PET/CT多参数评估非小细胞肺癌纵隔淋巴结转移

陈晓琳，边艳珠，胡玉敬，张新超，杨双臣，宋国庆，李 康

(1.河北省人民医院核医学科，河北 石家庄 050051；2.河北医科大学第四医院核医学科，河北 石家庄 050011)

肺癌死亡率居恶性肿瘤首位，患者总生存率较低[1-2]。肺癌N分期是TNM分期Ⅲ期患者能否接受手术治疗的关键因素，术前准确分期、特别是影像学分期可为制定个体化治疗方案及准确评估预后奠定基础，因此鉴别纵隔淋巴结性质至关重要。单一CT或PET鉴别纵隔淋巴结性质均存在局限性[3]。18F-FDG PET/CT参数，如最大标准摄取值(maximum standard uptake value, SUVmax)、糖酵解总量(total lesion glycolysis， TLG)和肿瘤代谢体积(metabolic tumor volume， MTV)，用于早期诊断非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer， NSCLC)、判断临床分期及评估预后等具有一定价值[4]。本研究观察以18F-FDG PET/CT多参数判断NSCLC纵隔淋巴结转移的价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2013年7月—2019年12月174例于河北省人民医院就诊的肺内占位或纵隔淋巴结肿大患者的18F-FDG PET/CT资料，根据病理或随访结果将其分为恶性组和良性组。恶性组83例，男50例、女33例，年龄30～81岁，平均(61.9±12.0)岁，共232枚纵隔淋巴结；经术后病理证实NSCLC及纵隔淋巴结转移，或经穿刺活检证实NSCLC且抗肿瘤治疗后纵隔淋巴结与肺内原发灶反应一致；18F-FDG PET/CT显像与手术或穿刺活检病理间隔≤20天，且同区淋巴结数目与病理所见相符。良性组91例，男52例、女39例，年龄34～89岁，平均(66.9±11.9)岁，共230枚纵隔淋巴结；经术后病理证实为纵隔良性淋巴结，或肺内占位伴纵隔淋巴结肿大、经对症治疗后随访6个月纵隔淋巴结缩小或消失，且同区淋巴结数目与病理所见一致。排除标准：①PET/CT检查前已接受手术或抗肿瘤治疗；②图像质量不佳；③糖尿病患者。

1.2 仪器与方法 采用GE Discovery Elite型PET/CT扫描仪，18F-FDG由南京江原安迪科正电子研究发展有限公司燕郊分公司提供，放射化学纯度≥95%。嘱患者空腹6 h以上，检查前排空膀胱，记录其体质量、身高并经指血测量血糖。经前臂浅静脉注射18F-FDG(3.70～5.55 MBq/kg体质量)后行PET/CT扫描，范围自颅底至大腿中部，6～7个床位，2.5分钟/床位，以3D时间飞跃法(time of flight， TOF)采集，经同机低剂量CT扫描衰减校正(管电压120 kV，管电流100 mA)，层厚3.3 mm，PET及CT融合显像。之后行胸部轴位高分辨CT扫描，参数：管电压120 kV，自动调节管电流(90～260 mA)，层厚1.25 mm。

1.3 图像分析 由2名具有5年以上工作经验的核医学科医师共同阅片，意见不统一时协商达成一致。利用GE AW 4.6图像处理工作站，以SUVmax=40%为阈值，在PET/CT图像中勾画原发灶及纵隔淋巴结ROI，获得SUVmax、平均标准摄取值(mean standard uptake value， SUVmean)、MTV及TLG等参数；于同机CT和高分辨CT图像中测量纵隔淋巴结短径、纵横比、判断是否伴坏死、脂肪及钙化等。见图1、2。

图1 患者男，30岁，NSCLC A.全身最大密度投影图示左下肺病灶(红箭，SUVmax=17.7)、4L区(黄箭，SUVmax=12.7)及7区(蓝箭，SUVmax=15.8)纵隔淋巴结摄取增高，术后病理证实左肺下叶腺癌； B、C.PET/CT融合图示4L区(B，黄箭)及7区(C，蓝箭)纵隔淋巴结摄取增高，病理证实为NSCLC转移

图2 患者男，53岁，机化性肺炎 A.全身最大密度投影图示左下肺病灶(红箭)摄取增高，SUVmax=9.9,4L区(黄箭，SUVmax=3.3)和5区(蓝箭，SUVmax=3.5)纵隔淋巴结摄取轻度增高； B.PET/CT融合图时左下肺病灶(箭)摄取增高，病理证实为机化性肺炎； C.PET/CT融合图示4L区(黄箭)和5区(蓝箭)纵隔淋巴结摄取轻度增高，病理证实为炎性淋巴结

1.4 统计学分析 采用SPSS 24.0统计分析软件。以中位数(上下四分位数)表示不符合正态分布的计量资料，组间行Mann-WhitneyU检验；以频数和百分率表示计数资料，组间行χ2检验。将组间差异有统计学意义的变量输入含输入层、隐藏层和输出层的神经网络多层感知器(multilayered perceptron， MLP)[5]。以7∶3比例将患者分为训练集和测试集，获得每个变量的标准化重要性(最重要变量为100%)。以纵隔淋巴结是否伴坏死、脂肪成分、钙化及对称分布作为因子，淋巴结短径、纵横比、SUVmax、SUVmean、MTV、TLG及SUVmax/纵隔血池SUVmax作为协变量依次输入输入层后，“良、恶性”作为因变量进入输出层，以“1、2”赋值法对其编码，良性为“1”，恶性为“2”；设置隐藏层中最小单位数为1，构建评估纵隔良、恶性淋巴结的模型，并以10倍交叉验证方法评估模型。针对标准化重要性>50%的变量[6]绘制受试者工作特征(receiver operating characteristic， ROC)曲线，计算曲线下面积(area under the curve， AUC)，评估其鉴别纵隔良、恶性淋巴结的效能。以Spearman相关性分析观察恶性组纵隔淋巴结对称分布与否、是否与原发灶同侧及SUVmax、MTV、TLG与NSCLC原发灶长径和SUVmax的关系。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

