PET/CT是核医学主要检查设备之一，其影像技术以特有的分子及功能优势，结合经典的解剖信息，近年来发展迅猛，已被广泛应用于多种疾病，尤其是恶性肿瘤的诊治中^[1-3]。PET/CT受检者在检查中受到两部分照射，一是由PET部分放射性药物所致，二是由CT部分扫描所致。PET部分所致的有效剂量取决于受检者的体重及单位体重放射性药物注射剂量，对体重45~85 kg的患者, 注射剂量多为3.70~5.55 MBq/kg(0.10~0.15 mCi/kg)，对应有效剂量一般在3.16~8.96 mSv范围内^[4]。CT部分所致的有效剂量与扫描时预设的各采集参数相关，且占PET/CT所致总有效剂量的大部分^[5-7]。有研究报道，受检者所受有效剂量相同时，与固定管电流相比，使用自动管电流调制模式进行扫描，获得的图像质量有明显的提升^[5]。本研究针对在PET/CT中CT自动管电流模式下，使用仿真人体模型，探讨采用不同噪声指数进行扫描时受检者所受有效剂量以及二者之间的关系，为确定最优化采集方案提供参考依据。

1 资料与方法 1.1 仪器设备

分别GE Discovery ST-16型和GE Discovery Elite型的PET/CT。仿真人体模型选用The Fission-Product Model RS-550模体，由头部、颈部、躯干及大腿上半部组成；器官及组织包括脑、口咽、甲状腺、肺、纵隔、肝脏、胰腺、脾脏、双肾、肠管、骨胳、脂肪及肌肉等。模体各部分组成与标准成年人一致。

1.2 CT扫描条件 1.2.1 扫描范围

实验扫描范围与临床实际使用范围一致，且为分段扫描。扫描范围共7个床位，其中头颈部2床位(头顶至锁骨上)，87层，扫描长度281.22 mm；体部5床位(锁骨上至股骨上段)，207层，扫描长度为673.62 mm。

1.2.2 扫描参数

扫描采用自动管电流调制模式(automatic tube current modulation，ATCM)，两种型号PET/CT，ST-16型中CT为16排，其射线宽度为10 mm，Elite型CT为64排，射线宽度为40 mm。采集条件：两机型采用相同采集条件，即管电压120 kV，螺距1.375，转速0.8s/转，噪声指数(NI)8~30，间隔为2，自动管电流低限均为30 mA，高限为200~350 mA，间隔为50 mA，共48组。采用上述条件分别对仿真人体模型RS-550进行扫描。

1.3 CT有效剂量估算

CT部分有效剂量的估算采用剂量长度乘积估算法。PET/CT扫描后，记录系统自动估算剂量长度乘积(dose-length product，DLP)，并由下式对有效剂量进行估算^[9-10]：

$ E{D_{{\rm{CT}}}} = k \cdot DLP $

1)

式中:k为权重因子，单位为mSv/(mGy·cm)；DLP为剂量长度乘积，单位为mGy·cm。k值因年龄及部位不同而有所差异，在成年人头颈部为0.0031，躯干部为0.015^[9-10]。采用自动管电流调制模式时，各层电流值均不同，DLP的估算是根据各层CTDI_vol的平均值乘以扫描长度。

2 结果

2.1 CT部分有效剂量与噪声指数间关系见表 1、表 2、表 3。

图 1a、1b显示，自动管电流调制模式下，对固定的管电压、螺距及转速，两机型CT头颈部扫描所致患者有效剂量随噪声指数的增加而降低，且在不同自动管电流高限，曲线变化趋势相似。噪声指数8~20范围内，曲线陡峭，有效剂量随噪声指数增加降幅大；而当噪声指数在20~30范围内时，曲线平缓，有效剂量随噪声指数增加降幅小。并且在噪声指数16~30范围内，Elite型四种不同自动管电流高限的曲线在这一范围内重合，ST-16型也几乎重合(Elite型四种管电流高限的扫描在同次定位下完成，因此不存在由于扫描范围存在差异而造成的有效剂量差异；而ST-16型由于扫描速度慢，四种不同自动管电流高限的扫描分次完成，故而存在差异)。相同采集条件下，Elite型进行一次头颈部扫描，CT部分所致有效剂量高于ST－16型。

图 2a、2b显示，自动管电流模式，对固定的管电压、Pitch及转速，两机型CT体部扫描所致受检者有效剂量均随噪声指数的增加而降低，在不同自动管电流高限，曲线变化趋势均相似。并且曲线随着自动管电流高限的增大逐渐陡峭。噪声指数22~30范围内，Elite型四种自动管电流高限的曲线重合，ST-16型的曲线也趋于重合。相同采集条件下，ST－16型进行一次躯干部扫描，CT部分所致有效剂量高于Elite型。

图 3a、3b显示两机型CT躯干部+头颈部扫描所致患者有效剂量随噪声指数变化而变化的趋势同体部曲线相似。相同采集条件下，ST－16型进行一次全身扫描，CT部分所致有效剂量高于Elite型。

