Эффективность применения ПЭТ с 18F-ФДГ в дифференциальной диагностике рака легкого при вычислении стандартизированного показателя захвата и критерия очаг/легкое Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»

2012

ВЕСТНИК САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

Сер. 11

Вып. 1

ЛУЧЕВАЯ ДИАГНОСТИКА

УДК 616.831:616.24-006

П. К.Яблонский2,3, М. С. Тлостанова1, А. О. Аветисян2

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПЭТ С 18Г-ФДГ В ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКЕ РАКА ЛЕГКОГО ПРИ ВЫЧИСЛЕНИИ СТАНДАРТИЗИРОВАННОГО ПОКАЗАТЕЛЯ ЗАХВАТА И КРИТЕРИЯ ОЧАГ/ЛЕГКОЕ

1 ФГБУ «Российский научный центр радиологии и хирургических технологий» Минздравсоцразви-тия;

2 ФГБУ «Санкт-Петербургский НИИ фтизиопульмонологии» Минздравсоцразвития России;

3 ФБГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет», медицинский факультет

Широкое использование в клинической практике современных методов лучевой диагностики увеличило частоту выявления образований в легких, в том числе рака легкого (РЛ), на ранних стадиях заболевания [1-3]. Визуализация очага при рентгенологическом исследовании далеко не всегда означает решение проблемы идентификации характера патологического процесса. В сомнительных случаях принято проводить динамическое наблюдение за больным или терапию «ех ^иуапНЬиз». Однако в настоящее время такая тактика все чаще признается малоэффективной, а иногда и неприемлемой. Большинство проблем дифференциальной диагностики РЛ, доброкачественных опухолей и неопухолевых заболеваний (НЗ) решают различные методы инвазивной диагностики [4]. Вместе с тем в случаях глубокого залегания патологического очага, расположении фокуса рядом с позвоночным столбом или в области лопатки, небольшого размера образования, тяжелой сопутствующей респираторной патологии, выполнение инвазивных манипуляций может быть сопряжено с риском осложнений, а также сопровождаться проблемами технического характера.

Позитронная эмиссионная томография (ПЭТ) с 'Т-фтордезоксиглюкозой ('Т-ФДГ) вместе с другими методами лучевой визуализации успешно используется для выявления РЛ [5, 6]. Хорошо известно, что данная технология позволяет с высокой точностью разграничить злокачественное новообразование и большинство доброкачественных опухолей, тем самым ограничить применение инвазивных методов диагностики, а в ряде случаев избежать ненужного оперативного вмешательства. Сложнее ситуация складывается с дифференциальной диагностикой большой группы заболеваний, которые характеризуются схожей с РЛ рентгенологической симптоматикой:

© П. К. Яблонский, М. С. Тлостанова, А. О. Аветисян, 2012

пневмонии, туберкулез, саркоидоз, грибковое поражение и другие. При позитронной томографии указанные нозологические формы, также как и РЛ, проявляются очаговым увеличением метаболизма 'Т-ФДГ [7, 8]. По литературным данным последних лет доминирующее значение в решении дифференциально-диагностических трудностей, возникающих при ПЭТ исследовании, отводится совершенствованию количественной обработки. В большинстве случаев авторы предлагают внедрение новых, альтернативных общеизвестному расчету стандартизированного показателя захвата, относительных критериев. Одним из них является показатель — очаг/легкое.

Целью настоящей работы является сравнительный анализ информативности ПЭТ с 'Т-ФДГ в дифференциальной диагностике РЛ при вычислении стандартизированного показателя захвата и критерия очаг /легкое.

Материал и методы. Для реализации поставленной цели нами были проанализированы данные ПЭТ у 327 больных различными заболеваниями бронхолегочной системы. Распределение пациентов в зависимости от диагноза представлено в таблице 1.

