基于体重优化CT扫描条件对PET/CT成像的CT辐射剂量与图像质量的影响研究

陈振，陈自谦，钟群，肖慧，许尚文，付丽媛，陶超超

联勤保障部队第九〇〇医院（原南京军区福州总医院） 医学影像中心，福建 福州 350025

引言

PET/CT作为一种解剖和功能成像技术，可以提供病灶功能和代谢等分子信息，目前被广泛应用于肿瘤、心脏、大脑病变的早期发现和诊断[1]。由于放射成像技术中辐射剂量与潜在的辐射损伤和危害直接相关，因此在不影响图像质量的前提下进一步降低检查过程中受检者全身有效剂量具有重要意义[2]。本研究探讨不同CT扫描条件下PET/CT中的CT辐射剂量和图像质量的关系，并验证基于体重标准建立的CT扫描条件对PET/CT辐射剂量和图像质量的影响。

1 资料与方法

1.1 研究对象

收集2017年7月至2018年9月我院PET/CT中心接受全身PET/CT显像的肿瘤患者60例，其中体重≤60 kg和＞60 kg患者各30例，并分为两组：CT常规条件组30例（含体重≤60 kg者15例、体重＞60 kg者15例）及CT优化条件组30例（含体重≤60 kg者15例、体重＞60 kg者15例）。纳入标准：① 接受全身PET/CT显像的肿瘤患者；② 年龄≥18岁，性别不限。排除标准：① 肥胖患者；② 侏儒症患者；③ 拒绝参加本研究者。60例患者，男25例、女35例，年龄25～75岁，中位年龄62岁，体重为40～82 kg，均值为（62.3±10.6）kg，其中肺肿瘤14例、肝肿瘤12例、结直肠肿瘤11例、乳腺肿瘤10例、胃肿瘤8例、卵巢肿瘤5例。本研究通过医学伦理委员会批准，患者签署知情同意书。

1.2 PET/CT设备与示踪剂

美国GE公司Discovery LS16 PET/CT机型，放射性示踪剂18F-FDG由美国GE公司PETtrace回旋加速器和Tracerlab FX-FDG全自动化学合成系统合成，放射化学纯度＞95%。

1.3 检查前准备

全身PET/CT显像检查前禁食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。注射示踪剂前嘱患者先口服2%碘对比剂水溶液200～300 mL充盈肠道，按0.12 mci/kg剂量静脉注射示踪剂18F-FDG，注射后平卧休息45～60 min。扫描前排空膀胱，再口服2%碘对比剂水溶液500～800 mL充盈胃腔。

1.4 扫描参数

先行全身螺旋CT扫描，常规组CT扫描参数：管电压120 kVp、管电流量120 mAs、机架旋转速度0.6 秒/转、螺距1.35；优化组扫描参数[3]：管电压140 kVp、机架旋转速度0.6 秒/转、螺距1.35、管电流量设置根据体重进行：体重≤60 kg时，35 mAs；＞60 kg时，50 mAs。CT扫描范围从颅顶至股骨上段，再以2D模式进行PET扫描，每个床位采集4 min，共采集6～7个床位，采集结束后进行图像重建和图像融合，分别获取全身冠状、矢状、横断面的CT、PET和PET/CT融合图像。

1.5 测量指标

1.5.1 CT剂量参数

剂量长度乘积（DLP）：CT剂量报告读取DLP数值；CT容积剂量指数（CTDIνol）：采用DCT 10笔形电离室测量仪，轴扫测量加权剂量指数（CTDIw），根据公式（CTDIνol=CTDIw/Pitch）计算 CTDIνol。

1.5.2 PET剂量参数

PET有效剂量ED18F-FDG=A×dE，公式中dE为单位活度对受检者造成的有效剂量，A为受检者注射的18F-FDG活度，A=a×W，其中a为每千克体重的18F-FDG活度，W为受检者体重。对于成人而言，可进一步细化为ED18F-FDG=0.019a×W。

1.5.3 CT图像质量参数

（1）图像对比度噪声比（CNR）：分别于横断面第一腰椎水平右侧腰大肌（ROIPSM）和腹主动脉（ROIAA）得到感兴趣区域（ROI），四个角感兴趣区域平均值为平均噪声值（Noise），参照文献[3]方法计算CNR=(ROIAA-ROIPSM)/Noise。

（2）图像质量评分：由3名盲态的经验丰富的PET/CT技师采用视觉特征分级评分（VGC）法[4]对2组图像质量进行5级评分，由低至高分别计为1～5分，其中1分（极差）：图像存在严重伪影，无法满足诊断要求；2分（差）：图像存在伪影，尚可评价；3分（可）：图像存在少许伪影，图像质量可；4分（良）：图像无明显伪影，图像质量良好；5分（优）：图像无伪影，图像质量优秀。每例图像质量评分取3名影像技师平均分。

