不同剂量 18 F-FDG对符合线路探测图像质量的影响
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中华医学研究杂志 2004年2月 第4卷 第2期
【摘要】 目的 探讨符合线路显像时 18 F-FDG剂量对重建图像质量的影响。方法将Phantom模型内分别灌注比活度为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三探头符合线路SPECT仪进行采集。采集光子峰(511KeV)和康普顿散射峰(300KeV)，能窗30%。图像重建采取迭代法，后滤波:低通，陡度因子2.0，截止频率0.30。从重建横断图像上选取同一层面进行半定量分析;计算冷区与本底比值。同时比较在有、无BEACON衰减校正时的差异。结果 18 F-FDG剂量为12.3、6.16、3.08MBq/kg图像较好，对比度和分辨率也较好，而49.3、24.3MBq/kg由于非符合计数太多造成背景模糊，图像不清，1.54、0.74、0.835MBq/kg本底噪声非常高，信息量较低，严重影响分辨率和均匀性。BEACON衰减校正后图像均匀性、分辨率提高。结论 Marconi IRIX三探头SPECT仪进行Phantom模型符合线路显像时 18 F-FDG显像的最佳剂量范围是12.3～3.08MBq/kg。进行衰减校正是必要的，衰减校正后的图像分辨率、均匀性比未校正时要好。
, 百拇医药
关键词 断层摄影术 发射型计算机 脱氧葡萄糖 质量控制
【文献标识码】 A 【文章编号】 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，Fudan 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.
, 百拇医药
Key words coincidence imaging 18 F-FDG quality control ECT
随着医疗设备的不断更新和发展，具有符合线路功能的SPECT在我国临床上已广泛使用。目前采用正电子显像的放射性药物多为 18 F-脱氧葡萄糖( 18 F-FDG)。在显像过程中所使用 18 F-FDG的剂量因机器不同而异，多数为国外推荐的剂量。 18 F-FDG符合线路显像的图像质量与所使用剂量之间的关系目前未见有报道。本研究通过半定量与目测分析对 18 F-FDG剂量与图像质量间的关系进行了研究，并通过比较得出最佳的 18 F-FDG使用剂量。
1 材料与方法
1.1 仪器 Marconi-IRIX三探头SPECT仪。模型:Phanˉtom模型:ECT/DLX/P，模型内共有6个冷球，其直径分别为9.5、12.7、15.9、19.1、25.4、31.8mm。模型内分别灌注以相当于比活度为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 图像采集 将模型用支架固定，放在旋转中心位置上，三探头中的相邻两个探头互成102°夹角，探头采集半径27cm，3°·帧 -1 ·30s -1 ，探头旋转共120°，采集180帧。分别 采集光子峰(511KeV)和康普顿散射峰(300KeV)，能窗均为30%。采集的条件为:发射(emission)扫描30min，散射(Txmission)扫描1min，透射(transmission)扫描13min，本底采集2min。图像重建用迭代法，采用低通滤波函数，陡度因子2.0，截止频率为0.30。
1.3 图像分析 主要应用横断面断层图像目测分析。从各组重建图像中选取位于中间位置的同一层面图像进行目测分析，观察均匀度、分辨率、清晰度。
半定量分析:冷区对比度:对大球划取感兴趣区，并在其周围划取同样大小的感兴趣区，收集4次计数。采用下面的公式进行计算，得出影像对比度 [1] :
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C 对比度 = (计数·象素 -1 ) 冷球 -(计数·象素 -1 ) 本底 (计数·象素 -1 ) 本底 )
2 结果
2.1 目测法分析 (1)49.3MBq/kg图像:图像背景模糊，图像周围外周边缘部分影像较浓，机器在采集过程中出现错误提示。可因计数过多，导致机器停止采集。经过衰减校正后图像周围有一圈较浓的影像。(2)24.3MBq/kg图像:图像采集仍处于超出仪器设定的计数范围内，图像周围经过校正后仍有一较浓的圆晕。(3)12.3，6.16和3.08MBq/kg中剂量图像:均匀性、分辨率、对比度都比较好，本底噪声低，经过校正后图像比较均匀，周围没有圆晕现象。上述5个剂量都可看到6个小球中的5个。(4)1. 54MBq/kg图像:本底噪声非常高，信息量低，严重影响分辨率与均匀性。0.74MBq/kg图像由于剂量太低，无法得出图像，无法进行计数统计(见图1)。0.385MBq/kg的图像由于计数率太低仪器不能采集。
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图1 各剂量的图像，49.3～3.08MBq/kg各剂量都能看到6个球中的5个
