任 超 霍 力 巴建濤* 王俊清 王正華 劉 宇

點源活度對SPECT固有均勻性測試結(jié)果的影響評價

任 超①霍 力①巴建濤①*王俊清①王正華①劉 宇①

目的：分析單光子發(fā)射計算機斷層顯像儀(SPECT)固有均勻性測試時，質(zhì)量控制點源放射性活度對測試結(jié)果的影響，以指導(dǎo)SPECT日常質(zhì)量控制。方法：0.555～20.35 MBq點源按常規(guī)質(zhì)量控制方法行靜態(tài)采集(10000 K/探頭，各點源采集3次)，記錄中心視野(CFOV)積分均勻性(IU)和微分均勻性(DU)，有效視野(UFOV)的IU和DU，比較其平均值。以SPECT儀器操作指南為標(biāo)準(zhǔn)比較檢測結(jié)果，并進行統(tǒng)計分析。結(jié)果：點源活度≤3.7 MBq時，UFOV和CFOV的IU和DU均達到質(zhì)量控制要求，活度與IU和DU無相關(guān)性。當(dāng)點源活度＞3.7 MBq時，UFOV和CFOV的IU和DU開始出現(xiàn)不符合項，且隨著活度增強，不符合質(zhì)量控制要求項增多，活度與IU和DU顯著相關(guān)。結(jié)論：日常質(zhì)量控制點源準(zhǔn)備時，點源活度可參考操作指南在一定范圍內(nèi)波動，此范圍需通過各單位針對不同儀器進行探索性測量獲得，以保證適當(dāng)增加點源活度后對固有均勻性的檢測無影響。

單光子發(fā)射計算機斷層成像術(shù)；固有均勻性；放射性活度

[First-author's address]Department of Nuclear Medicine, Peking Union Medical College Hospital, Chinese academy of medical sciences, Peking Union Medical College, Beijing 100730, China.

單光子發(fā)射計算機斷層顯像儀(single-photon emission computed tomography，SPECT) 是核醫(yī)學(xué)臨床診斷中的常規(guī)顯像儀器，其質(zhì)量控制是臨床診斷的根本保證，其中固有均勻性是SPECT日常質(zhì)量控制中的重要指標(biāo)之一，均勻性下降會使圖像失真影響臨床診斷。盡管SPECT設(shè)備使用指南對質(zhì)量控制使用的點源活度及測試方法有嚴格要求，但在日常質(zhì)量控制實際操作中，常因點源活度的偏離導(dǎo)致部分質(zhì)量控制測試不合格，反復(fù)調(diào)整廠家規(guī)定的精確活度會增加職業(yè)輻射。本研究重點探討在相同的條件下采集偏離于設(shè)備質(zhì)量控制指南規(guī)定活度的不同活度的點源，及其測試結(jié)果對固有均勻性測試合格率的影響。

1 設(shè)備與方法

1.1 儀器設(shè)備

采用E.CAM?型雙探頭SPECT儀(德國，SIEMENS公司)；放射性活度計CRC-25R(美國，CAPINTEC，US)，放射性活度計使用前經(jīng)過中國計量科學(xué)研究院檢定合格。

1.2 實驗方法

在塑料點源容器中放入直徑≤2 mm的棉球，在棉球內(nèi)加入99Tcm-O4液體，液體不可溢出棉球體積，配制成體積固定、活度從555 kBq到2035 kBq間隔為185 kBq的點源及其活度從3.7 MBq到20.35 MBq間隔為1.85 MBq的點源。卸下準(zhǔn)直器，將雙探頭置于平行模式并移至最大半徑距離(Radius=36.2 cm)，使探頭1(Detector 1)在正上方，將點源置于支架的固定位置上，調(diào)整支架高度，使2個探頭的計數(shù)率(5%)相同，固定點源至探頭的距離。使用Syngo標(biāo)準(zhǔn)軟件中的Daily Intrinsic Flood QC Study程序進行測試，每個點源重復(fù)采集3次，每次采集條件均為矩陣1024×1024，窗寬20%，放大倍數(shù)1.00，能峰140 keV，靜態(tài)采集10000 kcts，采集結(jié)果取平均值。

