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18F-FDG PET/CT分子影像学技术是肺癌临床早期诊断和分期中最重要的无创性医学影像学工具。但是,18F-FDG在人体内的生理代谢和在肿瘤组织细胞中的代谢具有明显的特殊性,且18F-FDG PET/CT显像过程受到众多因素的影响,因此,18F-FDG PET/CT图像中的SUV只能作为一个半定量诊断指标而被临床使用[1]。这明显限制了18F-FDG PET/CT定量化研究在指导肿瘤个性化治疗中的临床应用。本研究回顾性分析了影响18F-FDG PET/CT临床显像的3个因素:患者体重、血糖浓度和病灶大小,探讨其对SUV影响的程度,试图为18F-FDG PET/CT定量化分析建立模型[2-4]。
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从不同病理类型肺癌患者的原发灶和转移灶的统计结果可以看出,不同类型肺癌患者肝脏参考本底SUVmean、SULmean均小于SUVmax、SULmax(表 1)。并且,SUVmean与SULmean以及SUVmax与SULmax之间的相关系数分别为0.98,P < 0.01和0.99,P < 0.001。原发灶直径的平均值比转移灶大2倍。
病理类型 病灶大小(mm) SUVmean SUVmax SUV标准差 SULmean SULmax SUL标准差 大细胞癌 肝脏参考部位(n=2) - 2.66±0.74 2.89±0.59 0.26±0.11 2.09±0.49 2.24±0.43 0.20±0.10 原发灶(n=2) 20.50±6.36 7.10±0.23 9.41±0.99 2.02±0.07 6.3±0.83 7.41±1.09 0.97±0.10 转移灶(n=1) 23.00 9.24 10.26 - 7.50 8.91 - 小细胞癌 肝脏参考部位(n=5) - 2.84±0.42 3.13±0.48 0.14±0.04 2.17±0.13 2.39±0.18 0.11±0.03 原发灶(n=5) 44.20±13.97 10.26±5.24 12.30±6.38 1.68±0.86 7.94±4.33 9.34±4.75 1.01±0.71 转移灶(n=5) 17.20±3.49 5.19±2.29 6.38±2.91 1.31±0.99 4.20±2.07 5.01±2.43 0.92±0.65 腺癌 肝脏参考部位(n=20) - 2.54±0.52 2.84±0.64 0.21±0.10 1.91±0.40 2.14±0.39 0.18±0.10 原发灶(n=20) 40.05±19.66 8.19±3.69 9.80±3.94 1.47±0.65 6.39±2.93 7.48±3.46 1.09±0.55 转移灶(n=7) 20.71±5.31 7.18±3.35 8.13±3.35 0.86±0.38 5.51±2.98 6.19±3.18 0.69±0.24 鳞状细胞癌 肝脏参考部位(n=23) - 2.56±0.37 2.81±0.40 0.27±0.09 2.09±0.28 2.32±0.29 0.17±0.05 原发灶(n=23) 57.13±27.34 12.27±4.16 15.02±4.58 2.44±0.88 9.69±2.89 12.08±3.59 1.88±0.85 转移灶(n=8) 27.50±13.78 6.67±1.96 8.27±2.69 1.32±0.65 5.58±1.84 6.63±2.23 1.10±0.55 合计 肝脏参考部位(n=50) - 2.59±0.45 2.86±0.51 0.23±0.10 2.03±0.33 2.25±0.34 0.19±0.09 原发灶(n=50) 47.54±24.48 10.22±4.40 12.44±5.01 1.96±0.89 8.06±3.34 9.78±4.14 1.44±0.81 转移灶(n=21) 22.57±9.78 6.61±2.59 7.87±2.92 1.16±1.13 5.32±2.30 6.21±2.60 0.93±0.90 注:表中,“-”表示无此项数据;SUL为瘦体标准化摄取值;SUVmean为平均标准化摄取值;SUVmax为最大标准化摄取值;SULmean为平均瘦体标准化摄取值;SULmax为最大瘦体标准化摄取值。 表 1 50例不同病理类型肺癌患者病灶SUV和SUL结果
(x±s) -
50例不同病理类型的肺癌患者经过血糖浓度校正后SUV和SUL见表 2。患者血糖浓度与肝脏参考本底SUVmean、SUVmax、SULmean和SULmax的相关系数分别为:0.03、0.09、0.02和0.01,P均 > 0.05,由此可以看出患者的血糖浓度与肝脏参考本底SUV和SUL无相关性。患者血糖浓度与肺部原发病灶SUVmean、SUVmax、SULmean和SULmax的相关系数分别为:-0.34、-0.33、-0.33和-0.32,P均 < 0.05,这表明肺部原发病灶SUV、SUL与血糖浓度呈负相关,且血糖浓度与SUV的相关性高于SUL。50例肺癌患者中21例患者的血糖浓度与21个纵隔转移灶SUVmean、SUVmax、SULmean和SULmax的相关系数分别为:0.02、0.02、0.05和0.02,P均 < 0.01。肺癌纵隔转移灶SUV、SUL与血糖浓度无明显的相关性。
