周銳 陳 曉良 余頌科 華俊 孟奔

重慶大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院，重慶市腫瘤研究所，重慶市腫瘤醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科 400030

PET/CT 是將PET 和CT 兩種先進(jìn)的影像學(xué)技術(shù)有機(jī)地集合在一起的分子影像學(xué)設(shè)備。PET 是采用正電子核素標(biāo)記顯像劑參與活體代謝，提供分子水平上反映體內(nèi)代謝的影像，但對(duì)圖像解剖結(jié)構(gòu)顯示不清楚；CT 的分辨率高，圖像具有精細(xì)的解剖結(jié)構(gòu)信息，但缺乏功能信息。把兩者有機(jī)地結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了功能圖像與解剖圖像信息的互補(bǔ)，并且提高了診斷的靈敏度、特異度和準(zhǔn)確率。但隨著CT 設(shè)備的廣泛應(yīng)用，潛在的輻射危害也引起了人們的關(guān)注[1]。PET/CT 是腫瘤診斷和分期的最佳方法之一，但受檢者所受輻射劑量必須充分考慮，以平衡檢查的益處和輻射暴露的風(fēng)險(xiǎn)[2]。自動(dòng)管電流調(diào)制（automatic tube current modulation，ATCM）技術(shù)能有效降低輻射劑量，近些年來得到了廣泛應(yīng)用[3-4]。筆者通過調(diào)節(jié)管電流區(qū)間和噪聲指數(shù)（noise index，NI），評(píng)價(jià)ATCM 技術(shù)對(duì)PET/CT 中CT 圖像質(zhì)量及受檢者有效劑量（effective dose，ED）的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

將2017年10月至2018年7月在我科行PET/CT檢查的90 例成年受檢者采用系統(tǒng)抽樣方法分為A、B、C 3 組，每組各30 例。納入標(biāo)準(zhǔn)：①明確有惡性腫瘤病史的成年受檢者；②意識(shí)清晰、配合度較好者；③檢查過程中體位無移動(dòng)者。排除標(biāo)準(zhǔn)：①體內(nèi)有金屬支架影響圖像質(zhì)量者；②7 d 內(nèi)有鋇灌腸或食道造影者；③有較重呼吸問題或無法配合者。A 組：男性16 例、女性14 例，年齡24～78（53.7±12.74）歲；B 組：男性12 例、女性18 例，年齡21～81（55.4±10.41）歲；C 組：男性17 例、女性13 例，年齡22～79（56.6±11.48）歲。記錄受檢者身高、體重，并計(jì)算體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI），BMI=體重/身高2。檢查前患者或其家屬均簽署了知情同意書。

1.2 檢查方法

檢查儀器為美國(guó)GE 公司Discovery PET/CT 710，檢查前去除身上所有影響圖像質(zhì)量的異物，體位為仰臥位，受檢者雙臂上舉交叉于頭頂，先行CT 正、側(cè)位定位掃描，然后進(jìn)行ACTM掃描，范圍為顱底至股骨上段。掃描條件：管電壓120 kV，層厚3.75 mm，螺距0.984∶1，球管旋轉(zhuǎn)速度0.6 s/轉(zhuǎn)，A、B 兩組管電流區(qū)間為60～240 mA，NI 分別為10、15，C 組管電流區(qū)間為60～180 mA，NI 為15，采用默認(rèn)的迭代法重建圖像。

1.3 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

1.3.1 圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)

屏蔽圖像采集信息，由兩位核醫(yī)學(xué)科主治及以上醫(yī)師對(duì)A、B、C 3 組CT 圖像進(jìn)行盲評(píng)打分。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)采用5 分制[5]：5 分，圖像對(duì)比度好，噪聲很小，完全滿足診斷要求；4 分，圖像解剖結(jié)構(gòu)較清晰，噪聲少，滿足診斷要求；3 分，圖像一般，噪聲稍高，基本滿足診斷要求；2 分，圖像較差，噪聲大，有偽影，很難滿足診斷要求；1 分，圖像無效，噪聲大，偽影重，無法滿足診斷要求。頸部CT 圖像選取下頜角層面，窗寬350 HU，窗位40 HU；胸部CT 圖像選取氣管隆突層面，窗寬350 HU，窗位40 HU；腹部CT 圖像選取肝門層面，窗寬220 HU，窗位40 HU；盆腔CT 圖像選取髂總動(dòng)脈分叉層面，窗寬250 HU，窗位40 HU。