3 讨论

PET/CT受检者所受辐射剂量包括两个部分，其一是PET部分放射性药物所致的有效剂量，放射性药物所致有效剂量由药物的注射剂量及受检者体重决定，一般变动幅度不大。对¹⁸F-FDG PET，有研究结果显示，对体重45~85 kg的受检者，注射剂量范围为3.70~5.55 MBq/kg(0.10~0.15 mCi/kg)，所致有效剂量为3.16~8.96 mSv^[5]。而CT部分所致有效剂量因采集条件不同变化幅度较大，且占整个检查所致辐射剂量的绝大部分，有研究显示，CT部分所致有效剂量可高达80 mSv^[11]。本研究中，各采集条件下，Discovery ST-16型PET/CT进行一次全身扫描CT部分所致有效剂量范围为5.32~23.88 mSv，Discovery Elite型PET/CT进行一次全身扫描CT部分所致有效剂量范围为4.88~18.61 mSv。本研究探讨PET/CT中CT多种自动管电流阈值、多种NI条件下的成像，系统研究其与有效剂量的关系，目前国内外鲜有该问题的研究报道，一些离散的研究结果涵盖在本研究中^{[5, 11-15]}。

自动管电流调制技术(ATCM)是目前临床上应用最广泛、最成熟的剂量控制技术，系统可以根据受检者不同组织对X射线的衰减系数不同，从三维方向上智能调节输出管电流，例如在头部及肺部扫描时系统将管电流调节至较低水平，而在扫描腹部实质性脏器时管电流上调至较高水平，这样既能保证各层一致的图像质量，又能有效降低辐射剂量^[16]。有研究显示，与使用固定管电流扫描模式相比，ATCM技术的应用可使CT检查所致有效剂量降低15%~40%^[17]。

应用ATCM时，在扫描前需预先设定自动管电流高、低阈值，国内外对于该阈值的设定目前还没有统一指导标准，差异较大，低限范围多在30~250 mA，高限范围一般120~350 mA^[18-24]，但也有研究使用低限低至10 mA，高限高达580 mA的采集条件^[22]。本实验结果显示，应用ATCM技术对头颈部进行扫描时，其他采集条件相同，自动管电流高限从200 mA增加至350 mA，受检者的有效剂量差异不大，高限每增加50 mA，两机型最大增幅分别为0.08 mSv(ST-16型)、0.15 mSv(Elite型)。尤其当噪声指数较大(≧16)时，即使预设自动管电流高限增加，实际扫描管电流仍保持较低值且几乎不变，因此扫描所致有效剂量并未随着自动管电流高限的增加而增大。对身体部分进行扫描时，在噪声指数较低(8~16)时，有效剂量随自动管电流高限的增加，增大趋势明显，自动管电流高限每增加50 mA，两机型最大增幅分别为4.72 mSv(ST-16型)、2.55 mSv(Elite型)。而当噪声指数增加到较大值(≧16)时，所需管电流较低，因此有效剂量并不会随着自动管电流高限的增大继续增加。扫描所致受检者全身有效剂量中，由于头颈部扫描所占比例小，因此该曲线变化趋势同躯干部相似。

使用ATCM时，还需对噪声指数(NI)进行预先设定，NI值的设定决定扫描区域内的噪声水平即图像质量。目前对NI最佳值的确定亦并无定论，且在临床实际使用中差异较大^[26-28]。本实验结果显示，当其它采集条件固定时，在本研究所设定的NI值范围内(8~30)，两种机型的研究得到相似结论。当两机型采用同一扫描参数时，有效剂量与NI关系的曲线变化相似，PET/CT的CT部分扫描所致的头颈部、体部及全身有效剂量随NI值增加而降低。头颈部扫描中，当NI值较低(8~16)时，预期达到较高的图像质量，此时所需电流相对较高，因此这一阶段扫描所致有效剂量随NI增大下降趋势显著；而当NI增至较高值(≧16)时，因达到预期图像质量扫描所需电流较低，因此有效剂量随NI增加下降趋势较为平缓。而在对躯干部的扫描中，对每种管电流高限，存在一个NI拐点，当NI低于该拐点时，受检者有效剂量基本不随NI变化，管电流高限越大，该拐点值越低。因为在NI较低时，意味着图像质量较高，所需管电流较高，扫描所致有效剂量也较高，但此时由于预设自动管电流高限的限制，系统只能将扫描时管电流调节至最大阈值，尽可能接近预期图像质量，因此曲线在NI值较低时，有效剂量随NI增大而变化的趋势出现平台区；而当NI值增大，扫描所需管电流相应降低，系统则下调管电流，有效剂量便随之降低，曲线中有效剂量随NI增大而下降的趋势明显。扫描所致受检者全身有效剂量中，由于头颈部扫描所占比例小，因此该曲线变化趋势同躯干部相似。

两种机器采用相同条件进行扫描时，Elite型PET/CT，扫描所致全身有效剂量明显低于ST-16型PET/CT，最大低幅达5.27 mSv，且采集条件越高，低幅越大。其原因有2方面因素，一是CT排数的影响，Elite型PET/CT中CT为64排，ST-16型PET/CT中的CT为16排，提示CT排数越多，得到同样质量的图像受检者所受的辐射剂量越少。因为每转采集中在探测器边界会有未成像的X射线，其对受检者有效剂量也会有贡献，排数越多，CT旋转转数越少，因此，受检者辐射剂量越少；二是设备出厂年代的影响，Elite型PET/CT较ST-16型PET/CT出厂时间相差10年，随着时代的进展，受检者的受照剂量越来越被重视，CT的各种技术发展，使受检者的受照剂量降低。