由于用11C核素标记的正电子显像剂11C-胆碱(11C-choline)、11C-蛋氨酸(11C-methylmethionine, 11C-MET)、11C-乙酸盐(11C-sodium acetate,11C-ACE)、11C-甲基-N-2β-甲基酯-3β-(4-F-苯基)托烷[11C-methy-N-2β-carbomethoxy-3β-(4-fluoropheny) tropane, 11C-βCFT]等进行PET/CT检查,在蛋白质合成、脂肪酸代谢、受体及配体和神经递质显像等方面具有明显优势,与已广泛应用的18F-2-氟-2-脱氧-D-葡萄糖(18F-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose, 18F-FDG)正电子发射计算机断层显像(PET/CT)在肿瘤的诊断和鉴别诊断等方面起到互补或相互印证的作用[1-6],因此近年来应用逐渐普及,但与18F标记的显像剂相比,11C半衰期很短,仅有20.34 min,其放射性活度的变化速率较快,因此研究注射前放射性活度的测量时机和静脉注射方法对实际注入的有效活度的影响有重要意义。
一、资料与方法1.研究对象:选取2016年3月至2018年2月于郑州大学第一附属医院以11C-cho、11C-MET、11C-ACE、11C-βCFT为显像剂行PET/CT检查并符合研究要求者共80例,其中,男43例,女37例,年龄19~65岁,体质量(60±5)kg,中位年龄49.3岁,经病理学或随访临床资料确诊,脑胶质瘤17例,帕金森氏病16例、肺癌11例、肝癌9例,前列腺癌8例,肾癌7例、膀胱癌3例、非特异性炎性结节9例。以实施检查工作日为单位,一日检查者为对照组,另一日检查者为观察组,交替循环,在各组中收集注射显像剂的活度、体积、测量和注射方法等符合相应组别研究要求者各40例。根据使用显像剂11C-cho、11C-MET、11C-ACE、11C-βCFT进行PET/CT检查各自的规范要求,分别在注射后5、10、10、60 min开始检查。两组受检者在年龄、性别、病史、静脉条件等一般情况差异无统计学意义。
2.仪器及显像剂:青盾Ⅰ型放射性药品自动分装仪(青岛青盾防护设备有限公司),CRC-25R型放射性活度测量仪(美国CAPINTEC.INC公司)。Biography Ture Piont64 PET/CT(德国Siemens公司)。11C由HM-20型回旋加速器(日本住友公司),11C-cho、11C-MET、11C-ACE、11C-βCFT分别通过CFN-100型正电子放射性药物自动化合成模块合成,质量标准符合放射性药品规定标准。
3.显像剂的输送转运和放射性活度测量流程
对照组:回旋加速器室放射化学师在收到注射护士告知患者体质量后,按约4.44 MBq/kg的剂量, 使用放射性药品自动分装仪,用2 ml注射器自动抽取依检查所需的11C标记显像剂11C-cho、11C-MET、11C-ACE或11C-βCFT,立即用放射性活度测量仪测量其放射性活度后,放入专用的标记有显像剂名称、剂量的铅防护筒,并迅速通过放射性药品专用电梯输送至高活性区。
观察组:11C标记显像剂输送至高活性区的过程与对照组相同,但需在临注射前从铅防护筒取出,再次放入置于高活区的活度计进行11C标记显像剂放射性活度二次测量。
4.注射方法:对照组采用直接注射法。等显像剂输送到位后,迅速从铅辐射防护筒取出备好的11C标记显像剂直接行肘静脉穿刺注射。注射完毕,记录穿刺点的详细部位。观察组采用一次性静脉输液针间接注射法。用容积为5 ml的一次性无菌注射器抽取生理盐水5 ml,连接一次性使用静脉输液针,试注生理盐水1~2 ml,确保注射管路通畅,等显像剂输送到位并完成二次测量后,从放射性活度测量仪的测量井取出11C标记显像剂,通过已建好的静脉通道注射。注射完毕,记录穿刺点的详细部位。
为增加可比性,两组纳入条件限定为:盛装11C标记显像剂的注射器规格均为2 ml,选取抽取11C标记显像剂体积(0.6±0.1)ml,放射性活度为(277.5±18.5)MBq,注射操作均由注射技术熟练的同一人完成。
5.观察指标
(1) 记录11C标记显像剂转运过程所需时间。对照组计时方法为:显像剂分装后,从放射性活度测量完毕开始,装入铅防护筒、运送至高活性区、临注射从铅防护筒取出注射器止。观察组计时方法为:从运送至高活性区的铅辐射防护筒取出注射器,进行第2次放射性活度测量完毕开始,临注射从放射性活度测量仪的测量井取出注射器止。根据11C的物理半衰期和核素衰变公式N=N0e-λt,分别计算两组放射性活度测量时至临注射,显像剂转运过程时间段内11C标记显像剂的衰变量和剂量损失百分比。
