一、PET/CT SUV标准化研究

近日,来自中国医科大学第一附属医院的学者,进行了为期2年的PET/CT SUV值标准化研究,通过控制受检者生理状态、设备、检查流程等影响因素,提高SUV值的准确性、可重复性及可比性。

尽管视觉分析仍是PET/CT诊断报告的基础[1],但定量分析能够以更客观的方式进行诊断、疗效评估及患者组间比较[2-3]。尤其在治疗后早期,肿瘤代谢变化较小,采用视觉分析评估疗效存在困难,而且主观因素会导致阅片者间的差异[4]。标准化摄取值(SUV)是PET最常用的定量指标,能够依据体重、体表面积或瘦体体重进行归一化,一定程度消除体型与注射剂量带来的定量差异,然而,仍有多种因素影响SUV值的准确性和可重复性,降低它在疗效评估、组间比较等方面的应用价值[5]。SUV的主要影响因素包括:受检者生理因素、检查流程、设备质量控制、图像采集与重建、数据分析方法(感兴趣区勾画)等。目前,很多医院之间的PET/CT检查流程和方法学存在很大差异,需要标准化控制SUV值的影响因素以降低其变异度。

本研究纳入52例肿瘤患者,行18F-FDG PET/CT显像进行肿瘤分期或再分期,其中20例患者在治疗前后两次行PET/CT检查以评估疗效。显像设备为西门子Biograph mCT。研究对SUV影响因素进行了标准化控制,包括:

1. 设备质量控制:质控是精确定量的基础,Biograph mCT采用标准的桶状放射源进行11项自动化日常质控,消除因设备性能浮动、偏离而导致的SUV误差,全面保证图像质量和SUV的恒准性。11项质控包括:

(1) Block Noise

(2) Block Efficiency

(3) Measured Randoms

(4) Scanner Efficiency

(5) Scatter Ratio

(6) Scanner Efficiency Correction Factor

(7) Image Plane Efficiency

(8) Block Timing Offset

(9) Block Timing Width

(10) Time Alignment Residual

(11) Time Alignment Fit

交叉校正于计数器和设备之间定期执行,CT质控按厂商说明书执行。

2. 18F-FDG注射剂量:受检者平均注射剂量(±SD)为0.101±0.015mCi/Kg。剂量依据体重、扫描模式、床位间重叠及每床位扫描时间进行计算,计算方式参考EANM指南[6]。

3. 注射后间隔时间:本研究中,显像剂注射至图像采集的平均间隔时间(±SD)为59.56±7.89 分钟。对于20例治疗前后两次行PET/CT检查的患者,第一次与第二次检查的平均注射后间隔时间(±SD)分别为60.30±10.42 分钟和57.10±8.06 分钟,两者间无显著统计学差异(t test, P>0.05)。注射至显像的间隔时间能显著影响SUV值,肺恶性肿瘤双时相显像研究显示:延迟显像上肿瘤SUV值显著升高 [7]。注射后间隔时间被多个国际性指南关注,其中EANM指南推荐注射至显像的间隔时间为60分钟[6]。

4. 血糖水平:本研究中患者平均血糖水平(±SD)控制在5.39±0.76mmol/L。血糖水平亦会显著影响SUV值,血糖水平升高将导致18F-FDG摄取减低和SUV值下降[8-9],多个指南建议显像前禁食4-6小时将血糖控制在4-7mmol/L,然而,糖尿病患者血糖控制十分困难,推荐与临床医师协作控制血糖,或尽力将同一患者前后多次显像的血糖控制在相同水平。

5. 图像采集与重建:研究中所有患者均采用相同的采集与重建参数。SUV值源于图像上的放射性活度(KBq/mL),也就必然受到设备恢复系数(recoverycoefficients, RC)、部分容积效应(partial volumeeffects, PVE)及空间分辨率等因素影响。为保证SUV的可重复性和可比性,需尽量保证采集与重建参数一致,尤其是同一患者的多次检查。

6. 数据分析:研究测量了肝脏和血池的正常本底SUV值。采用直径3 cm的球形VOI置于正常肝右叶避开大血管区域以测量肝本底SUV,采用横轴直径约1 cm、纵轴长度约2 cm的椭球体VOI置于降主动脉测量血池本底SUV(图1)。采用阈值为50%的自动边界勾画病灶和转移灶VOI(图2)。SUV依据PERCIST标准[10]推荐的瘦体体重进行归一化,系统自带PERCIST软件计算SUL和SULpeak用于疗效评估。