1.3.2 圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)

CT 圖像客觀評(píng)價(jià)層面與主觀評(píng)價(jià)層面一致，頸部CT 在胸鎖乳突肌劃定ROI，ROI 面積為30 mm2；胸部CT 在降主動(dòng)脈劃定ROI，ROI 面積為100 mm2；腹部CT 在脾臟內(nèi)劃定ROI，ROI 面積為70～80 mm2；盆腔CT 在右側(cè)腰大肌內(nèi)劃定ROI，ROI 面積為70～80 mm2。測(cè) 定ROI 內(nèi)平均CT 值及其標(biāo)準(zhǔn)差（standard deviation，SD），噪聲用SD 值表示[6]。信噪比（signal noise ratio，SNR）=CT 值/SD 值。

1.4 ED 的計(jì)算

在CT 劑量報(bào)告上讀取并記錄容積CT 劑量指數(shù)（volume CT dose index，CTDIvol）和劑量長(zhǎng)度乘積（dose length product，DLP）。ED 采用DLP 估算法[7-8]計(jì)算：ED=k·DLP，其中，k 為加權(quán)因子，單位為mSv/（mGy·cm），DLP 單位為mGy·cm。年齡和部位不同，k 值也不同，成年人軀干k=0.015[7]。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS22.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料符合正態(tài)分布，采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示。應(yīng)用方差分析比較A、B、C 3 組SD、SNR 差異，應(yīng)用非參數(shù)檢驗(yàn)中的Kruskal-Wallis檢驗(yàn)比較3 組CTDIvol、DLP、ED差異，組內(nèi)兩兩比較采用Nemenyi檢驗(yàn)。P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用Kappa檢驗(yàn)評(píng)價(jià)2 位醫(yī)師對(duì)各組圖像質(zhì)量評(píng)分的一致性：Kappa值＞0.75 為一致性較好、0.40～0.75 為一致性一般、＜0.40 為一致性差。

2 結(jié)果

A、B、C 3 組患者的身高、體重、BMI 的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=0.73、0.40、0.95，均P＞0.05）（表1），具有可比性。2 名醫(yī)師對(duì)CT 圖像質(zhì)量評(píng)分的一致性較好，Kappa值為0.69～0.83。3 組患者所有圖像質(zhì)量評(píng)分均不低于3 分，且差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=3.77～14.42，均P＜0.05）（表2）。A、B、C 3 組患者的SD 值和SNR差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=38.01～64.20 和F=32.09～81.62，均P＜0.05）（表3）。A、B、C 3 組患者的CTDIvol、DLP、ED 的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=62.18、57.19 和57.16，均P＜0.05）（表4）。ED 的兩兩比較，B 組比A 組低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=19.70，P＜0.05）；C 組比B 組低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=9.50，P＜0.05）；C 組比A 組低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=56.55，P＜0.05）。

表1 90 例行PET/CT 檢查的成年受檢者的基本信息（ ±s）Table 1 Basic information of PET/CT of 90 patients( ±s)

表1 90 例行PET/CT 檢查的成年受檢者的基本信息（ ±s）Table 1 Basic information of PET/CT of 90 patients( ±s)

注：表中，A、B、C 3組為采用系統(tǒng)抽樣方法進(jìn)行的分組。PET：正電子發(fā)射斷層顯像術(shù)；CT：計(jì)算機(jī)體層攝影術(shù)；MBI：體質(zhì)量指數(shù)。

組別 例數(shù) 身高（m） 體重（kg） MBI（kg/m2）A組 30 1.62±0.09 56.53±9.88 21.63±3.01 B組 30 1.64±0.07 57.97±9.05 21.65±2.93 C組 30 1.61±0.09 58.63±8.94 22.59±3.24 F值 0.73 0.40 0.95 P值 0.487 0.672 0.389

表2 90 例行PET/CT 檢查的成年受檢者的CT 圖像質(zhì)量主觀評(píng)分（ ±s）Table 2 Subjective evaluation of CT image quality of PET/CT of 90 patients ( ±s)

表2 90 例行PET/CT 檢查的成年受檢者的CT 圖像質(zhì)量主觀評(píng)分（ ±s）Table 2 Subjective evaluation of CT image quality of PET/CT of 90 patients ( ±s)

