不同校正方法對SPECT/CT心肌灌注顯像結(jié)果的影響

余豐文，黃克敏，馮彥林，劉德軍，梁偉棠，李林

廣東省佛山市第一人民醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，廣東佛山 528000；*通訊作者 馮彥林 fylin@fsyyy.com

單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像（single-photon emission-computed tomography，SPECT）心肌灌注顯像中，由于人體組織器官對γ 光子的衰減以及散射，常使左心室各壁段出現(xiàn)不同程度的偽影，從而影響診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性[1]。近年來，隨著SPECT/CT 一體機(jī)的廣泛應(yīng)用，以及圖像重建算法的進(jìn)步，SPECT圖像重建過程中的各種校正技術(shù)也得到不斷完善[2]。本研究通過比較不同校正狀態(tài)下左心室各壁段缺血心肌圖像質(zhì)量及半定量結(jié)果的差異，探討衰減和散射校正對SPECT/CT心肌灌注顯像結(jié)果的影響。

1 資料與方法

1.1 研究對象 回顧性分析60例99Tcm-甲氧基異丁基異腈（99Tcm-MIBI）運(yùn)動負(fù)荷及靜息顯像結(jié)果為可逆性心肌缺血的患者，其中男24例，女36例，年齡（54.6±11.3）歲，每例患者均經(jīng)臨床表現(xiàn)、運(yùn)動心電圖、超聲或冠狀動脈造影等檢查結(jié)果明確診斷為冠心病，所有患者均進(jìn)行CT 衰減校正（CT attenuation correction，CTAC）和雙能窗散射校正（scatter correction，SC），其運(yùn)動負(fù)荷顯像可見心室壁不同程度稀疏，靜息顯像明顯或完全填充，其中前壁心肌缺血38例，心尖22例，下后壁6例，間壁10例，側(cè)壁16例。

1.2 顯像方法 采用西門子 SYMBIA T16 SPECT/CT 儀，配低能高分辨準(zhǔn)直器，顯像劑為99Tcm-MIBI，由廣州市原子高科同位素醫(yī)藥有限公司提供，放化純度>95%。患者檢查前24 h 停用所有可能影響心率或心肌血流灌注的藥物，采用Bruce 方案，進(jìn)行分級踏車運(yùn)動，達(dá)到運(yùn)動次極量后靜脈注射99Tcm-MIBI 740 MBq，45 min 后口服脂餐，90 min 后進(jìn)行顯像。先進(jìn)行SPECT 采集，2個探頭成相對90°，采用橢圓軌跡進(jìn)行人體跟蹤采集，探頭由右前斜45°至左后斜45°，共旋轉(zhuǎn)180°，采用雙能窗采集，主能窗130～150 keV，散射窗110～130 keV，窗寬15%。每幀35 s 共采集32 幀。矩陣64×64，放大倍數(shù)1.45。然后進(jìn)行CT 掃描，掃描參數(shù)：120 kV，50 mAs，層厚10 mm，螺距1.0。隔日進(jìn)行靜息顯像，采集參數(shù)同負(fù)荷顯像一致。

1.3 圖像處理 首先明確所有原始數(shù)據(jù)均無明顯位移，CT和SPECT圖像配準(zhǔn)良好。使用有序子集最大期望值法重建圖像，重建參數(shù)為8 子集，6次迭代，利用CT 數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正，采用雙能窗散射校正。獲得所有受檢者負(fù)荷和靜息顯像的CTAC、SC、CTAC+SC、無衰減校正和散射校正（none of correction，NOC）圖像。

1.4 數(shù)據(jù)分析 利用儀器的定量計(jì)算軟件（QPS 2009）獲得所有受檢者不同校正狀態(tài)下左心室的靶心圖，將靶心圖分為前壁、心尖部、下后壁、間壁、側(cè)壁5個壁段，以靶心圖內(nèi)最高放射性計(jì)數(shù)為100%，獲得左心室各壁段的放射性計(jì)數(shù)百分比。同時記錄以下各項(xiàng)靶心圖半定量評分：負(fù)荷總體灌注不足率（total perfusion deficit，TPD），靜息TPD，負(fù)荷灌注總評分（summed stress score，SSS），靜息灌注總評分（summed rest score，SRS），靜息-負(fù)荷差異總評分（summed difference score，SDS），其正常人群數(shù)據(jù)庫為儀器自帶。比較不同校正狀態(tài)下左心室各壁段的放射性計(jì)數(shù)百分比及半定量評分的差異。

