PET/CT显像常见伪影及质量控制

陈蕾蕾，陈自谦，许尚文，肖慧，钟群，付丽媛，钱根年

联勤保障部队第九〇〇医院（原南京军区福州总医院） 医学影像中心，福建 福州 350025

引言

18F-FDG PET/CT显像技术是一种采用葡萄糖类似物18F-FDG为示踪剂的正电子发射计算机断层显像技术，能够提供准确的解剖图像和功能代谢显像，是目前肿瘤影像诊断的最佳检查方法之一。本文对97例有伪影影响的全身PET/CT图像进行回顾性统计分析，确定PET/CT检查常见伪影，探讨有效的质控措施。

1 材料与方法

1.1 一般资料

从2015年1月至2018年1月期间于我院受检者中，选取97例有伪影影响的全身PET/CT图像进行回顾性分析，其中男性59例，女性38例，年龄范围在33～67岁。

1.2 检查方法

（1）仪器与示踪剂。仪器使用美国GE公司Discovery LS16 PET/CT扫描仪。示踪剂为18F-FDG，由GE公司PETtrace回旋加速器和Tracerlab FX-FDG全自动化学合成系统自动合成，放射化学纯度＞95%。

（2）患者准备。患者需禁食4～6 h，空腹血糖低于6.0 mmol/L，糖尿病患者血糖要求控制在11.0 mmol/L以下。嘱患者饮造影剂水200～300 mL，充盈肠道，按0.12 mci/kg的剂量静脉注入18F-FDG，注射后平卧休息45～60 min，扫描前排空膀胱，嘱患者饮造影剂水500 mL充盈胃腔。

（3）显像方法。先行螺旋CT扫描，范围从颅顶至股骨上段，再进行PET扫描，每个床位采集4 min，共采集6～7个床位，采集结束后进行图像重建和图像融合，分别得到全身冠状、矢状、横断面的CT、PET及PET/CT融合图像。

（4）图像判读。采用双盲法对图像进行分析判读，确定有无伪影、伪影的影响程度、常见及不常见的生理摄取，并对伪影产生的原因进行分类。

2 结果

本组97例有伪影影响的图像中大致可分为：① 因设备故障产生设备伪影1例；② 生理性运动、体位移动造成的运动伪影24例（图1～2）；③ 体内金属异物、高浓度造影剂导致的高密度异物伪影16例（图3），经CT衰减校正的PET（AC）图像和PET、CT融合图像上放置起搏器的位置可见高代谢灶，而未经CT衰减校正的PET（NO AC）图像上相同位置的高代谢灶消失了，说明PET（AC）和Fusion图像上的高代谢灶是由高密度异物产生的伪影；④ 体形因素、体位受限造成的截断伪影12例；⑤ 示踪剂外漏、剂量不足造成的示踪剂因素伪影11例（图4），第一次显像注射点外漏，示踪剂经组织间隙或淋巴管回流，造成同侧正常腋窝淋巴结显影，呈高代谢，第二次显像示踪剂未见外漏，同部位腋窝淋巴结未见显影；⑥ 正常生理性摄取及18F-FDG的非特异性造成的伪影33例（图5），胃腔同部位高代谢浓聚影消失，说明胃腔里的高代谢浓聚影为生理性摄取产生的伪影。

图1 呼吸运动伪影图像融合不准确

图2 患者头部移动产生的伪影

图3 体内心脏起搏器导致的伪影

图4 示踪剂外漏伪影

图5 生理性摄取伪影

受检者因素伪影主要为运动伪影，金属异物伪影；操作者因素伪影主要为示踪剂外漏伪影；而生理性摄取伪影主要以胃肠道的摄取较多见。

3 讨论

3.1 设备伪影对图像的影响

PET/CT是将PET和CT结合在一起的影像设备，其设备本身的硬件、软件故障及晶体探测器所处环境的温度、湿度都可能会产生伪影从而影响图像质量。因此，扫描间的温度需控制在20℃～22℃、湿度在40%～60%，定期对机器进行维护与保养，将故障的发生率降低，保证系统的稳定性。并按一定时间间隔每天、每周、每季度分别对CT部分和PET部分进行检测校正，以提高融合精度，确保图像质量。CT的性能检测主要是稳定性测试、CT剂量指数测试和低对比度测试。PET的检测可在确定晶体探头和探测组件均正常后，使用68Ge均匀性模体对PET进行质量控制，均匀性测试，探测器灵敏度校正（归一化），空间分辨率测试，PET/CT图像融合测试[1]。

