王猛，周翠紅，金超嶺，顏玨

中日友好醫(yī)院 a.核醫(yī)學科；b.手術麻醉科，北京 100029

PET/CT檢查中自動毫安技術的研究進展

王猛a，周翠紅b，金超嶺a，顏玨a

中日友好醫(yī)院 a.核醫(yī)學科；b.手術麻醉科，北京 100029

本文介紹了自動毫安技術在PET/CT檢查中的應用，分析了其對圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響，并指出了臨床應用中的研究方向。

自動毫安；輻射劑量；PET/CT

隨著PET/CT在臨床應用的日益增多，特別是在腫瘤篩查和健康體檢方面的推廣應用，使得受檢者接受輻射劑量的增加及其潛在的危害性受到廣泛的關注。自動毫安（Automatic Tube Current Modulation，ATCM）技術是近年來放射界備受關注的一項熱門的高端技術，它是操作者根據(jù)臨床需要預先設定適當?shù)膱D像噪聲指數(shù)（Noise Index，NI），在掃描中每1層的毫安量就會隨著該層面掃描體的厚度、密度的變化而變化，可以達到圖像質(zhì)量一致而降低X射線輻射劑量的效果。對于PET/CT檢查中大范圍的CT掃描，涉及不同的器官、身體的厚度差別較大，更能發(fā)揮CT自動毫安技術的作用，本文就PET/CT檢查中自動毫安技術的研究進展作一綜述。

1 自動毫安技術

1.1 自動毫安技術的概念

自動毫安技術是一種前瞻性的三維劑量調(diào)節(jié)技術，它根據(jù)預先設置好的噪聲指數(shù)、最小毫安數(shù)、最大毫安數(shù)，利用定位像的數(shù)據(jù)在掃描過程中根據(jù)受檢者的體形和組織結(jié)構密度在X、Y、Z軸上的變化，自動精準地調(diào)整相應的毫安用量，以達到在保證圖像質(zhì)量一致的前提下降低受檢者X射線輻射劑量的目的[1-2]。

1.2 自動毫安技術的方法

自動毫安技術主要有3種基本方法，即受檢者體形ATCM、角度ATCM、Z軸ATCM。Mulkens等[3]最先將角度ATCM與Z軸ATCM相結(jié)合應用于臨床檢查，結(jié)果顯示可降低受檢者約37％的X射線輻射劑量，而只采用角度ATCM僅能降低受檢者約10％的X射線輻射劑量。McCollough等[4]認為無論角度ATCM還是Z軸ATCM都是有效降低X射線輻射劑量的技術，但是毫安量必須根據(jù)受檢者體形正確的選擇，才能獲得符合診斷要求的圖像。所以目前的PET/CT設備多采用以上3種方法融合，也稱之為智能毫安技術，它可以實現(xiàn)在1個層面（360°）掃描中有前、后、左、右4個區(qū)間的4次毫安量的調(diào)整，最大限度地降低了不必要的X射線輻射劑量[5]。

2 自動毫安技術降低輻射劑量的作用

2.1 降低輻射劑量的方法

國內(nèi)外有不少研究通過不同的方法來降低X射線輻射劑量，主要方式包括增加螺距、降低管電壓、降低管電流等[6-7]。螺旋掃描時螺距是影響X射線輻射劑量和圖像分辨率的重要因素，增加螺距可以明顯降低X射線輻射劑量。Dawson等[8]的研究表明，螺距增加1倍時X射線輻射劑量減少一半。但是過度地增大螺距，會使得單位時間內(nèi)的進床距離增大，導致部分容積效應明顯、偽影增加以及病灶顯示不清等結(jié)果[9]。X射線輻射劑量和X射線球管管電壓的平方成反比，但是管電壓對圖像質(zhì)量的影響十分復雜，而且降低管電壓比降低管電流產(chǎn)生的噪聲要多[10]，所以臨床上更多采用降低管電流的方法來降低輻射劑量。

