18F-FDG PET/ CT和PET/ MRI在前列腺癌診斷及分期中的效能研究

李云波，郭 坤，何 偉，施 樂，張 薇，袁夢暉，魏龍曉

(空軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，陜西西安 710038)

前列腺癌是老年常見疾病之一，隨著社會的發(fā)展，人口老齡化加速，前列腺癌的發(fā)病率不斷上升，與年齡成正相關(guān)[1-2]。由于其進(jìn)展緩慢、癥狀缺乏特異性，早期不易確診，目前最常用的篩查方法是血前列腺特異抗原(prostate specific antigen，PSA)測定，但是流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)PSA只能作為初步篩查的方法，陽性結(jié)果常常導(dǎo)致不必要醫(yī)源性損傷[3]。前列腺癌治療預(yù)后的關(guān)鍵在于早期診斷與分期[4]，影像學(xué)起著重要的作用。所以，臨床對影像學(xué)的要求越來越高，常規(guī)影像學(xué)[B超、計算機斷層成像(computed tomography，CT)、核磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)]各有優(yōu)勢，也具有一定的局限性。以2-氟-2脫氧-D-葡萄糖(2-deoxy-2-fluoro-d-glucose，18F-FDG)為示蹤劑的正電子發(fā)射斷層掃描/計算機斷層成像(positron emission tomography/ computed tomography，PET/CT)作為比較成熟的分子影像學(xué)方法，具有較高的靈敏度，應(yīng)用于前列腺癌篩查、診斷及分期。PET/MRI是近幾年新興的分子影像學(xué)方法，將MRI高軟組織分辨率、多參數(shù)、多序列成像的優(yōu)勢與PET高靈敏度的優(yōu)勢結(jié)合，可以更好地顯示腺體及前列腺外受累情況，提高轉(zhuǎn)移灶的探查效率。本文通過回顧分析20例前列腺癌患者18F-FDG PET/CT及PET/MRI形態(tài)及代謝特征，比較兩種方法各自的特點及優(yōu)勢，從檢驗效能角度分析兩者間如何進(jìn)行合理選擇，更好地為臨床前列腺癌篩查、診斷與分期提供幫助。

1 資料與方法

1.1研究對象回顧性分析2017年8月至2017年12月空軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院收治的20例疑似或確診前列腺癌篩查患者穿刺或術(shù)前的影像資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：①主訴包括尿頻、尿急、排尿困難、血尿、尿潴留等癥狀；②檢查前測定tPSA>4 ng/mL[5-6]；③隨訪有病理結(jié)果。排除標(biāo)準(zhǔn)：①近期行前列腺電切術(shù)；②尿潴留較重，影響圖像質(zhì)量；③盆腔有金屬植入物。

入組患者年齡45～80歲，平均58歲， 總前列腺特異抗原(total prostate specific antigen，tPSA)水平在4～10 ng/mL之間10例，tPSA >10 ng/mL 10例；12例患者有前列腺增生病史，2例患者有骨痛。20例患者采集前或采集后進(jìn)行前列腺穿刺，經(jīng)組織學(xué)證實前列腺癌診斷。

1.218F-FDGPET/CT檢查方法20例患者均先行PET/CT全身顯像，采用通用電氣公司Discovery LS PET/CT；18F-FDG以H218O為原料，放化純度>95%(高效液相色譜法 high performance liquid chromatography，HPLC)。檢查前禁食8 h、禁飲4 h；測末梢血空腹血糖<11.2 mmol/L。按照0.15 mCi/kg標(biāo)準(zhǔn)于靜脈注射18F-FDG。注射后繼續(xù)休息40～60 min，平臥采集。先進(jìn)行體部定位掃描，電流35 mA、電壓120 kV，掃描時間15～16 s，層厚0.6 mm；再進(jìn)行體部CT掃描，電流170 mA、電壓120 kV，掃描時間18～21 s，層厚3.75 mm；最后進(jìn)行體部PET顯像，2.0～2.5 min/床位，采集5～6個床位，迭代法重建圖像，采用MIMvista Corp.Cleveland OH后處理工作站MIM軟件獲得CT、PET、PET/CT融合圖像。