3.2 CT衰减校正的伪影

PET使用正电子示踪剂，核素衰变过程中正电子从原子核内放出后很快与自由电子碰撞湮灭，转化成一对方向相反、能量为511 keV的γ光子[2]。γ光子从人体到达探测器的过程中会发生衰减，衰减的不均匀会引起图像的失真，是影响PET图像质量的一个重要因素，因此需要进行衰减校正。PET的衰减校正采用68Ge棒源，68Ge棒源同样发射湮没辐射光子且采用相同的符合计数模式，所获得的透射校正值准确,不会产生误差。而用CT的透射扫描信息做衰减校正时，由于X射线与γ光子射线能量间存在差异，两者有不同的组织衰减分布，X射线不能直接用于衰减校正，必须把低能级光子的衰减系数转换为高能级光子的衰减系数，转化过程中就会产生误差，这种CT的衰减校正误差常表现为过度校正，即校正后PET图像上表现为组织的放射性浓聚[3]。

（1）高密度异物伪影。受检者衣服上的金属异物（金属纽扣及装饰品、假牙、牙齿充填物、心脏起搏器、手术吻合器等），这些异物的密度较高，对光子有较高的吸收率，单纯的PET采用68Ge棒源进行衰减校正，这些高密度物质不会造成伪影，对图像没有影响。PET/CT采用CT进行衰减校正，在PET-CT融合图像上就会形成FDG高摄取的伪影，同时在CT图像上也会形成条状伪影[4]。本组病例中的高密度异物伪影，其中14例为心脏起搏器、手术吻合器等体内金属异物引起。因此，要避免高密度伪影对图像的影响，PET/CT检查前应嘱受检者更换检查服，尽量移除金属异物，并可结合观察非衰减校正的PET图像加以识别。

（2）对比剂产生的伪影。为了更好地显示胃肠道的解剖结构信息，在PET/CT检查时常使用含碘的口服造影剂，这种对比剂一般浓度不高，虽然其密度较高，CT衰减校正会有一定的误差，但不会对PET/CT图像有明显的不良影响。Groves等[5]研究了200例口服泛影葡胺患者的PET/CT结果，发现口服对比剂的伪影不具有临床意义，其中38例患者口服对比剂提供了肠道鉴别信息而有助于诊断。但口服对比剂时必须注意其浓度，据报道，口服泛影葡胺浓度为2%，CT值在105～230 HU之间，其对PET/CT显像图像质量和SUV无明显影响；若CT值于730～2300 HU之间的高密度钡剂，其SUV被明显高估，且可出现不同程度的FDG高摄取[6]。故近期有行胃肠钡餐的患者应将体内钡剂排净后再行检查。结合日常工作经验，一般推荐的对比剂浓度为2%，体积为800～1000 mL，注射示踪剂前口服1/3，用于显示肠道，2/3于检查前口服，用于充盈胃腔。

3.3 运动伪影

（1）呼吸运动伪影。受检者的运动包括不自主的呼吸、胃肠道运动和自主运动。呼吸、胃肠道的生理性运动是不可避免的，躯体和脏器的运动会在扫描时产生伪影从而影响诊断，特别是不自主的呼吸运动，可能造成CT和PET呼吸相位不匹配，出现融合偏差，并导致肺部病灶的衰减校正值出现差错，特别对肺部小病灶的影响更为明显。据报道[7]，由于呼吸运动，肺底部病灶的最大位移可以达到3 cm，而且会使病灶在PET图像上的体积增大，从而降低了小病灶的SUV值。呼吸运动对肝脏病灶的影响更为明显，可使肝脏病灶错误地出现在肺底部，类似于肺结节。据报道，肺内病灶通过CT瞬间采集的大小（VCT）可相当于V静，而PET采集的大小（VPET）相当于V动，根据放射性总量相等建立公式：SUV校正=(SUV测量×VPET)/VCT，可以非常简便地对被低估的SUV进行校正，从而减少测量值与真实值的误差，为临床诊断提供更准确的信息[8]。特别是对于靠近膈顶的小病灶，对其大小和呼吸运动同时进行校正尤为必要，很可能会显著影响对病变性质的判断。故为减少呼吸运动伪影对图像的影响，在扫描时应嘱受检者尽量保持不动，并嘱患者在CT扫描时呼气，PET扫描时自由呼吸，以降低膈肌运动对图像质量的影响[9-14]。

