程文迪，向鏞兆，王海濤，吳偉銘，楊晶晶，蔡華偉，趙 禎

（四川大學(xué)華西醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，四川 成都 610041）

以釔-90（Yttrium-90，90Y）微球行TACE 是治療無法切除肝臟腫瘤的重要方法之一［1-2］，通過導(dǎo)管將90Y微球注入腫瘤供血動脈，利用90Y 發(fā)出的短程β 射線的輻射作用殺死腫瘤細胞，同時微球也可作為栓塞劑引起腫瘤缺血、壞死。由于90Y 幾乎只發(fā)射β 射線，無法直接成像；其軔致輻射產(chǎn)生的X 射線為連續(xù)能譜且光子計數(shù)率較低，缺乏可與散射光區(qū)分的峰值，不能使用多能量窗散射校正方法，導(dǎo)致能峰、窗寬及準(zhǔn)直器均可影響90Y 軔致輻射顯像質(zhì)量［3］。目前對于90Y 軔致輻射顯像的最優(yōu)能窗還存在爭議，且國內(nèi)尚缺少針對以中能通用（medium-energy general-purpose，MEGP）準(zhǔn)直器行90Y 軔致輻射顯像的最佳能窗研究。本研究旨在觀察中能通用（MEGP）準(zhǔn)直器不同能窗對90Y 軔致輻射SPECT 圖像質(zhì)量的影響，并遴選最佳顯像能窗。

1 材料與方法

1.1 設(shè)備與藥物 采用GE Discovery NM/CT 670 Pro型SPECT/CT 儀，碘化鈉晶體厚3/8 in（9.50 mm），MEGP 平行孔準(zhǔn)直器，孔徑長度、直徑及間隔厚度分別為58.00、3.00 和1.05 mm。90Y 炭微球由紐瑞特醫(yī)療科技有限公司提供，裝于玻璃小瓶內(nèi)，放射性活度為740 MBq（20 mCi）。

1.2 方法

1.2.1 獲取能峰 對裝有90Y 炭微球的小瓶進行SPECT 平面顯像，獲取MEGP 準(zhǔn)直器下90Y 軔致輻射的能譜及能峰。

1.2.2 采集圖像 將90Y 源置于距MEGP 準(zhǔn)直器探頭 約15 cm 處，SPECT 平面顯像時間120 s，矩陣128×128，每組27 個能峰，分別為40～300 keV 內(nèi)間隔10 keV 整數(shù)值，窗寬分別為10%和20%。

1.2.3 圖像后處理 將平面圖像上整個有效視場作為視野（field of view，F(xiàn)OV），以放射性最高點為中心，勾畫與裝載90Y 源小瓶面積相等部分作為ROI；分別計算前、后位圖像中FOV 和ROI 內(nèi)的光子計數(shù)，取平均值作為最終計數(shù)。計算不同能窗下圖像的靈敏度、源計數(shù)/有效視野計數(shù)百分比（percentage of the source counts in useful field of view，S/FOV%）及信號/背景比（signal-to-background ratio，S/B）：靈敏度=源ROI計數(shù)/源活度，S/FOV%=源ROI 計數(shù)/FOV 內(nèi)總計數(shù)，S/B=源ROI 計數(shù)/FOV 內(nèi)、ROI 外計數(shù)；對公式中的源活度進行時間校正。

1.2.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 25.0 統(tǒng)計分析軟件。以描述正態(tài)分布計量資料，組間行配對t檢驗；以中位數(shù)（上下四分位數(shù)）描述偏態(tài)分布計量資料，組間行Wilcoxon符號秩檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 能譜特征 所用MEGP 準(zhǔn)直器能峰為76.2 keV。獲得的90Y 軔致輻射能譜為連續(xù)曲線（圖1），能量范圍為34～512 keV（最大探測值為512 keV）。

圖1 以MEGP 準(zhǔn)直器所獲90Y 軔致輻射能譜

2.2 圖像質(zhì)量參數(shù)