1.318F-FDGPET/MRI檢查方法PET/MRI在PET/CT全身顯像后進(jìn)行，掃描范圍包括整個盆腔，采用標(biāo)準(zhǔn)化PET/MRI前列腺掃描流程[7](表1)。設(shè)備為Siemens biography mMR PET/MR一體機(MRI 3.0T)。常規(guī)MRI參數(shù)：①快速自旋回波序列(turbo spin echo，TSE)T1加權(quán)像(T1 weighted image，T1WI)軸位小視野掃面：重復(fù)時間(repetition tme，TR)550 ms，回波時間(echo time，TE)12 ms，層厚3 mm，層距0.6 mm，掃描視野(field of vies，F(xiàn)OV)20 cm×20 cm，矩陣240×320。②TSE T2WI軸位、冠狀位小視野掃描：TR 4 000 ms，TE 89 ms，層厚3 mm，層距0.6 mm，F(xiàn)OV 20 cm×20 cm，矩陣256×320。③短時間反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(short time inversion recovery，STIR)小視野掃面：TR 6 230 ms，TE 87 ms，層厚3 mm，層距0.6 mm，F(xiàn)OV 20 cm×20 cm，矩陣205×256。④彌散加權(quán)序列(diffusion weighted imagin，DWI)參數(shù)：采用平面回波成像(echo planar imaging，EPI)序列，b值為50、400、1 000 s/mm2，TR 8 900 ms，TE 79 ms，層厚3 mm，層距0.6 mm，F(xiàn)OV 20 cm×17 cm，矩陣85×124，自動生成表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)圖，掃描時間1 min 40 s。必要時加掃液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)脈沖序列(fluid attenuated inversion reconvery，F(xiàn)LAIR)冠狀位、矢狀位。采用MIMvista Corp.Cleveland OH后處理工作站MIM軟件獲得CT、PET、PET/CT融合圖像。為了排除尿液本底干擾必要時充分利尿后延遲顯像。

表1一體化PET/MRI前列腺掃描流程

項目MRI序列PET定位三平面定位-衰減校正TOF的衰減校正-前列腺MRI采集順序橫軸位T1加權(quán)序列同步PET采集1～2個體位橫軸位/冠狀位T2加權(quán)序列橫軸位/冠狀位 STIR序列DWI序列(b值=50、800、1 000)

MRI：核磁共振成像；PET：正電子發(fā)射斷層掃描 ；DWI：彌散加權(quán)成像。

1.4圖像分析方法影像結(jié)果由2名核醫(yī)學(xué)副主任醫(yī)師或主任醫(yī)師分別獨立對20例患者結(jié)果進(jìn)行分析。①PET/CT結(jié)果：通過視覺及半定量分析，觀察前列腺形態(tài)、大小、與周圍組織關(guān)系，在PET/CT圖像代謝最濃層面勾畫感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，測量最大標(biāo)準(zhǔn)攝取值(standardized uptake value max，SUVmax)，大于2.5為陽性；必要時測量最小標(biāo)準(zhǔn)攝取值SUVmin。②PET/MRI結(jié)果：首先通過MRI確定前列腺癌病灶的部位及范圍，根據(jù)2015年前列腺影像報告和數(shù)據(jù)系統(tǒng)第2版(prostate imaging reporting and data system version 2.0，PI-RADS V2)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評分，以常規(guī)T2WI信號為評分標(biāo)準(zhǔn)。1分，外周帶或移行帶均勻高信號(正常)；2分，線樣或楔形低信號或彌漫輕微低信號，邊界模糊；3分，信號不均勻或界限不清，呈圓形，中等低信號(包括其他不符合2、4、5分)；4分，界限清楚，均質(zhì)低信號灶及或團塊局限于前列腺內(nèi)，病灶最大徑<1.5 cm； 5分，同4分者，但病灶最大徑≥1.5 cm或在外周帶及移行帶DWI序列上病灶出現(xiàn)確切向前列腺外擴散及(或)侵襲征象[8]。1、2分為MRI陰性，3、4、5為可疑病變區(qū)，還需與PET結(jié)果進(jìn)行匹配對照，在PET/MRI T2WI 低信號且代謝最濃層面勾畫ROI，測量SUVmax，大于2.5為陽性。同時需要測量其他各葉非病變區(qū)的SUVmax，值需<2.5。

1.5統(tǒng)計學(xué)處理結(jié)合隨訪結(jié)果，采用SPSS 18.0軟件分析數(shù)據(jù)，對PET/CT與PET/MRI前列腺高代謝區(qū)域SUVmax值行配對t檢驗；對PET/CT與PET/MRI結(jié)果陽性率、轉(zhuǎn)移結(jié)果進(jìn)行卡方檢驗。以P<0.05有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.118F-FDGPET/CT全身顯像PET/CT發(fā)現(xiàn)前列腺代謝異常共11例(55%)，均位于側(cè)葉，PET代謝特征為不均勻“斑片狀”或“散點狀”(圖1)，SUVmax為2.9±0.25，病灶區(qū)域CT值與非病灶區(qū)域無法明確區(qū)分；其中tPSA水平在4～10 ng/mL之間2例，tPSA >10 ng/mL共9例。發(fā)現(xiàn)骨轉(zhuǎn)移共6例(54%)，均為成骨性改變，其中4例存在骨盆轉(zhuǎn)移，包括2例骨痛患者。盆腔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移4例(36%)，表現(xiàn)為淋巴結(jié)增大及放射性攝取增高。發(fā)現(xiàn)鄰近器官受侵可疑僅有1例(膀胱壁增厚)。

