劉杰，續(xù)蕊，李紅磊，劉曉建，顏玨

中日友好醫(yī)院 核醫(yī)學(xué)科，北京 100029

影響PET/CT圖像質(zhì)量的因素分析

劉杰，續(xù)蕊，李紅磊，劉曉建，顏玨

中日友好醫(yī)院 核醫(yī)學(xué)科，北京 100029

目的 研究影響PET/CT圖像質(zhì)量的因素，以充分理解獲得高質(zhì)量PET/CT圖像的必要條件，指導(dǎo)臨床工作。方法 回顧性分析2013年7月～2014年7月我院1229例受檢者的PET/CT掃描圖像，并對(duì)影響圖像質(zhì)量的因素進(jìn)行分類。結(jié)果 影響PET/CT圖像質(zhì)量的因素有：① 檢查前的準(zhǔn)備；②檢查過(guò)程中患者自身的移位、呼吸運(yùn)動(dòng)偽影和高密度物質(zhì)偽影、尿液污染；③ 采集時(shí)間和注射示蹤劑的劑量；④ 注射技術(shù)；⑤ 不常見(jiàn)的生理性攝?。òㄗ厣緮z?。?。結(jié)論 規(guī)范PET/CT掃描技術(shù)能提高PET/CT圖像質(zhì)量，為醫(yī)生做出正確的診斷提供依據(jù)。

PET/CT；呼吸運(yùn)動(dòng)偽影；高密度物質(zhì)偽影；生理性攝取

PET/CT是將PET和CT有機(jī)地結(jié)合在一起，由CT精確定位病灶，顯示病灶的解剖結(jié)構(gòu)，而PET提供病灶的病理、生理、代謝等分子特性，更容易發(fā)現(xiàn)病灶，具有靈敏、準(zhǔn)確及定位精確等特點(diǎn)，一次成像可獲得全身多方位的斷層圖像，達(dá)到早期發(fā)現(xiàn)病灶和診斷疾病的目的。PET/CT檢查在腫瘤診斷方面應(yīng)用廣泛，多模式影像融合技術(shù)的應(yīng)用使腫瘤的診斷準(zhǔn)確性從單純PET顯像的91%提高到PET/CT檢查的98%[1]。PET/CT的固有性能以及人為因素都可以影響圖像質(zhì)量，如何克服諸多因素對(duì)病灶部位的干擾，從而對(duì)病變性質(zhì)做出正確的判斷非常重要，因此規(guī)范化的技術(shù)操作是獲取高質(zhì)量圖像的根本保證。本研究對(duì)1229例PET/CT受檢者的圖像進(jìn)行回顧性分析，旨在探討影響圖像質(zhì)量的因素。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選擇2013年7月～2014年7月1229例PET/CT受檢者。其中男699例，女530例，年齡最大100歲，最小16歲，均進(jìn)行PET/CT掃描。

1.2 儀器與方法

采用Discovery Elite型PET/CT成像儀，受檢者檢查前禁食4～6 h以上，保持血糖＜8.33 mmol/L。根據(jù)受檢者的體重，靜脈注射18F-FDG 0.1～0.15 mCi/kg，注射后保持放松體位和休息狀態(tài)，50～60 min后進(jìn)行PET/CT掃描，掃描前要求受檢者排空小便，并按要求飲水，除去體表金屬物品。掃描時(shí)取仰臥位，雙手上舉抱頭，檢查進(jìn)程中保持體位不動(dòng)，掃描范圍從頭頂至股骨上段，并對(duì)頭部單獨(dú)掃描，全身掃描床位數(shù)為7～8個(gè)，采集時(shí)間為2.5 min/bed。所有原始數(shù)據(jù)均傳至工作站，進(jìn)行迭代法重建獲得冠狀位、矢狀位、軸位等PET、CT及融合圖像。CT掃描參數(shù)為：Auto mA 60～120 mA，噪聲指數(shù)25，管電壓120 kV，層厚及層間隔為3.75 mm，螺距0.984。

