屏氣采集配合ultraHD重建技術(shù)改善PET/CT檢查肺部代謝灶融合不良

陸 皓，程祝忠，龍海飄，陳世容

四川省腫瘤醫(yī)院核醫(yī)學(xué)診治部PET/CT中心，四川 成都 610041

PET/CT檢查整個(gè)流程是先行CT掃描，再行PET采集，然后將兩者所得圖像融合后再進(jìn)行診斷的新型分子影像學(xué)檢查手段，融合是否良好對(duì)于檢查結(jié)果的準(zhǔn)確性有著至關(guān)重要的影響[1]。肺部病灶由于CT采集時(shí)間短，PET采集時(shí)間長(zhǎng)（1～2 min），在呼吸運(yùn)動(dòng)影響下兩種檢查的圖像很難融合良好。PET圖像需CT圖像做衰減校正后才能行定量分析，融合出現(xiàn)偏差進(jìn)而會(huì)影響到PET定量參數(shù)的測(cè)量[2-3]。目前除了呼吸門控技術(shù)以外沒有其他更好的辦法來解決PET/CT檢查中肺部代謝灶融合不良的問題，但是呼吸門控在實(shí)際臨床使用時(shí)也會(huì)有諸如操作技師自身輻射劑量增加、患者呼吸是否規(guī)律等影響[4-5]。為找到一個(gè)既能有效改善融合不良的現(xiàn)象，又可以不增加操作人員輻射劑量的方法，采用ultraHD重建技術(shù)來彌補(bǔ)PET計(jì)數(shù)不足導(dǎo)致的圖像質(zhì)量下降[6]，大幅降低PET的采集時(shí)間至常規(guī)CT檢查需要屏氣的時(shí)間，將CT與PET均行吸氣后屏氣采集，期待達(dá)到圖像融合良好的目的，并以定量參數(shù)作參考指標(biāo)。本研究對(duì)兩種技術(shù)所得圖像進(jìn)行比較，現(xiàn)報(bào)道如下：

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選擇2019年1月1日～2019年6月30日在某三甲醫(yī)院PET/CT中心進(jìn)行檢查的患者60例。其中男性47例，女性13例，年齡23～83歲（58.47±14.07歲）。將患者常規(guī)采集的PET/CT圖像作為對(duì)照組，將患者深吸氣后屏氣采集配合ultraHD重建法所得的圖像作為觀察組。此實(shí)驗(yàn)所有患者均被詳細(xì)告知，且此次實(shí)驗(yàn)已經(jīng)取得醫(yī)院倫理委員會(huì)的通過。

納入標(biāo)準(zhǔn)：患者常規(guī)PET/CT檢查CT圖像可見明確占位性病灶，PET有明確與之對(duì)應(yīng)的高代謝灶，患者有相應(yīng)的CT屏氣采集檢查史且屏氣效果良好；患者檢查時(shí)自身狀態(tài)較好且有自主配合意識(shí)與能力，可以對(duì)技師的屏氣指令做出良好配合。排除標(biāo)準(zhǔn)：由于需要利用肝臟SUV做本底對(duì)比，因此排除條件為患者肝臟有異常代謝灶[7-8]。

1.2 方法

1.2.1 成像方法 所有患者檢查之前測(cè)血糖，將血糖控制在7 mmol/L以下方可開始檢查[9-10]，按0.15 mCi/kg通過靜脈注射18F-FDG后關(guān)閉靜脈通道，安靜狀態(tài)下代謝60 min、保暖；期間勻速喝下碘對(duì)比劑濃度為1.5%的胃腸道對(duì)比劑，上機(jī)采集前排空小便，去除身上的金屬物品，選用西門子Biograph mCT-64 PET/CT掃描儀行自由呼吸下的全身常規(guī)采集，CT采用低劑量采集模式，CARE Dose4D開，KV=140，Eff.mAs=49[11]。PET采集2 min/床位，采用Iterative+TOF重建法，迭代次數(shù)3，子集21。在常規(guī)采集結(jié)束后，對(duì)于病灶區(qū)域行單個(gè)床位的PET/CT屏氣采集，CT采集的屏氣時(shí)間由一個(gè)床位的采集范圍，層厚與Pitch共同決定，本實(shí)驗(yàn)設(shè)備單床位采集范圍為22.3 cm，采集層厚為5 mm，Pitch為0.8，故其采集時(shí)間為8.5 s。對(duì)于PET采集時(shí)間這一指標(biāo)，本研究隨機(jī)統(tǒng)計(jì)了我院CT室連續(xù)5個(gè)工作日共計(jì)432例患者胸全腹采集屏氣時(shí)間，為28.47±5.07 s，故認(rèn)為該時(shí)間是患者普遍可以接受的屏氣時(shí)間上限，此次實(shí)驗(yàn)選擇PET屏氣采集時(shí)間為30 s。為了使患者能夠更好的配合屏氣，采用深吸氣后屏氣采集。采用ultraHD重建，迭代次數(shù)4，子集25。所有圖像二次濾波處理均為高斯函數(shù)，半高寬為4 mm，矩陣為200[12]。

