18F-FDG PET/CT图像纹理分析用于甲状腺癌临床诊断价值探讨

何 涛 徐 颖 龚发阔 吴 捷 徐生洋

攀枝花市中心医院(四川 攀枝花 617067)

甲状腺癌是常见的内分泌恶性肿瘤。各年龄段均可罹患此病，以青壮年患者居多，女性发病比例高于男性[1]。流行病学调查显示，我国甲状腺癌患病人数自2000年以来大幅度增加，其发病率居女性恶性肿瘤的第5位[2]。颈部超声和超声引导下穿刺检查是目前甲状腺癌术前诊断应用最为广泛的方法，但部分患者超声表现不典型，存在误诊的可能[3]。而CT及MRI技术由于受到含碘组织伪影的影响，对甲状腺癌的诊断具有一定的局限性。正电子发射断层显像与X射线断层扫描(PET/CT)作为新一代核医学检查技术，可以通过观察肿瘤组织与正常甲状腺组织的核素分布对比，实现组织代谢功能影响与解剖结构的有机融合，大大提高了诊断水平[4]。目前CT征象和标准摄取值(standard uptake value，SUV)是PET/CT诊断常用的参考指标。但由于多种因素的干扰，SUV值无法准确的反映病灶内部信息，因此如何进一步提高PET/CT检查的准确性是临床亟待解决的问题。纹理分析是基于数学算法而对病灶组织内部异质性进行评估的新方法[5]。该方法能够提取人类肉眼无法分辨的图像细节，经软件分析后实现量化，具有重复性好、标准程度高等优点，近年来成为临床肿瘤研究的热点。本研究旨在探索PET/CT图像纹理参数对甲状腺癌的诊断价值，现汇报如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2017年4月至2019年3月于本院就诊的甲状腺癌患者49例作为观察组，另选取同期收治的甲状腺腺瘤患者42例作为对照组。观察组男性29例，女性20例，年龄21～74岁，平均年龄(38.51±5.23)岁；对照组男性25例，女17例，年龄23～72岁，平均(38.76±5.75)岁。两组患者性别、年龄等一般资料无显著性差异(P>0.05)。

纳入标准：经病理检查确诊；甲状腺瘤患者随访10个月以上，经治疗后病灶消失或缩小。排除标准：病例资料不完整者；显像剂过敏者。

1.2 检查方法采用德国西门子公司生产的Biograph mCT 20PET/CT，日本住友公司生产的HM-10医用回旋加速器生产的18F，日本住友公司生产的CFN-MPS200多功能合成模块合成18F-FDG。患者检查前禁食6h，检查前24h禁止服用咖啡、阿司匹林、抗组胺药物及注射升白药物等。

取适量18F-FDG(5.55MBq/kg) 注入肘静脉，嘱咐患者遵医嘱饮水，安静休息1h后排空膀胱行PET/CT显像，扫描范围包括颅顶至股骨上部。CT扫描参数设定如下：管电压120kV，电流170mA，层厚5mm。采用三维模式进行PET扫描，经MMWP后处理工作站重建后完成PET、CT图像的融合，获得横断面、冠状面、矢状面PET/CT图像。

1.3 图像纹理分析本研究采用通过人工判读的方法进行感兴趣区划定，由2名中级及以上核医学科医师独立阅片并结合CT图像选取感兴趣区，记录患者病灶的最大标准摄取值(SUVmax)。将获得的图像数据导入FireVoxel软件，自动分析得到均值、方差、峰度、偏度、能量、熵等纹理参数。

1.4 统计学处理采用SPSS 23.0统计学软件进行数据分析，计量资料采用±s表示，采用t检验，采用受试者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲线评价SUVmax及纹理参数对甲状腺癌的诊断效能，P<0.05提示有统计学意义。

2 结 果

2.1 两组患者CT征象分析49例甲状腺癌患者中，39例(79.59%)密度不均匀，34例(69.39%)表现为形态不规则，32例(65.30%)可观察到强化残圈，35例(71.43%)瘤体边缘模糊。28例(57.14%)出现明显钙化，其中混合型钙化11例(22.45%)，沙粒状钙化15例(30.61%)，囊内钙化性结节9例(21.43%)。

42例甲状腺腺瘤单发28例(66.67%)，多发14例(33.33%)，病灶呈近似的圆形，平扫密度较低，38例(90.47%)边缘光滑，边界清晰，包膜完整。11例(26.19%)瘤体内部钙化。

2.2 两组患者SUVmax及纹理参数比较两组患者均值、方差、峰度、偏度、能量比较差异无统计学意义(P>0.05)；观察组患者SUVmax、熵值显著高于对照组(P<0.05)，见表1。