2.2.1 靈敏度 10%、20%窗寬下，圖像靈敏度均在70～90 keV 范圍內(nèi)達到最高（圖2A）。相同能峰下，相比10%窗寬，20%窗寬圖像的靈敏度更高（P＜0.05，見表1）。能窗為80 keV±20%時，靈敏度達到最高（70.07%）。

表1 以MEGP 準(zhǔn)直器于40～300 keV 能峰，10%、20%窗寬所獲90Y 軔致輻射SPECT 圖像靈敏度、S/FOV%及S/B 比較

圖2 以MEGP 準(zhǔn)直器于40～300 keV 能峰，10%、20%窗寬所獲90Y 軔致輻射SPECT 圖像的靈敏度（A）、S/FOV%（B）及S/B（C）

2.2.2 S/FOV% 在10%和20%窗寬下，90Y 圖像S/FOV%均在能峰50 keV 處達到最高，且能峰在40～130 keV 范圍內(nèi)，圖像S/FOV%均較高（圖2B）。2 組圖像間S/FOV%差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05，表1）。

2.2.3 S/B 在10%和20%窗寬下，90Y 圖像S/B 均在50 keV 處達到最高，分別為2.42 和2.39（圖2C）。2組圖像S/B 差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05，表1）。

2.3 最佳顯像條件 采用MEGP準(zhǔn)直器以100 keV±20%能窗進行90Y軔致輻射顯像，靈敏度、S/FOV%及S/B分別為69.73%、0.62和1.64時為最佳條件，見圖3。

圖3 以MEGP 準(zhǔn)直器在100 keV 能峰、±20% 窗寬（A）及±10% 窗寬（B）下所獲90Y 軔致輻射SPECT 圖像

3 討論

90Y 幾乎只發(fā)射β 射線，輻射范圍小，在組織中的穿透距離平均2.5 mm、最大11 mm；且半衰期較短，為2.67 天（64.2 h）。90Y 缺乏離散能量光子發(fā)射，如γ 射線和/或特征熒光X 射線。90Y SPECT 顯像主要依賴于β粒子與空氣中各種物質(zhì)的原子核相互作用產(chǎn)生的軔致輻射［4］，電子在相互作用過程中失去能量，其動能被轉(zhuǎn)換成連續(xù)、廣泛的能量分布［5］，最高能量可達2.28 MeV［6］。軔致輻射成像的目標(biāo)空間信息亦由光子攜帶，但軔致輻射光子能譜呈連續(xù)且廣泛分布，缺乏可與散射光相區(qū)分的能峰，導(dǎo)致90Y軔致輻射顯像效果不佳。

提高圖像對比度、降低圖像噪聲可改善圖像質(zhì)量。圖像對比度取決于空間分辨率及光子衰減、光子散射、準(zhǔn)直器穿透及隨機巧合等其他因素；圖像噪聲則與S/FOV%及S/B 等相關(guān)。軔致輻射SPECT 顯像中，不同準(zhǔn)直器類型和不同能窗可致散射光子與主光子數(shù)目的比值不同，導(dǎo)致圖像質(zhì)量存在差異［7］，故適當(dāng)選擇準(zhǔn)直器和能窗對于保證圖像質(zhì)量尤為重要。既往多項研究［5，7-9］得出的最佳能窗在40～300 keV內(nèi)。本研究結(jié)果顯示，90Y 軔致輻射在34～512 keV（所用設(shè)備最大探測值為512 keV）能量范圍內(nèi)表現(xiàn)為連續(xù)能譜，能峰為76.2 keV。