1.6 统计学分析

通过SPSS 20.0软件进行数据分析，计量资料采用均数±标准差表示，符合正态分布数据组间比较采用两独立样本t检验，非正态分布数据采用非参数Mann-Whitney U检验，等级资料采用例数表示，组间比较采用秩和检验，P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 两组CT和PET剂量参数比较

与常规组比较，优化组有效剂量指标DLP和CTDIνol显著降低（P＜0.05），ED18F-FDG和CNR差异未见统计学意义（P＞0.05）。详见表 1。

2.2 两组PET/CT图像质量评分及评分等级

两组图像质量均满足诊断要求，图像质量平均得分差异未见统计学意义（P＞0.05）（表1），图像质量评分等级分布差异未见统计学意义（P＞0.05）（表2，图1，图2）。

表1 两组PET/CT辐射剂量和图像质量评分指标比较

表2 两组PET/CT图像质量评分结果（例）

图1 常规组患者CT图像及PET/CT融合图像

图2 优化组患者CT图像及PET/CT融合图像

3 讨论

PET/CT的辐射剂量范围在2.5～33 mSv之间，辐射来源包括示踪剂如18F-FDG和全身CT扫描两个方面，其中示踪剂注射剂量通常有两种方法来确定，一种是参照辐射剂量处于370～470 MBq，另一种是根据体重换算注射剂量，然而不管选用哪种方法，PET部分的辐射剂量基本固定[5]，所以本研究中不管采用常规还是优化的CT扫描条件，两者ED18F-FDG并无显著差异。全身CT扫描是PET/CT辐射剂量中的主要来源部分，与常规CT检查不同的是，PET/CT肿瘤显像几乎均为全身扫描，并且全身各个部位通常使用相同的扫描参数，等同于全身接受均匀照射，这些扫描参数决定了PET/CT中CT的辐射剂量[6]。

流行病学调查显示，低剂量电离辐射与潜在的实体瘤和血液肿瘤发病存在相关性[7-9]。毋庸置疑，PET/CT图像质量与CT剂量的高低密切相关。然而，以过度增加患者辐射剂量为代价来获取高质量的PET/CT图像，显然给患者带来更高的辐射风险和潜在的辐射损伤。近来研究表明，PET/CT图像质量的性能指标中高对比度分辨率不受CT剂量影响，而低对比度分辨率、均匀性、噪声等图像质量指标与CT剂量有关，适当降低PET/CT中CT部分的辐射剂量并不会对CT图像质量产生显著影响[10]。PET/CT中由CT部分引起的有效剂量可随CT扫描条件的不同存在较大差异[11]。梁子威等[12]研究发现，PET/CT中CT部分的有效剂量在固定螺距下随管电流增加呈线性增加，在固定管电流下随螺距的增加而降低。因此，在保证一定的CT图像质量的条件下，通过优化CT扫描条件来降低PET/CT辐射剂量这一设想的合理性正逐步被证实[13-14]。近来，Saade等[3]报道称基于受检者所处不同的体重范围，采用不同的CT扫描条件可以显著降低PET/CT中CT的辐射剂量，且并不影响图像质量。他的研究根据体重不同划分为≤60、60～80、81～100和≥101 kg这4个等级，各个等级使用不同的CT扫描条件，由低至高分别使用管电流为35、50、65和100 mAs，通过与常规协议下CT扫描条件对比，发现基于体重的CT扫描协议甚至可以获取更高质量的图像。鉴于我国较欧美国家人群体重偏低[15]，本研究结合我国人群体重实际分布情况，而是以体重60 kg为界划分，分成≤60 kg和＞60 kg两类人群，分别选用不同的扫描参数，同样发现基于体重的CT扫描协议可以显著降低PET/CT中CT剂量，主要表现在有效剂量指标DLP和CTDIνol显著降低。更有意义的是，本研究发现基于体重的CT扫描协议不但可以降低辐射剂量，而且图像质量同样可以满足诊断要求。视觉特征分级评分（VGC）法常被用于评价图像质量[16]，本研究通过VGC评分指标证实基于体重的CT扫描协议并未较常规方案降低PET/CT图像质量，不管是CNR指标，还是图像质量VGC平均得分，亦或图像质量VGC评分等级分布均，与常规CT扫描条件下图像情况并无差异。可见，本研究结果提示我国人群以体重60 kg为界的划分标准，以此来选用不同的CT扫描参数是可行性。另外，基于体重优化CT扫描条件的优势在于：有助于降低PET/CT检查过程中的辐射剂量，减轻潜在的辐射危害。

综上所述，本研究结果表明基于体重标准优化CT扫描条件能够降低PET/CT中CT辐射剂量，且并不降低图像质量。今后，值得开展更深入研究来探讨更加精准的体重标准，以进一步优化PET/CT中CT剂量。