18F-FDG PET/CT动态显像诊断原发性肝癌的价值.pdf

目的：探讨PET/CT的 F-FDG动态显像在诊断原发性肝癌中的应用价值。方法：回顾性分析我院2 0 2 2 年0 3月至2 0 2 3年0 1月经病理证实为肝细胞型肝癌(2 7 例）和肝内胆管癌(2 1例）的动态PET/CT图像及参数。分析不同病理类型以及不同转移状态的原发性肝癌患者的肿瘤原发灶最大标准化摄取值（ma x i mu m s t a n d a r d i z e d u p t a k e v a l u e,SU Vma x）、FD G 代谢率（FDG metabolic rate,MRrpc）、非肿瘤性肝组织的平均标准化摄取值（average standardized uptake value，SU Vme a n）、平均FDG代谢率（FDG metabolic rate，MRmean）和靶-本底比值（target background ratio,TBR）。使用两独立样本t检验对两组患者间的肿瘤代谢参数进行比较,TBR鉴别两组患者的判别阈值通过ROC 曲线分析获得，并得到各组的灵敏度和特异度。结果：肝内胆管癌患者肝脏原发病灶的SUVMRrDc、T BRM R、T BRs u v 均高于肝细胞肝癌患者(P均0.0 5）。转移组患者肝脏原发病灶的SUVmax、M Rr p c 均高于未转移组（P均 0.0 5）。当TBRsuv3.43或TBRMR3.68时考虑诊断为肝内胆管癌，TBRMR的灵敏度（91%）高于TBRsuv（8 7%），而特异度（7 8%）却低于TBRsuv(92%）。结论:PET/CT的1 8 F-FDG动态显像的代谢参数MRrpc在诊断不同病理类型的原发性肝癌方面有较高价值,并且在对原发性肝癌的诊断与分期的评价中具有指导作用,其半定量参数TBRMR的鉴别灵敏度高于TBRsuv，且在肝细胞肝癌患者图像中有更高的图像对比度,可帮助诊断医师减少漏诊。【关键词】1 F-FDG;全身动态PET/CT;Patlak;原发性肝癌【中图分类号】R735.7【文章编号】16 7 2-4992(2 0 2 3)19-36 53-0 5The value of 18F-FDG PET/CT dynamic imaging in the diagnosis of primary liver cancerXU Yue,LYU Tao,ZHAO Yihan,WANG Xin,YIN Jiankang,WANG Hui,YU Wenjing,ZHU Gan,SI HongweiDepartment of Nuclear Medicine,the First Affliated Hospital of Anhui Medical University,Anhui Hefei 230022,China.Abstract】O b j e c t i v e:T o i n v e s t i g a t e t h e v a l u e o f d y n a mi c I F-FD G PET/CT p a r a me t e r i ma g i n g i n t h e d i a g n o s i sof primary liver cancer.Methods:The dynamic PET/CT images and their parameters of 27 patients with hepatocellu-lar carcinoma and 21 patients with intrahepatic cholangiocarinoma confirmed by pathology in our hospital from March2022 to January 2023 were analyzed retrospectively.The maximum standardized uptake value(SUVmax)and FDG met-abolic rate(MRrDc)of primary lesions,average standardized uptake value(SUVmean)and average FDG metabolic rate(MRmean)of non-tumor liver tissue and target background ratio(TBR)were analyzed in patients with primary livercancer of different pathological types and with or without metastasis.Two