崔惠軍 胡傳朋 翟賀爭 魏坤杰 崔 昕 王小春*

基于放射性核素設備SPECT檢測的兩種分析軟件測試結(jié)果比較*

崔惠軍①胡傳朋②翟賀爭③魏坤杰②崔 昕④王小春③*

目的：比較兩種用于腫瘤放射性核素設備SPECT性能檢測分析軟件的測試結(jié)果，評價其應用于臨床診斷中質(zhì)量控制的可靠性。方法：依據(jù)NEMA等相關(guān)標準的推薦方法，對SPECT系統(tǒng)空間分辨力、固有非均勻性、固有空間分辨力、固有非線性及斷層空間分辨力等性能指標進行檢測；應用SkyLab和RGRMS型兩種分析軟件對檢測結(jié)果進行分析比較。結(jié)果：兩種分析軟件對SPECT性能檢測的各項指標均符合國家標準要求。結(jié)論：SkyLab和RGRMS型分析軟件在應用于SPECT質(zhì)量控制性能檢測結(jié)果分析中使用方便、高效，具有良好的適用性。

單光子發(fā)射型計算機斷層掃描；分析軟件；質(zhì)量控制；比較

崔惠軍，男，(1959- )，本科學歷，副主任醫(yī)師。內(nèi)蒙古科技大學附屬醫(yī)院放射科，從事臨床放射診斷工作。

單光子發(fā)射型計算機斷層掃描(single photon emission computed tomography，SPECT)儀器的出現(xiàn)，標志著功能顯像技術(shù)飛速發(fā)展到一個新階段。SPECT借助放射性核素易聚集到特定分子或特殊部位的特異性，形成反映變異組織的平面投影像和斷層圖像，從而達到對疾病準確診斷的目的。SPECT作為功能顯像設備在臨床上廣泛應用，因此對其質(zhì)量控制工作顯得尤為重要。

目前，SPECT質(zhì)量控制檢測的性能指標基本成熟，主要包括固有性能指標和系統(tǒng)性能指標[1-2]。但大部分性能指標的定量判斷需要借助分析軟件。國內(nèi)已開發(fā)出SPECT性能指標分析軟件，一些具有衛(wèi)生計生委放射衛(wèi)生技術(shù)服務甲級資質(zhì)的機構(gòu)已開始借助分析軟件分析檢測結(jié)果。本研究在對診療、核醫(yī)學設備質(zhì)量控制檢測的同時，借助兩種不同SPECT質(zhì)量控制的分析軟件對設備檢測結(jié)果進行分析，將檢測結(jié)果與現(xiàn)行的國家標準規(guī)定限值進行比較，并討論兩者在質(zhì)量控制檢測指標圖像分析的適用性[3-5]。

1 材料與方法

1.1 實驗設備

采用西門子Symbia T2型的雙探頭SPECT，配置低能高分辨率準直器。在對設備進行質(zhì)量控制檢測前，廠商工程師根據(jù)企業(yè)標準已對其進行全面維護、保養(yǎng)及調(diào)試，以確保設備性能達標。實驗中應用的檢測模體包括鉛柵、雙線源散射模體、平面源模體及柱體模體支撐框架等。

1.2 分析軟件

(1)SkyLabV1.0分析軟件由北京評安公司研發(fā)，其占用空間容量小，功能強大，使用方便，能夠調(diào)用不同程序模塊對檢測指標進行逐一分析(如圖1所示)。

圖1 SkyLab分析軟件

(2)RGRMS型軟件由北京卡迪諾公司研發(fā)，其可根據(jù)不同條件下的采集參數(shù)對數(shù)據(jù)處理和評價，并可滿足不同驗收機構(gòu)的要求(即國家標準和企業(yè)標準)進行數(shù)據(jù)處理和評價(如圖2所示)。

圖2 RGRMS型分析軟件

1.3 實驗檢測指標

根據(jù)國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和美國電氣制造商協(xié)會(NEMA)相關(guān)標準及研究進行檢測，主要有7項檢測指標[3-6]。

