基于MRI、CT和PET解剖标准化方法在[18F]florbetapir正电子发射断层扫描中Centiloid定量计算的比较研究

《Annals of Nuclear Medicine》：Comparison of MRI-, CT- and PET-based anatomical standardization for Centiloid scale calculation in [18F]florbetapir positron emission tomography

本研究针对临床实践中常缺乏同步三维T1加权磁共振成像（3D T1WI）的难题，系统比较了基于低剂量计算机断层扫描（CT）和仅用PET图像进行解剖标准化计算淀粉样蛋白PET的Centiloid（CL）值的可行性。结果表明，CT标准化会系统性低估CL值（平均差异-5.9±4.8 CL），而PET-only方法差异不显著（-2.1±11.0 CL）。在明确阳性（CL≥50）或阴性（CL≤5）病例中，省略MRI不影响阈值判断，为临床简化流程提供了重要依据。

　　

随着人口老龄化加剧，阿尔茨海默病（Alzheimer's Disease, AD）的早期诊断与干预成为全球公共卫生的重要挑战。在AD的病理进程中，β淀粉样蛋白（Aβ）在大脑皮层异常沉积是核心生物标志物之一，这一过程甚至可在临床症状出现前十余年就开始发生。正电子发射断层扫描（Positron Emission Tomography, PET）技术，特别是使用[¹⁸F]florbetapir等特异性示踪剂的淀粉样蛋白PET成像，能够活体、无创地检测脑内Aβ沉积情况，为AD的早期诊断、病程监测乃至治疗疗效评估提供了关键工具。

然而，如何在不同中心、不同设备乃至不同示踪剂之间实现淀粉样蛋白PET定量结果的标准化，一直是该领域面临的重大挑战。为此，国际学术界推出了Centiloid（CL）尺度这一标准化定量体系。该体系将年轻健康人群的平均Aβ沉积水平定义为0 CL，将典型AD患者的平均水平定义为100 CL，从而为跨研究比较和临床实践提供了统一标尺。全球阿尔茨海默病协会交互网络（Global Alzheimer's Association Interactive Network, GAAIN）推荐在进行CL值计算时，应采用同步采集的三维T1加权磁共振成像（3D T1-weighted MRI, 3D T1WI）对PET图像进行解剖标准化（即空间配准到标准脑模板空间），这被认为是金标准方法。

但理想很丰满，现实却很骨感。在繁忙的临床工作中，由于检查安排冲突、患者体内有MRI禁忌的植入物、历史影像数据缺失或序列不全等多种原因，获取与PET扫描同步的高质量3D T1WI图像往往困难重重。这一现实瓶颈严重限制了CL尺度在临床的广泛应用。近年来，研究者们开始探索替代方案：一种是利用PET/CT扫描中同时获取的低剂量CT图像进行解剖标准化，另一种是更为激进的“PET-only”方法，即仅利用PET图像本身进行配准，完全无需额外的解剖影像。这些方法已被集成到一些商业软件中，但其计算出的CL值与金标准MRI方法的一致性如何，特别是对于[¹⁸F]florbetapir这种常用示踪剂，尚缺乏系统性的评估。这就引出了本文的核心问题：当无法获得同步MRI时，基于CT或仅用PET的解剖标准化方法能否成为可靠的替代方案？它们与MRI方法的结果是否存在系统性差异？这些差异是否会影响临床决策？

为了回答这些问题，由Hirofumi Yamada和Kota Yokoyama等研究人员组成的团队在《Annals of Nuclear Medicine》上发表了他们的研究成果。他们开展了一项回顾性队列研究，旨在系统比较基于MRI、CT和PET-only三种解剖标准化方法在计算[¹⁸F]florbetapir PET的CL值时的差异，并评估这些替代方法在临床实践中的适用性。

本研究主要采用了回顾性队列分析、医学影像处理与定量分析以及统计学比较等方法。研究纳入了68例接受过[¹⁸F]florbetapir PET/CT扫描的患者，并利用两款商业软件（AMYclz? Neuro和BRAINEER? Model A）分别进行基于MRI、CT和PET-only的解剖标准化及CL值计算。通过相关性分析、Bland-Altman分析和配对t检验等方法系统评估了不同方法间的一致性与差异。

