不同校正方法对SPECT/CT心肌灌注显像结果的影响

余丰文，黄克敏，冯彦林，刘德军，梁伟棠，李林

广东省佛山市第一人民医院核医学科，广东佛山 528000；*通讯作者 冯彦林 fylin@fsyyy.com

单光子发射计算机断层显像（single-photon emission-computed tomography，SPECT）心肌灌注显像中，由于人体组织器官对γ 光子的衰减以及散射，常使左心室各壁段出现不同程度的伪影，从而影响诊断结果的准确性[1]。近年来，随着SPECT/CT 一体机的广泛应用，以及图像重建算法的进步，SPECT图像重建过程中的各种校正技术也得到不断完善[2]。本研究通过比较不同校正状态下左心室各壁段缺血心肌图像质量及半定量结果的差异，探讨衰减和散射校正对SPECT/CT心肌灌注显像结果的影响。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析60例99Tcm-甲氧基异丁基异腈（99Tcm-MIBI）运动负荷及静息显像结果为可逆性心肌缺血的患者，其中男24例，女36例，年龄（54.6±11.3）岁，每例患者均经临床表现、运动心电图、超声或冠状动脉造影等检查结果明确诊断为冠心病，所有患者均进行CT 衰减校正（CT attenuation correction，CTAC）和双能窗散射校正（scatter correction，SC），其运动负荷显像可见心室壁不同程度稀疏，静息显像明显或完全填充，其中前壁心肌缺血38例，心尖22例，下后壁6例，间壁10例，侧壁16例。

1.2 显像方法 采用西门子 SYMBIA T16 SPECT/CT 仪，配低能高分辨准直器，显像剂为99Tcm-MIBI，由广州市原子高科同位素医药有限公司提供，放化纯度>95%。患者检查前24 h 停用所有可能影响心率或心肌血流灌注的药物，采用Bruce 方案，进行分级踏车运动，达到运动次极量后静脉注射99Tcm-MIBI 740 MBq，45 min 后口服脂餐，90 min 后进行显像。先进行SPECT 采集，2个探头成相对90°，采用椭圆轨迹进行人体跟踪采集，探头由右前斜45°至左后斜45°，共旋转180°，采用双能窗采集，主能窗130～150 keV，散射窗110～130 keV，窗宽15%。每帧35 s 共采集32 帧。矩阵64×64，放大倍数1.45。然后进行CT 扫描，扫描参数：120 kV，50 mAs，层厚10 mm，螺距1.0。隔日进行静息显像，采集参数同负荷显像一致。

1.3 图像处理 首先明确所有原始数据均无明显位移，CT和SPECT图像配准良好。使用有序子集最大期望值法重建图像，重建参数为8 子集，6次迭代，利用CT 数据进行衰减校正，采用双能窗散射校正。获得所有受检者负荷和静息显像的CTAC、SC、CTAC+SC、无衰减校正和散射校正（none of correction，NOC）图像。

1.4 数据分析 利用仪器的定量计算软件（QPS 2009）获得所有受检者不同校正状态下左心室的靶心图，将靶心图分为前壁、心尖部、下后壁、间壁、侧壁5个壁段，以靶心图内最高放射性计数为100%，获得左心室各壁段的放射性计数百分比。同时记录以下各项靶心图半定量评分：负荷总体灌注不足率（total perfusion deficit，TPD），静息TPD，负荷灌注总评分（summed stress score，SSS），静息灌注总评分（summed rest score，SRS），静息-负荷差异总评分（summed difference score，SDS），其正常人群数据库为仪器自带。比较不同校正状态下左心室各壁段的放射性计数百分比及半定量评分的差异。

1.5 图像分析 由3位有经验的核医学医师对所有负荷显像图像进行目测定性观察，比较不同校正状态下缺血心肌壁段的图像差异，并分别对其放射性分布情况进行评分，0为放射性分布正常，1为轻度稀疏，2为中度稀疏，3为重度稀疏，4为缺损。以其中2位医师的一致意见为最终结果。

