不同劑量 18 F-FDG對符合線路探測圖像質(zhì)量的影響
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中華醫(yī)學(xué)研究雜志 2004年2月 第4卷 第2期
【摘要】 目的 探討符合線路顯像時 18 F-FDG劑量對重建圖像質(zhì)量的影響。方法將Phantom模型內(nèi)分別灌注比活度為49.3、24.3、12.3、6.16、3.08、1.54、0.74、0.385MBq/kg 18 F-FDG水溶液，利用Marconi IRIX三探頭符合線路SPECT儀進(jìn)行采集。采集光子峰(511KeV)和康普頓散射峰(300KeV)，能窗30%。圖像重建采取迭代法，后濾波:低通，陡度因子2.0，截止頻率0.30。從重建橫斷圖像上選取同一層面進(jìn)行半定量分析;計算冷區(qū)與本底比值。同時比較在有、無BEACON衰減校正時的差異。結(jié)果 18 F-FDG劑量為12.3、6.16、3.08MBq/kg圖像較好，對比度和分辨率也較好，而49.3、24.3MBq/kg由于非符合計數(shù)太多造成背景模糊，圖像不清，1.54、0.74、0.835MBq/kg本底噪聲非常高，信息量較低，嚴(yán)重影響分辨率和均勻性。BEACON衰減校正后圖像均勻性、分辨率提高。結(jié)論 Marconi IRIX三探頭SPECT儀進(jìn)行Phantom模型符合線路顯像時 18 F-FDG顯像的最佳劑量范圍是12.3～3.08MBq/kg。進(jìn)行衰減校正是必要的，衰減校正后的圖像分辨率、均勻性比未校正時要好。
, 百拇醫(yī)藥
關(guān)鍵詞 斷層攝影術(shù) 發(fā)射型計算機(jī) 脫氧葡萄糖 質(zhì)量控制
【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A 【文章編號】 1680-6115(2004)02-0106-02
Effect of 18 F-FDG dosages alternation on the coincidence model image
XuChangde，Chen Shaoliang，Shi Hongcheng，et al.
Department of Nuclear Medicine，Zhongshan Hospital，F(xiàn)udan University，Shanghai200032.
【Abstract】 Objective To assess coincidence reconstructed image quality affected by altering the 18 F-FDG dosages.Methods To evaluate coincidence image quality with semi-quantitative and qualitative analysis methods to perform coincidence acquisition by routine clinical parameters after be filling with differentdoses of 18 F-FDG soluˉtions.An identical slice was extracted from reconstructed image for doing following analyses:the ratio of defect area to background area.Results 49.3and24.3MBq/kg:The image uniformity was terribly worse，they lookslike high raˉdioactivity in the margin of image and unclear.12.3，6.16，and3.08MBq/kg:the images were with excellent uniformiˉty，resolution and contrast，the background noise was suitable.1.54and0.74MBq/kg:the uniformity and resolution was degraded terribly because of the higher noise and lower information.Conclusion Combining above results with other considerations，such as radiation exposure，information amount and acquisition time.The optimal dosage should be12.3，6.16，3.08MBq/kg.It is necessary for attenuated correct for improving the imaging.
, 百拇醫(yī)藥
Key words coincidence imaging 18 F-FDG quality control ECT
隨著醫(yī)療設(shè)備的不斷更新和發(fā)展，具有符合線路功能的SPECT在我國臨床上已廣泛使用。目前采用正電子顯像的放射性藥物多為 18 F-脫氧葡萄糖( 18 F-FDG)。在顯像過程中所使用 18 F-FDG的劑量因機(jī)器不同而異，多數(shù)為國外推薦的劑量。 18 F-FDG符合線路顯像的圖像質(zhì)量與所使用劑量之間的關(guān)系目前未見有報道。本研究通過半定量與目測分析對 18 F-FDG劑量與圖像質(zhì)量間的關(guān)系進(jìn)行了研究，并通過比較得出最佳的 18 F-FDG使用劑量。
1 材料與方法
1.1 儀器 Marconi-IRIX三探頭SPECT儀。模型:Phanˉtom模型:ECT/DLX/P，模型內(nèi)共有6個冷球，其直徑分別為9.5、12.7、15.9、19.1、25.4、31.8mm。模型內(nèi)分別灌注以相當(dāng)于比活度為49.3、24.3、12.3、6.16、3.08、1.54、0.74、0.385MBq/kg 18 F-FDG水溶液。
