PET/CT的PET质量控制

2015-06-01余冬兰刘阳萍易畅匡铭

中国医疗设备 2015年5期

关键词：散射体校正分辨率

余冬兰，刘阳萍，易畅，匡铭

中山大学附属第一医院 a.设备科；b.核医学科，广东广州 510080

PET/CT的PET质量控制

余冬兰a，刘阳萍a，易畅b，匡铭a

中山大学附属第一医院 a.设备科；b.核医学科，广东广州 510080

确保PET/CT设备安全稳定运行，减少故障发生率，延长使用寿命，降低维修成本，必须严格执行PET/CT的日常质量控制。本文主要从PET的日常质量控制（Daily QC）、均匀性测试、探测器归一化校正、空间分辨率测试、PET/CT图像融合测试等几方面研究PET的质量控制。实践证明，严格执行操作规程和日常质量控制，能降低PET/CT的故障发生率，最大限度地发挥其使用率，实现其价值。

PET/CT；探测器；质量控制；预防性维护保养

0 前言

正电子发射断层显像/X线计算机体层显像（PET/ CT），它将PET和CT完美地结合在一起，集功能与解剖影像于一身，其优势己经被临床所认识，应用领域不断扩大，尤其在肿瘤诊断、分期等方面有其绝对优势[1-2]。因此，越来越多的医院已配置或准备配置这一核医学科最先进的医疗设备。然而，机器的高成本势必推高机器的维修成本，那么如何降低PET/CT的维修成本，提高机器的正常使用率成为核医学科和设备科常规工作不可避免的问题。由于CT的质控与维保知识已经比较普及，本文通过对我院引进的飞利浦 GEMINI GXL-16型PET/CT设备的实践工作，从PET的角度探讨PET/CT的日常质控和预防性维护保养，总结分析保障PET/CT日常运行的方式和方法。

对PET控制的项目包括：日常质量控制（Daily QC），均匀性测试，探测器灵敏度校正（归一化），空间分辨率测试，PET/CT图像融合测试，共5项。

1 日常质量控制

PET的Daily QC可确保探头系统的完整性。其步骤如下：将Philips（飞利浦）提供的 Daily QC模型（专用支架上装有放射性点源22Na，活度为3.7 MBq）置于PET机架的指定位置，选择自带的Daily QC程序进行每日质控。包括：系统初始化、基准数据收集、光电倍增管增益检测、能量测试与分析（表1）、发射扫描正弦图收集与分析。要求：每天扫描计划开始执行前都要执行该质量控制程序，而且必须保证每个项目都通过，Daily QC才算通过。

表1 能量分辨率结果

2 均匀性测试

测定探测器对视野内任一均匀活度源的探测能力。由于计数的统计涨落及探头的非均匀响应，在均匀源的图像上会造成计数偏差，该偏差越小，均匀性越好[3]。模型的均匀性图像可以分反映PET的性能状况，同时也反映由CT或其他穿透源本身或（和）衰减校正后造成的图像非均匀性。因此，通过每次测试模型的均匀性图像，可以直观地评价系统的运行状况。

均匀性测试分为断层均匀性、体积均匀性和系统均匀性。采用NEMA 1994标准模型及采集重建方法，在每一断层图像上，以中心为圆心，勾画一直径为175 mm的圆形感兴趣区（ROI），再用正交的直线将该感兴趣区分成多个边长为10 mm的小正方形区域。用这些小正方形区域中的计数可计算各种均匀性。根据厂家提供的测试程序进行测试即可。

我院检测条件：放射源为740 MBq（20 mCi）18F-FDG；采集矩阵128×128；采集层厚2.00 mm；重建层数115。采集完毕后，根据厂家提供的设备检测程序，由计算机自动求出有效视野（UFOV）和中心视野（CFOV）的积分值（IU）和微分值（DU）。PET的断层均匀性通常由UFOV和CFOV的IU和DU表示。我们分别对标准模型中的水散射体和不规则散射体中心层面的断层均匀性进行测算（水散射体所处的中心层面为40～42层，不规则散射体所处的中心层面为69～71层，下同），其结果见表2～3。由于GB/T18988.1-2003《放射性核素成像设备、性能和实验规则第1部分：正电子发射断层成像装置》中未对均匀性以及PET/CT断层图像位置匹配误差等参数给出具体评价指标，所以，我们结合实验结果以及临床实际图像质量进行综合判断，均匀性结果符合临床要求，可供同行参考。

表2 水散射体中的断层均匀性

表3 不规则散射体中的断层均匀性

3 探测器归一化校正

PET中有成千上万个探测单元，受其各自几何位置和性能差异的影响，例如晶体条发光效率、晶体条与光电倍增管的耦合、晶体条对符合线的张角不同等因素，使其探测效率不尽一致。其校正方法是利用均匀分布的放射源，测量每个测量单元的计数响应Di，i=1，…，M，M是PET探测单元总数，算出归一化因子（NOPMi）：

