PET-CT图像融合在肺癌放疗靶区勾画中的应用

PET-CT图像融合在肺癌放疗靶区勾画中的应用

 [摘要] PET-CT融合图像在非小细胞肺癌放疗靶区勾画中具有显著的优势，但病理靶区才是放射治疗确定照射范围的金标准。如何确定和勾画PET-CT融合图像的病变范围，并与病理标准最接近，对非小细胞肺癌放射治疗具有至关重要的作用。[1]江汉大学附属第三医院肿瘤科曾辉

      [关键词] 正电子发射断层显像术；体层摄影术，X线计算机；图像融合；  肺肿瘤；放射疗法，适形

三维适形放疗应用于临床以来，一直以CT图像为基准进行靶区勾画，CT可以显示精细解剖结构，具有较高准确性。李万龙等^［1］报道，CT影像靶区与病理靶区在三维方向具有很好的相关性，可以用影像靶区代替病理靶区。PET作为一项功能影像技术，在鉴别良恶性病变比CT更准确^［2］。二者的有机结合，即正电子发射计算机体层摄影（PET-CT）图像融合，在肺癌放疗靶区中的应用日益受到关注。

   1  PET-CT图像融合靶区勾画方法  

  在非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）靶区勾画中，常用的方法有：病变与本底比值法（lesion/background ratio）、固定SUV法（standard uptake value cut-off method 2.5）和阈值法(threshold method)等，应用较多的是阈值法，即认为选择SUVmax的40%作为病变存在的阈值勾画靶区^［3-6］。但40%的阈值法并非适用于所有情况。Biehl 等^［7］指出应用此标准进行靶区勾画会使80%的肿瘤靶体积（gross tumor volume,GTV）明显小于CT图像的GTV，二者不能很好的匹配。其中直径小于3 cm的GTV中，42%±2%可以较好匹配；而直径3～5 cm 的GTV中，仅24%±9%较好匹配；直径大于5 ?的GTV中，仅有15%±6%较好匹配。认为所选阈值与GTV总体积呈负相关。

2  PET-CT融合图像在肺癌原发灶GTV-T勾画中的应用

2.1 CT和MRI在肺癌GTV-T诊断的应用

传统的影像手段如CT和MRI在确定肺癌的T分期方面具有较高的灵敏性、特异性和准确性，文献报道CT为：46%～91%、69%～82%、65%～84%，而MRI为：48%～93%、64%～85%、61%～84%^［8-9］。

2.2 PET-CT在肺癌GTV-T勾画的优势

   PET-CT应用于GTV-T勾画的优势主要体现在肺癌合并肺不张和阻塞性肺炎的情况。Yu^［10］等对术前行PET-CT检查的NSCLC患者进行研究，PET图像选择SUV≥2.5作为病变判断标准，分别在CT、PET、PET-CT图像测量病灶在X、Y、Z三轴的最大径，并与术后病理结果（?）比较。结果X轴方向CT、PET和PET-CT测量值为：5.51 ± 1.36，4.92 ± 1.20和 5.07 ± 1.28 ，Y轴方向为：5.58 ± 1.60 ，5.14 ± 1.48 和5.18 ± 1.50，Z轴方向为：5.67 ± 1.39，5.34 ± 1.25 和5.40 ± 1.25。术后病理测量的三个方向的最大径分别为5.20 ± 1.22，5.27 ± 1.61和5.50 ± 1.3，经相关性分析认为PET-CT与病理结果最为接近。在19例合并肺不张患者中，CT、PET、PET-CT测量病变与病理结果的相关系数分别为0.79、0.81和0.89，相比较而言，合并肺不张患者中，优势更为明显，且PET-CT所测量病变与病理结果相比差异无统计学意义，与病理结果一致性较好。VanBaardwijk 等 ^［11］研究23例NSCLC患者，应用病变与本底之比（source to background ratio，SBR）自动勾画GTV，发现 PET-CT勾画的肿瘤最大直径与肉眼肿瘤的最大直径有较强的相关性(r=0.90)，靶区勾画较为准确。

   由于提供了更多的诊断信息和参考指标，PET-CT图像融合大大提高了医师间靶区勾画的一致性。Faria等^［12］研究32例NSCLC患者治疗前的CT和PET-CT 图像，分别以CT和PET-CT图像勾画GTV，并经病理证实表明：69%（22/32）经CT确定的GTV得以改变，50%（16/32）经PET-CT确定的GTV发生变化。 Ashamalla^［13］等比较靶区勾画差异时发现:利用PET-CT勾画GTV的平均靶体积差异≤10%的有84%(16/19)，而单独用CT勾画仅有37%(7/19)(P=0.003 5)；平均体积差异由CT勾画的28.3cm³降至PET- CT勾画的9.12cm³，相应的标准差由20.99cm³降至6.47cm³。

2.3 PET-CT在孤立性肺结节判断的优势

PET-CT在诊断孤立性肺结节（solitary pulmonary nodule, SPN）中有较大优势。Jeong等^［14］报道，PET-CT结合病理诊断SPN的准确性、敏感性、特异性分别为：93% 、97%，85%。Cronin等^［15］meta分析认为：PET在诊断SPN的灵敏性、特异性分别为：95%（95%CI0.93～0.98）和82%（95%CI0.77～0.88）。另外，PET-CT判断SPN的特异性较高，其在检查的阴性SPN患者中92%～96%均为良性，这样可以使许多良性SPN患者避免不必要的外科手术，患者临床获益较大^［16］。

