SPECT探头屏蔽性能的测量与评价*

洪 浩 耿建华* 王 瑞 郑 容

近年来，随着我国核医学的快速发展，单光子发射断层扫描(single-photon emission computed tomography，SPECT)设备的应用也更为普遍[1-3]。SPECT作为一种显像诊断设备，为了保证图像质量，提高临床诊断的准确性，质量控制尤为重要。SPECT探头屏蔽性能是质量控制的一项指标，各种SPECT性能测试标准中均包含该性能指标[4-11]。然而，目前关于SPECT探头屏蔽性能的研究却鲜有报道[12-14]。为此，本研究探讨SPECT探头屏蔽性能的测量及评价，以期为SPECT性能评估提供参考。

1 材料与方法

1.1 SPECT设备

采用两种机型的SPECT。机型I为Symbia T型双探头SPECT-CT(德国SIEMENS公司)；机型Ⅱ为Optima NM/CT640型双探头SPECT-CT(美国GE公司)，测量中只使用其中的双探头SPECT，不使用CT部分。

1.2 测量方法

测量方法参考美国电气制造商协会(National Electrical Manufacturers Association，NEMA)NU1方法[4-6]测量多个位置的探头屏蔽性能。

1.2.1 测量患者体内成像视野外放射性物质屏蔽性能

采用静态采集程序，采集矩阵256×256，放大倍数(Zoom)1.0，能峰140 keV，能窗采用临床通用的值，装载低能高分辨率准直器。按照下述步骤分别用2种机型设备的每个探头进行采集。

(1)采集本底TB=2 min，记录总计数B。

(2)取99Tcm溶液0.05 ml左右，将之置于小塑料容器中，做成点源，将之放在准直器下方中心位置，距探头20 cm处，其活度应使计数率在1～30 kcps之间，测量点源的活度，记录测量活度时刻(tcal)及活度值。

(3)将检查床中心(i=0)置于探头中心的正下方，并且使探头表面距检查床的上表面的垂直距离为20 cm，分别将点源放置在检查床中心长轴线上7个位置处：i=0、±10 cm(距视野边缘每个方向10 cm处)、±20 cm、±30 cm(如图1所示)。

(4)用2种机型设备的每个探头对7个位置的点源进行采集，每个位置采集时间TAi=2 min，记录不同位置的开始采集时刻(tAi)及计数CAi。

1.2.2 测量患者之外探头附近放射性物质屏蔽性能

采集参数：矩阵256×256，Zoom1.0，能峰140 keV。采集步骤如下。

(1)将上述点源置于防护载源器的底部中，载源器为一面开口的圆桶形，半径为10 mm， 高40 mm，防护厚度为3 mm Pb， 测量时将开口方向正对着探头。

(2)分别将点源放置于检查床机架前方(F方向)及侧面垂直检查床方向(S方向)距探头中心50 cm、100 cm、150 cm及200 cm的位置，分别用2种机型的每个探头对8个位置的点源进行采集，F方向每个位置采集时间TFi=2 min，S方向每个位置采集时间TSi=2 min(如图2所示)。(3)记录F方向和S方向各点的开始采集时刻和计数tFi和CFi、tSi和CSi。当探头分别朝下(D)、朝右(R)、朝上(U)和朝左(L，只在F位置)时，F方向各点依次表示为FD、FR、FU和FL，S方向各点依次表示为SD、SR和SU。

图1 患者体内成像视野外放射性物质屏蔽性能测量点位示意图

图2 探头附近患者之外放射性物质屏蔽性能测量点位示意图

1.3 数据分析

1.3.1 计算患者体内成像视野外放射性物质屏蔽性能针对放射性物质衰变，每个点位计数率校正到活度测量时刻，其计算为公式1：

本底计数率的计算为公式2：

每个点位的净计数率的计算为公式3：

患者体内成像视野外放射性物质的屏蔽泄漏(L)用净计数率与BC0的百分比表示：

该值越低，泄漏越小，探头的屏蔽性能越好。

1.3.2 计算患者之外探头附近放射性物质屏蔽性能

针对放射性物质衰变，每个点位计数率校正到活度测量时刻，其计算为公式4、公式5：

每个点位的净计数率：其计算为公式6、公式7：

患者之外探头附近放射性物质的屏蔽泄漏(L)用净计数率与BC0的百分比表示，其计算为公式8、公式9：

该值越低，泄漏越小，探头的屏蔽性能越好。

2 结果

2.1 患者体内成像视野外放射性活度的屏蔽性能

在距探头边缘10 cm、20 cm和30 cm位置处，机型Ⅰ的2个探头对患者体内成像视野外放射性物质的屏蔽泄漏平均值分别为0.663%、0.123%和0.033%；机型Ⅱ分别为0.683%、0.295%和0.143%，其结果显示，随着距探头边缘的距离增加，屏蔽泄漏降低，2种机型有显著的差异，机型Ⅰ的屏蔽泄漏低于机型Ⅱ；每种机型的两个探头间差异较小。在距探头边缘10 cm、20 cm和30 cm位置处，2种机型的每个探头的屏蔽泄漏情况见表1。

