X射线正电子发射断层扫描仪(PET/CT)图像融合软件临床应用质量检测技术专家共识*

PET/CT图像融合软件临床应用质量检测技术专家共识协作组(2019)

X射线正电子发射断层扫描仪(positron emission tomography/computed tomography，PET/CT)是医学影像设备更新的典范，其不但实现了不同影像模式的优势互补，同时将功能分子影像学同解剖结构影像融合到一起，使疾病诊断、分期、疗效评估以及预后评价进入了一个全新的阶段。PET/CT最大的优势就是将PET和CT的图像结合起来获取功能代谢信息与解剖结构信息，能极大提高诊断准确性[1-2]。因此，对PET/CT图像融合软件的临床应用质量控制至关重要。

目前，国外关于动态体模的检测手段有少量实验研究，但缺乏统一的规范标准。为了满足临床质量控制需求，在国家重点研发计划重点项目支持下，国内开展了具有自主知识产权的PET/CT融合动态体模的研究。为了规范PET/CT融合动态体模对图像融合软件的临床应用质量控制的评价，国内相关专家参考相关文献并结合临床实践起草了本版专家共识。

1 检测条件

1.1 检测环境

环境要求：①温度为(20±2)℃；②相对湿度为(50±15)%；③大气压力为86.0～106.0 kPa[3]。

1.2 检测设备

采用国家重点研发计划(2016YFC0103100)研制的PET/CT融合动态体模(型号：XQYG-PET/CT)，见图1。

图1 PET/CT融合动态体模

PET-CT融合动态体模由胸腹部体模和运动测控系统两部分组成(见图1)。胸腹部体模采用与人体CT值等效材料[4]制作而成，包括人体肌肉组织、脊柱骨组织和肺组织，内设肺部运动插杆、用于灌注18F-FDG放射性药物的球囊(见图2)。运动测控系统由控制端PC、控制箱和动力驱动与传动装置组成，可模拟人体的3D呼吸运动。

图2 PET/CT融合动态体模CT轴位重建示意图

1.3 检测前准备

开机后检测前做好PET/CT的常规质量控制。

2 检测指标及技术要求

根据体模的实际功能及医学影像诊断图像质量需求[5-6]检测CT与PET图像融合软件的X轴、Y轴和Z轴的图像融合精度。其运动参数分为不同呼吸频率(10次/min和20次/min)、不同呼吸位移(10 mm和20 mm)及不同吸呼比(1∶1和1∶2)条件，具体的检测指标及技术要求见表1。

3 检测方法

3.1 检测体模的准备及体模参数设置

按照体模使用手册[V1.00]完成体模系统搭建，包括电机连线连接、通信信号线、控制箱电源线等连接完成。打开系统控制箱电源，等待系统自检完成后，再进行下一步操作。选择需要的呼吸模式及设置参数，点击启动后系统开始工作。在参数设置模块下，设置需要的呼吸参数(呼吸频率、呼吸位移和吸呼比)。

3.2 体模定位

(1)扫描定位[7-9]：首先在体模胸部球囊注入18F-FDG 3.7 MBq共7 ml，然后进行体模的摆位，将体模水平放置在扫描床上，其轴与扫描孔的轴平行，用水平仪检查体模水平后，定位光线对准动力驱动与传动装置上缘，然后进床；定位后，调节体模的呼吸频率、呼吸位移、吸呼比运动参数模拟呼吸运动，将各运动参数依据实验组合方案进行设置，设置完毕后进行定位像扫描，然后由所得到的定位像确定体模轴位扫描范围[10-11]。

(12)体模运动参数设置：①呼吸频率分别为10次/min和20次/min；②呼吸位移分别为10 mm和20 mm；③吸呼比分别为1∶1和1∶2。按照上述运动参数组合需采集8次实验数据，另还需采集1次静息状态的数据作为对照组，合计需要9次。

表1 PET/CT图像融合软件临床应用质量检测指标和技术要求

3.3 扫描参数

(1)CT扫描协议：①扫描范围为体模顶部到底部(见图3)；②扫描条件为80～120 kV，100～300 mAs，螺距0～1；③扫描方式为螺旋扫描；④扫描层厚为1～5 mm；⑤重建算法为反投影法、迭代法及解析法；⑥图像后处理根据需要重组出轴位、矢状位及冠状位图像。

