SPECT基本性能测量与质量控制

姚绍卫 扈尚泽 夏勋荣

(江苏省计量科学研究院，南京 210046)



SPECT基本性能测量与质量控制

姚绍卫 扈尚泽 夏勋荣

(江苏省计量科学研究院，南京 210046)

为了探讨如何解决SPECT计量检测问题，文章根据相关国家标准和NEMA报告，对SPECT系统空间分辨力等参数进行测量分析。探索出可以全面评价SPECT计量性能的方法，并结合实际检测工作，对现有模体进行改进，逐步完善SPECT的计量检定方法，为做好质量控制工作提供技术参考。

SPECT；基本技术指标；系统空间分辨力；检测方法

0 引言

单光子发射计算机断层成像装置(Single Photon Emission Computed Tomography，简称SPECT)是在g 照相机基础上发展起来的核素显像设备，是计算机扫描与核素人体示踪相结合的诊断技术。人体内注射的99mTc、133I、67Ga、153Sm等单光子核素，经代谢、扩散后在病变部位和正常组织之间形成放射性浓度差异，由探测器测量不同位置上放射性浓度分布，通过计算机处理后显像。与其它放射影像设备相比，SPECT在临床上有独特的诊断价值，不仅能显示体内病变结构，还可以提供人体脏器的功能信息。SPECT结构原理复杂，在检测过程中还会使用到放射性药物，对它的质量控制一直不如普通放射影像那么完善。本文在参考相关国家标准基础上，提出一套全面评价SPECT计量性能的方法，为做好质量控制工作提供技术参考。

1 性能测量与质量控制

目前，医院内部的质量控制主要依据国家标准GB/T 18988.2—2003《放射性核素成像设备性能和试验规则第2部分：单光子发射计算机断层装置》和各制造商提供的方法进行。部分地区颁布了相应的计量检定规程，如JJG(苏)81—2008《单光子发射计算机断层成像装置(SPECT)》,对SPECT基本计量性能进行检定，如断层分辨力、重建空间线性、断层均匀性、系统空间分辨力、旋转中心漂移和灵敏度等。

1.1 测量条件

目前常见的SPECT型号有Philips公司的Forte和Infiniavc、GE公司的Millennium和Siemens公司的Signature-E等。测量用FLUKE公司生产的76～823和76～826性能模体，该模体符合IAEA及NEMA推荐的技术要求；核素使用被检医院提供的99mTc和57Co；活度计为中国计量科学研究院院生产的RM-905a+型；其他配套设备包括条式水平仪、温度计及医用乳胶手套等。环境温度控制在20～23℃，相对湿度≤65%。

1.2 测量方法

1)断层分辨力

断层分辨力包括热点源分辨力和冷点源分辨力，热点源是指放射性药物浓聚的点，在影像上表现为一个“亮斑”，SPECT分辨这种“亮斑”的能力称之为热点源分辨力；冷点源是指放射性药物浓度较低的点，在影像上表现为一个“暗斑”，SPECT分辨这种“暗斑”的能力称为冷点源分辨力。76～823型性能模体中热点源、冷点源分别用不同直径的圆孔和圆球来模拟(如图1、图2)。测量时先将模体中注满蒸馏水，用活度计测定约370MBq的99mTc核素注入模体内充分摇匀，将模体水平放置在诊断床上，模体中心与扫描系统轴中心一致，设置扫描条件如下：20～30cm的旋转半径;探测器旋转速度10～30cm/min;适当的放大倍率与滤波函数;常用层厚;128×128矩阵;6°间隔采集数据，每个断层采集约1M计数。扫描成像后调整窗宽和窗位，读取可分辨的最小热点源和冷点源尺寸。

图1 热点源示意图

图2 冷点源示意图

2)重建空间线性

空间线性模体由一个横断面上均匀分布的32个纵横排列的方块组成，在模体中注入核素，采用上述相同扫描条件对模体进行扫描，图像上的32个方块应水平和垂直分别对齐并清晰显示。重建空间线性是反映断层显像的几何线性与失真度，实践证明该指标与设备定期校准与维护有直接关系。