independent sample t-tests were used tocompare tumor metabolic parameters between two patient groups.The discrimination threshold for TBR to distinguishthe two groups of patients was obtained through ROC curve analysis,and the sensitivity and specificity of each groupwere obtained.Results:The SUVmax,MRrDc,TBRmr and TBRsuv of the primary lesions of intrahepatic cholangiocarino-ma were higher than those of hepatocellular carcinoma(P0.05).The SUVx and MRrpc of the primary liver lesionin the metastatic group were higher than those in the non-metastatic group(P0.05).ROC curve analysis foundthat when TBRsuv 3.43 or TBRmr 3.68,the diagnosis of intrahepatic cholangiocarinoma was considered.The sen-sitivity of TBRsuv was 87%,the specificity was 92%,and the sensitivity of TBRmr was 91%,while the specificity wasonly 78%.Conclusion:The metabolic parameter MRrDc of dynamic F-FDG PET/CT has high value in the diagno-sis of different pathological types of primary liver cancer,and has a guiding role in the diagnosis and staging evaluationof primary liver cancer.Its semi-quantitative parameter TBRMr has a higher discriminatory sensitivity than TBRsuvand a higher image contrast in the images of hepatocellular carcinoma patients,helping diagnostic physicians to reducemissed diagnosis.【收稿日期】2023 04-03【基金项目】安徽省教育厅重点项目（编号：KJ2021A0290）【作者简介】徐悦（1998），女，安徽六安人，医师，主要从事放射性核素诊断工作。E-mail:【通信作者】司宏伟（197 3一），男，山西太原人，主任医师，硕士生导师，主要从事核医学的临床研究工作。Ema i l：s i h w 16 3.c o m【文献标识码】A【修回日期】2 0 2 3-0 5-2 9D0I:10.3969/j.issn.1672-4992.2023.19.023 3654Key words 18F-FDG,whole-body dynamic PET/CT,Patlak,primary liver cancer原发性肝癌是2 0 2 0 年全球第六大最常见的癌症,也是癌症死亡的第三大原因 。原发性肝癌根据其组织病理学分为肝细胞肝癌（hepatocellularcarcinoma,HCC）、肝内胆管癌（intrahepatic cholangiocarinoma,ICC）和未分化癌等。其中HCC最常见，约占原发性肝癌的7 5%8 5%,其次为ICC,约占 10%15%2 目前临床上已知能够辅助诊断原发性肝癌的影像学方法有B超、增强CT、磁共振成像等，然而，它们只能生成结构图像，缺乏肿瘤代谢信息3。PET的功能代谢影像可从分子水平显示病灶信息，PET/CT在显示肿瘤形态的同时可以明显反应肿瘤的代谢特征。然而标准摄取值（standardizedup-take value,SUV）是衡量显像剂摄取程度的半定量参数，其数值受患者人群及血糖等因素的影响，且无法区分代谢氟代脱氧葡萄糖(fluoro-2-deoxy-Dglucose,FDG)及游离 FDG。