宋駿逸，何依波， 陳曙光，張一秋，2

1. 復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院 核醫(yī)學(xué)科，上海 200032；2. 復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院廈門(mén)醫(yī)院 核醫(yī)學(xué)科，福建 廈門(mén) 361015

引言

Dilon 6800 多晶體伽馬相機(jī)是一款乳腺顯像設(shè)備，其探頭由位置敏感光電倍增管與像素化碘化鈉晶體組成[1]，屬于多晶體伽馬相機(jī)。作為專用的乳腺顯像設(shè)備，該設(shè)備分辨率高，便于以更合適的角度進(jìn)行檢查，大大提高了其病變探測(cè)能力[2]；探測(cè)器臂可做旋轉(zhuǎn)以及徑向平移運(yùn)動(dòng)；其空間分辨率在距離相機(jī)3 cm 的情況下可達(dá)到6 mm[3]。多晶體的設(shè)計(jì)可以使機(jī)器更貼近病灶，提高了對(duì)于1 cm 以下小病灶的靈敏度[4]。多晶體伽馬相機(jī)空間的分辨率由探測(cè)器元件尺寸決定，而單晶體伽馬相機(jī)的空間分辨率由邏輯和電子像素尋址決定。多晶體伽馬相機(jī)的準(zhǔn)直器可占據(jù)探測(cè)器元件之間的區(qū)域，從而得到更高的系統(tǒng)靈敏度[5]。

傳統(tǒng)單晶體伽馬相機(jī)可直接參考美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)（National Electrical Manufacturers Association，NEMA）標(biāo)準(zhǔn)，但NEMA 標(biāo)準(zhǔn)并不能直接應(yīng)用于多晶體伽馬相機(jī)。多晶體伽馬相機(jī)的參考方案需參考用戶手冊(cè)并略加改進(jìn)，用戶手冊(cè)本身也參考了NEMA 標(biāo)準(zhǔn)。伽馬相機(jī)的測(cè)試可參考2018 年版本的NEMA 標(biāo)準(zhǔn)[6]，該標(biāo)準(zhǔn)雖然提到了多晶體伽馬相機(jī)的存在但只能參考其對(duì)于單晶體伽馬相機(jī)固有均勻性的測(cè)試方法，美國(guó)核醫(yī)學(xué)會(huì)的指南也指出多晶體設(shè)備質(zhì)控應(yīng)參考生產(chǎn)廠商的技術(shù)參數(shù)要求[7]。

在此基礎(chǔ)上根據(jù)美國(guó)物理學(xué)家協(xié)會(huì)發(fā)布的報(bào)告可知，多晶體相機(jī)屬于非連續(xù)矩形晶體陣列采樣，所以有些單晶體的測(cè)試方法是無(wú)效或需要改進(jìn)的。對(duì)于多晶體探測(cè)器的均勻性，唯一有用的校正是使用面源測(cè)試的系統(tǒng)均勻性校正，因此，唯一有用的測(cè)試是通過(guò)采集外部的系統(tǒng)均勻性面源圖像從而獲得系統(tǒng)均勻性數(shù)據(jù)[8]，而固有均勻性可由工程師來(lái)測(cè)試以評(píng)估晶體及光電倍增管的情況。既往文獻(xiàn)[5]發(fā)布了一臺(tái)多晶體設(shè)備各個(gè)參數(shù)的測(cè)試方法，在均勻性方面測(cè)試了系統(tǒng)均勻性，并指出目前還沒(méi)有多晶體伽馬相機(jī)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，其他設(shè)備可參考該測(cè)試方法。多晶體相機(jī)的測(cè)試符合伽馬相機(jī)通用標(biāo)準(zhǔn)，不同之處在于其測(cè)試的是系統(tǒng)均勻性而非固有均勻性，所以使用的是面源而非點(diǎn)源。該設(shè)備使用低能通用準(zhǔn)直器，其系統(tǒng)均勻性包含了準(zhǔn)直器對(duì)均勻性的影響，因此可對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性校正以得到更好的圖像質(zhì)量[9]。如果是低能高分辨準(zhǔn)直器，均勻性數(shù)據(jù)也會(huì)受到影響，因此可對(duì)低能高分辨準(zhǔn)直器進(jìn)行針對(duì)性測(cè)試與校正，這與生產(chǎn)廠商的建議一致。

