點(diǎn)源活度對(duì)SPECT固有均勻性測(cè)試結(jié)果的影響評(píng)價(jià)

任 超 霍 力 巴建濤* 王俊清 王正華 劉 宇

點(diǎn)源活度對(duì)SPECT固有均勻性測(cè)試結(jié)果的影響評(píng)價(jià)

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(jì)算機(jī)斷層顯像儀(SPECT)固有均勻性測(cè)試時(shí)，質(zhì)量控制點(diǎn)源放射性活度對(duì)測(cè)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(diǎn)源按常規(guī)質(zhì)量控制方法行靜態(tài)采集(10000 K/探頭，各點(diǎn)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(cè)結(jié)果，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果：點(diǎn)源活度≤3.7 MBq時(shí)，UFOV和CFOV的IU和DU均達(dá)到質(zhì)量控制要求，活度與IU和DU無(wú)相關(guān)性。當(dāng)點(diǎn)源活度＞3.7 MBq時(shí)，UFOV和CFOV的IU和DU開(kāi)始出現(xiàn)不符合項(xiàng)，且隨著活度增強(qiáng)，不符合質(zhì)量控制要求項(xiàng)增多，活度與IU和DU顯著相關(guān)。結(jié)論：日常質(zhì)量控制點(diǎn)源準(zhǔn)備時(shí)，點(diǎn)源活度可參考操作指南在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，此范圍需通過(guò)各單位針對(duì)不同儀器進(jìn)行探索性測(cè)量獲得，以保證適當(dāng)增加點(diǎn)源活度后對(duì)固有均勻性的檢測(cè)無(wú)影響。

單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(huì)使圖像失真影響臨床診斷。盡管SPECT設(shè)備使用指南對(duì)質(zhì)量控制使用的點(diǎn)源活度及測(cè)試方法有嚴(yán)格要求，但在日常質(zhì)量控制實(shí)際操作中，常因點(diǎn)源活度的偏離導(dǎo)致部分質(zhì)量控制測(cè)試不合格，反復(fù)調(diào)整廠家規(guī)定的精確活度會(huì)增加職業(yè)輻射。本研究重點(diǎn)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(diǎn)源，及其測(cè)試結(jié)果對(duì)固有均勻性測(cè)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(guó)，SIEMENS公司)；放射性活度計(jì)CRC-25R(美國(guó)，CAPINTEC，US)，放射性活度計(jì)使用前經(jīng)過(guò)中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院檢定合格。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

在塑料點(diǎn)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(diǎn)源及其活度從3.7 MBq到20.35 MBq間隔為1.85 MBq的點(diǎn)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(diǎn)源置于支架的固定位置上，調(diào)整支架高度，使2個(gè)探頭的計(jì)數(shù)率(5%)相同，固定點(diǎn)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(jìn)行測(cè)試，每個(gè)點(diǎn)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(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

質(zhì)量控制合格標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)SIEMENS公司對(duì)E.CAM?雙探頭SPECT儀設(shè)備操作指南，當(dāng)每個(gè)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(shí)，即通過(guò)固有均勻性測(cè)試，且為質(zhì)量控制合格；如有一項(xiàng)不能滿足上述要求，即認(rèn)為質(zhì)量控制不合格。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 17.0軟件對(duì)點(diǎn)源的活度與相應(yīng)的固有均勻性進(jìn)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(jì)學(xué)意義。

表1 不同活度點(diǎn)源重復(fù)測(cè)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(yàn)結(jié)果

當(dāng)點(diǎn)源活度≤3.7 MBq(100 μCi)時(shí)，設(shè)備均能通過(guò)固有均勻性檢驗(yàn)；當(dāng)點(diǎn)源活度＞3.7 MBq時(shí)有單個(gè)探頭的CFOV、UFOV的微分均勻性(DU)不能通過(guò)固有均勻性檢驗(yàn)；隨著質(zhì)控點(diǎn)源的活度增加，出現(xiàn)雙探頭CFOV、UFOV的DU部分不能通過(guò)固有均勻性檢驗(yàn)；當(dāng)點(diǎn)源活度＞16.65 MBq(450 μCi)時(shí)，所有探頭所有項(xiàng)目均不能通過(guò)均勻性檢驗(yàn)，見(jiàn)表1。

當(dāng)點(diǎn)源活度＜3.7 MBq時(shí)，圖像均勻性無(wú)差異且均能通過(guò)檢驗(yàn)；當(dāng)點(diǎn)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(guò)檢驗(yàn)，質(zhì)量控制圖像出現(xiàn)像素計(jì)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(diǎn)源活度＜3.7 MBq(100 μCi)時(shí)，測(cè)試活度與CFOV的IU、UFOV的IU、CFOV的DU及UFOV的DU相關(guān)性檢驗(yàn)的P值均＞0.05，點(diǎn)源活度與固有均勻性各項(xiàng)參數(shù)之間無(wú)相關(guān)性，表明當(dāng)點(diǎn)源活度控制在＜3.7 MBq時(shí)，不會(huì)隨著點(diǎn)源活性的增加，導(dǎo)致探頭固有均勻性校正的失敗，見(jiàn)表2。

表2顯示，當(dāng)點(diǎn)源活度＞3.7 MBq時(shí)，不同活度與不同探頭的固有均勻性之間相關(guān)性檢驗(yàn)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(diǎn)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(cè)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(shí)驗(yàn)中點(diǎn)源活度是主觀因素中的一種。

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

本研究發(fā)現(xiàn)，固定點(diǎn)源到晶體的距離，當(dāng)點(diǎn)源活度過(guò)大時(shí)，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(yán)重非線性特征，使得光電倍增管的計(jì)數(shù)出現(xiàn)偏差，對(duì)固有均勻性產(chǎn)生影響[5-7]。同時(shí)，當(dāng)點(diǎn)源活度過(guò)大時(shí)，使點(diǎn)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(jì)數(shù)不相等，會(huì)影響到固有均勻性的正確測(cè)試[4]。本研究中，當(dāng)點(diǎn)源活度＞3.7 MBq時(shí)，所測(cè)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(cè)得的固有均勻性指標(biāo)開(kāi)始超過(guò)指南范圍，且隨點(diǎn)源活性的增加而變差明顯，表明質(zhì)量控制時(shí)點(diǎn)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(jì)數(shù)與最小計(jì)數(shù)之差的相對(duì)百分比，DU是指均勻性隨距離的變化即5～6個(gè)像素單元內(nèi)視野在X、Y兩個(gè)方向最大計(jì)數(shù)和最小計(jì)數(shù)的相對(duì)百分比[1,8]。IU反映的是整個(gè)探頭的特性，而DU反映的是某個(gè)局部的特性，DU對(duì)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(guò)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(huì)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(cè)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(diǎn)源準(zhǔn)備時(shí)不能完全達(dá)到廠商要求時(shí)(1.3 MBq)，點(diǎn)源活度可參考操作指南在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。本研究發(fā)現(xiàn)，點(diǎn)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(diǎn)源活度的提高，縮短質(zhì)量控制時(shí)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(hù)的技能和意識(shí)[13-15]。

4 結(jié)語(yǔ)

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

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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(guó)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(guó)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。