CT 衰減校正在99mTc-GSA SPECT 肝成像的應(yīng)用分析

李 燦，邵明哲，項燦宏，杜 磊，劉 猛，程 諾，徐白萱

1 解放軍醫(yī)學(xué)院，北京 100853；2 解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心 核醫(yī)學(xué)科，北京 100853；3 北京清華長庚醫(yī)院 肝膽外科，北京 102218

原發(fā)性肝癌是常見的惡性腫瘤之一，發(fā)病中位年齡為40 ～ 50 歲，男性多于女性，近年來其發(fā)病率有增高趨勢[1]。目前，手術(shù)切除仍是治療原發(fā)性肝癌首選及最有效的方法。但由于大多數(shù)肝癌患者存在肝硬化，對肝功能造成不同程度的損傷，增加了術(shù)后肝衰竭的發(fā)生率。因此，對于肝功能受損不均一的患者，術(shù)前對未來殘余肝功能的估計尤其重要。國外多項研究報道，核醫(yī)學(xué)利用99m 锝標(biāo)記的乙二烯三胺五醋酸-半乳糖人血清白蛋白(99m technetium-labelled diethylenetriamine pentaacetic acid-galactosyl human serum albumin，99mTc-GSA)進(jìn)行SPECT 顯像，測定肝的儲備功能具有獨(dú)特的優(yōu)勢[2-4]。早期99mTc-GSA SPECT 顯影主要為平面顯像，常用的參數(shù)包括肝攝取率(LHL15)、血液清除率(HH15)、受體數(shù)(RO)、藥物攝取速率常數(shù)(KL)等，用于預(yù)測肝纖維化、慢性肝炎肝硬化及急性肝衰竭患者的生存率，后期也應(yīng)用于肝切除及肝移植患者肝功能評估[3-8]。這些指標(biāo)反映的是全肝功能，而不是預(yù)留肝功能，術(shù)后肝衰竭與預(yù)留肝儲備功能的關(guān)系更大，因此區(qū)域功能的評估顯得更為重要。后期引入肝斷層顯像，評估肝功能常用參數(shù)包括功能性肝體積(functional liver volume，F(xiàn)V)、肝攝取率、肝攝取密度等[2,9-10]，可以勾畫不同的感興趣區(qū)(region of interest，ROI)評估區(qū)域肝功能，對肝功能變化及肝損傷程度有明顯的指示意義。文獻(xiàn)報道圖像重建方法存在差異，本研究的主要目的是探討CT 衰減校正對99mTc-GSA SPECT 肝成像及后期數(shù)據(jù)分析的影響。

資料和方法

1 資料 選取2017 年3 月- 2018 年8 月解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心核醫(yī)學(xué)科完成99mTc-GSA SPECT/CT 動態(tài)顯像的伴有肝硬化的肝細(xì)胞肝癌患者24例，其中男性17 例，女性7 例，平均年齡37 ～ 67(50.94±9.22)歲。所有參與者或其家屬均簽署書面知情同意書。記錄患者常規(guī)肝功能血清生化指標(biāo)，包括血白蛋白(albumin，ALB)、總膽紅素(total bilirubin，T-BIL)、血小板計數(shù)(platelet，PLT)、凝血酶原活動度(prothrombin activity，PTA)、凝血酶原時間(prothrombin time，PT)、凝血酶原時間國際標(biāo)準(zhǔn)化比值(international normalization ratio，INR)等。

2 吲哚菁綠(indocyanine green，ICG) 試驗 ICG排泄試驗是為了檢測肝儲備功能，常用指標(biāo)為ICG血漿清除率(ICG-K)和ICG 15 min 滯留率(ICG-R 15)[11-13]。用5 ml 0.9%氯化鈉注射液注入ICG 試劑(25 mg/瓶，沈陽濟(jì)世制藥有限公司)，配置成5 mg/ml 的ICG 溶液，清晨患者禁食8 h 后平臥，以無菌棉球清洗鼻翼后連接感光探頭。按照0.5 mg/kg 劑量給藥，經(jīng)肘正中靜脈注入。脈沖式色素濃度圖像分析儀(日本光電工業(yè)株式會社生產(chǎn))自動檢測出ICG-R15、ICG-K，并導(dǎo)入DDG分析軟件(儀器配套處理軟件)處理與保存。