4 空间分辨率测试

重建图像的半高宽（FWHM）能反映PET在最佳状况下能达到的最高分辨性能[4]。测试方法：选用放射性同位素是18F离子，比活度1480～2220 MBq/mL。用注射器针头滴1滴在玻璃板或胶片上，用长度为100 mm、内径≤1 mm、外径≤2 mm的毛细管吸取2～5 mm18F溶液，制成活度为1.85～3.70 MBq的点源；将3个点源固定在一个XY平面支架上，用激光定位线将模型置于视野中心，分别在1/2轴向FOV和1/4轴向FOV两个位置测量，每个位置测量3个点，分别为（0 cm，1 cm），（0 cm，10 cm），（10 cm，0 cm），每个点测量3个方向的FWHM。采集程序及数据处理均由仪器提供的测试程序自动完成，并给出空间分辨率测试结果。要求：PET轴向空间分辨率（0 cm及10 cm处）分别为＜6.5 mm，＜7.0 mm；横向空间分辨率（1 cm及l0 cm）分别为＜5.7 mm，＜6.5 mm。我们对不规则散射体中心层面的断层（断层数69～71）的空间分辨率进行了测算（表4），其结果符合临床需求。

表4 空间分辨率

5 PET/CT图像融合测试

PET/CT最大的优势就是将PET和CT的图像结合起来获取功能信息与结构信息，能大大提高诊断准确性[5]。PET/CT图像融合的质量控制至关重要，以下简要介绍PET/ CT图像融合的测试方法。

选用Philips提供的圆柱体空心模型（该模型直径为300 mm），内注入148 MBq的18F溶液，测试时，模型由支架固定在扫描床的前端，体模紧邻其后，启动临床全身扫描程序，完成1次完整的PET/CT扫描采集，然后滤波重建CT及PET横断层图像，并进行图像融合，观察PET和CT配准情况。从PET模型断层图像上观察分辨最小球的直径，作为空间分辨评估，利用PET和CT的位置偏移距离来计算图像位置的匹配程度（用mm表示）。测量选取了不规则散射体中心层面的断层（断层数69～71）的图像位置匹配程度，其结果见表5及图1。要求PET和CT的匹配误差≤1 mm，显然机器的匹配误差不符合要求，提示要进行校正，不然会影响图像质量。

表5 CT与PET断层图像位置匹配误差

6 结语

PET/CT的安全稳定的运行和质量保证是PET/CT得以广泛开展的前提，这就要求我们必须配备具有高素质的技术人员，严格按照操作规程操作仪器，加上精心维护与保养，保证机器的使用率，降低故障发生率和误操作率[6-8]。希望我们对飞利浦GEMINI GXL 16 PET/CT质量控制的工作经验能启示大家对PET的质量控制与保养的认识，形成科学的标准化的统一管理体系，使核医学的这一利器能发挥其巨大的临床效用和社会效益。

[1] Beyer T,Townsend DW,Brun T,et al.A combined PET/CT scanner for clinical oncology[J].J Nucl Med,2000,41:1369-1379.

[2] 孙涛,韩善清,汪家旺.PET/CT成像原理、优势及临床应用[J].中国医学物理学杂志,2010,27(1):1581-1582.

[3] 耿建华,陈盛祖.PET的质量控制与验收测试[C].全国PET/CT新技术研讨会暨PET读片会资料汇编,2005.

[4] 李德志,赵新明,何洪涛,等.GEMINI GX Ll 6 PET-CT的验收与NEMA标准的应用[J].国际放射医学核医学杂志,2010, 34(4):230-234.

[5] Osman Ratib, PET/CT Image Navigation and Communication [J]. J Nucl Med,2004,45:46S-55S.

[6] 欧阳习,尹吉林,李小华,等.NEMA NU 2-2001标准在国内PET/ CT性能测试的整体应用[J].中国医疗设备,2009,(8):28-32.

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[8] 孙涛,韩善清,汪家旺.PET/CT成像原理、优势及临床应用[J].中国医学物理学杂志,2010,(1):1581-1582,1587.

Quality Control of PET/CT

YU Dong-lana, LIU Yang-pinga, YI Changb, KUANG Minga
a.Department of Medical Equipment; b.Department of Nuclear Medicine, The First Affiliated Hospital of Sun Yat-Sen University, Guangzhou Guangdong 510080, China

Daily QC (Quality Control) of PET/CT should be strictly implemented so as to ensure the secure and stable operation, the lower failure rate and reduced maintenance costs of the PET/CT equipment. The QC of PET was explored in this paper from multiple aspects including daily QC, uniformity testing, normalized calibration, spatial resolution testing and PET/CT image registration testing. According to the practice, strict implementation of the operational procedures and daily quality control could reduce the failure rate of PET/CT and maximize its utilization value.

positron emission tomography/computed tomography; detector; quality control; preventive maintenance