（2）胃肠道运动伪影。由于胃肠道本身的蠕动和呼吸运动的影响，软组织或液体和胃肠道腔内气体可发生位置的错配，影响CT的衰减校正图，影响腹部及盆腔PET/CT图像的分析[2]。Nakamoto等[15]以68Ge衰减校正图像为参考标准，把胃肠道运动导致的CT校正的误差分为两种：过度校正和校正不足。CT校正过度可使PET的SUV值偏高，出现类似异常的肠道放射性浓聚灶；而某些邻近肠道的腹膜转移灶和肠系膜淋巴结转移灶，由于肠道的运动可能出现校正不足的伪影，导致CT衰减校正图像的假阴性。故怀疑胃肠道病变者可于检查前注射654-2减少胃肠蠕动，并充盈胃肠道加做延迟扫描，并参考非衰减校正的PET图像进行诊断。

（3）自主运动伪影。自主运动分为两种，一指扫描前的活动，会造成运动部位肌肉紧张，从而对18F-FDG摄取增高；二指受检者在检查过程中位置的移动，会造成CT和PET位不匹配，产生图像融合偏差。本组病例中，2例由于患者肌肉紧张引起对18F-FDG摄取增高，3例由于患者体位不适，体位移动，产生图像融合偏差。因此，为避免或减少运动伪影对图像的影响，需在注药前嘱受检者减少活动，尽量保持放松体位和休息状态，避免不必要的运动和交谈。在扫描时应嘱受检者尽量保持不动，若特殊病人难以耐受较长时间体位不变的，必要时可适当镇静、止痛和固定，以防止检查中位置的移动。

3.4 截断伪影

由于受检者严重肥胖或因病痛等原因无法将手臂上举，需放在身体两侧，从而超出了CT的扫描野，导致PET图像上相应部位无衰减校正值，因此引起衰减校正图像的偏差，进而低估这些区域的SUV值，产生截断伪影[11]；另外，CT图像产生的条状伪影，可使PET图像边缘产生高代谢区域，导致对PET图像的错误判断。本组病例中，12例为截断伪影，大多由患者不能配合导致，需在扫描和观察图像时加以注意。

3.5 示踪剂因素造成的伪影

（1）示踪剂外漏对图像的影响。部分受检者经过放、化疗后，血管壁比较脆弱，注射时容易破裂，或注射后对注射点按压不当，导致示踪剂外漏，使注射点周围大量放射性聚集，而病灶却显影浅淡或不显影。据报道，FDG发生皮下渗漏可被淋巴系统吸收，最终被腋下或纵隔淋巴结摄取导致诊断困难，尤其是乳腺癌或肺癌患者，要求进行一个短期内的随访检查，以排除病灶可能[12]。因此，要避免示踪剂外漏对图像的影响，应选择健侧血管进行注射，建立通畅的静脉通道，防止示踪剂外漏。患者注射完示踪剂后，若尿液污染衣物，PET/CT扫描时容易将衣物上的示踪剂误认为体内的示踪剂聚集，应嘱患者及时更换检查服。

（2）示踪剂剂量、采集时间对图像的影响。为获得高质量的PET图像，需保证受检者体内有足够的放射性计数并配合适当的采集时间，两者相辅相成。据相关理论，注射示踪剂18F-FDG药量的多少与PET图像质量有很大的关系[13]。这是因为受时间的影响，PET扫描仪的计数率随γ光子入射率的变化呈上升段、饱和段和瘫痪段。当剂量递增到一定程度时，使探测器计数处于相对饱和状态，如剂量继续递增时，探测器计数则处于瘫痪状态，造成图像的计数密度严重下降，放射性分布也非常不均匀。当剂量过低，单位时间内收集的信息量太少，尽管其SUV都比较好，但图像的噪声非常高，分辨率也非常差。只有探测器计数处在上升段，所用剂量越高，图像的分辨率和均匀性越好，但此时还应考虑到人体所接受的有效剂量当量。因此，根据本科室的机器性能，按0.12 mci/kg的剂量静脉注入18F-FDG，平卧休息45～60 min后进行PET扫描，每个床位采集4 min，共采集6～7个床位。

