SPECT及SPECT/CT设备配置要求与选型方案

耿建华　陈英茂　陈盛祖　田嘉禾

SPECT及SPECT/CT设备配置要求与选型方案

耿建华①陈英茂②陈盛祖①田嘉禾②

目的：探讨核医学科建设中SPECT、SPECT/CT设备的配置及选型。方法：根据SPECT、SPECT/CT的原理、结构和技术特点，分析讨论医疗机构核医学科SPECT、SPECT/ CT配置与选型规则。结果：①选择SPECT和SPECT/CT机型时需关注其主要技术规格、性能指标、配套设备及放射防护用品；②按照SPECT、SPECT/CT可选机型的选型规则进行配置。结论：SPECT及SPECT/CT设备配置要求与选型方案给出了医疗机构建设核医学中SPECT和SPECT/CT的配置与选型的规则，可为医疗机构建设核医学科配置SPECT、SPECT/CT提供参考依据。

核医学科；建设；SPECT；SPECT/CT；设备选型

［First-author’s address］ Department of Nuclear Medicine， Cancer Center/Cancer Hospital， Chinese Academy of Medical Sciences & Peking University Medical College， Beijing 100021， China.

单光子发射计算机断层扫描（single photon emission computed tomography，SPECT）系统是核医学中主要的显像设备，可以进行局部平面显像、全身显像及断层显像，类似PET/CT将CT加在SPECT系统上形成SPECT/CT设备，其中CT的作用与PET/ CT中CT相同。SPECT只有进行断层显像才使用CT，因此SPECT/CT并未像PET/CT取代PET一样取代SPECT。SPECT、SPECT/CT与PET/CT相比应用广泛，价格低廉，是核医学目前最主要的显像设备。

我国于20世纪80年代开始引入SPECT，21世纪初引入SPECT/CT，到2014年，γ相机、SPECT（含SPECT/CT）已有659台，其中SPECT为340台，SPECT/CT为215台［1］。相对于我国人口与发达国家相比，SPECT、SPECT/CT仍有较大的发展空间。

目前，我国核医学正处于蓬勃发展期，中华医学会核医学分会正在推动核医学“一县一科”，医疗机构急需对建设核医学科中配置核医学大型设备的指导，对PET/CT及回旋加速器的配置曾有研究报道［2-8］。本研究对SPECT、SPECT/CT技术规格、性能指标及选型、配套设备及可选机型等进行探讨，为各级医疗机构核医学科建设中配置SPECT、SPECT/CT设备提供参考。

1　SPECT和SPECT/CT组成与工作原理

技术规格与性能指标是SPECT和SPECT/CT设备选型采购的主要依据，为了更好的选型，需要对SPECT和SPECT/CT的原理、组成及关键技术性能有深入的了解。SPECT和SPECT/CT系统均由硬件系统及软件系统组成：①硬件系统由探头、电子线路部分、机架、扫描床及计算机组成；②软件系统由采集软件、校正软件、图像处理软件及显示软件等组成。SPECT和SPECT/CT分为通用型和专用型。

1.1通用型SPECT和SPECT/CT

1.1.1通用型SPECT

目前，临床上使用的SPECT绝大部分为通用型SPECT，若无特殊说明SPECT则指通用型。通用型SPECT是以γ相机探头为基础的旋转型设备，其核心部件为γ相机，因此在一些国外的文献资料中又称SPECT为γ相机，而在我国γ相机通常特指只能进行局部平面显像的小探头设备。

（1）SPECT探头。SPECT探头与γ相机的探头在结构组成及原理方面基本相同，不同之处是γ相机的探头尺寸通常较小，多为圆形（直径30 cm左右）；而SPECT探头尺寸通常较大，多为长方形（边长40 cm左右）。探头是SPECT和γ相机的核心部分，其功能为探测从人体发出的γ射线。探头性能决定了SPECT和γ相机设备的性能及图像质量，主要由准直器、NaI晶体及光电倍增管（photo multiplier tube，PMT）组成。γ相机通常只有1个探头，而SPECT可以配有1个探头、2个探头或3个探头，临床使用的绝大多数为2个探头。

