PET/CT劑量及影響因素研究的進展*

崔亞瑩 莊靜文 白 玫*

多模態成像裝置是核醫學中最先進的裝置，而核醫學裝置的發展取決于放射性藥物的應用以及對圖像質量的追求[1]。正電子發射計算機斷層顯像/CT(Positronemission tomography-CT，PET/CT)是PET和CT的組合體，將PET和CT設計為一體，由一個工作站控制，其有著同時獲得功能及解剖影像的優勢，是臨床中不可替代的診斷手段[2]。隨著圖像重建、衰減校正及偽影控制技術的提高，其掃描時間逐步縮短，輻射劑量進一步降低，PET/CT在臨床及科研中的應用領域逐年拓寬[3]。PET檢查，放射藥物所產生的輻射劑量或常規局部CT掃描所產生的輻射劑量相比，PET/CT對受檢者所產生的輻射劑量會明顯增大[4]。

1 不同因素對劑量的影響

1.1 CT部分輻射劑量

(1)管電壓。研究發現，當管電流、螺距及掃描速度固定時，降低管電壓可降低輻射劑量，同時低對比度分辨率、均勻性及噪聲性能均隨管電壓的降低而降低[5]。CT圖像的均勻性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容積劑量指數(CTDIvol)的增加呈線性規律增加，而性能提高則呈非線性規律[6]。

(2)管電流。Kumar等[7]的體模實驗結果顯示，在不同的管電流下，圖像可提供相同的診斷信息。然而，隨著管電流的降低，噪聲逐漸增加。CT管電流的調節不影響PET和PET/CT的圖像質量，也不影響標準攝入量的平均值。在管電流逐漸減小的過程中，輻射劑量可降低大約68%。

(3)管電流自動調節技術。當利用管電流自動調節技術獲得全身PET/CT中CT圖像時，Z軸上的劑量調節很大程度上取決于定位像的方向[8]。在成像時將胳膊置于頭頂，會提高降低劑量的傾向[9]。然而，是否能真的起到作用，很大程度上取決于定位像的方向和管電流自動曝光系統[10]。不同的廠商之間，管電流自動調節技術設定的參數，以及劑量的調節都相對不同[11]。

(4)自適應統計迭代重建。Brady等[12]利用GE discovery 690型PET/CT的超低劑量CT(10～35 mAs)，討論CT和PET的圖像變化。在PET/CT中維持圖像質量的同時使用自適應統計迭代重建進行衰減校正，CT劑量會大幅度的降低，而體重標準攝取值，PET圖像的背景變化率，空間分辨率無太大改變。

(5)低劑量CT及造影CT對比。大多數研究認為，腫瘤PET/CT中，使用造影劑，對比度增強CT主要用于診斷，使用低劑量CT用于PET圖像的自動定位。在PET/CT檢查中口服或靜脈注射造影劑可更好地提供解剖細節以及展示對比度增強區域，但這樣的認識對PET/CT檢查存在曲解的可能性。在PET/CT掃描中，限制使用口服造影劑的主要原因是其有可能影響PET示蹤劑攝入量的評估。一些研究顯示，口服造影劑或靜脈注射造影劑通常會在PET掃描中產生顯而易見的偽影[13]。在PET/CT(低劑量)后進行增強CT掃描可提高圖像質量和診斷準確性[14]。然而，圖像質量和診斷準確性方面的提高必定會引起劑量的提高。但大多數情況下，與增強CT的結合有助于解釋PET數據，尤其是生理上攝取放射性示蹤劑為特征的解剖部位的數據[15-16]。

1.2 PET輻射劑量

(1)放射性藥物。不同的放射性藥物用于研究不同的病理學，PET/CT中使用的放射性藥物有氟18-氟代脫氧葡萄糖(18F-fluorodeoxyglucose，18F-FDG)、11C-膽堿(Methyl-[11C]-choline，11C-CHOL)、11C-甲基-L-蛋氨酸(L-[Methyl-11C]-methionine，11C-MET)、6-[18F]氟-L-多巴([18F]Fluoro-LDOPA，18F-DOPA)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有效劑量的計算方式：放射性藥物的放射性活度乘以Γ轉換系數，不同放射藥物的Γ轉換系數見表1[18-20]。

表1 不同放射性藥物的Γ系數

Martícliment等[20]對不同掃描區間及放射性藥物進行PET/CT掃描，劑量統計見表2。

(1)掃描區間。①軀干成像(Torso)：頭蓋骨底部到大腿中部(通常手臂放在頭的上方)；②全身成像(WB)：頭部到軀干(H and Torso)，骨盆中部到腳趾(Limbs)；③頭部和頸部腫瘤成像(HNT)：頭頸部分，手臂垂直(H and N)，肺部頂點到大腿中部，手臂舉起(Trunk)；④大腦成像(Brain)：在一個床位內覆蓋頭部[20]。

(2)18F-PET/CT掃描的全身輻射劑量評估。目前，18F-FDG是腫瘤分期和治療評估的最普遍的放射性藥物[21]。Kaushik等[22]通過在49例患者中進行不同身體部位的動態PET掃描，來測量18F在大腦、肝臟、脾、腎上腺、腎及胃部的18F-FDG攝入百分比，利用OLINDA軟件對放射性藥物在器官中存在的時間以及輻射劑量進行測量。CT部分的輻射劑量通過CTExpo軟件進行計算，通過CTDI體模和電離室進行測量。在進行臨床實驗研究的4 h之前，患者限制飲食，不同器官的18F-FDG停留時間見表3，不同輻射劑量見表4。研究表明，18F-FDG的運動分布在性別之間無顯著差異，PET/CT劑量相比于其他傳統診斷檢查輻射明顯增高。新一代的PET掃描儀利用點擴散功能、飛行時間技術[23]以及噪聲模型[24]對圖像重建進行優化，可減小患者注射放射性藥物的放射性活度，從而減小放射劑量[25]。