3.6 18F-FDG PET/CT的假阳性与假阴性

（1）高血糖导致的肌肉摄取伪影。18F-FDG（氟代脱氧葡萄糖）是葡萄糖的类似物，可以反映体内葡萄糖的利用状况，恶性肿瘤细胞的异常增殖需求葡萄糖的过度利用，导致肿瘤细胞大量聚集18F-FDG，同时其转移灶与原发灶一样具有相似的代谢特性，PET/CT正是利用了这一原理。血糖的高低对18F-FDG药物的摄取有直接影响，高血糖可表现为全身肌肉放射性摄取增加，而病灶和脑部的放射性摄取明显减低，肝脏和心脏的摄取则增加，结果影响对病灶的显示和判断。因此，要避免受检者高血糖对图像的影响，要求受检者至少禁食4～6 h，且在检查前需进行血糖监测，要求血糖保持在正常范围；糖尿病患者，在扫描前用口服降糖药或注射胰岛素来有效地控制血糖，要求血糖控制在11 mmol/L水平以下方可进行检查。

（2）生理性摄取伪影。18F-FDG是目前临床应用最为广泛的示踪剂，PET/CT图像所反映的即是18F-FDG在体内的分布状况。理论上，在肿瘤中，18F-FDG利用了缺氧诱导基因可以促进细胞膜上葡萄糖载体的过表达，进而使得肿瘤细胞的乏氧代谢旺盛的原理[14]。使肿瘤细胞大量聚集18F-FDG，同时其转移灶与原发灶一样具有相似的代谢特性。但人体许多组织亦可摄取18F-FDG，如胃肠道摄取、子宫内膜摄取、女性乳腺组织摄取、肝脏摄取及颈肩部和双侧椎肋关节的脂肪摄取等均较为常见，这样就导致18F-FDG在特异性方面表现出一定的不足：胃肠道对18F-FDG的摄取表现多变，除恶性肿瘤表现为高摄取，约30%～40%正常人也可表现为胃底及全胃的浓聚，有时CT显示肠道壁并不清楚，此时需充盈胃肠道加做延迟扫描，造影剂可确定肠腔，显示肠壁增厚、管腔狭窄或口服造影剂后显示充盈缺损，结合PET的浓聚部位，可对肠道肿瘤作出较明确的诊断。本组病例中恶性肿瘤延迟扫描病灶浓聚程度加大，而生理性摄取延迟扫描表现为浓聚灶范围变淡、消失或位置发生明显变化。据报道[15]，延迟显像肠道内放射性位置前移也可作为肠管生理性摄取FDG的证据。因此延迟显像（时间、体位均与早期显像不同）对于肠道病灶的鉴别具有重要意义。

（3）18F-FDG PET/CT的非特异性对图像的影响。脑组织对18F-FDG的摄取水平较高，这样就导致18F-FDG PET/CT显像在诊断脑肿瘤方面表现不足，不仅难以界定肿瘤侵犯的边界，部分脑转移灶亦可显示为阴性，故作为补充，可结合MRI或CT增强扫描或氮-氨13N-NH3脑部显像联合诊断。正常肝脏对18F-FDG摄取表现为不均匀性，据资料报道[16]，原发性肝癌对18F-FDG的摄取与细胞的分化程度有关，分化好的肝细胞癌18F-FDG摄取较少或无摄取，表现为与正常肝组织相近，其灵敏度约70%。在颈部肿瘤中，用18F-FDG PET/CT进行甲状腺和腮腺病灶良恶性鉴别方面存在较大困难，仅有25%～65%是甲状腺癌，部分分化较好的甲状腺癌对18F-FDG摄取较低，也可出现阴性；部分腮腺良性病变如腮腺混合瘤也可以出现明显18F-FDG摄取，从而影响了18F-FDG PET/CT诊断腮腺恶性肿瘤的特异性。因此，需配合MRI或CT增强扫描以提高病灶的检出率。由于18F-FDG通过泌尿系统排泄，尿液中会有大量18F-FDG集聚的干扰，对该系统局部病灶的判断造成很大影响，口服利尿剂后加延迟扫描，可以明显提高显像效果。本组病例中膀胱肿瘤患者经口服利尿剂后加以延迟扫描，膀胱壁上的病灶显示清楚。由于大多数肾癌18F-FDG摄取较低，故疑肾脏占位性病变的患者，需配合MRI或CT增强扫描以提高病灶的检出率。

4 结语

虽然18F-FDG在诊断肿瘤特异性方面存在不足，可出现一定的假阳性及假阴性，但通过相应的质控措施，18F-FDG仍是目前使用最多的示踪剂。PET/CT的广泛应用，既丰富了临床诊断疾病的影像学资料，也提高了医学影像诊断的水平，而提高诊断质量的关键是要获得高质量的影像资料，因此，在日常的工作中应规范PET/CT扫描流程，掌握PET/CT显像的影响因素，及时采取有效的校正措施减少或避免干扰因素，以获得高质量的PET/CT图像。