1.6 统计学方法 采用SPSS 17.0软件，符合正态分布的计量资料以表示，不同校正方法间放射性计数百分比及半定量评分比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD法。率的比较采用χ2检验，P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 放射性计数百分比的比较 运动负荷显像不同校正方法重建图像左心室各壁段放射性计数百分比的比较见表1。前壁放射性计数百分比在不同校正方法间差异无统计学意义（P=0.919），心尖部、下后壁、间壁、侧壁在不同校正方法间差异均有统计学意义（P均<0.05），其中SC图像放射性计数百分比均低于NOC图像，但差异无统计学意义（P均>0.05），心尖部CTAC图像放射性计数百分比明显低于NOC图像（P=0.002），下后壁、间壁、侧壁CTAC图像明显高于NOC图像（P均<0.05）。

2.2 半定量评分的比较 运动负荷及静息显像不同校正方法重建图像半定量评分比较见表2。运动TPD、SSS、SDS 在不同校正方法间差异有统计学意义（P均<0.05），其在SC图像中明显高于NOC图像，在CTAC+SC图像中明显高于CTAC图像（P均<0.05）。而静息TPD、SRS图像在不同校正方法间差异无统计学意义（P均>0.05）。在所有校正方法中，CTAC+SC图像运动TPD、SSS、SDS均明显高于其他校正。

表1 运动负荷显像不同校正方法重建图像左心室各壁段放射性计数百分比（%，±s）

表1 运动负荷显像不同校正方法重建图像左心室各壁段放射性计数百分比（%，±s）

注：NOC为无衰减校正和散射校正，SC为双能窗散射校正，CTAC为CT 衰减校正

校正方法 前壁心尖 下后壁 间壁 侧壁 NOC 70.50±7.47 74.10±9.47 68.70±7.28 69.37±7.78 71.70±6.11 71.40±5.17 CTAC 71.10±5.86 69.20±7.25 76.10±4.40 72.45±6.57 74.10±4.96 SC 70.35±7.21 72.80±9.60 67.65±6.71 68.45±8.02 73.25±5.46 F值 0.167 12.772 32.174 3.344 3.441 CTAC+SC 70.40±7.47 65.40±7.84 74.85±4.83 70.40±7.01 P值 0.919 ＜0.001 ＜0.001 0.020 0.018

表2 运动负荷及静息显像不同校正方法重建图像半定量评分的比较（±s）

表2 运动负荷及静息显像不同校正方法重建图像半定量评分的比较（±s）

注：NOC为无衰减校正和散射校正，SC为双能窗散射校正，CTAC为CT 衰减校正；SSS为负荷灌注总评分，SRS为静息灌注总评分，SDS为静息-负荷差异总评分

校正方法 运动TPD（%） 静息TPD（%） SSS SRS SDS NOC 4.85±2.87 2.20±1.85 3.80±2.29 1.10±0.63 2.55±1.17 3.35±0.97 CTAC 5.50±3.27 2.05±1.61 4.15±2.77 0.90±0.71 3.15±2.07 SC 6.05±2.91 2.60±2.15 4.90±2.67 1.25±0.84 4.90±2.55 F值 6.619 1.072 8.681 2.325 18.347 CTAC+SC 7.30±3.42 2.45±1.73 6.15±3.15 1.05±0.74 P值 ＜0.001 0.362 ＜0.001 0.076 ＜0.001

2.3 缺血程度的比较 60例患者共92个心肌壁段出现不同程度的放射性稀疏，不同校正状态下其稀疏程度出现明显差异（图1），其中SC图像缺血部位的稀疏程度明显高于NOC图像，CTAC+SC图像明显高于CTAC图像。在所有校正方法中，以CTAC+SC图像对缺血部位的显示最为清晰。92个缺血心肌壁段不同校正状态下其目测放射性分布评分也显著不同（图2），缺血程度为3 分的比例在SC图像中明显高于NOC图像[21.74%（20/92）和9.78%（9/92），χ2=4.953，P=0.026]，在CTAC+SC图像中明显高于CTAC图像[34.8%（32/92）和17.39%（16/92），χ2=7.216，P=0.007]。