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1.2 圖像采集 將模型用支架固定，放在旋轉(zhuǎn)中心位置上，三探頭中的相鄰兩個探頭互成102°夾角，探頭采集半徑27cm，3°·幀 -1 ·30s -1 ，探頭旋轉(zhuǎn)共120°，采集180幀。分別 采集光子峰(511KeV)和康普頓散射峰(300KeV)，能窗均為30%。采集的條件為:發(fā)射(emission)掃描30min，散射(Txmission)掃描1min，透射(transmission)掃描13min，本底采集2min。圖像重建用迭代法，采用低通濾波函數(shù)，陡度因子2.0，截止頻率為0.30。
1.3 圖像分析 主要應(yīng)用橫斷面斷層圖像目測分析。從各組重建圖像中選取位于中間位置的同一層面圖像進(jìn)行目測分析，觀察均勻度、分辨率、清晰度。
半定量分析:冷區(qū)對比度:對大球劃取感興趣區(qū)，并在其周圍劃取同樣大小的感興趣區(qū)，收集4次計數(shù)。采用下面的公式進(jìn)行計算，得出影像對比度 [1] :
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C 對比度 = (計數(shù)·象素 -1 ) 冷球 -(計數(shù)·象素 -1 ) 本底 (計數(shù)·象素 -1 ) 本底 )
2 結(jié)果
2.1 目測法分析 (1)49.3MBq/kg圖像:圖像背景模糊，圖像周圍外周邊緣部分影像較濃，機(jī)器在采集過程中出現(xiàn)錯誤提示�？梢蛴嫈�(shù)過多，導(dǎo)致機(jī)器停止采集。經(jīng)過衰減校正后圖像周圍有一圈較濃的影像。(2)24.3MBq/kg圖像:圖像采集仍處于超出儀器設(shè)定的計數(shù)范圍內(nèi)，圖像周圍經(jīng)過校正后仍有一較濃的圓暈。(3)12.3，6.16和3.08MBq/kg中劑量圖像:均勻性、分辨率、對比度都比較好，本底噪聲低，經(jīng)過校正后圖像比較均勻，周圍沒有圓暈現(xiàn)象。上述5個劑量都可看到6個小球中的5個。(4)1. 54MBq/kg圖像:本底噪聲非常高，信息量低，嚴(yán)重影響分辨率與均勻性。0.74MBq/kg圖像由于劑量太低，無法得出圖像，無法進(jìn)行計數(shù)統(tǒng)計(見圖1)。0.385MBq/kg的圖像由于計數(shù)率太低儀器不能采集。
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圖1 各劑量的圖像，49.3～3.08MBq/kg各劑量都能看到6個球中的5個
2.2 定量分析 見表1。49.3和24.3MBq/kg高劑量時，對比度數(shù)值較高。12.3，6.16和3.08MBq/kg時:對比度較低劑量數(shù)值增加，較穩(wěn)定。1.54MBq/kg時:由于放射性計數(shù)太低，對比度較低，不能清楚顯示采集的數(shù)據(jù)。0.74和0.385MBq/kg時沒有采集到圖像，無法統(tǒng)計計數(shù)。
經(jīng)統(tǒng)計學(xué)分析，各劑量間差異無著性P>0.05。
表1 不同劑量時的衰減校正和未衰減校正時的對比度比活度
3 討論
探頭采集的放射性計數(shù)受晶體死時間的影響。所謂死時間是指單位時間內(nèi)到達(dá)探頭晶體的光子數(shù)較多時，晶體在處理前一個光子事件時對后續(xù)光子的到達(dá)沒有反應(yīng)而造成光子漏計。當(dāng)劑量由低到高進(jìn)行探測時，探測效率先是上升，當(dāng)劑量達(dá)到一定的程度時，探測器處于飽和狀態(tài)，當(dāng)劑量繼續(xù)增加時，多出現(xiàn)這種錯誤。符合線路SPECT采用的是碘化鈉晶體，而這種晶體本身的計數(shù)效率較低，在劑量較低時，也會出現(xiàn)計數(shù)錯誤。
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符合線路進(jìn)行顯像時，隨著劑量的增高，散射也隨著增加，測得的非符合計數(shù)增加，其本底也相應(yīng)增加。經(jīng)過迭代法重建后，在高劑量的圖像中四周出現(xiàn)圓暈，冷區(qū)計數(shù)較高，但對缺損區(qū)大小的分辨沒有什么差別，基本都分辨出6個小球中的5個。經(jīng)過衰減校正后整個圖像出現(xiàn)中間較淡的現(xiàn)象，在49.3MBg/kg尤其明顯。但在中劑量圖像中這種現(xiàn)象只有未衰減圖像可看到，衰減校正圖像中，均勻性較好。在低劑量的圖像中由于晶體的符合計數(shù)收集太少，只有非符合計數(shù)和本底計數(shù)，所以圖像顯示不清，只有模糊的 圖像。通過對圖像和半定量的分析，我們認(rèn)為進(jìn)行衰減校正是必要的，衰減校正后的圖像分辨率、均勻性比未校正時要好。
理論上講，只有探測器處于可接收的范圍內(nèi)，劑量越大越好，但考慮到人體所能吸收的有效劑量當(dāng)量，不能超過人體最大吸收劑量 [2] 。我們參考65kg的病人作為標(biāo)準(zhǔn)，按照人體的吸收劑量來計算。通過稱量模型自身凈重與充滿水時的重量，得出單位重量的顯像劑量3.08～12.33MBq/kg是最佳的。由此可計算出人體顯像的劑量，200.21、400.83、801.67MBq可作為最佳劑量。以1MBq 18 F-FDG產(chǎn)生的29μSv有效劑量當(dāng)量來計算以上3個劑量有效當(dāng)量分別為5.8、11.6、23.2mSv，遠(yuǎn)小于放射防護(hù)原則要求的一次性照射的有效劑量當(dāng)量的最大允許劑量100mSv [3，4] 。我們在采集過程中采用的是儀器本身設(shè)定的采集時間，當(dāng)然也可延長采集時間來提高圖像的質(zhì)量，但延長采集時間會增加病人的不適，對老年病人或小孩采集時應(yīng)當(dāng)注意。