（2）平面成像。将某种发射γ光子的放射性药物注入患者体内，一定的时间后放射性药物在体内达到一定的分布，开始进行γ相机或SPECT显像。从体内发射出的γ光子首先到达准直器，准直器限制入射γ光子的方向，只允许与准直器孔方向相同的γ光子透过，以便于γ光子定位。到达晶体的γ光子与晶体相互作用，被晶体吸收后产生多个闪烁光子。闪烁光经过光导被多个PMT接收。PMT将闪烁光转变成电脉冲信号，该电脉冲信号经过特殊位置电路定位、能量电路甄别被记录，成为一个计数，记录大量的闪烁光子，经过处理、校正，形成一幅体内放射性浓度分布图像，即为一幅γ相机图像或SPECT平面图像。

（3）SPECT全身成像。在采集平面图像过程中，从头到脚移动检查床，就形成全身图像。

（4）SPECT断层成像。在SPECT断层成像采集时，探头围绕患者旋转，根据需要在预定时间内采集360o或180o范围内不同角度处的平面图像，每个角度处的平面图像称为投影图像。利用在不同角度处获得的多幅投影图像，通过数据处理、校正及图像重建获得体内断层图像，即SPECT断层图像。

1.1.2通用型SPECT/CT

通用型SPECT/CT中，与SPECT机架并排安装CT机架，二者同轴并共用检查床，通过软件将二者图像融合在一起，形成SPECT/CT。目前临床用的SPECT/ CT多为通用型SPECT，其CT的作用为SPECT断层图像提供衰减校正及定位，并且提供一定的诊断功能。

1.2心脏专用型SPECT和SPECT/CT

1.2.1心脏专用型SPECT

专用型SPECT目前只有心脏显像专用型。心脏专用SPECT从组成与原理上，可分为两类：①在通用型SPECT上配置心脏专用准直器，并固定成心脏采集专用角度，如BHP6603、Ventri型；②专为心脏显像设计，硬件结构不同于通用型SPECT（本研究中只讨论后者）。目前我国市场上有2种专为心脏显像设计的心脏专用SPECT即D-SPECT和Discovery NM 530c。D-SPECT和Discovery NM 530c的共同之处是其均采用碲锌镉（cadmium-zinc-telluride，CZT）半导体探测器，替代通用型SPECT中的NaI晶体及光电倍增管的功能，并且均由多个CZT探测器阵列组成近似半圆的弧形探头［9-13］。但是二者探测器的排列方式及采集方式不同。

（1）D-SPECT。由9个条状CZT探测器组块组成，探测器组块的尺寸约为4 cm×16 cm，每个条状探测器组块由16×64个2.46 mm×2.46 mm×5 mm（厚度）的CZT探测器单元组成，每个探测器组块上安装广角平行孔准直器［9-10］。采集图像时每个条状探测器组块绕自身的轴旋转，采集心脏不同部位的信号，对每个探测器120个方向采集的信号（投影图）进行处理重建，获得心脏的断层图像。

（2）Discovery NM 530c。由19个固定的CZT探测器组成，每个探测器由4个模块组成，每个探测器尺寸为8 cm×8 cm，由32×32个2.46 mm×2.46 mm×5 mm（厚度）的CZT探测器单元组成［9，11，12］。每个探测器上安装一个有效孔径为5.1 mm的针孔准直器，均面向整个心脏视野，对19个方向的投影数据进行处理重建，获得心脏的断层图像。

CZT半导体探测器取代了通用型SPECT探头中的NaI晶体及PMT的功能，直接完成了将γ光子转变成电信号的功能。γ光子和CZT半导体作用时，γ光子被吸收，在CZT内部产生电子空穴对，而产生的电子空穴对的数量与γ光子的能量成正比，电子与空穴向相反的方向运动，形成电脉冲信号。分析记录该信号即为一个计数，该计数被CZT探测器单元定位，通过对所有探测器单元记录的信息处理重建形成断层图像。

