SPECT基本性能測(cè)量與質(zhì)量控制

姚紹衛(wèi) 扈尚澤 夏勛榮

(江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院，南京 210046)

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SPECT基本性能測(cè)量與質(zhì)量控制

姚紹衛(wèi) 扈尚澤 夏勛榮

(江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院，南京 210046)

為了探討如何解決SPECT計(jì)量檢測(cè)問題，文章根據(jù)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和NEMA報(bào)告，對(duì)SPECT系統(tǒng)空間分辨力等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量分析。探索出可以全面評(píng)價(jià)SPECT計(jì)量性能的方法，并結(jié)合實(shí)際檢測(cè)工作，對(duì)現(xiàn)有模體進(jìn)行改進(jìn)，逐步完善SPECT的計(jì)量檢定方法，為做好質(zhì)量控制工作提供技術(shù)參考。

SPECT；基本技術(shù)指標(biāo)；系統(tǒng)空間分辨力；檢測(cè)方法

0 引言

單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像裝置(Single Photon Emission Computed Tomography，簡(jiǎn)稱SPECT)是在g 照相機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的核素顯像設(shè)備，是計(jì)算機(jī)掃描與核素人體示蹤相結(jié)合的診斷技術(shù)。人體內(nèi)注射的99mTc、133I、67Ga、153Sm等單光子核素，經(jīng)代謝、擴(kuò)散后在病變部位和正常組織之間形成放射性濃度差異，由探測(cè)器測(cè)量不同位置上放射性濃度分布，通過計(jì)算機(jī)處理后顯像。與其它放射影像設(shè)備相比，SPECT在臨床上有獨(dú)特的診斷價(jià)值，不僅能顯示體內(nèi)病變結(jié)構(gòu)，還可以提供人體臟器的功能信息。SPECT結(jié)構(gòu)原理復(fù)雜，在檢測(cè)過程中還會(huì)使用到放射性藥物，對(duì)它的質(zhì)量控制一直不如普通放射影像那么完善。本文在參考相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，提出一套全面評(píng)價(jià)SPECT計(jì)量性能的方法，為做好質(zhì)量控制工作提供技術(shù)參考。

1 性能測(cè)量與質(zhì)量控制

目前，醫(yī)院內(nèi)部的質(zhì)量控制主要依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18988.2—2003《放射性核素成像設(shè)備性能和試驗(yàn)規(guī)則第2部分：?jiǎn)喂庾影l(fā)射計(jì)算機(jī)斷層裝置》和各制造商提供的方法進(jìn)行。部分地區(qū)頒布了相應(yīng)的計(jì)量檢定規(guī)程，如JJG(蘇)81—2008《單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像裝置(SPECT)》,對(duì)SPECT基本計(jì)量性能進(jìn)行檢定，如斷層分辨力、重建空間線性、斷層均勻性、系統(tǒng)空間分辨力、旋轉(zhuǎn)中心漂移和靈敏度等。

1.1 測(cè)量條件

目前常見的SPECT型號(hào)有Philips公司的Forte和Infiniavc、GE公司的Millennium和Siemens公司的Signature-E等。測(cè)量用FLUKE公司生產(chǎn)的76～823和76～826性能模體，該模體符合IAEA及NEMA推薦的技術(shù)要求；核素使用被檢醫(yī)院提供的99mTc和57Co；活度計(jì)為中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院院生產(chǎn)的RM-905a+型；其他配套設(shè)備包括條式水平儀、溫度計(jì)及醫(yī)用乳膠手套等。環(huán)境溫度控制在20～23℃，相對(duì)濕度≤65%。

