PET/CT劑量及影響因素研究的進(jìn)展*

崔亞瑩 莊靜文 白 玫*

多模態(tài)成像裝置是核醫(yī)學(xué)中最先進(jìn)的裝置，而核醫(yī)學(xué)裝置的發(fā)展取決于放射性藥物的應(yīng)用以及對圖像質(zhì)量的追求[1]。正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像/CT(Positronemission tomography-CT，PET/CT)是PET和CT的組合體，將PET和CT設(shè)計(jì)為一體，由一個工作站控制，其有著同時獲得功能及解剖影像的優(yōu)勢，是臨床中不可替代的診斷手段[2]。隨著圖像重建、衰減校正及偽影控制技術(shù)的提高，其掃描時間逐步縮短，輻射劑量進(jìn)一步降低，PET/CT在臨床及科研中的應(yīng)用領(lǐng)域逐年拓寬[3]。PET檢查，放射藥物所產(chǎn)生的輻射劑量或常規(guī)局部CT掃描所產(chǎn)生的輻射劑量相比，PET/CT對受檢者所產(chǎn)生的輻射劑量會明顯增大[4]。

1 不同因素對劑量的影響

1.1 CT部分輻射劑量

(1)管電壓。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)管電流、螺距及掃描速度固定時，降低管電壓可降低輻射劑量，同時低對比度分辨率、均勻性及噪聲性能均隨管電壓的降低而降低[5]。CT圖像的均勻性隨著管電壓的升高而變優(yōu)，其中在120～140 kV之間變化幅度較小，而在80～100 kV時變化幅度較大；CT容積劑量指數(shù)(CTDIvol)的增加呈線性規(guī)律增加，而性能提高則呈非線性規(guī)律[6]。

(2)管電流。Kumar等[7]的體模實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在不同的管電流下，圖像可提供相同的診斷信息。然而，隨著管電流的降低，噪聲逐漸增加。CT管電流的調(diào)節(jié)不影響PET和PET/CT的圖像質(zhì)量，也不影響標(biāo)準(zhǔn)攝入量的平均值。在管電流逐漸減小的過程中，輻射劑量可降低大約68%。

(3)管電流自動調(diào)節(jié)技術(shù)。當(dāng)利用管電流自動調(diào)節(jié)技術(shù)獲得全身PET/CT中CT圖像時，Z軸上的劑量調(diào)節(jié)很大程度上取決于定位像的方向[8]。在成像時將胳膊置于頭頂，會提高降低劑量的傾向[9]。然而，是否能真的起到作用，很大程度上取決于定位像的方向和管電流自動曝光系統(tǒng)[10]。不同的廠商之間，管電流自動調(diào)節(jié)技術(shù)設(shè)定的參數(shù)，以及劑量的調(diào)節(jié)都相對不同[11]。

(4)自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建。Brady等[12]利用GE discovery 690型PET/CT的超低劑量CT(10～35 mAs)，討論CT和PET的圖像變化。在PET/CT中維持圖像質(zhì)量的同時使用自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建進(jìn)行衰減校正，CT劑量會大幅度的降低，而體重標(biāo)準(zhǔn)攝取值，PET圖像的背景變化率，空間分辨率無太大改變。

(5)低劑量CT及造影CT對比。大多數(shù)研究認(rèn)為，腫瘤PET/CT中，使用造影劑，對比度增強(qiáng)CT主要用于診斷，使用低劑量CT用于PET圖像的自動定位。在PET/CT檢查中口服或靜脈注射造影劑可更好地提供解剖細(xì)節(jié)以及展示對比度增強(qiáng)區(qū)域，但這樣的認(rèn)識對PET/CT檢查存在曲解的可能性。在PET/CT掃描中，限制使用口服造影劑的主要原因是其有可能影響PET示蹤劑攝入量的評估。一些研究顯示，口服造影劑或靜脈注射造影劑通常會在PET掃描中產(chǎn)生顯而易見的偽影[13]。在PET/CT(低劑量)后進(jìn)行增強(qiáng)CT掃描可提高圖像質(zhì)量和診斷準(zhǔn)確性[14]。然而，圖像質(zhì)量和診斷準(zhǔn)確性方面的提高必定會引起劑量的提高。但大多數(shù)情況下，與增強(qiáng)CT的結(jié)合有助于解釋PET數(shù)據(jù)，尤其是生理上攝取放射性示蹤劑為特征的解剖部位的數(shù)據(jù)[15-16]。

