引用本文: 戚忠智, 賈志云. 氟代脫氧葡萄糖正電子發射斷層顯像術/CT全身腫瘤顯像圖像質量分析及控制. 華西醫學, 2015, 30(10): 1901-1905. doi: 10.7507/1002-0179.20150544 復制
正電子發射斷層顯像術(PET)/CT是PET與CT整合在同一個機架上,實現PET良好的功能顯像與CT高分辨率的解剖顯像于一體的高端技術設備,大大提高了診斷率,縮短了掃描時間。近年來PET/CT發展迅速,其在腫瘤方面應用廣泛,多模式影像融合技術使腫瘤的診斷準確性從單純PET顯像的91%提高到PET/CT檢查的98%[1]。但目前PET/CT費用高居不下,患者期望值很高,因此準確的診斷顯得尤為重要。而準確的診斷依賴于圖像質量的保證[2]。本研究系統性回顧性分析1 000例PET/CT全身腫瘤顯像患者的圖像,分析影響圖像質量的相關因素,探討整個檢查流程中的質量控制。現報告如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料
隨機選擇2011年3月-6月1 000例在四川大學華西醫院核醫學科行氟代脫氧葡萄糖(18F-FDG)PET/CT全身腫瘤顯像患者的圖像資料為研究對象,其中男657例,女343例;年齡5~95歲,平均(54±7)歲。
1.2 檢查方法
1.2.1 掃描設備與顯像劑
荷蘭Phlilips公司生產的GEMINI 16 PET/CT掃描儀。18F由日本住友公司的HM-10加速器生產,顯像劑18F-FDG放射化學純度>95%。
1.2.2 CT采集
① 低劑量CT。采集優先于PET采集,范圍一般從股骨中段到顱頂,掃描參數:管電壓90 kV,管電流40 mAs,層厚及層間隔5 mm。雙手置于上方,平靜呼吸下掃描。重建矩陣512×512。② 診斷劑量CT。根據PET病灶范圍及檢查目的確定掃描范圍。掃描參數使用診斷劑量CT參數,胸腹部根據需要行屏氣平掃或增強掃描。增強掃描注射含碘對比劑85~100 mL,流速2.5~3.5 mL/s。
1.2.3 PET采集
注入18F-FDG 0.15 mCi/kg靜臥休息45~60 min后行PET采集。采集時間2~3 min/床,采集范圍同低劑量CT掃描范圍。使用Philips提供的線性重建方法,重建成橫斷位、矢狀位、冠狀位及最大密度投影(MIP)。在同一工作界面上同時顯示上述3個軸位的PET圖像、CT圖像、PET/CT融合圖像。
1.3 圖像分析
由一位中級職稱技師與一位高級職稱診斷醫師采用雙盲法對所有圖像質量評片,符合以下要求被評為標準片:① 掃描范圍輪廓完整,解剖標志明確,體位端正;② 患者姓名、序列號、注射記錄單(患者藥物注射時間、劑量、體質量)與患者實際一致;③ 病變部位顯示清楚,本靶值高,無異常干擾;④ 無偽影及尿液污染;⑤ 肌肉軟組織攝取少。影響診斷為廢片。并對非標準片相關因素進行分析,探討其控制方法。
2 結果
2.1 評片結果
標準片158例,占15.80%;非標準片842例,占84.20%。造成非標準片的因素見表 1,其中偽影是引起圖像質量下降最主要的因素:主要為呼吸偽影(62.00%,522/842)、金屬偽影(25.18%,212/842)、體位移動偽影(5.11%,43/842)。金屬偽影又分為體內金屬與體外金屬,體外金屬偽影為主要因素。見圖 1~4。


2.2 廢片率和重做率
