CT 衰减校正在99mTc-GSA SPECT 肝成像的应用分析

李 灿，邵明哲，项灿宏，杜 磊，刘 猛，程 诺，徐白萱

1 解放军医学院，北京 100853；2 解放军总医院第一医学中心 核医学科，北京 100853；3 北京清华长庚医院 肝胆外科，北京 102218

原发性肝癌是常见的恶性肿瘤之一，发病中位年龄为40 ～ 50 岁，男性多于女性，近年来其发病率有增高趋势[1]。目前，手术切除仍是治疗原发性肝癌首选及最有效的方法。但由于大多数肝癌患者存在肝硬化，对肝功能造成不同程度的损伤，增加了术后肝衰竭的发生率。因此，对于肝功能受损不均一的患者，术前对未来残余肝功能的估计尤其重要。国外多项研究报道，核医学利用99m 锝标记的乙二烯三胺五醋酸-半乳糖人血清白蛋白(99m technetium-labelled diethylenetriamine pentaacetic acid-galactosyl human serum albumin，99mTc-GSA)进行SPECT 显像，测定肝的储备功能具有独特的优势[2-4]。早期99mTc-GSA SPECT 显影主要为平面显像，常用的参数包括肝摄取率(LHL15)、血液清除率(HH15)、受体数(RO)、药物摄取速率常数(KL)等，用于预测肝纤维化、慢性肝炎肝硬化及急性肝衰竭患者的生存率，后期也应用于肝切除及肝移植患者肝功能评估[3-8]。这些指标反映的是全肝功能，而不是预留肝功能，术后肝衰竭与预留肝储备功能的关系更大，因此区域功能的评估显得更为重要。后期引入肝断层显像，评估肝功能常用参数包括功能性肝体积(functional liver volume，FV)、肝摄取率、肝摄取密度等[2,9-10]，可以勾画不同的感兴趣区(region of interest，ROI)评估区域肝功能，对肝功能变化及肝损伤程度有明显的指示意义。文献报道图像重建方法存在差异，本研究的主要目的是探讨CT 衰减校正对99mTc-GSA SPECT 肝成像及后期数据分析的影响。

资料和方法

1 资料 选取2017 年3 月- 2018 年8 月解放军总医院第一医学中心核医学科完成99mTc-GSA SPECT/CT 动态显像的伴有肝硬化的肝细胞肝癌患者24例，其中男性17 例，女性7 例，平均年龄37 ～ 67(50.94±9.22)岁。所有参与者或其家属均签署书面知情同意书。记录患者常规肝功能血清生化指标，包括血白蛋白(albumin，ALB)、总胆红素(total bilirubin，T-BIL)、血小板计数(platelet，PLT)、凝血酶原活动度(prothrombin activity，PTA)、凝血酶原时间(prothrombin time，PT)、凝血酶原时间国际标准化比值(international normalization ratio，INR)等。

2 吲哚菁绿(indocyanine green，ICG) 试验 ICG排泄试验是为了检测肝储备功能，常用指标为ICG血浆清除率(ICG-K)和ICG 15 min 滞留率(ICG-R 15)[11-13]。用5 ml 0.9%氯化钠注射液注入ICG 试剂(25 mg/瓶，沈阳济世制药有限公司)，配置成5 mg/ml 的ICG 溶液，清晨患者禁食8 h 后平卧，以无菌棉球清洗鼻翼后连接感光探头。按照0.5 mg/kg 剂量给药，经肘正中静脉注入。脉冲式色素浓度图像分析仪(日本光电工业株式会社生产)自动检测出ICG-R15、ICG-K，并导入DDG分析软件(仪器配套处理软件)处理与保存。

399mTc-GSA SPECT 成像 向无菌GSA 药瓶(3 mg GSA，北京师范大学师宏药物研制中心)内注射5 mCi 99m 锝原液(中国原子能高科技有限公司)及1.5 ml 0.9%氯化钠注射液，充分震荡后后静置10 min，得到99mTc-GSA，放化学纯度＞95%。使用德国西门子Symbia T6 双探头单光子发射计算机断层仪(SPECT/CT)，受试者禁食，取仰卧位，双上臂抱头，肝位于双探头视野中心。先进行CT扫描，范围为心脏上缘至肝下缘。CT 扫描采集参数：管电压130 kV，管电流120 mAs，采集层厚6.0 mm×2.0 mm，螺距1.0。重建参数：层厚5 mm，层间距5 mm，矩阵512×512。SPECT 采集使用低能高分辨准直器，双探头处于平行位置，静脉弹丸注射99mTc-GSA，立即启功动态断层采集程序。采集条件：能峰140 keV，窗宽20%，矩阵128×128，Zoom 1。双探头距旋转中心26 cm 固定，上下探头同时围绕肝旋转180°连续采集，旋转时间为1 min。第一阶段25 min，每1 min 1 帧，采集25 帧；第二阶段5 min，5 min 1 帧，旋转5 圈采集1 帧。重建方法：使用两种重建条件对所有图像进行重建，一组使用CT 进行衰减校正，另一组未使用CT 衰减校正，其他重建条件相同，均进行Flash 3D 迭代重建，迭代次数8，子集4，使用Gaussian 滤波，滤波核12，进行散射校正。如图1所示。