圖1 病理證實為66歲前列腺癌患者的PET/CT圖像

A:CT軸位;B:CT矢狀位;C:CT冠狀位(示前列腺增生，密度均勻);D:融合圖像軸位;E:融合圖像矢狀位;F:融合圖像冠狀位(示右側(cè)葉FDG攝取不均勻增高，SUVmax 2.8；左側(cè)髂骨骨質(zhì)密度欠均勻，F(xiàn)DG攝取增高，SUVmax 2.6)。

2.218F-FDGPET/MRI前列腺顯像PET/MRI陽性病例共18例(90%)，均位于外周帶(≥4分)，PET代謝特征為“斑片狀”(圖2)，SUVmax為3.2±0.26，病灶區(qū)域與MRI T2WI基本一致，特征為短T2、STIR低信號、DWI受限，邊界欠清楚，范圍大小不等。tPSA水平在4～10 ng/mL之間8例，tPSA >10 ng/mL共10例。發(fā)現(xiàn)骨盆轉(zhuǎn)移5例(27%)，也包括2例骨痛患者。發(fā)現(xiàn)盆腔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移4例(36%)，表現(xiàn)淋巴結(jié)高代謝，STIR高信號、DWI受限。發(fā)現(xiàn)鄰近器官受侵4例(22%)，2例精囊、1例膀胱壁、1例尿道。2例PET/MRI陰性患者與PET/CT陰性結(jié)果一致。

2.318F-FDGPET/CT與PET/MRI診斷及分期效能比較PET/CT與PET/MRI診斷前列腺癌的陽性率分別為55%、90%，兩者效能指標(biāo)比較見表2。

圖2同一患者的PET/MRI圖像

A：T2冠狀位;B：DWI，b=1 000;C:STIR橫軸位;D:STIR和PET軸位融合圖像,前列腺右側(cè)外周帶信號異常區(qū)域(短T2、STIR低信號、DWI高信號)伴FDG攝取增高，SUVmax 3.8，SUVmin 1.1,左側(cè)髂骨信號異常伴攝取增高，SUVmax 3.5，SUVmin 1.3(箭頭)，系骨轉(zhuǎn)移。

表218F-FDGPET/CTandPET/MRI效能指標(biāo)比較

項目PET/CTPET/MRIt/χ2值P值SUVmax2.9±0.253.2±0.26-5.3700.000前列腺癌原發(fā)灶(例)*11185.1420.016轉(zhuǎn)移(例)**周圍組織141.6760.497盆腔淋巴結(jié)44骨盆65

*采用配對χ2檢驗，P通過McNemar Test計算；**PET/MRI掃描僅包含盆腔范圍，采用Fisher’s確切概率法。

3 討 論

18F-FDG是目前最常用的廣譜PET腫瘤顯像劑，基于理化特性更容易普及使用，在前列腺癌的診斷、分期中有著重要意義。為了最大發(fā)揮FDG的優(yōu)勢，采用影像學(xué)圖像技術(shù)與PET融合，提高病灶的檢出率，同時采用CT和MRI對于PET進(jìn)行衰減矯正，使得PET可進(jìn)行量化評價。PET評價體系中的量化指標(biāo)是病灶的SUVmax值，本研究中PET/CT與PET/MRI的SUVmax數(shù)據(jù)結(jié)果存在統(tǒng)計學(xué)差異，主要原因在于兩種方法采用不同的衰減矯正方式[9]，PET/CT采用CT預(yù)掃描的方式進(jìn)行衰減矯正，而PET/MRI采用基于飛行時間技術(shù)的測量方法[10]。故這種差異單純表現(xiàn)在數(shù)值結(jié)果的不同，不能通過SUVmax值進(jìn)行良惡性及疾病程度的直接比較，但是兩種方法的SUVmax結(jié)果存在正相關(guān)性[11]，即前列腺癌患者使用兩種方法測量的SUVmax均升高且>2.5，無論使用哪種方法，通過SUVmax值的結(jié)果診斷前列腺癌的結(jié)論并沒有差異。