399mTc-GSA SPECT 成像 向無菌GSA 藥瓶(3 mg GSA，北京師范大學(xué)師宏藥物研制中心)內(nèi)注射5 mCi 99m 锝原液(中國原子能高科技有限公司)及1.5 ml 0.9%氯化鈉注射液，充分震蕩后后靜置10 min，得到99mTc-GSA，放化學(xué)純度＞95%。使用德國西門子Symbia T6 雙探頭單光子發(fā)射計算機(jī)斷層儀(SPECT/CT)，受試者禁食，取仰臥位，雙上臂抱頭，肝位于雙探頭視野中心。先進(jìn)行CT掃描，范圍為心臟上緣至肝下緣。CT 掃描采集參數(shù)：管電壓130 kV，管電流120 mAs，采集層厚6.0 mm×2.0 mm，螺距1.0。重建參數(shù)：層厚5 mm，層間距5 mm，矩陣512×512。SPECT 采集使用低能高分辨準(zhǔn)直器，雙探頭處于平行位置，靜脈彈丸注射99mTc-GSA，立即啟功動態(tài)斷層采集程序。采集條件：能峰140 keV，窗寬20%，矩陣128×128，Zoom 1。雙探頭距旋轉(zhuǎn)中心26 cm 固定，上下探頭同時圍繞肝旋轉(zhuǎn)180°連續(xù)采集，旋轉(zhuǎn)時間為1 min。第一階段25 min，每1 min 1 幀，采集25 幀；第二階段5 min，5 min 1 幀，旋轉(zhuǎn)5 圈采集1 幀。重建方法：使用兩種重建條件對所有圖像進(jìn)行重建，一組使用CT 進(jìn)行衰減校正，另一組未使用CT 衰減校正，其他重建條件相同，均進(jìn)行Flash 3D 迭代重建，迭代次數(shù)8，子集4，使用Gaussian 濾波，濾波核12，進(jìn)行散射校正。如圖1所示。

4 SPECT 圖像數(shù)據(jù)提取 首先提取出第26 幀圖像中全肝的最大像素計數(shù)值，以最大像素計數(shù)值的54%、80%為界值，分別畫3D 等高線ROI 并提取總計數(shù)(圖2)。隨后將ROI 復(fù)制到前25 幀動態(tài)斷層圖像上，得到兩種重建方法的時間-總計數(shù)曲線。以藥物注射的時間為起點，對提取的時間-總計數(shù)曲線進(jìn)行99mTc 核素衰變校正，同時換算為時間-計數(shù)率曲線。藥物攝取速率常數(shù)K[8]：使用非線最小二乘法，以C(t)=Cmax(1-e-kt)函數(shù)擬合各ROI 區(qū)域的時間(t)-計數(shù)率(C(t))曲線，K=ln2/(T 1/2)=0.693/(T 1/2)，k=-ln(1-A/Ao)/t，計算參數(shù)K，從而得到肝細(xì)胞的藥物攝取速率常數(shù)GSA-K 值，兩次重建方法計算的值分別記為GSA-KNAC(未使用CT 衰減校正)、GSA-KAC(使用CT 衰減校正)。

圖 1 63歲男性患者，查體發(fā)現(xiàn)肝占位1個月余。同一患者第26幀SPECT/CT圖像，上排為SPECT (NAC)及CT橫斷面融合圖像，下排為SPECT (AC)及CT橫斷面融合圖像Fig. 1 The 26th frame of SPECT/CT images of a 63-year-old male patient with one liver mass detected at one month before. The upper row is SPECT (NAC) and CT cross-sectional fusion image, and the the lower row is SPECT (AC) and CT cross-sectional fusion image

圖 2 以54%為界值畫3D等高線ROI并提取總計數(shù)Fig. 2 3D ROI is drawn with the threshold of 54% and the total count is extracted

