在脑 SPECT/CT 期间在眼睛上使用铋涂层乳胶罩减少角膜剂量

ZOY

本研究旨在确定涂铋乳胶护罩 (B-shield) 是否可以在脑 SPECT/CT 期间保护眼睛。
方法：

将含有重金属铋的防护罩（相当于 0.15 毫米厚的铅防护罩）放置在圆柱形模型上，并在充满[size=0.75em]99m Tc 溶液的 3 维脑模型的眼睛上放置。随后，使用 SPECT/CT 比较了有和没有 B 屏蔽的体模。CT 参数为 30–200 mA 和 130 kV。使用铅笔形电离室测量 B 屏蔽实现的剂量减少。通过评估相对放射性浓度以及伪影（CT 数的变化）、线性衰减系数和 SPECT 图像上的变异系数来确定 B 屏蔽的保护效果。

结果：

有和没有B-shield的辐射剂量分别为0.14-0.77和0.36-1.93 mGy，B-shield使平均辐射剂量降低了约60%。B-shield 也增加了平均 CT 值，但仅限于体模表面下方的位置。靠近 B 型屏蔽层下方的高密度条纹表明光束硬化。有和没有 B 屏蔽的模型之间的线性衰减系数和变异系数没有显着差异，并且相对[size=0.75em]99m Tc 放射性浓度不受影响。

结论：

B 屏蔽降低了辐射剂量，而不会影响估计的衰减校正或放射性浓度。尽管 B 屏蔽增加了表面伪影，但 SPECT 图像的质量是可以接受的。B-shields 可以帮助保护接受 SPECT 成像的儿科患者和眼病患者。

SPECT/CT是一种结合SPECT和CT的医学影像技术。当头部位置固定在支架中时，CT 成像为大脑的 SPECT 图像提供准确的非均匀衰减校正。因此，集成的 SPECT/CT 系统能够收集准确的定性和定量多巴胺转运蛋白图像 。然而，CT 程序增加了对患者的辐射剂量，特别是对眼睛晶状体的辐射剂量，这是人类对辐射最敏感的组织之一。从这个观点来看，国际放射防护委员会建议眼晶状体吸收的剂量阈值为 500 mGy (。因此，已经使用了各种技术来减少 CT 提供的辐射剂量( 6-8 )。广泛使用的方法包括管电流控制和自动曝光控制、迭代重建和器官屏蔽。尽管自动曝光控制和迭代重建具有降低辐射剂量同时保持图像质量的良好潜力，但并非在所有系统中都可用。另一方面，表面器官已经用具有合理成本和适当衰减特性的铋涂层乳胶屏蔽（B-屏蔽）进行保护。海因等人。报告说，这种防护罩可以在鼻旁 CT 期间将表面辐射剂量降低 40%。此外，霍珀等人。报道B-shields 可以减少48.5% 的平均辐射剂量。这些发现表明，B 屏蔽在 SPECT/CT 成像期间也可能有用。然而，尚未研究 B 屏蔽对脑 SPECT/CT 图像的影响，特别是衰减校正的准确性和 SPECT 图像质量。

本研究的目的是评估是否可以在脑 SPECT/CT 成像期间使用 B 屏蔽来保护眼睛。我们评估了使用 B 屏蔽时获得的大脑 SPECT/CT 图像的质量以及屏蔽降低辐射剂量的能力。

材料和方法
SPECT/CT 仪器、幻影和 B-Shield

我们使用配备低能量、高分辨率准直器的 Symbia T2 双头混合 SPECT/CT 相机 (Siemens AG) 采集并重建所有图像。CT 组件与 Sensation 扫描仪 (Siemens AG) 的相同。辐射剂量使用 CT 剂量指数模型测量，SPECT 图像质量使用圆柱形模型（直径 16 厘米；高度 15 厘米）和 3 维（3D）脑模型评估99m Tc（活性，32.8 或 45.8 kBq/mL）。一个内部开发的含铋的柔性屏蔽（相当于一个 0.15 毫米厚的铅屏蔽）被放置在模型的表面上，并形成覆盖双眼的形状。

剂量测量

我们使用铅笔形电离室（Toyo Medical Co.）测量了带有和不带有 B 屏蔽（图 1 ）的 CT 剂量指数体模顶部区域的辐射剂量。眼晶状体当量剂量理想情况下应在 3 mm 的深度进行评估，但更常用的值是在 70 μm 或 1 cm 的深度，这在实际值的 10% 以内。因此，将电离室插入 CT 剂量指数体模中 1 厘米的深度。通过 CT 使用参数 130 kVp、30-200 mA、2 × 0.5-mm 准直、0.8-s 旋转时间、5-mm 切片厚度和 0.95 的间距值来评估体模。由 B 屏蔽引起的辐射剂量减少计算为

