18F-FDG PET/CT SUV在鼻咽癌T分期中的价值研究

【摘要】  【目的】 探讨鼻咽癌病灶18F-FDG SUV在鼻咽癌T分期中的价值，以期能进一步指导临床工作。【方法】 收集113例鼻咽癌初诊患者放疗前的PET/CT资料，按照T分期分为4组：T1期6例，T2期18例，T3期64例，T4期25例。采用18F-FDG高摄取(SUV≥2.5)为阈值人工勾画感兴趣区(ROI)，在XELERIS 工作站上自动计算所勾画病灶的大小、SUVmax和SUVmean。分析SUV与T分期的关系。 【结果】 Kruskal-Wallis秩和检验显示，原发灶大小(Size)、SUVmax、SUVmean在T分期间差异有显著统计学意义(χ2 = 34.46， 17.02， 16.62; P均 < 0.01)。病灶大小和SUVmax、SUVmean之间的相关系数r分别为0.46和0.37，P < 0.01。鼻咽癌病灶的大小和SUVmax、SUVmean呈正相关。【结论】 18F-FDG PET/CT SUVmax、SUVmean在鼻咽癌T1 ～ T4分期中的差异有统计学意义，并随分期升高逐渐升高，具有一定的临床价值。
【关键词】  体层摄影术，鼻咽癌; X线计算机; 氟脱氧葡萄糖F18; T分期
　Abstract： 【ob[x]jective】 The aim was to investigate the value of 18F-FDG standardized uptake value (SUV) in T stages of nasopharyngeal carcinoma (NPC)， and to guide clinical work further. 【Methods】 In total 113 histologically diagnosed NPC patients without any radiotherapy underwent 18F-FDG PET/CT in Cancer Center， Sun Yat-sen University between July 2005 and April 2008 were entered into this retrospective study. The patients were grouped according to T stage： T1， 6 patients; T2， 18 patients; T3， 64 patients; and T4， 25 patients. Using high 18F-FDG uptake (SUV≥2.5) to draw region of interest (ROI)， the maximum standardized uptake value (SUVmax)， and mean standardized uptake value (SUVmean) of ROI were calculated automatically in XELERIS workstation. The relationship between SUV and T stage was analyzed. 【Results】 Kruskal-Wallis rank sum test showed that the differences of primary tumor size， SUVmax， SUVmean， have a significant statistical significance (χ2 = 34.46， 17.02， 16.62; P < 0.01) in the T stages. The correlation coefficients between lesion size and SUVmax， SUVmean were 0.46 and 0.37， respectively (P < 0.01). The NPC lesion size and SUVmax， SUVmean were positive correlation. 【Conclusion】 18F-FDG SUVmax， SUVmean have a statistical difference in T1-T4 stages of NPC and gradually increased with the stages， which have some value in clinic.
　　鼻咽癌采取以放疗为主的治疗手段，精确的临床分期对于病人的合理治疗具有重要的意义。国内应用为广泛的分期方法是92福州TNM分期方法[1]，以CT图像为依据综合临床特征制定的分期方案。近来，随着MRI的发展和应用，基于MRI的鼻咽癌分期方案已经提出[2]。传统T分期是根据原发灶的大小和侵犯的范围，利用病灶的大小来反映细胞的增殖状态，后体现患者的预后。但病灶的大小不仅与细胞增殖状态有关，还与病灶发生的时间直接相关，所以单靠病灶的大小来界定T分期是有局限性的。随着分子生物学的发展，肿瘤的分子标志物成为人们研究的热点，分子分期的概念越来越多的被人们所提及。将有意义的肿瘤分子标志物和临床上的TNM分期相结合，可能会使分期更精确，而更加合理的指导治疗。标准摄取值(standard uptake value，SUV)作为反映肿瘤葡萄糖代谢的一个半定量指标，成为一个间接反映肿瘤基因代谢及细胞增殖特性的指标，与病人的预后关系密切。目前，18F-FDG SUV在鼻咽癌T分期的意义研究较少。本研究探讨鼻咽癌原发病灶SUV在T分期中的价值，从分子水平上进行研究，进一步为充实鼻咽癌T分期提供依据。