本研究發(fā)現(xiàn)PET/MRI的探測前列腺癌的陽性率高于PET/CT，原因在于MRI在前列腺顯像方面的優(yōu)勢，高分辨掃描可顯示結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，并進(jìn)行腫瘤T分期；而CT掃描顯示前列腺各葉及周圍的關(guān)系存在不足。觀察膀胱改變時PET/CT需要充盈采集，導(dǎo)致前列腺鄰近的尿路放射性本底濃聚，影響了前列腺病灶的觀察，所以，18F-FDG PET/ CT對前列腺癌的診斷難以發(fā)揮太大作用[12]。此外，除了前列腺癌，F(xiàn)DG攝取增高也可見于前列腺炎、前列腺增生等良性病變，而CT鑒別上述病變存在不足，降低了PET/CT在前列腺癌診斷的特異性。PET/MRI則要求排空膀胱，降低了周圍尿路的放射性本底影響；此外，MRI常規(guī)序列及DWI在前列腺疾病鑒別具有明顯優(yōu)勢[13]?？梢哉f，基于SUVmax評價體系的PET/MRI診斷前列腺癌的陽性率高于PET/CT，兩種方法存在統(tǒng)計學(xué)差異。一體化PET/MRI集PET和MRI的優(yōu)勢，不但提高診斷的陽性率，也對分期起到了重要的作用；在鑒別診斷時，PET/MRI也優(yōu)于PET/CT。

本研究從周圍組織、盆腔淋巴結(jié)、骨盆3個方面分析，18F-FDG PET/CT及PET/MRI探查轉(zhuǎn)移灶(即N、M分期)無明顯統(tǒng)計學(xué)差異。究其原因是轉(zhuǎn)移灶存在解剖學(xué)的變化，CT和MRI都可以發(fā)現(xiàn)，且PET都存在異常代謝。MRI的優(yōu)勢僅在于觀察周圍組織如精囊、尿道及膀胱壁的侵犯。CT比MRI多發(fā)現(xiàn)一例骨轉(zhuǎn)移，仔細(xì)回顧該例患者，T2及DWI可見輕微的信號改變，單純MRI檢查容易漏診。故CT在骨顯像有一定的優(yōu)勢，特別是以成骨為主的前列腺癌特征性的骨轉(zhuǎn)移；對于無明確解剖學(xué)或微小解剖學(xué)改變的骨轉(zhuǎn)移，CT具有一定的優(yōu)勢[14]。所以，當(dāng)CT和MRI發(fā)現(xiàn)周圍組織、淋巴結(jié)及骨解剖學(xué)的改變時，配合PET的高攝取，可得出比較明確的轉(zhuǎn)移結(jié)論，也能避免微小病變的漏診，為臨床治療帶來重要幫助。

PET/MRI也具有一定的局限性，首先， PET/MRI比PET/CT有更多的禁忌證；其次，MRI的采集時間及范圍的限制。PET/CT可以在固定的較短時間內(nèi)實現(xiàn)全身采集，除原發(fā)灶之外可顯示其他部位淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況以及全身骨轉(zhuǎn)移情況；再經(jīng)過充分利尿降低本底后延遲顯像，能提高前列腺及周圍組織的顯示效果。由于PET全身采集時間固定，PET/MRI目前只針對局部優(yōu)化采集序列，總采集時間取決于MRI序列的選擇，前列腺等小器官需要多角度的高分辨掃描，會明顯延長MRI采集時間，增加不確定因素，患者無法耐受?？刂撇杉瘯r間勢必要精簡序列，減少序列的采集時間，會影響原發(fā)灶或轉(zhuǎn)移灶顯示效果。故本研究經(jīng)過充分考慮時間和效能之間合理搭配，PET/MRI只進(jìn)行了盆腔的局部采集及高分辨掃描。由于上述原因，本研究也未進(jìn)行專門磁共振波譜(MR spectroscopy，MRS)、磁共振動態(tài)增強(dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI)等優(yōu)勢序列采集[15]，充分優(yōu)化PET/MRI的采集序列及各序列的合理應(yīng)用是本研究正在同步進(jìn)行的研究內(nèi)容。

對于已經(jīng)明確診斷的前列腺癌患者，使用18F-FDG PET/CT及PET/MRI進(jìn)行治療后顯像，可將代謝活性病灶與代謝靜止者區(qū)分開來，幫助臨床迅速評價治療療效[16]，做到精準(zhǔn)醫(yī)療。綜上所述，18F-FDG PET/CT及PET/MRI有其各自特點，PET/MRI探查前列腺癌原發(fā)灶具備優(yōu)勢，而臨床分期兩種方法無明顯差異，某些時候需要觀察全身情況時PET/CT也具有獨特的優(yōu)勢；所以不能簡單地首選PET/MRI進(jìn)行前列腺癌的診斷與分期，要根據(jù)臨床工作和需求進(jìn)行合理選擇。

回顧本研究中的2例PET/CT及PET/MRI為陰性患者均為微小病變。即使PSA出現(xiàn)異常，影像學(xué)分辨率仍會導(dǎo)致假陰性的結(jié)果，18F-FDG代謝、高分辨T2WI、DWI等高靈敏度的方法依然存在不足，通過新的方法探查微小病變(例如siemens resolve DWI)是新的研究方向。