1.5 圖像分析 由3位有經(jīng)驗(yàn)的核醫(yī)學(xué)醫(yī)師對所有負(fù)荷顯像圖像進(jìn)行目測定性觀察，比較不同校正狀態(tài)下缺血心肌壁段的圖像差異，并分別對其放射性分布情況進(jìn)行評分，0為放射性分布正常，1為輕度稀疏，2為中度稀疏，3為重度稀疏，4為缺損。以其中2位醫(yī)師的一致意見為最終結(jié)果。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 17.0軟件，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以表示，不同校正方法間放射性計(jì)數(shù)百分比及半定量評分比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD法。率的比較采用χ2檢驗(yàn)，P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 放射性計(jì)數(shù)百分比的比較 運(yùn)動負(fù)荷顯像不同校正方法重建圖像左心室各壁段放射性計(jì)數(shù)百分比的比較見表1。前壁放射性計(jì)數(shù)百分比在不同校正方法間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.919），心尖部、下后壁、間壁、側(cè)壁在不同校正方法間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均<0.05），其中SC圖像放射性計(jì)數(shù)百分比均低于NOC圖像，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均>0.05），心尖部CTAC圖像放射性計(jì)數(shù)百分比明顯低于NOC圖像（P=0.002），下后壁、間壁、側(cè)壁CTAC圖像明顯高于NOC圖像（P均<0.05）。

2.2 半定量評分的比較 運(yùn)動負(fù)荷及靜息顯像不同校正方法重建圖像半定量評分比較見表2。運(yùn)動TPD、SSS、SDS 在不同校正方法間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均<0.05），其在SC圖像中明顯高于NOC圖像，在CTAC+SC圖像中明顯高于CTAC圖像（P均<0.05）。而靜息TPD、SRS圖像在不同校正方法間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均>0.05）。在所有校正方法中，CTAC+SC圖像運(yùn)動TPD、SSS、SDS均明顯高于其他校正。

表1 運(yùn)動負(fù)荷顯像不同校正方法重建圖像左心室各壁段放射性計(jì)數(shù)百分比（%，±s）

表1 運(yùn)動負(fù)荷顯像不同校正方法重建圖像左心室各壁段放射性計(jì)數(shù)百分比（%，±s）

注：NOC為無衰減校正和散射校正，SC為雙能窗散射校正，CTAC為CT 衰減校正

校正方法 前壁心尖 下后壁 間壁 側(cè)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 運(yùn)動負(fù)荷及靜息顯像不同校正方法重建圖像半定量評分的比較（±s）

表2 運(yùn)動負(fù)荷及靜息顯像不同校正方法重建圖像半定量評分的比較（±s）

注：NOC為無衰減校正和散射校正，SC為雙能窗散射校正，CTAC為CT 衰減校正；SSS為負(fù)荷灌注總評分，SRS為靜息灌注總評分，SDS為靜息-負(fù)荷差異總評分

校正方法 運(yùn)動TPD（%） 靜息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 缺血程度的比較 60例患者共92個心肌壁段出現(xiàn)不同程度的放射性稀疏，不同校正狀態(tài)下其稀疏程度出現(xiàn)明顯差異（圖1），其中SC圖像缺血部位的稀疏程度明顯高于NOC圖像，CTAC+SC圖像明顯高于CTAC圖像。在所有校正方法中，以CTAC+SC圖像對缺血部位的顯示最為清晰。92個缺血心肌壁段不同校正狀態(tài)下其目測放射性分布評分也顯著不同（圖2），缺血程度為3 分的比例在SC圖像中明顯高于NOC圖像[21.74%（20/92）和9.78%（9/92），χ2=4.953，P=0.026]，在CTAC+SC圖像中明顯高于CTAC圖像[34.8%（32/92）和17.39%（16/92），χ2=7.216，P=0.007]。

圖1 女，56歲，運(yùn)動負(fù)荷及靜息顯像不同校正狀態(tài)下缺血心肌的比較。A、B 分別為運(yùn)動負(fù)荷、靜息時的NOC圖像，左心室間壁心尖部放射性輕度稀疏，靜息圖像完全填充；C、D和E、F 分別為運(yùn)動負(fù)荷、靜息時的SC和CTAC圖像，稀疏區(qū)較NOC圖像更加明顯；G、H 分別為運(yùn)動負(fù)荷、靜息時的CTAC+SC圖像，稀疏區(qū)圖像最為清晰

圖2 92個缺血心肌壁段不同校正狀態(tài)下目測放射性分布評分的比較。0為放射性分布正常，1為輕度稀疏，2為中度稀疏，3為重度稀疏；NOC為無衰減校正和散射校正，SC為雙能窗散射校正，CTAC為CT 衰減校正

