PET-CT质量及风险控制

尚长浩

PET-CT是将PET和CT两个设备有机地组合在一起，通过计算机及特殊软件进行连接和共处理的三位一体的复合影像系统，是目前最先进的功能分子影像设备。PET-CT利用图像融合技术，综合了PET功能、分子代谢影像与CT精细解剖影像的优势，在恶性肿瘤早期诊断、肿瘤分期、分级、临床疗效评估、随访监测、良性及恶性病变鉴别、协助临床治疗方案决策以及放疗生物靶区确定等方面具有极为重要的作用，在心脑血管疾病、神经变性疾病、癫痫等的诊断有独特价值[1]。要想得到效果较好的融合图像，为临床诊断提供有力的保障，PET、CT都必须具备非常高的精确度和灵敏度，并且在为患者检查扫描时需要精准的使用正电子放射性药物。就设备使用而言，无论图像采集、处理还是诊断，PET-CT不是独立的PET和CT的结合，而是二者的有机结合。因此，要实现PET-CT的质量控制必须是在保证PET和CT质量控制的基础上，加上PET-CT结合的质量控制。PET、CT和PET-CT融合三个方面，任何一个环节的质量控制做的不够，都不可能为临床的诊疗工作提供高质量的PET-CT影像保障。放射性药物是PET-CT赖以生存和技术更新发展的支柱，也是临床医生能够较好的诊断和治疗以及取得良好效果的保证[2]。因此，在放射性药物的制备、质量检验、配送及辐射防护等方面必须严格加以控制。

1 PET-CT基本原理及其临床应用

1.1 PET-CT基本原理

PET是利用正电子衰变核素标记的放射性药物在人体内放出的正电子与组织相互作用，发生正电子湮灭(annihilation)，向相反的方向发射两个能量为511 keV的γ光子，在相反方向可同时探测两个γ光子。当γ光子与检测器相互作用，形成一个电脉冲(electrical pulse)，脉冲高度分析器选择能量符合511 keV电脉冲送入电子学线路，电子学线路把呈相反方向发生的两个电脉冲信号送入显像系统，计算机以此闪烁数据为基础，重建生成PET。CT是建立在X射线成像的基础上，依据各组织吸收X射线的程度不一样，采用结构解剖显像来诊断疾病。CT在PETCT中有三种基本功能：①能采用低辐射剂量技术进行局部和全身CT扫描，对检查部位的病灶进行准确定位；②采用X射线对PET图像进行衰减校正以提高PET图像的质量；③CT的应用可避免放射性药物摄取阴性肿瘤的漏检。PET-CT检查可以一次连续成像，得到全身检查影像，从而对全身组织器官的功能和代谢状况进行评估。

1.2 PET-CT临床应用

PET-CT适用范围非常广泛，可用于临床多种疾病的发现诊断及疗效评估。PET-CT可用于人体多种肿瘤疾病的前期诊断，肿瘤的分期、分型和患者全身病情的评估；多种肿瘤治疗疗效评估及对肿瘤转移灶的全身监测。PET还可用于各种精神系统疾病及神经方面的疾病诊断，可对癫痫患者进行术前定位、早期老性痴呆的诊断、精神系统疾病的评估、吸毒成瘾的情况评估、戒毒效果鉴定、脑外伤患者的脑代谢状况评估、其他脑代谢功能障碍判断、脑缺血性疾病的早期诊断等[3]。PET在心血管疾病诊断方面也有着重要意义，只需一次扫描检查就能对心脏血管硬化状况和心肌缺血情况进行分析并提供精准的数据，对冠心病的早期诊断和评估有着重要作用。

2 PET-CT质量及风险控制

2.1 PET的质量控制

为检验PET探头系统的完好，在每次执行扫描计划前，需要执行质量控制程序。常规的质量控制通常使用容积模型扫描，用于判断扫描仪的当前性能状况。PET的日常质量控制主要是分以下步骤：①定位均匀性模型；②用激光灯将模型垂直居中；③激光应刚好与模型的边缘相接，选择日常质量控制程序。以便系统执行下面一系列操作：①根据输入的计数进行扫描，计算出标准质量控制和日常质量控制模型扫描之间的卡方值；②将日常质量控制扫描和标准质量控制扫描进行对比，逐个进行效率计算，并对超出效率范围的加以标记；③质量控制扫描完成后根据显示的日常质量控制扫描结果查看正弦图是否有异常，如果卡方值＞10，则PET需要维修，不能对患者实施扫描检查。在PET质量控制过程中，需要重点关注均匀度、旋转中心以及探头和床的关系等方面的指标[4]。