由于肝脏是一个高代谢活性的器官,其本底对显像剂的摄取处于较高水平，当肿瘤组织较小或高分化时往往难以检测。一些研究者4 认为,除了 SUV等静态定量参数外,具有动力学建模的动态PET可能在鉴别诊断方面具有潜在价值。Patlak建模已经被验证和开发用于参数化图像的生成。其优点在于一次成像可生成多种类型PET图像，如SUV图像、MR图像等,MR代表FDG代谢率,绝对量化的FDG在肿瘤诊断和特征分析中具有潜在作用5。本研究拟通过两次短时间动态PETPatlak多参数显像研究不同病理类型及不同转移状态下的原发性肝癌原发灶动态参数特点。1资料与方法1.1研究对象本研究采取回顾性研究方式，以2 0 2 2 年0 3月至2 0 2 3年01月在本院收治的疑似为原发性肝癌患者7 9例作为研究对象，行全身动态 FFD G PET/CT 显像。纳人标准：初诊疑似为原发性肝癌的患者；无严重心肺功能障碍者；生存周期预计大于3个月者。排除标准：有其他恶性肿瘤病史；检查前接受过任何抗肿瘤治疗；空腹血糖大于11 mmol/L;不能久卧者。在所有7 9 例疑似为原发性肝癌患者中,经术后或穿刺病理证实为原发性肝癌的有48 例,其中男性30 例,女性18 例；年龄45 7 2 岁,平均年龄（6 2.57.4)岁。HCC患者为2 7 例（10 例伴淋巴结转移和/或远处转移），高分化者占7 例,中分化者占4例,中低分化者占8 例，低分化者占8 例，而10 例伴淋巴结转移和/或远处转移的患者均为中低分化HCC或低分化HCC,7例高分化HCC患者均不伴淋巴结转移和远处转移;ICC患者为2 1例（8 例伴淋巴结转移和/或远处转移）。该研究经我院伦理委员会批准，所有患者或其家属均签署知情同意书。1.2图像采集18F-FDG购自江苏南京江原安迪科正电子研究发展有限公司，放化纯度大于95%，BiographVisionPET/CT购自德国Siemens公司。检查前患者禁食6 h以上,并常规测量空腹血糖。患者取仰卧位进行扫描，双臂上举超过头顶。首先从颅顶到大腿中部进行低剂量全身CT扫描（X射线管电流为30 18 0 mA，管电压为12 0 kV,螺旋螺距系数为0.8），用于提供解剖定位和衰减校正。然后由患者肘正中静脉或手徐悦,等18F-FDGPET/CT动态显像诊断原发性肝癌的价值Modern Oncology 2023,31(19):3653-3657背静脉注射基于体重（3.7 11.0 5）MBq/kg的lF-FDG,同时进行以心脏区域为中心的6 min动态单床PET采集，并及时记录1 F-FDG注射前放射性活度、注射时间及注射后注射器内的残余剂量。1h后行15min全身动态扫描。1.3图像分析首先以迭代法重建前6 min以心脏区域为中心和后15min全身动态扫描的PET横断面图像，参照CT在两个重建好的PET图像同一层面中分别勾画降主动脉感兴趣区容积（vol-umeof interest，V O I），并将勾画好的降主动脉VOI复制投射到同一断层所有帧中，并以逗号分离值（commas e p a r a t e dvalues,CSV)文件合成一条完整的降主动脉的时间放射性曲线（timeactivity curve,TAC）。降主动脉的TAC曲线将作为输人函数（inputfunction，I F）在西门子传记视觉工作站上，使用巢式定向Patlak重建方法生成FDG代谢率(FDGmeta-bolicrate,MRrpc）参数化图像，即MR图像。重建参数如下：OSEMTrueX+TOF,4次迭代,5个子集，2 2 0 个矩阵，具有相对散点校正，无高斯后滤波。Patlak模型分析通过线性回归拟合出一条直线，直线的斜率为示踪剂血液一组织流人常数Ki值，组织FDG代谢率MRpDc可由以下公式计算：MRrDC=Ki血糖浓度,单位:moV(minmL)。注射显像剂后第6 0 至75min的全身动态扫描最后一帧图像将作为测量SUV的图像用于静态分析。重建参数如下：OSEMTrueX+TOF,4次送代，5个子集，2 2 0 个矩阵，采用相对散射校正，不进行高斯后滤波。扫描完成后采用视觉和定量分析相结合的方法，由两位经验丰富的核医学科医师对图像进行分析，在SUV图像肿瘤放射性浓聚程度最高的层面勾画病灶的感兴趣区域（re-gionof interest,ROI），并将SUV图像上的ROI复制到MR图像中,测量每个病灶的最大示踪剂流人速率常数（MRFDc）和最大标准化摄取值（maximum standardized uptakevalue，SUVmax）,同时在远离病灶的正常肝组织采用固定直径的球体绘制本底的感兴趣区域，体积为3cm,测量正常肝组织的平均FDG代谢率(average FDG metabolic rate,MRmean）和平均标准化摄取值（average standardized uptake value,SUVmean），将病灶作为靶组织,正常肝组织作为本底来计算靶本底比值(target/background ratio,TBR)。