(2) 记录注射操作过程所需时间。对照组计时方法为:临注射前从铅防护筒取出注射器开始,至注射完毕止。观察组计时方法为:从高活性区放射性活度测量仪的测量井取出注射器至注射完毕止。分别计算两组注射操作期间的11C标记显像剂的衰变量和剂量损失百分比。
(3) 测量注射后注射器内残留的放射性活度。对照组:将注射完毕的2 ml注射器盖好针帽,迅速放入活度计测量注射器内残留的11C显像剂放射性活度并记录数值。观察组:注射完毕立即把使过的2 ml注射器及其链接的一次性静脉输液针用小塑料袋装好,马上放入活度计测量空注射器及其连接的一次性静脉输液针内残留的放射性活度并记录数值。
(4) 观察两组受检者穿刺点有无血管外渗漏和体表放射性污染。在PET/CT图像处理工作站处理图像时,先肉眼观察受检者穿刺点局部有无明显放射性浓聚,确定有无血管外渗漏或体表放射性污染,对疑似血管外渗漏或体表放射性污染者在穿刺点及其周围区域通过勾画感兴趣区(ROI)的方法,根据获得的SUVmax,再结合CT图像定位,鉴别血管外渗漏抑或体表放射性污染并记录各自发生的例数。
6.统计学处理:使用SPSS 20.0软件对数据进行统计学处理,对11C标记显像剂转运过程耗时和完成每例注射操作耗时、此段时间11C标记显像剂的衰变量及损失百分比、注射后注射器内残留的放射性活度的数据,分别采用Kolmogorov-Smirnov方法对其进行正态性检验,结果均符合正态性分布,数据用x±s表示,对以上组间数据的比较分别采用两组独立样本t检验;对两组受检者穿刺点血管外渗漏和体表放射性污染例数的比较采用χ2检验。P < 0.05为差异有统计学意义。
二、结果观察组11C标记显像剂转运过程耗时、完成每例注射操作耗时及此段时间11C标记显像剂的衰变量、剂量损失百分比均显著低于对照组,差异有统计学意义(t=71.53、44.51、71.76,P < 0.05,表 1)。对照组和观察组注射后注射器内残留的放射性活度分别为(13.31±2.20)和(12.56±1.54)MBq,差异无统计学意义(P>0.05);两组受检者体表放射性污染例数分别为3例和2例,差异无统计学意义(P>0.05);两组受检者穿刺点皮下血管外渗漏的例数分别为8例和3例,观察组明显低于对照组,差异有统计学意义(χ2=4.11,P < 0.05)。
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表 1 两组11C显像剂测量转运和注射操作过程耗时、衰变量、衰变比比较(x±s) Table 1 Comparison of times, decay activities and decay ratios during measurement, transfer and injection of 11C imaging agents(x±s) |
三、讨论
PET/CT检查是在分子水平上完成生物学显示的影像技术,标准摄取值(SUV)是PET/CT影像诊断中最常用的半定量指标,对肿瘤良恶性鉴别、疗效监测、预后评估等方面有重要的参考价值[7-9]。根据SUV值计算公式,SUV=局部组织或病灶摄取的放射性浓度(kBq/ml)/注射剂量(MBq)/体质量(kg),可见影响SUV值有3大因素,其中局部组织或病灶摄取放射性浓度受到受检者血糖与激素水平、肿瘤病理类型及异质性、个体差异等多种因素的影响,属于不易确定因素,但注入显像剂有效活度误差对SUV值的影响程度呈正相关是确定的,因此研究注入显像剂剂量的精确性对肿瘤或病灶的定量分析有重要临床意义。
用于计算SUV值的显像剂的有效活度实质是指注射时刻注入血管内的剂量,在PET/CT检查进行PET图像采集时,会输入注射时刻的时间和显像剂剂量,注射时刻之后到PET图像采集过程之间显像剂的衰变引起的变化,设备会根据不同核素可通过时间校正和剂量校正自动完成,因此把研究的焦点集中于注射时刻注入血管内的剂量。
