PET/CT不同管電壓下的CT加權劑量指數測量及其對圖像質量的影響

鐘承雙，徐謝生

茂名市中醫院 設備科，廣東 茂名525000

PET/CT不同管電壓下的CT加權劑量指數測量及其對圖像質量的影響

鐘承雙，徐謝生

茂名市中醫院 設備科，廣東 茂名525000

目的 探討PET/CT不同管電壓下的CT加權劑量指數測量及其對圖像質量的影響。方法 在管電壓分別為140、120、100、80 kV等條件下，使用PET/CT系統對Catphan?500 CT的性能模體和CT劑量模體進行掃描。測量CT圖像的相關性能，同時測量和計算不同管電壓下CT加權劑量指數（CT Dose Index of weighted，CTDIw）以及給定螺距下的CT容積劑量指數（CT Dose Index of volume，CTDIvol）。結果 管電壓不影響CT圖像的高對比度分辨力，但是隨著管電壓的增加，CT圖像的低對比度分辨力、CTDIvol、CT圖像的均勻性和噪聲性能等均隨之增加。對比度在0.30%、0.50%和1.00%時低對比度分辨力隨管電壓的增大而增大；CT圖像的均勻性也隨著管電壓的升高而變優，其中在120～140 kV之間變化幅度較小，而在80～100 kV時變化幅度較大；其中CTDIvol的增加呈線性規律增加，而性能提高則呈非線性規律。結論 隨著管電壓的降低，PET/CT檢查中的CT劑量也會降低，并且在CT劑量超過一定值時，適當降低CT劑量不會影響CT圖像的質量。

管電壓；圖像質量；輻射劑量；正電子發射斷層攝影術；體層攝影術

引言

PET/CT是指臨床上PET檢查和CT檢查的組合體，兩者由同一個工作站共同控制，能夠同時獲得解剖上和功能上的影像學優勢[1]。由于PET/CT檢查對受檢者所產生的輻射劑量明顯高于受檢者單獨進行PET檢查或常規局部CT檢查所產生的輻射劑量，因此如何能在保證一定檢查質量的同時又盡可能地降低受檢者所接受的輻射劑量是目前臨床上較為重視的問題[2-3]。為此本研究在不同管電壓下使用PET/CT系統對Catphan?500 CT性能模體和CT劑量模體進行掃描，探討PET/CT不同管電壓下的CT加權劑量指數測量及其對圖像質量的影響。

1 資料和方法

1.1 儀器設備

采用GE公司所生產的Discovery ST-16型PET/CT系統；采用DCT 10筆形電離室測量儀進行輻射劑量的測量；CT性能檢測模體則采用美國模體實驗室所生產的Catphan?500 CT模體，其中包括CTP486固體水、均勻性模塊、CTP515低對比度分辨力模塊、CTP528高對比度分辨力模塊以及CTP401線性模塊等4個測量模塊。

1.2 CT性能檢測模體掃描

分別設置140、120、100、80 kV等4組管電壓對CT檢測模體實施掃描。所有掃描參數除管電壓外統一使用臨床上PET/CT檢查所用值[4]。螺距統一設定為1.75，層間距設定為3.27 mm，層厚設定為3.75 mm，管電流統一設定為150 mA，掃描速度限定為1 s/rot[5]。

1.3 測量CT劑量

分別在4種管電壓情況下采取DCT 10筆形電離室測量儀軸掃測量CT加權劑量指數（CT Dose Index of weighted，CTDIw）值，對于給定螺距下的CT容積劑量指數（CT Dose Index of volume，CTDIvol），按照公式CTDIvol=CTDIw/螺距，計算不同螺距時的CTDIvol[6]。

1.4 CT性能指標

將研究中所掃描得到的CT檢測模體圖像保存到影像數據傳輸及儲存系統（PACS）工作站中，分析各模塊圖像，測量不同掃描條件下的高、低對比度分辨力和均勻性、線性以及噪聲指標等。其中均勻性為邊緣對中心CT值最大偏差的絕對值，公式為U=|CTC-CTP|max，差值越小則代表均勻性越好[7]。

1.5 CT性能指標和劑量的關系

獲取不同掃描條件下的CTDIvol和各種性能指標，用SPSS 19.0軟件分析各CT性能指標和CTDIvol之間的關系。

2 結果

2.1 各組管電壓條件下掃描所得CTDIw值

本研究在4種管電壓條件下對CT模體進行掃描所獲得的CTDIw值隨管電壓的增加而呈現線性增加。各組管電壓條件下掃描所得CTDIw值，見表1。

表1 各組管電壓條件下掃描所得CTDIw值

2.2 各組管電壓條件下CTDIvol結果

按照公式U=|CTC-CTP|max計算表1中數據，得到計算所得和機器給出的CTDIvol值。在其他條件一定時，CTDIvol隨著管電壓的增大而增大。各組管電壓條件下CTDIvol結果，見表2。

