SPECT探頭屏蔽性能的測(cè)量與評(píng)價(jià)*

洪 浩 耿建華* 王 瑞 鄭 容

近年來(lái)，隨著我國(guó)核醫(yī)學(xué)的快速發(fā)展，單光子發(fā)射斷層掃描(single-photon emission computed tomography，SPECT)設(shè)備的應(yīng)用也更為普遍[1-3]。SPECT作為一種顯像診斷設(shè)備，為了保證圖像質(zhì)量，提高臨床診斷的準(zhǔn)確性，質(zhì)量控制尤為重要。SPECT探頭屏蔽性能是質(zhì)量控制的一項(xiàng)指標(biāo)，各種SPECT性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中均包含該性能指標(biāo)[4-11]。然而，目前關(guān)于SPECT探頭屏蔽性能的研究卻鮮有報(bào)道[12-14]。為此，本研究探討SPECT探頭屏蔽性能的測(cè)量及評(píng)價(jià)，以期為SPECT性能評(píng)估提供參考。

1 材料與方法

1.1 SPECT設(shè)備

采用兩種機(jī)型的SPECT。機(jī)型I為Symbia T型雙探頭SPECT-CT(德國(guó)SIEMENS公司)；機(jī)型Ⅱ?yàn)镺ptima NM/CT640型雙探頭SPECT-CT(美國(guó)GE公司)，測(cè)量中只使用其中的雙探頭SPECT，不使用CT部分。

1.2 測(cè)量方法

測(cè)量方法參考美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)(National Electrical Manufacturers Association，NEMA)NU1方法[4-6]測(cè)量多個(gè)位置的探頭屏蔽性能。

1.2.1 測(cè)量患者體內(nèi)成像視野外放射性物質(zhì)屏蔽性能

采用靜態(tài)采集程序，采集矩陣256×256，放大倍數(shù)(Zoom)1.0，能峰140 keV，能窗采用臨床通用的值，裝載低能高分辨率準(zhǔn)直器。按照下述步驟分別用2種機(jī)型設(shè)備的每個(gè)探頭進(jìn)行采集。

(1)采集本底TB=2 min，記錄總計(jì)數(shù)B。

(2)取99Tcm溶液0.05 ml左右，將之置于小塑料容器中，做成點(diǎn)源，將之放在準(zhǔn)直器下方中心位置，距探頭20 cm處，其活度應(yīng)使計(jì)數(shù)率在1～30 kcps之間，測(cè)量點(diǎn)源的活度，記錄測(cè)量活度時(shí)刻(tcal)及活度值。

(3)將檢查床中心(i=0)置于探頭中心的正下方，并且使探頭表面距檢查床的上表面的垂直距離為20 cm，分別將點(diǎn)源放置在檢查床中心長(zhǎng)軸線上7個(gè)位置處：i=0、±10 cm(距視野邊緣每個(gè)方向10 cm處)、±20 cm、±30 cm(如圖1所示)。

(4)用2種機(jī)型設(shè)備的每個(gè)探頭對(duì)7個(gè)位置的點(diǎn)源進(jìn)行采集，每個(gè)位置采集時(shí)間TAi=2 min，記錄不同位置的開(kāi)始采集時(shí)刻(tAi)及計(jì)數(shù)CAi。

1.2.2 測(cè)量患者之外探頭附近放射性物質(zhì)屏蔽性能

采集參數(shù)：矩陣256×256，Zoom1.0，能峰140 keV。采集步驟如下。

(1)將上述點(diǎn)源置于防護(hù)載源器的底部中，載源器為一面開(kāi)口的圓桶形，半徑為10 mm， 高40 mm，防護(hù)厚度為3 mm Pb， 測(cè)量時(shí)將開(kāi)口方向正對(duì)著探頭。

(2)分別將點(diǎn)源放置于檢查床機(jī)架前方(F方向)及側(cè)面垂直檢查床方向(S方向)距探頭中心50 cm、100 cm、150 cm及200 cm的位置，分別用2種機(jī)型的每個(gè)探頭對(duì)8個(gè)位置的點(diǎn)源進(jìn)行采集，F(xiàn)方向每個(gè)位置采集時(shí)間TFi=2 min，S方向每個(gè)位置采集時(shí)間TSi=2 min(如圖2所示)。(3)記錄F方向和S方向各點(diǎn)的開(kāi)始采集時(shí)刻和計(jì)數(shù)tFi和CFi、tSi和CSi。當(dāng)探頭分別朝下(D)、朝右(R)、朝上(U)和朝左(L，只在F位置)時(shí)，F(xiàn)方向各點(diǎn)依次表示為FD、FR、FU和FL，S方向各點(diǎn)依次表示為SD、SR和SU。