1.3 圖像分析

由兩位高年資主管技師采用雙盲法對(duì)1229例受檢者的PET/CT圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)影響圖像質(zhì)量的因素進(jìn)行分類。

2 結(jié)果

通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)影響圖像質(zhì)量的因素主要有呼吸運(yùn)動(dòng)偽影、棕色脂肪攝取、受檢者體位移動(dòng)、肌肉攝取、檢查前2 d做過(guò)消化道造影導(dǎo)致腸道內(nèi)鋇劑未排出、注射點(diǎn)外漏、受檢者體形過(guò)大而超出PET/CT掃描視野、血糖濃度偏高。影響PET/CT圖像質(zhì)量的因素，見(jiàn)表1。各種因素對(duì)圖像質(zhì)量的影響，見(jiàn)圖1～5。

表1 影響PET/CT圖像質(zhì)量的因素

圖1 患者檢查前進(jìn)行體育鍛煉造成肩部和臀部肌肉組織攝?。^所示）

圖2 患者檢查過(guò)程中肩部移動(dòng)造成肩部缺損區(qū)（如箭頭所示），該區(qū)域CT數(shù)據(jù)無(wú)法與PET數(shù)據(jù)相匹配，重建過(guò)程中開(kāi)啟scatter limit即可解決這個(gè)問(wèn)題。

圖3 患者檢查前2 d行消化道鋇餐造影檢查造成腸道高密度偽影

圖4 工作人員注射示蹤劑時(shí)手腕注射點(diǎn)外漏

圖5 患者在檢查前受涼肌肉緊張，圖像顯示雙側(cè)頸部放射性濃聚。

3 討論

3.1 檢查前準(zhǔn)備對(duì)圖像質(zhì)量的影響

預(yù)約時(shí)囑咐病人檢查前禁止劇烈活動(dòng)，并嚴(yán)格禁食4～6 h以上，糖尿病患者正常服用降血糖藥物；進(jìn)行心肌PET/CT顯像的患者在檢查前2 d禁飲酒、茶或咖啡等，可飲白開(kāi)水。查詢患者一周內(nèi)是否做過(guò)消化道鋇餐造影，在保證患者體內(nèi)完全無(wú)鋇劑后才能進(jìn)行PET/CT檢查。檢查前不能進(jìn)行體育鍛煉及重體力勞動(dòng)，以減少因肌肉葡萄糖利用率提高而導(dǎo)致圖像上肌肉組織攝取。

注射18F-FDG前需要測(cè)量患者的身高、體重及空腹血糖濃度并做好記錄。由于SUVmax=局部組織18F-FDG放射性活度/（注射18F-FDG放射性活度/體重）[2]，所以患者體重會(huì)影響SUVmax值。患者血糖濃度是影響體內(nèi)18F-FDG分布及組織、臟器攝取的重要因素。血糖濃度升高會(huì)導(dǎo)致腫瘤對(duì)18F-FDG的攝取下降，從而使計(jì)算出的SUVmax值降低[2]，進(jìn)而影響PET/CT的診斷，導(dǎo)致假陰性。

完成核素注射后，囑咐患者臥床安靜休息，減少活動(dòng)。不接打手機(jī)，不做交談，保持室內(nèi)恒溫，避免聲帶、棕色脂肪攝取，以免影響圖像質(zhì)量。