表1 患者体内成像视野外放射性物质的屏蔽泄漏(%)

2.2 患者之外探头附近放射性物质的屏蔽性能

患者之外检查床方向及垂直于检查床方向放射性物质的屏蔽性能，分别为在距探头50 cm、100 cm、150 cm和200 cm处的2种机型的每个探头的屏蔽性能，见表2、表3、表4和表5。

表2 距探头50 cm处患者之外放射性物质的屏蔽泄漏(%)

表3 距探头100 cm处患者之外放射性物质的屏蔽泄漏(%)

距探头不同位置处患者之外放射性物质的屏蔽泄漏数据显示，在距探头50 cm、100 cm、150 cm和200 cm位置处， 检查床方向(F方向)机型Ⅰ两个探头在对探头附近患者之外的放射性活度的屏蔽泄漏平均值分别为0.024%、0.025%、0.026%和0.024%，机型Ⅱ分别为0.095%、0.098%、0.096%和0.105%。垂直于检查床方向(S方向)机型Ⅰ两个探头在对探头附近患者之外的放射性活度的屏蔽泄漏平均值分别为0.073%、0.073%、0.070%和0.075%，机型Ⅱ分别为0.180%、0.183%、0.187%和0.198%。结果显示，垂直于检查床方向的屏蔽泄漏对图像的影响高于检查床方向的屏蔽泄漏的影响；2种机型有显著的差异，机型Ⅰ的屏蔽泄漏低于机型Ⅱ，且每种机型的两个探头间差异较小。

表4 距探头150 cm处患者之外放射性物质的屏蔽泄漏(%)

表5 距探头200 cm处患者之外放射性物质的屏蔽泄漏(%)

3 讨论

目前，临床上使用的SPECT基本均为γ相机旋转型，SPECT的核心部件为γ相机，包含γ相机的所有功能，在一些文献资料中也称SPECT为γ相机[1，18]。探头屏蔽性能也是γ相机的重要的质量控制指标，SPECT及γ相机探头屏蔽性能是质量控制的一项重要指标，在历版的NEMA NU1标准[4-6]、国际原子能机构(International Atomic Energy Agency，IAEA)关于γ相机和SPECT质量控制的历版的技术资料[7，15]、国际电工委员会(International Electrotechnical Commission， IEC)标准[8]、美国医学物理学家协会 (American Association of Physicists in Medicine， AAPM)标准[9]及我国的相关国家标准[10]中，均将探头屏蔽性能作为质量控制指标。但是，对该项指标的研究却鲜见报道，关于性能检测及质量控制的研究中，均未对探头屏蔽性能进行研究[11-13，16-18]。

探头屏蔽性能直接影响图像质量，而其探头屏蔽性能分为下述2种。

(1)对患者体内成像视野外放射性活度的屏蔽性能。在γ相机和SPECT成像时，将靶器官置于视野内，而视野外的非靶器官也会有放射药物，也会发出γ射线，该射线可能会影响视野内靶器官的图像(如对腰椎成像时，膀胱内放射性的影响)，该种屏蔽性能描述患者体内视野外发出γ射线对靶器官图像的影响程度。

(2)对患者之外探头附近放射性物质的屏蔽性能。在γ相机和SPECT成像时，患者体外存在的放射性物质(如床边注射车中的放射性药物及放射性废物)可能会影响视野内靶器官的图像，该种屏蔽性能描述患者体外发出γ射线对靶器官图像的影响程度。

本研究参考NEMA NU1-2007方法，并且按照临床中实际可能的情况，在对患者之外探头附近放射性物质的屏蔽性能测量中，在检查床方向及垂直于检查床方向增加了距探头50 cm、100 cm和150 cm3个位置的测量。在γ相机和SPECT成像过程中，特别是需要在床旁注射时(如肾动态显像)，注射车与探头的距离均在200 cm内，增加50 cm、100 cm和150 cm3个位置的测量，反映临床实际中患者体外的放射性物质对图像的影响程度。结果显示：同一方向随点源到探头距离的增加，患者体内成像视野外放射性物质的屏蔽泄漏对图像的影响逐渐减小；对患者之外放射性物质，侧面的屏蔽泄漏对图像的影响高于前面；对两种屏蔽泄漏，每种机型的2个探头的屏蔽性能无明显差别，机型Ⅰ的屏蔽泄漏对图像的影响远小于机型Ⅱ；患者之外屏蔽泄漏对图像的影响远小于患者体内的影响。

4 结语

本研究结果提示，不同机型的探头屏蔽泄漏性能会有很大的差异，在配置SPECT和γ相机设备时，应关注该指标性能；患者体内放射性物质对图像质量的影响高于患者体外，在成像摆位中应尽量将靶器官置于视野中心，必要时对视野外的部位进行屏蔽。