基于體重優化CT掃描條件對PET/CT成像的CT輻射劑量與圖像質量的影響研究

陳振，陳自謙，鐘群，肖慧，許尚文，付麗媛，陶超超

聯勤保障部隊第九〇〇醫院（原南京軍區福州總醫院） 醫學影像中心，福建 福州 350025

引言

PET/CT作為一種解剖和功能成像技術，可以提供病灶功能和代謝等分子信息，目前被廣泛應用于腫瘤、心臟、大腦病變的早期發現和診斷[1]。由于放射成像技術中輻射劑量與潛在的輻射損傷和危害直接相關，因此在不影響圖像質量的前提下進一步降低檢查過程中受檢者全身有效劑量具有重要意義[2]。本研究探討不同CT掃描條件下PET/CT中的CT輻射劑量和圖像質量的關系，并驗證基于體重標準建立的CT掃描條件對PET/CT輻射劑量和圖像質量的影響。

1 資料與方法

1.1 研究對象

收集2017年7月至2018年9月我院PET/CT中心接受全身PET/CT顯像的腫瘤患者60例，其中體重≤60 kg和＞60 kg患者各30例，并分為兩組：CT常規條件組30例（含體重≤60 kg者15例、體重＞60 kg者15例）及CT優化條件組30例（含體重≤60 kg者15例、體重＞60 kg者15例）。納入標準：① 接受全身PET/CT顯像的腫瘤患者；② 年齡≥18歲，性別不限。排除標準：① 肥胖患者；② 侏儒癥患者；③ 拒絕參加本研究者。60例患者，男25例、女35例，年齡25～75歲，中位年齡62歲，體重為40～82 kg，均值為（62.3±10.6）kg，其中肺腫瘤14例、肝腫瘤12例、結直腸腫瘤11例、乳腺腫瘤10例、胃腫瘤8例、卵巢腫瘤5例。本研究通過醫學倫理委員會批準，患者簽署知情同意書。

1.2 PET/CT設備與示蹤劑

美國GE公司Discovery LS16 PET/CT機型，放射性示蹤劑18F-FDG由美國GE公司PETtrace回旋加速器和Tracerlab FX-FDG全自動化學合成系統合成，放射化學純度＞95%。

1.3 檢查前準備

全身PET/CT顯像檢查前禁食4～6 h，空腹血糖低于6.0 mmol/L，糖尿病患者血糖要求控制在11.0 mmol/L以下。注射示蹤劑前囑患者先口服2%碘對比劑水溶液200～300 mL充盈腸道，按0.12 mci/kg劑量靜脈注射示蹤劑18F-FDG，注射后平臥休息45～60 min。掃描前排空膀胱，再口服2%碘對比劑水溶液500～800 mL充盈胃腔。

1.4 掃描參數

先行全身螺旋CT掃描，常規組CT掃描參數：管電壓120 kVp、管電流量120 mAs、機架旋轉速度0.6 秒/轉、螺距1.35；優化組掃描參數[3]：管電壓140 kVp、機架旋轉速度0.6 秒/轉、螺距1.35、管電流量設置根據體重進行：體重≤60 kg時，35 mAs；＞60 kg時，50 mAs。CT掃描范圍從顱頂至股骨上段，再以2D模式進行PET掃描，每個床位采集4 min，共采集6～7個床位，采集結束后進行圖像重建和圖像融合，分別獲取全身冠狀、矢狀、橫斷面的CT、PET和PET/CT融合圖像。

1.5 測量指標

1.5.1 CT劑量參數

劑量長度乘積（DLP）：CT劑量報告讀取DLP數值；CT容積劑量指數（CTDIνol）：采用DCT 10筆形電離室測量儀，軸掃測量加權劑量指數（CTDIw），根據公式（CTDIνol=CTDIw/Pitch）計算 CTDIνol。

1.5.2 PET劑量參數

PET有效劑量ED18F-FDG=A×dE，公式中dE為單位活度對受檢者造成的有效劑量，A為受檢者注射的18F-FDG活度，A=a×W，其中a為每千克體重的18F-FDG活度，W為受檢者體重。對于成人而言，可進一步細化為ED18F-FDG=0.019a×W。

1.5.3 CT圖像質量參數

（1）圖像對比度噪聲比（CNR）：分別于橫斷面第一腰椎水平右側腰大肌（ROIPSM）和腹主動脈（ROIAA）得到感興趣區域（ROI），四個角感興趣區域平均值為平均噪聲值（Noise），參照文獻[3]方法計算CNR=(ROIAA-ROIPSM)/Noise。

（2）圖像質量評分：由3名盲態的經驗豐富的PET/CT技師采用視覺特征分級評分（VGC）法[4]對2組圖像質量進行5級評分，由低至高分別計為1～5分，其中1分（極差）：圖像存在嚴重偽影，無法滿足診斷要求；2分（差）：圖像存在偽影，尚可評價；3分（可）：圖像存在少許偽影，圖像質量可；4分（良）：圖像無明顯偽影，圖像質量良好；5分（優）：圖像無偽影，圖像質量優秀。每例圖像質量評分取3名影像技師平均分。