1.2.2 后處理方法 將采集所得圖像導(dǎo)入西門子MMWP圖像后處理工作站TrueD核醫(yī)學(xué)圖像后處理軟件，先依據(jù)融合判定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)圖像融合質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，后采用軟件自帶的三維感興趣區(qū)（ROI）勾畫功能計(jì)算出病灶的最大標(biāo)準(zhǔn)率攝取值（SUVmax），平均標(biāo)準(zhǔn)率攝取值（SUVavg）以及閾值為40%的腫瘤代謝體積（MTV40%）（圖1）[13]。選取肝臟最大層面，利用五點(diǎn)法測(cè)量出肝血池SUVmax的平均值，再結(jié)合肺部病灶的SUVmax，計(jì)算出病灶靶區(qū)與肝血池本底比值（T/B）（圖2）[14]。所有采集及后處理操作均由中級(jí)職稱，具有5年臨床PET/CT操作經(jīng)驗(yàn)的同一技師完成。

圖1 西門子MMWP后處理軟件自帶的TrueD操作界面Fig.1 TrueD operating interface of Siemens MMWP post-processing software

圖2 采用五點(diǎn)測(cè)量求平均法計(jì)算各組圖像中肝臟的SUVmax，作為本底用于計(jì)算各組圖像的病灶T/BmaxFig.2 The SUVmax of liver in each group of images was calculated by means of five-point measurement and averaging method, T/Bmax of lesions as a background for calculating images the in each group

1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)

制定圖像融合不良的判定標(biāo)準(zhǔn)，由我中心具有5年從業(yè)經(jīng)驗(yàn)、副高及以上職稱的醫(yī)師對(duì)圖像融合質(zhì)量做評(píng)價(jià)；如結(jié)論均為融合圖像滿足診斷需求，則判定為融合良好，如結(jié)論均為融合圖像不滿足診斷需求則判定為融合不良；如結(jié)論不一致，則請(qǐng)第3位同等資歷醫(yī)師做判斷，以2比1判定最終結(jié)果[15]。由于PET數(shù)據(jù)需對(duì)應(yīng)的CT數(shù)據(jù)做衰減校正，當(dāng)PET與CT影像融合不良時(shí)，定量參數(shù)SUVavg、MTV40%值受部分容積效應(yīng)以及衰減校正的影響而不準(zhǔn)確，故將上述參數(shù)作為此次實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)[16-17]。由于傳統(tǒng)采集方式與屏氣采集方式PET部分采集時(shí)間相差大，為抵消兩次采集計(jì)數(shù)量的差異帶來的誤差[18]，使本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)更加周密，特引入病灶與肝血池靶本比這一定量指標(biāo)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

將兩組圖像融合良好率，半定量指標(biāo)SUVavg，MTV40%，T/Bmax利用SPSS20.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料采用χ2檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

通過對(duì)同一層面病灶兩組融合圖像進(jìn)行對(duì)比，無論是病灶形狀還是邊界重合情況，觀察組圖像的融合質(zhì)量明顯優(yōu)于對(duì)照組圖像（圖3）。對(duì)照組圖像融合良好率為28.33%，SUVavg為6.84±2.58，MTV40%為7.70±5.39，T/Bmax為4.87±1.78；觀察組圖像融合良好率為96.67%，SUVavg為8.28±2.45，MTV40%為5.61±4.40，T/Bmax為6.29±2.39。在融合良好率、SUVmax、T/Bmax比較中，對(duì)照組大于觀察組（P＜0.05，表1）；在MTV40%比較中，對(duì)照組小于觀察組（P＜0.05）。

