点源活度对SPECT固有均匀性测试结果的影响评价

2015-03-04巴建涛王俊清王正华

中国医学装备 2015年12期

任超霍力巴建涛* 王俊清王正华刘宇

任超①霍力①巴建涛①*王俊清①王正华①刘宇①

目的：分析单光子发射计算机断层显像仪(SPECT)固有均匀性测试时，质量控制点源放射性活度对测试结果的影响，以指导SPECT日常质量控制。方法：0.555～20.35 MBq点源按常规质量控制方法行静态采集(10000 K/探头，各点源采集3次)，记录中心视野(CFOV)积分均匀性(IU)和微分均匀性(DU)，有效视野(UFOV)的IU和DU，比较其平均值。以SPECT仪器操作指南为标准比较检测结果，并进行统计分析。结果：点源活度≤3.7 MBq时，UFOV和CFOV的IU和DU均达到质量控制要求，活度与IU和DU无相关性。当点源活度＞3.7 MBq时，UFOV和CFOV的IU和DU开始出现不符合项，且随着活度增强，不符合质量控制要求项增多，活度与IU和DU显著相关。结论：日常质量控制点源准备时，点源活度可参考操作指南在一定范围内波动，此范围需通过各单位针对不同仪器进行探索性测量获得，以保证适当增加点源活度后对固有均匀性的检测无影响。

单光子发射计算机断层成像术；固有均匀性；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.

单光子发射计算机断层显像仪(single-photon emission computed tomography，SPECT) 是核医学临床诊断中的常规显像仪器，其质量控制是临床诊断的根本保证，其中固有均匀性是SPECT日常质量控制中的重要指标之一，均匀性下降会使图像失真影响临床诊断。尽管SPECT设备使用指南对质量控制使用的点源活度及测试方法有严格要求，但在日常质量控制实际操作中，常因点源活度的偏离导致部分质量控制测试不合格，反复调整厂家规定的精确活度会增加职业辐射。本研究重点探讨在相同的条件下采集偏离于设备质量控制指南规定活度的不同活度的点源，及其测试结果对固有均匀性测试合格率的影响。

1 设备与方法

1.1 仪器设备

采用E.CAM®型双探头SPECT仪(德国，SIEMENS公司)；放射性活度计CRC-25R(美国，CAPINTEC，US)，放射性活度计使用前经过中国计量科学研究院检定合格。

1.2 实验方法

在塑料点源容器中放入直径≤2 mm的棉球，在棉球内加入99Tcm-O4液体，液体不可溢出棉球体积，配制成体积固定、活度从555 kBq到2035 kBq间隔为185 kBq的点源及其活度从3.7 MBq到20.35 MBq间隔为1.85 MBq的点源。卸下准直器，将双探头置于平行模式并移至最大半径距离(Radius=36.2 cm)，使探头1(Detector 1)在正上方，将点源置于支架的固定位置上，调整支架高度，使2个探头的计数率(5%)相同，固定点源至探头的距离。使用Syngo标准软件中的Daily Intrinsic Flood QC Study程序进行测试，每个点源重复采集3次，每次采集条件均为矩阵1024×1024，窗宽20%，放大倍数1.00，能峰140 keV，静态采集10000 kcts，采集结果取平均值。

1.3 质量控制合格评价标准

质量控制合格标准依据SIEMENS公司对E.CAM®双探头SPECT仪设备操作指南，当每个探头中心视野(central field of view，CFOV)积分均匀性(integrate uniformity，IU)＜5%、CFOV微分均匀性(differential uniformity，DU)＜2.5%、有效视野(useful field of view，UFOV)积分均匀性(IU)＜6%及UFOV微分均匀性(DU)＜3%时，即通过固有均匀性测试，且为质量控制合格；如有一项不能满足上述要求，即认为质量控制不合格。

1.4 统计学方法

采用SPSS 17.0软件对点源的活度与相应的固有均匀性进行Pearson相关性分析。r为相关系数，以P＜0.05为差异显著，以P＜0.01为差异极显著，并具有统计学意义。

表1 不同活度点源重复测试3次固有均匀性平均值结果(%)

2 结果

2.1 均匀性检验结果

当点源活度≤3.7 MBq(100 μCi)时，设备均能通过固有均匀性检验；当点源活度＞3.7 MBq时有单个探头的CFOV、UFOV的微分均匀性(DU)不能通过固有均匀性检验；随着质控点源的活度增加，出现双探头CFOV、UFOV的DU部分不能通过固有均匀性检验；当点源活度＞16.65 MBq(450 μCi)时，所有探头所有项目均不能通过均匀性检验，见表1。

