胸部18F—FDG符合线路SPECT/CT图像质量影响因素分析

曹宝霞 李多 吕平欣

[摘要] 目的 通過分析胸部18F-FDG符合线路图像质量的影响因素，探讨提高符合线路图像质量的方法。 方法 收集2016年12月～2017年2月于首都医科大学附属北京胸科医院行胸部18F-FDG符合线路显像患者100例。对100例胸部符合线路图像质量进行目测评价，分为优、良、差三组，图像质量优12例，良72例，差16例。同时测量肺野、胸壁、大血管及肝脏的放射性计数值及标准差（SD），分析主观评价的图像质量与客观测量值的关系。记录患者年龄、性别、身高、体重、血糖、氟脱氧葡萄糖（FDG）注射剂量、检查次序、探头1和2的放射性计数值、符合计数率、注射与扫描间隔时间，分析以上因素对图像质量的影响。 结果 体重指数（BMI）、每公斤体重注射剂量及注射药物与扫描间隔时间在三组图像质量之间差异有统计学意义（均P < 0.01）。三组图像质量中肺野放射性计数、胸壁放射性计数及肝脏放射性计数比较，差异有统计学意义（均P < 0.01）。三组图像质量的胸壁、大血管及肝脏SD值差异有统计学意义（均P < 0.05）。图像质量与符合计数率呈中度正相关（r = 0.505，P < 0.01），与BMI呈低度负相关（r = -0.473，P < 0.01），与每公斤体重注射剂量呈低度正相关（r = 0.343，P < 0.01）。 结论 主观图像质量评价与客观测量值的一致性好。BMI是影响图像质量的最主要因素，注射最佳剂量的FDG和控制合适的注射与扫描间隔时间有利于获得良好质量的图像。

[关键词] 氟代脱氧葡萄糖；符合线路；单光子发射计算机断层扫描；图像质量

[中图分类号] R730.55 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2018）06（a）-0126-04

[Abstract] Objective To discuss the method that can improve the image quality of chest 18F-FDG SPECT coincidence imaging through analysis of the factors that affect the image quality. Methods The chest coincidence imaging of 100 patients in Beijing Chest Hospital， Capital Medical University from December 2016 to February 2017 were obtained. The imaging quality was classified as excellent in 12 cases， good in 72 cases and poor in 16 cases. The radioactivity counting and the standard deviation （SD） value of lung， chest wall， main vessel and liver were recorded. The relationship of subjective image quality and the objective value was analyzed. The patients' age， gender， height， body weight， blood glucose， injected FDG dose， check order， probe 1 and 2 of the radioactivity counting and coincidence rate， injection and scanning time interval were also recorded. The influences of above factors on image quality were analyzed. Results There was a significant difference of BMI， injected FDG dose of per kilogram body weight and the time interval between the injections and scan among the three groups （all P < 0.01）. There was a significant difference in the radioactivity count of lung， chest wall， and liver among the three groups （all P < 0.01）. There was a significant difference in SD value of the chest wall， large vessels and liver among the three groups （all P < 0.05）. There was moderate correlation of the image quality and the coincidence rate （r = 0.505， P < 0.01）， BMI was negatively correlated with image quality （r = -0.473， P < 0.01）， while the injected FDG dose of per kilogram body weight was positively correlated with image quality （r = 0.343， P < 0.01）. Conclusion The subjective image quality evaluation is in good agreement with the objective measured values. BMI is the most important factor that affects the image quality. The best dose of injected FDG and the appropriate injection and scanning time interval are beneficial to obtain the good quality image.

