肿瘤影像PET/CT读片时如何选择合适的伪彩及窗宽窗位

文摘   科学   2024-01-22 18:30   广东  


核医学科诊断医生在阅读PET/CT检查图像的过程中,通常需要同时查看多组影像,包括PET断层图像、CT断层图像、PET/CT融合图像及PET单模态最大密度投影(MIP),等等。为了避免误诊、漏诊,同时也为了能准确地通过截图向其它医生及患者展示诊断结果,诊断医生需要选择正确的伪彩(color scale)并设置合理的窗宽、窗位。笔者基于中山大学肿瘤防治中心核医学科日常工作经验,对《我们如何解读肿瘤FDG PET/CT显像》一文How We Read Oncologic FDG PETCT,由Michael S. Hofman和Rodney J. Hicks合著,发表于2016年肿瘤学一区的《癌症影像学》(Caner Imaging)期刊相关内容进行编译、解读,将伪彩及窗宽窗位设置的要点、难点整理成下文,希望能帮助读者进一步了解该项工作在PET/CT诊断中的重要性、并为临床工作提供参考。


一、什么是伪彩

计算机通过后处理,将探测器检测到的成对光子数目的多少转化为黑白图像上灰度的差异,便于肉眼观察。在PET单模态浏览常用的线性灰度色卡(inverse gray)中,下限阈值为白色,上限阈值为黑色(图1a)。在PET与CT的融合图像中,为了增加图像的可视化效果,人们对黑白图像进行着色,使其呈现出彩色的视觉效果,这种技术就叫做“伪彩”。

伪彩可以对不同的组织器官赋予不同颜色、将病灶与正常组织加以区分,帮助医生更容易也更准确地进行观察、诊断。伪彩色卡分为单一颜色连续光谱,如“热金属”(Hot metal),“热铁”(Hot iron,图1b);多色卡如:“彩虹”(Rainbow,图1c),“灌注”(Perfusion,图1d),“暖金属”(Warmmetal,图1e)等。正常组织的代谢强度通常显示为伪彩色卡上较低至中间色谱部分,而色卡的上部则通常用于展示异常高摄取显像剂的病灶。

图1 PET单模态图像中的线性灰度色卡(a)PET/CT融合图像中不同伪彩色卡(b-e)的应用

(图像来源:中山大学肿瘤防治中心)


《我们如何解读肿瘤FDG PET/CT显像》一文提出,不同的伪彩色卡会产生相当不同的视觉效果(图2),文中对各种常见伪彩色卡的优缺点进行了分析:①多色卡,如“彩虹”色卡;该色卡具有颜色的突变(同时包含冷色和暖色),在不同色谱范围内可以轻松区分显像剂摄取强度的变化,它也给阅片者带来直观的心理暗示:蓝绿色调是凉爽舒适的颜色、黄橙色调表示警示、而红色则代表危险,上述色调通常分别代表良性、不确定性和恶性病变。然而,当阈值设置不合适时,一些正常的组织器官也可显示为红色、橙黄色,这时候“彩虹”色卡的心理影响效果可能导致阅片医生误诊。②单一颜色连续光谱色卡,如热金属色;人眼对于非黑白色的单一颜色光谱不那么灵敏,因此此类单色色卡提供的视觉对比欠佳,难以定性地评估图像或了解异常的摄取在光谱中的位置,可能造成误诊漏诊;此外,“热金属”色卡及其类似色卡上的最高强度是白色的,当叠加在灰度CT图像上时可能会干扰解读。

图2 如图所示为结直肠癌肝转移患者,与其它色卡相比,彩虹色卡体现的肿瘤与肝脏之间的视觉对比更为强烈。

(图像摘自参考文献)

二、伪彩的阈值设定

在PET单模态浏览中,Inverse gray的下限阈值通常设为零(白色),而上限阈值需要人为调整、以获得生理和病理代谢的较好区分度。如图3的MIP图所示,对于高摄取背景(脑)下对于鼻咽部病灶的观察,较低的上限阈值会使得鼻咽病灶与脑部难以区分,而较高的上限阈值则会使病灶的显示颜色偏浅。

图3 不同的上限阈值造成不同的MIP图显示效果

(图像来源:中山大学肿瘤防治中心)


对于FDG-PET肿瘤显像,文中推荐选择肝脏作为参考背景,这样可以尽可能保持不同个体及同一个体不同时间点的图像窗宽窗位,并补偿SUV测量、剂量校准、剂量渗漏、不同的注射-上机时间间隔以及不同PET/CT设备上造成的技术差异。