其中 Dose bismuth和 Dose cont分别代表有和没有 B 屏蔽的辐射剂量。每次 CT 扫描重复测量 5 次。

图1。

带有 B 屏蔽的幻影。(A) CT 剂量指数 (CTDI) 模型，B 屏蔽放置在表面上。(B) 铅笔形电离室定位。

图像质量评估数据采集​​与重建

使用圆柱形和 3D 脑体模在有和没有 B 屏蔽的情况下获取 SPECT/CT 数据。投影数据以连续模式获得，旋转通过 120 个角度视图。像素大小为 3.3 × 3.3 mm（放大比例，1.45），矩阵为 128 × 128。总采集时间为 20 分钟（10 次重复，每周期 2 分钟）。将99m Tc 的光峰设置为以 140 keV 为中心的 21% 能量窗口。在光峰窗口底部（116-124 keV）将校正多能量窗口散射的低子窗口设置为 7%。使用与剂量测量相同的参数获取所有 CT 图像。

所有幻像图像均使用具有分辨率恢复的有序子集期望最大化重建，并且散射校正和基于 CT 的衰减校正均来自 CT 管中的电流。重建参数为 15 次迭代、6 个子集和 8.6 mm 全宽的 3D 高斯滤波，作为后期平滑处理。

数据分析

CT 图像和衰减校正图的顶部、中间和底部分别放置了五个圆形感兴趣区域（ROI）（图 2）。然后测量平均CT数和线性衰减系数。将相同的 ROI 放置在 SPECT 图像上，变异系数 (CV) 计算为其中平均值表示 SPECT 图像 ROI 中的平均计数，SD 是 ROI 的 SD。我们还通过在 3D 立体定向 ROI 上自动放置 ROI 模板来研究 B 屏蔽对区域放射性的影响。分析中使用了前区、中央前区、中央区、顶叶区、角区、颞区、枕区、胼周区、豆状区、丘脑区、海马区和小脑区。

区域放射性的差异计算为

其中平均铋和平均ref分别是有和没有 B 屏蔽的平均 SPECT 计数。

图 2。

具有用于评估的 ROI 设置的图像。ROI 位于图像的顶部、中间和底部。

统计分析

所有数据均采用配对t检验进行比较，P值小于0.05表示差异有统计学意义。

结果剂量测量

辐射剂量和减少值如表1所示。在每个管电流下，使用 B 屏蔽的辐射剂量显着降低 (60.3% ± 0.5%)。

表格1

B 屏蔽对辐射剂量的影响

画面质量

使用 B-shield 时的平均 CT 数在体模顶部显着增加（图 3A），在体模中部和底部略有增加（图 3B）。图 4显示了有和没有 B 屏蔽的线性衰减系数的比较。虽然使用 B-shield 时体模顶部的线性衰减系数有所增加，但在中间或底部无法检测到变化。有和没有 B 屏蔽的 SPECT 图像的变异系数如图 5所示。变异系数基本上是恒定的，并且没有检测到屏蔽和非屏蔽条件之间的差异，特别是在体模的中间或底部。

图 3。

在 CT 图像上确定的 CT 数平均值作为图像顶部 (A)、中间 (B) 和底部 (C) 的 B 屏蔽的函数。在图像的中部和底部，使用屏蔽生成的平均 CT 数略高。

图 4。

在图像的顶部 (A)、中间 (B) 和底部 (C) 比较有和没有 B 屏蔽的衰减系数。图像中间和底部的衰减系数在有和没有 B 屏蔽的情况下没有显着差异。

图 5。

变化系数作为图像顶部 (A)、中间 (B) 和底部 (C) 处的 B 屏蔽的函数。变异系数 = SD/平均值。

图 6显示了在 50、100 和 200 mA 的管电流下采集的图像。对于 3D 大脑模型，辐射剂量在有和没有 B 屏蔽的情况下基本保持不变。有和没有 B 屏蔽的放射性浓度差异在丘脑中最大，在任何其他区域都不超过 5.1%。图 7显示 SPECT 图像上的放射性浓度在有和没有 B 屏蔽的情况下是相似的。