圖3 同一層面病灶兩組融合圖像對(duì)比Fig.3 Comparison of fusion images of same level lesions in two groups

3 討論

CT肺部采集的屏氣方式，臨床常用的有深吸氣后屏氣、深出氣后屏氣、自由呼吸下屏氣3種，為了利于患者最大程度的配合屏氣，此實(shí)驗(yàn)采用的是深吸氣后屏氣采集[19-21]。預(yù)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)患者由于CT與PET采集時(shí)吸氣深度不一，導(dǎo)致兩次檢查后圖像直接融合并不理想，但是借助于TrueD核醫(yī)學(xué)圖像后處理軟件的融合修正功能，可以輕易的做到融合修正。這是由于屏氣采集后CT和PET的圖像本身并沒有移動(dòng)偽影，而是單純的配對(duì)不良，在三維空間的一個(gè)維度（頭-尾方向）修正后即可得到滿足診斷需要的融合圖像。但常規(guī)PET/CT采集所得圖像，CT與PET本身就因呼吸運(yùn)動(dòng)的干擾而產(chǎn)生偽影，無論后期怎樣修正，都不會(huì)根本解決融合不良的現(xiàn)象。

表1 兩組圖像各觀察指標(biāo)比較（Mean±SD，n=60）Tab.1 Comparison of observation indicators of images in two groups

PET/CT檢查中的半定量參數(shù)SUV值指局部組織攝取的顯像劑的放射性活度與全身平均注射活度的比值。在衰減校正后的PET圖像中通過勾畫ROI后，設(shè)備根據(jù)病灶的放射性濃度、檢查前注射劑量以及患者體重自動(dòng)計(jì)算后得出。人體對(duì)18F-FDG的代謝是一個(gè)復(fù)雜而動(dòng)態(tài)的過程，因此臨床中測(cè)得的SUV值只能無線接近于真實(shí)值[22-24]。在18F-FDG成像中，有活性的病灶顯示為高代謝（熱區(qū)），其周圍的正常組織較病灶而言為低代謝（冷區(qū)），由于呼吸運(yùn)動(dòng)的影響，病灶在采集時(shí)位置不固定，圖像在衰減校正時(shí)，由于體素部分容積效應(yīng)其高代謝往往會(huì)被周邊低代謝平均，導(dǎo)致其SUV值較真實(shí)水平低。MTV的測(cè)量是基于CT影像密度的變化趨勢(shì)、PET影像SUV值的變化趨勢(shì)以及操作者所選擇的閾值進(jìn)而確定計(jì)算范圍的，病灶受呼吸運(yùn)動(dòng)影響導(dǎo)致其邊界不清，在MTV計(jì)算病灶邊界時(shí)往往比真實(shí)病灶大，導(dǎo)致MTV的測(cè)量值大于真實(shí)值。因此，屏氣PET采集得到的圖像，SUV值更高，MTV值更小，可以認(rèn)為是更加接近于真實(shí)值[25-26]。

抑制呼吸偽影的方法是多種多樣的，其中設(shè)備自帶的呼吸門控不失為一種有效的方法，但是和本文研究的技術(shù)相比較，呼吸門控法存在兩個(gè)弊端：其一，在安裝壓敏原件時(shí)，技師需要床邊操作，如不能一次性安裝好壓敏原件的松緊力度，很容易導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間的床邊操作，與本實(shí)驗(yàn)技師根本不需要進(jìn)入掃描間相比，顯然不利于工作者輻射劑量控制；其二，呼吸門控要求患者呼吸配合度高，如果患者呼吸不規(guī)律很容易得到膈肌非靜止期的影像數(shù)據(jù)，給后期處理帶來困難。而本實(shí)驗(yàn)的方法基本不需有呼吸門控相關(guān)操作經(jīng)驗(yàn)的技師也能輕松掌握，更具有臨床推廣價(jià)值[27-28]。

綜上所述，對(duì)于肺部病灶受呼吸運(yùn)動(dòng)影響進(jìn)而發(fā)生融合不良的病例，可以在傳統(tǒng)采集結(jié)束后行本文所研究的屏氣PET采集配合具有更加精確的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的ultra HD重建算法，在降低病灶部分容積效應(yīng)及邊界擴(kuò)大效應(yīng)的同時(shí)，使測(cè)量值更接近于真實(shí)值，具有臨床特定病例的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。