表1 两组患者PET/CT图像纹理参数比较

2.3 SUVmax、能量、熵值对甲状腺癌的诊断价值分析当SUVmax=4.92，SUVmax诊断甲状腺癌的敏感性和特异性分别为82.17%、72.14%。ROC曲线分析结果显示，联合检测曲线下面积(AUC)分别为0.869，高于单独检测，见表2。

表2 SUVmax、熵值对甲状腺癌的诊断价值分析

图1 SUVmax、熵值对甲状腺癌的诊断ROC曲线分析

3 讨 论

近年来，随着人们对甲状腺疾病筛查的重视程度增加和诊断技术的升级，甲状腺病变的检出率逐年攀升，但病变组织良恶性的确诊仍是一个难点[6]。超声引导下的穿刺抽吸活检技术的应用使甲状腺恶性肿瘤评估的准确率由14%提高到50%左右，具有并发症少、成功率高等优点，但仍有部分患者细胞学特征不显著无法获得确定的结果[7]。PET/CT是目前临床最成熟、使用最广泛的核医学检查。

郭锐等人[8]以病理结果为“金标准”，使用18F-FDG PET/CT和CT平扫对72例同时性多原发癌患者进行诊断，发现18F-FDG PET/CT病灶检出率显著高于CT平扫，各部位正常组织与病灶组织SUVmax值存在统计学差异。叶智轶[9]对178例碘-131全身显像阴性的甲状腺癌患者行18F-FDG PET/CT检测，准确率为86.67%，证实18F-FDG PET/CT是一种较为有效的诊断方法。本研究结果显示，当以SUVmax=4.92作为区分甲状腺病变良恶性的诊断阈值时，诊断敏感度为82.17%，特异度为72.41%，与杜晓庆等人[10]的结果较为接近。但有学者指出，组织炎症、真菌感染、囊肿等因素可造成18F-FDG SUV值增加，因此18F-FDG PET/CT诊断的准确率存在较大波动[11]。

癌细胞增殖活跃，生长迅速，葡萄糖代谢水平高，因而胞膜葡萄糖转运蛋白含量高于正常水平。18F-FDG是一种经过标记的葡萄糖类似物，静脉注射进入体内后重新分布，癌细胞摄取18F-FDG增加，PET/CT根据18F-FDG的分布情况形成分子水平的显像[12]。但微血管及细胞密度、组织灌注程度、细胞坏死等等生理参数也对PET图像中像素灰度的差异造成影响，即决定了不同组织图像的异质性[13]。纹理分析即是利用上述差异描述体素、灰度强弱关系的数学算法，可反映真实图像的固有性质，揭示肿瘤组织内部细微结构的生理变化，从而形成表述特征的量化参数[14]。近年来，利用纹理分析对肿瘤的诊断、分期及预后预测成为临床研究的热点。张斌等人[15]对非小细胞肺癌患者纵膈淋巴结18F-FDG PET/CT检测并进行图像纹理分析发现，淋巴结转移组峰度、能量、熵值于非转移组相比差异有统计学意义，放化疗缓解组的熵值也低于非缓解组，提示纹理参数对肿瘤诊断及化疗效果评价均有一定的应用价值。

本研究筛选了均值、方差、峰度、偏度、能量、熵值共6项纹理参数指标进行分析，结果显示，甲状腺癌患者与甲状腺瘤仅在熵值比较有统计学差异，提示熵值是反应甲状腺癌患者显像特征的有效参量。熵值是纹理分析的二阶统计学参数，可反应图像中纹理的非均匀程度。熵值越大，表示纹理复杂程度越高，即图像纹理分布的随机性强。图像的异质性也就越高。甲状腺癌患者熵值高于甲状腺肿瘤患者，图像的异质性高，反应病变部位肿瘤组织生物学行为活跃。而SUV仅反映单个像素内肿瘤代谢信息，熵值的特性正好弥补了SUV所造成的的不足。本研究采用灰度共生矩阵提取图像熵值用于甲状腺癌的鉴别诊断，经ROC曲线分析，曲线下面积为0.725，小于SUVmax的0.816，提示熵值对于甲状腺癌的诊断效能低于SUVmax。当采用二者联合诊断时，诊断的敏感度和特异度均明显提高，说明SUVmax、熵值联合诊断能弥补单一参量的不足，大大提高诊断的灵敏度。

综上所述，18F-FDG PET/CT图像纹理特征参数-熵，对甲状腺癌具有一定的诊断价值，熵值与SUVmax联合应用可提高甲状腺癌诊断的敏感度和特异度。