CC BY
76
онкология
Информативность позитронной эмиссионной томографии с [18^]фтордезоксиглюкозой в дифференциальной диагностике рака легкого
М.С.Тлостанова1, А.О.Аветисян2
1Российский научный центр радиологии и хирургических технологий, отделение позитронной эмиссионной томографии, Санкт-Петербург (зав. отделением - д.м.н. Н.А.Костеников);
2НИИ фтизиопульмонологии, отделение торакальной хирургии и дифференциальной диагностики, Санкт-Петербург
(зав. отделением - ст. науч. сотр. А.ОАветисян)
Цель исследования - изучение информативности позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ) с [18^]фтордезоксиглю-козой при использовании порогового значения стандартизированного показателя захвата (Standardized Uptake Value -SUV) выше 2,5 в дифференциальной диагностике рака легкого. Проанализированы данные ПЭТ у 347 больных с очаговыми или инфильтративными изменениями в легких. У 274 больных был зарегистрирован очаговый гиперметаболизм глюкозы и измерены максимальные значения SUV. Проведен сравнительный анализ чувствительности и специфичности ПЭТ в дифференциальной диагностике рака легкого и неопухолевых заболеваний при пороговых значениях SUV выше 2,5 и выше 4,3. Установлено, что при использовании порогового уровня SUV выше 2,5 эффективность ПЭТ в выявлении рака легкого не высока. Повышение порогового уровня SUV до 4,3 и выше существенно увеличивает возможности ПЭТ в дифференциальной диагностике рака легкого, доброкачественных опухолей, а также неопухолевых заболеваний.
Ключевые слова: позитронная эмиссионная томография, [18Р]фтордезоксиглюкоза, рак легкого, SUV
The informativeness of positron emission tomography with [18F]-fluorodeoxyglucose in differential diagnosis of lung cancer
M.S.Tlostanova1, A.O.Avetisyan2
1Russian Research Center for Radiology and Surgical Technologies, Department of Positron Emission Tomography, St.-Petersburg (Head of the Department - DMSci N.A.Kostenikov); 2Research Institute of Phtisiopulmonology,
Department of Thoracic Surgery and Differential Diagnosis, St.-Petersburg (Head of the Department - Sr. Res. Assoc. A.O.Avetisyan)
The aim was to study the informativeness of [18F]-fluorodeoxyglucose positron emission tomography (PET) with utilization of SUV (Standardized Uptake Value) threshold more than 2.5. PET data of 347 patients with focal and infiltrate changes of lung were analyzed. 274 patients had increased focal uptake of [18F]-fluorodeoxyglucose. On the basis of SUVmax value comparative analysis of sensitivity and specificity of PET in differential diagnosis of lung cancer from non-neoplastic diseases were done. The threshold value of SUV more than 2.5 and SUV more than 4.3 were taking into account. The efficacy of PET with threshold value of SUV more than 2.5 was relatively low. The analysis of our data showed that the possibilities of positron emission tomography in differential diagnosis of lung cancer, benign lung tumor and non-neoplastic diseases increased when threshold of SUV was 4.3 and more.
Key words: positron emission tomography, [18F]-fluorodeoxyglucose, lung cancer, SUV
Для корреспонденции:
Тлостанова Марина Сергеевна, кандидат медицинских наук, врач-радиолог отделения позитронной эмиссионной томографии Российского научного центра радиологии и хирургических технологий Адрес: 197758, Санкт-Петербург, пос. Песочный, ул. Ленинградская, 70 Телефон: (812) 596-6649 E-mail: [email protected]
Статья поступила 02.11.2011 г., принята к печати 21.02.2012 г.