(2)PET扫描协议：①扫描范围为体模顶部到底部；②采集FOV为400～500 mm；③球囊内18F-FDG[12-13]为3.7 MBq共7 ml；④图像重建采用滤波反投影法和迭代法。

图3 体模扫描范围示意图

3.4 检测指标及方法

(1)图像融合精度：启动胸部PET/CT扫描程序，完成采集后重建CT及PET图像，并传送到图像融合软件后处理系统进行图像融合，测量PET和CT图像配准情况[14]。利用球囊PET和CT图像的中心点位置偏移距离来评估图像位置的匹配程度(用mm表示)。

(2)图像融合精度测算方法：在PET/CT融合图像上以球囊的CT图像中心为原点、以0.1 mm为单位长度建立空间直角坐标系，在轴位、矢状位及冠状位上分别勾画PET图像最高计数区域，并以该区域的中心点作为球囊PET图像中心点，测量球囊CT与PET图像中心在X轴、Y轴及Z轴相对应的距离参数，即为X轴、Y轴及Z轴CT与PET图像位置匹配误差[15-17](图4、图5)。技术要求见表1。

图4 静息状态下体模CT与PET图像位置匹配误差测量示意图

图5 动态条件下体模CT与PET图像位置匹配误差测量示意图

4 影像质量标准

图像质量应符合观察与测算要求，能清楚显示球囊，且影像对比好，图像清晰，无图像变形、模糊、缺失、重叠、高密度等伪影[24-26]。同时无示踪剂外漏，成像方位准确，预置合适的窗宽和窗位。

5 结论

国外采用PET/CT融合动态体模对PET/CT图像融合软件的检测仅有少量研究，且动态体模在材料仿生、运动控制方面都不尽人意[27]。为了满足临床质量控制需求，在国家重点研发计划重点项目支持下，我国开展了具有自主知识产权的PET/CT融合动态体模的研究，且在仿生材料、运动仿真等方面更能真实模拟人体胸腹部器官。该动态体模实现了对PET/CT图像融合软件临床应用质量的监测，补充与完善了目前PET/CT设备软、硬件性能指标的质量控制体系。该专家共识的制定，将有助于进一步规范PET/CT融合动态体模对PET/CT图像融合软件临床应用质量的评价，对保证PET/CT成像的图像质量、提高影像诊断的准确性、可靠性，确保人民群众的健康和利益，具有重要的社会意义。

专家共识协作组成员(按照姓氏拼音顺序排序)：

陈晓良(重庆大学附属肿瘤医院核医学科)；陈自谦(联勤保障部队第九〇〇医院医学影像中心)；种银保(陆军军医大学第二附属医院医学工程科)；段东(重庆医科大学附属第一医院核医学科)；付丽媛(联勤保障部队第九〇〇医院医学影像中心)；黄定德(陆军军医大学第一附属医院核医学科)；季仲友(福建医科大学附属协和医院PET/CT中心)；郎朗(陆军军医大学第二附属医院医学工程科)；李理(联勤保障部队第九六〇医院放射科)；梁永刚(联勤保障部队第九〇〇医院医学影像中心)；刘远梅(陆军军医大学第二附属医院核医学科)；孟娟(陆军军医大学第二附属医院核医学科)；潘文才(陆军军医大学第二附属医院医学工程科)；彭志平(重庆医科大学核医学教研室)；钱根年(联勤保障部队第九〇〇医院医学影像中心)；孙钢(联勤保障部队第九六〇医院放射科)；王荣福(北京大学第一医院和北京大学国际医院核医学科)；肖慧(联勤保障部队第九〇〇医院医学影像中心)；许尚文(联勤保障部队第九〇〇医院医学影像中心)；杨忠东(联勤保障部队第九〇〇医院医学影像中心)；张建华(北京大学第一医院和北京大学国际医院核医学科)；张青(陆军军医大学第二附属医院核医学科)；赵鹏(陆军军医大学第二附属医院医学工程科)；赵倩(宁夏医科大学总医院核医学科)；周海中(扬州大学附属江苏省苏北人民医院核医学科)