在用西门子mCT型PET/CT性能测试分析研究*

刘 辉 宋 颖 安晶刚

在用西门子mCT型PET/CT性能测试分析研究*

刘 辉①宋 颖①安晶刚①

目的：建立mCT型PET/CT性能测试流程、方法学，开展技术评估。方法：依据国家标准GB17589-2011“X射线计算机断层摄影装置质量保证检测规范”和美国国家电气制造商协会(NEMA)NU 2-2007标准，利用核医学性能测试模体以及CT模体，对Siemens mCT型的PET/ CT设备进行性能测试。结果：空间分辨力(FWHM): 1 cm处横向4.16 mm，轴向4.04 mm；10 cm处横向4.92 mm，轴向5.74 mm；系统灵敏度为9.6 s-1·kBq-1、散射分数：35.4%、计数丢失和随机符合：1.69×105 s-1。PET性能指标依据国家标准，参考厂商标准及CT性能指标，测试结果均合格。结论：所采用的测试方法有效，测试技术流程符合国家标准GB 17589-2011。坚持定期用于PET/CT质量控制，对满足临床应用将起到技术保障作用。

正电子发射断层扫描；体层摄影术，X线计算机；性能测试；质量控制

DOI∶ 10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.11.005

[First-author’s address] Laboratory for Quality Control of Radiological Devices, Institute of Radioactive Protection and Nuclear safety, Chinese CDC, Beijing 100088, China.

近年来，核医学设备发展迅速。随着PET新技术不断的发展、推新、系统时间分辨率和空间分辨率的提升以及飞行时间和超高清(high definition，HD)技术在临床上的应用，图像对比度得到极大的提升，患者或受检者注射的18F-氟代脱氧葡萄糖(18F-flurodeoxyglucose，18F-FDG)显像药物有所减少，而图像质量能够得到提升。然而，PET/CT系统程序的更新，造成不同厂商、甚至同一厂商不同型号的设备性能测试程序不尽相同[1-2]。因此，跟进检测方法、规范技术流程甚为重要。本研究针对西门子公司生产的mCT型PET/CT性能的测试，建立测试方法学、指标与质量控制技术流程，保障PET/CT在影像诊断中的有效应用，以满足其在临床中的图像采集[3]。

1 PET/CT性能测试材料与指标

1.1 测试材料

(1)PET。放射性药物18F、毛细玻璃管(内径1 mm)、空间分辨力模体支架以及测量灵敏度使用的5层套管，测量散射分数以及噪声等效计数率(noise equivalent count rate，NECR)的聚乙烯模体。

(2)CT。CT计量仪，CT剂量模体，CT模体，水平仪。

1.2 测试性能指标

(1)PET性能指标。性能测试内容主要包括空间分辨力、系统灵敏度、散射分数、计数丢失和随机符合等[4]。

(2)CT性能指标。主要包括加权CT剂量指数CTDIw、CT值(水)、均匀性、高对比分辨力、低对比可探测能力、CT值线性以及诊断床定位精度等[5]。

2 PET/CT性能测试方法

依据美国电气制造商协会(NEMA)2007标准和我国国家标准GB 17589-2011“X射线计算机断层摄影装置质量保证检测规范”，对西门子公司生产的mCT型PET/CT进行性能测试。

2.1 PET性能测试

PET性能测试需要放射性药物18F离子或者合成后的FDG均可，测试中需要使用经过校准合格的放射性活度计进行活度测量[6]。在性能测试之前需要对PET/ CT进行校准，以便测试顺利进行[7]。首先通过Service Software进入NEMA2007操作界面，包括Scatter、Resolution、Sensitivity(0 cm)、Sensitivity(10 cm)，如图1所示。

图1 NEMA2007操作界面图

2.1.1 空间分辨率

(1)准备放射性药物18F，其浓度水平＞1.11×109Bq/ml；用毛细管制作1个1 mm×1 mm×1 mm左右的小点源，将空间分辨率支架放置于PET/CT的定位床板上，通过激光灯定位，确定X轴、Y轴和Z轴位置坐标及中心点；将制作好的毛细管点源放置于坐标处(0，1)位置，通过PET/CT扫描将点源推送至PET扫描的中心。

(2)点击图1中的Resolution按钮，进入空间分辨率采集程序，输入相关信息，源类型选择点源。空间分辨率需要依次采集(0，1，1/2)、(0，1，1/4)、(10，0，1/4)、(10，0，1/2)、(0，10，1/2)及(0，10，1/4)6个位置(如图2所示)。

图2 空间分辨率点源信息编辑图

(3)点击Continue按钮进入空间分辨率点源位置提示界面，根据提示进行点源位置摆放，首先点击Locate进行位置确认(如图3所示)。

图3 空间分辨率点源位置提示图

(4)根据空间分辨率点源轴向位置分析结果进行位置调整，确定好位置后返回图3点击Go按钮进行数据采集。每次采集6个点时均需要点击Locate确认其位置是否准确，采集完成后程序会自动进行图像重建和计算，且直接给出分析结果[8]。空间分辨率点源轴向位置分析界面如图4所示。

图4 空间分辨率点源轴向位置分析图

2.1.2 系统灵敏度

(1)准备放射性药物18F＞7.4×106Bq，体积为2.5 ml，使用放射性活度计测量准确的活度，然后将药物注射到灵敏度线源管中，此时需要准确记录注射到线源管中的活度和时间[9]。

(2)将灵敏度支架放置于PET/CT的定位床板上，通过激光灯定位，确定X轴、Y轴和Z轴位置坐标与中心点。

(3)灵敏度性能测试的位置为R0和R10，将灵敏度模体(5层套管)放置于R0位置，注入需测试灵敏度的18F药物线源管插入套管中，然后通过PET/CT扫描将点源推送到PET扫描的中心。点击图1中Sensitivity(0 cm)进入灵敏度测试程序(如图5所示)。

