PET/CT具有同机获得PET分子、功能影像及CT解剖影像的优势,是目前临床中特别是肿瘤、脑神经及心脏病诊疗中不可替代的诊断手段。随着人们对辐射知识了解的增加,医疗照射所致辐射剂量越来越引起关注。关于PET/CT受检者的受照剂量,目前存在着2个极端:一个是在一些公众及媒体中流传着各种夸大的说法;另一个是PET/CT的从业人员重视图像质量,忽视受检者受照剂量的控制[1]。PET/CT受检者受到的辐射剂量到底有多少?怎样控制?本文通过研究数据论述PET/CT受检者受照水平。
1 PET/CT原理认识PET/CT所致辐射,首先要了解PET/CT的工作原理。PET/CT是将PET和CT融合在一起的一种设备。PET原理:将靶向放射性药物注入受检者体内,浓聚在靶向组织(例如:肿瘤),PET探测从体内放射性药物发射出来射线,形成PET图像,因此PET图像只显示放射性药物浓聚的靶组织,没有周围组织信息,定位困难。CT图像是组织密度的图像,显示解剖结构,为PET提供定位信息及衰减校正。
在PET/CT肿瘤临床中,除极少数的情况下(例如淋巴瘤、恶性黑色素瘤等)需要从头顶到足的显像外,绝大多数PET/CT肿瘤显像为从颅底至大腿中部的躯干显像再加单独的头颈部显像[2-3],通常称这种躯干加头颈的显像为PET/CT全身显像。受检者的受照剂量包括了2部分:一部分为PET的放射性药物所致,本文只论述临床应用最多的PET药物18F-FDG(氟-18标记的氟代脱氧葡萄糖);另一部分为CT所致。
2 PET的放射性药物致受检者的受照剂量PET所需的放射性药物所致的辐射剂量取决于注射到受检者体内的活度(单位:MBq或mCi,1 mCi = 37 MBq)等,该活度值等于注射剂量a(每kg体重所需的活度:MBq/kg或mCi/kg)与受检者体重W(kg)的乘积。对18F-FDG, 设备厂家给出的注射剂量推荐值为0.1 mCi/kg(3.7 MBq/kg)左右,对70 kg的受检者,注射放射性药物的活度为7 mCi(259 MBq)左右,按照每单位活度的18F-FDG所致的成年人的有效剂量值dE = 0.019 mSv/MBq[4],根据公式1)计算对其所致的有效剂量E为4.9 mSv左右。
$ {{E}}={{a}} \times {{W}} \times {{d}}_{{{E}}} $ | (1) |
表1所示为国际放射防护委员会(ICRP)第102号出版物[5]中列出的医学诊断照射的典型有效剂量。可见,表中PET颅脑(18F-FDG)所致受检者的有效剂量与我们上述计算结果基本一致,这类PET检查所致受检者的有效剂量值为腹部和盆腔CT所致剂量的一半。
随着PET技术的发展,灵敏度越来越高,需要注射的放射性药物的量越来越低,有些新PET,注射剂量推荐值已达到0.06 mCi/kg,表2为对不同体重的受检者,在不同的注射剂量推荐值下,按照公式1计算获得的有效剂量。由表2可见,PET药物所致受检者的有效剂量从2.46~7.77 mSv,对于体重70 kg的受检者,通常在3.94~5.91 mSv。
不同的放射性药物,dE值及需要注射的活度不同,表2数据只适用于18F-FDG。
3 CT致受检者的受照剂量PET/CT中CT部分所致受检者的有效剂量,取决于CT扫描的参数,管电压及电流越高,螺距值越小,旋转速度越慢,所致的剂量越高,并且与CT的型号相关[6]。受检者的有效剂量可用公式2)计算获得。
$ {{ED}}_{{{{\rm{CT}}}}}={{k}}\cdot {{{\rm{DLP}}}} $ | (2) |
式中,DLP为剂量长度乘积,mGy·cm;k为加权因子,mSv·mGy−1·cm−1。不同年龄、不同部位,k值不同,根据ICRP 102号报告,对成年人,躯干:k = 0.015 mSv·mGy−1·cm−1;头颈部:k = 0.0031 mSv·mGy−1·cm−1[5]。
PET/CT中的CT的扫描参数与表1中诊断CT不同,各种PET/CT指南中均要求全身CT采用低剂量模式,不能对全身CT使用诊断CT的参数[2-3]。表3和表4所示分别为GE DST16 PET/CT(16排CT)和GE Elite PET/CT(64排CT)在不同的采集条件下全身CT致受检者的有效剂量[7-8]。由表3和表4可见在相同的采集参数下Elite PET/CT所致受检者的有效剂量低于DST16 PET/CT。