　　1 材料与方法
　　1.1 研究对象
　　收集2005年7月至2008年10月在中山大学肿瘤防治中心核医学科行PET/CT检查的初诊鼻咽癌病例113例。其中男88例，女25例，年龄范围13 ～ 77岁，中位年龄44岁。按鼻咽癌92福州TNM分期[1]：T1期6例，T2期18例，T3期64例，T4期25例。病例病理类型：按WHO分类标准，未分化型非角化性癌101例，分化型非角化性癌11例，中分化型非角化性癌1例。
　　1.2 显像设备、药物及方法
　　1.2.1 PET/CT主要仪器及药物
　　PET/CT显像仪为GE 公司Discovery ST 16 PET/CT; 18F-FDG系北京原子高科广州分公司生产，其放化纯度 > 95%。
　　1.2.2 18F-FDG PET/CT显像方法
　　患者禁食至少6 h，血糖水平控制在8.1 mmol/L以下; 18F-FDG注射剂量为5.55 MBq/kg(0.15 mCi/kg);患者静脉注射18F-FDG后于暗室内安静平卧休息45 ～ 60 min，排空小便后行PET/CT显像。全身采集范围从颅顶到股骨中段，需要时加扫至足底。CT扫描：管电压140 keV，利用自动毫安跟踪技术选择毫安量(150 ～ 350 mA)，转速0.8 s，螺距1.375 ： 1; PET扫描：采用2D方式采集5 ～ 7个床位，2.5 min/床位，矩阵128 × 128，层厚3.25 mm;按有序子集大期望值法(OS-EM迭代算法)行三维重建。并依据患者体质量、注射剂量、代谢时间自动计算SUV。
　　1.2.3 ROI的勾画方法
　　①以SUV = 2.5为阈值去除SUV < 2.5的PET本底信息。②将PET图像颜色由黑白转化为彩色图像，增加视觉对比感。③选取PET图像上病灶面积大层面，以SUV = 2.5为阈值人工勾画病灶的ROI。④GE Xeleris工作站自动计算ROI的病灶面积、SUVmax、SUVmean。⑤SUV数据小数点后保留2位数;病灶面积以mm2为单位，小数点后保留2位数。
　　1.2.4 18F-FDG PET/CT 结果判定
　　18F-FDG PET/CT图像由两名有经验的核医学科医师共同阅读，采用目测法判断鼻咽部及全身代谢状况。诊断鼻咽癌原发灶的PET/CT判断标准：①18F-FDG代谢活跃灶的程度高于周围正常组织;②鼻咽粘膜非对称性增厚或形成软组织肿块或结节，局部FDG代谢活跃(SUVmax≥2.5)。T分期的标准：采用92福州TNM分期。
　　1.3 统计学分析
　　利用SPSS 11.0统计软件包，样本间差异性采用Kruskal-Wallis秩和检验，数据以中位数(Median) ± 四分位间距(Inter-quartile range)表示。相关性分析采用Pearson法。检验水准α = 0.05。
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2 结 果
　　2.1 PET/CT表现
　　本组113例鼻咽癌患者鼻咽部病灶均见18F-FDG摄取。原发病灶大小范围2 744 mm2 ～ 13 mm2，中位值585.00 mm2;SUVmax范围40.73 ～ 3.12，中位值10.37;SUVmean范围16.84 ～ 2.58，中位值5.78。PET/CT显示鼻咽癌病灶清晰，可以准确的显示微小病灶的位置(图1)。PET/CT可分辨大小相当，但肿瘤细胞增殖不同的病灶(图2)。
　　2.2 不同T分期鼻咽癌，原发灶的大小、SUVmax、SUVmean的比较
　　113例鼻咽癌患者按照T1、T2、T3、T4共分4组，对原发灶的大小、SUVmax、SUVmean做组间Kruskal-Wallis秩和检验，χ2分别是34.46，17.02和16.62，差异均具有显著统计学意义(P值分别为0.000，0.001和0.001，均小于0.01)，结果见表1。随着T分期的升高，即原发灶的大小及侵犯范围逐渐增大，各组SUVmax、SUVmean逐渐递升。
　　2.3 病灶大小、SUVmax和SUVmean之间的相关性分析
　　绘制113例鼻咽癌病人原发病灶大小和PET/CT SUVmax、SUVmean散点图(图3)。利用Pearson相关分析：病灶大小和SUVmax、SUVmean之间，Pearson相关系数r分别为0.460和0.374，均P < 0.01;可以认为鼻咽癌病灶的大小和病灶的SUVmax、SUVmean之间具有正相关性。
　　3 讨 论
　　目前，放射治疗是鼻咽癌主要的治疗方法，临床分期是治疗的重要环节。鼻咽癌的TNM分期是参照CT或MRI的解剖影像学表现制定的，主要以病灶的大小、侵犯的范围和程度为依据。T分期的准确性体现在患者的预后上，利用病灶的大小为主要依据的T分期在临床应用中具有很大的价值，但是临床应用中也还存在一些问题。譬如，大小相当的病灶，经过规范的放射性治疗后，会有不同的预后结果，这是一个值得研究的问题。PET/CT不仅可以提供形态学的依据，更重要的是还可以提供病灶是否具有活性的功能代谢信息。根据肿瘤组织摄取18F-FDG的高低，判断病灶的增殖状况，从而可以判断患者的预后情况，在T分期中具有特有的优势。
