单床位采集时间68Ga-DOTA-NOC PET对图像质量的影响

管梓淞，徐 磊，杨 瑞，钱鑫宇，孟庆乐

神经内分泌肿瘤（neuroendocrine neoplasms，NEN）是一组起源于弥散神经内分泌系统的异质性显著肿瘤，进行68Ga-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-1，4，7，10-四乙酸-1-萘丙氨酸3-奥曲肽[68Ga-1，4，7，10-tetraazacyclododecane-1，4，7，10-tetraacetic acid-1-Nal 3-octreotide，68Ga-DOTA-NOC]正电子发射计算机体层摄影术（positron emission tomography，PET）/CT检查是临床诊断鉴别该病种的重要方法[1，2]。优秀的图像是临床诊断的基础，但是影响图像的质量因素有很多，如注射剂量、患者体格、患者体位、单床位采集时间、PET/CT 机器性能均有较大的影响[3～5]。若注射剂量较少、采集时间较短，会导致PET 图像噪声较高，病灶显像不清晰[6]，这时延长单床位采集时间是提高图像质量的重要补偿方式。68Ga-DOTA-NOC PET/CT 在临床诊断方面的研究较多[7～10]，而低剂量68Ga-DOTANOC PET 单床位采集时间对图像质量影响研究较少。目前生产高性能PET/CT 的厂家较多，机器性能、采集协议和重建的设置参数各不相同，没有形成临床采集统一标准。因此，笔者针对上海联影公司生产的uM780 型PET/CT，探讨低剂量68Ga-DOTA-NOC PET单床位采集时间对图像质量的影响和临床分析。

1 资料与方法

1.1 试验资料

1.1.1 临床资料

选择2019年4月至2019年8月在南京医科大学附属南京第一医院行68Ga-DOTA-NOC PET/CT 检查的NEN 患者23 例（43 处病灶），其中男性9 例，女性14 例；年龄23～73 岁，平均年龄50.35 岁（标准差14.84 岁）；身高1.52～1.80 m，平均身高165.35 m（标准差0.09 m）。所有患者均病理诊断为NEN 并签署知情同意书。

1.1.2 模体

体模实验采用美国国家电气制造者协会标准体模，内含6 个热球直径分别为10 mm、13 mm、17 mm、22 mm、28 mm 和37 mm。在直径10 mm、13 mm、17 mm、22 mm 球体内注射68Ga-DOTA-NOC，模体腔内放射性活度为5.31 kBq/mL，热球与腔体放射性活度比值为4 ∶1[11]。

1.2 方法

1.2.1 图像采集与重建

检查前不需要空腹，注射68Ga-DOTA-NOC 剂量为3.80～12.81（7.12±1.93）MBq，注射剂量为0.05～0.32（0.13±0.05）MBq/kg（体质量），注射后45～60 min上机检查。药物的标记是在净化实验室用德国ITG公司的自动化标记模块完成。采用联影uM780 型PET/CT 进行检查。常规扫描条件：管电压120～140 kV，管电流180～200 mAs，螺距0.5，扫描层厚为3 mm。扫描范围为颅骨到股骨中端，根据患者的身高不同需要3～4 个床位，单床位采集时间为5 min，总采集时间为16～21 min，然后重建PET 图像为4、3、2、1 min，床位重叠率为30%。体模采集参数为1 个床位采集10 min。

PET 图像重建算法采用有序子集最大期望值法（ordered subset expectation maximization，OSEM） 迭代（2 次迭代子集数20）+ 飞行时间（time of flight，TOF）技术和点扩散函数（point spread function，PSF）技术，高斯滤波函数的半高全宽为3 mm。

1.2.2 图像分析

体模PET 图像评估采用变异系数 （coefficient of variation，CV）、对比度（Contrast）和信噪比（siganalnoise ratio，SNR）[12]，如公式（1）～（3）所示：