Табпица 1. Распределение пациентов в зависимости от диагноза (п = 347)

Диагноз Количество больных

Злокачественные опухоли: 189

Плоскоклеточный рак 99

Аденокарцинома 49

Бронхиолоальвеолярый рак (БАР) 15

Мелкоклеточный рак 19

Крупноклеточный рак 2

Мукоэпидермоидный рак 1

Карциноид 4

Доброкачественные опухоли: 65

Хондрогамартома 60

Гемангиоперицитома 3

Ангиолейомиома 1

Невринома 1

Неопухолевые заболевания: 93

Саркоидоз 7

Туберкулез 46

Острая пневмония 4

Хроническая (карнифицирующая) пневмония 2

Гранулематоз Вегенера 2

Альвеолит 2

Прочие: (пневмосклероз, гиперплазия внутрилегочного узла, мальформа-ция, тромбоэмболия легочной артерии) 30

Из представленной таблицы видно, что основную группу обследованных больных составили пациенты с аденокарциномой легкого, плоскоклеточным раком, туберкулезом и хондрогамартомами.

Во всех случаях проведению позитронной томографии предшествовало выполнение бактериологического исследования мокроты или промывных вод бронхов, серологических реакций крови на туберкулез, полимеразной цепной реакции (ПЦР) для выявления ДНК микобактерии туберкулеза в различных материалах, фиброброн-хоскопии, а также рентгенографии и спиральной компьютерной томографии (КТ) грудной клетки. При периферическом расположении патологического очага в легком проводилась чрезбронхиальная биопсия (ЧББ). При этом в 23,5% случаев гистологический материал оказался малоинформативным. Трансторакальная биопсия легких выполнялась при субплевральном расположении образований. При этом у 11,3% больных полученный материал был расценен как неинформативный. При невозможности исключения злокачественного процесса больным с периферическим расположением инфильтрата и небольшим (менее 2,0 см) размером патологического очага с лечебно-диагностической целью проведены оперативные вмешательства со срочным гистологическим исследованием. В случае подтверждения РЛ объем операции был расширен до радикального. Пациентам с внебольничной пневмонией диагноз установлен на основании клинико-рентгенологических данных, которые оценивались в динамике на фоне антибактериальной терапии.

Позитронная томография выполнялась всем пациентам по стандартной программе и заключалась в проведении последовательного сканирования шеи, грудной клетки, брюшной полости и таза через 112,69 ± 1,96 минут после введения радиофармпрепарата (РФП). Количественная обработка полученных результатов включала определение наибольшего сцинтиграфического размера патологического очага и вычисление максимального значения стандартизированного показателя захвата (Standardized Uptake Value — SUV). Расчет SUV производился программным комплексом автоматически в специализированной программе с учетом показателей физического полураспада радионуклида по следующей формуле:

концентрация радиоактивности РФП в зоне интереса/(Бк/г) введенная активность РФП (Бк)/ масса тела (г)

Расчет критерия очаг/легкое заключался в вычислении соотношения между максимальным значением показателя SUV в патологическом очаге и SUV в интактной паренхиме легкого.

Статистическую обработку полученных данных осуществляли с применением пакета MedCalc 11.0.1 for Windows. При этом использовали методы параметрической и непараметрической статистики. Методы описательной (дескриптивной) статистики включали в себя оценку среднего арифметического (M), средней ошибки среднего значения (m) — для признаков, имеющих непрерывное распределение; а также частоты встречаемости признаков с дискретными значениями. Критический уровень достоверности нулевой статистической гипотезы (об отсутствии значимых различий или факторных влияний) принимали равным 0,05. Для выявления пороговых значений SUV и критерия очаг/легкое, а также оценки чувствительности и специфичности позитронной эмиссионной томографии, обработка данных проводилась с помощью

ROC-анализа (Receiver Operating Characteristic), который заключался в построении характеристической кривой. Эта кривая отражает результаты бинарной классификации, при которой модель предсказывает вероятность того, что наблюдение относится к одному из двух классов.

Результаты и обсуждение. При визуальном анализе данных ПЭТ гиперметаболизм глюкозы очагового характера был зарегистрирован у 274 из 347 обследованных больных. В 188 из 189 случаев повышенное накопление РФП было обусловлено наличием злокачественной опухоли. У одного больного с карциноидом низкой степени злокачественности был получен ложноотрицательный результат. Патологический захват РФП наблюдался у одной пациентки с доброкачественной опухолью. Приоритетное значение в повышении гликолиза в этом случае, по-видимому, имел высокий проли-феративный индекс опухолевых клеток. У 85 больных НЗ повышенное накопление РФП было обусловлено воспалительным процессом. Основную группу среди этих пациентов составили больные туберкулезом. В остальных случаях, в том числе при доброкачественных опухолях, уровень метаболической активности в проекции изменений, выявленных при других методах лучевой визуализации, соответствовал фоновому. При этом показатели SUV в интактной паренхиме легких варьировали от 0,22 до 1,94 и составили в среднем 0,89 ± 0,02.