2.2 自動毫安技術可降低輻射劑量

當降低掃描時的管電流（即毫安量）時，重建圖像的掃描數(shù)據(jù)中所包含的X射線量子噪聲量就會增加，該噪聲量是影響圖像質(zhì)量的一個重要因素，它與掃描所用的毫安量的平方根成反比[11-12]。例如，將毫安量從400mA降低到50mA，量子噪聲量將以8的平方根倍數(shù)增加。此外，影響掃描數(shù)據(jù)中量子噪聲量的最重要因素是受檢者各部分的X射線衰減系數(shù)，該系數(shù)與受檢者各部分的大小和組織成分相關。以往使用固定毫安掃描時，操作者只能依據(jù)受檢者的體重、直徑、體重指數(shù)或定性的可視化分類來實現(xiàn)對受檢者輻射劑置衰減的定性估計。但是通過這些方法得出的X射線衰減估計非常粗糙，而且未考慮受檢者掃描區(qū)域內(nèi)各部分的衰減變化，所以以往使用這些手動方法以期達到所需的診斷質(zhì)量時，許多受檢者接受到的X射線輻射劑量都會多于必要劑量[13]。自動毫安技術是一項自動管電流調(diào)制技術，它可以根據(jù)受檢者各部分的具體情況進行實時的毫安量調(diào)整，其準確性遠遠高于人工為受檢者估計的數(shù)值[14]。因此，即使受檢者體形很寬，也同樣能夠獲得較為一致的圖像噪聲量。由于圖像噪聲量的差異性顯著降低，所以可以通過設置合適的噪聲指數(shù)來實現(xiàn)所有受檢者輻射劑量的顯著降低。有研究者[15]將自動毫安技術應用到腰椎的CT掃描中，結(jié)果顯示受檢者的CT容積劑量指數(shù)（CT Dose Index of Volume，CTDIvol）均值為7.29mGy，較固定毫安組X射線輻射劑量降低62.54 ％，且重建圖像的主觀圖像質(zhì)量評價（Image Quality Score，IQS）的評分不存在統(tǒng)計學差異。

3 自動毫安技術的臨床應用

許多研究者對不同低劑量條件下的胸部CT圖像質(zhì)量進行評估，結(jié)果顯示低劑量CT影像雖然圖像噪聲較大，但是圖像質(zhì)量基本能夠保證準確地評估肺內(nèi)浸潤性疾病，僅對體型較大的受檢者，常規(guī)條件CT更具優(yōu)勢[16-17]。Gelder等[18]認為自動毫安技術降低了X射線輻射劑量，圖像質(zhì)量也隨之下降，但是具有結(jié)腸癌高危因素受檢者的息肉檢出并未受到影響。因此，自動毫安技術非常值得在PET/CT檢查中推廣應用。

但是在實際的臨床應用中，對于不同體型的受檢者一定要重視其噪聲指數(shù)、最小毫安數(shù)、最大毫安數(shù)的設置，才能夠在保證較高圖像質(zhì)量的同時有效地降低受檢者X射線輻射劑量。噪聲指數(shù)過高可能得不到所需質(zhì)量的圖像，過低則可能達不到降低受檢者X射線輻射劑量的目的，不同體型的受檢者，對于噪聲指數(shù)設置的要求不同[19-20]。不同的醫(yī)院對圖像質(zhì)量要求標準的不同也會導致噪聲指數(shù)設置的不同。

自動毫安技術在臨床應用中通常還需要考慮受檢者的身體質(zhì)量指數(shù)（Body Mass Index，BMI）。Sigal-Cinqualbre等[21]研究發(fā)現(xiàn)對于體重較輕的受檢者，可以采用合適的低管電壓，在降低X射線輻射劑量的同時不會引起圖像質(zhì)量的下降[10]。所以在PET/CT檢查中對于BMI≤24 kg/m2的受檢者通常可采用噪聲指數(shù)為25，最小毫安數(shù)為40mA，最大毫安數(shù)為120mA，管電壓為100 kV；BMI＞24 kg/m2的受檢者通?？刹捎迷肼曋笖?shù)為28，最小毫安數(shù)為40mA，最大毫安數(shù)為160mA，管電壓為120 kV[15,22]。不過目前關于噪聲指數(shù)的設置尚無具體標準，所以在臨床應用中我們還要注意查看實際使用的毫安值，如果它頻繁處于最大毫安范圍，則需要考慮增加噪聲指數(shù)，如果它頻繁處于最小毫安范圍，且變化幅度很小時，則需要考慮減小噪聲指數(shù)[23]。