2.2 定量分析 见表1。49.3和24.3MBq/kg高剂量时，对比度数值较高。12.3，6.16和3.08MBq/kg时:对比度较低剂量数值增加，较稳定。1.54MBq/kg时:由于放射性计数太低，对比度较低，不能清楚显示采集的数据。0.74和0.385MBq/kg时没有采集到图像，无法统计计数。
经统计学分析，各剂量间差异无著性P>0.05。
表1 不同剂量时的衰减校正和未衰减校正时的对比度比活度
3 讨论
探头采集的放射性计数受晶体死时间的影响。所谓死时间是指单位时间内到达探头晶体的光子数较多时，晶体在处理前一个光子事件时对后续光子的到达没有反应而造成光子漏计。当剂量由低到高进行探测时，探测效率先是上升，当剂量达到一定的程度时，探测器处于饱和状态，当剂量继续增加时，多出现这种错误。符合线路SPECT采用的是碘化钠晶体，而这种晶体本身的计数效率较低，在剂量较低时，也会出现计数错误。
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符合线路进行显像时，随着剂量的增高，散射也随着增加，测得的非符合计数增加，其本底也相应增加。经过迭代法重建后，在高剂量的图像中四周出现圆晕，冷区计数较高，但对缺损区大小的分辨没有什么差别，基本都分辨出6个小球中的5个。经过衰减校正后整个图像出现中间较淡的现象，在49.3MBg/kg尤其明显。但在中剂量图像中这种现象只有未衰减图像可看到，衰减校正图像中，均匀性较好。在低剂量的图像中由于晶体的符合计数收集太少，只有非符合计数和本底计数，所以图像显示不清，只有模糊的 图像。通过对图像和半定量的分析，我们认为进行衰减校正是必要的，衰减校正后的图像分辨率、均匀性比未校正时要好。
理论上讲，只有探测器处于可接收的范围内，剂量越大越好，但考虑到人体所能吸收的有效剂量当量，不能超过人体最大吸收剂量 [2] 。我们参考65kg的病人作为标准，按照人体的吸收剂量来计算。通过称量模型自身净重与充满水时的重量，得出单位重量的显像剂量3.08～12.33MBq/kg是最佳的。由此可计算出人体显像的剂量，200.21、400.83、801.67MBq可作为最佳剂量。以1MBq 18 F-FDG产生的29μSv有效剂量当量来计算以上3个剂量有效当量分别为5.8、11.6、23.2mSv，远小于放射防护原则要求的一次性照射的有效剂量当量的最大允许剂量100mSv [3，4] 。我们在采集过程中采用的是仪器本身设定的采集时间，当然也可延长采集时间来提高图像的质量，但延长采集时间会增加病人的不适，对老年病人或小孩采集时应当注意。
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通过以上各种指标的比较和图像的客观判断，再结合临床上应用的各种采集条件，如患者受照剂量、采集的数据总量、采集的时间不同、采集时病人的身体状况 [5] ，我们认为最佳的给药剂量为3.08～12.33MBq/kg，此剂量范围仅适用于Maconi IRIX仪器。
参考文献
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，Fujiwara 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.
作者单位:200032上海复旦大学附属中山医院核医学科
(收稿日期:2003-11-17)
(编辑小 川), 百拇医药(许长德 陈绍亮 石洪成 刘文官 姚之丰)
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关键词 断层摄影术 发射型计算机 脱氧葡萄糖 质量控制
【文献标识码】 A 【文章编号】 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，Fudan 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
随着医疗设备的不断更新和发展，具有符合线路功能的SPECT在我国临床上已广泛使用。目前采用正电子显像的放射性药物多为 18 F-脱氧葡萄糖( 18 F-FDG)。在显像过程中所使用 18 F-FDG的剂量因机器不同而异，多数为国外推荐的剂量。 18 F-FDG符合线路显像的图像质量与所使用剂量之间的关系目前未见有报道。本研究通过半定量与目测分析对 18 F-FDG剂量与图像质量间的关系进行了研究，并通过比较得出最佳的 18 F-FDG使用剂量。
1 材料与方法
1.1 仪器 Marconi-IRIX三探头SPECT仪。模型:Phanˉtom模型:ECT/DLX/P，模型内共有6个冷球，其直径分别为9.5、12.7、15.9、19.1、25.4、31.8mm。模型内分别灌注以相当于比活度为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 图像采集 将模型用支架固定，放在旋转中心位置上，三探头中的相邻两个探头互成102°夹角，探头采集半径27cm，3°·帧 -1 ·30s -1 ，探头旋转共120°，采集180帧。分别 采集光子峰(511KeV)和康普顿散射峰(300KeV)，能窗均为30%。采集的条件为:发射(emission)扫描30min，散射(Txmission)扫描1min，透射(transmission)扫描13min，本底采集2min。图像重建用迭代法，采用低通滤波函数，陡度因子2.0，截止频率为0.30。