病理类型 病灶大小(mm) SUVmean SUVmax SUV标准差 SULmean SULmax SUL标准差 大细胞癌 肝脏参考部位(n=2) - 16.16±6.82 17.5±6.15 0.81±0.12 12.66±4.87 13.50±4.62 0.64±0.07 原发灶(n=2) 20.50±6.36 42.14±5.18 55.53±2.76 12.05±2.28 37.11±0.91 43.59±0.33 5.73±0.30 转移灶(n=1) 23.00 48.97 54.38 6.25 39.75 47.22 6.63 小细胞癌 肝脏参考部位(n=5) - 16.75±3.03 18.44±3.63 1.58±0.55 12.78±1.64 14.09±1.74 1.01±0.24 原发灶(n=5) 44.20±13.97 59.40±3.01 71.90±36.9 9.79±4.88 46.40±25.40 54.40±26.70 5.71±3.52 转移灶(n=5) 17.20±3.49 30.20±15.40 37.03±15.82 7.50±5.54 24.18±11.17 29.05±13.25 5.28±3.65 腺癌 肝脏参考部位(n=20) - 16.86±4.72 18.86±5.66 1.71±0.73 12.70±3.62 14.14±3.62 1.31±0.63 原发灶(n=20) 40.05±19.66 52.78±21.16 63.43±23.01 9.55±4.31 41.27±17.35 48.29±20.46 7.07±3.40 转移灶(n=7) 20.71±5.31 47.48±22.58 53.97±24.11 5.87±3.63 36.67±20.63 41.22±22.17 4.64±1.99 鳞状细胞癌 肝脏参考部位(n=23) - 15.85±3.05 17.46±3.50 1.31±0.70 12.91±2.45 14.40±2.84 1.25±0.67 原发灶(n=23) 57.13±27.34 74.87±24.73 91.78±28.05 15.10±6.15 59.22±17.12 74.03±22.22 11.50±5.43 转移灶(n=8) 27.50±13.78 39.75±11.65 49.34±16.61 7.81±4.03 33.34±11.61 39.69±14.45 6.58±3.62 合计 肝脏参考部位(n=50) - 16.36±3.84 18.12±4.50 1.48±0.71 12.80±2.92 14.23±3.07 1.18±0.62 原发灶(n=50) 47.54±24.48 63.18±25.51 77.00±29.48 12.23±5.80 49.88±19.50 60.56±24.58 8.92±4.97 转移灶(n=21) 22.57±9.78 40.49±16.71 48.19±19.14 7.02±4.07 32.62±15.01 38.02±16.87 5.62±3.04 注:表中,“-”表示无此项数据;SUL为瘦体标准化摄取值;SUVmean为平均标准化摄取值;SUVmax为最大标准化摄取值;SULmean为平均瘦体标准化摄取值;SULmax为最大瘦体标准化摄取值。 表 2 50例不同病理类型的肺癌患者经过血糖浓度校正后SUV和SUL结果
(x±s) 71个病灶(肺部原发灶50个、转移灶21个)的大小与SUVmean、SUVmax、SULmean和SULmax的相关系数分别为:0.46、0.50、0.47和0.47,P均 < 0.01。病灶大小=16.71+2.56×SUVmean、病灶大小=15.60+3.39×SULmean。图 3和图 4分别是71个病灶大小与校正后的病灶SUVmean和SULmean之间的相关关系图。
依据本研究PET/CT图像诊断参考标准回顾性分析对肺癌诊断的准确率。表 3是50例肺癌患者(原发灶和转移灶共71个病灶)采用PET/CT诊断标准诊断的结果(经血糖浓度校正前和校正后,以及病灶大小校正后的PET/CT图像诊断结果)。由表 3可知,SUV和SUL按照该诊断标准获得的临床诊断准确率相同。
病灶类型 血糖浓度和病灶大小校正前 单进行血糖浓度校正后 单进行病灶大小校正后 血糖浓度和病灶大小校正后 肺癌原发灶
(n=50)90.00 96.00 96.00 100 肺癌转移灶
(n=21)71.43 80.95 80.95 95.24 表 3 18F-FDG PET/CT对肺癌患者血糖浓度和病灶大小校正前、后诊断准确率的比较
(%)
肺癌患者体重、血糖浓度和病灶大小对18F-FDG PET/CT病灶SUV的影响
The effect of lung cancer patients′ weight, blood glucose concentration and lesion size of lung cancer on 18F-FDG PET/CT lesions SUV results