58例直接影響診斷,廢片率為5.80%,包括肌肉軟組織高度攝取6例(圖 5、6),藥物注射外漏1例(圖 7),體位移動7例,金屬偽影1例,掃描不全8例,儀器因素16例,患者注射記錄信息錄入誤差19例。其中通過后處理技術處理后不影響診斷有36例(圖 8、9),需重做有22例,重做率為2.20%(22/1 000)。重做患者中主要是由于儀器因素、掃描不全、體位嚴重移動3個因素。
3 討論
PET/CT檢查流程復雜,需要醫、藥、護、技多部門進行協作。流程中每一部分均可影響PET/CT圖像質量,以下從整個流程進行討論,包括放射性藥物的制備、注射、患者的準備、圖像的采集及圖像后處理。
3.1 藥物與注射
注射前18F-FDG的標記率要達到90%以上。本科藥物注射前均會進行放射化學純度、標記率等測定,因此無不合格藥物注射患者體內的情況。藥物注射外漏會嚴重影響到靶器官對18F-FDG的攝取,且影響其標準化攝取值(SUV)值,影響診斷。同時外漏藥物可能通過淋巴吸收,造成注射點同側軀體的淋巴顯影。控制方法:注射前盡可能予病灶的對側肢體建立靜脈通道(如乳腺癌、肺癌等)[3],先用生理鹽水確定是否在靜脈內,再推入18F-FDG。
3.2 患者準備
3.2.1 監測血糖
FDG為葡萄糖的類似物,血糖水平的高低會嚴重影響圖像質量。在高血糖狀態下,組織與18F-FDG競爭細胞膜上的葡萄糖轉運蛋白-1[4],腫瘤組織對葡萄糖的攝取可能降低,而肌肉軟組織攝取會增高。控制方法:檢查前禁食至少4 h,禁止靜脈給予葡萄糖,禁止任何途徑給予營養液。檢查前常規測量血糖水平,并詳細記錄。高于11.1 mmol/L建議繼續等待或控制好血糖再檢查。對于糖尿病患者,Shankar等[5]建議血糖一般不要超過2 g/L(即11.1 mmo/L),且高血糖患者必須在檢查當日首次進餐前顯像,并且在檢查前日晚間和當日早晨予適當胰島素或降糖藥治療。
3.2.2 水化
為了減少藥物對人體的輻射及尿液的濃聚造成膀胱放射性偽影,注射藥物前后應多飲水并于檢查結束后繼續飲水,具體飲水量及是否飲水需結合患者自身病情,且應及時排尿。
3.2.3 休息
運動時肌組織糖原儲備消耗,利用葡萄糖增加,引起肌肉軟組織攝取增高,故放射性藥物注射前10 min及檢查前的一段時間,患者應完全處于休息狀態,避免劇烈運動、咀嚼、咳嗽、談話,必要時可鎮咳、鎮吐。
3.2.4 保暖
因寒冷可刺激交感神經,棕色脂肪放熱攝取18F-FDG,故注射前后1 h應注意保暖,以降低棕色脂肪攝取發生的幾率。在注射顯像劑前服用勞拉西泮或地西泮(商品名:安定)以減少棕色脂肪和骨骼肌的攝取[6]。
3.3 圖像采集
3.3.1 設備質量控制
檢查前應做好設備的質量控制。控制好室內濕度、溫度。機房溫度設定在20~30 ℃左右,濕度保持在40%~70%左右。尤其是溫度不能過高,否則可能會影響PET的正常運轉,導致不能采集圖像,本科室曾出現過一次由于空調損壞溫度過熱導致PET不能采集的故障。為了更好地保護X線球管,建議CT間隔2 h以上均應做CT的球管預熱。如遇到CT出現環形偽影或CT值不準,應立即進行空氣校正或CT值的校正。PET/CT要求PET與CT圖像空間位置保持一致性,否者會出現衰減校正失常、圖像融合不佳、圖像重建不完整等。
3.3.2 信息錄入與掃描計劃