3.2 運(yùn)動(dòng)偽影對(duì)圖像質(zhì)量的影響

參照MRI圖像偽影的定義[3]，將PET/CT偽影定義為：PET/CT圖像中與正常18F-FDG分布或解剖結(jié)構(gòu)不相符的部分[8]。在PET/CT圖像采集時(shí)，病人的軀體運(yùn)動(dòng)和病人內(nèi)部臟器的生理性運(yùn)動(dòng)，都會(huì)影響PET/CT圖像的質(zhì)量。運(yùn)動(dòng)分為自主運(yùn)動(dòng)和不自主的呼吸運(yùn)動(dòng)。常見(jiàn)的自主運(yùn)動(dòng)是由于患者檢查時(shí)因位置不適而改變體位，導(dǎo)致CT位和PET位不匹配而造成融合偏差，出現(xiàn)失匹配偽影。由于PET的采集時(shí)間較長(zhǎng)（本院采用PET/CT對(duì)軀干進(jìn)行掃描時(shí)，顯像采集時(shí)間約為17.5～20 min），患者在數(shù)據(jù)采集時(shí)無(wú)法達(dá)到屏氣狀態(tài)，只能平靜的自由呼吸，從而導(dǎo)致CT和PET圖像上解剖位置存在一定程度的不匹配，造成呼吸運(yùn)動(dòng)偽影。最典型的呼吸運(yùn)動(dòng)偽影為香蕉型偽影。由于呼吸運(yùn)動(dòng)，肺底部的病灶最大可移動(dòng)3 cm，而且會(huì)使病灶在PET圖像上的體積增大，導(dǎo)致小病灶的SUV值降低[4]。Beyer等[5]指出，CT掃描時(shí)要求患者呼氣，PET顯像時(shí)要求患者自由呼吸，這樣可降低膈肌運(yùn)動(dòng)的影響。

3.3 高密度物質(zhì)所致偽影對(duì)圖像質(zhì)量的影響

高密度物質(zhì)包括心臟起搏器、腸道內(nèi)鋇劑殘留、留置針或者吻合器等，這些物質(zhì)對(duì)X線吸收能力強(qiáng)，因此CT圖像上均表現(xiàn)為放射狀、條紋狀偽影。PET顯像的偽影經(jīng)CT衰減校正后，圖像上表現(xiàn)為“熱區(qū)”。針對(duì)高密度物質(zhì)所致偽影，診斷時(shí)應(yīng)參考非衰減校正數(shù)據(jù)。

3.4 設(shè)備自身產(chǎn)生偽影對(duì)圖像質(zhì)量的影響

無(wú)論是PET部分還是CT部分，設(shè)備本身的硬件、軟件故障以及晶體探測(cè)器所處環(huán)境的溫度和濕度都會(huì)對(duì)掃描圖像產(chǎn)生影響，有時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致圖像偽影，較輕微的圖像偽影可能對(duì)診斷影響不大，但有的圖像偽影會(huì)影響診斷結(jié)果。

3.5 采集時(shí)間、注射示蹤劑量對(duì)圖像質(zhì)量的影響

適量的示蹤劑和合適的采集時(shí)間是獲得高質(zhì)量圖像的前提。理論上，18F-FDG注射劑量的大小與PET圖像質(zhì)量密切相關(guān)。這是因?yàn)槭軙r(shí)間的影響，PET探測(cè)器的計(jì)數(shù)率隨γ光子入射率的變化呈現(xiàn)上升段、飽和段和癱瘓段[6]。當(dāng)探測(cè)器計(jì)數(shù)率處在上升段時(shí)，所用示蹤劑劑量越高，圖像的分辨率和均勻性越好，但此時(shí)應(yīng)考慮到人體所接受的有效劑量當(dāng)量。防護(hù)原則是接受輻射劑量越小越好，增加圖像采集時(shí)間既可以減少患者注射劑量又可以提高圖像質(zhì)量，但是采集時(shí)間過(guò)長(zhǎng)又會(huì)導(dǎo)致患者體位移位，移位又會(huì)使圖像質(zhì)量下降[7]。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐，我科在進(jìn)行掃描時(shí)，使用示蹤劑的劑量為0.1～0.15 mci/kg，最好不超過(guò)15 mci，采集時(shí)間為2.5 min/bed。