FV：對肝功能受損的病人，研究認(rèn)為以全肝最大像素計數(shù)值54% ～ 80%為界值的ROI 區(qū)域內(nèi)肝細(xì)胞具有功能，即其相應(yīng)的解剖體積等于其功能體積[8]。以此假設(shè)為基礎(chǔ)，以單位功能體積肝的藥物攝取量相等為條件計算各ROI 區(qū)域內(nèi)的等效體積，計算每公斤體質(zhì)量(W)的功能體積FV(單位cm3/kg)，F(xiàn)V=V54%ROIC54%mean/C80%meanW，兩次重建方法計算的值分別記為GSA-FVNAC、GSA-FVAC。

5 統(tǒng)計分析 應(yīng)用SPSS21.0 統(tǒng)計軟件進(jìn)行分析。正態(tài)分布的資料以±s 表示。不同計算方式得出的GSA-K、GSA-FV 值比較采用配對t 檢驗，Pearson 相關(guān)分析比較不同重建方法計算得到的肝攝取速率常數(shù)GSA-K、功能性肝體積GSA-FV 與ICG、肝血清生化學(xué)指標(biāo)之間的相關(guān)性。

結(jié) 果

1 肝功能評估情況 3 例患者ALB 降低，6 例患者T-BIL 升高，9 例患者PLT 降低，1 例患者PLT升高，3 例患者PTA 降低，21 例患者PT 升高，見表1。

2 兩種重建方法差異比較 根據(jù)前述方法分別計算衰減校正前后GSA-K 及GSA-FV 值，GSA-KNAC為0.21±0.06，GSA-KAC為0.20±0.06，兩者差異無 統(tǒng)計學(xué)意義(t=-0.32，P=0.75)。GSA-FVNAC為10.00±2.81，GSA-FVAC值為12.64±3.31，兩者差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-5.61，P ＜0.001)，見圖3。

圖 3 有無衰減校正組間GSA-K (A)、GSA-FV (B)的比較Fig. 3 Comparison of GSA-K(A), GSA-FV(B) between with attenuation correction and without attenuation correction

3 校正后GSA-K 值、校正前后GSA-FV 值與肝功能及ICG 指標(biāo)的相關(guān)性 GSA-KAC與INR、PLT、PTA、PT、ICG-R15、ICG-K 有 相 關(guān) 性，GSAKAC與ICG-K 相關(guān)性最高。GSA-FVNAC與臨床其他肝功能指標(biāo)均無相關(guān)性。GSA-FVAC與T-BIL、ICG-R15 有相關(guān)性，見表2。

表1 患者血清生化指標(biāo)及ICG 檢測結(jié)果Tab. 1 Results of serum biochemical indices and ICG test in patients

表2 GSA 相關(guān)值與其他肝功能指標(biāo)相關(guān)性分析Tab. 2 Correlation analysis between GSA value and other liver function indices

討 論

SPECT 和CT 集成系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于我國臨床十多年。這種SPECT/CT 集成系統(tǒng)可以獲得具有良好配準(zhǔn)的SPECT/CT 融合圖像。SPECT/CT 融合成像的良好配準(zhǔn)非常重要。首先，我們可以對重建的SPECT 圖像進(jìn)行基于CT 的衰減校正。肝形態(tài)不規(guī)整，肝周圍區(qū)域很復(fù)雜。因此，基于CT 的衰減校正方法優(yōu)于其他方法，從而保證了良好的定量指標(biāo)[14]。其次，我們可以將解剖信息添加到SPECT圖像中，可以精準(zhǔn)地畫出肝輪廓。盡管SPECT 圖像包含三維信息，但這不足以精確評估與手術(shù)相關(guān)的區(qū)域功能。最新的SPECT/CT 集成系統(tǒng)具有多層螺旋CT，利用該系統(tǒng)可以對動態(tài)SPECT 圖像和CT 圖像進(jìn)行融合成像[15]。有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，融合圖像不僅解決了空間分辨率的問題，同時基于CT的衰減校正為SPECT 獲得更好的定量信息提供可能[16]。借此定量SPECT 于術(shù)前便可預(yù)測術(shù)后肝功能狀態(tài)，為安全的肝切除手術(shù)提供保障[14]。