[Key words] 18F-fluorodexxyglucose； Coincidence imaging； SPECT/CT； Image quality

分子影像技术——PET/CT是当今核医学领域较先进的显像仪器，其临床应用价值已得到充分肯定。但由于仪器昂贵并且属于甲类医疗设备，PET/CT需要卫生部配置证，检查费目前尚未进入医保等具体问题，临床应用受一定限制[1]。双探头SPECT机上进行符合探测，既实现了正电子断层成像，又兼备SPECT断层显像功能，达到一机两用的目的[2-5]。虽然双探头符合线路的分辨率还不能和PET图像相比，但其图像质量已满足临床诊断需要，应用于全身多个部位疾病的诊断及鉴别诊断[6-9]。优质的图像对做出正确的诊断及临床决策至关重要，虽然PET与SPECT/CT符合线路显像均能实现正电子显像，但是仍然存在硬件及软件的诸多差异，所以探讨符合显像SPECT/CT显像的影响因素，提高图像质量对其普及应用及提高临床应用价值有重要意义。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2016年12月～2017年2月于首都医科大学附属北京胸科医院行胸部18F-氟脱氧葡萄糖（FDG）符合线路显像患者100例。纳入患者均严格按照规范流程完成检查。患者检查前禁食至少6 h，排除餐后检查的患者。静脉注射18F-FDG 185～322 MBq（每公斤体重约3.7 MBq），有注射外溢的患者排除本研究。嘱患者平躺安静休息35～75 min。记录患者身高、体重，计数体重指数（BMI）=体重/身高的平方。并且记录患者血糖值、注射FDG剂量并计算每公斤体重剂量、注药与检查间隔时间、检查次序。

1.2 观察指标及检测方法

使用仪器为GE公司的InfiniaVC Hawkeye 4 SPECT/CT仪。晶体厚度1英寸。显像剂：18F-FDG，北京原子高科股份有限公司提供。SPECT/CT仪先行CT平扫，范围由颈部至肺底，扫描参数：层厚5 mm，螺距1.9，管电压140 kV，管电流2.5 mA；后行连续步进式符合探测，图像采集设定能峰511 keV，窗宽20%，矩阵128×128。连续快速旋转采集25 min后经CT衰减校正后，经有序子集最大期望值迭代法（ordered subset expectation maximization，OSEM）重建算法处理，利用Xeleris后处理工作站进行后处理，获得横断面、矢状面和冠状面断层图，图像传输至Locus图像处理及报告系统进行数据测量。记录开始采集时探头1和2接收到的放射性计数值和符合计数率。

1.3 图像质量评价

根据目测图像质量分为优、良、差3个等级，优：图像细腻清晰，无明显颗粒感，层次及对比度好；良：有轻度颗粒感，但层次及对比对良好；差：图像颗粒感明显，层次对比度不佳。图像质量的评价由3位核医学医师共同完成（分别有9、12年和15年的核医学工作经验，对3位医师评价不一致的病例采用多数人的意见。在Locus工作站进行数据测量，分别测量纵隔、肺野、大血管及肝脏的放射性计数平均值及标准差（standard deviation，SD）值。测量方法为将面积1 cm2的ROI放置于相应部位。胸壁测量选择前上胸壁区放射性较均匀部位，肺野测量选择肺野中带，大血管测量选择主动脉弓部位，肝脏测量选择放射性分布较均匀区。

1.4 统计学方法

采用SPSS 17.0统计学软件进行数据分析，计数资料用率表示，组间比较采用χ2检验；计量资料用均数±标准差（x±s）表示，多组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用LSD检验；应用Pearson相关分析分析各因素间的相关性，r≥0.8为高度相关；0.5≤ r < 0.8为中度相关；0.3≤ r <0.5为低度相关；r < 0.3为不相关。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 基本临床资料分析

100例患者中，男68例，女32例；年龄26～86岁，平均（62.0±11.6）岁。空腹血糖值4.1～9.7 mmol/L；图像质量优12例，良72例，差16例。优、良、差三组的男女比例分别为11︰1、1.7︰1和2︰1，差异无统计学意义（P = 0.073）。优、良、差3组图像质量患者的平均年龄比较，差异无统计学意义（P = 0.616）。BMI、每公斤体重注射剂量及注射药物与扫描间隔时间在三组图像质量之间差异有统计学意义（P < 0.001、P = 0.001、P = 0.003）（表1）。