当点源活度＜3.7 MBq时，图像均匀性无差异且均能通过检验；当点源活度＞3.7 MBq后随着活度的增加，图像均匀性越差，均不能通过检验，质量控制图像出现像素计数分布不均匀的异常表现(如图1所示)。

2.2 相关性分析

当点源活度＜3.7 MBq(100 μCi)时，测试活度与CFOV的IU、UFOV的IU、CFOV的DU及UFOV的DU相关性检验的P值均＞0.05，点源活度与固有均匀性各项参数之间无相关性，表明当点源活度控制在＜3.7 MBq时，不会随着点源活性的增加，导致探头固有均匀性校正的失败，见表2。

表2显示，当点源活度＞3.7 MBq时，不同活度与不同探头的固有均匀性之间相关性检验的P＜0.01，表明活度变化后将显著影响探头固有均匀性校正结果，活度增加越多，影响越大，则r＞0。

图1 不同活度点源下固有均匀性质量控制图像

表2 活度与均匀性各参数的Pearson相关性分析(%)

3 讨论

固有均匀性是SPECT仪日常质量控制中需常规测试的重要指标之一，而影响SPECT固有均匀性的因素有多种，总体可分为主观因素和客观因素的影响[1-3]。主观因素是非SPECT本身性能变化，起因在日常质量控制中。本研究的实验中点源活度是主观因素中的一种。

根据SIEMENS公司对E.CAM®双探头SPECT仪设备操作指南中要求，固有均匀性测试的点源活度需满足两点要求：①555～925 kBq(15～25 μCi)；②任何一个探头的计数率不能＞75 kcps。实际测量1.3 MBq(35 μCi)点源对应的探头计数率即为75 kcps。按照厂商要求的点源活性大小进行固有均匀性校正时，可以顺利检测，但是不必拘泥于厂商要求的点源活性大小。本研究认为，在＜3.7 MBq时，点源所发出的射线均可被认为是平行、均匀地垂直照射在晶体平面上[4]。因此，在对E.CAM®双探头SPECT仪设备进行固有均匀性校正时，＜3.7 MBq范围内改变点源活度对质量控制结果不会产生影响。

本研究发现，固定点源到晶体的距离，当点源活度过大时，由于光电倍增管的光照特性，光通量增大，光电特性出现了严重非线性特征，使得光电倍增管的计数出现偏差，对固有均匀性产生影响[5-7]。同时，当点源活度过大时，使点源的射线非平行、均匀地垂直照射在晶体平面上，即晶体平面上各部位射线计数不相等，会影响到固有均匀性的正确测试[4]。本研究中，当点源活度＞3.7 MBq时，所测得的SPECT固有均匀性各参数值明显升高，图像均匀性降低，所测得的固有均匀性指标开始超过指南范围，且随点源活性的增加而变差明显，表明质量控制时点源放射性活度只能控制在一定范围内。

IU是视野内最大计数与最小计数之差的相对百分比，DU是指均匀性随距离的变化即5～6个像素单元内视野在X、Y两个方向最大计数和最小计数的相对百分比[1,8]。IU反映的是整个探头的特性，而DU反映的是某个局部的特性，DU对局部均匀性的改变更加灵敏，因此表1显示所有探头均为DU首先出现不通过现象。NEMA标准中规定，CFOV为UFOV的75%，由于光电倍增管在探头的边缘均匀性会低于探头中心部位，因此表1显示CFOV的固有均匀性优于UFOV。

SPECT的定期质量控制检测是保证图像质量的重要环节[9-12]。遵守厂商质量控制要求，获得满意质量控制结果固然重要，但是日常工作点源准备时不能完全达到厂商要求时(1.3 MBq)，点源活度可参考操作指南在一定范围内波动。本研究发现，点源活度最高可提高到3.7 MBq，均能满足质量控制要求，随着质量控制点源活度的提高，缩短质量控制时间，提高质量控制工作效率,操作人员应具有设备日常维护的技能和意识[13-15]。

4 结语

本研究使用的SIEMENS公司对E.CAM®双探头SPECT仪，测定的质控点源波动最大值为3.7 MBq，并不适用其他机型，各医疗机构应根据本单位所用机型测量点源活度的波动范围，以指导SPECT仪日常的质量控制。

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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