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通過以上各種指標(biāo)的比較和圖像的客觀判斷，再結(jié)合臨床上應(yīng)用的各種采集條件，如患者受照劑量、采集的數(shù)據(jù)總量、采集的時間不同、采集時病人的身體狀況 [5] ，我們認(rèn)為最佳的給藥劑量為3.08～12.33MBq/kg，此劑量范圍僅適用于Maconi IRIX儀器。
參考文獻(xiàn)
1 Coleman RE，Laymon CM，Turkington TG.FDG imaging of lung nodˉules:a phantom study comparing SPECT，camera-based PET，and dediˉcated PET.Radiology，1999，210(3):823-828.
2 Chiesa C，De Sanctis V，Crippa F，et al.Radiation dose to technicians per nuclear medicine procedure:comparison between technetium-99m，gallium-67，and iodine-131radiotracers and fluorine-18fluoˉrodeoxyglucose.E.Eur J Nucl Med，1997，24(11):1380-1389.
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3 Lartizien C，Comtat C，Kinahan PE，et al.Optimization of injected dose based on noise equivalent count rates for2-and3-dimensional whole-body PET.J Nucl Med，2002，43(9):1268-1278.
4 Coleman RE.PET in lung cancer.J Nucl Med，1999，40:814-817.5 Deloar HM，F(xiàn)ujiwara T，Shidahara M，et al.Estimation of absorded dose for18F-FDG using whole body PET and MRI.Eur J Nucl Med，1998，25:565-574.
作者單位:200032上海復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科
(收稿日期:2003-11-17)
(編輯小 川), 百拇醫(yī)藥(許長德 陳紹亮 石洪成 劉文官 姚之豐)
, 百拇醫(yī)藥
關(guān)鍵詞 斷層攝影術(shù) 發(fā)射型計算機(jī) 脫氧葡萄糖 質(zhì)量控制
【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A 【文章編號】 1680-6115(2004)02-0106-02
Effect of 18 F-FDG dosages alternation on the coincidence model image
XuChangde，Chen Shaoliang，Shi Hongcheng，et al.
Department of Nuclear Medicine，Zhongshan Hospital，F(xiàn)udan University，Shanghai200032.
【Abstract】 Objective To assess coincidence reconstructed image quality affected by altering the 18 F-FDG dosages.Methods To evaluate coincidence image quality with semi-quantitative and qualitative analysis methods to perform coincidence acquisition by routine clinical parameters after be filling with differentdoses of 18 F-FDG soluˉtions.An identical slice was extracted from reconstructed image for doing following analyses:the ratio of defect area to background area.Results 49.3and24.3MBq/kg:The image uniformity was terribly worse，they lookslike high raˉdioactivity in the margin of image and unclear.12.3，6.16，and3.08MBq/kg:the images were with excellent uniformiˉty，resolution and contrast，the background noise was suitable.1.54and0.74MBq/kg:the uniformity and resolution was degraded terribly because of the higher noise and lower information.Conclusion Combining above results with other considerations，such as radiation exposure，information amount and acquisition time.The optimal dosage should be12.3，6.16，3.08MBq/kg.It is necessary for attenuated correct for improving the imaging.