1.3 質(zhì)量控制合格評價標(biāo)準(zhǔn)

質(zhì)量控制合格標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)SIEMENS公司對E.CAM?雙探頭SPECT儀設(shè)備操作指南，當(dāng)每個探頭中心視野(central field of view，CFOV)積分均勻性(integrate uniformity，IU)＜5%、CFOV微分均勻性(differential uniformity，DU)＜2.5%、有效視野(useful field of view，UFOV)積分均勻性(IU)＜6%及UFOV微分均勻性(DU)＜3%時，即通過固有均勻性測試，且為質(zhì)量控制合格；如有一項不能滿足上述要求，即認為質(zhì)量控制不合格。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 17.0軟件對點源的活度與相應(yīng)的固有均勻性進行Pearson相關(guān)性分析。r為相關(guān)系數(shù)，以P＜0.05為差異顯著，以P＜0.01為差異極顯著，并具有統(tǒng)計學(xué)意義。

表1 不同活度點源重復(fù)測試3次固有均勻性平均值結(jié)果(%)

2 結(jié)果

2.1 均勻性檢驗結(jié)果

當(dāng)點源活度≤3.7 MBq(100 μCi)時，設(shè)備均能通過固有均勻性檢驗；當(dāng)點源活度＞3.7 MBq時有單個探頭的CFOV、UFOV的微分均勻性(DU)不能通過固有均勻性檢驗；隨著質(zhì)控點源的活度增加，出現(xiàn)雙探頭CFOV、UFOV的DU部分不能通過固有均勻性檢驗；當(dāng)點源活度＞16.65 MBq(450 μCi)時，所有探頭所有項目均不能通過均勻性檢驗，見表1。

當(dāng)點源活度＜3.7 MBq時，圖像均勻性無差異且均能通過檢驗；當(dāng)點源活度＞3.7 MBq后隨著活度的增加，圖像均勻性越差，均不能通過檢驗，質(zhì)量控制圖像出現(xiàn)像素計數(shù)分布不均勻的異常表現(xiàn)(如圖1所示)。

2.2 相關(guān)性分析

當(dāng)點源活度＜3.7 MBq(100 μCi)時，測試活度與CFOV的IU、UFOV的IU、CFOV的DU及UFOV的DU相關(guān)性檢驗的P值均＞0.05，點源活度與固有均勻性各項參數(shù)之間無相關(guān)性，表明當(dāng)點源活度控制在＜3.7 MBq時，不會隨著點源活性的增加，導(dǎo)致探頭固有均勻性校正的失敗，見表2。

表2顯示，當(dāng)點源活度＞3.7 MBq時，不同活度與不同探頭的固有均勻性之間相關(guān)性檢驗的P＜0.01，表明活度變化后將顯著影響探頭固有均勻性校正結(jié)果，活度增加越多，影響越大，則r＞0。

圖1 不同活度點源下固有均勻性質(zhì)量控制圖像

表2 活度與均勻性各參數(shù)的Pearson相關(guān)性分析(%)

3 討論

固有均勻性是SPECT儀日常質(zhì)量控制中需常規(guī)測試的重要指標(biāo)之一，而影響SPECT固有均勻性的因素有多種，總體可分為主觀因素和客觀因素的影響[1-3]。主觀因素是非SPECT本身性能變化，起因在日常質(zhì)量控制中。本研究的實驗中點源活度是主觀因素中的一種。