使用Inverse gray时,通常可让正常肝脏中代谢分布最强(SUVmax)的体素显示在色卡范围的中部以下,也就是浅灰到中灰色(图4)。而在CT上叠加伪彩色卡时,以“彩虹”色卡为例,肝脏通常会呈现为蓝色,带有绿色斑点(图4)。然而,如果肝脏因弥漫性恶性病变、结节病或脂肪沉积而摄取异常时,以肝脏作为参考就不合适了,这时候我们一般可将上限SUV阈值设置为8-10、下限设置为0,以达到适当的视觉对比。

图4 在Inverse gray色卡下,调整PET的窗宽窗位,使肝脏呈现为浅灰至中灰色。在彩虹(Rainbow)色卡上,肝脏显示为蓝色背景+绿色斑点。可以看到,尽管两名患者(a和b)体重不同,但他们肝脏的代谢强度差别较小。

(图像摘自参考文献)


在观察特定部位时,我们也需要通过调整阈值来获得最佳的观察效果。文中提到,大脑、心肌和膀胱的代谢通常会饱和,呈现为伪彩色卡顶端的颜色,对于Inverse gray色卡即为黑色,对于“热金属”等连续色谱色卡则为接近白色。阅片过程中,浏览这些部位所在层面时,需要调整窗宽窗位的设置,避免漏诊误诊。

伪彩窗宽窗位的设置还要考虑年龄、显像目的、疾病等的影响。比如膀胱内尿液的显像剂分布与患者的年龄及检查过程中水化程度相关。又如,对于FDG-脑显像,高血糖或神经病变(如痴呆)会导致皮层糖酵解活动减少;在儿童成长过程中,大脑的FDG代谢分布也会发生变化(图5)。

图5 婴幼儿的大脑FDG代谢水平较成人偏低,成年人的脑FDG-PET在彩虹伪彩色卡的设置下皮质接近饱和(橙色、红色),而婴幼儿及低龄儿童的脑呈现为偏冷的蓝色、绿色。

(图像摘自参考文献)


某些疾病可能出现极高的SUV值,如侵袭性淋巴瘤或鳞癌(有时SUV值可达数十甚至超过三位数),此时需要提高伪彩色卡上限阈值,以更好地评估疾病累及范围及活动情况(图6)。

图6 对于转移性鼻咽癌患者,内镜活检提示其纵隔淋巴结大部分为坏死组织,只有当阈值上限调整为较高值时,坏死淋巴结和高活性转移灶之间的区别才能明显体现出来。

(图像摘自参考文献)


对于同一患者存在不同级别或不同活性病灶的情况而言,标准阈值(0-6,0-8或0-10)可以很好地展示病灶范围,但使用更高的上限阈值(如0-20)展示图像可能有助于识别转化区域或不同的疾病生物学特征,为医生选择活检部位提供指导(图7)。

图7 伴有转化的滤泡性淋巴瘤。A&B) 患者基线PET/CT显示横膈上下多发淋巴结浸润,其中部分病灶呈现中等强度FDG摄取(黄色箭头),而主动脉左旁区域可见摄取强度明显增加的淋巴结(红色箭头),符合转化表现。活检应选择红色箭头所示的可疑发生向侵袭性淋巴瘤转化的区域。C) 治疗后随访PET/CT显示完全代谢性反应。

(图像摘自参考文献)


对于非FDG的PET显像,由于部分内脏组织的生理性摄取较高,我们同样需要对相关部位的阈值进行调整,以保证病灶和正常组织的区分(图8)。

图8 68Ga-DOTATATE显像示乙状结肠神经内分泌肿瘤术后肝脏转移瘤,通过Inverse gray色卡及Perfusion伪彩的调整(上限阈值15),在PET单模态及PET/CT融合图上均可较清晰的展示肝内的小转移瘤(黄色箭头)。

 (图像来源:中山大学肿瘤防治中心)


总结


对于PET/CT中的PET模态及PET/CT融合图像的浏览,目前业内仍缺乏关于伪彩选择及窗宽窗位设置的共识及行业标准;《我们如何解读肿瘤FDG PET/CT成像》一文的作者认为应当建立相应的阅读规范,以提高诊断的准确性。线性灰度色卡是PET单模态浏览的常用色卡,其下限阈值通常设为零(白色),而上限阈值需要人为调整;在PET/CT融合图像浏览中,多色卡可能比单一颜色连续光谱色卡更有利于病灶的观察,我们通常可以选择肝脏作为参考背景,或将上限SUV阈值设置为8-10、下限设置为0。窗宽窗位的选择还受到观察部位、年龄、显像目的、疾病类型以及显像剂种类的影响,需要具体问题具体分析。

参考文献

[1]Hofman MS & Hicks RJ. How we read oncologic FDG PET/CT. Cancer Imaging, 2016;16:1–14.

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图文/李映荷/赵彧墨             

编辑/贾进

审核/胡莹莹/张旭/梁丽萍     

审核发布/樊卫

中山大学肿瘤防治中心核医学
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