1.2 測(cè)量方法

1)斷層分辨力

斷層分辨力包括熱點(diǎn)源分辨力和冷點(diǎn)源分辨力，熱點(diǎn)源是指放射性藥物濃聚的點(diǎn)，在影像上表現(xiàn)為一個(gè)“亮斑”，SPECT分辨這種“亮斑”的能力稱之為熱點(diǎn)源分辨力；冷點(diǎn)源是指放射性藥物濃度較低的點(diǎn)，在影像上表現(xiàn)為一個(gè)“暗斑”，SPECT分辨這種“暗斑”的能力稱為冷點(diǎn)源分辨力。76～823型性能模體中熱點(diǎn)源、冷點(diǎn)源分別用不同直徑的圓孔和圓球來模擬(如圖1、圖2)。測(cè)量時(shí)先將模體中注滿蒸餾水，用活度計(jì)測(cè)定約370MBq的99mTc核素注入模體內(nèi)充分搖勻，將模體水平放置在診斷床上，模體中心與掃描系統(tǒng)軸中心一致，設(shè)置掃描條件如下：20～30cm的旋轉(zhuǎn)半徑;探測(cè)器旋轉(zhuǎn)速度10～30cm/min;適當(dāng)?shù)姆糯蟊堵逝c濾波函數(shù);常用層厚;128×128矩陣;6°間隔采集數(shù)據(jù)，每個(gè)斷層采集約1M計(jì)數(shù)。掃描成像后調(diào)整窗寬和窗位，讀取可分辨的最小熱點(diǎn)源和冷點(diǎn)源尺寸。

圖1 熱點(diǎn)源示意圖

圖2 冷點(diǎn)源示意圖

2)重建空間線性

空間線性模體由一個(gè)橫斷面上均勻分布的32個(gè)縱橫排列的方塊組成，在模體中注入核素，采用上述相同掃描條件對(duì)模體進(jìn)行掃描，圖像上的32個(gè)方塊應(yīng)水平和垂直分別對(duì)齊并清晰顯示。重建空間線性是反映斷層顯像的幾何線性與失真度，實(shí)踐證明該指標(biāo)與設(shè)備定期校準(zhǔn)與維護(hù)有直接關(guān)系。

3)斷層均勻性

檢測(cè)時(shí)先要進(jìn)行系統(tǒng)均勻性校準(zhǔn)。按上述條件對(duì)性能模體進(jìn)行掃描，在斷層圖像上作一個(gè)面積不小于200mm2的感興趣區(qū)域(ROI)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，讀取計(jì)數(shù)的最大值Nmax和最小值Nmin，按下式計(jì)算均勻性，均勻性應(yīng)不大于±5%。

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4)系統(tǒng)空間分辨力

向模體細(xì)長(zhǎng)的金屬管中注入74MBq的核素99mTc，將模體水平放置在診斷床上，模體中心與探測(cè)器旋轉(zhuǎn)軸中心相一致。探測(cè)器旋轉(zhuǎn)半徑設(shè)為15cm，選適當(dāng)?shù)姆糯蟊堵屎统Ｓ脤雍?，等間隔每2°采集一次，共采集180次，用128×128矩陣，能窗不大于20%。選ROI的面積為50個(gè)像素值進(jìn)行計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)。以影像亮斑中最高計(jì)數(shù)點(diǎn)為中心沿水平方向分別向兩側(cè)測(cè)量，每側(cè)大約測(cè)量2.5cm，記錄下每個(gè)ROI的計(jì)數(shù)值和位置；然后用相同的方法再沿垂直方向測(cè)量每個(gè)ROI的計(jì)數(shù)值。

將得到的數(shù)據(jù)以幾何位置作為橫坐標(biāo)、計(jì)數(shù)值作為縱坐標(biāo)作圖。在圖上測(cè)量出最大計(jì)數(shù)值一半的曲線圖寬度(FWHM)，即為探測(cè)器的系統(tǒng)空間分辨力(如圖3)。