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Key words coincidence imaging 18 F-FDG quality control ECT
隨著醫(yī)療設(shè)備的不斷更新和發(fā)展，具有符合線路功能的SPECT在我國臨床上已廣泛使用。目前采用正電子顯像的放射性藥物多為 18 F-脫氧葡萄糖( 18 F-FDG)。在顯像過程中所使用 18 F-FDG的劑量因機(jī)器不同而異，多數(shù)為國外推薦的劑量。 18 F-FDG符合線路顯像的圖像質(zhì)量與所使用劑量之間的關(guān)系目前未見有報道。本研究通過半定量與目測分析對 18 F-FDG劑量與圖像質(zhì)量間的關(guān)系進(jìn)行了研究，并通過比較得出最佳的 18 F-FDG使用劑量。
1 材料與方法
1.1 儀器 Marconi-IRIX三探頭SPECT儀。模型:Phanˉtom模型:ECT/DLX/P，模型內(nèi)共有6個冷球，其直徑分別為9.5、12.7、15.9、19.1、25.4、31.8mm。模型內(nèi)分別灌注以相當(dāng)于比活度為49.3、24.3、12.3、6.16、3.08、1.54、0.74、0.385MBq/kg 18 F-FDG水溶液。
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1.2 圖像采集 將模型用支架固定，放在旋轉(zhuǎn)中心位置上，三探頭中的相鄰兩個探頭互成102°夾角，探頭采集半徑27cm，3°·幀 -1 ·30s -1 ，探頭旋轉(zhuǎn)共120°，采集180幀。分別 采集光子峰(511KeV)和康普頓散射峰(300KeV)，能窗均為30%。采集的條件為:發(fā)射(emission)掃描30min，散射(Txmission)掃描1min，透射(transmission)掃描13min，本底采集2min。圖像重建用迭代法，采用低通濾波函數(shù)，陡度因子2.0，截止頻率為0.30。
1.3 圖像分析 主要應(yīng)用橫斷面斷層圖像目測分析。從各組重建圖像中選取位于中間位置的同一層面圖像進(jìn)行目測分析，觀察均勻度、分辨率、清晰度。
半定量分析:冷區(qū)對比度:對大球劃取感興趣區(qū)，并在其周圍劃取同樣大小的感興趣區(qū)，收集4次計數(shù)。采用下面的公式進(jìn)行計算，得出影像對比度 [1] :
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C 對比度 = (計數(shù)·象素 -1 ) 冷球 -(計數(shù)·象素 -1 ) 本底 (計數(shù)·象素 -1 ) 本底 )
2 結(jié)果
2.1 目測法分析 (1)49.3MBq/kg圖像:圖像背景模糊，圖像周圍外周邊緣部分影像較濃，機(jī)器在采集過程中出現(xiàn)錯誤提示�？梢蛴嫈�(shù)過多，導(dǎo)致機(jī)器停止采集。經(jīng)過衰減校正后圖像周圍有一圈較濃的影像。(2)24.3MBq/kg圖像:圖像采集仍處于超出儀器設(shè)定的計數(shù)范圍內(nèi)，圖像周圍經(jīng)過校正后仍有一較濃的圓暈。(3)12.3，6.16和3.08MBq/kg中劑量圖像:均勻性、分辨率、對比度都比較好，本底噪聲低，經(jīng)過校正后圖像比較均勻，周圍沒有圓暈現(xiàn)象。上述5個劑量都可看到6個小球中的5個。(4)1. 54MBq/kg圖像:本底噪聲非常高，信息量低，嚴(yán)重影響分辨率與均勻性。0.74MBq/kg圖像由于劑量太低，無法得出圖像，無法進(jìn)行計數(shù)統(tǒng)計(見圖1)。0.385MBq/kg的圖像由于計數(shù)率太低儀器不能采集。
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圖1 各劑量的圖像，49.3～3.08MBq/kg各劑量都能看到6個球中的5個
2.2 定量分析 見表1。49.3和24.3MBq/kg高劑量時，對比度數(shù)值較高。12.3，6.16和3.08MBq/kg時:對比度較低劑量數(shù)值增加，較穩(wěn)定。1.54MBq/kg時:由于放射性計數(shù)太低，對比度較低，不能清楚顯示采集的數(shù)據(jù)。0.74和0.385MBq/kg時沒有采集到圖像，無法統(tǒng)計計數(shù)。
經(jīng)統(tǒng)計學(xué)分析，各劑量間差異無著性P>0.05。
表1 不同劑量時的衰減校正和未衰減校正時的對比度比活度
3 討論
探頭采集的放射性計數(shù)受晶體死時間的影響。所謂死時間是指單位時間內(nèi)到達(dá)探頭晶體的光子數(shù)較多時，晶體在處理前一個光子事件時對后續(xù)光子的到達(dá)沒有反應(yīng)而造成光子漏計。當(dāng)劑量由低到高進(jìn)行探測時，探測效率先是上升，當(dāng)劑量達(dá)到一定的程度時，探測器處于飽和狀態(tài)，當(dāng)劑量繼續(xù)增加時，多出現(xiàn)這種錯誤。符合線路SPECT采用的是碘化鈉晶體，而這種晶體本身的計數(shù)效率較低，在劑量較低時，也會出現(xiàn)計數(shù)錯誤。