图5 灵敏度线源信息编辑图

(4)输入相关信息，尤其注意需要输入准确的注射时间和活度，源类型选择line，长度为70 cm；然后点击Continue按钮进入灵敏度铝管信息程序，确认源的位置后点击Go，结束时取下一层套管后按照提示再点击Go，直至五层均扫描采集结束(如图6所示)。

图6 灵敏度铝管信息图

采集完成5幅图像的程序后，软件会自动进行计算得出测试结果。R10位置的灵敏度测试方法与R0相同。

2.1.3 散射分数、计数丢失及随机符合NECR测量

测量散射分数、计数丢失及随机符合NECR两个性能指标时，使用同一个采集即可同时得出两个结果，测量时18F药物剂量约为9.15×108Bq。放射源的灌注方法与sensitivity(0 cm、10 cm)的测试相同。

(1)将放射源注入散射分数线管中，记录好剩余本底、注射的放射性药物活度以及注射时间等[10]。

(2)将散射分数线源的位置为散射分数模体的6点方向，散射分数模型放置于诊断床，依据激光灯定位，调整床高度，将模型的中心调到机架中心点，位置调整好后将模型固定在诊断床板上。

(3)使用PET/CT扫描程序定位，将模型的中心移送至PET的中心。点击图1中Scatter进入灵敏度测试散射分数线源信息编辑中，输入相关信息，尤其注意需输入准确的注射时间和活度，线源选择类型长度为70 cm；然后点击Continue按钮进行数据采集。采集结束后计算机会自动重建并输出测试结果(如图7所示)。

图7 散射分数线源信息编辑图

2.2 CT测量

依据国家标准GB 17589-2011“X射线计算机断层摄影装置质量保证检测规范”，测量CT性能主要指标使用的模体主要为水模、CT性能测试模体Catphan 600、CT头部剂量模体、CT剂量仪以及规格为50 cm的钢尺。CT性能检测较为普及，具体测量方法依据国家标准检测规范进行[11]。

3 PET/CT性能测试结果

mCT型PET/CT测试结果经过与出厂指标相比较，参照国家标准GB 17589-2011“X射线计算机断层摄影装置质量保证检测规范”进行对比，所有测试结果均合格[12]，见表1、表2。

4 结论

在对核医学设备mCT型PET/CT质量控制的过程中，对不合格指标及时进行校准，以保证设备的正常使用和提高设备的使用寿命，提升临床影像的图像质量[13]。PET/CT的空间分辨率是指PET图像经过重建后分辨出两个相邻点源的能力，是PET测试中极其重要的指标，该指标对临床诊断至关重要[14]。系统灵敏度指PET从单位活度下的放射性药物单位时间内能够探测到的真符合计数事件，为了保证获得足够的电子与正电子发生湮灭，必须采用足够多的材料包围放射性药物以提供大量的电子，使18F发射的正电子能够全部发生湮灭而产生γ射线对[15]。同时，四周的材料会使发生湮灭而产生的γ射线发生衰减，这样就不能达到测量中无衰减干扰。为了获取无衰减干扰时测量的灵敏度，包围18F药物线源的材料(即5层套管)需要是均匀且已知衰减系数的，方能推导得出无吸收介质情况下的灵敏度。计数丢失和随机符合测量需要较高的放射性活度药物来进行测量，其测量结果所表示的是PET系统计数率特性。为了测量散射分数，需要避免随机符合计数以及死时间对散射计数的影响，散射分数测量需要在低放射性药物活度的情况下进行测量，即随机符合计数率小于真符合计数率的1%。因此，在测量散射分数以及计数丢失和随机符合测量指标时一定要遵守厂商的推荐活度，以能保证测量计数丢失和随机符合指标时其峰值的出现。

表1 PET性能指标测试结果

表2 CT性能指标测试结果

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Research on performance tests and evaluation for mCT PET/CT

LIU Hui, SONG Ying, AN Jing-gang
China Medical Equipment,2015,12(11)∶14-17.

Objective∶ It is to discuss results and significance of PET/CT in the performance tests. Methods∶ According to NEMA NU 2-2007 Performance Measurements of Positron Emission Tomographs and GB 17589-2011 specifications for quality assurance test for computed tomography X-ray scanners standards, with phantoms of nuclear medicine and CT, performance testing was done. Results∶ Spatial Resolution (FWHM): transverse 1 cm 4.16 mm, axial: 1 cm 4.04 mm, transverse 10 cm 4.92 mm, axial: 10 cm 5.74 mm. Sensitivity: 9.6 s-1·kBq-1, scatter fraction: 35.4%, peak NEC rate: 1.69×105 s-1. Conclusion∶ According to manufacturers and national standards, the results of performances testing are up to standard. It is necessary to enhance the effect of in quality control(QC) of PET/CT and the fundamentality of the performance tests, so that the devices come to the demands for clinical practice.

Positron-emission tomography; Tomography, X-ray computed; Performance tests; Quality control

刘辉，男，(1985- )，硕士，助理研究员。中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所放射诊疗设备质量控制实验室 辐射防护与核应急中国疾病预防控制中心重点实验室，从事核医学设备质量控制工作。

1672-8270(2015)11-0014-04

R812

A

2015-03-06

卫生部卫生公益性行业科研专项(201002009)“辐射危害控制与核辐射卫生应急处置关键技术研究及其应用”

①中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所放射诊疗设备质量控制实验室 辐射防护与核应急中国疾病预防控制中心重点实验室北京 100088