肺本底及呼吸運動對PET CT勾畫肺癌靶體積的影響.pdf

1、第一部分:非小細胞肺癌患者肺、血池和肝臟本底值測定
　　目的:通過測量非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)患者不同器官以及同一器官內(nèi)不同部位PET CT本底SUV值，為臨床上較為常用的靶本底比值(source to background ratio，SBR)法勾畫非小細胞肺癌PET CT靶區(qū)提供合理的靶本底參數(shù)。
　　材料與方法:選擇2010年5月至2012年4月在我院PET中心

2、行PET CT檢查的85名非小細胞肺癌患者進入本研究。入組必須滿足:1）血糖低于8.0mmol/L;2)未經(jīng)任何根治性治療;3）無遠處轉(zhuǎn)移。分期經(jīng)兩名放射治療醫(yī)師和兩名放射診斷醫(yī)師按AJCC/WHO2007版肺癌分期共同決定。采用Siemens Biograph16(HR)PET CT儀采集圖像，獲取的PET圖像采用CT圖像進行衰減校正，有序子集最大期望值法(oldered subsets expectation maximizatio

3、n，OSEM)進行迭代重建，4次迭代，6個子集，重建FOV700mm，矩陣168x168，像素大小為4mmx4mm x4mm，平滑濾波的半高寬(FWHM)為5mm。圖像在True D軟件進行選取感興趣區(qū)域(region of interest，ROI)讀取SUV值作為本底。每位患者的左肺上葉(left upperlobe，LUL)、左肺下葉(left lower lobe，LLL)、右肺上葉(right upper lobe，RUL)、

4、右肺中葉(right middle lobe，RML)、右肺下葉(right lower lobe，RLL)、主動脈弓層(aorta)和肝左區(qū)(liver leftzone，LILZ)、肝中區(qū)(liver medianzone，LIMZ)和肝右區(qū)(liver rightzone，LIRZ)以及腫瘤原發(fā)灶進行ROI勾畫并記錄最大SUV值(SUVmax)和平均SUV值(SUVave)。通過變異系數(shù)(coefficient of varian

5、ce，CV)和方差分析方法分析各組織間以及組織內(nèi)的SUV差異。
　　結(jié)果;本研究顯示，LUL、LLL、RUL、RML和RLL中的SUVmax盼均數(shù)±標準差分別為0.71±0.25、0.83±0.38、0.75±0.42、0.77±0.42和0.99±0.51，SUVave的均數(shù)±標準差分別為0.40±0.13、0.48±0.19、0.41±0.19、0.45±0.24和0.57±0.31。LUL和LLL之間的SUVmax和SUVa

6、ve差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.0128和P=0.0011)，同樣在LUL與RLL(P=0.000和P=0.000)、LLL與RLL(P=0.0217和P=0.0255)、RUL與RLL(P=0.0011和P=0.0001)以及RML與RLL(P=0.0030和P=0.0069)之間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義。血池的SUVmax和SUVave分別為2.24±0.41和1.62±0.33。肝臟的左、中、右區(qū)的SUVmax分別為3.17±0.59、3

7、.17±0.54和3.24±0.58，其SUVave分別為2.26±0.35、2.32±0.37和2.33±0.40。肝臟內(nèi)不同區(qū)域的SUVmax和SUVave之間無統(tǒng)計學(xué)差異。肺臟、血池和肝臟SUVmax的CV值分別為51.3％、18.3％和17.7％;其SUVave的CV值分別為49.2％、20.3％和16.1％。
　　結(jié)論:在非小細胞肺癌患者中，組織本底SUV值不僅在不同的器官間存在差異，而且在同一器官內(nèi)不同部位SUV值也存

8、在著差異，臨床上在應(yīng)用靶本底相關(guān)方法勾畫靶區(qū)、進行療效評估或者預(yù)后評判時，必須注意此差異。
　　第二部分:模擬呼吸運動影響模體PET CT靶體積
　　目的:通過模擬人三維呼吸運動比較運動狀態(tài)和靜止狀態(tài)下采集PET CT圖像之間的靶體積差異，探討運動狀態(tài)下PET CT靶體積合理的勾畫方法。
　　材料與方法:實驗用模體NEMAICE-body Phantom Set模體，內(nèi)有6個固有球體，體積分別為0.52ml、1.15m

9、l、2.6ml、5.5 ml、11.4ml和26.5 ml(內(nèi)徑分別為10mm，13mm，17mm，22mm，25mm和37mm)的有機玻璃標準球體。向模體內(nèi)添加放射性濃度為0.16uCi/ml的均勻18F-FDG溶液，以模擬人體內(nèi)肺組織的正常本底。自制的模擬呼吸運動平板是由三塊亞克力有機玻璃板組成，分別為驅(qū)動板，位移槽板和平載板。驅(qū)動板是一塊上面固定著一減速電機，連接著調(diào)速器等，用于牽動平載板;位移槽板用于引導(dǎo)平載板運動;平載板用于使

