SPECT/CT骨显像不同采集条件及衰减校正对图像质量的影响

北京医院核医学科 张建飞 屈婉莹 赵洪山 李伟 朱明 秦嵩

目的

探讨SPECT/CT骨显像不同采集条件及衰减校正对图像质量的影响，寻求SPECT/CT骨显像的最佳采集及重建条件。

方法

68例骨显像患者，包括恶性肿瘤58例，良性病变10例，均经病理证实。平均年龄55.7岁。应用GE公司MillenniumTM VG5型SPECT/CT，配置低能高分辨平行孔准直器。按常规方法完成静脉注射放射性药物、病人准备和全身骨显像，随后在可疑病变处做局部SPECT/CT或骨断层显像。分为四组：

  • 360°和180°组：6例，仅完成发射图像采集，180°组取自右侧向左侧旋转的后位。
  • 3°/帧和6°/帧组：6例，每一床位分别进行发射和透射采集。
  • 步进式和连续式组，6例。
  • 重建AC和NAC组：50例，应用迭代法分别重建有衰减校正和无衰减校正的图像。结果由两名医师采用双盲法对图像进行判断，并采用SPSS 10.0 软件比较AC和NAC两组的ROI T/B值。

结果

  • 同一患者360°或180°采集，重建后图像质量无明显差异。虽然180°采集节省了一半时间，但双探头从相对模式转换到相垂直模式也需要花费时间。
  • 同一患者3°/帧和6°/帧采集，重建后图像质量无明显差异，但3°/帧采集增加了采集及处理时间，扩大了储存空间。
  • 步进式和连续式采集图像质量无明显差别，连续式采集可节约1.5分钟。
  • 重建AC和NAC组，放射性较高的和放射性较低的ROI T/B值AC组均较NAC组明显增高，提示AC后图像得到了较好的对比度，但目测的图像质量无明显差别，原因可能是由于图像的上下限自动调节得到最佳程度所致。

结论

SPECT/CT骨显像应用双探头采集宜选360°、6°/帧和连续式，而一般单探头SPECT推荐180°采集；SPECT/CT骨显像重建不必要作衰减校正。

近年来随着医学影像技术的发展，新的医学影像设备不断出现，同机图像融合技术逐步显示出其优势。SPECT/CT骨显像在临床的价值已引起核医学工作者的关注，如德国学者Eschmann在2002年第47届美国核医学年会上报告了利用SPECT/CT透射和发射断层（TET）功能和解剖图像融合，能够改善肿瘤病人骨显像的特异性，特别是识别良性病变[1]；北京医院在2002年第八届世界核医学和生物学大会上，报告了SPECT/CT骨显像在鉴别诊断脊柱良恶性病变价值 [2]。但截至目前，有关SPECT/CT骨显像采集及重建技术的研究尚未见专门报道。为了在较短时间内获得令医生满意的图像，本文对SPECT/CT骨显像不同采集条件及衰减校正对图像质量的影响进行了研究。

资料与方法

一、临床资料

自2001年5月至2002年5月共完成SPECT/CT骨显像260例，其中68例纳入本研究，详见表1。恶性肿瘤主要包括乳腺癌、前列腺癌、肺癌和胃肠道肿瘤等，良性疾病含强直性脊柱炎、结节病、股骨头坏死和骨质疏松症等。

表1 一般临床资料

分组 例数 男/女 年龄 疾病种类
范 围 平 均 恶性肿瘤 范 围
360°/180° 6 4/2 39～78 66.3 6 0
3°/6° 6 3/3 48～66 58.6 5 1
步进式/连续式 6 3/3 31～46 41.0 5 1
重建AC/NAC 50 24/26 19～84 56.8 42 8
合计 68 34/34 19～84 55.7 58 10

二、显像仪器和显像剂

采用GE公司MillenniumTM VG 5型（Hawkeye）双探头SPECT/CT。99Tcm -MDP系中国原子能科学研究院同位素研究所放射性药房提供，放化纯度﹥95％。

三、研究方法

1．病人准备。受试者静脉注射99Tcm -MDP 925MBq,嘱患者注射显像剂后饮水500--1000ml,小便时勿将尿液污染到衣服及皮肤上，3小时后做全身前位和后位骨显像，随即在可疑病变处做SPECT/CT或 局部骨断层显像。两种采集或重建方法的比较均在同一受试者进行。
2．采集方法。一个床位，范围40cm。一般先完成透射扫描，包括X线平片，矩阵384×800，需0.8分；紧接X线CT采集，矩阵256×256，Zoom 1，10mm/层，共40个横断面，需 10.8分，透射扫描后探头自动复位；随后发射扫描，即SPECT采集，矩阵128×128，Zoom 1.28，应用自动人体轨迹使探头尽量接近患者体表，所需时间依设置条件不同而异。
⑴ 360°和180°组：仅完成发射图像采集。180°组取自右侧位向左侧位旋转的后位。每一探头分别采集180°和90°，3°/30秒/帧，步进式。
⑵ 3°/帧和6°/帧组：每一床位分别进行发射和透射图像采集。每一探头分别采集180°，3°/帧或6°/帧，30秒/帧，步进式。
⑶ 步进式和连续式组：每一探头分别采集180°，6°/帧，30秒/帧，步进式或连续式。
3．重建方法。应用迭代法分别重建有衰减校正（AC）和无衰减校正（NAC）的图像，其程序名称为有序子集最大期望值法（OSEM），滤波函数为Hanning，截止频率为0.85，层厚3.45mm,得到116帧有效人体横断面图像，另外同时获得相应的冠状面、矢状面和3D图像。AC是在重建图像后，用同机X线CT完成。CT和SPECT原始数据经重建后，二者的矩阵尺寸、象素大小和有效帧数完全相同。利用处理工作站软件自动实现SPECT和CT重建后图像的同机融合（图1)。
4．图像分析。
不同采集和重建方法两组间的比较，主要由两名医师采用双盲法对重建后的图像进行判断。另外，在有衰减校正（AC）与无衰减校正（NAC）的3D图像上应用ROI技术分别计算放射性摄取较高部位（AC1/NAC1）和放射性摄取正常部位（AC2/NAC2）与邻近正常软组织即本底的放射性比值（T/B）。