注：表中，A、B、C 3組為采用系統(tǒng)抽樣方法進(jìn)行的分組。PET：正電子發(fā)射斷層顯像術(shù)；CT：計(jì)算機(jī)體層攝影術(shù)。

組別 例數(shù) 頸部CT（分）胸部CT（分）腹部CT（分）盆腔CT（分）A組 30 4.37±0.49 4.43±0.50 4.30±0.53 4.30±0.47 B組 30 4.06±0.45 4.16±0.46 4.00±0.45 3.97±0.49 C組 30 4.00±0.49 4.10±0.48 3.67±0.55 3.63±0.49 F值 4.96 3.77 11.58 14.42 P值 0.010 0.029 0.000 0.000

表3 90 例行PET/CT 檢查的成年受檢者的CT 圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)結(jié)果（ ±s）Table 3 Objective evaluation of CT image quality of PET/CT of 90 patients ( ±s)

表3 90 例行PET/CT 檢查的成年受檢者的CT 圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)結(jié)果（ ±s）Table 3 Objective evaluation of CT image quality of PET/CT of 90 patients ( ±s)

注：表中，A、B、C 3組為采用系統(tǒng)抽樣方法進(jìn)行的分組。PET：正電子發(fā)射斷層顯像術(shù)；CT：計(jì)算機(jī)體層攝影術(shù)；SD：標(biāo)準(zhǔn)差（即：噪聲值）；SNR：信噪比。

組別 例數(shù) SD SNR頸部 胸部 腹部 盆腔 頸部 胸部 腹部 盆腔A組 30 11.90±2.83 12.07±1.55 18.17±2.99 17.96±3.06 4.35±0.71 3.20±0.52 2.96±0.49 3.07±0.61 B組 30 19.89±3.44 15.42±1.93 21.61±3.71 22.82±2.82 2.71±0.48 2.51±0.32 2.46±0.41 2.33±0.33 C組 30 20.67±3.63 16.22±2.15 26.03±3.74 25.65±2.54 2.61±0.56 2.39±0.41 2.03±0.34 2.07±0.26 F值 64.20 40.39 38.01 57.21 81.62 32.09 37.61 53.67 P值 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

表4 90 例行PET/CT 檢查的成年受檢者的輻射劑量（ ±s）Table 4 Radiation dose of PET/CT of 90 patients ( ±s)

表4 90 例行PET/CT 檢查的成年受檢者的輻射劑量（ ±s）Table 4 Radiation dose of PET/CT of 90 patients ( ±s)

注：表中，A、B、C 3組為采用系統(tǒng)抽樣方法進(jìn)行的分組。PET：正電子發(fā)射斷層顯像術(shù)；CT：計(jì)算機(jī)體層攝影術(shù)；CTDIvol：容積CT劑量指數(shù)；DLP：劑量長(zhǎng)度乘積；ED：有效劑量。

組別 例數(shù) CTDIvol（mGy） DLP（mGy·cm） ED（mSv）A組 30 12.44±0.53 998.45±96.04 14.98±1.44 B組 30 9.39±2.01 741.60±168.87 11.12±2.53 C組 30 7.05±1.03 571.29±97.41 8.57±1.46 χ2值 62.18 57.19 57.16 P值 0.000 0.000 0.000

3 討論

PET/CT 受檢者所受輻射來源于兩部分，一部分是PET 掃描時(shí)注射的放射性顯像劑18F-FDG，另一部分是CT 掃描中的X 射線。PET/CT 對(duì)受檢者產(chǎn)生的輻射劑量比單獨(dú)PET 掃描或者局部CT 掃描所產(chǎn)生的輻射劑量明顯增加[9]。在保證受檢者圖像質(zhì)量足以滿足臨床診斷的同時(shí)，目前的觀點(diǎn)普遍認(rèn)為掃描劑量越低越好[10]。梁子威等[11]統(tǒng)計(jì)了2012年1月至2014年6月《中華核醫(yī)學(xué)與分子影像雜志》和《Journal of Nuclear Medicine》報(bào)道的有關(guān)PET/CT 檢查中18F-FDG 的注射劑量，分別為3.7～7.4 MBq/kg 和3.9～7.4 MBq/kg，多數(shù)為3.7～5.55 MBq/kg，注射劑量與受檢者體重呈正比，產(chǎn)生的輻射劑量相對(duì)固定。