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符合線路進(jìn)行顯像時，隨著劑量的增高，散射也隨著增加，測得的非符合計數(shù)增加，其本底也相應(yīng)增加。經(jīng)過迭代法重建后，在高劑量的圖像中四周出現(xiàn)圓暈，冷區(qū)計數(shù)較高，但對缺損區(qū)大小的分辨沒有什么差別，基本都分辨出6個小球中的5個。經(jīng)過衰減校正后整個圖像出現(xiàn)中間較淡的現(xiàn)象，在49.3MBg/kg尤其明顯。但在中劑量圖像中這種現(xiàn)象只有未衰減圖像可看到，衰減校正圖像中，均勻性較好。在低劑量的圖像中由于晶體的符合計數(shù)收集太少，只有非符合計數(shù)和本底計數(shù)，所以圖像顯示不清，只有模糊的 圖像。通過對圖像和半定量的分析，我們認(rèn)為進(jìn)行衰減校正是必要的，衰減校正后的圖像分辨率、均勻性比未校正時要好。
理論上講，只有探測器處于可接收的范圍內(nèi)，劑量越大越好，但考慮到人體所能吸收的有效劑量當(dāng)量，不能超過人體最大吸收劑量 [2] 。我們參考65kg的病人作為標(biāo)準(zhǔn)，按照人體的吸收劑量來計算。通過稱量模型自身凈重與充滿水時的重量，得出單位重量的顯像劑量3.08～12.33MBq/kg是最佳的。由此可計算出人體顯像的劑量，200.21、400.83、801.67MBq可作為最佳劑量。以1MBq 18 F-FDG產(chǎn)生的29μSv有效劑量當(dāng)量來計算以上3個劑量有效當(dāng)量分別為5.8、11.6、23.2mSv，遠(yuǎn)小于放射防護(hù)原則要求的一次性照射的有效劑量當(dāng)量的最大允許劑量100mSv [3，4] 。我們在采集過程中采用的是儀器本身設(shè)定的采集時間，當(dāng)然也可延長采集時間來提高圖像的質(zhì)量，但延長采集時間會增加病人的不適，對老年病人或小孩采集時應(yīng)當(dāng)注意。
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通過以上各種指標(biāo)的比較和圖像的客觀判斷，再結(jié)合臨床上應(yīng)用的各種采集條件，如患者受照劑量、采集的數(shù)據(jù)總量、采集的時間不同、采集時病人的身體狀況 [5] ，我們認(rèn)為最佳的給藥劑量為3.08～12.33MBq/kg，此劑量范圍僅適用于Maconi IRIX儀器。
參考文獻(xiàn)
1 Coleman RE，Laymon CM，Turkington TG.FDG imaging of lung nodˉules:a phantom study comparing SPECT，camera-based PET，and dediˉcated PET.Radiology，1999，210(3):823-828.
2 Chiesa C，De Sanctis V，Crippa F，et al.Radiation dose to technicians per nuclear medicine procedure:comparison between technetium-99m，gallium-67，and iodine-131radiotracers and fluorine-18fluoˉrodeoxyglucose.E.Eur J Nucl Med，1997，24(11):1380-1389.
, http://www.www.srpcoatings.com
3 Lartizien C，Comtat C，Kinahan PE，et al.Optimization of injected dose based on noise equivalent count rates for2-and3-dimensional whole-body PET.J Nucl Med，2002，43(9):1268-1278.
4 Coleman RE.PET in lung cancer.J Nucl Med，1999，40:814-817.5 Deloar HM，F(xiàn)ujiwara T，Shidahara M，et al.Estimation of absorded dose for18F-FDG using whole body PET and MRI.Eur J Nucl Med，1998，25:565-574.
作者單位:200032上海復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科
(收稿日期:2003-11-17)
(編輯小 川), 百拇醫(yī)藥(許長德 陳紹亮 石洪成 劉文官 姚之豐)
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