Благодаря бурному развитию медицинской техники достигнут значительный прогресс в диагностике очаговых и инфильтративных заболеваний легких. Постоянное совершенствование технологий компьютерной томографии (КТ) сделало возможным визуализацию патологических очагов в легких размерами от 1-2 мм [1-6]. Однако проблемы дифференциальной диагностики выявленных измене-
ний по-прежнему сохраняются. Позитронная эмиссионная томография (ПЭТ) с [18Р]фтордезоксиглюкозой ([18Р]ФДГ) наряду с другими методами лучевой визуализации успешно используется для выявления рака легкого (РЛ). Хорошо известно, что применение данной технологии позволяет с высокой точностью разграничивать злокачественные новообразования и большинство доброкачественных опухолей и тем самым исключать необходимость использования инва-зивных методов диагностики, а в ряде случаев результаты ПЭТ помогают предотвратить ненужное оперативное вмешательство. Сложнее ситуация складывается с дифференциальной диагностикой большой группы заболеваний, которые во многих случаях характеризуются схожими с РЛ клиническими проявлениями и рентгенологической симптоматикой. К таким заболеваниям относятся туберкулез, грибковые поражения, саркоидоз, некоторые виды пневмонии. При позитронной томографии указанные нозологические формы, так же как и РЛ, проявляются очаговым увеличением метаболизма [18Р]ФДГ. По литературным данным последних лет, доминирующая роль в решении дифференциально-диагностических трудностей отводится совершенствованию количественной обработки результатов ПЭТ [7-12]. В большинстве случаев изучается эффективность новых критериев, альтернативных общепринятому расчету стандартизированного показателя захвата (Standardized Uptake Value - SUV). Вместе с тем наиболее распространенным дифференциально-диагностическим приемом остается использование порогового значения SUV выше 2,5, которое, по мнению различных авторов, с достаточной точностью позволяет разграничивать злокачественные и неопухолевые заболевания.
Целью исследования было изучение информативности ПЭТ с [18Р]ФДГ в дифференциальной диагностике рака легкого при использовании порогового значения SUV выше 2,5.
Пациенты и методы
Проанализированы данные ПЭТ у 347 больных с очаговым и/или инфильтративным поражением легких. Распределение больных в зависимости от диагноза представлено в таблице. Видно, что основную группу обследованных больных составили пациенты с аденокарциномой легкого, плоскоклеточным раком, туберкулезом и хондрогамартомами.
Во всех случаях проведению ПЭТ предшествовало выполнение полного клинико-лучевого обследования, которое включало лабораторную диагностику, бронхоскопию, флюорографию или рентгенографию легких, а также рентгеновскую КТ органов грудной клетки и брюшной полости. Полученные данные подтверждали результатами морфологического анализа или динамическим наблюдением, которое заключалось в выполнении повторных КТ и ПЭТ.
Позитронную томографию всем пациентам выполняли по стандартному протоколу, который включал проведение последовательного сканирования всего тела через 112,69 ± 1,96 мин после введения радиофармпрепарата (РФП). Постпроцес-синговую обработку полученных данных осуществляли путем определения наибольшего размера очага гиперфиксации РФП и расчета максимального значения SUV. Вычисление SUV производили автоматически с помощью
Таблица. Распределение больных в зависимости от диагноза (n = 347)
Диагноз Число больных
Злокачественные опухоли: 189
плоскоклеточный рак 99
аденокарцинома 49
бронхиолоальвеолярный рак 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, мальформация, тромбоэмболия легочной артерии 30
программного комплекса, в специализированной программе ROI, с учетом показателей физического полураспада радионуклида по формуле:
концентрация радиоактивности РФП SUV в зоне интереса (МБк/г)
введенная активность РФП (МБк/масса тела в граммах)
Статистическую обработку полученных данных осуществляли с применением пакета «MedCalc 11.0.1 for Windows», используя методы параметрической и непараметрической статистики. Методы описательной (дескриптивной) статистики включали в себя оценку среднего арифметического (M) и стандартной ошибки среднего арифметического (m) для признаков, имеющих непрерывное распределение, а также определение частоты встречаемости признаков с дискретными значениями. Критический уровень достоверности нулевой статистической гипотезы (об отсутствии значимых различий или факторных влияний) принимали равным 0,05. Для определения пороговых значений SUV, а также для оценки чувствительности и специфичности ПЭТ обработку данных проводили с помощью ROC-анализа (Receiver Орега^пд 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 исследования и их обсуждение
При визуальном анализе данных ПЭТ гиперметаболизм глюкозы очагового характера был зарегистрирован у 274 из 347 обследованных больных. Патологический захват РФП определили в 188 (99,5%) случаях РЛ, у 1 пациентки с доброкачественной ангиолейомиомой с высоким пролифе-ративным индексом опухолевых клеток и у 85 (91,4%) больных различными неопухолевыми заболеваниями (НЗ).
