数字光导PET-CT质量控制方法探讨与结果分析*

邹奕轩 孟庆乐 杨 瑞 徐 磊 钱鑫宇 周蕾蕾 蒋红兵③*

正电子发射计算机断层显像-CT(positron emission tomography-CT，PET-CT)是核医学重要的影像设备，随着影像设备技术的发展，PETCT的性能也在不断提高，其在肿瘤诊断方面有着不可替代的作用[1]。临床上确保优良的图像质量水平是PET-CT精确诊断疾病的前提条件，而对仪器的质量控制是PET-CT设备正常运转与图像质量稳定的重要保障。

质量控制主要是指对设备的某些特定性能指标进行的专项检验，以确保设备在临床使用中的准确性及稳定性，当性能指标出现偏差时应对环境及系统进行调试维护[2]。由于PET构成的晶体容易受环境(温度、湿度)影响而导致其性能发生改变。而联影uMI 780搭载集成SiPM芯片，是全球首款112环数字光导PETCT，装机量屈指可数，故质量控制数据一直处于空白。为此，本研究回顾性分析2016年11月至2018年7月PET-CT设备质量控制数据，探讨其质量控制不达标的原因及统计学特征，并就如何避免环境因素及系统不达标而产生低质量图像进行分析。

1 资料与方法

1.1 一般资料

分析2016年11月至2018年7月南京市第一医院核医学科uMI 780型PET-CT质量控制数据，所有数据采集标准均遵循国际通用的美国国家电气制造商协会(National Electrical Manufacturers Association，NMEA)标准[3]。

1.2 仪器与材料

采用uMI 780型PET-CT(上海联影医疗科技公司)设备，系统参数为：探测器环数112，包含101920块硅酸钇镥(LYSO)晶体，能量窗≥420 keV，符合时间窗4.0 ns。材料包括：放射性药物为18F-氟代脱氧葡萄糖(β-2-[18F]-Fluoro-2-deoxy-D-glucose，18F-FDG)，自制符合NEMA标准的PET均匀性校正棒源以及质量控制专用空间分辨率模体支架。

1.3 PET的日常维护及操作规范

PET-CT属于昂贵的精密医用设备，对环境要求很高，尤其是温度、湿度等。设备所处机房的条件，对仪器设备的准确度及使用寿命有着重要的影响，良好的环境很大程度上能减少机器故障的发生，提高设备的使用率，延长机器的使用寿命。PET-CT最佳环境条件要求见表1[4]。

表1 PET-CT设备环境要求

对设备本身应进行定期维护、保养与检查。扫描操作前，须按检查计划完成所有必须的检查任务，确保系统的正常运行。执行PET的日常维护，可以保障系统的稳定性及完整性。其中日检项目为机架控制面板、控制盒、环境条件以及安全通道；周检项目为紧急制停按钮、安全警告标识及机架；月检项目为防护门；季检项目为图像质量；年检项目为系统保养校正及软件维护[5]。

1.4 无源质量控制方法

无源质量控制主要是针对机器外部环境的检测，以维持适宜的工作环境，观察指标为机房温湿度、电压及计数率。

(1)球管预热。目的是当系统终止操作超过规定时间后，通过射线管调节过程，使射线管恢复正常运行温度，从而进入工作状态。点击检查界面右下方工具栏中的日常服务工具条，选择球管预热图标进入球管预热操作，目标热容量默认为15%。

(2)空气校正。目的是稳定图像质量，获取最高的设备性能。点击日常服务工具条进入空气校正界面，按需要选择管电压(kV)、楔形(wedge)、准直(collimation)、旋转时间(revolution time)等参数的组合。

(3)数据采集。确保上两部操作正确完成后，选择工具箱，PET日常服务。确保有源校正选项未被选中，并开始采集，等待约10 min自动完成，完成后可查看质量控制结果。

上述无源校正需每日做1次，当图像质量下降产生伪影时，也需要进行无源校正。

1.5 有源质量控制方法

有源质量控制主要是检测仪器由于外部环境的改变、实际工作电压的漂移、传感器及元器件老化等多重因素所带来的系统性能的变化程度，以补偿这些效应所带来的系统偏差，保障仪器优良的低信噪比、均匀性以及空间分辨率。观察指标为晶体位置查找表(look-up-table，LUT)漂移、能量漂移、飞行时间(time of flight，TOF)漂移。

(1)模体准备。质量控制放射源采用18F-FDG棒源，首先向模体中注入约80%的水与(1±0.2)mCi(1 mCi=37 MBq)18F-FDG，上下反复摇匀后，在模体中注满水，确保模体内无气泡后将其安装于质量控制专用支架上(如图1所示)。