應詳細準確錄入患者信息,包括患者序列號、姓名、年齡、性別、注射藥物劑量、注射藥物時間、患者體質量、血糖水平等。其中注射藥物劑量、注射藥物時間、患者體質量會影響SUV值的計算。控制方法:檢查前及檢查后再次核對以上信息,如有誤,原始資料改正后再次重建PET圖像即可。采集中患者體位一般雙臂置于頭頂,全身腫瘤PET/CT掃描范圍從顱底到股骨中段。如果病變在下肢則需要掃描到病變部位以下。如果患者雙手放下,請雙手置于腹部上或前方,勿置于身體兩側。患者體位隨腫瘤或癌類型的不同而不同。
3.3.3 偽影
本研究把在掃描或信息處理過程中產生的某些與病變本身無關,但降低圖像質量、妨礙病變的分析與診斷的異常影像稱為偽影。偽影是影響PET/CT圖像質量的重要因素[7],常見的PET偽影有高密度偽影、呼吸偽影、移動偽影[8]。① 高密度偽影。高密度物質常見有金屬、造影劑,會在CT上產生偽影,以此為基礎作衰減校正的PET圖像也會出現偽影,一般出現衰減校正過度,表現為攝取增高。控制方法:檢查前囑患者移去身上或衣服上一切可移去的高密度物質,盡量穿寬松的衣服;詢問患者近期有無做腸道準備、靜脈造影和消化道鋇透等,如果有,記錄詳細檢查日期,近1周內有消化道鋇透檢查者,建議其延期。有報道體積分數>15%的泛影葡胺溶液在PET/CT 成像中標準攝取值升高,圖像表現出偽影;PET/CT成像中CT 掃描所采用的管電壓越高,高濃度泛影葡胺溶液產生的偽影越弱[8]。② 呼吸偽影。呼吸偽影是PET/CT上最為常見的偽影,是由于CT掃描可快速獲得圖像(數秒完成),基本不受呼吸運動影響;而PET掃描速度較慢(數分鐘完成),造成兩者在空間位置上不完全一致,主要影響膈肌附近器官和組織的診斷。常表現為在膈肌附近“新月形”的18F-FDG攝取減低區。且男性發生率更高,左側更多見;偽影導致顯著低估下肺部SUV;PET與CT圖像配準程度及CT膈肌階梯狀偽影與條帶狀偽影部分[9]目前常見呼吸偽影校正方法是包括深吸氣憋氣法[10-12]、中度呼氣憋氣法[13]、弱呼吸法[14]、呼吸門控法[15-19]或使用慢CT掃描[20]。對于無條件的可考慮在患者正常呼氣末屏氣行CT掃描。因為正常呼吸周期呼氣相時間比吸氣相時間長,CT掃描數據在正常呼氣時要比淺呼吸時能較好地與PET圖像匹配,而在最大吸氣末獲取的CT數據與PET數據匹配誤差最大,CT衰減校正偽影也更嚴重。對于不能配合的患者可考慮平靜呼吸下采集圖像。③ 移動偽影。體位移動會造成圖像掃描失真、模糊、匹配不佳等,從而影響診斷。常見體位移動有:患者不可控的持續移動、患者耐受不好的一次移動。對于前者建議檢查前使用鎮靜劑,對于后者可在檢查前預先告知患者檢查所需大概時間,使用臂托、頭托等固定方法降低其發生率。觀察發現,患者移動大多在檢查后期,因此建議重點病變部位可優先掃描,如病變在頭頸部可采取頭先進的掃描方式。
3.4 圖像后處理技術
圖像后處理技術是技師需要掌握的一項重要技術。PET/CT常見的重建方法有濾波反投影法、迭代法。目前所有的PET/CT多采用迭代法進行PET的斷層重建。本科室采用Philips提供的線性重建方法。在圖像重建后要及時瀏覽圖像,發現質量問題及時尋找原因和解決辦法。曾出現一例患者掃描后重建好的PET圖像股骨下端出現大片放射性減低區,觀察發現低劑量CT出現偽影,初步判定是重建柜出問題,隨后重建低劑量CT后再次重建PET,偽影消失。一般儀器提供方都提供了很多有用的不同的重建方法。技師掌握好多種處理方法,可以更好地為臨床服務。