На рисунке 1 представлено распределение значений SUV в выявленных очагах у больных РЛ и НЗ. Из рисунка следует, что у пациентов с РЛ минимальный уровень метаболической активности составил 1,4, максимальный — 39,29, среднее значение достигало 8,26 ± 0,45. У пациентов с НЗ значения SUV варьировали в пределах 0,6315,4 и составили в среднем 3,08 ± 0,24. Различия между средними значениями SUV у больных РЛ и НЗ были статистически значимыми (p < 0,0001).

40 35 30 25 20 15 10 5 0 -

РЛ

НЗ

Рис. 1. Распределение значений SUV у больных злокачественными и неопухолевыми заболеваниями

I

53 Я

a

tr О

50

40

30

20

10

0 -

РЛ НЗ

Рис. 2. Распределение показателей очаг/легкое у больных раком легкого и неопухолевыми заболеваниями

На рисунке 2 продемонстрировано распределение значений показателя очаг/легкое у больных РЛ и НЗ. Из представленного рисунка видно, что значения показателя очаг/легкое у больных РЛ варьировали в пределах от 1,23 до 58,18, у пациентов с НЗ — от 1,0 до 16,04. При этом различия между средними значениями показателей очаг/легкое у больных РЛ и НЗ были статистически значимыми (p < 0,0001) и определялись на уровне 9,93 ± 0,56, 4,53 ± 0,36 соответственно.

Сцинтиграфические размеры зарегистрированных нами патологических очагов у больных РЛ и пациентов с НЗ определялись в пределах от 1,0 до 6,0 см, достоверно не различались (p = 0,6142) и составили в среднем 4,01 ± 0,11 см, 3,62 ± 0,09 см соответственно.

Статистическая обработка полученных результатов проводилась с учетом выявленной взаимосвязи между уровнями SUV, а также очаг/легкое и размером патологического очага. Кривые регрессии у больных РЛ и НЗ представлены на рисунках 3, 4. Выявленная зависимость обусловила ранжирование наблюдений на пять групп в зависимости от размера очага (табл. 2).

Таблица 2. Распределение средних значений показателей SUV и очаг/легкое в зависимости от

размера очага

№ группы Размер, см SUV (M ± m) при РЛ SUV (M ± m) при НЗ Р Очаг/легкое (M ± m) при РЛ Очаг/легкое (M ± m) при НЗ Р

1 1,0-2,0 5,54 ± 0,53 2,20 ± 0,25 <0,0001 5,93 ± 0,51 3,74 ± 0,58 0,0007

2 2,1-3,0 6,93 ± 0,55 2,68 ± 0,34 <0,0001 6,74 ± 0,45 3,98 ± 0,58 0,0005

3 3,1-4,0 8,80 ± 0,82 2,50 ± 0,48 <0,0001 10,06 ± 0,93 4,11 ± 1,03 0,0008

4 4,1-5,0 11,46 ± 1,53 2,72 ± 0,51 0,0001 12,37 ± 1,28 6,23 ± 0,80 0,0004

5 5,1-6,0 11,88 ± 2,17 4,60 ± 0,80 0,0083 13,33 ± 2,3 6,87 ± 0,97 0,0476

18 -

_ О

16 -

14- (5 12 - О

о О

SUV

Рис. 3. Кривая регрессии между размером патологического очага и значениями SUV у больных раком легкого и неопухолевыми заболеваниями (r = 0,40, p < 0,0001)

0 5 10 15 20

Размер

Рис. 4. Кривая регрессии между размером патологического очага и показателями очаг/легкое у больных раком легкого и неопухолевыми заболеваниями (г = 0,35, р = 0,0047)

Из таблицы 2 видно, что увеличение размера выявленных очагов сопровождалось повышением как уровня SUV, так и показателя очаг/легкое. При этом у больных РЛ оба параметра были достоверно выше, чем у пациентов с НЗ (p < 0,05). Кроме того, анализ динамики значений SUV у больных РЛ показал, что прирост данного показателя от группы к группе был статистически значимым (p < 0,05). В то же время у пациентов с НЗ увеличение размера патологического очага не привело к достоверным различиям между уровнями SUV (p < 0,05). При изучении динамики значений очаг/легкое у больных РЛ достоверное увеличение было зарегистрировано лишь при достижении размера опухолевого очага 3 см и более. У пациентов с НЗ во всех случаях динамика данного показателя была незначительна (p > 0,05).