图1 模体准备示意图

(2)模具定位。从软件中选择规定协议，设置定位片起始扫描位置为(2100.0±30)mm，扫描定位片正、侧位，观察棒源是否位于正、侧位片的中心，若不在，需重新调整棒源位置。待棒源对中后，将PlanBox框移至棒源中央区域，执行CT扫描，CT扫描结束后，执行PET扫描，移床结束后，取消扫描，记录下此时病床的水平位置(A)和床高(B)。

(3)模具扫描。在软件上选择屏幕右下角工具箱图标，并点击PET日常服务按钮，勾选有源复选框，输入病床的水平位置A及床高B，点击开始之后约30 min扫描完成。扫描完成后保存并查看校正结果。

表2 uMI 780型PET-CT无源质量控制结果

表3 uMI 780型PET-CT有源质量控制结果

(4)模具清理。拆下模具，按照相关规章制度，妥善处置放射性药物。

有源校正的频率应根据机器的使用情况和状态决定。在设备保养良好，温湿度条件适宜的情况下，两周做一次即可。

1.6 观察指标

记录并统计2016年11月至2018年7月间机房温度、相对湿度，设备工作电压、计数率、LUT漂移、能量漂移与TOF漂移等质量控制数据，并以通过率进行评价。

2 结果

2.1 PET-CT质量控制结果

(1)无源质量控制。uMI 780型PET-CT在2016年11月至2018年7月间，480个工作日均进行质量控制，依据系统自带的质量控制程序和规定要求的质量控制模型进行参数检测，质量控制总体通过率为94.51%，其结果见表2。

(2)有源质量控制。在对uMI 780型PET-CT的480个工作日的质量控制中，依据系统自带的质量控制程序和规定要求的质量控制模型进行参数检测，质量控制总体通过率为97.73%，其结果见表3。

2.2 机房湿度趋势

仪器性能稳定性良好，故障率低，运转和使用正常，图像质量优良，操作准确可靠，并未见老化迹象。质量控制不通过时，均已重新校正方可使用。在不通过的质量控制报告中，由湿度原因不通过的占到63%。机房湿度变化趋势如图2所示。

图2 2016年11月至2018年7月机房湿度趋势图

本研究中所有报告中PET-CT各项性能指标参数的检测均遵循国际通用的NMEA标准。

3 讨论

为了准确显示放射性药物在人体内分布的成像特点，仪器的性能指标要求非常准确，指标在正常值范围外将有可能产生伪影从而得出错误的影像判断，因此仪器的稳定性与图像质量在根本上决定了影像报告的准确性[6]。而质量控制为影像医生保障了图像报告的准确性，同时也保护了操作员和患者的安全[7-8]。对仪器本身而言是发现设备故障和监控设备的工作情况的重要方式。

从无源质量控制数据中能发现机房的温度、电压与计数率等检测项均较为稳定，但机房湿度波动性较大，总体而言湿度较低。质量控制参数变化往往意味着外部环境及系统内部的波动[9]。如空间分辨率、灵敏度和散射/随机/计数率等指标下降可考虑探测器老化，高压变化及温湿度急剧变化等原因，且必须进行校正方可使用[10]。当计数率低时，由于无源质量控制的计数率是来自探测器晶体的微弱放射性，受系统温湿度影响较大，如果偏低，应检查系统湿度。如果质量控制的结果与理想情况有较大出入，则应考虑硬件的因素[11-12]。

PET-CT机房湿度因素易被忽略，当机房空气湿度低时，易产生静电，使得空气中尘埃易吸附于元器件表面，同时半导体器件易发生击穿等事故从而损坏仪器[13]；而秋冬两季气候干燥，加之温湿度表校正不及时等情况，机房湿度小于适宜的湿度范围，故应合理的配置加湿器等设备[14]。此外，对于机器出现问题的参数异常情况，应结合多种因素判断，在此特别进行各质量控制参数的相关性进行分析，分析结果中最高计数率与温度及电压之间的相关系数分别为-0.61和-0.65，LUT漂移与能量漂移之间的相关系数较大为0.86。因此，在工作中面对不同参数变化时应分析其对应关系，与平时质量控制数据进行比较，以方便设备的检修和维护[15-17]。

在一般情况下，对PET-CT仪器进行合理的使用，以及定期规范的保养和检查，当系统出现微小波动时，即可使用运行系统自带的校正程序的方法进行校正。

4 结语

PET-CT质量控制参数的检测方法很多，数据繁复而精密，需将质量控制方法规范统一，以更加科学客观的评价仪器状况，掌握仪器性能。按照国家标准和监管部门要求严格把控仪器的质量控制，保障仪器的完整性、稳定性和良好的工作状态，更好的为患者提供准确的检查报告[18-19]。同时，以日常质量控制数据帮助工程师掌握PET-CT仪器规律，把控其性能变化。