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摘要:
目的 研究肺癌患者体重、血糖浓度和病灶大小对18F-FDG PET/CT病灶SUV的影响。 方法 50例无糖尿病病史的肺癌患者中,21例有纵隔转移灶。所有患者均行常规18F-FDG PET/CT,使用Advantage Workstation图像处理工作站自动提取肺癌病灶SUV以及经过体重和体型校正的SUV。采用半自动方法提取肝脏参考本底SUV。肺癌原发灶和转移灶诊断参考标准按照肝脏参考本底SUV或体型校正SUV×1.5+2×标准差。 结果 50例肺癌患者血糖浓度与肝脏参考本底SUV之间呈正相关,与肺癌原发灶SUV呈负相关,但是与转移灶SUV之间却呈正相关。按照参考诊断标准,50个肺癌原发灶和21个肺癌转移灶经过血糖浓度、病灶大小进行校正前和校正后,临床诊断的准确率分别为90.00%、71.43%和100%、95.24%。 结论 患者体重、血糖浓度和病灶大小对肺癌临床诊断准确率具有显著影响。经过血糖浓度、病灶大小校正后临床对肺癌诊断的准确率明显提高。这些结果提示,行18F-FDG PET/CT诊断肺癌时,需要高度重视患者体重、血糖浓度和病灶大小对结果的影响。 -
关键词:
- 肺肿瘤 /
- 氟脱氧葡萄糖F18 /
- 正电子发射断层显像术 /
- 体层摄影术,X线计算机 /
- 标准化摄取值
Abstract:Objective To study the effects of lung cancer patients′ weight, blood glucose concentration and lesion size of lung cancer on 18F-FDG PET/CT lesions SUV results. Methods Fifty cases of lung cancer patients without a history of diabetes mellitus were enrolled in this study. Among them, 21 patients with mediastinal metastases were detected. According to clinical routine 18F-FDG PET/CT scanning, automatic extraction of lung cancer SUV, weight and size correction SUV were obtained using the GE Advantage Workstation image processing workstation. Liver reference background SUV was obtained using semi-automatic extraction method of extraction. Lung cancer primary tumors and metastatic lesions diagnosis reference standards were accordant with the liver reference background SUV or SUV shape correction×1.5+2×standard deviation. Results Fifty cases of lung cancer in patients with blood sugar concentration and liver reference background SUV had positive correlation with lung cancer, SUV of primary lung cancer was negatively correlated with blood sugar, but it showed a positive correlation between blood sugar and lung metastases. According to the reference criteria for the diagnosis of 50 primary lung cancer cases and 21 metastatic lung cancer cases before and after the clinical diagnosis, the glucose concentration, lesion size correction accuracies were 90.00%, 71.43% and 100%, 95.24% respectively. Conclusions Patients′ body weight, blood glucose concentration and lesion size significantly affect the accuracy of clinical diagnosis of lung cancer. After correction accuracy, it remarkably improved the clinical diagnosis of lung cancer. The results suggest that when using 18F-FDG PET/CT for lung cancer diagnosis, the effects of body weight, blood glucose concentration and lesion size should be concerned. -