表2 各組管電壓條件下CTDIvol結果（mGy）

2.3 不同管電壓下的CT性能指標

本次研究4組管電壓條件下掃描所得CT圖像的高對比度分辨力無顯著差異；對比度在0.30%、0.50%和1.00%時低對比度分辨力隨管電壓的增大而增大；CT圖像的均勻性也隨著管電壓的升高而變優，其中在120～140 kV之間變化幅度較小，而在80～100 kV時變化幅度較大；CT圖像噪音則隨管電壓的升高而變小；不同管電壓下同一物質的CT值有所不同，并且不同物質的CT值之差受管電壓的變化而影響。各組管電壓條件下CT圖像性能指標，見表3。

3 討論

PET是正電子發射型計算機斷層掃描顯像儀的簡稱，其主要組成包括檢查床、探頭、圖像顯示以及數據處理系統等[8]。臨床使用PET檢查能夠比其他設備更早地做出診斷，靈敏性更高[9]。但是由于PET的工作原理以及藥物的限制，其在臨床運用上存在定位不夠精確的劣勢，所以把PET和CT兩種檢查設計組合在一起，同時進行CT顯像和PET顯像，將兩者的優勢結合起來[10]。PET能夠選擇性地反映出組織器官的代謝情況，同時從分子水平上檢查人體組織的生理和病理以及生化和代謝等情況；而CT則能夠利用X射線對PET所掃描到的圖像進行衰減和校正，既能提高臨床圖像分辨力，又能大大縮短采集數據所需要的時間，并且能夠對病變部位進行準確的解剖定位和為鑒別診斷提供準確可靠的依據[11-12]。由于PET和CT的結合，既能彌補兩者的不足又能更好地發揮兩者優勢，因此PET/CT已經成為目前臨床上最高檔次和最完美的醫學影像設備[13]。全面實現了醫學影像學關于定位、定量、定性、定期等“四定”的目標，即能夠及時發現病變以及明確病變部位、對疾病或病變在形態學和功能上的改變進行量化、能夠明確形態和功能改變在病理或生理上的性質、能夠確定疾病的發展階段等[14]。

表3 各組管電壓條件下CT圖像性能指標 (螺距=1.75，層厚=3.75 mm)

由于臨床上PET/CT多為全身性檢查，因此受檢者常需要接受較大的輻射劑量[15]。為了能夠在保證PET/CT檢查的圖像質量情況下又能減少受檢者接受的輻射劑量，本研究采用GE公司所生產的Discovery ST-16型PET/CT系統在不同管電壓下對Catphan?500CT性能模體和CT劑量模體進行掃描，從而探索如何既能保證檢查質量又能降低放射劑量。本次研究中除管電壓外其他掃描條件均一致，經研究分析后得出在80、100、120、140 kV等4種管電壓條件下對CT模體進行掃描，所獲得的CTDIw值隨管電壓的增加而呈現線性增加，并且CTDIvol隨著管電壓的增大而增大。即在固定條件下，管電壓的增加會導致X射線光子的能量也隨之增加，從而增加了輻射劑量[16]。當管電壓從120 kV增加為140 kV的時候各種圖像質量改善幅度均較小，而造成的輻射劑量卻大大增加，因此，臨床掃描中管電壓不宜設定為140 kV。即管電壓的提升能有效改善檢查圖像的質量，但同時也帶來了大劑量的輻射，并且在管電壓增加到一定程度時圖像質量不會再增加，因此可以在保證質量的同時降低管電壓而降低受檢者所需要承受的輻射劑量[17]。

綜上所述，隨著管電壓的降低，PET/CT檢查中的CT劑量也會降低，并且在CT劑量超過一定值時，適當降低CT劑量不會影響CT圖像的質量。

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本文編輯 袁雋玲

CT Weighted Dose Index Measurement Under Different Tube Voltage of PET/CT and Its Inf l uence on Image Quality

ZHONG Cheng-shuang, XU Xie-sheng

Department of Equipment, Maoming Hospital of Traditional Chinese Medicine, Maoming Guangdong 525000, China

Objective To investigate the CT weighted dose index measurement and its inf l uence on the image quality of PET/CT under different tube voltage. Methods In the tube respectively voltage of 140, 120, 100, 80 kV and other conditions, we used PET/CT system to scan the simulate performance of the body and the CT dose phantom body of Catphan?500 CT. The related characters of the CT image were measured. Meanwhile, the CT dose index of weighted (CTDIw) under different tube voltage and the CT dose index of volume (CTDIvol) under given pitches were measured and calculated. Results The high contrast resolution of the CT images were not affected by the tube voltage. However, with the increase of the tube voltage, the low contrast resolution of the CT images, CTDIvol, the uniform and noise performance of the CT images were increased. When in low contrast resolution of 0.30%, 0.50% and 1.00%, the contrast of the images increased with the increasing of the tube voltage. The CT image uniformity also increased with the increasing of tube voltage. The changes was in a small range when the tube voltage was in 120～140 kV and the changes was in a bigger range in 80～100 kV. The CTDIvol increased linearly with the increasing of the tube voltage, while improving performance was nonlinear rules. Conclusion With the reduction of tube voltage, the CT dose of PET/CT is also reduced, and the appropriate dose of CT dose not affect the quality of CT image when the CT dose is more than a certain value.

tube voltage; image quality; radiation dose; positron emission tomography; tomography

R814.42

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.05.027

1674-1633(2017)05-0105-03

2016-08-11

2016-09-20

作者郵箱：39076662@qq.com