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[摘要]目的探讨PET/CT不同管电压下的CT加权剂量指数测量及其对图像质量的影响。方法在管电压分别为140、120、100、80 kV等条件下，使用PET/CT系统对Catphan®500 CT的性能模体和CT剂量模体进行扫描。测量CT图像的相关性能，同时测量和计算不同管电压下CT加权剂量指数（CT Dose Index of weighted，CTDIw）以及给定螺距下的CT容积剂量指数（CT Dose Index of volume，CTDIvol）。结果管电压不影响CT图像的高对比度分辨力，但是随着管电压的增加，CT图像的低对比度分辨力、CTDIvol、CT图像的均匀性和噪声性能等均随之增加。对比度在0.30%、0.50%和1.00%时低对比度分辨力随管电压的增大而增大；CT图像的均匀性也随着管电压的升高而变优，其中在120～140 kV之间变化幅度较小，而在80～100 kV时变化幅度较大；其中CTDIvol的增加呈线性规律增加，而性能提高则呈非线性规律。结论随着管电压的降低，PET/CT检查中的CT剂量也会降低，并且在CT剂量超过一定值时，适当降低CT剂量不会影响CT图像的质量。

[关键词]管电压；图像质量；辐射剂量；正电子发射断层摄影术；体层摄影术

引言

PET/CT是指临床上PET检查和CT检查的组合体，两者由同一个工作站共同控制，能够同时获得解剖上和功能上的影像学优势[1]。由于PET/CT检查对受检者所产生的辐射剂量明显高于受检者单独进行PET检查或常规局部CT检查所产生的辐射剂量，因此如何能在保证一定检查质量的同时又尽可能地降低受检者所接受的辐射剂量是目前临床上较为重视的问题[2-3]。为此本研究在不同管电压下使用PET/CT系统对Catphan®500 CT性能模体和CT剂量模体进行扫描，探讨PET/CT不同管电压下的CT加权剂量指数测量及其对图像质量的影响。

1 资料和方法

采用GE公司所生产的Discovery ST-16型PET/CT系统；采用DCT 10笔形电离室测量仪进行辐射剂量的测量；CT性能检测模体则采用美国模体实验室所生产的Catphan®500 CT模体，其中包括CTP486固体水、均匀性模块、CTP515低对比度分辨力模块、CTP528高对比度分辨力模块以及CTP401线性模块等4个测量模块。

分别设置140、120、100、80 kV等4组管电压对CT检测模体实施扫描。所有扫描参数除管电压外统一使用临床上PET/CT检查所用值[4]。螺距统一设定为1.75，层间距设定为3.27 mm，层厚设定为3.75 mm，管电流统一设定为150 mA，扫描速度限定为1 s/rot[5]。

分别在4种管电压情况下采取DCT 10笔形电离室测量仪轴扫测量CT加权剂量指数（CT Dose Index of weighted，CTDIw）值，对于给定螺距下的CT容积剂量指数（CT Dose Index of volume，CTDIvol），按照公式CTDIvol=CTDIw/螺距，计算不同螺距时的CTDIvol[6]。

将研究中所扫描得到的CT检测模体图像保存到影像数据传输及储存系统（PACS）工作站中，分析各模块图像，测量不同扫描条件下的高、低对比度分辨力和均匀性、线性以及噪声指标等。其中均匀性为边缘对中心CT值最大偏差的绝对值，公式为U=|CTC-CTP|max，差值越小则代表均匀性越好[7]。

获取不同扫描条件下的CTDIvol和各种性能指标，用SPSS 19.0软件分析各CT性能指标和CTDIvol之间的关系。

2 结果

本研究在4种管电压条件下对CT模体进行扫描所获得的CTDIw值随管电压的增加而呈现线性增加。各组管电压条件下扫描所得CTDIw值，见表1。

表1 各组管电压条件下扫描所得CTDIw值

按照公式U=|CTC-CTP|max计算表1中数据，得到计算所得和机器给出的CTDIvol值。在其他条件一定时，CTDIvol随着管电压的增大而增大。各组管电压条件下CTDIvol结果，见表2。

表2 各组管电压条件下CTDIvol结果（mGy）

本次研究4组管电压条件下扫描所得CT图像的高对比度分辨力无显著差异；对比度在0.30%、0.50%和1.00%时低对比度分辨力随管电压的增大而增大；CT图像的均匀性也随着管电压的升高而变优，其中在120～140 kV之间变化幅度较小，而在80～100 kV时变化幅度较大；CT图像噪音则随管电压的升高而变小；不同管电压下同一物质的CT值有所不同，并且不同物质的CT值之差受管电压的变化而影响。各组管电压条件下CT图像性能指标，见表3。

3 讨论

PET是正电子发射型计算机断层扫描显像仪的简称，其主要组成包括检查床、探头、图像显示以及数据处理系统等[8]。临床使用PET检查能够比其他设备更早地做出诊断，灵敏性更高[9]。但是由于PET的工作原理以及药物的限制，其在临床运用上存在定位不够精确的劣势，所以把PET和CT两种检查设计组合在一起，同时进行CT显像和PET显像，将两者的优势结合起来[10]。PET能够选择性地反映出组织器官的代谢情况，同时从分子水平上检查人体组织的生理和病理以及生化和代谢等情况；而CT则能够利用X射线对PET所扫描到的图像进行衰减和校正，既能提高临床图像分辨力，又能大大缩短采集数据所需要的时间，并且能够对病变部位进行准确的解剖定位和为鉴别诊断提供准确可靠的依据[11-12]。由于PET和CT的结合，既能弥补两者的不足又能更好地发挥两者优势，因此PET/CT已经成为目前临床上最高档次和最完美的医学影像设备[13]。全面实现了医学影像学关于定位、定量、定性、定期等“四定”的目标，即能够及时发现病变以及明确病变部位、对疾病或病变在形态学和功能上的改变进行量化、能够明确形态和功能改变在病理或生理上的性质、能够确定疾病的发展阶段等[14]。

表3 各组管电压条件下CT图像性能指标 (螺距=1.75，层厚=3.75 mm)

由于临床上PET/CT多为全身性检查，因此受检者常需要接受较大的辐射剂量[15]。为了能够在保证PET/CT检查的图像质量情况下又能减少受检者接受的辐射剂量，本研究采用GE公司所生产的Discovery ST-16型PET/CT系统在不同管电压下对Catphan®500CT性能模体和CT剂量模体进行扫描，从而探索如何既能保证检查质量又能降低放射剂量。本次研究中除管电压外其他扫描条件均一致，经研究分析后得出在80、100、120、140 kV等4种管电压条件下对CT模体进行扫描，所获得的CTDIw值随管电压的增加而呈现线性增加，并且CTDIvol随着管电压的增大而增大。即在固定条件下，管电压的增加会导致X射线光子的能量也随之增加，从而增加了辐射剂量[16]。当管电压从120 kV增加为140 kV的时候各种图像质量改善幅度均较小，而造成的辐射剂量却大大增加，因此，临床扫描中管电压不宜设定为140 kV。即管电压的提升能有效改善检查图像的质量，但同时也带来了大剂量的辐射，并且在管电压增加到一定程度时图像质量不会再增加，因此可以在保证质量的同时降低管电压而降低受检者所需要承受的辐射剂量[17]。

综上所述，随着管电压的降低，PET/CT检查中的CT剂量也会降低，并且在CT剂量超过一定值时，适当降低CT剂量不会影响CT图像的质量。

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

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

Abstract：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.

Key words：tube voltage; image quality; radiation dose; positron emission tomography; tomography