質(zhì)量控制對(duì)于單光子設(shè)備運(yùn)行十分重要[10]。該設(shè)備作為平面顯像設(shè)備，均勻性是最重要的指標(biāo)。根據(jù)用戶手冊(cè)要求，有效視野微分均勻性（Differential Uniformity，DU）不得高于10.00%；生產(chǎn)廠商則建議有效視野積分均勻性（Integral Uniformity，IU）不得高于10.00%，每月測(cè)試一次。本文采用了廠商的建議，在有效視野IU ≥9.50%時(shí)進(jìn)行校正以改善均勻性。該設(shè)備不是傳統(tǒng)的單晶體伽馬相機(jī)，鑒于目前仍缺乏對(duì)于多晶體伽馬相機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)控方案，本文通過(guò)總結(jié)該設(shè)備的測(cè)試與校正的方法，收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，保障設(shè)備正常運(yùn)行的同時(shí)，為其他多晶體伽馬相機(jī)的保養(yǎng)和維修提供有益的參考。

1 材料與方法

1.1 設(shè)備參數(shù)

Dilon 6800（Dilon Technologies，美國(guó)）的探測(cè)器具有3072 個(gè)碘化鈉晶體。設(shè)備包含48 個(gè)光電倍增管，每個(gè)大小為2.5 cm×2.5 cm，顯像視野為20 cm×15 cm，采集矩陣為64×64，像素大小為3.2 mm×3.2 mm[11-12]，設(shè)備配備了低能通用準(zhǔn)直器。

1.2 參考標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)備測(cè)試和校正方法均參考用戶手冊(cè)、生產(chǎn)廠商建議、NEMA 標(biāo)準(zhǔn)[6]、美國(guó)物理學(xué)家協(xié)會(huì)的報(bào)告[7]和美國(guó)核醫(yī)學(xué)會(huì)指南[8]。

1.3 測(cè)試與校正

對(duì)Dilon 6800 進(jìn)行系統(tǒng)均勻性測(cè)試，無(wú)須拆卸準(zhǔn)直器，將探頭方向垂直朝上。確認(rèn)室內(nèi)沒(méi)有放射性污染，檢查能峰是否漂移，如有漂移則調(diào)整至140 keV。制備1mci99mTc 水模面源，充分混合均勻，排空空氣。在注水口處加上一些阻塞物，以防泄漏。將模型放置在準(zhǔn)直器上，確認(rèn)計(jì)數(shù)率不超過(guò)10k counts/s。打開(kāi)質(zhì)控專用采集程序，采集一個(gè)64×64 的靜態(tài)圖像。選擇正確的準(zhǔn)直器類型，由于計(jì)數(shù)太低可能導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確，因此選用低能通用型準(zhǔn)直器時(shí)，至少需要采集3500k 計(jì)數(shù)。采集端軟件計(jì)算有效視野以及中心視野的IU 和DU，根據(jù)結(jié)果觀察有效視野IU 是否大于9.50%。若設(shè)備有效視野IU 大于9.50%，則進(jìn)行校正。校正需要制備1mci99mTc水模面源，采用與測(cè)試時(shí)相同的方法，采集一個(gè)靜態(tài)圖像，矩陣為64×64，計(jì)數(shù)為10000k，獲得一個(gè)新的校正表以取代現(xiàn)有的校正表。以此方法在2016 年1 月至2021 年12 月期間每月測(cè)試一次（2020 年2 月因疫情原因缺失），并在2016 年9 月、2016 年10 月、2017 年7 月、2019 年6 月、2020 年10 月、2021 年9 月進(jìn)行了校正。均勻性數(shù)據(jù)分為校正前的原始值，校正后或未校正的最終值，同時(shí)用日志記錄每月濕度并分析原始值變化的原因。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用IBM SPSS 23.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以±s表示，以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用配對(duì)t檢驗(yàn)比較每月有效視野IU 和DU的原始值和最終值差異。采用配對(duì)t檢驗(yàn)比較2016 年9 月、2016 年10 月、2017 年7 月、2019 年6 月、2020年10 月、2021 年9 月的有效視野IU 和DU 校正前和校正后的數(shù)值差異。

相對(duì)濕度為50%以下對(duì)于核醫(yī)學(xué)設(shè)備而言為低濕度環(huán)境[13]，相對(duì)濕度50%為標(biāo)準(zhǔn)的氣象條件[14]。參考機(jī)房濕度記錄，取50%為中間值，以50%為界將全年分為高濕度組（每年5—11 月）和低濕度組（每年12 月至次年4 月）。根據(jù)機(jī)房濕度以50%為界分為高濕度組和低濕度組，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較高濕度組和低濕度組的有效視野IU 和DU 的原始均值差異。