本研究主要通過調(diào)節(jié)管電流區(qū)間和NI，探討ATCM 技術(shù)在PET/CT 中的實(shí)際應(yīng)用。PET/CT中的CT 掃描一次完成，包括頸部、胸部、腹部、盆腔等不同部位，由于厚度及組織構(gòu)成變化很大，導(dǎo)致X 射線的衰減差異明顯，不同部位所需的管電流必然不同，使用固定的管電流模式顯然無法滿足這一需求且會(huì)導(dǎo)致輻射劑量相對(duì)較高。近年來，學(xué)術(shù)界和業(yè)界研究者都在積極探索減少輻射劑量且同時(shí)保持圖像質(zhì)量的方法，ATCM 技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。ATCM 是基于個(gè)體化因素、解剖結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性以及掃描區(qū)域內(nèi)組織構(gòu)成對(duì)X 射線衰減差異較大這一事實(shí)，沿角度平面（XY 平面）和（或）長(zhǎng)軸（Z 軸）方向上，通過在線或非在線方式實(shí)時(shí)調(diào)制管電流輸出，減少不同投照角度上不必要的X 射線輸出以獲得最佳X 射線分布的一項(xiàng)技術(shù)。ATCM有兩個(gè)關(guān)鍵設(shè)置參數(shù)：管電流區(qū)間和NI。管電流設(shè)置過高會(huì)使體型過小的受檢者過度曝光從而導(dǎo)致不必要的輻射劑量，設(shè)置過低會(huì)使體型過大的受檢者曝光不足從而導(dǎo)致偽影、噪聲高，圖像質(zhì)量差，設(shè)置適當(dāng)?shù)墓茈娏鲄^(qū)間不僅能保證圖像質(zhì)量還能優(yōu)化受檢者的輻射劑量。預(yù)設(shè)NI 是通過調(diào)整圖像的噪聲水平進(jìn)一步調(diào)節(jié)管電流，NI 每降低5%，圖像噪聲隨之降低，但輻射劑量將會(huì)增加10%[12]。

本研究中設(shè)置A、B 兩組管電流區(qū)間為60～240 mA，NI 分別為10、15；C 組管電流區(qū)間為60～180 mA，NI 為15，CT 圖像質(zhì)量主觀評(píng)分均不低于3 分，可滿足臨床診斷要求。雖然管電流區(qū)間上限降低，NI 增高，會(huì)導(dǎo)致SD 增加，SNR 降低，圖像質(zhì)量變差，評(píng)分變低，但CT 劑量相關(guān)參數(shù)CTDIvol、DLP、ED 也會(huì)相應(yīng)降低。有文獻(xiàn)報(bào)道，PET/CT 中CT 的輻射劑量高達(dá)80 mSv[13]，本研究中A、B、C 3 組的ED 均遠(yuǎn)低于該文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果，其中C 組的ED 與梁子威等[11]報(bào)道的關(guān)于仿真人體模型CT 掃描得到的ED（8.12 mSv）相當(dāng)。通過降低管電流區(qū)間上限， B 組ED 比A 組降低；通過增加NI，C 組ED 比B 組降低；通過降低管電流區(qū)間上限和增加NI，C 組ED 比A 組降低。

降低管電流是降低CT 輻射劑量的最佳方法，但管電流降低會(huì)導(dǎo)致密度分辨率受到光子噪聲的影響，影像呈顆粒性，圖像質(zhì)量下降是無法彌補(bǔ)的缺陷[14]。如果進(jìn)一步對(duì)C 組進(jìn)行降低管電流區(qū)間上限或者增加NI，可能會(huì)導(dǎo)致圖像質(zhì)量尤其是腹部和盆腔的圖像質(zhì)量無法達(dá)到診斷要求。因此，不能盲目追求低劑量，否則增加的防護(hù)代價(jià)往往得不償失。

在PET/CT 中應(yīng)用ATCM 技術(shù)，合理調(diào)節(jié)管電流區(qū)間及NI，在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)可有效降低受檢者的ED。醫(yī)學(xué)影像中的ALARA（盡可能的低劑量）指導(dǎo)原則要求的是劑量?jī)?yōu)化，而不是純粹降低劑量[15]。盡可能的低劑量指導(dǎo)原則中也并未具體說明多大的劑量是一定合適的[16]。在實(shí)際臨床應(yīng)用中可根據(jù)受檢者的檢查目的和診斷要求，設(shè)定相應(yīng)的掃描參數(shù)。