图 6。

有和没有 B 屏蔽的区域放射性比较。区域放射性的数量没有显着差异。丘脑的差异最大（5.1%）。

图 7。

使用 B 屏蔽获得的 SPECT 图像示例。(A) 来自 3D 脑模型的参考图像。(B) 使用 B 屏蔽获得的图像。两个图像的质量相似。

讨论

尽管放射线照相期间特别放射敏感的器官通常用铅屏蔽保护，但铅会导致金属伪影并降低图像质量。但是，B 防护罩和传统的铅防护罩对 X 射线的反应不同。铅屏蔽完全吸收辐射，而 B 屏蔽减少软辐射量，因此仅改变 X 射线能量分布。因此，B 屏蔽应该有助于保护放射敏感器官，例如眼睛晶状体，因为 B 屏蔽产生的金属伪影比铅屏蔽少。

本研究评估了 B 屏蔽是否可以降低辐射剂量并保持 SPECT 图像的准确性。我们发现 B 防护罩将眼睛晶状体的辐射剂量降低了约 60%，并且有和没有 B 防护罩的放射性浓度是相等的。这些结果表明，B 防护罩可以提供辐射防护，特别是对于接受脑 SPECT/CT 成像的儿科患者和现有眼病患者。

在每个管电流下，CT 剂量指数体模顶部的辐射剂量降低了约 60%。为了比较，Ciarmatori 等人。 报道在头部 CT 检查和 Wang 等人的研究中，B 屏蔽可以将入射表面剂量降低 21%–29%。 报告说，B 屏蔽和管电流调制将眼睛晶状体的辐射剂量降低了 26.4%。我们的结果与这些先前的研究结果基本一致，但在本研究中 CT 成像期间剂量减少明显更大。造成这种差异的原因是 B 屏蔽的铅当量不同。当前和以前研究中的铅当量分别为 0.15 和 0.06 毫米。料斗等人。 表明，当屏蔽层厚度增加时，CT 剂量减少。因此，我们认为优化铅当量对于更有效地减少剂量是必要的。我们的结果表明，与国际放射防护委员会推荐的剂量（<2.0 mGy）相比，每次扫描的 CT 剂量很小。然而，对于辐射检查，应根据“尽可能低的合理可实现”的概念，尽一切努力减少辐射剂量而不影响图像质量。B 屏蔽的使用被认为可以提高脑 SPECT/CT 对患者的益处。

由于光束硬化伪影，平均 CT 数随着 B 屏蔽的增加而增加，但这种增加仅限于浅表区域。这一结果与以往研究的结果一致。料斗等人。报告说，由保护罩引起的 CT 数量增加并没有投射到大脑中。海因等人。在一项对 127 名患者的研究中发现，使用眼罩不会影响诊断信息。此外，Hohl 等人。 表明，表面和屏蔽之间的间隔物可以减少由光束硬化伪影引起的对图像质量的有害影响。

模型中间和底部的屏蔽和非屏蔽条件之间的线性衰减系数没有显着差异。根据CT数估计线性衰减系数。由于 CT 数变化很小，我们认为使用 B 屏蔽时衰减系数的精度保持不变。我们还发现，有和没有 B 屏蔽的变异系数相似。这些发现表明 B 屏蔽可用于脑 SPECT/CT 图像采集。

有和没有 B 屏蔽的 3D 脑模型中放射性的相对量没有显着差异。有和没有 B 屏蔽的测量值之间的最大差异为 5.1%，这仅在丘脑中发现。为了比较，Akamatsu 等人。 报道了几种重建方法的区域放射性差异为1.8%–11.5%。石井等人。显示，与 CT 衰减校正相比，Chang 的衰减校正获得的相对 SPECT 计数在额叶和小脑区域分别增加了 5.0% 和减少了 4.6%。结果支持了这样一种观点，即使用 B 防护罩可以通过降低对角膜的辐射暴露风险来使患者受益。虽然 B 屏蔽有几个缺点，但我们建议从脑 SPECT/CT 期间的辐射防护角度应用它们。

这项研究有一些局限性。一种是使用几个几何模型的简单协议。此外，3D 大脑模型中的白质区域不包含放射性溶液。需要进一步研究以评估带有 B 屏蔽的临床脑 SPECT/CT。另一个限制是我们没有比较使用 B 屏蔽的剂量减少与使用其他技术减少剂量的效果，例如基于器官的管电流调制和 CT 迭代重建。这些技术还可以潜在地减少辐射剂量。应评估 B 屏蔽与其他降低辐射剂量的方法相结合的效果。

讨论

我们在一项体模研究中评估了 B 屏蔽对脑 SPECT/CT 图像的影响。护罩将传递到眼睛晶状体的辐射剂量减少了约 60%。虽然 B 屏蔽增加了表面的图像伪影，但放射性浓度是可以接受的。我们的研究结果表明，B-shield 可以帮助保护接受脑 SPECT/CT 评估的患者，尤其是儿科患者和眼病患者。