PET/CT呼吸門控采集時不同時相對圖像融合的影響

王治國吳銳先趙艷娟郭佳張宗鵬張國旭

(1.沈陽軍區(qū)總醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，110840；2.沈陽軍區(qū)總醫(yī)院放射診斷科，110840)

PET/CT將PET對腫瘤疾病診斷的高靈敏度、高特異性和CT對病灶解剖結(jié)構(gòu)的高分辨率有機(jī)融合在一起[1]。對肺部進(jìn)行PET/CT掃描時，由于CT掃描速度明顯快于PET，呼吸運動對二者影響不同，導(dǎo)致PET/CT圖像和CT圖像在位置及相位上存在一定程度的不匹配，并且PET圖像需經(jīng)CT進(jìn)行衰減校正，從而形成呼吸偽影。本研究通過對肺部結(jié)節(jié)患者采用不同的呼吸門控PET/CT顯像進(jìn)行比較，觀察不同顯像技術(shù)對PET和CT圖像融合的影響。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇我科2011-04—2013-02行PET/CT顯像發(fā)現(xiàn)有肺部結(jié)節(jié)并同意行呼吸門控顯像的患者14例，男9例，女5例；年齡41～68歲。病人空腹6 h以上，靜脈注射18F-FDG(0.12 mCi/kg)，安靜休息50 min后進(jìn)行PET/CT采集，經(jīng)醫(yī)生確定有肺部結(jié)節(jié)、患者同意后行PET/CT呼吸門控顯像。

1.2 方法

1.2.1 顯像儀器 顯像儀器為美國GE公司Discovery VCT PET/CT儀，呼吸運動實時監(jiān)測系統(tǒng)為美國Varian公司實時跟蹤系統(tǒng)(real-time position management，RPM)。采集視野為以肺部結(jié)節(jié)為中心的一個床位(156 mm)。

1.2.2 采集方法 掃描時要求患者靜息、均勻呼吸。先啟動呼吸控制系統(tǒng)記錄呼吸節(jié)律信號，再進(jìn)行PET和CT呼吸門控掃描。

PET呼吸門控采集方法采用“前門控”技術(shù)。在呼吸門控采集開始后，PET采集控制系統(tǒng)不斷從呼吸門控系統(tǒng)接收呼吸節(jié)律信號，根據(jù)一定的閾值觸發(fā)PET采集。而CT呼吸門控掃描采用“后門控”技術(shù)，即在CT掃描時并不接收呼吸門控系統(tǒng)的呼吸節(jié)律時相信號，也不受該信號觸發(fā)，只是在同一CT掃描視野范圍內(nèi)進(jìn)行1個呼吸周期內(nèi)的動態(tài)掃描。完成1個周期的掃描后，掃描床步進(jìn)到下一個掃描視野范圍，繼續(xù)下一周期的動態(tài)掃描，直到完成整個檢查范圍的CT掃描；呼吸控制系統(tǒng)則連續(xù)記錄CT曝光的時相信息，并同時記錄呼吸節(jié)律信號。掃描完成后，PET掃描的呼吸門控圖像在后處理工作站自動劃分為多個時相的呼吸門控系列圖像；而CT采集圖像則只是不同層面不同時間的重組系列圖像，還需把該系列與呼吸節(jié)律曲線一起傳輸?shù)胶筇幚砉ぷ髡具M(jìn)行“后門控”處理。

本研究14例患者分兩組(6時相組5例，共30組融合圖像，10時相組9例，共90組融合圖像)。6時相組采集方法及參數(shù)設(shè)定：在行PET掃描時進(jìn)行6個時相的采集，平均每個時相2 min，共12 min。1個床位采集多個呼吸周期，并按照各自的時相累計采集總計數(shù)。CT采集后，可以在后處理中人為進(jìn)行6個時相拆分。10時相組采集方法及參數(shù)設(shè)定：在行PET掃描時進(jìn)行10個時相的采集，平均每個時相2 min，共20 min。1個床位采集多個呼吸周期，并按照各自的時相累計采集總計數(shù)。CT采集后，可以在后處理中人為進(jìn)行10個時相拆分。

1.3 圖像融合 CT圖像經(jīng)后處理拆分后回傳到采集工作站對PET圖像進(jìn)行衰減校正，校正后的PET圖像與相應(yīng)時相的CT圖像進(jìn)行圖像融合，經(jīng)兩位核醫(yī)學(xué)專業(yè)醫(yī)師閱圖，進(jìn)行圖像融合合格與否的評價。設(shè)定CT與PET圖像上病灶面積重疊95%以上為合格。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 12.0軟件，對組間率的比較用χ2檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