表 1 50例不同病理类型肺癌患者病灶SUV和SUL结果
(x±s) 病理类型 病灶大小(mm) SUVmean SUVmax SUV标准差 SULmean SULmax SUL标准差 大细胞癌 肝脏参考部位(n=2) - 2.66±0.74 2.89±0.59 0.26±0.11 2.09±0.49 2.24±0.43 0.20±0.10 原发灶(n=2) 20.50±6.36 7.10±0.23 9.41±0.99 2.02±0.07 6.3±0.83 7.41±1.09 0.97±0.10 转移灶(n=1) 23.00 9.24 10.26 - 7.50 8.91 - 小细胞癌 肝脏参考部位(n=5) - 2.84±0.42 3.13±0.48 0.14±0.04 2.17±0.13 2.39±0.18 0.11±0.03 原发灶(n=5) 44.20±13.97 10.26±5.24 12.30±6.38 1.68±0.86 7.94±4.33 9.34±4.75 1.01±0.71 转移灶(n=5) 17.20±3.49 5.19±2.29 6.38±2.91 1.31±0.99 4.20±2.07 5.01±2.43 0.92±0.65 腺癌 肝脏参考部位(n=20) - 2.54±0.52 2.84±0.64 0.21±0.10 1.91±0.40 2.14±0.39 0.18±0.10 原发灶(n=20) 40.05±19.66 8.19±3.69 9.80±3.94 1.47±0.65 6.39±2.93 7.48±3.46 1.09±0.55 转移灶(n=7) 20.71±5.31 7.18±3.35 8.13±3.35 0.86±0.38 5.51±2.98 6.19±3.18 0.69±0.24 鳞状细胞癌 肝脏参考部位(n=23) - 2.56±0.37 2.81±0.40 0.27±0.09 2.09±0.28 2.32±0.29 0.17±0.05 原发灶(n=23) 57.13±27.34 12.27±4.16 15.02±4.58 2.44±0.88 9.69±2.89 12.08±3.59 1.88±0.85 转移灶(n=8) 27.50±13.78 6.67±1.96 8.27±2.69 1.32±0.65 5.58±1.84 6.63±2.23 1.10±0.55 合计 肝脏参考部位(n=50) - 2.59±0.45 2.86±0.51 0.23±0.10 2.03±0.33 2.25±0.34 0.19±0.09 原发灶(n=50) 47.54±24.48 10.22±4.40 12.44±5.01 1.96±0.89 8.06±3.34 9.78±4.14 1.44±0.81 转移灶(n=21) 22.57±9.78 6.61±2.59 7.87±2.92 1.16±1.13 5.32±2.30 6.21±2.60 0.93±0.90 注:表中,“-”表示无此项数据;SUL为瘦体标准化摄取值;SUVmean为平均标准化摄取值;SUVmax为最大标准化摄取值;SULmean为平均瘦体标准化摄取值;SULmax为最大瘦体标准化摄取值。 表 2 50例不同病理类型的肺癌患者经过血糖浓度校正后SUV和SUL结果
(x±s) 病理类型 病灶大小(mm) SUVmean SUVmax SUV标准差 SULmean SULmax SUL标准差 大细胞癌 肝脏参考部位(n=2) - 16.16±6.82 17.5±6.15 0.81±0.12 12.66±4.87 13.50±4.62 0.64±0.07 原发灶(n=2) 20.50±6.36 42.14±5.18 55.53±2.76 12.05±2.28 37.11±0.91 43.59±0.33 5.73±0.30 转移灶(n=1) 23.00 48.97 54.38 6.25 39.75 47.22 6.63 小细胞癌 肝脏参考部位(n=5) - 16.75±3.03 18.44±3.63 1.58±0.55 12.78±1.64 14.09±1.74 1.01±0.24 原发灶(n=5) 44.20±13.97 59.40±3.01 71.90±36.9 9.79±4.88 46.40±25.40 54.40±26.70 5.71±3.52 转移灶(n=5) 17.20±3.49 30.20±15.40 37.03±15.82 7.50±5.54 24.18±11.17 29.05±13.25 