2 結(jié)果

2.1 測(cè)試結(jié)果

選取有效視野的IU 和DU 測(cè)試結(jié)果，分為校正前的原始IU 和DU，校正后的最終IU 和DU，結(jié)果如表1 所示。2016—2021 年的有效視野原始IU 值為6.01%±1.74%，校正后的最終值為5.51%±1.06%，有效視野原始DU 值為4.45%±1.03%，校正后的最終值為4.20%±0.78%。校正后，最終IU 顯著低于原始IU（P=0.016 ＜0.05），最終DU 顯著低于原始DU（P=0.023 ＜0.05）。

表1 有效視野均勻性結(jié)果（±s，%）

表1 有效視野均勻性結(jié)果（±s，%）

注：IU：積分均勻性；DU：微分均勻性。

時(shí)間/年原始IU最終IU原始DU最終DU 20166.03±2.464.84±0.654.35±1.193.83±0.54 20175.70±1.665.16±0.494.17±1.053.83±0.55 20185.32±0.835.32±0.833.93±0.383.93±0.38 20195.84±1.395.56±0.614.23±0.544.18±0.43 20205.69±1.415.25±0.304.31±0.674.10±0.23 20217.48±0.726.92±1.565.70±1.095.33±1.09images/BZ_73_1370_1584_1397_1635.png±s6.01±1.745.51±1.064.45±1.034.20±0.78 t值2.4722.324 P值0.0160.023

2.2 有效視野IU和DU變化趨勢(shì)及校正

2016—2021 年每月的有效視野IU 和DU 原始值和校正后數(shù)值如表2 所示。有效視野IU 變化曲線如圖1 所示，最終值均低于10.00%，在可接受范圍內(nèi)，最終值等于原始值。有效視野DU 變化曲線如圖2 所示，最終值都在10.00%以下，在可接受范圍內(nèi)，最終值等于原始值。

圖1 有效視野IU變化曲線

圖2 有效視野DU變化曲線

表2 均勻性校正結(jié)果（%）

如表2 所示，2016 年9 月、2016 年10 月、2017 年7 月、2019 年6 月、2020 年10 月、2021 年9 月的校正后IU值（4.68%±0.96%）顯著低于校正前（10.63%±0.66%）（P＜0.001），校正后DU 值（3.72%±0.63%）顯著低于校正前（6.65%±0.77%）（P=0.003＜0.05）。

以2016 年9 月的一次校正為例，校正前圖像的有效視野IU 為10.80%，有效視野DU 為6.60%，校正后圖像的有效視野IU 為3.80%，有效視野DU 為3.60%，偽影明顯消失。

2.3 高低濕度組均勻性比較

機(jī)房濕度記錄如圖3 所示，高濕度組和低濕度組的均勻性比較結(jié)果如圖4 所示。高濕度組有效視野IU 原始值為6.46%±2.06%，低濕度組原始值為5.36%±0.79%，高濕度組的有效視野IU 原始值顯著高于低濕度組（P=0.003）。高濕度組有效視野DU 原始值為4.67%±1.18%，低濕度組的有效視野DU 原始值為4.13%±0.65%，高濕度組的有效視野DU 原始值顯著高于低濕度組（P=0.016 ＜0.05）。

圖3 機(jī)房平均濕度

圖4 高低濕度組均勻性比較

3 討論

美國(guó)物理學(xué)會(huì)報(bào)告中指出有效視野IU 是最重要的指標(biāo)[8]。從本身定義而言，有效視野IU 比DU 更嚴(yán)格，有效視野IU 比DU 更具參考價(jià)值，建議將其作為衡量設(shè)備是否需要進(jìn)行校正的參數(shù)。Dilon 6800 多晶體伽馬相機(jī)用戶手冊(cè)則建議有效視野DU 不得高于10.00%。例如2016 年9 月的一次校正，校正前圖像質(zhì)量差且有明顯偽影，其有效視野IU 數(shù)值大于10.00%，有效視野DU 并未超過(guò)10.00%，且2016—2021 年使用期間從未超過(guò)10.00%。因此用戶手冊(cè)要求有效視野DU 不得高于10.00%這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)顯然過(guò)于寬松。

