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现代仪器(www.moderninstrs.org.cn)二○○八年·第四期32BIOGRAPH 64型PET/CT与ECAT EXACT HR+型PET的性能比较程午樱朱朝晖欧阳萌霍力(中国医学科学院、中国协和医科大学，北京协和医院核医学科PET中心 北京 100730)摘 要通过模型研究和临床病例分析，比较Biograph64型PET/CT和EcatExactHR+型PET仪，并从病灶检出能力、图像质量、患者检查的方便性和工作人员操作的友好性等多个角度，对新型的Biograph64PET/CT的主要性能进行评价。关键词正电子发射断层（PET）计算机断层(CT)性能评价近年来，随着PET/CT技术的迅速发展，以及人们对PET/CT临床价值的认可[1~4]，这一先进、昂贵的大型医学影像设备在国内的装机数量迅速增加。至2007年底，已有100余台PET/CT投入使用或正在安装。PET/CT中PET部分有LSO、GSO和BGO等多种晶体，同机的CT也从最初的单排发展到64排的螺旋CT。这些发展一方面为专业人员提供丰富的选择，另一方面，如何正确认识厂家提供的各项性能技术指标，以购买到性价比适合所需的仪器设备，对决策者也是一个重要的挑战[5~8]。通过模型测试及临床病例分析，将新安装的Biograph64型PET/CT仪与原有的EcatExactHR+型PET仪进行比较，并结合患者检查和工作人员操作过程中的实际经验和体会，对新型的Biograph64PET/CT的主要性能进行评价。1 材料与方法1．1 仪器PET/CT扫描仪为Siemens公司Biograph64(TruePoint，TrueV)型，有52个硅酸镥（LSO）晶体环，轴向视野为216mm，中心分辨率横向约4.2mm，轴向约4.7mm。PET扫描仪为Siemens公司ECATEXACTHR+型，有32个锗酸铋（BGO）晶体环，轴向视野为155mm，中心分辨率约5.0mm。1．2 模型选用桶状模型，横断面直径为200mm，高180mm，内含不同大小的9个阳性柱、7个阴性柱和7个阴性球。阳性柱有两组，对称分布，直径依次为4.3mm、5.7mm、7.0mm、8.8mm、11.2mm、14.0mm、17.6mm、22.1mm和37.8mm。其中最大柱分布于两侧，与邻柱的边缘间距为31.3mm；其余8柱的边缘间距依次为3.4mm、4.2mm、5.3mm、6.8mm、12.7mm、15.4mm和15.8mm，与对应柱的边缘间距为4.9mm、6.0mm、7.3mm、8.8mm、11.5mm、14.5mm、18.2mm和22.8mm。阴性柱的直径依次为5.9mm、9.2mm、7.2mm、11.4mm、14.3mm、18.0mm和22.3mm，间距均为76.1mm。阴性球的直径依次为5.8mm、7.3mm、9.1mm、11.4mm、14.2mm、17.8mm和22.0mm，间距亦为76.1mm。模型内注入约40℃的温水，以利放射性更快分布均匀。水中加入18F-FDG296MBq，静置4h后采集图像。1.3 临床病例在本院PET中心行系列随访的病人5例，均需要用原PET仪扫描以便与前次PET图像比较，同时又希望用新的PET/CT进行检查，以利于更好地诊断和便于将来随访。病人空腹4h以上，测定血糖值正常后，按7.4MBq/kg体重静脉注射18F-FDG。安静闭目休息50min后，经病人同意，先后行PET/CT及PET扫描。1．4 采集、处理和分析Biograph64型PET/CT用三维（3D）方式采集，使用64层螺旋CT低剂量扫描作衰减校正。模型研究分别采用躯干采集模式（1个床位，发射采集时间分别为1min、2min、3min）和脑采集模式（发射采集时间分别为2min、5min、10min）。患者检查时，躯干模式发射采集2min/床位，脑模式发射采集7min。