2.2 三组患者客观测量值对比

三组图像质量的胸壁、大血管及肝脏SD值差异有统计学意义（P = 0.023、0.012、0.016），肺野SD值差异无统计学意义（P = 0.597）。三组图像质量中肺野放射性计数、胸壁放射性计数及肝放射性计数差异有统计学意义（P = 0.004、0.011、0.001），三组大血管放射性计数差异无统计学意义（P = 0.549）。见表2。

2.3 图像质量与影响因素相关性分析

图像质量与符合计数率呈中度正相关（r = 0.505， P < 0.001），与BMI呈低度负相关（r = -0.473，P < 0.001），与每公斤体重注射剂量呈低度正相关（r = 0.343， P < 0.001）。符合计数率与BMI呈低度负相关（r = -0.405，P < 0.001），与每公斤体重注射剂量呈低度正相关（r = 0.35，P < 0.001）。注射药物与检查间隔时间与检查次序呈高度正相关（r = 0.595，P < 0.001）。

3 讨论

随着核医学的发展，人们已经不满足于定性地观察图像，对于图像质量的要求日益成为临床应用和基础研究的需求。符合线路SPECT設备比PET价格便宜，并兼备有单光子SPECT显像和18F正电子探测功能。研符合线路图像质量的究影响因素，获得最佳质量的符合线路图像，能更好地满足临床诊疗需求，最大化地实现符合线路SPECT/CT的价值。

图像质量控制对临床诊疗及多中心的研究影响重大[10-11]，PET图像质量控制的研究有的选择主观分为优、良、差三组[12]，客观测量值通常选择测量肝脏的信噪比[13-15]。然而，由于成像过程的复杂性往往使SPECT图像不能严格对应药物的活度浓度分布，目前尚没有像PET/CT的标准摄取值（standard uptake value，SUV）一样的定量指标，也没有反映符合线路图像质量的客观指标[16-17]。本研究测量了胸壁、肺组织、大血管及肝脏的放射性计数值及SD值，拟寻找合适的反映符合线路SPECT/CT图像质量的客观值。本研究结果提示胸壁、大血管及肝脏的SD值能反映图像质量，在优、良、差三组间差异有統计学意义。SD值通过反映变量值的离散程度，代表了图像的不均一性，SD值高的图像目测颗粒感明显。

相关研究显示，大体重患者PET/CT图像质量较正常体重患者图像质量差，这是由于正电子在体内湮灭事件中发出的光子在体内的运动轨迹更长，光子与组织发生康普顿散射的概率更大，所以大体重患者的散射符合增加。机器探测到的符合包括真符合、散射符合和随机符合[2]，当散射符合与真符合的比例增加后，同样采集和重建条件下图像质量下降。如何提高大体重患者PET图像质量也是PET技术的关注热点[18-19]，方法包括利用合适的采集及重建方法，最优的注射剂量[20]，延长采集时间[15]等方法。本研究结果提示符合线路SPECT/CT图像质量同样与体重相关，与BMI呈负相关，同时与符合计数率及每公斤体重注射剂量呈正相关，而影响符合计数率的因素同样也是BMI和每公斤体重注射剂量，因此对于大体重患者提高图像质量的关键仍然是注射最优剂量的放射性药物[20]。符合线路SPECT/CT采集时间较PET/CT长，延迟采集时间患者耐受度差，因此不能将延长采集时间作为提高图像质量的主要方法。本研究中重建方法采用的是OSEM，在采集计数低的时候迭代次数增加，这也解释了图像质量越差时肺野、大血管及胸壁的平均计数值越高。

注射药物与扫描的间隔时间在3组图像质量中有差异，而扫描间隔时间与检查次序呈正相关，这提示我们在工作中要根据实际患者的扫描进度合理安排患者注药时间，控制合适的注射药物与扫描间隔时间。

综上所述，本研究结果提示影响图像质量的因素包括BMI、每公斤体重注射剂量及注射药物与扫描间隔时间。其中BMI是最主要的影响因素，同时也是不能控制的客观条件，实际工作中可以通过注射最优剂量的药物，同时控制合适的注射药物与扫描的间隔时间来获得良好质量的图像。

[参考文献]

[1] 中华医学会核医学分会.全国PET/CT（PET）配置与使用情况调查简报[J].中华核医学杂志，2009，4（29）：282-283.