為保證18F-FDG用量準(zhǔn)確，首先要建立靜脈通路，不建議使用中心靜脈置管通路，以避免管壁吸附示蹤劑，影響圖像質(zhì)量，干擾診斷。

3.6 不常見(jiàn)的生理性攝取對(duì)圖像質(zhì)量的影響

國(guó)外將脂肪攝取列為變異性攝取[8]，是在特定條件下的特定表現(xiàn)。PET顯像中多在頸肩部、雙側(cè)椎肋關(guān)節(jié)處出現(xiàn)棕色脂肪攝取，呈現(xiàn)對(duì)稱、形態(tài)各異、濃聚程度不均等特點(diǎn)，CT檢查提示為脂肪密度、無(wú)結(jié)節(jié)及腫塊。棕色脂肪攝取的生理基礎(chǔ)為脂肪細(xì)胞膜含有葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，在胰島素介導(dǎo)作用下，葡萄糖被攝人脂肪細(xì)胞[9]。通過(guò)服用安定劑抑制交感神經(jīng)并注意保暖可減少頸肩部的棕色脂肪攝取。

3.7 其他因素對(duì)圖像質(zhì)量的影響

患者血糖濃度與18F-FDG屬于競(jìng)爭(zhēng)性抑制。血糖濃度增高表現(xiàn)為全身肌肉放射性攝取增加，而病灶和腦部的放射性攝取明顯減低，心肌和肝臟的攝取增加，則會(huì)影響對(duì)病灶的觀察和判斷。血糖濃度過(guò)高時(shí)，可以注射胰島素或者口服降血糖藥，使血糖濃度控制在合適范圍。但是，注射胰島素會(huì)增加葡萄糖在肌肉或其他軟組織的攝取，造成組織內(nèi)本底增加，影響圖像質(zhì)量，所以最好在注射胰島素2 h之后注射顯像劑。

注射點(diǎn)外漏和放射性污染表現(xiàn)為特定部位的“熱區(qū)”,這些偽影都可以通過(guò)認(rèn)真的準(zhǔn)備而避免發(fā)生[10]。

受檢者體形過(guò)大，超出PET/CT掃描視野，也會(huì)導(dǎo)致PET圖像上相應(yīng)區(qū)域無(wú)衰減校正值，引起衰減校正圖像的偏差。本款機(jī)器在重建過(guò)程中開(kāi)啟scatter limit即可解決此問(wèn)題。

目前PET/CT在臨床已得到廣泛應(yīng)用，規(guī)范PET/CT掃描技術(shù)，減少PET/CT掃描過(guò)程中產(chǎn)生的偽影，改正掃描過(guò)程中的不良習(xí)慣，提高掃描圖像質(zhì)量，對(duì)臨床醫(yī)生正確診斷疾病意義重大。

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Analysis of Inf uencing Factors of PET/CT Image Quality

LIU J ie, XU Rui, LI Hong-lei, LIU Xiao-jian, YAN J ue
Department of Nuclear Medicine, China-Japan Friendship Hospital, Beijing 100029, China

0bjective To study the influencing factors of PET/CT (Positron Emission Tomography/Computed Tomography) image quality so as to have an all-round understanding of the necessary conditions for acquisition of high-quality PET/CT images and provide guidance for clinical practices. Methods PET/CT images were retrospectively analyzed in 1229 patients who had been examined in July 2013 to July 2014 in the hospital. Additionally, the influencing factors of image quality were classified. Results The influencing factors of PET/CT image quality could be classified as five categories: a. pre-examination preparations; b. patients’position movement, respiratory motion artifacts and high-density material artifacts and urine pollution; c. the acquisition time and the injected tracer dose; d. The tracer injection technology; e. The infrequent physiological uptakes including brown fat uptakes. Conclusion Standardization of the PET/CT scanning technology could improve the quality of PET/CT images and provide foundation for doctors to make a correct diagnosis.

positron emission tomography/computed tomography; respiratory motion artifacts; high-density material artifacts; physiological uptakes

R817.4

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.05.017

1674-1633(2015)05-0058-03

2014-09-17

2014-10-28

顏玨，主任醫(yī)師。

作者郵箱：05_yx01@163.com