Пороговые значения SUV и очаг/легкое, а также чувствительность и специфичность ПЭТ в зависимости от размера патологического очага представлены в таблице 3.

Таблица 3. Пороговые значения SUV и очаг/легкое, а также чувствительность и специфичность ПЭТ в зависимости от размера патологического очага

№ группы Критерий Пороговое значение SUV Чувствительность,% Специфич-ность,%

1 SUV >3,3 75,7 85,2

очаг/легкое >3,3 78,4 66,7

2 SUV >4,3 75,5 100,0

очаг/легкое >3,07 93,9 55,6

3 SUV >4,8 72,5 87,3

очаг/легкое >4,04 94,6 75,0

4 SUV >5,16 82,8 100,0

очаг/легкое >3,61 93,1 85,7

5 SUV >8,5 71,4 100,0

очаг/легкое >10,75 60,0 88,1

Примечание:p < 0,0001.

Приведенные в таблице 3 данные свидетельствуют о повышении порогового значения SUV по мере увеличения размера выявленного очага. Динамика критерия очаг/ легкое разнонаправленна. При этом более высокие показатели чувствительности и специфичности метода нами были зарегистрированы при расчете максимального значения SUV.

Обобщая вышеприведенные данные, хотелось бы подчеркнуть, что для повышения эффективности ПЭТ в дифференциальной диагностике РЛ и НЗ необходимо учитывать не только значение SUV, но и размер патологического очага. Использование пороговых уровней SUV, рассчитанных в зависимости от размера очага, существенно увеличивает возможности ПЭТ в разграничении злокачественного и неопухолевого процессов. В то же время применение показателя очаг/легкое по нашим данным снижает информативность метода. Поэтому использование данного параметра в повседневной клинической практике следует признать нецелесообразным.

Литература

1. Хоружик С. А., Богушевич Е. В., Спринджук М. В. и др. Компьютер-ассистированная диагностика узловых образований в легких // Вопр. онкол. 2011. Т. 57, № 1. С. 25-35.

2. Барчук А. А., Арсеньев А. И., Левченко Е. В. Скрининг рака легкого // Вопр. онкол. 2009. Т. 55, № 1. С. 7-14.

3. Ростовцев М.В., Важенин А. В., Лукин А. А. и др. К вопросу о роли компьютерной томографии в алгоритме диагностики рака легкого // Вестн. рентгенол. и радиол. 2003. № 1. C. 32-35.

4. Харченко В. П., Черниченко Н. В., Гваришвили А. А. и др. Алгоритм инструментальной диагностики злокачественных новообразований легких // Вопр. онкол. 2009. Т. 55, № 4. С. 459-462.

5. Асланиди И. П., Мухортова О. В., Шурупова И. В. и др. Дифференциальная диагностика очаговых образований легких методом позитронно-эмиссионной томографии с 'Т-ФДГ // Мед. радиол. и радиационная безопасность. 2010. Т. 55. С. 46-57.

6. Mavi A., Lakhani P., Hongming Z. Fluorodeoxyglucose-PET in characterizing solitary pulmonary nodules, assessing pleural diseases, and the initial staging, restaging, therapy planning, and monitoring response of lung cancer // Radiol Clin N Am. 2005. Vol. 43. Р. 1-21.

7. Chen C., Lee B., Yao W. Dual-Phase 18F-FDG PET in the diagnosis of pulmonary nodules with an initial standard uptake value less than 2.5 // AJR 2008. Vol. 191. Р. 475-479.

8. Hashimoto Y., Tsujikawa T., Kondo C. Accuracy of PET for diagnosis of solid pulmonary lesions with 18F-FDG uptake below the standardized uptake value of 2.5 // J Nucl Med. Mar 2006. Vol. 47 (3) Р. 426-431.

Статья поступила в редакцию 7 декабря 2011 г.