4 SPECT 图像数据提取 首先提取出第26 帧图像中全肝的最大像素计数值，以最大像素计数值的54%、80%为界值，分别画3D 等高线ROI 并提取总计数(图2)。随后将ROI 复制到前25 帧动态断层图像上，得到两种重建方法的时间-总计数曲线。以药物注射的时间为起点，对提取的时间-总计数曲线进行99mTc 核素衰变校正，同时换算为时间-计数率曲线。药物摄取速率常数K[8]：使用非线最小二乘法，以C(t)=Cmax(1-e-kt)函数拟合各ROI 区域的时间(t)-计数率(C(t))曲线，K=ln2/(T 1/2)=0.693/(T 1/2)，k=-ln(1-A/Ao)/t，计算参数K，从而得到肝细胞的药物摄取速率常数GSA-K 值，两次重建方法计算的值分别记为GSA-KNAC(未使用CT 衰减校正)、GSA-KAC(使用CT 衰减校正)。

图 1 63岁男性患者，查体发现肝占位1个月余。同一患者第26帧SPECT/CT图像，上排为SPECT (NAC)及CT横断面融合图像，下排为SPECT (AC)及CT横断面融合图像Fig. 1 The 26th frame of SPECT/CT images of a 63-year-old male patient with one liver mass detected at one month before. The upper row is SPECT (NAC) and CT cross-sectional fusion image, and the the lower row is SPECT (AC) and CT cross-sectional fusion image

图 2 以54%为界值画3D等高线ROI并提取总计数Fig. 2 3D ROI is drawn with the threshold of 54% and the total count is extracted

FV：对肝功能受损的病人，研究认为以全肝最大像素计数值54% ～ 80%为界值的ROI 区域内肝细胞具有功能，即其相应的解剖体积等于其功能体积[8]。以此假设为基础，以单位功能体积肝的药物摄取量相等为条件计算各ROI 区域内的等效体积，计算每公斤体质量(W)的功能体积FV(单位cm3/kg)，FV=V54%ROIC54%mean/C80%meanW，两次重建方法计算的值分别记为GSA-FVNAC、GSA-FVAC。

5 统计分析 应用SPSS21.0 统计软件进行分析。正态分布的资料以±s 表示。不同计算方式得出的GSA-K、GSA-FV 值比较采用配对t 检验，Pearson 相关分析比较不同重建方法计算得到的肝摄取速率常数GSA-K、功能性肝体积GSA-FV 与ICG、肝血清生化学指标之间的相关性。

结 果

1 肝功能评估情况 3 例患者ALB 降低，6 例患者T-BIL 升高，9 例患者PLT 降低，1 例患者PLT升高，3 例患者PTA 降低，21 例患者PT 升高，见表1。

2 两种重建方法差异比较 根据前述方法分别计算衰减校正前后GSA-K 及GSA-FV 值，GSA-KNAC为0.21±0.06，GSA-KAC为0.20±0.06，两者差异无 统计学意义(t=-0.32，P=0.75)。GSA-FVNAC为10.00±2.81，GSA-FVAC值为12.64±3.31，两者差异有统计学意义(t=-5.61，P ＜0.001)，见图3。

图 3 有无衰减校正组间GSA-K (A)、GSA-FV (B)的比较Fig. 3 Comparison of GSA-K(A), GSA-FV(B) between with attenuation correction and without attenuation correction

3 校正后GSA-K 值、校正前后GSA-FV 值与肝功能及ICG 指标的相关性 GSA-KAC与INR、PLT、PTA、PT、ICG-R15、ICG-K 有 相 关 性，GSAKAC与ICG-K 相关性最高。GSA-FVNAC与临床其他肝功能指标均无相关性。GSA-FVAC与T-BIL、ICG-R15 有相关性，见表2。