其中：BG 代表9个背景感兴趣区 （region of interest，ROI）（直径3 mm）的平均放射性计数率；SD 代表9个背景ROI 放射性计数率标准差的平均值。

临床PET 图像质量评估采用肝脏标准摄取最大值（maxium standardized uptake value，SUVmax）、SUVmean、CVliver和病灶SUVmax等指标[13]，前3 个指标由勾画3个直径3 mm 的ROI 在肝脏最大层计算所得，病灶SUVmax是后处理工作站自动勾画获取，计算公式如（4）和（5）所示。

1.3 统计学方法

采用GraphPad Prism 7 数据软件进行分析。对临床PET 图像中单床位不同采集时间的肝脏SUVmean、SUVSD、CVliver和病灶SUVmax进行单因素方差分析和多样本t 检验。体模PET 图像分析采用折线图的方式比较CV 值、对比度和SNR 与单床位采集时间之间的关系。P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 单床位采集时间对体模PET 图像质量的影响

分析体模图像得出10 min 时图像质量最好，当时间越短时图像越差，单床位采集时间为3 min 时图像显示噪声稍高，但优于1 min 和2 min，采集时间低至1 min 时，图像噪声最高，质量最差（图1）。

单床位采集时间不同、体模图像CV 值、对比度和SNR 之间分析出从1 min 延长到10 min，4 组体模的CV 值呈现整体下降的状态，SNR 均呈整体上升。热球22 mm 的CV（%）从最大值23.64%降至7.58%；体模的对比度在1～4 min 时呈下降的状态，5～10 min趋于稳定，总体处于5 左右，浮动范围为5.28～6.29；SNR 整体为先上升后稳定的状态，从最小值18.48 升至56.52。热球17 mm 的CV（%）从最大值19.94%降至6.62%；对比度在1～3 min 为下降的状态，4 min（13.64）和5 min（12.51）略高于3 min（11.24），5～10 min趋于稳定，总体处于5 左右，浮动范围为5.30～6.03；SNR 整体为先上升后稳定的状态，从最小值25.19 升至63.04，但出现4 min（33.84）略低于3 min（35.90）。热球13 mm 的CV（%）从最大值27.49%降至5.02%，其中9 min（10.06%）略高于8 min（8.78%）；对比度1～4 min 呈下降趋势，5～10 min 趋于稳定，总体处于4.7左右，浮动范围为4.67～4.74；SNR 呈现上升趋势，从最小值20.58 上升54.50，其中9 min（47.49）略高于8 min（42.36）。热球10 mm 的CV（%）从最大值14.48%降至7.54%，其中8 min（6.61%）略高于7 min（5.70%），对比度1～10 min 趋于稳定，浮动范围为3.63～3.25；SNR 呈现上升趋势，从最小值18.16 升至49.79（图2）。

2.2 单床位采集时间对临床PET 图像质量和标准提取最大值影响

临床图像在单床位采集时间的不同中分析得出在3～5 min 的图像人眼无法判断出全身PET 图像和肝脏层面图像质量之间的区别；2 min 的图像开始变差；采集时间降为1 min 每床位时，肝脏层面图像显示噪点明显变多，全身图像中直肠2 个摄取（0.8 cm3和0.9 cm3）显像清晰（图3）。

在临床实际应用中分析43 处病灶的融合图像时发现41 处病灶显示清晰，其中有2 处病灶1 min 和2 min融合图像未见明显摄取，单床位采集为3 min 时病灶在融合图像显示清晰可见；采集时间为4～5 min 时融合图像噪声低，病灶显示清晰。选出一处位于右侧髂骨的病灶进行图像分析，可以看出单床位采集时间为1 min时，融合图像噪声与其余4 幅图像相比噪声最高病灶处未见明显摄取；单床位采集时间为2 min 时，融合图像噪声稍降低仍未见明显摄取；单床位采集时间为3 min时，融合图像噪声降低可见病灶处摄取增加与前2 min对比病灶显像清晰；单床位采集时间为4～5 min 时，融合图像噪声低，病灶摄取增加显像清晰（图4）。