圖3 系統(tǒng)空間分辨力示意圖

5)旋轉(zhuǎn)中心偏移

先用水平儀調(diào)整探測(cè)器平行于系統(tǒng)軸，將57Co點(diǎn)源懸掛在視野空氣中，徑向離系統(tǒng)軸至少5cm，測(cè)量時(shí)選擇三個(gè)切片進(jìn)行：一片在視野的中心，另外兩片離中心的距離為軸向視野的±1/3。用最大有效矩陣采集，每一幅圖像至少應(yīng)獲取10k計(jì)數(shù)，360°一周每10°采集1次。用“重心法”計(jì)算點(diǎn)源在投影上的位置，并進(jìn)行正弦函數(shù)擬合，確定旋轉(zhuǎn)中心偏移的數(shù)據(jù)。

6)靈敏度

在直徑20cm的面源模體中注入蒸餾水和185MBq的99mTc核素，放置于探頭視野中心，距探頭表面100mm，周圍應(yīng)無散射物，選擇常用準(zhǔn)直器，探測(cè)器每分鐘的計(jì)數(shù)應(yīng)大于5000個(gè)，靈敏度是考查單位濃度放射性活度所對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)率，即每分鐘計(jì)數(shù)/兆貝克勒爾。

7)本底計(jì)數(shù)

在加載準(zhǔn)直器條件下，探測(cè)器向下并處在診斷床中心上方，在日常無源工作條件下，采集100s的本底計(jì)數(shù)率并與基礎(chǔ)值進(jìn)行比較，測(cè)量值應(yīng)不大于基礎(chǔ)值的20%。

2 測(cè)量結(jié)果與討論

近幾年對(duì)SPECT的檢測(cè)結(jié)果顯示：斷層熱點(diǎn)源分辨力在7.3～11.4mm之間，斷層冷點(diǎn)源分辨力在4.7～7.3mm之間，重建空間線性32個(gè)正交排列的熱點(diǎn)源在整個(gè)橫斷面上基本都能水平和垂直對(duì)準(zhǔn)，斷層均勻性在1.5%～2.6%之間，旋轉(zhuǎn)中心漂移在1.6～1.8mm范圍內(nèi)，系統(tǒng)空間分辨力FWHM在9.5～12mm范圍內(nèi)，本底計(jì)數(shù)都能小于基礎(chǔ)值的10%。

為方便現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，模體加注蒸餾水和排放放射性藥物時(shí)加裝了蠕動(dòng)泵，操作中可降低工作人員接受的輻射劑量；用透明乳膠管延長(zhǎng)了線源管，這樣既能防止放射性藥物滴漏又能保證藥物分布均勻；在檢測(cè)過程中，要穿好防護(hù)服，佩戴鉛眼鏡，最好能攜帶輻射報(bào)警儀，做好防護(hù)措施。

3 結(jié)束語

核醫(yī)學(xué)仍是一門年輕的學(xué)科，SPECT質(zhì)量控制方法目前還不夠普及。SPECT成像影響環(huán)節(jié)較多，掃描條件、數(shù)據(jù)采集方式、運(yùn)算方法等因素都可能影響成像質(zhì)量。研究和總結(jié)在通用條件下獲得的技術(shù)參數(shù)，有助于獲得高質(zhì)量的臨床圖像。本文只對(duì)基本性能指標(biāo)進(jìn)行初步探索，還必須進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為促進(jìn)核醫(yī)學(xué)的發(fā)展做好基礎(chǔ)工作。

[1] AAPM report.Rotating scintillation camera SPECT acceptance testing and quality control AAPM1987-06,No.22

[2] NEMA standards publication:performance measurements of scintillation cameras.NEMA standards publication NU 1-1994

[3] GB/T 18988.2—2003放射性核素成像設(shè)備性能和試驗(yàn)規(guī)則第2部分:單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層裝置[S]

[4] 金永杰.核醫(yī)學(xué)儀器與方法[M].黑龍江.哈爾濱工程大學(xué)出版社,2010

[5] FLUKE users manual.The users manual of the nuclear associates 76-826

[6] 張峻.醫(yī)用螺旋CT的計(jì)量檢定方法[J].計(jì)量技術(shù)，2012(11)

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.08.20