2 PET/CT對不同人員的輻射劑量

2.1 兒童輻射劑量

Gelfand等[26]根據兒童體重及身材選擇18F-FDG用量以及CT參數。CT掃描作為診斷研究，而不僅僅是衰減校正，CT掃描時在靜脈中注入造影劑。CT掃描未采用管電流自動調節功能，PET的輻射劑量根據不同性別不同年齡進行不同換算。CT平均有效劑量為20.3 mSv(2.7～54.2)，PET為4.6 mSv(0.4～7.7)，PET/CT為24.8 mSv(6.2～60.7)。有研究表明，兒童使用PET/CT時應以個體為基礎，并特別意識到累積輻射和掃描的整體益處。患有惡性腫瘤的兒童進行PET/CT掃描時應遵循以下條件：①嚴格遵守輻射防護最優化規則，包括減小管電流，并且在局部掃描充分的條件下避免全身掃描；②使用兒科掃描條款；③為每個兒科惡性腫瘤制定PET/CT掃描間隔、數量和頻率的正式指南；④在條件允許的情況下，使用核磁共振(magnetic resonance，MR)或超聲來減小輻射劑量；⑤注意每個兒童的連續輻射曝光。

表2 不同掃描區間及放射性藥物劑量統計

2.2 乳腺癌患者輻射劑量

有研究發現，對于乳腺癌患者，PET/CT在探測肺部轉移方面靈敏度較高。CT平均有效劑量為8.3 mSv(2.2～16.9)；PET平均有效劑量為9.3 mSv(8.2～9.9)，與PET/MR有效劑量相等；PET/CT平均有效劑量為17.6 mSv(11.7～26.3)。如果用PET/MR代替PET/CT，劑量可以減小18.9%～64.3%。相比于PET/CT，PET/MR在探測肝臟、骨轉移方面有較高的靈敏度[27]。

2.3 手術人員輻射劑量

介入手術使用PET/CT對手術人員的輻射劑量。Ryan等[28]利用發光劑量儀對主要操作人員、放射科技師和麻醉師進行輻射劑量測量。主要操作人員的平均有效劑量為0.02 mSv(0～0.13)，麻醉師的平均有效劑量為0.01 mSv(0～0.05)，放射技師的平均有效劑量為0.02 mSv(0～0.05)。實驗證明，在PET/CT引導的程序中，操作人員的劑量與常規的透視引導程序無明顯不同。在PET/CT引導的介入手術中，操作者輻射暴露的主要決定因素是與患者近距離長時間接觸。

在身體掃描協議中，總有效劑量占主要部分的為CT輻射劑量。此外，掃描長度的增加，胳膊擺放在身側而不是頭頂，掃描次數的增加都會增加有效劑量。因此，為優化PET/CT掃描條款的劑量，以及不需要診斷信息的條件下盡可能減小輻射劑量，必須要考慮到是否在身體掃描條款中加入頭部和腿部，胳膊擺放在身側，以及延時圖像的獲取。全身PET/CT最好的選擇是將胳膊擺放在身體兩側，然而當軀干作為主要成像部位時，考慮到劑量和偽影的影響，應將胳膊舉起[8]。對于頭部掃描協議，雖然主要的有效輻射劑量來源于PET的放射性藥物，但如果CT圖像用于診斷，CT的有效劑量可達到4倍左右[20]。

3 PET/CT檢查的輻射防護

由于PET/CT檢查中受檢者同時受內外輻射影響，對于受檢者的輻射防護也應該是兩方面同時進行。在準確測算受檢者所需要接受注射的放射性藥物劑量的同時，也需要臨床工作者做好受檢者針對PET/CT檢查的護理工作。臨床中，不能只考慮受檢者有效劑量的降低，重要的要考慮圖像質量達到臨床需求[29]。根據不同受檢者臨床需求，靈活調整掃描參數，在保證圖像質量的前提下合理降低輻射劑量[30]。此外，應對公眾開展相關的輻射防護知識科普教育，強化自我保護意識，盡量減少受檢者輻射劑量[29]。

4 展望

檢查者在接受PET/CT的檢查時，輻射源有2種，分別是CT掃描時所發射的X射線和PET顯像時注射放射性藥物所發射的γ射線。CT掃描條件及放射性藥物選擇的不同均對輻射劑量產生不同的影響，根據輻射防護最優化原則，對兒童及年輕受檢者的檢查，應盡可能降低照射劑量，避免出現隨機效應[31]。在受檢者最為擔心的輻射風險方面，現行的流行病學并無直接證據可證明接受單次PET/CT檢查會對人體造成嚴重危害；而在惡性疾病患者中，雖接受的累計輻射劑量較高，但較疾病所造成的后果危害要小很多[32]。

目前，國內PET/CT設備的應用仍處于發展階段，需規范化的掃描方案。相信隨著PET/CT技術的發展以及輻射防護標準化的提升，圖像質量會更高，輻射劑量會降低。PET/CT圖像質量的提升以及輻射劑量的降低會進一步拓寬其臨床及科研應用，為現代化醫療建設提供更好的支持。