2.2 CT的质量控制

为了达到获得最佳图像质量的目的，在CT的日常检查和校正时可及时发现CT系统缺陷或校正偏差而导致的伪影。如开机后不执行该程序，则可能导致图像质量下降，情况严重时甚至会导致对患者疾病的误诊。CT的质量控制主要有以下几个步骤：开机启动后，对检查床进行定位，将水模置于扫描中心，对CT进行检查与校正。CT的检查与校正主要是对水模的3个参数进行检测：CT值(HU)、图像的像素噪声、管电压。

2.3 PET-CT的质量控制

PET-CT质控是建立在良好的PET和CT质量控制的基础上，使两种图像达到准确配准的目的。准确配准的目的主要有二方面：

(1)获得一个几何位置非常准确的CT透射图，对核素显像进行衰减校正；其次准确的CT定位图像是PET-CT图像精确融合的重要依据。同机图像融合技术的关键是两种影像系统的准确对位，但一些客观因是无法完全避免的，例如：外力作用力导致检查床位置发生变化等。因此，在PET-CT日常的设备维护、质量控制工作中，要尽量将对图像融合造成影响的各种因素降低至最小化。为保证PET和同机CT之间图像几何配准的准确，与单纯的PET相比，对PET-CT检查床的要求则更多。在图像采集过程中，要采取必要的措施以控制两者采集过程中因床板下沉而产生的不一致性所引起的两者图像失匹配。必须使床板高度的调节达到这一要求。

(2)患者的受检查部位一定要置于检查床上规定的位置。在PET-CT采集过程中最基本的、也是最重要的要求是受检查者不能有任何的位置移动。如果受检查者在PET采集过程中移动只有1.5个像素的位置，也可能导致本应正常的PET图像出现异常。受检查者的移动还可引起CT和PET几何位置失配准，从而导致用于衰减校正的X射线透射图定位不准确，其结果为核素显像图像不能得到正确的衰减校正以致于最终图像采集失败。

2.4 PET-CT维护和保养

2.4.1 工作环境的维护

机房应配备大功率的空调，确保温度维持在20～22 ℃之间。PET水冷机或风冷机连续24 h工作，温度设定在(19±1) ℃，压力为2.14×105Pa；CT水冷机压力在2×105Pa左右，如果低于1×105Pa时须及时加水。非工作时间需要有专职人员值班或巡视，发现机房温度异常时需及时调整或报告。机房的湿度应保持在40%～60%之间。如机房湿度过大，可能会导致LSO晶体潮解或电路短路；如机房内太干燥，则使机房内出现灰尘多的情况，灰尘很容易使仪器表面易产生静电从而导致机器损坏[5]。

2.4.2 机器保养

机器日常的预防性保养非常重要，做好预防性保养可将机器的故障率降到最低，使系统性能达到长期稳定的目的。同时，对机架或检查床的运动部件、轴承的日常保养也不可忽视，定期添加合格的润滑油，定期对CT滑环上的碳刷和空气过滤器进行清洁、更换等工作，检测水冷机水压。检查各部位的螺丝是否拧紧、限位开关是否有效、各接插件连接是否牢靠。

2.4.3 从业人员素质培养

目前，多数医院核医学科和影像科医师、技师对彼此学科的知识掌握有限，对PET-CT的维护和使用也缺乏经验，为了熟悉机器及操作、维修，合理制定和完成扫描检查计划，使机器处于最佳的工作状态，必须对相关医技人员进行技术培训，加强两学科人员间的相互学习，做到高质量地分析、解释图像，为临床诊疗工作提供保障。

3 放射性药物的质量控制

用于PET-CT显像的放射性核素11C、13N、15O、18F等寿命短(半衰期分别为20.40 min、9.96 min、2.0 min、4 min、109.70 min)、能量单一，可对心脏、脑、肿瘤、神经等各种重要脏器生理代谢、受体结合反应、免疫等生物过程选择性地动态显像。但是由于以上放射性药物半衰期短，不得不在医院或接近医院的地方制备，因此时间成为制约此类药物质量控制的重要因素，所以要有更加简便、快捷、准确并和制备合二为一的分析方法支持以及法规控制下的研制过程(GLP和GCP)和生产过程(GMP)的质量保证[6]。放射性药物的质量控制包括原材料的质量和最终产品的质量控制两部分。其中原材料包含靶材、所用化学试剂以及配制溶液、缓冲液的用水等。虽然日常不需要对所有的原材料都进行控制，但关键原材料和使用无菌、无热原的水必须要加以控制，原材料的纯度可通过中子活化和色谱法来进行分析。最终产品的质量控制包括对放射性核素纯度、放射性比活度、放化纯度、化学纯度、无菌和无热原等的数据分析及质量检验。