2.4 PET-CT在GTV-T应用的局限性

   由于少数特殊类型的肿瘤呈氟脱氧葡萄糖（FDG）不摄取或摄取较差，可造成PET显像的假阴性。如支气管肺泡癌( bronchiol oalveolar carcinoma, BAC)、透明细胞癌、黏液细胞癌等。研究^［17］较多的为BAC，PET-CT的空间分辨率为4～7 mm，对1 cm以下的结节由于部分容积效应不能很好显示，此外肿瘤细胞密度较小，散在分布，也可能出现假阴性。假阳性一般见于肺内非特异性炎症等，炎症细胞代谢活跃，SUV值增高，特别是活动性肺结核和结核合并肺癌者应该引起足够的临床重视。

3  PET-CT融合图像在肺癌转移淋巴结GTV-N勾画中的应用

3.1 PET-CT判定纵隔淋巴结的优势

   CT在判定纵隔淋巴结转移的灵敏性和特异性为59%～79%和67%～86%，而PET为75%～92%和81%～95%^［18］。目前CT诊断纵隔淋巴结转移主要依据淋巴结的大小，以短径＜1.0 cm者认为无转移, 淋巴结短径＞1.5 cm者诊断为转移,其灵敏度和特异性均为70%左右。de Langen等^［19］关于纵隔淋巴结形状与病理的meta分析结果表明：CT图像显示淋巴结直径在1.0～1.5 ?而PET显示阴性的淋巴结，尸检证实9%～42%转移；直径为1.6～2.0 ?PET显示阴性的转移率为19%～75%，直径大于2.0 ?PET阴性的淋巴结转移率为27%～100%，其中直径在1.0～1.5 ?的N₂期NSCLC中，病理证实转移率为5%，而直径大于1.6?的淋巴结中病理证实转移为21%。胡漫等^［20］探讨PET-CT双时相显像在NSCLC肺门及纵隔淋巴结靶区勾画中的价值，选取行手术治疗的54例NSCLC患者，行常规显像和胸部延迟显像，以术后病理诊断结果为标准。在PET-CT图像上勾画感兴趣区域，并计算SUV值和储留指数（retention index, RI）。常规显像和延迟显像分别以SUV≥2.5、RI≥10%作为诊断标准。发现双时相显像诊断肺门淋巴结的灵敏度、特异性、准确性分别为：92%、89%和90%，均高于常规显像的81%、79%和79%；而诊断纵隔淋巴结灵敏度、特异性、准确性分别为：96%、91%和92%，均高于常规显像的92%、84%和85%。认为双时相显像诊断肺门淋巴结转移的灵敏度、特异性及准确性均高于常规显像，而诊断纵隔淋巴结的特异性和准确性高于常规显像。

PET-CT在NSCLC N分期方面与CT和MRI相比，特异性和准确性都要高。Al-Sarraf N等^［21］研究中，淋巴结直径≤1 ?与＞1 ?组中，敏感性、特异性、准确性，阳性预测值、阴性预测值分别为：40%、89%、90%、74%、91%和74%、81%、78%、71%、83%，认为淋巴结直径越大，敏感性、特异性及准确性越高。van Westreenen等^［22］对12篇PET相关文献荟萃分析，对于区域淋巴结转移诊断综合敏感性和特异性分别为51%(95%CI 0.34～0.69)，84%(95%CI 0.76～0.91)。

3.2纵隔淋巴结靶区勾画建议

PET-CT在判定纵隔淋巴结转移方面有优势，特别是在检测直径小于1 cm的淋巴结方面更具优势。Grosu等^［23］研究PET-CT参与修正有CT图像制定的放疗计划，结果PET-CT正确修正了17%患者的N分期，而2%的患者N分期修正错误。依据PET-CT确定放疗靶区，可能会出现转移淋巴结漏照，放疗靶区的确定尚需大量影像学与病理的对照研究。因此对于GTV-N的勾画建议如下：CT图像短径＜1?，PET显像阳性的包在GTV之内；CT图像短径＜1?，PET显像阴性，排除在GTV之外；CT图像短径＞1cm,PET显像阳性，包在GTV之内，除非多次病理证实均为阴性；CT图像短径＞1cm,PET显像阴性，如果原发灶低摄取则包在GTV之内，如果原发灶高代谢则排除在GTV之外，除非病理证实^{［19，21，24-25］}。

4  结语

在NSCLC放射治疗中PET-CT能提供准确的肿瘤体积和边界，使靶区勾画更为精确，SUV取值晕环与临床靶体积边界关系的研究较少。前瞻性病理相关性研究是必须的，并尽可能开展多学科和多中心协作，寻求靶区与病理的最佳吻合。随着核医学的发展及新的PET示踪剂的开发，PET-CT的诊断价值将进一步提高，与放疗结合更为紧密。PET-CT一次性投入较大，但从整体上降低了医疗成本而且患者治疗获益，应用前景十分可观。