5.28±3.65 腺癌 肝脏参考部位(n=20) - 16.86±4.72 18.86±5.66 1.71±0.73 12.70±3.62 14.14±3.62 1.31±0.63 原发灶(n=20) 40.05±19.66 52.78±21.16 63.43±23.01 9.55±4.31 41.27±17.35 48.29±20.46 7.07±3.40 转移灶(n=7) 20.71±5.31 47.48±22.58 53.97±24.11 5.87±3.63 36.67±20.63 41.22±22.17 4.64±1.99 鳞状细胞癌 肝脏参考部位(n=23) - 15.85±3.05 17.46±3.50 1.31±0.70 12.91±2.45 14.40±2.84 1.25±0.67 原发灶(n=23) 57.13±27.34 74.87±24.73 91.78±28.05 15.10±6.15 59.22±17.12 74.03±22.22 11.50±5.43 转移灶(n=8) 27.50±13.78 39.75±11.65 49.34±16.61 7.81±4.03 33.34±11.61 39.69±14.45 6.58±3.62 合计 肝脏参考部位(n=50) - 16.36±3.84 18.12±4.50 1.48±0.71 12.80±2.92 14.23±3.07 1.18±0.62 原发灶(n=50) 47.54±24.48 63.18±25.51 77.00±29.48 12.23±5.80 49.88±19.50 60.56±24.58 8.92±4.97 转移灶(n=21) 22.57±9.78 40.49±16.71 48.19±19.14 7.02±4.07 32.62±15.01 38.02±16.87 5.62±3.04 注:表中,“-”表示无此项数据;SUL为瘦体标准化摄取值;SUVmean为平均标准化摄取值;SUVmax为最大标准化摄取值;SULmean为平均瘦体标准化摄取值;SULmax为最大瘦体标准化摄取值。 表 3 18F-FDG PET/CT对肺癌患者血糖浓度和病灶大小校正前、后诊断准确率的比较
(%) 病灶类型 血糖浓度和病灶大小校正前 单进行血糖浓度校正后 单进行病灶大小校正后 血糖浓度和病灶大小校正后 肺癌原发灶
(n=50)90.00 96.00 96.00 100 肺癌转移灶
(n=21)71.43 80.95 80.95 95.24 -
[1] Adams MC, Turkington TG, Wilson JM, et al. A systematic review of the factors affecting accuracy of SUV measurements. AJR Am J Roentgenol, 2010, 195(2): 310-320. doi: 10.2214/AJR.10.4923 [2] Kubota K, Watanabe H, Murata Y, et al. Effects of blood glucose level on FDG uptake by liver: a FDG-PET/CT study. Nucl Med Biol, 2011, 38(3): 347-351. [3] Kaneta T, Hakamatsuka T, Takanami K, et al. Evaluation of the relationship between physiological FDG uptake in the heart and age, blood glucose level, fasting period, and hospitalization. Ann Nucl Med, 2006, 20(3): 203-208. doi: 10.1007/BF03027431 [4] Hadi M, Bacharach SL, Whatley M, et al. Glucose and insulin variations in patients during the time course of a FDG-PET study and implications for the "glucose-corrected" SUV. Nucl Med Biol, 2008, 35(4): 441-445. [5] William DT, Elisabeth B, H Konrad Müller-Hermelink, et al. Patho-logy and genetics: tumors of the lung, pleura, thymus and heart. Lyon: IARC Press, 2004: 35. [6] Wahl RL, Jacene H, Kasamon Y, et al. From RECIST to PERCIST: Evolving considerations for PET response criteria in solid tumors. J Nucl Med, 2009, 50 suppl 1: S122-150.