該設(shè)備最終采用了每月一次系統(tǒng)均勻性測(cè)試的方案，參考了廠商的建議，以每月有效視野IU 為參考，每月均勻性最終值始終在可接受范圍內(nèi)，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。根據(jù)用戶手冊(cè)，在每月一次的均勻性測(cè)試結(jié)束后，設(shè)備會(huì)自動(dòng)進(jìn)行能量校準(zhǔn)，維持均勻性穩(wěn)定。因系統(tǒng)均勻性測(cè)試對(duì)多晶體伽馬相機(jī)更具有實(shí)用性，故該設(shè)備根據(jù)用戶手冊(cè)采用系統(tǒng)均勻性測(cè)試。根據(jù)既往文獻(xiàn)[15-16]對(duì)于核醫(yī)學(xué)單光子設(shè)備的推薦，系統(tǒng)均勻性測(cè)試應(yīng)每月一次，但考慮到該設(shè)備常規(guī)不做固有均勻性測(cè)試只做系統(tǒng)均勻性測(cè)試，且根據(jù)WS 523-2019[17]，對(duì)伽馬相機(jī)以及單光子設(shè)備應(yīng)每周進(jìn)行一次固有均勻性測(cè)試，而根據(jù)美國(guó)核醫(yī)學(xué)指南，對(duì)于多晶體伽馬相機(jī)類似的設(shè)備應(yīng)以生產(chǎn)廠商的技術(shù)參數(shù)要求為優(yōu)先，因此考慮到實(shí)際情況，無(wú)需過(guò)于頻繁，每月做一次均勻性測(cè)試即可。另外，根據(jù)設(shè)備使用情況，可增加測(cè)試與校正的頻率。

根據(jù)有效視野的IU ≥10.00%（9.50%以上認(rèn)為近似于10.00%）進(jìn)行校正，可使機(jī)器參數(shù)始終維持在可接受水平，使設(shè)備迅速恢復(fù)正常可接受的參數(shù)與圖像質(zhì)量。技術(shù)參數(shù)的要求根據(jù)廠商的要求制定。校正后的技術(shù)參數(shù)在可接受范圍內(nèi)，圖像質(zhì)量也得到了迅速改善。過(guò)于頻繁地校正，重做校正表，并不利于設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，如果是設(shè)備晶體出現(xiàn)問(wèn)題，校正反而會(huì)掩蓋實(shí)質(zhì)問(wèn)題[18]，這種情況下應(yīng)在工程師的指導(dǎo)下做固有均勻性測(cè)試，評(píng)估是否有硬件損壞的情況。

機(jī)房溫度恒溫設(shè)定為22℃，然而機(jī)房濕度可控性差，且高濕度可使設(shè)備電子元件受影響導(dǎo)致伽馬相機(jī)均勻性受損[13,19]，因此對(duì)于使用碘化鈉晶體的單光子設(shè)備來(lái)說(shuō)，機(jī)房濕度管理十分必要[20]，濕度的情況需要加以關(guān)注，尤其是高濕度的情況。據(jù)機(jī)房濕度記錄，平均濕度5—11 月高于50%，其余月份低于50%，均勻性異常于6—10 月、9—10 月高發(fā)，該月份正處于高濕度組的區(qū)間內(nèi)，數(shù)值也顯著高于其他月份。上海本身屬于溫帶海洋性氣候，夏冬較長(zhǎng)，夏天炎熱潮濕，冬天寒冷干燥，因此出現(xiàn)這種情況可能不僅僅是機(jī)房本身的問(wèn)題，外部溫濕度也會(huì)因?yàn)檫M(jìn)出門(mén)影響到室內(nèi)。高濕度的環(huán)境更容易導(dǎo)致均勻性出現(xiàn)問(wèn)題，因此建議機(jī)房管理參考自身所處地點(diǎn)的氣候條件進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

2021 年，設(shè)備平均均勻性指標(biāo)高于過(guò)去5 年的平均值。因此，對(duì)于使用超過(guò)5 年的設(shè)備，應(yīng)關(guān)注設(shè)備的老化情況，繼續(xù)保持質(zhì)量控制，參考伽馬相機(jī)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，建議將測(cè)試頻率增加到一周一次并及時(shí)校正，如果發(fā)現(xiàn)故障問(wèn)題可聯(lián)系生產(chǎn)廠商[21]。

4 結(jié)論

本文通過(guò)總結(jié)Dilon 6800 多晶體伽馬相機(jī)的質(zhì)控方案，并采用每月一次的系統(tǒng)均勻性測(cè)試，在有效視野IU ≥9.50%時(shí)加以校正，評(píng)估得出觀察有效視野IU 比DU 更有效，及時(shí)校正可恢復(fù)并保持設(shè)備的均勻性指標(biāo)，且濕度與機(jī)器均勻性性能有關(guān)，因此應(yīng)關(guān)注高濕度對(duì)設(shè)備的影響。對(duì)于使用超過(guò)5 年的設(shè)備建議增大測(cè)試校正的頻率。