通过定量分析得出，①单床位采集时间的延长肝脏SUVmean在降低，1～5 min 对应SUVmean是4.83±2.16、4.92±2.18、5.13±2.37、4.93±2.32、4.86±2.10；单因素方差分析和多样本t 检验得出5 组数据间差异无统计学意义（F=8.4，P>0.05）。②单床位采集时间延长肝脏SUVSD减低，1～5 min 分别为0.99±0.46、0.75±0.35、0.67±0.32、0.60±0.30、0.57±0.29；1 min 与3 min 组间单因素方差分析差异存在统计学意义（F=2.27，P=0.029），1 min 与4 min 组间差异存在统计学意义（F=2.35，P=0.022），1min 与5min 组差异存在统计学意义（F=2.80，P=0.019）。③单床位采集时间的延长肝脏CVliver值减低，1～5 min 分别为22.00%±10.72%、16.00%±9.46%、14.86%±10.03%、13.46%±10.15%、13.09%±10.32%；单因素方差分析显示，1 min 组与3 min 组、1 min 组与5 min 组之间CVliver得分差异有统计学意义（F=3.048，P<0.020）。④病灶SUVmax1～5 min 分别为24.86 ±15.29、24.02 ± 15.16、23.97 ± 15.03、24.06 ± 14.81、23.89±14.25，5 组数据通过单因素方差分析得出相互之间差异无统计学意义（F = 0.030，P = 0.9983），1 min 对应病灶SUVmax最大，5 min 时次之（图5）。

3 讨论

精准医疗方面PET/CT 发挥着重要的作用[11]。精确诊断的前提是有着最佳的PET 图像，单床位采集时间影响PET 图像质量较大。目前已有关于患者不同体质量68Ga-DOTA-NOC 采集协议研究[14]，但还没有国产PET/CT 的单床位采集协议。笔者研究探索低剂量68Ga-DOTA- NOC 单床位采集时间的不同对PET 图像质量的影响。

笔者研究从视觉上分析体模图像质量随着单床位采集时间减少变差，从10 min 降为4 min 时，人眼无法判断出PET 图像质量的差异；当采集时间为3 min时，图像噪声逐渐提高；图像质量最差是在采集时间为1 min。与Akamatsu G 等[15]研究结果保持一致，单床位采集时间越长（10 min 时）图像质量最好，随着采集时间的减少图像质量越差；PET 图像的对比度随着单床位采集时间的增加逐渐平稳，图像质量逐渐稳定。

笔者研究单床位采集时间延长至3 min 时图像噪声降低，图像质量较采集时间为1 min 时相比图像质量有所提高，能够更好地满足临床诊断。通过定量分析得出，延长单床位采集时间肝脏SUVmean减低，说明随着采集时间的缩短，PET 图像SNR 较低，噪声大于信号，所以SUVmean增大，通过单床位采集时间的增加即可抑制噪声，SNR 提高了，SUVmean明显降低，更接近真实值，这与陈香等[16]研究结果保持一致，在单床位采集时间为3 min 时可获得更好的图像质量。病灶SUVmax在单床位采集时间为1 min 时最大，噪声影响PET 图像质量最大；当单床位采集时间从2 min 增加到5 min 时，病灶SUVmax呈降低后上升的状态，是因为均匀度较差，噪声容易影响均匀度；单床位采集时间为5 min 时总采集时间需要15～20 min，由于采集时间较长，存在患者不耐受和患者生理性的胃肠道蠕动所导致图像融合，存在对位误差的问题，尽可能地缩短采集时间可以减少图像误差。

综上，在低剂量68Ga-DOTA-NOC PET/CT 扫描时，单床位采集时间为3 min 即可得到优质图像（总采集为11～14 min），说明低剂量68Ga-DOTA-NOC PET 扫描的可行性，且延长采集时间可有效抑制图像噪声，为建立和推广国产PET 临床采集协议提供参考依据。