不同阈值法自动分割肝内FDG高摄取肿瘤代谢体积的比较

摘要

目的：
　　比较不同水平的不同阈值法自动分割肝内 FDG高摄取肿瘤的肿瘤代谢体积（metabolic tumor volume，MTV）的应用可行性与准确性，以探索适宜的阈值方案。
　　材料与方法：
　　回顾2016-04-13至2016-09-30于东方肝胆外科医院核医学科所行全部PET/CT检查。以PET图像发现肝内高代谢肿瘤为纳入标准。排除标准依据患者PET/CT检查前的治疗情况及PET/CT图像制定。总计57名患者的78枚于PET图像及CT图像上边界清晰的肝内FDG高摄取肿瘤灶纳入研究。分别以不同水平的三种阈值法(tresholds-methods)计算阈值并自动分割、测量MTV:①百分比阈值法（阈值=30%或35%或40%或45%或50%×病灶SUVmax，所得阈值分别简称为Th30、Th35、Th40、Th45、Th50，MTV分别简称为MTV30、MTV35、MTV40、MTV45、MTV50）、②PERCIST方案（阈值=SUVmean-肝＋2SD或阈值=2×SUVmean-纵隔血池，所得阈值分别简称为ThL、ThBP， MTV分别简称为 MTVL、MTVBP）、③靶本法[阈值=SUVmean-肝＋k×（SUVmax-病灶－SUVmean-肝），k＝0.15或0.2或0.25或0.3或0.35或0.4，所得阈值分别简称为Th0.15、Th0.2、Th0.25、Th0.3、Th0.35、Th0.4，MTV分别简称为MTV0.15、MTV0.2、MTV0.25、MTV0.3、MTV0.35、MTV0.4]。以PET图像上人为决定的阈值所生成的肿瘤高代谢边界与CT图像上肿瘤低密度边界视觉匹配为标准测量最佳阈值（optimal threshold, ThOP）、最佳百分比及肿瘤代谢体积（MTVVIS）。分别采用配对样本t检验或Wilcoxon符号秩检验对不同阈值法计算所得阈值与最佳阈值之间的差异进行统计学分析。采用χ2检验对不同阈值法测量MTV的成功率进行统计分析。分别采用Wilcoxon符号秩检验对不同阈值法测量所得MTV与MTVVIS之间的差异进行统计学分析。对Wilcoxon符号秩检验无统计学差异者，进一步行直线回归分析，以比较其与MTVVIS的一致性。
　　结果：
　　Th30、Th35、ThL、ThBP、Th0.15以及Th0.2低于ThOP（P＜0.05），Th45、Th50、Th0.3、Th0.35以及Th0.4高于ThOP（P＜0.05），只有Th40、T0.25与ThOP的差异无统计意义（P＝0.1025、P＝0.8591）。MTV30、MTV35、MTV40、MTV45、MTV50、MTVL、MTVBP、MTV0.15、MTV0.2、MTV0.25、MTV0.3、MTV0.35、MTV0.4分割成功案例数量分别为38、50、55、63、71、67、17、75、76、78、78、78。在百分比阈值法内部，MTV分割的成功率整体上存在差异（χ2＝51.350，P＜0.0001）且成功率随百分比水平的下降而下降（linear-by-linear association＝47.282,P＜0.0001）。较低水平的百分比阈值法在低靶本比（source-to-background ratio，SBR）病灶上的应用受到限制。MTVL常包含正常肝组织而分割成功率最低。以MTV40、MTVBP、MTV0.25为百分比阈值法、PERCIST标准和靶本法的代表，进行成功率的两两比较（以P＜0.0125为校正后的检验水准），则MTVBP（χ2＝11.180，P＝0.004）与MTV0.25（χ2＝21.061，P＜0.0001）的分割成功率高于MTV40，尚不能认为MTVBP与MTV0.25的分割成功率存在统计学差异（χ2＝7.300，P＝0.026）。MTV30、MTV35、MTVL、MTVBP、MTV0.15以及MTV0.2低于MTVVIS（P＜0.05），MTV45、MTV50、MTV0.3、MTV0.35以及MTV0.4高于MTVVIS（P＜0.05），MTV40、MTV0.25与MTVVIS的差异无统计意义（P＝0.0632、P＝0.1498）,但MTV0.25测量结果与MTVVIS更为一致。
　　结论：
　　不宜以SUVmean-肝+2SD为阈值测量肝内病灶MTV，因该阈值易将正常肝组织纳入MTV。单一百分比阈值法将造成低SBR病灶MTV上测量结果偏大而在高SBR病灶上测量结果偏小。并且在低SBR病灶上，低百分比水平的百分比阈值法应用可行性低于2×SUVmean-纵隔血池与靶本法。以SUVmean-肝＋0.25×（SUVmax-病灶－SUVmean-肝）为阈值计算式的靶本法在在准确性上优于2×SUVmean-纵隔血池。综上所述，对于肝内FDG高摄取肿瘤代谢体积的自动分割，靶本法在可行性与准确性上优于百分比阈值法和PERCIST方案。

目录

声明

主要缩略词表

1. 引言

2. 材料与方法

2.1. 病例选择

2.2. 18F-FDG PET/CT 设备及显像方法

2.3. 肿瘤代谢体积的分割与代谢参数的测量

2.4. 统计学处理

3. 结果

3.1. 百分比阈值法内部比较

3.2. PERCIST内部比较

3.3. 靶本法内部比较

3.4. MTV40、MTVBP、MTV0.25的比较

3.5. 对最佳阈值百分比影响因素的分析

4. 讨论

4.1. 肿瘤代谢体积参数的临床价值

4.2. 对纳入研究的阈值法的选择

4.3. 百分比阈值法

4.4. PERCIST

4.5. 靶本法

4.6. 研究不足

5. 结论

参考文献

文献综述:代谢体积参数在肝内实体肿瘤上的应用：系统回顾

致谢