根據(jù)SIEMENS公司對E.CAM?雙探頭SPECT儀設(shè)備操作指南中要求，固有均勻性測試的點源活度需滿足兩點要求：①555～925 kBq(15～25 μCi)；②任何一個探頭的計數(shù)率不能＞75 kcps。實際測量1.3 MBq(35 μCi)點源對應(yīng)的探頭計數(shù)率即為75 kcps。按照廠商要求的點源活性大小進行固有均勻性校正時，可以順利檢測，但是不必拘泥于廠商要求的點源活性大小。本研究認為，在＜3.7 MBq時，點源所發(fā)出的射線均可被認為是平行、均勻地垂直照射在晶體平面上[4]。因此，在對E.CAM?雙探頭SPECT儀設(shè)備進行固有均勻性校正時，＜3.7 MBq范圍內(nèi)改變點源活度對質(zhì)量控制結(jié)果不會產(chǎn)生影響。

本研究發(fā)現(xiàn)，固定點源到晶體的距離，當(dāng)點源活度過大時，由于光電倍增管的光照特性，光通量增大，光電特性出現(xiàn)了嚴重非線性特征，使得光電倍增管的計數(shù)出現(xiàn)偏差，對固有均勻性產(chǎn)生影響[5-7]。同時，當(dāng)點源活度過大時，使點源的射線非平行、均勻地垂直照射在晶體平面上，即晶體平面上各部位射線計數(shù)不相等，會影響到固有均勻性的正確測試[4]。本研究中，當(dāng)點源活度＞3.7 MBq時，所測得的SPECT固有均勻性各參數(shù)值明顯升高，圖像均勻性降低，所測得的固有均勻性指標(biāo)開始超過指南范圍，且隨點源活性的增加而變差明顯，表明質(zhì)量控制時點源放射性活度只能控制在一定范圍內(nèi)。

IU是視野內(nèi)最大計數(shù)與最小計數(shù)之差的相對百分比，DU是指均勻性隨距離的變化即5～6個像素單元內(nèi)視野在X、Y兩個方向最大計數(shù)和最小計數(shù)的相對百分比[1,8]。IU反映的是整個探頭的特性，而DU反映的是某個局部的特性，DU對局部均勻性的改變更加靈敏，因此表1顯示所有探頭均為DU首先出現(xiàn)不通過現(xiàn)象。NEMA標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，CFOV為UFOV的75%，由于光電倍增管在探頭的邊緣均勻性會低于探頭中心部位，因此表1顯示CFOV的固有均勻性優(yōu)于UFOV。

SPECT的定期質(zhì)量控制檢測是保證圖像質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)[9-12]。遵守廠商質(zhì)量控制要求，獲得滿意質(zhì)量控制結(jié)果固然重要，但是日常工作點源準(zhǔn)備時不能完全達到廠商要求時(1.3 MBq)，點源活度可參考操作指南在一定范圍內(nèi)波動。本研究發(fā)現(xiàn)，點源活度最高可提高到3.7 MBq，均能滿足質(zhì)量控制要求，隨著質(zhì)量控制點源活度的提高，縮短質(zhì)量控制時間，提高質(zhì)量控制工作效率,操作人員應(yīng)具有設(shè)備日常維護的技能和意識[13-15]。

4 結(jié)語

本研究使用的SIEMENS公司對E.CAM?雙探頭SPECT儀，測定的質(zhì)控點源波動最大值為3.7 MBq，并不適用其他機型，各醫(yī)療機構(gòu)應(yīng)根據(jù)本單位所用機型測量點源活度的波動范圍，以指導(dǎo)SPECT儀日常的質(zhì)量控制。

[1]NEMA standards publication NU 1-2001[S]. National Electrical Manufactures Association,2001.

[2]張秀梅.雙探頭SPECT儀日常質(zhì)控經(jīng)驗探討[J].醫(yī)療設(shè)備信息,2002,17(01):20-21.

[3]尹大一,劉自來.SPECT儀、γ相機均勻性和空間分辨率的動態(tài)觀察[J].中華核醫(yī)學(xué)雜志,1995,15(3):199.

