PET／CT融合图像在非小细胞肺癌放疗靶区勾画中的临床价值

宋志雨，刘丹，马天江，宋跃锋

（1.漯河市中心医院／漯河医专第一附属医院a.肿瘤科，b.核医学科，河南 漯河 462000；2.漯河市召陵区人民医院 内科，河南 漯河 462000）

非小细胞肺癌约占肺癌总数的75%，其中1／3患者确诊时即为中晚期非小细胞肺癌，放疗是肺癌重要的临床治疗手段，电子计算机断层扫描（computed tomography，CT）图像可分辨解剖结构和组织密度，是传统放疗靶区大体肿瘤体积（gross tumor volume，GTV）的勾画基础，对于肿瘤的真实边界，不同医生勾画的放疗靶区GTV之间存在较大差异。CT判定肺癌所致的阻塞性肺炎、肺不张及可疑转移淋巴结的准确性较差。基于单纯的CT勾画非小细胞肺癌靶区，存在一定的局限性，容易出现靶区的遗漏或盲目扩大。正电子发射断层显像／电子计算机断层扫描（positron emission tomograpy／computed tomography，PET／CT）可通过肿瘤代谢特征准确鉴别肿瘤病灶的特性［1-2］。因此，PET／CT融合图像逐渐被用于指导放疗靶区的勾画［3］。为探讨PET／CT融合图像在Ⅲ期非小细胞肺癌精确放疗中的临床应用价值，本研究旨在比较基于CT和PET／CT非小细胞肺癌靶区GTV体积上的差异，同时研究基于两种不同靶区体积设计的双肺V20（即接受≥20 Gy剂量照射的肺体积）、肺的平均受照剂量（mean lung dose，MLD），心脏剂量和脊髓剂量差异，现报告如下。

1 材料与方法

1.1 一般资料选取2017年7月至2019年7月漯河市中心医院肿瘤科收治的26例经组织病理学确诊的初治非小细胞肺癌患者，均为ⅢA期或ⅢB期。纳入标准：（1）患者功能状态（performance status，PS）评分＜2分；（2）经临床确定不能手术切除或拒绝手术；（3）签署放化疗知情同意书。排除标准：（1）生存期＜3个月；（2）血常规异常，肝、肾功能不全；（3）严重心脏疾病；（4）4周内应用抗癌药物或有放射治疗史。其中男14例，女12例；中位年龄64岁；病理类型包括鳞癌12例，腺癌13例，大细胞未分化癌1例；按国际抗癌联盟1997年TNM分期标准进行分期，ⅢA期10例，ⅢB期16例；原发肿瘤部位包括左肺上叶6例，左肺下叶4例，右肺上叶6例，右肺下叶7例及纵隔3例。患者在性别、年龄、PS评分、临床分期等一般资料方面差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。本研究经漯河市中心医院医学伦理委员会批准通过。

1.2 方法

1.2.1显像方法 患者进行扫描定位前，空腹6 h以上，测定静脉血糖在正常范围后，注射放射性核素18F-FDG作显像剂［4］，平静休息40～60 min后，进行CT、PET同机扫描定位：取仰卧位，固定体位装置采用真空负压袋，皮肤平坦处确定标记点并标记，以此作为计划的坐标参考点。放疗采用适形放射治疗，扫描层厚3～5 mm，结束后将CT、PET图像数据传输至Pinnacle 3治疗计划系统TPS中，进行三维重建，利用Syntegra功能进行PET／CT融合图像。其中CT图像为主图像，汇聚所有可移动的PET图像，为确保融合图像的质量，查看解剖结构、基准标记点及感兴趣区。