3)断层均匀性

检测时先要进行系统均匀性校准。按上述条件对性能模体进行扫描，在断层图像上作一个面积不小于200mm2的感兴趣区域(ROI)进行数据统计，读取计数的最大值Nmax和最小值Nmin，按下式计算均匀性，均匀性应不大于±5%。

(1)

4)系统空间分辨力

向模体细长的金属管中注入74MBq的核素99mTc，将模体水平放置在诊断床上，模体中心与探测器旋转轴中心相一致。探测器旋转半径设为15cm，选适当的放大倍率和常用层厚，等间隔每2°采集一次，共采集180次，用128×128矩阵，能窗不大于20%。选ROI的面积为50个像素值进行计数统计。以影像亮斑中最高计数点为中心沿水平方向分别向两侧测量，每侧大约测量2.5cm，记录下每个ROI的计数值和位置；然后用相同的方法再沿垂直方向测量每个ROI的计数值。

将得到的数据以几何位置作为横坐标、计数值作为纵坐标作图。在图上测量出最大计数值一半的曲线图宽度(FWHM)，即为探测器的系统空间分辨力(如图3)。

图3 系统空间分辨力示意图

5)旋转中心偏移

先用水平仪调整探测器平行于系统轴，将57Co点源悬挂在视野空气中，径向离系统轴至少5cm，测量时选择三个切片进行：一片在视野的中心，另外两片离中心的距离为轴向视野的±1/3。用最大有效矩阵采集，每一幅图像至少应获取10k计数，360°一周每10°采集1次。用“重心法”计算点源在投影上的位置，并进行正弦函数拟合，确定旋转中心偏移的数据。

6)灵敏度

在直径20cm的面源模体中注入蒸馏水和185MBq的99mTc核素，放置于探头视野中心，距探头表面100mm，周围应无散射物，选择常用准直器，探测器每分钟的计数应大于5000个，灵敏度是考查单位浓度放射性活度所对应的计数率，即每分钟计数/兆贝克勒尔。

7)本底计数

在加载准直器条件下，探测器向下并处在诊断床中心上方，在日常无源工作条件下，采集100s的本底计数率并与基础值进行比较，测量值应不大于基础值的20%。

2 测量结果与讨论

近几年对SPECT的检测结果显示：断层热点源分辨力在7.3～11.4mm之间，断层冷点源分辨力在4.7～7.3mm之间，重建空间线性32个正交排列的热点源在整个横断面上基本都能水平和垂直对准，断层均匀性在1.5%～2.6%之间，旋转中心漂移在1.6～1.8mm范围内，系统空间分辨力FWHM在9.5～12mm范围内，本底计数都能小于基础值的10%。

为方便现场测量，模体加注蒸馏水和排放放射性药物时加装了蠕动泵，操作中可降低工作人员接受的辐射剂量；用透明乳胶管延长了线源管，这样既能防止放射性药物滴漏又能保证药物分布均匀；在检测过程中，要穿好防护服，佩戴铅眼镜，最好能携带辐射报警仪，做好防护措施。

3 结束语

核医学仍是一门年轻的学科，SPECT质量控制方法目前还不够普及。SPECT成像影响环节较多，扫描条件、数据采集方式、运算方法等因素都可能影响成像质量。研究和总结在通用条件下获得的技术参数，有助于获得高质量的临床图像。本文只对基本性能指标进行初步探索，还必须进一步总结经验，为促进核医学的发展做好基础工作。

[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放射性核素成像设备性能和试验规则第2部分:单光子发射计算机断层装置[S]

[4] 金永杰.核医学仪器与方法[M].黑龙江.哈尔滨工程大学出版社,2010

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

[6] 张峻.医用螺旋CT的计量检定方法[J].计量技术，2012(11)

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.08.20