不同的扫描参数,所致的有效剂量有很大的差异。查阅国内外的PET/CT临床使用的CT参数,管电流多在200 mA之内,螺距 > 1,转速 ≤ 0.8 s/转,由 表3和表4可得,CT部分的有效剂量通常在1.05~13.07。发表的一些PET/CT所致有效剂量的研究结果显示,PET/CT中CT部分所致受检者的有效剂量在2.4~13.5 mSv范围内[9-11],与表3及表4中数据一致。
4 PET/CT致受检者受照剂量控制PET/CT全身检查致受检者的有效剂量为PET药物所致的剂量与CT所致剂量之和。根据上述PET部分和CT部分的剂量范围,通常PET/CT全身检查致受检者的有效剂量为5~19 mSv,与其他研究报道[12]的12~15 mSv相符,因此,PET/CT致有效剂量通常相当于胸部CT到2个腹部和盆腔CT所致有效剂量之间,而胸部CT、腹部和盆腔CT是临床中常进行的检查。
降低PET/CT的剂量,一方面减低PET部分的剂量,通过提高PET的灵敏度,降低用药量来实现,这点有赖于PET技术的发展,对于一台具体的设备,剂量降低的空间不大;另一方面减低CT部分的剂量,可以通过调整CT扫描参数,在满足临床需求的条件下,降低管电流、管电压及每转的扫描时间,增加螺距,可有效降低CT部分的照射剂量[6-8,13-16]。表3及表4显示,受检者的有效剂量与管电流基本成正比,研究显示,当管电流增加到一定值后,图像质量的增加变平缓[14, 16],根据临床需求,适当降低管电流,以降低受检者的有效剂量,并且获得满足临床需求的图像。有研究报道[16-19],自动管电流模式采集CT图像可获得高质量图像质量同时使受检者的受照剂量降低,其受照剂量与自动管电流的设置上限相关,上限管电流值越大,受照剂量越高。对Elite PET/CT,噪声指数14时,自动管电流30~210 mA时全身受检者受照剂量为9.51 mSv,而30~350 mA时受检者受照剂量为15.27 mSv。研究显示[19],在自动管电流模式下,Elite PET/CT及DST16当全身CT受照剂量高于12 mSv及15 mSv时,图像质量随受照剂量的增加变平缓,提示在噪声指数为14时,自动管电流的上限可控制在250 mA,此时,可以得到受照剂量低而图像质量优的CT图像。
需说明,本文讨论的PET/CT受检者的受照剂量只针对成年人。对未成年人,年龄越小,公式1)中的dE越大。对18F-FDG,少儿dE = 0.036 mSv/MBq、幼儿dE = 0.050 mSv/MBq、婴儿dE = 0.095 mSv/MBq[4],可见,在施用同样的药物活度下,未成年人所受到的有效剂量为成年人的数倍。公式2)中的k值也随年龄的降低增加,对头部和颈部,< 1岁k = 0.013 mSv·mGy−1·cm−1、1岁k = 0.0085 mSv·mGy−1·cm−1、5岁k = 0.0057 mSv·mGy−1·cm−1、10岁k = 0.0042 mSv·mGy−1·cm−1[5]。因此,本文中受检者有效剂量数据只适合于成年人。
人类在天然辐射中产生及进化,没有辐射可能也不会有今天的人类。地球上不同地区天然辐射有较大的差别,我国公众所受天然辐射平均年有效剂量为3.1 mSv,高可达30 mSv[20]。一些公众和媒体中夸大说法均无科学依据。PET/CT和其他的放射诊断方法一样,均为所获得的益处高于辐射风险。PET已广泛应用近30年,PET/CT也已应用20年,从未发生任何辐射伤害事件,反而临床实践证实PET/CT是临床中特别是肿瘤诊疗中不可或缺的工具。但是在PET/CT应用中,应该在保证临床需求的条件下,对受检者的受照剂量进行控制。例如,对于只关注SUV变化的延迟显像,此时的CT的功能只是衰减校正及定位,可以选择较低的管电流;对于不需要CT提供诊断信息时,推荐使用较低的管电流;对于需要CT提供更多的诊断功能时,推荐使用自动管电流的采集模式。按照我国相关规定(卫办监督发〔2012〕148号),PET/CT不能用于健康体检。
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