3 討論

在SPECT 顯像中，對組織器官的衰減和散射進(jìn)行相應(yīng)的校正，是提高圖像質(zhì)量的重要措施之一。衰減校正對心肌灌注顯像斷層圖像質(zhì)量的影響已有較多研究[3-5]。CTAC 能顯著改善心肌灌注顯像的圖像質(zhì)量，減少衰減偽影，但同時也可能導(dǎo)致心尖部或前壁心尖部放射性計(jì)數(shù)減低，從而產(chǎn)生新的偽影[5-6]。本研究中，CTAC顯著提高了下后壁、間壁、側(cè)壁的放射性計(jì)數(shù)，同時也減低了心尖部的放射性計(jì)數(shù)，其結(jié)果與既往研究相符。

康普頓散射是降低SPECT圖像質(zhì)量的主要原因之一，有研究表明，光子散射或心外放射性顯著減低了心肌圖像的對比度及均勻性[7]。目前有多種方法可用于SPECT的散射校正[8]，其中最常用的是雙能窗法。雙能窗法使探測器在兩個相鄰的能量窗中收集光子，較低能量窗中獲得的測量數(shù)據(jù)用于估計(jì)主能量窗內(nèi)的散射成分。在以往的模型研究中[9]，SC 顯著提高了冷區(qū)圖像對比度以及熱區(qū)靶/本底比值，但SC 在去除散射的同時，也會降低整體圖像的計(jì)數(shù)水平。本研究中，SC明顯增加了缺血心肌的圖像對比度，使其顯示更加清晰，同時也增加了心肌缺血程度半定量評分和視覺評分值。盡管SC 也輕微降低了左心室各壁段放射性計(jì)數(shù)百分比，但與NOC圖像比較其差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

心肌灌注顯像定量分析提供了客觀的評價標(biāo)準(zhǔn)，有利于準(zhǔn)確評價心肌缺血程度，但其結(jié)果容易受采集及重建參數(shù)、校正方法等因素的影響[10]。Pazhenkottil 等[11]的研究中，基于迭代重建的CTAC圖像SSS 明顯低于濾波反投影重建圖像。

Wells 等[12]比較了不同校正方法對低計(jì)數(shù)SPECT心肌灌注顯像的影響，表明不同方法重建圖像間的SSS、SRS均存在不同程度的差異。本研究中，代表負(fù)荷心肌缺血程度的負(fù)荷TPD，SSS 在SC圖像中明顯高于NOC圖像，在CTAC+SC圖像中明顯高于CTAC圖像，而靜息TPD，SRS圖像在不同校正方法間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這可能與本研究中均為可逆性心肌缺血病例，其靜息圖像均為大致正常圖像有關(guān)。這一結(jié)果與Okuda 等[13]的研究結(jié)果相符，其基于分辨率恢復(fù)及迭代重建的CTAC+SC圖像對缺血心肌的顯示明顯優(yōu)于濾波反投影重建圖像，而正常心肌的對比度在兩者間無顯著差異。

SPECT 斷層顯像中，CTAC主要提高圖像的計(jì)數(shù)密度，改善圖像均勻性，SC主要提高圖像對比度及信噪比，兩者結(jié)合可獲得更好的圖像質(zhì)量[9]。Pourmoghaddas 等[14]比較了碲化鋅鎘相機(jī)與傳統(tǒng)相機(jī)不同校正方法對心肌灌注顯像半定量評分的影響，發(fā)現(xiàn)CTAC+SC圖像較單獨(dú)的CTAC圖像更能使兩種相機(jī)的半定量評分值趨于一致。本研究中，CTAC+SC圖像較單獨(dú)的CTAC和SC圖像更能清晰顯示缺血心肌，其評價心肌缺血嚴(yán)重程度的半定量評分和視覺評分明顯高于其他校正方法。因此，CTAC+SC可作為心肌灌注顯像的常規(guī)校正方法。

本研究表明，SC能顯著改善缺血心肌的顯示，尤其在CTAC圖像中更為顯著。但由于SC會減低整體圖像的計(jì)數(shù)水平，其對正常心肌圖像的影響有待進(jìn)一步評估，尤其當(dāng)存在射線衰減導(dǎo)致的放射性分布減低時，SC有可能增加衰減偽影的程度。同時，CTAC及SC可使心肌灌注減低區(qū)更加明顯，但是否能真實(shí)反映其缺血程度，還需收集更多的臨床資料進(jìn)一步證實(shí)和探討。