四、统计学处理

数据以x±s表示，配对t检验及相关性分析均由SPSS 10.0软件完成。

结 果
1．同一患者360°和180°采集，总采集时间分别约32.6分和
16.2分。重建后图像目测无明显差异（图2）。
2．同一患者3°/帧和6°/帧组，证实同一患者360°断层3°
与6°采集，总采集时间分别约44.6分和28.5分，其中发射采集约12分钟。重建后图像目测无明显差异（图3）。
3．同一患者步进式和连续式组，总采集时间分别约28.5分和27分，其中发射采集约12分。重建后图像目测无明显差异（图4）。
4．AC和NAC组的比较，目测50例有和无衰减校正的骨断层图，其质量无明显差别（图5）；对AC和NAC组的3D图像计算T/B比值，结果见表2。

表2 骨断层AC和NAC两组的T/B的比较

分组 例数 T/B（x±SD） t p
AC1 50 16.98±11.62 6.601* ＜0.001*
NAC1 50 8.54±3.88    
AC2 50 13.64±5.66 9.495# ＜0.001#
NAC2 50 7.45±2.69    

*AC1和NAC1比较
#AC2和NAC2比较

讨 论

关于360°或180°采集。Tondeur M等[3]曾报告过在背痛患者，利用后位180°每帧30或40秒采集可获得较360°每帧20秒采集更好的图像。本研究结果也证实了在每帧30秒时360°或180°采集有同样的图像质量，且180°采集节省了约一半的时间（16.4分）。但实际操作中，当作180°断层时，需要将双探头从相对模式（H-mode）转换到相垂直模式（L-mode）；随之为完成下一个受试者的全身扫描，又不得不将双探头从L-mode转换到H-mode，前后操作需花费10分以上。因此，对于双探头仍以360°断层较为方便；若应用单探头，为节省时间，推荐180°断层。

一般认为，采集图像的帧数越多，断层图像的分辨率越能接近最佳值，但采集图像帧数多，增加了采集时间和图像处理时间，也扩大了储存空间。本组研究结果表明，在360断层时，6°/帧断层较3°/帧断层节约了16.1分，图像质量未受明显影响，故采用6°/帧断层更为合适。

步进式和连续式采集，又称为逐步拍摄和持续旋转采集。前者是指探头旋转到预定角度时暂停运动，采集一次投影，然后继续旋转，如此反复，直到投影采集完成；后者是探头在慢速的连续旋转过程中采集数据，投影由预定角度范围内的数据迭加形成，这样可以节约时间。从理论上讲，连续式采集因为投影是由探头在运动中采集的数据形成的，图像的分辨率会降低，而且图像中离旋转中心轴越远的部分，分辨率降低越严重[4]；而实际上，本研究中连续式采集与步进式采集图像质量没有明显差别，常规使用连续式采集时间上节约1.5分。

鉴于在重建技术中，迭代法与滤波反投影法相比较，能提供较好的空间分辨率，减少伪影的发生，故本研究统一采用迭代法重建。SPECT/CT系统所配置的CT原定目标是改善核医学图像的解剖定位和作衰减校正，由表2的数据可以看出，在放射性较高和放射性较低的椎骨，T/B值AC组均较NAC组明显增高，提示AC后的图像有较好的对比度，但目测图像质量无明显差别，究其原因，可能是由于图像显示的上下限自动调节到最佳程度所致。众所周知，衰减校正对符合图像的意义远大于对SPECT图像的意义[5]，骨断层不需要采用衰减的理由还可能与下列因素有关：①骨在人体不是一个唯一固定的区域；②骨的容积相对较小；③骨密度和软组织密度差别较大，不受软组织的影响。

参考文献

  1. 德国SNM会
  2. 本院世界核医学大会
  3. Tondeur M, Ham H.360°or 180°for bone SPECT of thr spine?
    Nuclear Medicine communication,1994,15:279-282.
  4. 王怀增主编，卫生专业技术资格考试指南·核医学专业，知识出版社，2001，北京
  5. 朱家瑞。多功能ECT在肿瘤学中的应用。内部资料（GE医疗，2000，10，P25)