些局限性：本研究中所有患者均為肝臟正常代謝的患者，由于肝臟的SUVmean會(huì)參與軟件勾畫閾值的計(jì)算，如果患者肝臟的FDG代謝出現(xiàn)異常或者均勻性較差，可能會(huì)對(duì)最終的勾畫結(jié)果造成影響，這個(gè)問(wèn)題還需進(jìn)一步研究。

綜上所述，本研究結(jié)果顯示病灶自動(dòng)勾畫軟件測(cè)量的代謝參數(shù)與醫(yī)師手工勾畫的結(jié)果無(wú)明顯差異，且病灶探測(cè)能力及速度均高于手工勾畫，為自動(dòng)勾畫軟件應(yīng)用于臨床提供了依據(jù)。