10、平載板沿斜槽內(nèi)的斜塊作三維運動。動態(tài)與靜態(tài)PETCT掃描Siemens Biograph16(HR)PET CT儀。CT掃描采用120mAs，120Kv，掃描層厚5mm，重建層厚4mm。PET掃描1個床位，軸向視野每個床位15.5cm，采集時間2.5min/床位，三維采集。PET圖像采用CT圖像進行衰減校正，有序子集最大期望值法(OSEM)進行迭代重建，4次迭代，6個子集，重建FOV700mm，矩陣168x168，像素大小為4mmx4m

11、m x4mm，平滑濾波的半高寬(FWHM)為5mm。勾畫靶區(qū)軟件為MIM5.6.6。先將重建好的CT和PET圖像數(shù)據(jù)(DICOM格式)導(dǎo)入該軟件，軟件融合PET和CT數(shù)據(jù)，然后選用不同方法勾畫靶區(qū)。靶體積勾畫方法包括SUV2.5、SUV40、SUV50、靜態(tài)SBR法和動態(tài)SBR法。比較分析何種勾畫方法更接近實際球體體積。4D CT掃描動態(tài)和靜態(tài)模體，用于比較動態(tài)PET掃描所得靶體積的比較。
　　結(jié)果:在動態(tài)組，靜態(tài)SBR法（不考慮

12、運動因素影響）勾畫的體積結(jié)果與真實體積的相關(guān)系數(shù)最優(yōu)(r=0.969，p＜0.000)。在靜態(tài)組中，50％SUVmax法勾畫的體積結(jié)果與真實體積的相關(guān)系數(shù)最優(yōu)(r=0.971，p＜0.00)。
　　結(jié)論:靜態(tài)靶本底比值法在勾畫靶區(qū)時可能更貼近臨床實際。
　　第三部分:組織本底值對肺癌PET CT靶體積確定的影響
　　目的:應(yīng)用不同勾畫方法勾畫非小細胞肺癌PET CT靶區(qū)，探討組織本底SUV值對SBR法勾畫PET CT靶

13、體積的影響。
　　材料與方法:選擇2010年5月至2012年4月在我院PET中心行PET CT檢查的37位非小細胞肺癌患者進入本研究。入組條件包括:1）血糖低于8.0mmol/L;2)未經(jīng)任何根治性治療;3）無遠處轉(zhuǎn)移。分期經(jīng)兩名放射治療醫(yī)師和兩名放射診斷醫(yī)師按AJCC/WH02007版肺癌分期共同決定。采用Siemens Biograph16(HR) PET CT儀采集圖像，CT掃描采用120mAs，120Kv，掃描層厚5mm，

14、重建層厚4mm。PET掃描5個床位，軸向視野每個床位15.5cm，采集時間2.5min/床位，三維采集。PET圖像采用CT圖像進行衰減校正，有序子集最大期望值法(OSEM)進行迭代重建，4次迭代，6個子集，重建FOV700mm，矩陣168x168，像素大小為4mmx4mmx4mm，平滑濾波的半高寬(FWHM)為5mm。將圖像上傳至True D工作站，應(yīng)用True D軟件勾畫肺癌PET CT靶體積。每位患者的左肺上葉(left upper

15、 lobe，LUL)、左肺下葉(left lower lobe，LLL)、右肺上葉(rightupperlobe，RUL)、右肺中葉(right middle lobe，RML)、右肺下葉(right lower lobe，RLL)、主動脈弓層(aorta)和肝左區(qū)(liver leftzone，LILZ)、肝中區(qū)(liver medianzone，LIMZ)和肝右區(qū)(liver rightzone，LIRZ)以及腫瘤原發(fā)灶進行勾畫感興

16、趣區(qū)域(region of interest，ROI)并記錄最大SUV(SUVmax)值和平均SUV(SUVave)值。分別采用SUV絕對值2.5法(SUV2.5)、最大SUV值的40％和50％法(SUV40，SUV50)和靶本底比值法（sourceto background ratio，SBR法）進行靶區(qū)勾畫。SBR法分別采用全肺、腫瘤所在肺葉、血池和肝臟的SUVmax和SUVave做為本底參數(shù)(勾畫靶區(qū)簡寫為GTVTLA、 GTVL

17、LA、GTVAA、GTVLA、GTVTLM、GTVLLM、GTVAM和GTVLM)。比較不同方法勾畫的靶體積與做為參考的CT靶體積之間的差異。
　　結(jié)果:用于PET CT靶區(qū)勾畫的12種方法GTVCT、GTV2.5、GTV40％。、GTV50％、GTVTLA、GTVLLA、GTVAA、 GTVLA、 GTVTLM、GTVLLM、QTVAM和GTVLM勾畫的靶體積結(jié)果中位數(shù)分別為16.28、11.82、8.01、5.47、16.22

18、、16.69、10.58、9.05、14.24、14.59、9.05和7.36cm3。不同方法勾畫得出的靶體積存在較大差異。SUV2.5，SUV40，SUV50與CT靶體積的相關(guān)系數(shù)分別為0.788，0.660和0.628。應(yīng)用不同靶本底做為SBR法參數(shù)勾畫的靶體積與CT靶體積相比以，腫瘤所在肺葉的平均SUVave為本底SBR法(GTVLLA)所得的相關(guān)系數(shù)最高(r=0.81)。
　　結(jié)論:本研究提示，SBR法相對于其他方法與參考