圖1 患者體內(nèi)成像視野外放射性物質(zhì)屏蔽性能測(cè)量點(diǎn)位示意圖

圖2 探頭附近患者之外放射性物質(zhì)屏蔽性能測(cè)量點(diǎn)位示意圖

1.3 數(shù)據(jù)分析

1.3.1 計(jì)算患者體內(nèi)成像視野外放射性物質(zhì)屏蔽性能針對(duì)放射性物質(zhì)衰變，每個(gè)點(diǎn)位計(jì)數(shù)率校正到活度測(cè)量時(shí)刻，其計(jì)算為公式1：

本底計(jì)數(shù)率的計(jì)算為公式2：

每個(gè)點(diǎn)位的凈計(jì)數(shù)率的計(jì)算為公式3：

患者體內(nèi)成像視野外放射性物質(zhì)的屏蔽泄漏(L)用凈計(jì)數(shù)率與BC0的百分比表示：

該值越低，泄漏越小，探頭的屏蔽性能越好。

1.3.2 計(jì)算患者之外探頭附近放射性物質(zhì)屏蔽性能

針對(duì)放射性物質(zhì)衰變，每個(gè)點(diǎn)位計(jì)數(shù)率校正到活度測(cè)量時(shí)刻，其計(jì)算為公式4、公式5：

每個(gè)點(diǎn)位的凈計(jì)數(shù)率：其計(jì)算為公式6、公式7：

患者之外探頭附近放射性物質(zhì)的屏蔽泄漏(L)用凈計(jì)數(shù)率與BC0的百分比表示，其計(jì)算為公式8、公式9：

該值越低，泄漏越小，探頭的屏蔽性能越好。

2 結(jié)果

2.1 患者體內(nèi)成像視野外放射性活度的屏蔽性能

在距探頭邊緣10 cm、20 cm和30 cm位置處，機(jī)型Ⅰ的2個(gè)探頭對(duì)患者體內(nèi)成像視野外放射性物質(zhì)的屏蔽泄漏平均值分別為0.663%、0.123%和0.033%；機(jī)型Ⅱ分別為0.683%、0.295%和0.143%，其結(jié)果顯示，隨著距探頭邊緣的距離增加，屏蔽泄漏降低，2種機(jī)型有顯著的差異，機(jī)型Ⅰ的屏蔽泄漏低于機(jī)型Ⅱ；每種機(jī)型的兩個(gè)探頭間差異較小。在距探頭邊緣10 cm、20 cm和30 cm位置處，2種機(jī)型的每個(gè)探頭的屏蔽泄漏情況見(jiàn)表1。

表1 患者體內(nèi)成像視野外放射性物質(zhì)的屏蔽泄漏(%)

2.2 患者之外探頭附近放射性物質(zhì)的屏蔽性能

患者之外檢查床方向及垂直于檢查床方向放射性物質(zhì)的屏蔽性能，分別為在距探頭50 cm、100 cm、150 cm和200 cm處的2種機(jī)型的每個(gè)探頭的屏蔽性能，見(jiàn)表2、表3、表4和表5。

表2 距探頭50 cm處患者之外放射性物質(zhì)的屏蔽泄漏(%)

表3 距探頭100 cm處患者之外放射性物質(zhì)的屏蔽泄漏(%)

距探頭不同位置處患者之外放射性物質(zhì)的屏蔽泄漏數(shù)據(jù)顯示，在距探頭50 cm、100 cm、150 cm和200 cm位置處， 檢查床方向(F方向)機(jī)型Ⅰ兩個(gè)探頭在對(duì)探頭附近患者之外的放射性活度的屏蔽泄漏平均值分別為0.024%、0.025%、0.026%和0.024%，機(jī)型Ⅱ分別為0.095%、0.098%、0.096%和0.105%。垂直于檢查床方向(S方向)機(jī)型Ⅰ兩個(gè)探頭在對(duì)探頭附近患者之外的放射性活度的屏蔽泄漏平均值分別為0.073%、0.073%、0.070%和0.075%，機(jī)型Ⅱ分別為0.180%、0.183%、0.187%和0.198%。結(jié)果顯示，垂直于檢查床方向的屏蔽泄漏對(duì)圖像的影響高于檢查床方向的屏蔽泄漏的影響；2種機(jī)型有顯著的差異，機(jī)型Ⅰ的屏蔽泄漏低于機(jī)型Ⅱ，且每種機(jī)型的兩個(gè)探頭間差異較小。

表4 距探頭150 cm處患者之外放射性物質(zhì)的屏蔽泄漏(%)