1.3 图像分析 主要应用横断面断层图像目测分析。从各组重建图像中选取位于中间位置的同一层面图像进行目测分析，观察均匀度、分辨率、清晰度。
半定量分析:冷区对比度:对大球划取感兴趣区，并在其周围划取同样大小的感兴趣区，收集4次计数。采用下面的公式进行计算，得出影像对比度 [1] :
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C 对比度 = (计数·象素 -1 ) 冷球 -(计数·象素 -1 ) 本底 (计数·象素 -1 ) 本底 )
2 结果
2.1 目测法分析 (1)49.3MBq/kg图像:图像背景模糊，图像周围外周边缘部分影像较浓，机器在采集过程中出现错误提示。可因计数过多，导致机器停止采集。经过衰减校正后图像周围有一圈较浓的影像。(2)24.3MBq/kg图像:图像采集仍处于超出仪器设定的计数范围内，图像周围经过校正后仍有一较浓的圆晕。(3)12.3，6.16和3.08MBq/kg中剂量图像:均匀性、分辨率、对比度都比较好，本底噪声低，经过校正后图像比较均匀，周围没有圆晕现象。上述5个剂量都可看到6个小球中的5个。(4)1. 54MBq/kg图像:本底噪声非常高，信息量低，严重影响分辨率与均匀性。0.74MBq/kg图像由于剂量太低，无法得出图像，无法进行计数统计(见图1)。0.385MBq/kg的图像由于计数率太低仪器不能采集。
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图1 各剂量的图像，49.3～3.08MBq/kg各剂量都能看到6个球中的5个
2.2 定量分析 见表1。49.3和24.3MBq/kg高剂量时，对比度数值较高。12.3，6.16和3.08MBq/kg时:对比度较低剂量数值增加，较稳定。1.54MBq/kg时:由于放射性计数太低，对比度较低，不能清楚显示采集的数据。0.74和0.385MBq/kg时没有采集到图像，无法统计计数。
经统计学分析，各剂量间差异无著性P>0.05。
表1 不同剂量时的衰减校正和未衰减校正时的对比度比活度
3 讨论
探头采集的放射性计数受晶体死时间的影响。所谓死时间是指单位时间内到达探头晶体的光子数较多时，晶体在处理前一个光子事件时对后续光子的到达没有反应而造成光子漏计。当剂量由低到高进行探测时，探测效率先是上升，当剂量达到一定的程度时，探测器处于饱和状态，当剂量继续增加时，多出现这种错误。符合线路SPECT采用的是碘化钠晶体，而这种晶体本身的计数效率较低，在剂量较低时，也会出现计数错误。
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符合线路进行显像时，随着剂量的增高，散射也随着增加，测得的非符合计数增加，其本底也相应增加。经过迭代法重建后，在高剂量的图像中四周出现圆晕，冷区计数较高，但对缺损区大小的分辨没有什么差别，基本都分辨出6个小球中的5个。经过衰减校正后整个图像出现中间较淡的现象，在49.3MBg/kg尤其明显。但在中剂量图像中这种现象只有未衰减图像可看到，衰减校正图像中，均匀性较好。在低剂量的图像中由于晶体的符合计数收集太少，只有非符合计数和本底计数，所以图像显示不清，只有模糊的 图像。通过对图像和半定量的分析，我们认为进行衰减校正是必要的，衰减校正后的图像分辨率、均匀性比未校正时要好。
理论上讲，只有探测器处于可接收的范围内，剂量越大越好，但考虑到人体所能吸收的有效剂量当量，不能超过人体最大吸收剂量 [2] 。我们参考65kg的病人作为标准，按照人体的吸收剂量来计算。通过称量模型自身净重与充满水时的重量，得出单位重量的显像剂量3.08～12.33MBq/kg是最佳的。由此可计算出人体显像的剂量，200.21、400.83、801.67MBq可作为最佳剂量。以1MBq 18 F-FDG产生的29μSv有效剂量当量来计算以上3个剂量有效当量分别为5.8、11.6、23.2mSv，远小于放射防护原则要求的一次性照射的有效剂量当量的最大允许剂量100mSv [3，4] 。我们在采集过程中采用的是仪器本身设定的采集时间，当然也可延长采集时间来提高图像的质量，但延长采集时间会增加病人的不适，对老年病人或小孩采集时应当注意。
, http://www.100md.com
通过以上各种指标的比较和图像的客观判断，再结合临床上应用的各种采集条件，如患者受照剂量、采集的数据总量、采集的时间不同、采集时病人的身体状况 [5] ，我们认为最佳的给药剂量为3.08～12.33MBq/kg，此剂量范围仅适用于Maconi IRIX仪器。
参考文献
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.100md.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，Fujiwara 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.
作者单位:200032上海复旦大学附属中山医院核医学科
(收稿日期:2003-11-17)
(编辑小 川), 百拇医药(许长德 陈绍亮 石洪成 刘文官 姚之丰)