CZT探测器与通用型NaI晶体加PMT探测器相比，具有以下特点：①探头体积及重量显著缩小，没有了通用型SPECT探头中的NaI晶体及PMT，探头体积大幅减小，各种屏蔽、支撑用的材料随之减少，其重量大幅下降，因此对场地的要求显著降低；②直接获得来自体内γ光子的位置信号和能量，无需使通用型SPECT中的定位电路及能量电路来确定位置及能量信号；③性能提高，灵敏度、空间分辨率及能量分辨率均有大幅提高；④探头模块式结构，可以组成各种形状及功能的SPECT探头；⑤成本较通用型SPECT探测器高，因此，较低廉的NaI晶体及光电倍增管还将在一定的时间内充当SPEC探测器的主角［14］。

1.2.2心脏专用型SPECT/CT

心脏专用型SPECT/CT中CT的作用与通用型SPECT/CT中相同。如Discovery NM 530c心脏专用型SPECT加64排CT后成为Discovery NM 570心脏专用型SPECT/CT［15］。

2　SPECT和SPECT/CT技术规格及性能指标

2.1通用型SPECT技术规格及性能指标

表1　SPECT常用机型的探头、扫描床及软件主要技术规格

SPECT技术规格指硬件各组成部分的材料、结构、设计参数及软件功能参数，SPECT性能指标指按特定标准测得的性能指标值［16］。SPECT技术规格及性能指标决定了SPECT的档次与价格。目前市场上通用型SPECT常用机型的主要技术规格及其配套设备见表1和表2；SPECT性能指标（NEMA NU1-2007）［17］见表3。

2.2通用型SPECT/CT技术规格及性能指标

SPECT/CT技术规格及性能指标包含了SPECT技术规格及性能指标、CT技术规格及性能指标及SPECT/CT整体的技术规格及性能指标，其中SPECT部分技术规格及性能指标同表1和表2。SPECT/CT中的CT技术规格及性能指标决定了CT的档次，CT的档次直接影响SPECT/CT的价格。目前在用的SPECT/CT中CT的档次有3种：诊断级CT、大致定位级CT及介于二者之间的CT。医疗机构可根据自己对CT使用的需求情况，对CT档次、排数、心脏成像技术和CT专用高级图像处理软件部分进行针对性的选择［2］。SPECT/CT中主要技术规格及代表机型见表4。

表2　SPECT常用机型的辅助设备和放射防护用品主要技术规格

表3　SPECT性能指标(NEMA NU1-2007)[16-17]

表4　SPECT/CT的主要技术规格及代表机型

表5　不同型号的SPECT性能及心肌显像特点对比

表6　我国在用及市场上部分SPECT和SPECT/CT机型

2.3心脏专用型SPECT技术规格及性能指标

心脏专用型SPECT的共同特点为高的灵敏度及高分辨率。4种不同类型的SPECT用于心肌显像时的性能及心肌显像特点对比显示，心脏专用型SPECT的灵敏度及分辨率明显高于通用型SPECT［9］（见表5）。

3　SPECT和SPECT/CT选型

选型是设备购置关键的一步，应按需选型，即按照各自医疗机构的具体情况，如每日检查的患者数量及科研需求，同时考虑医疗机构自身的价格承受能力。对于通用型SPECT和SPECT/CT而言，SPECT硬件部分差异不大，而CT部分有较大的差异，并且有些型号的设备配备专用的新软件，带来了价格差异。通常不带CT的SPECT价格相对最低，每种机型的价格主要根据配置CT的档次及选配的新功能新技术、专业软件等确定。目前，我国市场上出售的SPECT和SPECT/CT有多家厂商，每家厂商有多种机型，SPECT和SPECT/ CT的部分机型和关键技术参数见表6。