对照组采用的注射剂量的计算方法,是PET/CT检查中的常规使用方法,具有合理性但存在一定缺陷。目前我国普及开展的PET/CT检查,绝大部分使用的显像剂是18F-FDG,考虑到注射流程的简便快捷、注射操作人员的辐射防护等因素,尽可能减少中间环节,所以直接根据患者的体质量,需要的剂量,按照当时药物的放射性浓度计算好体积,用活度仪测得剂量减去注射后注射器残留量即列为计算SUV的注射剂量[10-11],忽略了转运过程显像剂衰变引起的剂量损失。此方法对18F-FDG PET/CT检查,由于18F的物理半衰期相对较长,约为109.8 min,转运到注射区仅需要不到1 min的时间,其间由于显像剂衰变产生的剂量误差在可接受范围,因此比较切实可行。但对于用11C-cho、11C-MET、11C-ACE、11C-βCFT等11C标记的显像剂进行PET/CT检查时,由于11C的物理半衰期很短,20.34 min剂量就会减少一半,会使显像剂剂量在短时间内发生明显的变化,如果仍然采用18F-FDG PET/CT检查中常规的注射剂量的计算方法,就会产生较大的偏差。尽管这一偏差理论上可通过衰变公式进行剂量校正,但在实际工作中从第1次测量到临注射这段时间只有大约1 min的时间,且存在输送人员的操作熟练程度,运输过程和注射准备情况的差异等偶然因素,导致从第1次测量完毕到注射时刻这段时间不尽一致。因此通过记录时间来校正剂量有一定的困难,而在注射操作台旁的第2次活度测量到临注射这段时间仅有很短暂的10 s左右,记录读数并从活度计取出已无中间环节,测得的活度数值已非常接近注射时刻的剂量,便捷地排除了第1次测量到注射时刻之间的不确定因素对实际注入剂量的干扰。这项研究中,第1次测量和第2次测量起止点不同,通过比较来说明对于短半衰期核素第2次测量的优越性和必要性。从本研究的数据看,对照组从首次测量完成到临注射前衰变量约为9 MBq,损失剂量约3%,而这一数据仅是完成40例操作的均数,在实践操作中会产生远离这一平均数的偏差,但观察组二次测量至临注射衰变量仅为2 MBq左右,损失剂量也只有约0.8%,数值较小且相对稳定。对照组的测量方法产生3%左右的误差足以对SUV值的计算造成一定的影响,所以选用临注射前对11C标记显像剂活度的二次测量,可使注射时刻注入血管内的剂量更接近精准。
静脉注射方法与技术对用于计算SUV值的注射剂量也有一定的影响。统计结果表明,对照组采用的直接注射法的注射过程平均耗费时间、血管外皮下渗漏的例数均明显高于观察组,这些因素均会对真正注入有效活度产生一定的误差。因为即使观察组进行显像剂放射性活度的二次测量,而这一数值减去注射后注射器残留数值,即已被认为是计算SUV的所为的准确的注射剂量,但事实上注射过程中11C显像剂同样在快速衰变,如果完成注射操作耗时偏长,这段时间尚有部分显像剂并未进入血管内。本研究根据注射过程耗时计算的衰变量是整个注射过程时间段内的剂量损失,所以完全减掉这一数值显然不妥,部分显像剂在体外衰变量又无法估算,所以只有尽可能减少注射操作时间,最大限度地减小这一原因引起实际注入剂量误差。但是,对照组采用的直接注射法的平均耗时在38 s左右,明显高于观察组,显然不能很好地满足要求,而且常常由于个别患者血管条件等偶然因素使注射过程时间更长,会造成更大的注射剂量误差;对于一旦发生的血管外渗漏,渗漏的量事实上已被计入了注入剂量,但并未完全发挥有效作用,因此影响了SUV值计算的准确性,而渗漏量的估算与扣除目前还没有确切办法[12]。因此,对短半衰期核素快速、精准的注射显得更为重要,而进行11C PET/CT检查者多为肿瘤患者、老年患者、帕金森氏病患者等,其血管条件或配合程度大多较差,注射操作人员提前对血管的弹性、位置、注射点的选择、患者的配合情况做出恰当地评估,采用一次性静脉输液针的预先建立静脉通道的间接注射法,并试注生理盐水观察注射通路的通畅情况,确保显像剂一旦到达即可按程序顺利注射,并注意注射过程的加压适当,此外注射操作人员具备良好的注射技术和心理素质,熟练掌握不同核素的活度测量和注射流程,在此基础上的间接注射法,基本满足了稳妥、快速、精准注射的要求,最大限度地减少了由于注射操作过程耗时过长、血管外渗漏等注射因素对注入有效活度的影响。
另外,穿刺点显像剂血管外渗漏还会引起局部组织的放射性浓集而形成放射性伪影,影响图像的质量,而11C的衰变和血管外渗漏等原因导致注入有效活度的误差对显像质量的影响程度需进一步继续研究。
总之,在以11C标记的正电子显像剂进行PET/CT检查时,临注射前对显像剂放射性活度进行第二次测量,并采用先建立静脉通道的间接注射法,明显减少了由于11C的衰变、穿刺点显像剂血管外渗漏等原因引起的注入剂量误差对计算SUV和图像质量的影响。
利益冲突 无作者贡献声明 杜晓光提出研究思路,设计研究方案,分析取得数据,负责论文的起草和最终修订;李彦鹏负责显像剂的制备、分装、测量、转运;谢新立负责论文的起草思路指导;王卓负责数据的采集和处理;赵丽负责纳入研究的病例筛选,负责显像剂测量、注射;韩星敏负责统筹协调,论文审阅
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