1.4统计学方法采用SPSS22.0软件，计量资料以均数标准差（xs)表示，比较两组间的差异采用独立样本t检验。对TBR鉴别ICC及HCC的判别阅值通过受试者工作特征曲线（receiveroperating characteristic curve,ROC)分析确定。P0.05 为差异有统计学意义。2结果2.118F-FDGPET/CT动态显像下原发性肝癌代谢参数的研究2.1.1HCC和ICC的肿瘤原发灶代谢参数研究HCC组和ICC组SUVmax和MRDc见表1,差异均有统计学意义(tsuv mx=4.15,P0.001;MRpc=4.64,P0.001)。2.1.2原原发性肝癌转移组和未转移组的肿瘤原发灶代谢参数研究转移组和未转移组SUVmax和MRrDc见表2。转移组原发显著依赖于显像剂注人时间和扫描时间的间隔，因此,MRrDc现代肿瘤医学2 0 2 3年10 月第31卷第19 期性肝癌的SUVmax和MRrpc均高于未转移组,差异均有统计学意义(tsuvm=2.74,P0.01;MRc=2.64,P0.05)。在HCC患者中,转移组原发性肝癌的SUVmax和MRpDc均高于未转移组,差异均有统计学意义(tsuvmx=2.44,P0.05;tMRDC=2.50,P0.05）。在ICC患者中,转移组原发性肝癌的SUVmax和MRrpc均高于未转移组，差异均有统计学意义(tsuvmx=2.11,P0.05;MRDc=2.56,P0.05)。表1HCC和ICC肿瘤SUVmax和MRrpc参数比较xsTab.1 Comparison of SUVmax and MRpDc parameters between HCC andICC tumorsx sParametersSUVmaxMRpDc mol/(min mL)表2 原发性肝癌转移组和未转移组肿瘤原发灶SUVmax和MRFDc参数比较xsTab.2 Comparison of SUVmax and MRDG parameters between metastaticand non-metastatic groups of primary liver cancerx sParameters mol/(min mL)_All lesionsMetastaticNon-metastatictPHCCMetastaticNon-metastaticPICCMetastaticNon-metastaticP2.218F-FDGPET/CT动态显像下原发性肝癌半定量参数TBR的研究HCC组和ICC组TBRsuv和TBRMR的分析及判别阈值见表3。ICC组原发灶的TBRsuv和TBRmR均高于HCC组,且差异均有统计学意义(trBRsuv=5.88,P0.05;trBRMr=4.58,P0.01)。T BRs u v 3.43或 TBRMR3.68考虑诊断为ICC。TBRsuv的灵敏度为8 7%，特异度为92%;TBRMR的灵敏度为91%，而特异度仅为7 8%。在所有HCC的图像中，TBRMR均大于TBRsuv，而在ICC图像中，TBRmr较TBRsuv并无明显差异。表3HCC组和ICC组TBRsuv和TBRMR的分析及判别阐值xsTab.3Analysis and discrimination thresholds of TBRsuv and TBRMR inHCC and ICC groupsx sItemHCCICCtPCut off valueSensitivity(%)Specificity(%)MODERN ONCOLOGY,Oct.2023,VOL.31,No.193讨论恶性肿瘤的病理类型及分期影响患者的治疗方式及预后。大部分患者至医院就诊时已处于中晚期，错过手术治疗的最佳时机6 ,因此早期诊断尤为重要。因为活检有肝外肿瘤扩散的风险7 ,故临床上大多数病例采用基于影像学的诊断。正电子发射断层扫描(PET)是一种强大的成像方式，可以在分子水平上无创评估不同的生理和病理过程“8 。