图1 女，56岁，运动负荷及静息显像不同校正状态下缺血心肌的比较。A、B 分别为运动负荷、静息时的NOC图像，左心室间壁心尖部放射性轻度稀疏，静息图像完全填充；C、D和E、F 分别为运动负荷、静息时的SC和CTAC图像，稀疏区较NOC图像更加明显；G、H 分别为运动负荷、静息时的CTAC+SC图像，稀疏区图像最为清晰

图2 92个缺血心肌壁段不同校正状态下目测放射性分布评分的比较。0为放射性分布正常，1为轻度稀疏，2为中度稀疏，3为重度稀疏；NOC为无衰减校正和散射校正，SC为双能窗散射校正，CTAC为CT 衰减校正

3 讨论

在SPECT 显像中，对组织器官的衰减和散射进行相应的校正，是提高图像质量的重要措施之一。衰减校正对心肌灌注显像断层图像质量的影响已有较多研究[3-5]。CTAC 能显著改善心肌灌注显像的图像质量，减少衰减伪影，但同时也可能导致心尖部或前壁心尖部放射性计数减低，从而产生新的伪影[5-6]。本研究中，CTAC显著提高了下后壁、间壁、侧壁的放射性计数，同时也减低了心尖部的放射性计数，其结果与既往研究相符。

康普顿散射是降低SPECT图像质量的主要原因之一，有研究表明，光子散射或心外放射性显著减低了心肌图像的对比度及均匀性[7]。目前有多种方法可用于SPECT的散射校正[8]，其中最常用的是双能窗法。双能窗法使探测器在两个相邻的能量窗中收集光子，较低能量窗中获得的测量数据用于估计主能量窗内的散射成分。在以往的模型研究中[9]，SC 显著提高了冷区图像对比度以及热区靶/本底比值，但SC 在去除散射的同时，也会降低整体图像的计数水平。本研究中，SC明显增加了缺血心肌的图像对比度，使其显示更加清晰，同时也增加了心肌缺血程度半定量评分和视觉评分值。尽管SC 也轻微降低了左心室各壁段放射性计数百分比，但与NOC图像比较其差异无统计学意义。

心肌灌注显像定量分析提供了客观的评价标准，有利于准确评价心肌缺血程度，但其结果容易受采集及重建参数、校正方法等因素的影响[10]。Pazhenkottil 等[11]的研究中，基于迭代重建的CTAC图像SSS 明显低于滤波反投影重建图像。

Wells 等[12]比较了不同校正方法对低计数SPECT心肌灌注显像的影响，表明不同方法重建图像间的SSS、SRS均存在不同程度的差异。本研究中，代表负荷心肌缺血程度的负荷TPD，SSS 在SC图像中明显高于NOC图像，在CTAC+SC图像中明显高于CTAC图像，而静息TPD，SRS图像在不同校正方法间的差异无统计学意义，这可能与本研究中均为可逆性心肌缺血病例，其静息图像均为大致正常图像有关。这一结果与Okuda 等[13]的研究结果相符，其基于分辨率恢复及迭代重建的CTAC+SC图像对缺血心肌的显示明显优于滤波反投影重建图像，而正常心肌的对比度在两者间无显著差异。

SPECT 断层显像中，CTAC主要提高图像的计数密度，改善图像均匀性，SC主要提高图像对比度及信噪比，两者结合可获得更好的图像质量[9]。Pourmoghaddas 等[14]比较了碲化锌镉相机与传统相机不同校正方法对心肌灌注显像半定量评分的影响，发现CTAC+SC图像较单独的CTAC图像更能使两种相机的半定量评分值趋于一致。本研究中，CTAC+SC图像较单独的CTAC和SC图像更能清晰显示缺血心肌，其评价心肌缺血严重程度的半定量评分和视觉评分明显高于其他校正方法。因此，CTAC+SC可作为心肌灌注显像的常规校正方法。

本研究表明，SC能显著改善缺血心肌的显示，尤其在CTAC图像中更为显著。但由于SC会减低整体图像的计数水平，其对正常心肌图像的影响有待进一步评估，尤其当存在射线衰减导致的放射性分布减低时，SC有可能增加衰减伪影的程度。同时，CTAC及SC可使心肌灌注减低区更加明显，但是否能真实反映其缺血程度，还需收集更多的临床资料进一步证实和探讨。