1.2.2勾画靶区及危及器官 CT图像靶区勾画：由1位肿瘤科主治医师和1位核医学科主治医师在肺窗（窗宽1 700 Hu，窗位-300 Hu）和纵隔窗（窗宽600 Hu，窗位40 Hu）水平对每一层横断位CT图像的病灶边界进行勾画，避开可疑肺不张及肺炎区域。PET／CT融合图像靶区勾画：由肿瘤科主治医师和核医学科主治医师共同勾画完成；对显像标准摄取值（standard uptake value，SUV）≥2.5的病灶进行GTV勾画。CT图像上原发灶和短径＞1.0 cm的淋巴结表示为GTVCT，PET／CT融合图像上GTV勾画表示为GTVPET／CT。计划设计：以5～6个共面照射野或非共面照射野进行照射治疗，采用剂量体积直方图（dosevolume histogram，DVH）进行优化，95%等剂量线包绕100%计划靶区（planning target volume，PTV），常规分割，每次2 Gy，每周5次，照射剂量60 Gy，根据放射治疗肿瘤协作组危及器官限制，脊髓最大剂量≤45 Gy，心脏V40≤30%，双肺V20≤28%［5］。

1.2.3比较方法 （1）比较CT组和PET／CT融合图像组的GTV和PTV的体积的差异；（2）靶区处方剂量60 Gy／30 f时，比较两者的放射治疗计划中双肺V5、V20、MLD、心脏V40和脊髓剂量的差异。

1.2.4统计学方法 应用统计软件SPSS 21.0分析数据。计量资料以均数±标准差（ˉx±s）表示，两组间比较采用独立样本t检验，其中靶体积与用两种不同方法所勾画的靶区体积的相关性采用t检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 GTV和PTV靶区体积的比较在所有勾画的靶区GTV 病例中，20例可评价计划的GTVCT＞GTVPET／CT，有3例患者PET／CT纵隔淋巴结阳性，GTVCT＜GTVPET／CT；GTVPET／CT均 值 为（75.74 ±1.48）cm3，GTVCT均值为（85.10±1.22）cm3；在CT图像上勾画的靶体积大于PET／CT融合图像上勾画的靶体积（t=2.768，P=0.004）。PTVCT均值为（190.10±10.34）cm3，PTVPET／CT均值为（175.54±11.78）cm3，差异有统计学意义（t=2.821，P=0.020）。

2.2 两种计划的重要器官的剂量比较PTV处方剂量达到60 Gy／30 f时，26例患者在PET／CT融合图像组中双肺V5、V20、MLD如图，CT组V5、V20、MLD值均高于PET／CT融合图像组，差异均有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 CT组和PET／CT融合图像组正常肺组织、心脏V40、脊髓最大剂量参数比较结果（ˉx±s）

3 讨论

肺癌放疗根本目的为在保证危及器官安全的前提下给予肿瘤区域根治性的放射剂量。随着加速器性能的飞速提高，如何确保放疗的精确性是摆在肿瘤专科医生面前的一道难题。靶区勾画是实施精确放疗的第一步，是提高放疗效果和控制并发症（如放射性肺炎、心脏损伤）的关键。PET／CT融合图像兼具功能影像与解剖影像优势，可更精准地确定肿瘤靶区边界，其在肺癌精准放疗领域的应用前景受到广泛关注［6-8］。

目前图像引导强调放疗多基于CT定位扫描的检查结果进行靶区勾画［9］，它具备较高的空间分辨率，对骨骼等高密度组织比较敏感，进行病灶定位后，可通过调节CT图像的窗宽、窗位来勾画放射治疗靶区。CT影像密度区分好，利于勾画GTV，但是在反映肿瘤的代谢方面略差，因此基于CT进行靶区界定准确度略低。当合并阻塞性肺炎或者肺不张时，其影像学改变与肿瘤组织特异的影像学变化有较大的重叠性，难以区分肿瘤病变和周围软组织，大部分医生基于保守的考虑，GTV靶区设定不可避免会扩大；并且不同的医生在勾画靶区时有不同的结果，医生的主观意念比较强，导致病变的漏画或误画，进而影响后续的治疗过程。研究显示，PET／CT融合图像能够精准确定靶区，避免漏照和靶区扩大，对周围正常组织保护得更好，能有效降低放射性毒副作用的发生率，从而避免了过度治疗的副作用和照射剂量不足引起的肿瘤复发风险，且可降低早期死亡率［10-12］。