綜上,PET/CT是目前腫瘤顯像最先進的方法,是真正意義上分子水平的顯像,其檢查流程復雜,需要多部門的相互協調配合,規范化的操作、技師自身的技能及素質的提高會大大提高圖像質量,提高診斷水平。
正電子發射斷層顯像術(PET)/CT是PET與CT整合在同一個機架上,實現PET良好的功能顯像與CT高分辨率的解剖顯像于一體的高端技術設備,大大提高了診斷率,縮短了掃描時間。近年來PET/CT發展迅速,其在腫瘤方面應用廣泛,多模式影像融合技術使腫瘤的診斷準確性從單純PET顯像的91%提高到PET/CT檢查的98%[1]。但目前PET/CT費用高居不下,患者期望值很高,因此準確的診斷顯得尤為重要。而準確的診斷依賴于圖像質量的保證[2]。本研究系統性回顧性分析1 000例PET/CT全身腫瘤顯像患者的圖像,分析影響圖像質量的相關因素,探討整個檢查流程中的質量控制。現報告如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料
隨機選擇2011年3月-6月1 000例在四川大學華西醫院核醫學科行氟代脫氧葡萄糖(18F-FDG)PET/CT全身腫瘤顯像患者的圖像資料為研究對象,其中男657例,女343例;年齡5~95歲,平均(54±7)歲。
1.2 檢查方法
1.2.1 掃描設備與顯像劑
荷蘭Phlilips公司生產的GEMINI 16 PET/CT掃描儀。18F由日本住友公司的HM-10加速器生產,顯像劑18F-FDG放射化學純度>95%。
1.2.2 CT采集
① 低劑量CT。采集優先于PET采集,范圍一般從股骨中段到顱頂,掃描參數:管電壓90 kV,管電流40 mAs,層厚及層間隔5 mm。雙手置于上方,平靜呼吸下掃描。重建矩陣512×512。② 診斷劑量CT。根據PET病灶范圍及檢查目的確定掃描范圍。掃描參數使用診斷劑量CT參數,胸腹部根據需要行屏氣平掃或增強掃描。增強掃描注射含碘對比劑85~100 mL,流速2.5~3.5 mL/s。
1.2.3 PET采集
注入18F-FDG 0.15 mCi/kg靜臥休息45~60 min后行PET采集。采集時間2~3 min/床,采集范圍同低劑量CT掃描范圍。使用Philips提供的線性重建方法,重建成橫斷位、矢狀位、冠狀位及最大密度投影(MIP)。在同一工作界面上同時顯示上述3個軸位的PET圖像、CT圖像、PET/CT融合圖像。
1.3 圖像分析
由一位中級職稱技師與一位高級職稱診斷醫師采用雙盲法對所有圖像質量評片,符合以下要求被評為標準片:① 掃描范圍輪廓完整,解剖標志明確,體位端正;② 患者姓名、序列號、注射記錄單(患者藥物注射時間、劑量、體質量)與患者實際一致;③ 病變部位顯示清楚,本靶值高,無異常干擾;④ 無偽影及尿液污染;⑤ 肌肉軟組織攝取少。影響診斷為廢片。并對非標準片相關因素進行分析,探討其控制方法。
2 結果
2.1 評片結果
標準片158例,占15.80%;非標準片842例,占84.20%。造成非標準片的因素見表 1,其中偽影是引起圖像質量下降最主要的因素:主要為呼吸偽影(62.00%,522/842)、金屬偽影(25.18%,212/842)、體位移動偽影(5.11%,43/842)。金屬偽影又分為體內金屬與體外金屬,體外金屬偽影為主要因素。見圖 1~4。


2.2 廢片率和重做率