(1)系統(tǒng)空間分辨率(mm)。測量所使用雙線源模體和99Tcm放射源(體積約1.5 ml，活度約為60 MBq)，探頭的計數(shù)率應＜3.0×104/s，采集矩陣為512×512，能峰位為140 keV，能窗為20%。將雙線源模體置于視野中心并且距兩探頭準直器表面10 cm處，平行于探頭的X軸方向，每個探頭采集總計數(shù)為106。將采集的圖像傳輸至兩種分析軟件，分別以像素值為單位，在直角坐標上畫垂直于線源的剖面曲線，橫坐標為位置，縱坐標為計數(shù)值，對應線源的每條剖面曲線有峰位和半高寬，半高寬的均值即為系統(tǒng)空間分辨力的數(shù)值，兩條線源峰位的距離刻度即為系統(tǒng)空間分辨力的刻度。

(2)固有非均勻性(%)。測量使用99Tcm放射源(活度約為20 MBq)，放置于注射器針帽中，距離探頭表面中心5倍于視野最大線徑的位置上；探頭的計數(shù)率應＜3.0×104/s，采集矩陣為256×256，能峰位為140 keV，能窗為20%。卸下準直器，采集總計數(shù)為16×106。將圖像矩陣轉(zhuǎn)換為64×64，并剔除視野邊界各方向5%的像素，對所有數(shù)據(jù)點的像素值進行歸一化處理即得到均勻性指標(如圖3所示)。

圖3 固有非均勻性采集圖像

(3)固有空間分辨力(mm)。測量使用99Tcm放射源(活度約為30 MBq)，放置于注射器針帽中，距離探頭表面中心1.5 m處；探頭的計數(shù)率應＜3.0×104/s，采集矩陣為512×512，能峰位為140 keV，能窗為20%，總計數(shù)為40×106；用狹縫鉛柵模體進行圖像采集。狹縫鉛柵模體為1 mm寬相距30 mm的狹縫構(gòu)成，鉛的厚度≥3 mm，模型方向為X軸。卸下準直器，置狹縫鉛柵模體于探頭表面，使鉛柵模體的柵縫分別平行于探頭的X軸，以檢測X軸方向的空間分辨力。狹縫鉛柵模體采集圖像以像素為單位，作垂直于每條隙縫的剖面曲線，以橫坐標的位置、縱坐標的點對應計數(shù)。對每條曲線做線性擬合，通過分析軟件計算出峰值和半高寬(如圖4所示)。

圖4 固有空間分辨力采集圖像

(4)固有非線性(mm)。該檢測所用的條件與測量固有空間分辨力的條件相同，在鉛柵模體圖像固有空間分辨力的數(shù)椐處理中，對應每條剖面曲線有一個峰值，所有剖面曲線可得到一個二維峰位的陣列。用每條隙縫峰位點擬合一條直線，作為隙縫的幾何位置。通過測量所有垂直于隙縫方向相鄰兩峰的中心距離，其中心距離的標準差即為線性值。

(5)斷層空間分辨力(mm)。用毛細管吸取一小滴高比活度的99Tcm溶液，長度＜1 mm，計數(shù)率＜3.0×104/s，采集矩陣為128×128，能峰位為140 keV，能窗為20%。將電源放置于視野中心位置，記錄兩探頭的距離為15 cm進行斷層圖像采集，120幀(3o/幀)，3 k/幀，總計數(shù)為360×103，將采集的多個圖像調(diào)到分析軟件中，計算重建后點源圖像的半高寬。

(6)系統(tǒng)平面靈敏度(s-1·MBq-1)。測量使用99Tcm放射源(活度約為40 MBq)，放置平面源中，距離探頭表面中心10 cm處，能峰位為140 keV、能窗為20%、采集時間300 s、矩陣為256×256。在此環(huán)節(jié)中，活度需用活度計精確測量并記下測量時間，平面靈敏度模體靜態(tài)圖像采集。采集靈敏度模體前采集本底計數(shù)300 s，再采集含99Tcm溶液的靈敏度模體300 s，根據(jù)采集液體源平均活度計算出系統(tǒng)靈敏度的數(shù)值。

(7)固有計數(shù)率特性(s-1)。測量使用99Tcm放射源(活度約為40 MBq)，距離探頭表面中心2 m處，能峰位為140 keV，能窗為20%，采集矩陣為512×512。卸下準直器，將源逐漸向探頭表面移動，并注意觀察計數(shù)率的變化，放射源移動至某一位置時將達到最大計數(shù)率。該最大計數(shù)率即為計數(shù)率的最大值。

