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研究PET/CT剂量的进展及影响因素

2020-02-25 634 上传者：管理员

摘要：正电子发射计算机断层显像/CT(PET/CT)检查的应用会给受检者带来无法避免的医疗照射，所以辐射剂量的多少是当前公众关注的重点问题。在PET/CT检查过程中，受检者要采用来自CT的X射线外照射和放射性药物的内照射。本文主要分析PET/CT辐射剂量的不同影响因素，可有效指导临床医师对PET/CT检查的必要性进行正确评价。

关键词：
CT
放射性药物
正电子发射计算机断层显像(PET)
辐射剂量
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多模态成像装置是核医学中最先进的装置，而核医学装置的发展取决于放射性药物的应用以及对图像质量的追求[1]。正电子发射计算机断层显像/CT是PET和CT的组合体，将PET和CT设计为一体，由一个工作站控制，其有着同时获得功能及解剖影像的优势，是临床中不可替代的诊断手段[2]。随着图像重建、衰减校正及伪影控制技术的提高，其扫描时间逐步缩短，辐射剂量进一步降低，PET/CT在临床及科研中的应用领域逐年拓宽[3]。PET检查，放射药物所产生的辐射剂量或常规局部CT扫描所产生的辐射剂量相比，PET/CT对受检者所产生的辐射剂量会明显增大[4]。

1、不同因素对剂量的影响

1.1 CT部分辐射剂量

(1)管电压。研究发现，当管电流、螺距及扫描速度固定时，降低管电压可降低辐射剂量，同时低对比度分辨率、均匀性及噪声性能均随管电压的降低而降低[5]。CT图像的均匀性随着管电压的升高而变优，其中在120～140kV之间变化幅度较小，而在80～100kV时变化幅度较大；CT容积剂量指数(CTDIvol)的增加呈线性规律增加，而性能提高则呈非线性规律[6]。

(2)管电流。Kumar等[7]的体模实验结果显示，在不同的管电流下，图像可提供相同的诊断信息。然而，随着管电流的降低，噪声逐渐增加。CT管电流的调节不影响PET和PET/CT的图像质量，也不影响标准摄入量的平均值。在管电流逐渐减小的过程中，辐射剂量可降低大约68%。

(3)管电流自动调节技术。当利用管电流自动调节技术获得全身PET/CT中CT图像时，Z轴上的剂量调节很大程度上取决于定位像的方向[8]。在成像时将胳膊置于头顶，会提高降低剂量的倾向[9]。然而，是否能真的起到作用，很大程度上取决于定位像的方向和管电流自动曝光系统[10]。不同的厂商之间，管电流自动调节技术设定的参数，以及剂量的调节都相对不同[11]。

(4)自适应统计迭代重建。Brady等[12]利用GEdiscovery690型PET/CT的超低剂量CT(10～35mAs)，讨论CT和PET的图像变化。在PET/CT中维持图像质量的同时使用自适应统计迭代重建进行衰减校正，CT剂量会大幅度的降低，而体重标准摄取值，PET图像的背景变化率，空间分辨率无太大改变。

(5)低剂量CT及造影CT对比。大多数研究认为，肿瘤PET/CT中，使用造影剂，对比度增强CT主要用于诊断，使用低剂量CT用于PET图像的自动定位。在PET/CT检查中口服或静脉注射造影剂可更好地提供解剖细节以及展示对比度增强区域，但这样的认识对PET/CT检查存在曲解的可能性。在PET/CT扫描中，限制使用口服造影剂的主要原因是其有可能影响PET示踪剂摄入量的评估。一些研究显示，口服造影剂或静脉注射造影剂通常会在PET扫描中产生显而易见的伪影[13]。在PET/CT(低剂量)后进行增强CT扫描可提高图像质量和诊断准确性[14]。然而，图像质量和诊断准确性方面的提高必定会引起剂量的提高。但大多数情况下，与增强CT的结合有助于解释PET数据，尤其是生理上摄取放射性示踪剂为特征的解剖部位的数据[15-16]。

1.2 PET辐射剂量

(1)放射性药物。不同的放射性药物用于研究不同的病理学，PET/CT中使用的放射性药物有氟18-氟代脱氧葡萄糖、11C-胆碱、11C-甲基-L-蛋氨酸、6-[18F]氟-L-多巴以及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有效剂量的计算方式：放射性药物的放射性活度乘以Γ转换系数，不同放射药物的Γ转换系数见表1[18-20]。

表1 不同放射性药物的Γ系数

Martícliment等[20]对不同扫描区间及放射性药物进行PET/CT扫描，剂量统计见表2。

表2 不同扫描区间及放射性药物剂量统计

(1)扫描区间。①躯干成像(Torso)：头盖骨底部到大腿中部(通常手臂放在头的上方)；②全身成像(WB)：头部到躯干(HandTorso)，骨盆中部到脚趾(Limbs)；③头部和颈部肿瘤成像(HNT)：头颈部分，手臂垂直(HandN)，肺部顶点到大腿中部，手臂举起(Trunk)；④大脑成像(Brain)：在一个床位内覆盖头部[20]。