1.2 PET輻射劑量

(1)放射性藥物。不同的放射性藥物用于研究不同的病理學(xué)，PET/CT中使用的放射性藥物有氟18-氟代脫氧葡萄糖(18F-fluorodeoxyglucose，18F-FDG)、11C-膽堿(Methyl-[11C]-choline，11C-CHOL)、11C-甲基-L-蛋氨酸(L-[Methyl-11C]-methionine，11C-MET)、6-[18F]氟-L-多巴([18F]Fluoro-LDOPA，18F-DOPA)以及6-｛2-[2-(2-[18F]氟乙氧基)乙氧基]乙氧基｝-(E)-3-(4-甲氨基)苯乙烯基吡啶(18F-florbetapir)[17]。

PET有效劑量的計(jì)算方式：放射性藥物的放射性活度乘以Γ轉(zhuǎn)換系數(shù)，不同放射藥物的Γ轉(zhuǎn)換系數(shù)見表1[18-20]。

表1 不同放射性藥物的Γ系數(shù)

Martícliment等[20]對不同掃描區(qū)間及放射性藥物進(jìn)行PET/CT掃描，劑量統(tǒng)計(jì)見表2。

(1)掃描區(qū)間。①軀干成像(Torso)：頭蓋骨底部到大腿中部(通常手臂放在頭的上方)；②全身成像(WB)：頭部到軀干(H and Torso)，骨盆中部到腳趾(Limbs)；③頭部和頸部腫瘤成像(HNT)：頭頸部分，手臂垂直(H and N)，肺部頂點(diǎn)到大腿中部，手臂舉起(Trunk)；④大腦成像(Brain)：在一個床位內(nèi)覆蓋頭部[20]。

(2)18F-PET/CT掃描的全身輻射劑量評估。目前，18F-FDG是腫瘤分期和治療評估的最普遍的放射性藥物[21]。Kaushik等[22]通過在49例患者中進(jìn)行不同身體部位的動態(tài)PET掃描，來測量18F在大腦、肝臟、脾、腎上腺、腎及胃部的18F-FDG攝入百分比，利用OLINDA軟件對放射性藥物在器官中存在的時間以及輻射劑量進(jìn)行測量。CT部分的輻射劑量通過CTExpo軟件進(jìn)行計(jì)算，通過CTDI體模和電離室進(jìn)行測量。在進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn)研究的4 h之前，患者限制飲食，不同器官的18F-FDG停留時間見表3，不同輻射劑量見表4。研究表明，18F-FDG的運(yùn)動分布在性別之間無顯著差異，PET/CT劑量相比于其他傳統(tǒng)診斷檢查輻射明顯增高。新一代的PET掃描儀利用點(diǎn)擴(kuò)散功能、飛行時間技術(shù)[23]以及噪聲模型[24]對圖像重建進(jìn)行優(yōu)化，可減小患者注射放射性藥物的放射性活度，從而減小放射劑量[25]。

2 PET/CT對不同人員的輻射劑量

2.1 兒童輻射劑量

Gelfand等[26]根據(jù)兒童體重及身材選擇18F-FDG用量以及CT參數(shù)。CT掃描作為診斷研究，而不僅僅是衰減校正，CT掃描時在靜脈中注入造影劑。CT掃描未采用管電流自動調(diào)節(jié)功能，PET的輻射劑量根據(jù)不同性別不同年齡進(jìn)行不同換算。CT平均有效劑量為20.3 mSv(2.7～54.2)，PET為4.6 mSv(0.4～7.7)，PET/CT為24.8 mSv(6.2～60.7)。有研究表明，兒童使用PET/CT時應(yīng)以個體為基礎(chǔ)，并特別意識到累積輻射和掃描的整體益處。患有惡性腫瘤的兒童進(jìn)行PET/CT掃描時應(yīng)遵循以下條件：①嚴(yán)格遵守輻射防護(hù)最優(yōu)化規(guī)則，包括減小管電流，并且在局部掃描充分的條件下避免全身掃描；②使用兒科掃描條款；③為每個兒科惡性腫瘤制定PET/CT掃描間隔、數(shù)量和頻率的正式指南；④在條件允許的情況下，使用核磁共振(magnetic resonance，MR)或超聲來減小輻射劑量；⑤注意每個兒童的連續(xù)輻射曝光。

表2 不同掃描區(qū)間及放射性藥物劑量統(tǒng)計(jì)