Информативность позитронной эмиссионной томографии с [18Р]фтордезоксиглюкозой в дифференциальной диагностике рака легкого
В 8 (8,6%) случаях НЗ, у 1 больного злокачественным карци-ноидом легкого и у 64 (98,5%) пациентов с доброкачественными опухолями повышенного накопления РФП обнаружено не было.
Выявленные очаги гиперметаболизма глюкозы имели различную форму и структуру. Размеры визуализируемых очагов были в пределах от 1,0 до 6,0 см и составили в среднем 3,89 ± 0,14 см. Метаболическая активность в патологических очагах также варьировала. Наибольшие величины БиУ регистрировали у пациентов с РЛ, наименьшие -у больных с воспалительными заболеваниями легких.
SUV
40 35 30 25 20 15 10 5 0
Плоскоклеточный РЛ Аденокарцинома Мелкоклеточный РЛ БАР
Рис. 1. Диаграмма размаха значений SUV у больных БАР, адено-карциномой легкого, плоскоклеточным и мелкоклеточным раком легкого. Здесь и на рис. 2 риска внутри прямоугольника показывает медиану. Верхняя и нижняя границы прямоугольника соответствуют 75-му и 25-му процентилям, «внутрь» прямоугольника (ящика) попадает 50% наблюдений. Из ящика вверх и вниз тянутся «усы», которые заканчиваются в наибольшем и наименьшем значениях, не являющихся выбросами. Не входящие в статистически значимый диапазон точки (выбросы) изображены отдельно в виде квадратов и кружков. Выбросами считаются значения, лежащие в диапазонах, превышающих высоту ящика от его верхней и нижней границы в 1,5 раза.
SUV 16
14
12
10
Туберкулез Саркоидоз Пневмонии Пневмосклероз
Рис. 2. Диаграмма размаха значений SUV у больных туберкулезом, саркоидозом легкого, пневмониями и пневмосклерозом.
На рис. 1 и 2 показаны результаты сравнительного анализа значений БиУ у больных со злокачественными новообразованиями (бронхиолоальвеолярный рак, аденокарцинома, плоскоклеточный и мелкоклеточный РЛ) и у больных с пневмосклерозом, саркоидозом, туберкулезом, пневмониями. Из рис. 1 видно, что медиана значений БиУ при плоскоклеточном РЛ была несколько выше, чем при аденокарцино-ме, бронхиолоальвеолярном раке (БАР) и мелкоклеточном раке. Однако статистически значимых различий в значениях БиУ в зависимости от гистологического диагноза у больных РЛ нами не выявлено (р > 0,05).
У пациентов с воспалительными заболеваниями (рис. 2) наибольшие значения БиУ регистрировались у больных туберкулезом. Были обнаружены достоверные различия БиУ у пациентов с пневмосклерозом при сравнении с БиУ больных туберкулезом, пневмонией и саркоидозом. В остальных случаях значения Б11У достоверно не отличались (р > 0,05).
При дальнейшей оценке полученных результатов было установлено, что величины БиУ при всех морфологических типах РЛ были достоверно выше, чем при пневмосклерозе (р < 0,0001). Статистически значимые различия БиУ были обнаружены при сравнении больных, страдающих плоскоклеточным раком, с больными туберкулезом, пневмонией и саркоидозом. Не отличались между собой значения БиУ при БАР и мелкоклеточном раке, при аденокарциноме легкого и саркоидозе, а также при пневмонии и туберкулезе (р > 0,05). По нашему мнению, интерпретация ПЭТ-данных наиболее затруднительна именно в этой группе пациентов, так как высокие значения БиУ при плоскоклеточном раке в большинстве случаев все-таки позволяют заподозрить неопластический процесс в легком. Между тем более низкие значения БиУ при других типах опухолей (мелкоклеточный рак, БАР, аденокарцинома), которые также регистрируют при активном туберкулезном процессе, саркоидозе легких, пневмониях, являются перекрестными. Это в значительной степени затрудняет дифференциальную диагностику.