多数恶性肿瘤的糖摄取增加,F-FDG 和葡萄糖的结构与代谢特性相似,可以被葡萄糖转运蛋白（glucose transport protein，Glut)转运至细胞内,然而与葡萄糖不同的是,F-FDG 在磷酸已糖激酶(hexokinase,HK)的作用下生成的18 F-FDG-6-HCCICC7.69 2.0510.58 2.7654.150.0010.14 0.040.24 0.104.640.001MRFDGSUVmx10.28 2.668.16 2.552.740.0098.84 1.727.02 1.962.440.02212.08 2.609.66 2.512.110.048TBRsuV2.75 0.525.27 1.915.880.053.4387923655.P磷酸不能进行下一步反应也不能自由进出细胞，因此被滞留t在细胞内9,PET/CT图像显示 8 F-FDG摄取增高。临床上多采用的静态PET/CT是指在注射显像剂后1h进行扫描，将采集的数据在采集时间范围内取平均值以生成传统的静态PET图像，并以指标SUV进行量化。PET/CT的 8 F-FDG动态显像通过动态、连续的扫描获取MRpDc值，MRDc仅反应了组织中参与代谢的葡萄糖水平,而SUV还反应了存在于血管和细胞间隙中游离的葡萄糖,这是与肿瘤代谢无关的部分，MRrDc因具有评价磷酸化FDG摄取的能力10 ,从而可以对肿瘤微小代谢变化做出更灵敏的早期评估。此外,MRrDc是一种基于更宽时间窗的动态度量，而SUV0.22 0.100.16 0.072.640.0110.16 0.030.12 0.042.500.0200.30 0.090.20 0.082.560.019TBRMR3.26 1.215.98 2.464.580.013.689178受摄取时间抖动的影响比SUV小很多,这也增加了MRpDc反映示踪剂摄取的准确性。动态PET建模理论上需要动脉血采样获得输人函数，但是一种图像衍生的输入函数（IDIF）已被开发并验证为一种无创技术在定量动态多床成像12 ,这也是本次研究使用的方法。动态 F-FDGPET/CT需要较长时间，一般为7 5min（注射 8 F-FDG的同时开始以心脏区域为中心的6 min动态单床PET扫描，继而进行16 次连续全身PET扫描。注：16次分前5次，每次2 min;后11次，每次5min），因此动态 F-FDGPET/CT在临床工作中难以开展,特别是对于不能久卧的肿瘤患者。目前已有研究5 表明,对动态PET/CT图像采集的两次短时间动态扫描（第一次短时间：以心脏区域为中心的6 min动态单床PET扫描；第二次短时间：注射显像剂后第6 0 至7 5min即最后3个动态PET帧的全身动态扫描，扫描时长共2 1min)可以在不牺牲定量性能的前提下减少扫描时间。本研究结果显示,ICC与HCC的SUVmax、M Rr D c 的差异均具有显著性,原因可能有以下几条：其一，多数胆管癌已糖激酶过表达13,F-FDG-6-磷酸生成较多,且对1 F-FDG再摄取强,PET图像上表现为病灶高摄取。其二,可能与肿瘤细胞中的葡糖-6-磷酸酶活性有关,ICC本就属于低分化肿瘤,而HCC分化程度不一,分化程度相对较高的HCC 中葡糖-6-磷酸酶活性较强,可以将细胞内的 F-FDG-6-磷酸水解为18 F-FDG,而后者可以通过自由扩散的方式游离出细胞外9,导致HCC 的 F-FDG-6-磷酸含量相对较低,PET图像上表现为低摄取。SUVmax、M Rr D c 虽然均可在一定程度上区分HCC与ICC,但就组织对比度而言，HCC的TBRMR高于TBRsuv,ICC的TBRMR较TBRsuv无明显差异,这可能是由于MR图像抑制了组织中未参与代谢的游离 F-FDG信号，可提供更好的肿瘤与正常组织间的对比:3656度,从而实现更准确的病灶分割14。在大部分恶性肿瘤的显像中,这一特点可能并不会显示出太大优势，但在一些分化较高的HCC中,较高的病灶对比度更易于发现并且更清徐悦,等18F-FDGPET/CT动态显像诊断原发性肝癌的价值晰的显示出病灶轮廓，可以提高诊断的敏感性，从而帮助诊断医师降低漏诊率,见图1-2。Fig.1 18F-FDC PET/CT scan(case 1)图118F-FDG PET/CT 扫描(病例 1)患者男，6 1岁，纳差乏力半年，查血AFP239ng/mL，行全身动态18 F-FDGPET/CT扫描，以上两张图片分别为SUV图像（左）和MR图像（右）,术后病理为高分化HCC。SU V图像中病灶和正常肝组织对比度不明显，病灶显示不清，而MR图像中病灶显示清晰。