表5 距探頭200 cm處患者之外放射性物質(zhì)的屏蔽泄漏(%)

3 討論

目前，臨床上使用的SPECT基本均為γ相機(jī)旋轉(zhuǎn)型，SPECT的核心部件為γ相機(jī)，包含γ相機(jī)的所有功能，在一些文獻(xiàn)資料中也稱SPECT為γ相機(jī)[1，18]。探頭屏蔽性能也是γ相機(jī)的重要的質(zhì)量控制指標(biāo)，SPECT及γ相機(jī)探頭屏蔽性能是質(zhì)量控制的一項(xiàng)重要指標(biāo)，在歷版的NEMA NU1標(biāo)準(zhǔn)[4-6]、國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(International Atomic Energy Agency，IAEA)關(guān)于γ相機(jī)和SPECT質(zhì)量控制的歷版的技術(shù)資料[7，15]、國(guó)際電工委員會(huì)(International Electrotechnical Commission， IEC)標(biāo)準(zhǔn)[8]、美國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)家協(xié)會(huì) (American Association of Physicists in Medicine， AAPM)標(biāo)準(zhǔn)[9]及我國(guó)的相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[10]中，均將探頭屏蔽性能作為質(zhì)量控制指標(biāo)。但是，對(duì)該項(xiàng)指標(biāo)的研究卻鮮見(jiàn)報(bào)道，關(guān)于性能檢測(cè)及質(zhì)量控制的研究中，均未對(duì)探頭屏蔽性能進(jìn)行研究[11-13，16-18]。

探頭屏蔽性能直接影響圖像質(zhì)量，而其探頭屏蔽性能分為下述2種。

(1)對(duì)患者體內(nèi)成像視野外放射性活度的屏蔽性能。在γ相機(jī)和SPECT成像時(shí)，將靶器官置于視野內(nèi)，而視野外的非靶器官也會(huì)有放射藥物，也會(huì)發(fā)出γ射線，該射線可能會(huì)影響視野內(nèi)靶器官的圖像(如對(duì)腰椎成像時(shí)，膀胱內(nèi)放射性的影響)，該種屏蔽性能描述患者體內(nèi)視野外發(fā)出γ射線對(duì)靶器官圖像的影響程度。

(2)對(duì)患者之外探頭附近放射性物質(zhì)的屏蔽性能。在γ相機(jī)和SPECT成像時(shí)，患者體外存在的放射性物質(zhì)(如床邊注射車中的放射性藥物及放射性廢物)可能會(huì)影響視野內(nèi)靶器官的圖像，該種屏蔽性能描述患者體外發(fā)出γ射線對(duì)靶器官圖像的影響程度。

本研究參考NEMA NU1-2007方法，并且按照臨床中實(shí)際可能的情況，在對(duì)患者之外探頭附近放射性物質(zhì)的屏蔽性能測(cè)量中，在檢查床方向及垂直于檢查床方向增加了距探頭50 cm、100 cm和150 cm3個(gè)位置的測(cè)量。在γ相機(jī)和SPECT成像過(guò)程中，特別是需要在床旁注射時(shí)(如腎動(dòng)態(tài)顯像)，注射車與探頭的距離均在200 cm內(nèi)，增加50 cm、100 cm和150 cm3個(gè)位置的測(cè)量，反映臨床實(shí)際中患者體外的放射性物質(zhì)對(duì)圖像的影響程度。結(jié)果顯示：同一方向隨點(diǎn)源到探頭距離的增加，患者體內(nèi)成像視野外放射性物質(zhì)的屏蔽泄漏對(duì)圖像的影響逐漸減?。粚?duì)患者之外放射性物質(zhì)，側(cè)面的屏蔽泄漏對(duì)圖像的影響高于前面；對(duì)兩種屏蔽泄漏，每種機(jī)型的2個(gè)探頭的屏蔽性能無(wú)明顯差別，機(jī)型Ⅰ的屏蔽泄漏對(duì)圖像的影響遠(yuǎn)小于機(jī)型Ⅱ；患者之外屏蔽泄漏對(duì)圖像的影響遠(yuǎn)小于患者體內(nèi)的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

本研究結(jié)果提示，不同機(jī)型的探頭屏蔽泄漏性能會(huì)有很大的差異，在配置SPECT和γ相機(jī)設(shè)備時(shí)，應(yīng)關(guān)注該指標(biāo)性能；患者體內(nèi)放射性物質(zhì)對(duì)圖像質(zhì)量的影響高于患者體外，在成像擺位中應(yīng)盡量將靶器官置于視野中心，必要時(shí)對(duì)視野外的部位進(jìn)行屏蔽。