设备名称 型号SPECT类别CT排/层数制造商SPECT/CTOptima NM/CT 640通用机型，双探头4GE SPECT/CTInfinia VC Hawkeye 4通用机型，双探头4GE SPECTBrightView通用机型，双探头--Philips SPECTBrightView X通用机型，双探头--Philips SPECT/CT Precedence通用机型，双探头16Philips SPECT/CT BrightView XCT通用机型，双探头平板CTPhilips SPECTSymbia E Single通用机型，单探头--Siemens SPECTSymbia E通用机型，双探头--Siemens SPECTSymbia S通用机型，双探头--Siemens SPECT/CTSymbia T通用机型，双探头2Siemens SPECT/CTSymbia T2通用机型，双探头2Siemens SPECT/CTSymbia T6通用机型，双探头6Siemens SPECT/CTSymbia T16通用机型，双探头16Siemens D-SPECT3心脏专用机型--Spectrum Dynamics（Israel）Ltd.

SPECT、SPECT/CT选型完成后，进入场地的选址、布局设计及放射防护设计阶段，将另文详叙。

4　结语

SPECT或SPECT/CT是医疗机构建设核医学科中首选设备。选择SPECT和SPECT/CT机型时需关注其主要技术规格、性能指标及其配套设备和放射防护用品；并且按照SPECT、SPECT/CT可选机型的选型规则进行按需选型。

［1］中华医学会核医学分会.2014年全国核医学现状普查简报［J］.中华核医学与分子影像杂志，2014，34（5）：389.

［2］陈英茂，耿建华，田嘉禾，等.PET/CT中心建设之一——配置条件和设备选型［J］.中国医学装备，2013，10（4）：1-4.

［3］陈英茂，耿建华，田嘉禾，等.PET/CT中心建设之二——设备关键硬件与技术性能的深度探讨［J］.中国医学装备，2013，10（5）：1-5.

［4］耿建华，陈英茂，陈盛祖，等.PET/CT中心建设之三——场地选址与布局设计［J］.中国医学装备，2013，10（6）：1-4.

［5］耿建华，陈英茂，陈盛祖，等.PET/CT中心建设之四——放射防护［J］.中国医学装备，2013，10（7）：1-6.［6］耿建华，陈英茂，陈盛祖，等.PET/CT正电子药物中心的建设之一——设备的配置和选型［J］.中国医学装备，2011，8（9）：5-10.

［7］耿建华，陈英茂，陈盛祖，等.PET/CT正电子药物中心的建设之二——场地的选址与设计［J］.中国医学装备，2011，8（9）：14-17.

［8］耿建华，陈英茂，陈盛祖，等.PET/CT正电子药物中心的建设之三——放射防护［J］.中国医学装备，2011，8（9）：10-14.

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Assessment of specification and deployment requirements of SPECT and SPECT/CT

GENG Jian-hua， CHEN Ying-mao， CHEN Sheng-zu， et al

China Medical Equipment，2016，13（9）:31-36.

Objective: To investigate the equipment requirements and selection of SPECT and SPECT/CT for establishment in the department of nuclear medicine. Methods: According to the principles and technical characteristics of SPECT and SPECT/CT equipment， how to select the PET/CT equipment type were analyzed and discussed for a hospital to establish a department of nuclear medicine. Results: ①The requirements for technical parameters and performance indexes of SPECT and SPECT/CT， accessory equipments and radiation protection articles were presented. ②The available SPECT and SPECT/CT equipment types were showed. Conclusion: The information and suggestions about SPECT and SPECT/CT equipment selection for hospitals provide the basis for establishing a department of nuclear medicine.

Department of Nuclear Medicine； Construction； Single Photon Emission Computed Tomography； SPECT/CT； Equipment selection

1672-8270（2016）09-0031-06

R812

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.09.010

2016-06-18

①中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院核医学科 北京 100021

②解放军总医院核医学科 北京 100853

耿建华，女，（1963- ），博士，研究员，硕士生导师。中国医学科学院肿瘤医院核医学科，研究方向：核医学设备质量控制、放射防护、核素内照射剂量及核医学图像处理。