[4]張金山,陳次渝.主觀因素對SPECT固有泛源均勻性測試影響的探討[J].核電子學(xué)與探測技術(shù),2000(4):312-314.

[5]黃秀娟.光電管與光電倍增器特性的實驗分析[J].吉林省教育學(xué)院學(xué)報,2014.30(10):144-146.

[6]王海科,呂云鵬.光電倍增管特性及應(yīng)用[J].儀器儀表與分析監(jiān)測,2005(1):1-4.

[7]趙文錦.光電倍增管的技術(shù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)[J]光電子技術(shù), 2011,31(3):145-148.

[8]張永學(xué),黃鋼.核醫(yī)學(xué)[M].2版.北京:人民衛(wèi)生出版社, 2010：27．

[9]張峰,程木華,鄭子梅,等.探討符合線路SPECT/CT的日常質(zhì)量控制與質(zhì)量保證[J].現(xiàn)代醫(yī)學(xué)儀器與應(yīng)用, 2007(3):42-45.

[10]盧峰,宋鋼,李全太,等.SPECT設(shè)備性能測試及結(jié)果分析[J].中國輻射衛(wèi)生,2014,23(1):26-28.

[11]孟慶樂.雙探頭SPECT儀質(zhì)量控制方法探討[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2010,31(7):116．

[12]程征,劉士紅.SPELT規(guī)范化檢查的必要性及質(zhì)量控制[J].齊魯護理雜志,2002,8(2);96-97.

[13]馬潔,馬麗,李順華,等.SPECT儀器質(zhì)量控制和質(zhì)量保證的初步探討[J].中國臨床醫(yī)學(xué)影像雜志,2009, 20(1):67-68.

[14]劉興黨,林祥通,邵鵬,等.上海市核醫(yī)學(xué)顯像儀器質(zhì)控檢測結(jié)果評估[J].核技術(shù),2002,25(5);371-374.

[15]林祥通.雙探頭SPECT,FDG SPECT儀質(zhì)量控制中應(yīng)注意的幾個問題[J].中華核醫(yī)學(xué)雜志,2001,21(1):6.

The influence of point source activity on intrinsic uniformity test of single photon emission computed tomography/

REN Chao, HUO Li, BA Jian-tao, et al//
China Medical Equipment,2015,12(12):52-55.

Objective:To guide the daily quality control (QC) test, the aim of this study is to analyze the influences of various point source activities on the intrinsic uniformity test of Single Photon Emission Computed Tomography(SPECT).Methods:Siemens SPECT system with double head was used in this study. The activities of point source were ranged from 555 KBq to 20.35 MBq. Serial static images were collected (10000k counts/head for three times). Two different uniformity parameters, including integral uniformity(IU) and differential uniformity(DU), were calculated for both the central field of view(CFOV) and useful field of view(UFOV). Pearson correlation analysis was applied in statistical study to compare experimental data (mean value) with those on the basis of operation manual.Results:When the activities of point source were within 3.7 MBq(including 3.7 MBq), the intrinsic uniformity tests of two head passed smoothly and thoroughly. No correlation was found between activities and uniformities. While the point source activities were more than 3.7 MBq, failures of intrinsic uniformity test raised up with activities increasing. The activities and the data of uniformities showed significantly correlation.Conclusion:Depending on the operation manual, the point source activity can fluctuate in a certain range, which is convenient for point source preparation and passed the intrinsic uniformity test efficiently. The range should be acquired after measuring in different SPECT system and is guarantee to fulfill the daily quality control demanding.

Single photon emission computed tomography;Intrinsic uniformity; Activity

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.12.016

1672-8270(2015)12-0052-04

R144

A

2015-07-22

①中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科 北京 100730

*通訊作者：bajiantao@sina.com

任超,男,(1988- ),本科學(xué)歷，技師。中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，從事核醫(yī)學(xué)技術(shù)工作。