2 結(jié)果

采用SkyLabV1.0和RGRMS型軟件分別對SPECT質(zhì)量控制檢測的指標進行分析，其上述7項指標結(jié)果見表1。

表1 兩種軟件分析SPECT檢測結(jié)果

系統(tǒng)平面靈敏度由現(xiàn)場記錄數(shù)據(jù)值計算得出，而固有計數(shù)率特性是從設備控制室的讀數(shù)儀上直接顯示，因此兩種軟件分析結(jié)果相同。表1顯示，此臺設備的各項性能指標均符合標準要求。實驗前5項指標中固有非均勻性數(shù)值一致；SkyLab軟件分析的固有空間分辨力和固有非線性較RGRMS型數(shù)值高；SkyLab軟件在系統(tǒng)空間分辨力和斷層空間分辨力的分析結(jié)果較低。

3 討論

近年發(fā)展起來的核醫(yī)學設備SPECT，在診斷疾病顯像方面具有獨特的優(yōu)勢，在國內(nèi)外醫(yī)院應用越來越廣泛[7-9]。SPECT的疾病診斷報告在臨床診治中具有重要價值，然而SPECT結(jié)構(gòu)復雜，正常運行受到各方面因素的影響。因此，設備需要定期維護和保養(yǎng)，性能指標需要定期進行檢定和核查，以保證設備正常運行和圖像采集的質(zhì)量，更好地為疾病診斷服務。SPECT顯像系統(tǒng)性能的質(zhì)量控制是核醫(yī)學影像工作的重要組成部分，是保障圖像質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)[10-12]。因此，對SPECT的質(zhì)量控制工作非常必要。國內(nèi)有學者提出，必須加強SPECT的質(zhì)量控制和性能測試[13]。

本研究分別采用SkyLabV1.0和RGRMS型分析軟件對SPECT檢測結(jié)果進行分析，其結(jié)果均符合相關(guān)標準的要求，并不能說明兩者的優(yōu)劣。國內(nèi)外均有不同廠家配置的SPECT，其結(jié)構(gòu)及探頭類型等不同，采用不同的分析軟件其分析結(jié)果會有所差異，因此選擇合適的分析軟件，熟悉軟件的內(nèi)部計算機語言編程，不僅需要大量的實踐經(jīng)驗和數(shù)據(jù)的積累，還需要進一步的數(shù)據(jù)分析。

本實驗使用的SkyLabV1.0和RGRMS型軟件具有使用方便、高效的優(yōu)點，滿足設備質(zhì)量控制檢測分析的需要，具有良好的適用性。軟件分析得到SPECT質(zhì)量控制檢測性能指標的量值，在整個設備質(zhì)量控制過程中非常關(guān)鍵。對不同型號的SPECT進行質(zhì)量控制，并比較不同軟件數(shù)據(jù)分析結(jié)果，客觀評價設備性能指標，為臨床患者檢測的安全性和圖像質(zhì)量的可靠性提供依據(jù)具有重要的意義。

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Research on the comparison of two kinds of software test results for SPECT quality contro

CUI Hui-jun, HU Chuan-peng, ZHAI He-zheng, et al// China Medical Equipment, 2014,11(5):1-3.

Objective:To compare and evaluate two kinds of analysis software of test results for SPECT quality control performance.Methods:According to the recommendations of NEMA standard, some performance testing was done, such as intrinsic spatial resolution, system spatial resolution, topographic spatial resolution, intrinsic integral uniformity and so on were tested by phantom of nuclear medicine, then two kinds of software named SkyLab and RGRMS were used for analysis of test results, and compare the two results.Results:The performance of SPECT detection ofVarious indexes is according to the standard requirements.Conclusion:The SkyLab and RGRMS analysis software are efficient applied in SPECT quality control performance.

Single photon emission computed tomography; Quality control; Comparative analysis; Analysis software

1672-8270(2014)05-0001-03

R814.42

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.05.001

2014-01-16

國家自然科學基金面上項目(81272511)“SKP2作為食管癌放射治療的新靶向基因研究”，中國醫(yī)學科學院放射醫(yī)學研究所開發(fā)基金(所開1427)“核醫(yī)學設備質(zhì)量控制檢測技術(shù)平臺的建立”

①內(nèi)蒙古科技大學附屬醫(yī)院放射科 內(nèi)蒙古 包頭 014010 ③中國醫(yī)學科學院放射醫(yī)學研究所 天津 300192

②河南省職業(yè)病防治研究院 河南 鄭州 450052 ④包鋼稀土(集團)高科技股份有限公司 內(nèi)蒙古 包頭 014010

*通訊作者：wxc3188@126.com

[First-author’s address]Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou 014010, China.