自動毫安技術根據(jù)操作者的噪聲指數(shù)設置會調(diào)整毫安量，以便系統(tǒng)從受檢者到探測器投影相似的X射線強度，從而調(diào)整掃描數(shù)據(jù)中的X射線噪聲量或量子噪聲量。但是在臨床應用中，圖像的噪聲量還取決于其他因素，比如管電壓、重建算法、重建層厚以及受檢者在掃描視野（Scan Field of View，SFOV）里的中心對準程度等[11-12]。所以對于一些體型較大的受檢者超出X射線球管和發(fā)生器的能力范圍，可以采用適當增加管電壓的方法來降低圖像的噪聲量[24]；至于重建算法，以往由于受到計算機運算速度的制約，CT圖像重建通常只能采用濾波反投影（Filtered Back Projection，F(xiàn)BP）的重建算法，近年來更多的研究者[25]開始嘗試把迭代重建算法應用到CT圖像重建中，結(jié)果顯示迭代重建算法較FBP能更好地對圖像噪聲加以校正和抑制，在低劑量CT檢查的情況下，能有效地提高圖像質(zhì)量，從而降低受檢者所受到的X射線輻射劑量；在實際的檢查操作中，我們通常還需要根據(jù)臨床需要來變換重建層厚，例如我們首先設置了3.75mm的重建層厚，且噪聲指數(shù)為25，接下來變換成1.25mm的重建層厚，則自動毫安技術將計算獲得1.25mm層厚的圖像且噪聲指數(shù)為25所需的毫安量，原因在于它是首先規(guī)定的。

另外，在擺位時務必要將受檢者的中心對準SFOV的中心，否則圖像的噪聲便會增加，這是因為Bowtie濾波器在等中心點（因為如果受檢者的中心對準了SFOV的中心，則該等中心點是最大衰減區(qū)）投影了最大X射線強度，如果受檢者的中心未對準，就會有較少的X射線投影到受檢者最厚的部分，因此圖像的噪聲將會增多，自動毫安技術也就不能在最大限制的情況下調(diào)整毫安量。

4 結(jié)語

綜上所述，自動毫安技術是一種行之有效的降低受檢者X射線輻射劑量的方法，目前已經(jīng)投入到了PET/CT的臨床應用中。特別是在高危人群的肺癌篩檢、肺內(nèi)結(jié)節(jié)病變的復查、癌癥術后及放、化療后的隨訪觀察和嬰幼兒、兒童PET/CT檢查中的應用價值已經(jīng)得到證實[16-17,25-26]，但是有關噪聲指數(shù)、最小毫安數(shù)、最大毫安數(shù)的具體設置，至今還存在一些爭議。

不過自動毫安技術的最佳應用策略是能夠確定完成臨床任務足夠的最高噪聲指數(shù)，并讓系統(tǒng)根據(jù)實際情況自動選擇合適的毫安值，而無重大的毫安值限制。因此可以預測未來幾年將會有更多關于噪聲指數(shù)的文章出現(xiàn)。

最新的CT由于改進了移床精度和重建方式，軸掃節(jié)段（Segment）掃描也能獲得較高質(zhì)量的容積數(shù)據(jù)圖像，并且X射線球管只需旋轉(zhuǎn)240°即可完成數(shù)據(jù)采集，較螺旋掃描減少了掃描時間，在圖像質(zhì)量不影響診斷的前提下，進一步降低了受檢者的X射線輻射劑量。另外，各醫(yī)療設備公司還推出了不同的CT迭代重建技術：GE公司的自適應迭代重建（Adaptive Statistical Iterative Reconstruction，ASIR）和基于模型的迭代重建（Model Based Iterative Reconstruction，VEO），Siemens公司的圖像空間迭代重建（Iterative Reconstruction In Image Space，IRIS）和正弦波圖形法迭代重建（Sinogram Affirmed Iterative Reconstruction，SAFIRE），Philips公司的基于雙模式迭代重建（Double Model Based Iterative Reconstruction）以及Toshiba公司的自適應低劑量迭代重建（Adaptive Iterative Dose Reduction，AIDR）。有研究者發(fā)現(xiàn)應用迭代重建技術可以實現(xiàn)在高對比度下提高空間分辨率，在低對比度下降低噪聲的效果[25,27-29]。所以今后如能將這些新技術與自動毫安技術聯(lián)合應用，將會進一步降低X射線輻射劑量，當然這還有待于體模和臨床數(shù)據(jù)的進一步驗證。

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Advances in Development of Automatic Tube Current Modulation in PET/CT Imaging

WANG Menga, ZHOU Cui-hongb, JIN Chao-linga, YAN Juea
a.Department of Nuclear Medicine；b.Department of Anesthesiology, China-Japan Friendship Hospital, Beijing 100029, China

This paper introduced the application of ATCM（Automatic Tube Current Modulation）in PET/CT（Positron Emission Tomography /Computed Tomography）imaging, analyzed its influence on the image quality and radiation dose and pointed out its research orientation in clinical application.

automatic tube current modulation；radiation dose；positron emission tomography /computed tomography

R144；R814.42

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.07.023

1674-1633（2015）07-0072-03

2014-10-16

顏玨，碩士，主任醫(yī)師。

通訊作者郵箱：646194862@qq.com