EcatExactHR+型PET也用3D采集，使用68Ge源透射采集作衰减校正。模型研究分别采用躯干模式（2个床位，发射采集时间分别为1min/床位、2min/床位、3min/床位、5min/床位）和脑模式（发射扫描为2min、5min、10min，动态采集，可以组合出2min、5min、7min、10min、15min和17min的图像）采集。病人检查时的采集条件如下：躯干显像为2D采集，6min/床位；脑显像为3D33二○○八年·第四期研究报告采集，约7min；透射采集时间均为3min，用节段（segmentation）法获得衰减校正图。用厂家推荐的默认参数各自进行重建。用视觉和半定量的方法比较两台扫描仪采集图像中病灶检出数目、病灶边界的清晰度、病灶与本底区域的对比度和均匀性等的差异。2 结果2．1 PET/CT和PET采集图像的比较2.1.1脑采集模式在脑采集模式下，PET/CT和PET对模型中各种病灶检出能力的比较列于表1。在中心视野，要获得具有同等分辨力的图像，PET/CT需要的发射扫描时间仅约PET的1/2：PET/CT采集5min和PET采集10min可分辨直径4.3mm的阳性柱状灶；PET/CT采集10min和PET采集17min可检出直径5.8mm阴性球状灶。在采集时间相同时，PET图像中病变与本底的对比度和病灶边界的清晰度不如PET/CT图。表1 Biograph 64型PET/CT与ECAT EXACT HR+型 PET对模型中病灶检出能力的比较采集时间(min)检出阳性柱数（共9个）检出阴性柱数（共7个）检出阴性球数(共7个)PET/CTPETPET/CTPETPET/CTPET脑显像287775459877647/8/7/51099777515/9/7/617/9/7/7躯干显像1/床位8776652/床位9777753/床位9877765/床位/8/7/6比较临床病人的脑显像（发射扫描时间均为7min），PET/CT图像比PET图像的清晰度明显高，皮层边界更清晰，基底节结构显示更清楚（见图1）。图1 PET（左）和PET/CT（右）脑显像图像的比较发射扫描时间均为7mim2.1.2躯干采集模式在躯干采集模式下，PET/CT和PET对模型中病灶检出能力的比较亦列于表1。在中心视野，要获得具有同等分辨力的图像，PET/CT需要的发射扫描时间还不到PET的1/2：PET/CT采集2min以上可分辨直径4.3mm的阳性柱状灶，而PET采集5min仅可分辨直径5.7mm的阳性柱状灶；PET/CT采集2min以上可检出直径5.8mm阴性球状灶，而PET采集5min仅可检出直径7.3mm阴性球状灶。在采集时间相同的图像中，PET显示的病变与本底的对比度以及病灶边界的清晰度不如PET/CT。对临床病人的躯干采集图像（PET/CT发射扫描2min，PET为2D采集6min）进行比较，PET/CT的清晰度明显高于PET，不同组织的对比度更好（见图2）。PET与CT图像融合后，能够更准确地定位病灶（见图3）。图2 PET和PET/CT躯干显像图像的比较上.PET2D采集，发射扫描6min/床位；下.PET/CT3D采集，发射扫描2min/床位。图3 PET、PET/CT对乳腺癌骨转移病灶显示的比较a.PET横断面，2D采集，发射扫描6min/床位；b.PET、CT及二者的横断面融合图像，3D采集，发射扫描2min/床位。2．2 检查流程的比较使用ECATEXACTHR+型PET仪行常规躯干检查需5~6个床位，每个床位的检查时间为8~10min，加之透射扫描与发射扫描交替时放射源的伸出、缩回时间，一个完整的躯干检查需患者在检查床上平躺约1h，期间要保持躯干部位不动。现代仪器(www.moderninstrs.org.cn)二○○八年·第四期34患者检查的舒适度较差，体弱或重病患者难以耐受。使用Biograph64型PET/CT行常规躯干检查需4~5个床位，每个床位的扫描时间为2min，用于定位和衰减校正的CT扫描总时间不到1min，因此，一个完整的躯干检查可在10min左右完成。