　　鼻咽癌由于解剖结构位置特殊，给临床诊断造成了困难。针对鼻咽癌的T分期，单纯CT扫描具有不可避免的缺陷，特别是在T1期表现的尤为明显。首先T1期病灶从形态学上改变不是很明显，所以很容易漏诊;其次，在CT上因受限于分辨率，很难确定病灶的具体边界，从而低估或者高估病灶的大小。在放射治疗中GTV是根据CT或MRI的形态学改变勾画的，病灶的确定基于组织结构密度或水分子信号的改变。PET/CT是基于核素示踪剂的代谢功能显像，可以真实的体现病灶的活性区域，故而可以根据核素的摄取情况来确定病灶的边界，并且核素摄取的边缘锐利，视觉对比度良好。Yu等[3]基于手术病理标准，研究分析了CT、PET和PET/CT三者对肺癌原发灶大小的价值，结果显示PET/CT所确定的病灶大小和术后病理一致性佳，并且可以准确的确定放疗的GTV。鼻咽癌是鼻咽部上皮细胞起源的恶性肿瘤，绝大多数是鳞状细胞癌，均属18F-FDG高摄取的肿瘤。秦朝军等[4]研究结果显示，鼻咽癌原发灶均呈18F-FDG高摄取，并且高摄取灶的边缘清晰。PET/CT由于可提供代谢的信息，从很大程度上弥补了CT的不足。研究表明[5]，PET/CT与单独的PET或常规影像(CT或MRI)相比，PET/CT同机融合图像可以明显的提高鼻咽癌诊断的准确率(如图1)。目前诊断头颈部恶性肿瘤较为的SUV为2.5[6]，本研究是利用SUV = 2.5为阈值，去除SUV < 2.5的PET本底信息，本方法勾画感兴趣区与其他研究[7-9]不同，其他学者均是在CT基础上沿鼻咽癌病灶勾画ROI，因分辨率的限制，边界不易确定。另外，病灶因成分不同而会导致病灶是否具有活性各异，在CT图像上不能完全描画真正病灶的大小。本研究的ROI勾画法使得病灶的边界更容易确定，且均为高摄取18F-FDG的区域。通过分析该法确定的病灶大小和T分期之间的关系，我们可以发现病灶大小在T分期间的差异有显著的统计学意义，并且随着T分期的逐渐升高，病灶的大小是逐渐增大的。这说明采用SUV≥2.5来勾画感兴趣区(ROI)，通过电脑自动计算病灶大断面面积的方法，在临床工作中是可以参考的，可以作为确定鼻咽癌原发灶的指导，而用于鼻咽癌的T分期，进而为放疗靶区的勾画提供帮助。
　　SUV是一个半定量的指标，其可作为病灶的增殖情况、代谢情况及生物学行为等的参考指标。恶性肿瘤细胞无限增殖的特性决定了对能量的大量需求，肿瘤细胞以糖酵解为主要产能途径，故对葡萄糖的摄取大量增加，在PET/CT图像上表现为FDG的高摄取。研究发现[10]病灶的FDG摄取和肿瘤细胞表面的葡萄糖转运蛋白1(GLUT1)呈正相关，而头颈部鳞癌的GLUT1又是超表达的。GLUT1的过度表达是恶性肿瘤细胞在生长转化过程中对其所处的特殊微环境的反应[11]。GLUT1过度表达可转运更多的葡萄糖以满足恶性细胞高代谢率和快速生长的需要。GLUT1对FDG的吸收起主要作用。SUVmax、SUVmean在临床上均有应用，本研究结果表明，病灶的SUVmax、SUVmean在鼻咽癌的T分期中差异均具有显著的统计学意义，并且随着T分期的不断升高而递升。本研究探讨了病灶大小和SUVmax、SUVmean之间的相关性，发现病灶大小和SUVmax、SUVmean之间呈正相关。SUV随着病灶的增大而升高，这个观点同样在其它文章中被提出。李学娜等[12]认为，乳腺癌病灶SUVmax 与病灶的长径呈显著性正相关。Li等[13]研究发现，肺癌病灶的SUV受瘤灶大小因素影响显著。我们的研究结果也验证了病灶大小和SUV的正相关性。分析其原因可能是肿瘤在分子水平上，病灶越大，需要能量越多，GLUT1表达越高，从而FDG摄取越多。
　　理想的肿癌临床分期标准首先要能正确反映患者的预后。Chan等[9]的研究发现基于18F-FDG 的PET/CT显像的SUV是鼻咽癌患者远处转移的独立预后因素，甚至超过传统的TN分期，SUVmax > 12则提示预后很差。Lee等[14]同样研究发现，SUV是评价鼻咽癌病人预后的重要因素，SUV > 8提示与预后不良相关。T分期是反映患者预后的重要因素，通常基于CT或MRI来确定。SUV也是影响预后的重要指标[9，14]，所以我们推测应将SUV纳入T分期系统，会使T分期更加精确，从而可以指导临床工作。本研究结果显示SUV在T1、T2、T3、T4间的差异具有明显的统计学意义(P < 0.01);其中有两例T2期的病人，SUV明显不同(如图2)，相同方案的放射治疗后，临床评价结局也不同(SUV大者评价为PR， SUV小者评价为CR)。我们推测，在T分期相同时，若病灶的SUVmax(或SUVmean)较高，是否分期需适当提高，所用放射治疗的具体剂量应该相应调整，才能更有效的杀灭肿瘤细胞;在这个问题上，我们认为有必要进一步研究。
　　综上所述，18F-FDG PET/CT SUVmax、SUVmean在鼻咽癌T1 ～ T4分期中的差异有统计学意义，并随分期升高逐渐升高，具有一定的临床价值。
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