本研究中，靈敏度是測得距探測器15 cm 處放射源的單位放射源活度計數(shù)率。準(zhǔn)直器和能峰相同情況下，窗寬越大，探測器接收的光子數(shù)目就越多，計數(shù)率越高、靈敏度越大。由于90Y 軔致輻射發(fā)出的光子缺乏可與散射光相區(qū)分的能峰，接收總光子數(shù)目增多不僅使主光子數(shù)目增多，也使散射光子數(shù)目增多，故應(yīng)關(guān)注S/B 和S/FOV%等圖像信噪比參數(shù)。本研究結(jié)果顯示，以MEPG準(zhǔn)直器行90Y 軔致輻射SPECT顯像時，選擇10%窗寬、20%窗寬所獲圖像的S/FOV%及S/B差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P均＞0.05），可能窗寬從10%擴大到20%對圖像信噪比的影響甚微，而10%窗寬圖像的靈敏度更低（P＜0.05），提示相比±10%，±20%更適宜作為90Y 軔致輻射顯像的窗寬，與既往研究［10］相符。

由于軔致輻射產(chǎn)生的可成像的主光子較少［11］，且本研究90Y源與探測器距離較近，而臨床實踐中患者接受90Y 微球治療后顯像計數(shù)率可能較本研究更低，需要采用較大的窗寬以提升靈敏度、保證顯像計數(shù)。另有研究［12］指出，提高成像系統(tǒng)靈敏度可縮短成像時間、減少運動偽影、減輕核素活度變化的影響。然而靈敏度與空間分辨率呈負相關(guān)，即隨著靈敏度升高，空間分辨率下降［10］。為保證圖像質(zhì)量，需兼顧靈敏度和空間分辨率；選擇最佳能窗時，應(yīng)對靈敏度、S/FOV%及S/B 進行綜合考量。本研究顯示，50 keV 附近的S/FOV%和S/B均較高但靈敏度很低，可能大多數(shù)能量低于60 keV的光子在傳播過程中已發(fā)生衰減［13］，使實際接收到的光子數(shù)目較少而致靈敏度降低、圖像質(zhì)量不佳；70～90 keV 時靈敏度較高，但S/FOV%和S/B 相比40～60 keV 和90～120 keV均有所下降，而70～100 keV范圍內(nèi)主要是目標(biāo)散射和X射線［14］，筆者認為70～90 keV能量范圍內(nèi)包含鉛準(zhǔn)直器和鉛殼與軔致輻射光子相互作用形成的特征X射線峰，導(dǎo)致接收光子數(shù)目多，使靈敏度達到最大值。因此，在一些情況下，為提高空間分辨率，可選擇狹窄能窗以封閉90Y 軔致輻射產(chǎn)生的射線中的特征k殼峰、減少寬能窗帶來的線束硬化偽影［8］。

本研究結(jié)果顯示，100 keV±20% 能窗是以MEGP 準(zhǔn)直器行90Y 軔致輻射SPECT 顯像的最佳能窗，其靈敏度、S/FOV%及S/B 分別為69.73%、0.62和1.64，S/FOV%和S/B 略低于40～60 keV、但靈敏度大幅提升；而相比70～90 keV，其S/FOV%和S/B增高而靈敏度未受明顯影響。

另外，準(zhǔn)直器也在一定程度上影響圖像質(zhì)量，且不同準(zhǔn)直器對應(yīng)的最優(yōu)能窗參數(shù)有所不同。有研究［7］報道以高能準(zhǔn)直器、90～110 keV 能窗可獲得質(zhì)量較高的SPECT 圖像，但也有學(xué)者［11］認為應(yīng)采用MEGP 準(zhǔn)直器，以獲得更好的靈敏度。

綜上，本研究以MEGP 準(zhǔn)直器行90Y 軔致輻射SPECT 顯像，發(fā)現(xiàn)20%窗寬圖像質(zhì)量優(yōu)于10%窗寬，綜合考慮靈敏度、S/FOV%及S/B，以100 keV±20%窗寬為最佳能窗。但本研究僅為體外實驗，且未涉及低能和高能準(zhǔn)直器最優(yōu)能窗參數(shù)，有待后續(xù)深入探討。

利益沖突：全體作者聲明無利益沖突。

作者貢獻：程文迪研究實施、撰寫和修改文章；向鏞兆、王海濤圖像處理；吳偉銘、楊晶晶統(tǒng)計分析；蔡華偉研究設(shè)計；趙禎指導(dǎo)、審閱文章。