1.6 統計學分析

通過SPSS 20.0軟件進行數據分析，計量資料采用均數±標準差表示，符合正態分布數據組間比較采用兩獨立樣本t檢驗，非正態分布數據采用非參數Mann-Whitney U檢驗，等級資料采用例數表示，組間比較采用秩和檢驗，P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組CT和PET劑量參數比較

與常規組比較，優化組有效劑量指標DLP和CTDIνol顯著降低（P＜0.05），ED18F-FDG和CNR差異未見統計學意義（P＞0.05）。詳見表 1。

2.2 兩組PET/CT圖像質量評分及評分等級

兩組圖像質量均滿足診斷要求，圖像質量平均得分差異未見統計學意義（P＞0.05）（表1），圖像質量評分等級分布差異未見統計學意義（P＞0.05）（表2，圖1，圖2）。

表1 兩組PET/CT輻射劑量和圖像質量評分指標比較

表2 兩組PET/CT圖像質量評分結果（例）

圖1 常規組患者CT圖像及PET/CT融合圖像

圖2 優化組患者CT圖像及PET/CT融合圖像

3 討論

PET/CT的輻射劑量范圍在2.5～33 mSv之間，輻射來源包括示蹤劑如18F-FDG和全身CT掃描兩個方面，其中示蹤劑注射劑量通常有兩種方法來確定，一種是參照輻射劑量處于370～470 MBq，另一種是根據體重換算注射劑量，然而不管選用哪種方法，PET部分的輻射劑量基本固定[5]，所以本研究中不管采用常規還是優化的CT掃描條件，兩者ED18F-FDG并無顯著差異。全身CT掃描是PET/CT輻射劑量中的主要來源部分，與常規CT檢查不同的是，PET/CT腫瘤顯像幾乎均為全身掃描，并且全身各個部位通常使用相同的掃描參數，等同于全身接受均勻照射，這些掃描參數決定了PET/CT中CT的輻射劑量[6]。

流行病學調查顯示，低劑量電離輻射與潛在的實體瘤和血液腫瘤發病存在相關性[7-9]。毋庸置疑，PET/CT圖像質量與CT劑量的高低密切相關。然而，以過度增加患者輻射劑量為代價來獲取高質量的PET/CT圖像，顯然給患者帶來更高的輻射風險和潛在的輻射損傷。近來研究表明，PET/CT圖像質量的性能指標中高對比度分辨率不受CT劑量影響，而低對比度分辨率、均勻性、噪聲等圖像質量指標與CT劑量有關，適當降低PET/CT中CT部分的輻射劑量并不會對CT圖像質量產生顯著影響[10]。PET/CT中由CT部分引起的有效劑量可隨CT掃描條件的不同存在較大差異[11]。梁子威等[12]研究發現，PET/CT中CT部分的有效劑量在固定螺距下隨管電流增加呈線性增加，在固定管電流下隨螺距的增加而降低。因此，在保證一定的CT圖像質量的條件下，通過優化CT掃描條件來降低PET/CT輻射劑量這一設想的合理性正逐步被證實[13-14]。近來，Saade等[3]報道稱基于受檢者所處不同的體重范圍，采用不同的CT掃描條件可以顯著降低PET/CT中CT的輻射劑量，且并不影響圖像質量。他的研究根據體重不同劃分為≤60、60～80、81～100和≥101 kg這4個等級，各個等級使用不同的CT掃描條件，由低至高分別使用管電流為35、50、65和100 mAs，通過與常規協議下CT掃描條件對比，發現基于體重的CT掃描協議甚至可以獲取更高質量的圖像。鑒于我國較歐美國家人群體重偏低[15]，本研究結合我國人群體重實際分布情況，而是以體重60 kg為界劃分，分成≤60 kg和＞60 kg兩類人群，分別選用不同的掃描參數，同樣發現基于體重的CT掃描協議可以顯著降低PET/CT中CT劑量，主要表現在有效劑量指標DLP和CTDIνol顯著降低。更有意義的是，本研究發現基于體重的CT掃描協議不但可以降低輻射劑量，而且圖像質量同樣可以滿足診斷要求。視覺特征分級評分（VGC）法常被用于評價圖像質量[16]，本研究通過VGC評分指標證實基于體重的CT掃描協議并未較常規方案降低PET/CT圖像質量，不管是CNR指標，還是圖像質量VGC平均得分，亦或圖像質量VGC評分等級分布均，與常規CT掃描條件下圖像情況并無差異。可見，本研究結果提示我國人群以體重60 kg為界的劃分標準，以此來選用不同的CT掃描參數是可行性。另外，基于體重優化CT掃描條件的優勢在于：有助于降低PET/CT檢查過程中的輻射劑量，減輕潛在的輻射危害。

綜上所述，本研究結果表明基于體重標準優化CT掃描條件能夠降低PET/CT中CT輻射劑量，且并不降低圖像質量。今后，值得開展更深入研究來探討更加精準的體重標準，以進一步優化PET/CT中CT劑量。