恶性组 NSCLC原发灶长径中位数为32.00(24.00，52.00)mm，中位SUVmax为11.50(8.60，17.70)；其中189枚(189/232，81.47%)纵隔淋巴结转移灶与原发灶同侧。恶性组与良性组纵隔淋巴结短径、纵横比，坏死、脂肪及钙化占比，对称分布比例，SUVmax、SUVmean、MTV、TLG及淋巴结SUVmax/纵隔血池SUVmax差异均有统计学差异(P均<0.05)；组间淋巴结长径、CT值及淋巴结CT值/纵隔血池CT值差异均无统计学差异(P均>0.05)，见表1。

表1 恶性与良性纵隔淋巴结表现及PET/CT参数比较

2.1 构建模型 神经网络MLP输入层含11个参数，隐藏层包括7层非线性函数神经元，共462个有效样本；以7∶3比例将其分为训练集和测试集，分别对应331和131个淋巴结。所建MLP神经网络模型鉴别训练集和测试集良、恶性纵隔淋巴结的准确率分别为82.18%和85.50%，各参数标准化重要性见表2。淋巴结短径、纵横比、SUVmax及MTV标准化重要性>50%参数，其鉴别纵隔淋巴结性质的AUC分别为0.731、0.657、0.776及0.772，联合应用时AUC为0.831，见表3及图3。

表2 预测纵隔淋巴结良、恶性模型中各参数的重要性

表3 PET/CT参数鉴别纵隔良、恶性淋巴结的效能

图3 PET/CT参数鉴别纵隔良、恶性淋巴结的ROC曲线

2.2 相关性分析 恶性组淋巴结SUVmax、TLG与NSCLC原发灶SUVmax均呈正相关(r=0.318、0.151，P均<0.05)；纵隔淋巴结是否位于原发灶同侧与NSCLC原发灶长径及SUVmax均呈负相关(r=-0.139、-0.201，P均<0.05)，而纵隔淋巴结是否分布对称则与肺癌原发灶长径和SUVmax均呈正相关(r=0.164、0.161，P<0.05)。

3 讨论

PET/CT参数SUVmax可用于鉴别纵隔淋巴结性质，但SUVmax增高亦常见于良性病变。既往研究[7]以2.5为SUVmax截断值，鉴别淋巴结性质的敏感度为90.1%，特异度为29.2%，准确率为59.2%；而以淋巴结短径≥1.0 cm、SUVmax≥2.5判断肺癌纵隔淋巴结转移的敏感度为71.1%，特异度为92.1%[8]。本研究以SUVmax=4.836为截断值判断纵隔淋巴结性质的敏感度为66.38%，特异度为73.91%。

MTV是根据容积分割而测出的摄取显像剂的肿瘤体积。本研究中MTV的标准化重要性达100%，以纵隔淋巴结MTV>1.219 cm3判断恶性淋巴结的敏感度70.26%、特异度75.65%。TLG可反映病灶的代谢体积及平均代谢活性，而TLG判断纵隔淋巴结性质的标准化重要性仅48.03%，可能因TLG基于SUVmean获得，后者与体质量、血糖等多种因素相关[9]。邵亭亭等[8]以淋巴结短径≥1.0 cm、SUVmax≥2.5、淋巴结密度/纵隔血池密度≤0.9及淋巴结SUVmax/纵隔血池SUVmax≥1.2判断淋巴结转移，敏感度为68.9%，特异度为98.4%。本研究联合应用淋巴结短径、纵横比、SUVmax及MTV 4个参数判断纵隔良、恶性淋巴结性质，其AUC为0.831，敏感度76.70%，特异度为76.50%。

来自图像的特征数量有限，且鉴别策略相对简单，PET/CT诊断纵隔转移淋巴结的能力或尚未得到充分表达。有学者[6]引入人工神经网络协助诊断纵隔转移淋巴结，准确率高达92%，提示此法有助于提高临床诊断效率及准确性。NAKAJO等[10]报道，纵隔恶性淋巴结的SUVmax、SUVmean、MTV及TLG均明显高于良性，以之判断恶性淋巴结的AUC为0.69～0.94，诊断准确率约64.4%～93.2%。本研究MLP含462个有效样本，以所构建模型鉴别训练集、测试集纵隔良、恶性淋巴结的准确率为82.18%和85.50%，与上述研究相近。

NSCLC原发灶参数也有助于预测淋巴结转移[11]。本研究发现，原发灶SUVmax越高，纵隔淋巴结SUVmax、TLG也越高；长径及SUVmax越大，越易发生对侧纵隔淋巴结转移，可能与肿瘤增殖活性强、侵袭性高有关。

综上，18F-FDG PET/CT参数可用于判断NSCLC纵隔淋巴结转移，淋巴结短径、纵横比、SUVmax及MTV效能较高。但本研究为回顾性单中心小样本研究，且部分淋巴结缺少病理结果，有待进一步观察。