兩種采集方法圖像融合合格率比較，6時相組的圖像融合合格率為80.00%(24/30)，10時相組的合格率為93.33%(84/90)，后者的合格率高于前者，兩組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05，表1)。

表1 兩種圖像采集方法的圖像融合合格率比較[n(%)]

3 討論

呼吸門控系統(tǒng)把一個周期內(nèi)的呼吸信號分成若干時相，若平均每個時相PET采集時間相同，時相少，采集時間少，能更快地進(jìn)行掃描，但得到的圖像融合不好，起不到消除偽影的效果[2]；時相越多，整體采集時間會變長，但每個時相上呼吸運動偽影會盡可能地減少，重建出來的PET圖像與CT圖像就能更好地融合。Segars WP等的研究表明[3-5]：時相數(shù)小于6時，起始時相位于呼氣和吸氣末時的圖像比其他位置的圖像更模糊；時相數(shù)在8以上時，可消除起始時相位置對圖像的影響，偽影也校正得更徹底。

本研究中，6時相組采集時間為12 min，要低于10時相組的20 min，患者在進(jìn)行此類長時間仰臥、胳膊上舉體位的檢查時，可能會產(chǎn)生各種不適導(dǎo)致不能很好的配合，因此，在延長掃描時間的同時，必須要考慮到患者的承受力，不可為了圖像質(zhì)量而一味增加時相，致使患者不耐受；并可以在符合輻射防護(hù)的基礎(chǔ)上，由家屬陪同檢查，以減輕患者的心理負(fù)擔(dān)。本研究在掃描前均征得了患者及家屬的同意，并得到了患者很好的配合，全部14例患者均完成檢查。

由本研究不難看出，應(yīng)用呼吸門控技術(shù)對肺部結(jié)節(jié)患者行PET/CT顯像，適當(dāng)增加采集時相，可以得到更好的PET/CT融合圖像，優(yōu)于采集時間短、時相少的顯像方法。另外，有研究證明[6-7]，應(yīng)用呼吸門控顯像與非門控顯像相比，對SUV值有影響，甚至?xí)绊懙脚R床診斷。隨著臨床的不斷論證，我們有理由相信，不斷改善采集條件，增加采集時相具有較高的臨床應(yīng)用價值，期望可逐步推廣。

雖然PET/CT對肺部結(jié)節(jié)診斷的準(zhǔn)確率、特異性、敏感性要明顯優(yōu)于CT、MRI、X線檢查，但受患者呼吸運動影響，其對微小病灶的診斷還有待于提高，同時，放射性顯像技術(shù)中的輻射、對相關(guān)技術(shù)及人員的嚴(yán)格限制等因素，都在制約著研究的進(jìn)一步深入。隨著顯像技術(shù)與設(shè)備的逐步完善與成熟，有待在這一領(lǐng)域進(jìn)行進(jìn)一步研究探討。

綜上所述，PET/CT呼吸門控技術(shù)中在保證患者能承受的前提下，時相要盡量多，這樣PET與CT圖像才能充分融合，保證圖像質(zhì)量，以保證醫(yī)療質(zhì)量。隨著研究的深入，PET/CT呼吸門控顯像有望成為肺部結(jié)節(jié)患者的常規(guī)檢查。

[1]樊衛(wèi)，張偉光，楊小春.PET/CT呼吸門控技術(shù)及其應(yīng)用介紹[J].中華核醫(yī)學(xué)雜志，2007，27(2)：126-128.

[2]許全盛，袁克虹，于麗娟，等.PET/CT圖像呼吸運動偽影校正研究進(jìn)展[J].中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報，2009，28(4)：573-580.

[3]Segars WP.Development of a new dyadic NURBS-based cardiac-torso(NCAT)phantom[D].North Carolina：University of North Carolina，2001.

[4]Zhu Zhiyu，Tsui BMW，Segars WP.A Simulation Study of the Effect of Gating Scheme on respiratory Motion Bluffing in FDG Lung PET[J].Nuclear Science Symposium Conference Record，2002，13(3)：1554-1558.

[5]Thomdyke B，Koong A，Xing L.Reducing respiratory motion artifacts in radionuclide imaging through retrospective stacking：A simulation study[J].Linear Algebra and its Applications，2008(428)：1325-1344.

[6]武志芳，李思進(jìn)，劉建忠，等.呼吸門控PET/CT對肺部結(jié)節(jié)SUV的影響[J].中華核醫(yī)學(xué)與分子影像雜志，2012，32(2)：111-114.

[7]邵明哲，陳英茂，田嘉禾，等.肺部腫瘤18F-FDG PET顯像的ROI大小與SUV分界點[J].中華核醫(yī)學(xué)雜志，2004，24(3)：174-176.