泛影葡胺對pec圖像質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)攝取值的影響

泛影葡胺對pec圖像質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)攝取值的影響

在臨床上的ct-t圖像中，口服陽性結(jié)合劑的應(yīng)用得到了廣泛認(rèn)可，并且通過ct衰減修正（ctac）引起的圖像偽影和標(biāo)準(zhǔn)采樣值的變化也受到了關(guān)注。如何減少高密度物質(zhì)產(chǎn)生的圖像偽影以及SUV的誤差一直是臨床顯像中的難點。本研究通過對不同濃度梯度的泛影葡胺模型進(jìn)行PET/CT顯像,探討不同濃度泛影葡胺溶液及不同CT掃描條件對PET/CT圖像質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)攝取值的影響,為臨床顯像中盡量減少圖像偽影和SUV誤差,以及正確使用陽性對比劑提供依據(jù)。1材料和方法1.1泛影葡胺溶液使用乳膠指套自制6個直徑為22mm的密封圓柱形容器,其中5個容器內(nèi)分別注入濃度為2%、5%、10%、15%、30%的口服泛影葡胺溶液(江蘇揚子江藥業(yè))20ml,另1個容器內(nèi)注入清水20ml。將6個容器垂直排列固定在一個木制支架上,并置于一直徑20cm、高32cm的圓桶模型中。1.2常規(guī)ct掃描及透射成像使用PhilipsGeminiDualPET/CT顯像儀,配有137Cs衰減校正點源,活度為555MBq。將圓桶模型注滿放射性濃度為8.05kBq/ml的18F-FDG溶液,并充分混勻后置于視野中心,模型長軸與檢查床長軸平行。先進(jìn)行常規(guī)CT掃描,掃描參數(shù)為管電壓120kV,管電流200mA,層厚10mm,重建厚度5mm,螺距1.0,然后分別設(shè)置管電壓為90kV和140kV,其他條件不變,再進(jìn)行2次CT掃描。最后進(jìn)行發(fā)射成像及137Cs透射成像,發(fā)射成像每床位采集3min,透射成像每床位采集23s,共采集3個床位。發(fā)射成像及137Cs透射成像采用相同條件連續(xù)采集3組原始數(shù)據(jù)。1.3ctac圖像的重建采用行處理最大擬然算法分別對3組原始數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建,迭代次數(shù)為2。分別利用3次CT掃描數(shù)據(jù)及137Cs透射數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正,獲得不同CT掃描條件下的CTAC圖像、137Cs衰減校正(137Csattenuationcorrection,CsAC)圖像和無衰減校正(noattenuationcorrection,NOAC)圖像(共進(jìn)行12次圖像重建)。分別選擇各CT掃描條件的CTAC橫斷面圖像以及CsAC橫斷面圖像,在不同濃度泛影葡胺充盈區(qū)、清水充盈區(qū)的中心區(qū)域,以及無泛影葡胺干擾的本底區(qū),選擇相鄰6個層面勾畫大小相同的感興趣區(qū)(ROI),CTAC及CsAC圖像ROI的位置及大小均保持一致。記錄不同CT掃描條件下的CTAC圖像以及CsAC圖像各ROI的SUV,比較不同CT掃描條件下各CTAC圖像及CsAC圖像上述部位SUV的差異。同時選擇120kV掃描的CT橫斷面圖像上述相對應(yīng)的區(qū)域勾畫大小相同的ROI,記錄各ROI的平均CT值。對不同CT掃描條件下的CTAC圖像以及CsAC和NOAC圖像進(jìn)行目測定性觀察,分別比較不同濃度泛影葡胺充盈區(qū)的圖像差異,以及不同CT掃描條件下各CTAC圖像之間的差異。1.4ctac和csac對泛影葡胺濃度的影響采用SPSS13.0軟件,計量資料數(shù)據(jù)以x±s表示,多組間比較采用方差分析,CTAC和CsAC的SUV與泛影葡胺濃度的相關(guān)性采用Pearson相關(guān)分析,P<0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。2結(jié)果2.1ctac與泛影葡胺濃度的相關(guān)性不同CT掃描條件下本底區(qū)、清水充盈區(qū)、不同濃度泛影葡胺充盈區(qū)CTAC及CsAC的SUV見表1。在不同濃度泛影葡胺充盈區(qū),90kV、120kV、140kV掃描條件下CTAC的SUV均隨泛影葡胺濃度增加而增加(r=0.977、0.979、0.985,P<0.01),而CsAC的SUV與泛影葡胺濃度無明顯相關(guān)性(r=0.386,P>0.05);在本底區(qū)、清水充盈區(qū)及濃度為2%(120kV掃描的CT值為148Hu)的泛影葡胺充盈區(qū),3種CT掃描條件下的CTAC及CsAC的SUV差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(F=1.222、0.912、0.721,P>0.05);在濃度為5%、10%、15%、30%(120kV掃描的CT值分別為388Hu、617Hu、1081Hu、1993Hu)的泛影葡胺充盈區(qū),CTAC的SUV均明顯高于CsAC(F=82.571、348.211、569.630、992.746,P<0.01),其中,120kV掃描條件下CTAC的SUV大于140kV但小于90kV。