99mTc-GSA 顯像有助于評估肝功能和肝儲備功能。利用SPECT/CT 系統(tǒng)可以獲得99mTc-GSA SPECT 及CT 融合成像，配準(zhǔn)誤差小。根據(jù)99mTc-GSA 閃爍掃描技術(shù)計算的GSA-K、GSA-FV 等指標(biāo)對評價肝、區(qū)域肝功能和儲備功能具有重要意義[8-9,17-18]。為了用99mTc-GSA SPECT/CT 準(zhǔn)確評估肝功能，掃描圖像的質(zhì)量對于維持指標(biāo)的定量至關(guān)重要。然而，獲得圖像的采集及重建方法并不相同。文獻(xiàn)報道重建分為兩種，一種使用Chang's(固定衰減常數(shù))進(jìn)行放射性核素γ 光子的衰減校正[8]，一種未使用衰減校正[17]，部分文獻(xiàn)重建方法未提及衰減校正[9,18]，作為定量指標(biāo)，有必要評估重建方法中衰減校正對SPECT 成像的影響。本研究分別計算有無衰減校正進(jìn)行SPECT 圖像重建得到的GSA-K 及GSA-FV 值，發(fā)現(xiàn)兩種重建方法的得到的GSA-K 值無統(tǒng)計學(xué)差異(P=0.48)，比較其與肝血生化檢測及ICG 指標(biāo)的相關(guān)性，GSA-K與臨床肝功能生化指標(biāo)(INR、PLT、PTA、PT)、ICG-R15、ICG-K 有相關(guān)性，其中與ICG-K 相關(guān)性最高(r=0.81)。而兩種重建方法的得到的GSAFV 值有統(tǒng)計學(xué)差異(P ＜0.01)，GSA-FVNAC與臨床生化指標(biāo)、吲哚箐綠試驗均無相關(guān)性，重建方法使用CT 衰減校正后，影響定量指標(biāo)GSA-FVAC，其與T-BIL、ICG-R15 呈現(xiàn)出相關(guān)性(r=-0.58、-0.53)。筆者認(rèn)為，有無衰減校正主要影響肝的整體放射性計數(shù)，GSA-K 值反映的是藥物攝取速率，因此不受衰減校正的影響，而GSA-FV 值計算方法與肝區(qū)域的放射性計數(shù)明顯相關(guān)，所以GSA-FVNAC與GSA-FVAC存在明顯差異，文獻(xiàn)報道GSA-FV 也能反映肝儲備功能，但本研究中GSAFVNAC與肝血清學(xué)指標(biāo)及吲哚箐綠試驗數(shù)值均不相關(guān)，而經(jīng)過CT 衰減校正后GSA-FVAC能夠反映肝的功能。動態(tài)閃爍圖像是由伽馬照相機(jī)獲得的，當(dāng)一個大腫瘤位于肝的前面或側(cè)面時，單獨(dú)SPECT 采集有時會低估整個肝的計數(shù)[16]。CT 數(shù)據(jù)既可以提供衰減校正以進(jìn)行放射性核素重建，又可以提供解剖信息，清晰顯示肝腫瘤的位置以及大小。本研究的局限性主要包括：1)主要研究圖像重建方法對肝功能定量指標(biāo)的影響，未能比較不同采集條件對圖像數(shù)據(jù)的影響，而且只研究了原發(fā)性肝癌患者。2)組合式SPECT/CT 系統(tǒng)應(yīng)用CT 對99mTc-SPECT 成像進(jìn)行衰減校正，使患者增加了額外的輻射。

綜上所述，通過99mTc-SPECT 及CT 融合成像評估肝功能，分析比較不同重建方法對數(shù)據(jù)的影響，有無CT 衰減校正GSA-K 值無統(tǒng)計學(xué)差異，未經(jīng)CT 進(jìn)行衰減校正得到的GSA-FV 值不夠準(zhǔn)確，而經(jīng)CT 進(jìn)行衰減校正得到的GSA-FV 值是準(zhǔn)確的，并且能夠反映肝功能。GSA-K、GSA-FV 可以評價肝功能，與臨床其他肝功能指標(biāo)有很好的相關(guān)性，有助于對術(shù)前肝儲備功能進(jìn)行評估，指導(dǎo)手術(shù)及治療方法的選擇。