主要研究结果显示:肝脏和血池SULmean平均值平均值(±SD)分别为1.80±0.23与1.32±0.19,两者标准差均较低,表明控制影响因素后,正常本底SUL值在不同患者间差异较小。对于20例治疗前后两次行PET/CT的患者,两次显像肝脏SULmean平均差值(±SD)为0.17±0.25,表明两次显像之间SUL值的差异可控,符合PERCIST标准疗效评估要求。依据评估标准,10例为完全代谢缓解,3例为部分代谢缓解,5例为疾病稳定,2例为疾病进展。

此研究通过控制SUV值影响因素,初步实现SUV值标准化,为精准定量诊断、疗效评估及组间比较提供依据。

 

图1A  肝右叶正常本底VOI



图1B  降主动脉血池正常本底VOI 


图2  病灶VOI,采用自动阈值勾画技术,阈值为50%

  

二、异机恒准定量疗效评估-EQ·PET技术简介

上述研究表明:通过控制SUV影响因素,结合PERCIST引擎和标准源设备质控,能够实现同机的精准定量疗效评估,然而,当图像来源于不同的PET/CT系统或采用不同的采集、重建参数,SUV值将没有可比性,也就无法进行定量疗效评估或组间比较,此类情况常常出现于临床或科研工作中,例如:患者在治疗过程中,在多个医院使用不同的PET/CT系统进行显像,无法进行序贯的定量疗效评估;在多中心临床研究中,各中心设备、采集参数、重建方法与参数不一致,最终无法统一SUV值;同一家医院,前后采用不同的设备或不同的采集、重建参数,无法前后对比SUV值。

EQ?PET是西门子一个新的定量参数归一化引擎,为临床提供统一的SUV值,即使受检者使用不同的PET/CT设备(不同厂家、型号等)或采用不同的采集、重建参数。EQ?PET实现这个功能无需临床医师修改采集、重建程序或重建额外的数据集,临床医师仍可使用患者原来的图像进行阅片,SUV是使用EQ?PET的参数进行统一的(图3)。

图3 EQ?PET通过参数将设备恢复指数归一化来统一SUV值

EQ?PET引擎依据高斯算法进行直接卷积运算和内核重建,归一化设备的恢复系数曲线(recoverycoefficients curve),从而统一SUV值且不影响图像质量。由此,EQ?PET在原有PERCIST定量疗效评估的基础上,更进一步实现异机恒准定量疗效评估。




参考文献

  1. Coleman RE. Isquantitation necessary for oncological PET studies? For. Eur J Nucl Med MolImaging.2002 Jan;29(1):133-5.

  2. Bengtsson T, Hicks RJ, Peterson A, et al. 18F-FDGPET as a surrogate biomarker in non-small cell lung cancer treated with erlotinib:newly identified lesions are more informative than standardized uptake value. J Nucl Med. 2012Apr;53(4):530-7.

  3. Young H, BaumR, Cremerius U, et al. Measurement of clinical and subclinical tumour responseusing [18F]-?uorodeoxyglucose and positron emissiontomography: review and 1999EORTC recommendations. Eur J Cancer. 1999Dec;35(13):1773-82.

  4. Lin C, Itti E, Haioun C, et al. Early 18 F-FDG PET for prediction ofprognosis in patients with diffuse large B-cell lymphoma: SUV-based assessmentversus visual analysis. J Nucl Med. 2007Oct;48(10):1626-32.

  5. Adams MC,Turkington TG, Wilson JM, et al. A systematic review of the factors affectingaccuracy of SUV measurements. AJR Am J Roentgenol. 2010 Oct;195(4):1043.

  6. Boellaard R, O’DohertyMJ, Weber WA, et al. FDG PET and PET/CT: EANM procedure guidelines for tumourPET imaging: version 1.0. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2010 Jan;37(1):181-200.

  7. Macdonald K, Searle J, Lyburn I. The role ofdual time point FDG PET imaging in the evaluation of solitary pulmonary noduleswith an initial standard uptake value less than 2.5. Clin Radiol. 2011 Mar;66(3):244-50.

  8. Lindholm P, Minn H,Leskinen-Kallio S, et al. In?uence of the blood glucose concentrationon FDG uptake in cancer: a PET study. J Nucl Med. 1993 Jan;34(1):1-6.

  9. Diederichs CG, Staib L, Glatting G, et al. FDG PET: elevated plasma glucose reducesboth uptake and detection rate of pancreatic malignancies. J Nucl Med. 1998Jun;39(6):1030-3.

  10. Wahl RL, Jacene H, Kasamon Y, et al. From RECIST toPERCIST: Evolving Considerations for PET response criteria in solid tumors. J Nucl Med. 2009 May;50Suppl 1:122S-50S.