2.2ctac圖像的比較在清水充盈區(qū)及濃度為2%的泛影葡胺充盈區(qū),3種CT掃描條件下的CTAC、CsAC和NOAC圖像均表現(xiàn)為圓形“冷區(qū)”。在濃度為5%、10%的泛影葡胺充盈區(qū),各CTAC圖像雖表現(xiàn)為“冷區(qū)”,但其“冷區(qū)”范圍明顯較CsAC圖像小,且邊緣模糊。在濃度為15%、30%的泛影葡胺充盈區(qū),各CT掃描條件下的CTAC圖像均表現(xiàn)為18F-FDG高攝取“熱區(qū)”,其中120kV掃描條件下的CTAC圖像“熱區(qū)”范圍及強度大于140kV但小于90kV,而相同區(qū)域的CsAC及NOAC圖像均表現(xiàn)為圓形“冷區(qū)”(圖1)。3ctac的測量在PET/CT顯像中,CT透射掃描不僅提供了精確的解剖定位信息,同時還為PET成像提供了高精度的衰減校正數(shù)據(jù)。與常規(guī)衰減校正方法相比,CTAC具有速度快、噪聲低等優(yōu)點,但同時也存在某些局限性。由于X射線(70~140keV)與高能γ光子射線(511keV)能量間存在差異,兩者間有不同的組織衰減分布,利用X射線進(jìn)行PET的衰減校正時,必須將其低能光子的衰減系數(shù)準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換成高能光子的衰減系數(shù)。目前PET/CT大多采用“分割法”、“雙值組合法”或“雙線性法”來實現(xiàn)衰減系數(shù)的轉(zhuǎn)換,它們將CT圖像簡單分割為不同的組織區(qū)段,然后將這些區(qū)段的CT像素值按比例縮放成511keV射線的衰減圖。這些方法能較準(zhǔn)確地實現(xiàn)人體組織的衰減校正,但對于高密度的陽性對比劑或金屬物質(zhì),往往沒有相對應(yīng)的比例縮放系數(shù),從而出現(xiàn)過度校正,產(chǎn)生圖像偽影及SUV的錯誤。文獻(xiàn)報道,CT值730~2300Hu的腹部殘留鋇劑中,CTAC的SUV較CsAC高估98%,且可見明顯的FDG高攝取偽影。Nakamoto等的實驗結(jié)果表明,高濃度的非離子型造影劑可以高估PET發(fā)射圖像放射性的測量結(jié)果,CT值在1360Hu時偏差可達(dá)45%。本研究中,在濃度為5%、10%、15%、30%的泛影葡胺充盈區(qū),3種CT掃描條件下CTAC的SUV明顯高于CsAC,而在濃度為15%、30%的泛影葡胺充盈區(qū),各CT掃描條件下的CTAC圖像均出現(xiàn)明顯FDG高攝取偽影。光子與物質(zhì)相互作用的結(jié)果主要受光子能量及物質(zhì)原子序數(shù)的影響。高能光子與物質(zhì)相互作用時,康普頓效應(yīng)占主導(dǎo)地位,其結(jié)果不受物質(zhì)原子序數(shù)的影響,因此,當(dāng)使用常規(guī)的68Ge(511keV)或137Cs(662keV)進(jìn)行PET衰減校正時,高原子序數(shù)物質(zhì)不會影響PET的圖像質(zhì)量和SUV。本研究中,不同濃度梯度的泛影葡胺在CsAC時的SUV并不隨濃度的增加而增加。而低能光子與高原子序數(shù)物質(zhì)相互作用時,光電效應(yīng)占主導(dǎo)地位,其光電效應(yīng)隨原子序數(shù)的增加而增加,隨光子能量的增加而減少。本研究中CTAC的SUV隨泛影葡胺濃度增加而增加。而在不同CT掃描條件時,增加CT掃描的管電壓值既增加了光子能量,從而減少了光電效應(yīng)的產(chǎn)生,也減少了CTAC的誤差。本研究采用140kV掃描時其CTAC圖像偽影及SUV的誤差明顯低于90kV和120kV掃描時。陽性對比劑在PET/CT顯像中的應(yīng)用一直存在爭議,本研究中,濃度為2%的泛影葡胺對圖像質(zhì)量及SUV無明顯影響,而濃度為5%~30%的泛影葡胺則出現(xiàn)SUV高估及FDG高攝取偽影,提示在臨床顯像中應(yīng)用陽性對比劑時要選擇合適的濃度,同時當(dāng)受檢者體內(nèi)有殘存陽性造影劑或金屬異物時,要注意圖像偽影或SUV高估的可能,以避免對顯像結(jié)果產(chǎn)生影響。本研究在高濃度(≥5%)泛影葡胺充盈區(qū)中,應(yīng)用140kV管電壓CT掃描時其SUV的誤差及FDG高攝取偽影的程度明顯低于120kV和90kV管電壓CT掃描,因此在臨床顯像中使用陽性對比劑時CT掃描應(yīng)盡量選擇較高管電壓值,同時,在比較同一患者前后兩次顯像的SUV時,其CT掃描的管電壓值應(yīng)盡量保持一致。近年來,由于衰減系數(shù)轉(zhuǎn)換算法的不斷改進(jìn)和完善,以及