表1 患者血清生化指标及ICG 检测结果Tab. 1 Results of serum biochemical indices and ICG test in patients

表2 GSA 相关值与其他肝功能指标相关性分析Tab. 2 Correlation analysis between GSA value and other liver function indices

讨 论

SPECT 和CT 集成系统已广泛应用于我国临床十多年。这种SPECT/CT 集成系统可以获得具有良好配准的SPECT/CT 融合图像。SPECT/CT 融合成像的良好配准非常重要。首先，我们可以对重建的SPECT 图像进行基于CT 的衰减校正。肝形态不规整，肝周围区域很复杂。因此，基于CT 的衰减校正方法优于其他方法，从而保证了良好的定量指标[14]。其次，我们可以将解剖信息添加到SPECT图像中，可以精准地画出肝轮廓。尽管SPECT 图像包含三维信息，但这不足以精确评估与手术相关的区域功能。最新的SPECT/CT 集成系统具有多层螺旋CT，利用该系统可以对动态SPECT 图像和CT 图像进行融合成像[15]。有关研究发现，融合图像不仅解决了空间分辨率的问题，同时基于CT的衰减校正为SPECT 获得更好的定量信息提供可能[16]。借此定量SPECT 于术前便可预测术后肝功能状态，为安全的肝切除手术提供保障[14]。

99mTc-GSA 显像有助于评估肝功能和肝储备功能。利用SPECT/CT 系统可以获得99mTc-GSA SPECT 及CT 融合成像，配准误差小。根据99mTc-GSA 闪烁扫描技术计算的GSA-K、GSA-FV 等指标对评价肝、区域肝功能和储备功能具有重要意义[8-9,17-18]。为了用99mTc-GSA SPECT/CT 准确评估肝功能，扫描图像的质量对于维持指标的定量至关重要。然而，获得图像的采集及重建方法并不相同。文献报道重建分为两种，一种使用Chang's(固定衰减常数)进行放射性核素γ 光子的衰减校正[8]，一种未使用衰减校正[17]，部分文献重建方法未提及衰减校正[9,18]，作为定量指标，有必要评估重建方法中衰减校正对SPECT 成像的影响。本研究分别计算有无衰减校正进行SPECT 图像重建得到的GSA-K 及GSA-FV 值，发现两种重建方法的得到的GSA-K 值无统计学差异(P=0.48)，比较其与肝血生化检测及ICG 指标的相关性，GSA-K与临床肝功能生化指标(INR、PLT、PTA、PT)、ICG-R15、ICG-K 有相关性，其中与ICG-K 相关性最高(r=0.81)。而两种重建方法的得到的GSAFV 值有统计学差异(P ＜0.01)，GSA-FVNAC与临床生化指标、吲哚箐绿试验均无相关性，重建方法使用CT 衰减校正后，影响定量指标GSA-FVAC，其与T-BIL、ICG-R15 呈现出相关性(r=-0.58、-0.53)。笔者认为，有无衰减校正主要影响肝的整体放射性计数，GSA-K 值反映的是药物摄取速率，因此不受衰减校正的影响，而GSA-FV 值计算方法与肝区域的放射性计数明显相关，所以GSA-FVNAC与GSA-FVAC存在明显差异，文献报道GSA-FV 也能反映肝储备功能，但本研究中GSAFVNAC与肝血清学指标及吲哚箐绿试验数值均不相关，而经过CT 衰减校正后GSA-FVAC能够反映肝的功能。动态闪烁图像是由伽马照相机获得的，当一个大肿瘤位于肝的前面或侧面时，单独SPECT 采集有时会低估整个肝的计数[16]。CT 数据既可以提供衰减校正以进行放射性核素重建，又可以提供解剖信息，清晰显示肝肿瘤的位置以及大小。本研究的局限性主要包括：1)主要研究图像重建方法对肝功能定量指标的影响，未能比较不同采集条件对图像数据的影响，而且只研究了原发性肝癌患者。2)组合式SPECT/CT 系统应用CT 对99mTc-SPECT 成像进行衰减校正，使患者增加了额外的辐射。

综上所述，通过99mTc-SPECT 及CT 融合成像评估肝功能，分析比较不同重建方法对数据的影响，有无CT 衰减校正GSA-K 值无统计学差异，未经CT 进行衰减校正得到的GSA-FV 值不够准确，而经CT 进行衰减校正得到的GSA-FV 值是准确的，并且能够反映肝功能。GSA-K、GSA-FV 可以评价肝功能，与临床其他肝功能指标有很好的相关性，有助于对术前肝储备功能进行评估，指导手术及治疗方法的选择。