患者特征

研究共分析了68名患者，中位年龄为74岁，其中男性32名。患者的中位简易精神状态检查（MMSE）得分为26分。基于AMYclz? Neuro软件计算的中位CL值为33.87，表明研究队列涵盖了从淀粉样蛋白阴性到阳性的广泛人群。患者的临床诊断包括阿尔茨海默病（AD）或疑似AD（16例）、AD伴淀粉样蛋白血管病（1例）、AD伴正常压力脑积水（1例）、轻度认知障碍（MCI，35例）、临床前AD（4例）等，具有良好的临床代表性。

CL尺度计算与比较

研究人员使用两种软件、三种解剖标准化方法计算了每位患者的CL值。结果显示，不同方法计算出的CL值分布存在差异：

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  AMYclz? Neuro with CT：中位CL为33.87
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  AMYclz? Neuro with MRI：中位CL为43.44
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  BRAINEER? Model A with PET-only：中位CL为39.76
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  BRAINEER? Model A with MRI：中位CL为56.51
  初步数据提示，CT-based方法计算出的CL值倾向于低于MRI-based方法。

相关性分析和Bland-Altman分析

统计分析揭示了高度一致性：

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  CT与MRI-based方法（使用AMYclz? Neuro）之间存在极强的相关性（r=0.994）。
  
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  PET-only与MRI-based方法（使用BRAINEER? Model A）之间也表现出强相关性（r=0.970）。
  
  然而，Bland-Altman分析发现了系统性偏差：
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  与MRI-based方法相比，CT-based方法显著低估了CL值（平均差异为-5.9 ± 4.8 CL）。
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  PET-only方法与MRI-based方法之间的平均差异（-2.1 ± 11.0 CL）虽无统计学显著性，但其变异范围较大（±11.0 CL）。

基于视觉评估的分层分析

一个关键发现是，当根据视觉评估结果（阳性/阴性）对患者进行分层后，PET-only方法计算的CL值在阳性和阴性病例之间存在重叠区域，而MRI-based方法则能更好地区分这两类患者。

这表明，对于CL值处于临界区域的病例（即难以通过视觉判断阴阳性的病例），省略MRI可能会影响定量的准确性。

案例影像分析

研究通过具体案例直观展示了差异来源。在一个案例中，CT-based标准化后的小脑（参考区域）摄取似乎略高于MRI-based标准化，这可能导致SUVR值降低，从而低估CL值。

在另一个案例中，MRI卓越的灰白质对比度使得楔前叶的淀粉样蛋白沉积在MRI-based标准化图像中清晰可辨，而在CT-based图像中则不明显，这直接影响了对皮质摄取的准确界定和定量。

本研究通过严谨的对比分析得出明确结论：对于[¹⁸F]florbetapir淀粉样蛋白PET，采用CT-based解剖标准化会系统性低估CL值，而PET-only方法则存在轻微低估倾向且个体间变异较大。这种差异主要源于不同影像模态（CT、MRI、PET）本身的空间分辨率和组织对比度差异，影响了将PET图像精确配准到标准空间以及后续感兴趣区（如小脑参考区和皮质目标区）定义的准确性。

然而，研究的另一重要发现具有积极的临床意义：对于CL值极高（≥50）或极低（≤5）的病例，即通过视觉评估也能明确判断为阳性或阴性的病例，采用CT-based或PET-only方法进行CL计算，其结果通常不会改变最终的定性判断（阳性/阴性）。这意味着，在此类明确病例中，省略同步MRI检查是可行的，可以简化临床工作流程，降低检查成本，提高淀粉样蛋白PET的可及性。

但是，研究人员也发出了重要警示。对于CL值处于临界范围（例如20-40之间）的病例，其定量结果对治疗方法的选择非常敏感。此时，若采用非MRI方法，微小的系统性偏差或较大的个体变异可能导致错误的分类或影响对细微变化的监测。特别是在需要精确量化的场景下，如疾病进展的纵向随访或抗Aβ药物治疗效果的监测，坚持使用MRI-based标准化这一金标准方法仍然是更为稳妥的选择。

这项研究为临床实践提供了清晰且实用的指导。它证实了在缺乏同步MRI的情况下，CT-based和PET-only方法作为计算[¹⁸F]florbetapir PET CL值的实用替代方案的可行性，但同时也强调了临床医生和研究人员必须意识到这些方法存在的固有局限性。在选择解剖标准化策略时，应结合具体的临床需求（是简单的阴阳性判断还是精确的定量监测）和病例特点（CL值是否处于临界范围）进行权衡。本研究推动了淀粉样蛋白生物标志物定量化在临床的更广泛应用，为阿尔茨海默病的精准诊疗再添重要证据。