(2)18F-PET/CT扫描的全身辐射剂量评估。目前，18F-FDG是肿瘤分期和治疗评估的最普遍的放射性药物[21]。Kaushik等[22]通过在49例患者中进行不同身体部位的动态PET扫描，来测量18F在大脑、肝脏、脾、肾上腺、肾及胃部的18F-FDG摄入百分比，利用OLINDA软件对放射性药物在器官中存在的时间以及辐射剂量进行测量。CT部分的辐射剂量通过CTExpo软件进行计算，通过CTDI体模和电离室进行测量。在进行临床实验研究的4h之前，患者限制饮食，不同器官的18F-FDG停留时间见表3，不同辐射剂量见表4。研究表明，18F-FDG的运动分布在性别之间无显著差异，PET/CT剂量相比于其他传统诊断检查辐射明显增高。新一代的PET扫描仪利用点扩散功能、飞行时间技术[23]以及噪声模型[24]对图像重建进行优化，可减小患者注射放射性药物的放射性活度，从而减小放射剂量[25]。

2、PET/CT对不同人员的辐射剂量

2.1 儿童辐射剂量

Gelfand等[26]根据儿童体重及身材选择18F-FDG用量以及CT参数。CT扫描作为诊断研究，而不仅仅是衰减校正，CT扫描时在静脉中注入造影剂。CT扫描未采用管电流自动调节功能，PET的辐射剂量根据不同性别不同年龄进行不同换算。CT平均有效剂量为20.3mSv(2.7～54.2)，PET为4.6mSv(0.4～7.7)，PET/CT为24.8mSv(6.2～60.7)。有研究表明，儿童使用PET/CT时应以个体为基础，并特别意识到累积辐射和扫描的整体益处。患有恶性肿瘤的儿童进行PET/CT扫描时应遵循以下条件：①严格遵守辐射防护最优化规则，包括减小管电流，并且在局部扫描充分的条件下避免全身扫描；②使用儿科扫描条款；③为每个儿科恶性肿瘤制定PET/CT扫描间隔、数量和频率的正式指南；④在条件允许的情况下，使用核磁共振(magneticresonance，MR)或超声来减小辐射剂量；⑤注意每个儿童的连续辐射曝光。

2.2 乳腺癌患者辐射剂量
有研究发现，对于乳腺癌患者，PET/CT在探测肺部转移方面灵敏度较高。CT平均有效剂量为8.3mSv(2.2～16.9)；PET平均有效剂量为9.3mSv(8.2～9.9)，与PET/MR有效剂量相等；PET/CT平均有效剂量为17.6mSv(11.7～26.3)。如果用PET/MR代替PET/CT，剂量可以减小18.9%～64.3%。相比于PET/CT，PET/MR在探测肝脏、骨转移方面有较高的灵敏度[27]。

2.3 手术人员辐射剂量

介入手术使用PET/CT对手术人员的辐射剂量。Ryan等[28]利用发光剂量仪对主要操作人员、放射科技师和麻醉师进行辐射剂量测量。主要操作人员的平均有效剂量为0.02mSv(0～0.13)，麻醉师的平均有效剂量为0.01mSv(0～0.05)，放射技师的平均有效剂量为0.02mSv(0～0.05)。实验证明，在PET/CT引导的程序中，操作人员的剂量与常规的透视引导程序无明显不同。在PET/CT引导的介入手术中，操作者辐射暴露的主要决定因素是与患者近距离长时间接触。

在身体扫描协议中，总有效剂量占主要部分的为CT辐射剂量。此外，扫描长度的增加，胳膊摆放在身侧而不是头顶，扫描次数的增加都会增加有效剂量。因此，为优化PET/CT扫描条款的剂量，以及不需要诊断信息的条件下尽可能减小辐射剂量，必须要考虑到是否在身体扫描条款中加入头部和腿部，胳膊摆放在身侧，以及延时图像的获取。全身PET/CT最好的选择是将胳膊摆放在身体两侧，然而当躯干作为主要成像部位时，考虑到剂量和伪影的影响，应将胳膊举起[8]。对于头部扫描协议，虽然主要的有效辐射剂量来源于PET的放射性药物，但如果CT图像用于诊断，CT的有效剂量可达到4倍左右[20]。

3、PET/CT检查的辐射防护

由于PET/CT检查中受检者同时受内外辐射影响，对于受检者的辐射防护也应该是两方面同时进行。在准确测算受检者所需要接受注射的放射性药物剂量的同时，也需要临床工作者做好受检者针对PET/CT检查的护理工作。临床中，不能只考虑受检者有效剂量的降低，重要的要考虑图像质量达到临床需求[29]。根据不同受检者临床需求，灵活调整扫描参数，在保证图像质量的前提下合理降低辐射剂量[30]。此外，应对公众开展相关的辐射防护知识科普教育，强化自我保护意识，尽量减少受检者辐射剂量[29]。

4、展望

检查者在接受PET/CT的检查时，辐射源有2种，分别是CT扫描时所发射的X射线和PET显像时注射放射性药物所发射的γ射线。CT扫描条件及放射性药物选择的不同均对辐射剂量产生不同的影响，根据辐射防护最优化原则，对儿童及年轻受检者的检查，应尽可能降低照射剂量，避免出现随机效应[31]。在受检者最为担心的辐射风险方面，现行的流行病学并无直接证据可证明接受单次PET/CT检查会对人体造成严重危害；而在恶性疾病患者中，虽接受的累计辐射剂量较高，但较疾病所造成的后果危害要小很多[32]。

目前，国内PET/CT设备的应用仍处于发展阶段，需规范化的扫描方案。相信随着PET/CT技术的发展以及辐射防护标准化的提升，图像质量会更高，辐射剂量会降低。PET/CT图像质量的提升以及辐射剂量的降低会进一步拓宽其临床及科研应用，为现代化医疗建设提供更好的支持。

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