Male,61 years old,with anorexia asthenia for half a year,blood examination showed that AFP 239 ng/mL ,perform whole body dynamic I8F-FDGPET/CT scan to obtain SUV image(left)and MR image(right).The histological type was well-differentiated hepatocellular carcinoma.The contrast ofthe lesions and normal liver tissue was unremarkable,and the lesions were indistinct in the SUV image while the lesion were clear in the MR image.Fig.2 18 F-FDG PET/CT scan(case 2)图218F-FDG PET/CT 扫描(病例2)患者女,59岁,腹痛黄疽1月余,增强CT示肝右叶低密度肿块，早期强化不明显，查血CA199187U/mL,AFP（-），穿刺病理为ICC,以上两张图片分别为SUV图像（左）和MR图像（右），病灶均清晰显示。Female,59 years old,with abdominal pain and jaundice for more than 1 month.Enhanced CT showed low-density mass in the right lobe of the liver,early enhancement was not obvious,blood examination CA199 187 U/mL ,AFP(-),the histological type was intrahepatic cholangiocarinoma.Thelesions were clearly displayed in both SUV image(left)and MR image(right).研究显示HCC 肿瘤细胞的增殖活性与葡萄糖代谢和Glut的表达呈正相关,在FDG作用时间较短(6 0 min)的情况下,不同转移潜能的肝癌细胞FDG摄取存在差异,原因在于具有不同转移潜能的肝癌细胞中各种酶存在差异15,高分化的HCC肿瘤细胞中葡糖-6-磷酸酶含量高、Glut-1或Clut-2 低表达,导致肿瘤中 8 F-FDC积累量低16 。我国一现代肿瘤医学2 0 2 3年10 月第31卷第19 期些学者17 发现ICC的SUVmx与TNM分期有关，伴淋巴结或远处转移的患者病灶的SUVmax明显高于不伴淋巴结或远处转移的患者,且SUVmax与TNM分期呈明显正相关。本研究结果显示，无论是HCC还是ICC,转移组的SUVmax和MRrpC均高于未转移组，这提示我们MRrpc和SUVmx一样，均可以在一定程度上预测原发性肝癌是否发生转移,这对原发性肝癌患者的临床分期及预后评估有一定的指导价值。本研究存在一定的局限性：样本量较小,存在选择偏倚的可能；未对病理分化程度及病灶的分期进行分层研究；仅对原发病灶进行了分析，未研究邻近转移淋巴结及远处转移灶。以上问题我们会在接下来的研究中逐一改善或解决。综上所述，PET/CT的18 F-FDG动态显像代谢参数MRrpc可以在一定程度上反映原发性肝癌的病理类型和预测其是否发生转移,ICC患者MRFDc高于HCC患者、伴淋巴结或远处转移的患者MRrDc高于不伴有淋巴结或远处转移的患者。TBRMR判别原发性肝癌病理类型的灵敏度高于TBRsuv。H CC的MR图像对比度高于SUV图像对比度，动态PET/CT的优势体现在突出HCC这种SUV图像上TBR比较低的病灶,而对于原本恶性程度较高的ICC,动态PET/CT较传统静态PET/CT的优势并不太明显。1】范芯,刘铭佳,王庆,等.原发性肝癌的发病机制及治疗进展J.肝脏,2 0 2 3,2 8(4):39 1-39 2.FAN XR,LIU MJ,WANG Q,et al.The pathogenesis and treatmentprogress of primary liver cancer J.Chinese Hepatology,2023,28(4):391-392.2 中华人民共和国国家卫生健康委员会.原发性肝癌诊疗指南（2 0 2 2 年版）J.肿瘤防治研究，2 0 2 2,49（3）：2 51-2 7 6.National Health Commission of the People s Republic of China.Standardization for diagnosis and treatment of primary hepatic carci-noma(2022 edition)J.Cancer Research on Prevention 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