2.2 乳腺癌患者輻射劑量

有研究發(fā)現(xiàn)，對于乳腺癌患者，PET/CT在探測肺部轉(zhuǎn)移方面靈敏度較高。CT平均有效劑量為8.3 mSv(2.2～16.9)；PET平均有效劑量為9.3 mSv(8.2～9.9)，與PET/MR有效劑量相等；PET/CT平均有效劑量為17.6 mSv(11.7～26.3)。如果用PET/MR代替PET/CT，劑量可以減小18.9%～64.3%。相比于PET/CT，PET/MR在探測肝臟、骨轉(zhuǎn)移方面有較高的靈敏度[27]。

2.3 手術(shù)人員輻射劑量

介入手術(shù)使用PET/CT對手術(shù)人員的輻射劑量。Ryan等[28]利用發(fā)光劑量儀對主要操作人員、放射科技師和麻醉師進(jìn)行輻射劑量測量。主要操作人員的平均有效劑量為0.02 mSv(0～0.13)，麻醉師的平均有效劑量為0.01 mSv(0～0.05)，放射技師的平均有效劑量為0.02 mSv(0～0.05)。實(shí)驗(yàn)證明，在PET/CT引導(dǎo)的程序中，操作人員的劑量與常規(guī)的透視引導(dǎo)程序無明顯不同。在PET/CT引導(dǎo)的介入手術(shù)中，操作者輻射暴露的主要決定因素是與患者近距離長時間接觸。

在身體掃描協(xié)議中，總有效劑量占主要部分的為CT輻射劑量。此外，掃描長度的增加，胳膊擺放在身側(cè)而不是頭頂，掃描次數(shù)的增加都會增加有效劑量。因此，為優(yōu)化PET/CT掃描條款的劑量，以及不需要診斷信息的條件下盡可能減小輻射劑量，必須要考慮到是否在身體掃描條款中加入頭部和腿部，胳膊擺放在身側(cè)，以及延時圖像的獲取。全身PET/CT最好的選擇是將胳膊擺放在身體兩側(cè)，然而當(dāng)軀干作為主要成像部位時，考慮到劑量和偽影的影響，應(yīng)將胳膊舉起[8]。對于頭部掃描協(xié)議，雖然主要的有效輻射劑量來源于PET的放射性藥物，但如果CT圖像用于診斷，CT的有效劑量可達(dá)到4倍左右[20]。

3 PET/CT檢查的輻射防護(hù)

由于PET/CT檢查中受檢者同時受內(nèi)外輻射影響，對于受檢者的輻射防護(hù)也應(yīng)該是兩方面同時進(jìn)行。在準(zhǔn)確測算受檢者所需要接受注射的放射性藥物劑量的同時，也需要臨床工作者做好受檢者針對PET/CT檢查的護(hù)理工作。臨床中，不能只考慮受檢者有效劑量的降低，重要的要考慮圖像質(zhì)量達(dá)到臨床需求[29]。根據(jù)不同受檢者臨床需求，靈活調(diào)整掃描參數(shù)，在保證圖像質(zhì)量的前提下合理降低輻射劑量[30]。此外，應(yīng)對公眾開展相關(guān)的輻射防護(hù)知識科普教育，強(qiáng)化自我保護(hù)意識，盡量減少受檢者輻射劑量[29]。

4 展望

檢查者在接受PET/CT的檢查時，輻射源有2種，分別是CT掃描時所發(fā)射的X射線和PET顯像時注射放射性藥物所發(fā)射的γ射線。CT掃描條件及放射性藥物選擇的不同均對輻射劑量產(chǎn)生不同的影響，根據(jù)輻射防護(hù)最優(yōu)化原則，對兒童及年輕受檢者的檢查，應(yīng)盡可能降低照射劑量，避免出現(xiàn)隨機(jī)效應(yīng)[31]。在受檢者最為擔(dān)心的輻射風(fēng)險(xiǎn)方面，現(xiàn)行的流行病學(xué)并無直接證據(jù)可證明接受單次PET/CT檢查會對人體造成嚴(yán)重危害；而在惡性疾病患者中，雖接受的累計(jì)輻射劑量較高，但較疾病所造成的后果危害要小很多[32]。

目前，國內(nèi)PET/CT設(shè)備的應(yīng)用仍處于發(fā)展階段，需規(guī)范化的掃描方案。相信隨著PET/CT技術(shù)的發(fā)展以及輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化的提升，圖像質(zhì)量會更高，輻射劑量會降低。PET/CT圖像質(zhì)量的提升以及輻射劑量的降低會進(jìn)一步拓寬其臨床及科研應(yīng)用，為現(xiàn)代化醫(yī)療建設(shè)提供更好的支持。