58例直接影響診斷,廢片率為5.80%,包括肌肉軟組織高度攝取6例(圖 5、6),藥物注射外漏1例(圖 7),體位移動7例,金屬偽影1例,掃描不全8例,儀器因素16例,患者注射記錄信息錄入誤差19例。其中通過后處理技術處理后不影響診斷有36例(圖 8、9),需重做有22例,重做率為2.20%(22/1 000)。重做患者中主要是由于儀器因素、掃描不全、體位嚴重移動3個因素。
3 討論
PET/CT檢查流程復雜,需要醫、藥、護、技多部門進行協作。流程中每一部分均可影響PET/CT圖像質量,以下從整個流程進行討論,包括放射性藥物的制備、注射、患者的準備、圖像的采集及圖像后處理。
3.1 藥物與注射
注射前18F-FDG的標記率要達到90%以上。本科藥物注射前均會進行放射化學純度、標記率等測定,因此無不合格藥物注射患者體內的情況。藥物注射外漏會嚴重影響到靶器官對18F-FDG的攝取,且影響其標準化攝取值(SUV)值,影響診斷。同時外漏藥物可能通過淋巴吸收,造成注射點同側軀體的淋巴顯影。控制方法:注射前盡可能予病灶的對側肢體建立靜脈通道(如乳腺癌、肺癌等)[3],先用生理鹽水確定是否在靜脈內,再推入18F-FDG。
3.2 患者準備
3.2.1 監測血糖
FDG為葡萄糖的類似物,血糖水平的高低會嚴重影響圖像質量。在高血糖狀態下,組織與18F-FDG競爭細胞膜上的葡萄糖轉運蛋白-1[4],腫瘤組織對葡萄糖的攝取可能降低,而肌肉軟組織攝取會增高。控制方法:檢查前禁食至少4 h,禁止靜脈給予葡萄糖,禁止任何途徑給予營養液。檢查前常規測量血糖水平,并詳細記錄。高于11.1 mmol/L建議繼續等待或控制好血糖再檢查。對于糖尿病患者,Shankar等[5]建議血糖一般不要超過2 g/L(即11.1 mmo/L),且高血糖患者必須在檢查當日首次進餐前顯像,并且在檢查前日晚間和當日早晨予適當胰島素或降糖藥治療。
3.2.2 水化
為了減少藥物對人體的輻射及尿液的濃聚造成膀胱放射性偽影,注射藥物前后應多飲水并于檢查結束后繼續飲水,具體飲水量及是否飲水需結合患者自身病情,且應及時排尿。
3.2.3 休息
運動時肌組織糖原儲備消耗,利用葡萄糖增加,引起肌肉軟組織攝取增高,故放射性藥物注射前10 min及檢查前的一段時間,患者應完全處于休息狀態,避免劇烈運動、咀嚼、咳嗽、談話,必要時可鎮咳、鎮吐。
3.2.4 保暖
因寒冷可刺激交感神經,棕色脂肪放熱攝取18F-FDG,故注射前后1 h應注意保暖,以降低棕色脂肪攝取發生的幾率。在注射顯像劑前服用勞拉西泮或地西泮(商品名:安定)以減少棕色脂肪和骨骼肌的攝取[6]。
3.3 圖像采集
3.3.1 設備質量控制
檢查前應做好設備的質量控制。控制好室內濕度、溫度。機房溫度設定在20~30 ℃左右,濕度保持在40%~70%左右。尤其是溫度不能過高,否則可能會影響PET的正常運轉,導致不能采集圖像,本科室曾出現過一次由于空調損壞溫度過熱導致PET不能采集的故障。為了更好地保護X線球管,建議CT間隔2 h以上均應做CT的球管預熱。如遇到CT出現環形偽影或CT值不準,應立即進行空氣校正或CT值的校正。PET/CT要求PET與CT圖像空間位置保持一致性,否者會出現衰減校正失常、圖像融合不佳、圖像重建不完整等。
3.3.2 信息錄入與掃描計劃
應詳細準確錄入患者信息,包括患者序列號、姓名、年齡、性別、注射藥物劑量、注射藥物時間、患者體質量、血糖水平等。其中注射藥物劑量、注射藥物時間、患者體質量會影響SUV值的計算。控制方法:檢查前及檢查后再次核對以上信息,如有誤,原始資料改正后再次重建PET圖像即可。采集中患者體位一般雙臂置于頭頂,全身腫瘤PET/CT掃描范圍從顱底到股骨中段。如果病變在下肢則需要掃描到病變部位以下。如果患者雙手放下,請雙手置于腹部上或前方,勿置于身體兩側。患者體位隨腫瘤或癌類型的不同而不同。