[2] 王荣福.符合线路SPECT显像原理及其应用[J].中国医学装备，2013，10（1）：52-55.

[3] 芦铭.核医学的新武器INFINIA型SPECT/PET+CT[J].医疗设备信息，2005，11（20）：37-39.

[4] 耿建华，陈英茂，陈盛祖，等.符合线路显像与PET显像中SUV的比较研究[J].中华核医学杂志，2004，5（24）：308-309.

[5] 朱承谟.加强正电子显像的临床和基础研究[J].中华核医学杂志，2001，21（1）：7-8.

[6] 余小忠，姜忠宇，周勤冰，等.18F-FDG SPECT符合线路显像对颈部淋巴结转移癌的诊断及预测价值[J].中华全科医学，2017，15（5）：841-843.

[7] 张伟晓，许小飞，盛丹丹，等，18F-FDG符合线路显像在直肠癌术后局部复发中的诊断价值[J].现代肿瘤医学，2017，25（1）：79-81.

[8] 方圣伟，韩苏阳，张佩佩，等.18F-FDG符合线路SPECT/CT显像及99mTc-MDP骨显像对肺癌骨转移瘤诊断价值的对比研究[J].中国临床医学影像杂志，2016，27（9）：649-653.

[9] 王利华，滕昊骅，雷贝，等.胸部神经鞘瘤符合线路SPECT显像的影像学特征[J].中华核医学与分子影像杂志，2016，36（3）：237-241.

[10] Boellaard R. The engagement of FDG PET/CT image quality and harmonized quantification： from competitive to complementary [J]. Eur J Nucl Med Mol Imaging，2016，43（1）：1-4.

[11] Rausch I，Bergmann H，Geist B，et al. Variation of system performance，quality control standards and adherence to international FDG-PET/CT imaging guidelines. A national survey of PET/CT operations in Austria [J]. Nuklearmedizin，2014，53（6）：242-248.

[12] 续蕊，王猛，刘杰，等.18F-FDG PET/CT图像的质量控制[J].中日友好医院学报，2015，29（1）：39-40.

[13] Shimada N，Daisaki H，Murano T，et al. Optimization of the scan time is based on the physical index in FDG-PET/CT [J]. Nihon Hoshasen Gijutsu Gakkai Zasshi，2011，67（10）：1259-1266.

[14] Mizuta T，Senda M，Okamura T，et al. NEC density and liver ROI S/N ratio for image quality control of whole-body FDG-PET scans：comparison with visual assessment [J]. Mol Imaging Biol，2009，11（6）：480-486.

[15] Masuda Y，Kondo C，Matsuo Y，et al. Comparison of imaging protocols for 18F-FDG PET/CT in overweight patients：optimizing scan duration versus administered dose [J]. J Nucl Med，2009，50（6）：844-848.

[16] 岳志云，蘇卫红，袁磊磊，等，18F-FDG三探头符合线路SPECT图像质量影响因素的临床研究[J].临床和实验医学杂志，2013，13（12）：996-998.

[17] 苏剑，曹艳霞，石宁.符合线路18F-FDG显像常见伪影识别与分析[J].中国医疗设备，2014，29（8）：158-160.

[18] Halpern BS，Dahlbom M，Auerbach MA，et al. Optimizing imaging protocols for overweight and obese patients：a lutetium orthosilicate PET/CT study [J]. J Nucl Med，2005， 46（4）：603-607.

[19] Sanchez-Jurado R，Devis M，Sanz R，et al. Whole-body PET/CT studies with lowered 18F-FDG doses：the influence of body mass index in dose reduction [J]. J Nucl Med Technol，2014，42（1）：62-67.

[20] Inoue K，Kurosawa H，Tanaka T，et al. Optimization of injection dose based on noise-equivalent count rate with use of an anthropomorphic pelvis phantom in three-dimensional 18F-FDG PET/CT [J]. Radiol Phys Technol，2012，5（2）：115-122.