同时增设许多提高检查舒适度的低衰减软垫，以增强患者对检查的耐受性。但PET/CT检查时患者需要接受更多的射线；而且，PET/CT对位不准引起的校正伪影很常见，处理时最好常规重建非衰减校正的PET图像，以供读片时参考。2．3 操作界面的比较EcatExactHR+型PET仪的计算机系统采用SUN工作站和UNIX操作系统，关机、重启、查看系统数据等需手工输入指令，操作相对繁琐，人机界面相对不够友好。而Biograph64型PET/CT仪工作站采用Windows操作系统，各项指令可通过鼠标点击操作，很多情况下可以“一键式”完成，操作相对简单、清晰，符合一般计算机用户的习惯，人机界面较友好。但PET的SUN工作站相对稳定，而PET/CT的Windows系统更容易出现“死机”和性能下降，需要每日重启计算机。3 讨论Biograph64(TruePoint，TrueV)型PET/CT仪采用LSO作为晶体探测器的材料，而EcatExactHR+型PET仪的晶体材料为BGO。LSO与BGO相比，能量分辨率近似，但光输出量高，且余辉时间短，使随机符合和“死时间”显著减少，相同采集时间内有效计数大大增加，从而可以缩短采集时间，实现高速PET扫描。此外，LSO晶体高密度和高原子数的特性亦为高探测效率提供有力支持。我们的模型研究和临床病人的躯干显像比较也提示，达到同样的病灶检出率和图像质量，PET/CT需要的发射扫描时间不到PET的1/2。脑显像常规采用的扫描时间虽然与PET相当，但图像质量大大提高。Biograph64型PET/CT仪配备64层螺旋CT。利用CT扫描作衰减校正，不仅缩短检查时间，降低衰减校正图的噪声对PET图像质量的影响,使PET图像质量更高，对比度更好，并可能因此提高病灶的检出率。不足之处是CT与PET的对位常有误差，容易造成伪影和对位不准。然而，CT图像确实为PET诊断提供更多的信息，将CT的解剖结构图像和PET的代谢图像同机融合，弥补PET在空间分辨率上的不足，大大提高诊断的准确性[4]。4 结论从EcatExactHR+型PET到Biograph64型PET/CT，在以下方面有明显改进：检查所需时间明显缩短，检测灵敏度有所提高，图像均匀性更好，病灶和本底区域的对比度更佳，病灶的定位更准确，患者检查的舒适度提高，检查界面更易于操作。参考文献1朱朝晖.PET-CT技术的发展现状与展望，现代仪器，2004，10(4)：6~102赵军.PET/CT——功能与解剖结构的同机图像融合，国外医学·放射医学核医学分册，2000,24(6)：246~93SeemannMD.PET/CT:fundamentalprinciples.EurJMedRes.2004,9(5)：241~64朱朝晖.PET/CT在肿瘤学中的应用，现代仪器，2006，12(4)：15~75张祖进，李辉，郭召平等.PET/CT的技术性能及临床应用，医疗卫生装备，2007，28(10)：59~626冯彦林，贺小红，黄克敏等.GeminiPET/CT系统性能模型测试，中华核医学杂志，2005，25(1)：54~67陈盛祖，党亚萍，陶军等.DiscoveryLSPET/CT的验收及性能评估，中华核医学杂志，2004，24(2)：117~208朱朝晖，傅喆.PET采集处理方法对病灶检出能力和图像质量的影响，现代仪器，2006，12(4)：21~4ComparisonofperformancebetweenBIOGRAPH64PET/CTandECATEXACTHR+PETChengWuyingZhuZhaohuiOuyangMengHuoLi(PETcenterofPekingUnionMedicalCollegeHospital,CAMSandPUMC,Beijing100730)AbstractTheperformanceofBIOGRAPH64PET/CTandECAT