本研究选取26例非小细胞肺癌患者，依据PET／CT融合图像勾画靶区GTV，结果显示，20例患者GTVPET／CT＜GTVCT，3例患者GTVCT＜GTVPET／CT，原因为发现纵隔淋巴结肿大，扩大了照射范围，而使靶区扩大，说明相对于CT，PET／CT对肺门、纵隔淋巴结转移和肺内结节及局部外侵的辨别更敏感，准确性更高，具有不可替代的作用［13］。有研究报道，利用PET／CT对83例非小细胞肺癌进行靶区勾画，44例患者GTV或PTV改变较大，其中31例PTV和／或GTV靶区较CT勾画减小，有13例靶区增加［14］，和本研究结果基本一致。Deniaud-Alexandre等［15］选取92例非小细胞肺癌患者，基于PET／CT和CT勾画靶区，比较后发现21例GTVPET／CT缩小，24例GTVPET／CT扩大，本研究还发现PET／CT融 合 图 像 组 心 脏 V40均 值 为（39.27±14.01）%，比CT组均值［（47.65±17.56）%］减小，且差异具有统计学意义。本研究纳入合并阻塞性肺炎或肺不张患者，结果表明：采用PET／CT设定靶区时，肿瘤与肺不张GTV的边缘明显，靶区有效缩小（图1），进一步印证PET／CT融合图像在肺癌合并阻塞性肺炎或肺不张中具有优势。

图1 1例阻塞性肺炎伴肺不张患者基于CT图像与基于PET／CT图像的GTV靶区体积的比较

剂量学是肿瘤放射治疗的核心，对靶区精确的剂量控制是提高放疗治疗效果和控制并发症的关键。肿瘤控制率与放疗剂量呈正相关，肿瘤靶区放射剂量的提高可明显延长中位生存时间，对无法手术的晚期非小细胞肺癌患者，较高的放射剂量可能带来更大益处，而局部肿瘤照射剂量不足是肿瘤局部控制率低、远处转移率高的重要因素，是导致局部晚期非小细胞肺癌治疗失败的主要原因。肿瘤靶区勾画越精准，在周边危及器官受量安全的情况下，越可能提高肿瘤区域的放射剂量。文献显示，PET／CT融合图像可有效鉴别和区分肿瘤的生物边界，精确设定靶区，这样能给予病变较高的照射剂量，且能减少照射区域尤其是正常组织的照射，使放射性肺炎、心脏损伤、脊髓炎等并发症的发生风险降低［16-17］。Bradley等［18］选取26例非小细胞肺癌患者应用PET图像勾画靶区，临床分期为Ⅰ～Ⅲ期，其中3例肺不张患者的GTV和PTV缩小较明显，且平均肺剂量由14.83 Gy降低至12.93 Gy，V20由25.33%降至21.33%。本研究中PTV处方剂量为60 Gy／30 f时，结果显示26例患者在PET／CT融合图像组中的双肺V5、V20、MLD均低于CT组。以上结果表明，PET／CT融合图像组可更好地保护正常肺组织，降低放射性肺炎的发生率，与Bradley等［18］的研究一致。PET／CT融合图像组脊髓最大剂量与CT组对比有所降低，但差异无统计学意义，可能与例数较少有关，需要进一步扩大样本量。

综上所述，PET／CT融合图像兼具功能显像和解剖显像的优势，本研究将其应用于局部晚期非小细胞肺癌的适形放疗计划制定中，靶区勾画精确性得到提高，使正常肺组织受照射的体积有效降低，给肺癌患者带来治疗上的获益。未来随着核医学技术及多种正电子显像剂的发展应用，基于PET／CT融合图像勾画靶区必将成为放疗计划设定新的选择。本研究不足之处在于样本量较小，且为单中心研究，其在降低放射性肺炎发生及远期疗效方面仍需扩大样本量，做更深入的研究来验证。