3.3.3 偽影
本研究把在掃描或信息處理過程中產生的某些與病變本身無關,但降低圖像質量、妨礙病變的分析與診斷的異常影像稱為偽影。偽影是影響PET/CT圖像質量的重要因素[7],常見的PET偽影有高密度偽影、呼吸偽影、移動偽影[8]。① 高密度偽影。高密度物質常見有金屬、造影劑,會在CT上產生偽影,以此為基礎作衰減校正的PET圖像也會出現偽影,一般出現衰減校正過度,表現為攝取增高。控制方法:檢查前囑患者移去身上或衣服上一切可移去的高密度物質,盡量穿寬松的衣服;詢問患者近期有無做腸道準備、靜脈造影和消化道鋇透等,如果有,記錄詳細檢查日期,近1周內有消化道鋇透檢查者,建議其延期。有報道體積分數>15%的泛影葡胺溶液在PET/CT 成像中標準攝取值升高,圖像表現出偽影;PET/CT成像中CT 掃描所采用的管電壓越高,高濃度泛影葡胺溶液產生的偽影越弱[8]。② 呼吸偽影。呼吸偽影是PET/CT上最為常見的偽影,是由于CT掃描可快速獲得圖像(數秒完成),基本不受呼吸運動影響;而PET掃描速度較慢(數分鐘完成),造成兩者在空間位置上不完全一致,主要影響膈肌附近器官和組織的診斷。常表現為在膈肌附近“新月形”的18F-FDG攝取減低區。且男性發生率更高,左側更多見;偽影導致顯著低估下肺部SUV;PET與CT圖像配準程度及CT膈肌階梯狀偽影與條帶狀偽影部分[9]目前常見呼吸偽影校正方法是包括深吸氣憋氣法[10-12]、中度呼氣憋氣法[13]、弱呼吸法[14]、呼吸門控法[15-19]或使用慢CT掃描[20]。對于無條件的可考慮在患者正常呼氣末屏氣行CT掃描。因為正常呼吸周期呼氣相時間比吸氣相時間長,CT掃描數據在正常呼氣時要比淺呼吸時能較好地與PET圖像匹配,而在最大吸氣末獲取的CT數據與PET數據匹配誤差最大,CT衰減校正偽影也更嚴重。對于不能配合的患者可考慮平靜呼吸下采集圖像。③ 移動偽影。體位移動會造成圖像掃描失真、模糊、匹配不佳等,從而影響診斷。常見體位移動有:患者不可控的持續移動、患者耐受不好的一次移動。對于前者建議檢查前使用鎮靜劑,對于后者可在檢查前預先告知患者檢查所需大概時間,使用臂托、頭托等固定方法降低其發生率。觀察發現,患者移動大多在檢查后期,因此建議重點病變部位可優先掃描,如病變在頭頸部可采取頭先進的掃描方式。
3.4 圖像后處理技術
圖像后處理技術是技師需要掌握的一項重要技術。PET/CT常見的重建方法有濾波反投影法、迭代法。目前所有的PET/CT多采用迭代法進行PET的斷層重建。本科室采用Philips提供的線性重建方法。在圖像重建后要及時瀏覽圖像,發現質量問題及時尋找原因和解決辦法。曾出現一例患者掃描后重建好的PET圖像股骨下端出現大片放射性減低區,觀察發現低劑量CT出現偽影,初步判定是重建柜出問題,隨后重建低劑量CT后再次重建PET,偽影消失。一般儀器提供方都提供了很多有用的不同的重建方法。技師掌握好多種處理方法,可以更好地為臨床服務。
綜上,PET/CT是目前腫瘤顯像最先進的方法,是真正意義上分子水平的顯像,其檢查流程復雜,需要多部門的相互協調配合,規范化的操作、技師自身的技能及素質的提高會大大提高圖像質量,提高診斷水平。