4 PET-CT及放射性药物的辐射防护

PET-CT检查是临床核医学，也属于医用辐射的一种。近年来，PET-CT的技术迅速发展，在临床很多疾病的诊断起到重要作用，同时如何趋利避害，尽可能避免和减少医用辐射可能产生的潜在危害也引起社会各界的普遍关注，医用辐射防护上升到了一定的高度。辐射防护的主要目的是为医患提供一个适宜的防护标准，但也不致过分地限制产生辐射照射的有益的实践。

4.1 工作场所的辐射防护

根据核医学科的设置要求，①功能区域应分为活性区、中间区和清洁区，放射化学实验室、给药室辐射剂量较大，应划至控制区；②显像室、患者床位区、放射性废物储存区等也有一定量的辐射剂量，应划为监督区；③候诊区、工作人员办公室、电梯及走廊等应该为非限制区，监督区的地面、墙面和天花板应选择易于去污的表面材料装修；④控制区向外的通道，应设置表面污染检测仪器、淋浴设备和更衣专用房间。

4.2 医护人员的辐射防护

在PET-CT中心工作的医护人员，包括操作PET-CT设备和读片的医生、分装放射性核素及注射核素的人员以及医院运输放射性药物的人员在日常工作中会受到职业照射。放射性药物的操作既有内照射的防护问题，又有外照射的防护问题[7]。对于内照射的防护，应严格按规定在通风橱或手套箱内处理放射性药品，工作人员必须整齐、正确的穿戴所有的个人防护用品，如衣服、帽子、靴鞋、手套和口罩等。由于PET 所常用的放射性药物放射线能量较高，因此工作人员还应充分利用时间、距离和屏蔽等各种措施进行外照射防护，例如用非放射性溶液进行抽取药液的练习，熟练的掌握取药和给药技巧，尽量在最短的时间完成放射性药物的操作。还可以用长距离操作工具操作放射性药物；在操作给药时，使用注射器铅桶以及使用铅屏风等。工作人员按国家规定应该在胸前佩戴个人剂量仪，定期检测。

4.3 受检者的辐射防护

受检者的辐射防护关键在于对放射性药物用量的控制。药物的剂量问题十分重要，如果剂量大则违背辐射防护的最优化原则，使受检者遭受不必要的照射；如果剂小则可能造成影像不清晰，影响临床诊断。因此，必须根据不同诊断要求为患者制定严谨的用药计划，使放射性药物的剂量选择有充分的依据。CT扫描应采用剂量关怀程序，在不影响图像质量的前提下尽量选择较低的扫描参数。注射放射性药物后，受检者要避免互相辐射，排出的痰液、尿液应按放射性污物收集、处理。注射放射性药物的受检者也成为了放射源，形成了一个活动的辐射场, 极可能对其周围人员造成潜在的辐射危害，为了避免对其他人员造成这些不必要的辐射，应该对这类受检者采取设立单独病房的措施，在其辐射剂量降到一定程度再出院。

5 结语

PET是20世纪90年代之后逐渐被广泛应用于临床的影像诊断手段，它代表了目前医学影像技术的最高水平，其技术的发展和应用必将对疾病的诊治水平产生极大的影响。PET-CT，不是简单的PET与CT的机械合并，而是二者有机结合。只有认真做好仪器设备各项指标的质量控制和风险控制，才能使设备始终保持完好的性能状态，从而获得最佳的影像质量，为临床的诊疗工作提供有力的技术支持。也只有坚持做好日常的监测工作，才能准确掌握设备及放射性药物的性能，把握其变化规律，及时发现并排除可能出现的潜在问题，防患于未然。

[1]田嘉禾.PET、PET/CT诊断学[M].北京:化学工业出版社,2007.

[2]党淑琴,夏振民.PET放射性药物的质量保证和质量控制[J].同位素,2001,14(3-4):241-245.

[3]裴著果.当代显像技术的优势与临床应用进展[J].中国临床医学影像杂志,1999,10(1):9-11.

[4]王昌军.PET/CT图像融合的仪器质量控制探讨[J].临床工程,2010,25(7):103-104.

[5]杨军,吴建伟,艾书月,等.PET-CT的质量控制和质量管理[J].质控与安全,2006,27(9):71-73.

[6]Emran AM. New Trends in radiopharmaceutical synthe is. quality assurance and regulatory control[M].New York: Plemum Press,1991.

[7]Chiesa C, De Sanctis V, Crippa F, et al. Radiation dose to technicians per nuclear medicine procedure: comparison between technetium-99m, gallium-67, and iodine-131 radiotracers and fluorine-18 fluorodeoxyglucose[J].Eur J Nucl Med, 1997,24(11):1380-1389.