Изучение интенсивности метаболических процессов при злокачественном и неопухолевом поражении легких относительно заданного нами порогового уровня БиУ выше 2,5 показало, что в 181 из 189 случаев РЛ стандартизированный показатель захвата РФП превышал указанное значение. Исключение составили 8 пациентов: 1 больной с БАР и 7 -с аденокарциномой легкого. Такие результаты, на первый взгляд, полностью согласовываются с данными приведенных нами авторов. В то же время у 53 из 85 больных НЗ с очаговым гиперметаболизмом глюкозы и у 1 пациентки с доброкачественной ангиолейомиомой величина БиУ, так же как и при РЛ, превышала значение 2,5. Так, значения БиУ выше 2,5 были зарегистрированы у 3 пациентов с сар-коидозом, 2 больных пневмонией, в 2 случаях гранулемато-за Вегенера, у 1 больной доброкачественной ангиолейомио-мой и у 45 пациентов с туберкулезом легких. Необходимо отметить, что только у пациентов с пневмосклерозом легких во всех случаях рассчитанные нами величины БиУ не превышали пороговое значение 2,5.
На рис. 3 представлены результаты ЯОС-анализа при использовании порогового уровня БиУ выше 2,5. При данном уровне метаболической активности чувствительность ПЭТ в дифференциальной диагностике РЛ и НЗ составила 93,2%,
8
6
Рис. 3. Результаты ROC-анализа при использовании порого- Рис. 4. Результаты ROC-анализа при использовании порогового уровня SUV выше 2,5. 0 - неопухолевые заболевания; 1 - рак вого уровня SUV выше 4,3. 0 - неопухолевые заболевания; 1 - рак
легкого.
специфичность - 53,3% (p < 0,0001). При пороговом уровне SUV, превышающем значение 4,3, показатель специфичности увеличивался до 80,4% при одновременном снижении чувствительности до 75,0% (p < 0,0001) (рис. 4).
Таким образом, при использовании порогового уровня SUV выше 2,5 эффективность ПЭТ в выявлении РЛ не высока, прежде всего, из-за значительного накопления [18Р]ФДГ при туберкулезном и других воспалительных процессах. По нашим данным, повышение порогового уровня SUV до 4,3 и выше существенно увеличивает возможности ПЭТ в дифференциальной диагностике РЛ и некоторых НЗ.
Литература
1. 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.
2. Гамова Е.В., Нуднов Н.В. Периферический рак легкого в МР-изображении // Вестн. рентгенол. и радиол. 2005. №4. C.24-28.
3. Гамова Е.В., Нуднов Н.В. Возможности МРТ в дифференциальной диагностике периферического рака легкого и воспалительных заболеваний // Вестн. рентгенол. и радиол. 2006. №4. С.19-23.
4. 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.
5. 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.
6. Барчук А.А., Арсеньев А.И., Левченко Е.В. Скрининг рака легкого // Вопр. онкол. 2009. Т.55. №1. С.7-14.
7. Номори Х., Ватанабе К., Оцука Т. и др. Роль позитронной эмиссионной томографии с фтордезоксиглюкозой в диагностике метастазов в лимфатические узлы и оценке опухолевой инвазии при аденокарциноме легкого клинической стадии T1N0M0 // Вестн. РОНЦ. 2004. №4. С.74-81.
8. 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. №43. P.1-21.
9. Cloran F.G., Banks K.P., Song W.S. et al. // Lung Cancer. 2009. V.24. №1. P.65-68.
10. 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. V.191. P.475-479.
11. 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. 2006 Mar. V.47. №3. P.426-431.
12. Асланиди И.П., Мухортова О.В., Шурупова И.В. и др. Дифференциальная диагностика очаговых образований легких методом позитронно-эмиссионной томографии с Ш-ФДГ // Мед. радиол. и радиац. безопас. 2010. Т.55. С.46-57.
Информация об авторе:
Аветисян Армен Оникович, кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник, врач-хирург, заведующий отделением торакальной хирургии и дифференциальной диагностики НИИ фтизиопульмонологии Адрес: 193036, Санкт-Петербург, Лиговский пр-т, 2, корп. 4 Телефон: (812) 579-2222. E-mail: [email protected]
