一种通用型SPECT性能检测系统的验证研究-固有性能部分*

姚树林 耿建华 陈英茂* 徐白萱 刘亚强 马天予

[文章编号] 1672-8270(2017)05-0023-04 [中图分类号] R812 [文献标识码] A

一种通用型SPECT性能检测系统的验证研究-固有性能部分*

姚树林①耿建华②陈英茂①*徐白萱①刘亚强③马天予③

[文章编号] 1672-8270(2017)05-0023-04 [中图分类号] R812 [文献标识码] A

目的：检验一种通用型slit模体及SPECT质量控制通用检测系统的可靠性。方法：使用此种通用型SPECT质量控制通用检测系统和通用型slit模体对两个生产厂商的3台SPECT机型的主要固有性能进行测试(自测)，并与厂商专用slit模体及软件的测试结果(厂测)进行对比。结果：①固有空间均匀性：自测与一个生产厂商的厂测结果取得了很好的一致性，与另一生产商的厂测结果差异较大，但分析差异表明自测结果更可信；②固有空间分辨率：3台设备的自测和厂测结果都取得了非常好的一致；③固有空间线性：3台设备的自测与厂测结果一致性较差，但是自测结果介于两厂商之间。结论：通用型slit模体及SPECT质量控制通用检测系统可靠，且测试结果准确。

单光子发射计算机断层显像系统；固有性能；测试；slit模体；质量控制

[First-author’s address]Department of Nuclear Medicine, Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853, China.

单光子发射断层扫描(single-photon emission computed tomography，SPECT)显像设备在我国临床上的应用已很普遍[1-4]。但相应的质量控制工作比较落后，其中重要原因是slit质量控制模体的配备缺失[5]。slit质量控制模体是美国国家电气制造商协会(national Eelectrical Mmanufactures Aassociation，NEMA)[6-8]以及国标国家标准GBT 18989-2013、GBT 18988.2-2013和GBT18988.3-2013[5]中SPECT设备固有性能测试的关键模体。然而，目前国内医院在购买SPECT时近乎无一家配备slit模体。此外，slit模体需要与SPECT探头的尺寸相匹配，厂商SPECT探头的尺寸不同，使得需要配置的slit模体也不相同，故不能通用，这加重了质量控制检测机构的工作难度。而且，SPECT质量控制检测需要专门的质量控制软件处理，各SPECT设备厂商配套的软件不尽相同，图像数据处理的方法也有差异，使检测结果难以统一规范[9-13]。国内已有公司生产出通用型slit质量控制模体，并有了基于国家标准和NEMA NU 1-2007的通用型SPECT质量控制检测系统[14-15]。本研究使用此种通用型SPECT质量控制检测系统[15]和通用型slit模体[14]对3台SPECT设备的主要固有性能进行测试，并与厂商专用slit模体及软件的测试结果进行对比，以检验通用型slit模体及SPECT质量控制通用检测系统的可靠性。

1 资料与方法

1.1 检测仪器

(1)质控模体。RGRMS-2012型slit通用模体[14](卡迪诺科技北京有限公司)。该模体符合国家标准和NEMA NU1-2007标准中对slit模体的几何尺寸、形状和材质的要求，并可通用于各厂商各型号的SPECT机型。样本设备厂商SPECT机型配套专用slit模体。

(2)SPECT。Symbia T6型SPECT-CT和E.CAM型SPECT(德国Siemens公司)；Infinia Hawkeye4型SPECT(美国GE公司)。3台SPECT设备分别用代码SPECT 1、SPECT 2和SPECT 3表示。

(3)点源。用放射性锝原液(中国原子能研究院同位素所提供)，自行制备。

1.2 分析软件

使用基于NEMA和国家标准的SPECT质量控制检测系统(通用软件)[15]和样本SPECT厂商自带专用质量控制软件(专用软件)分别处理测试数据。

1.3 固有性能测试方法与步骤

使用点源、slit通用模体和各厂商配套专用模体分别在3台SPECT设备上进行固有空间分辨力、固有空间线性和固有空间均匀性3项主要指标的对照测试，并分别使用通用软件和专用软件处理测试数据。使用通用软件处理通用模体的测试结果标记为自测，使用厂商专用软件和专用模体的测试结果标记为厂测。

1.3.1 固有空间均匀性测试

(1)将探头运动至更换准直器位置，卸下准直器，安装探头保护屏。

(2)将SPECT的2个探头旋转至“L”形，并使探头1位于正下方且移至最低位置，探头面水平朝上。

(3)制作活度为37 MBq点源，使用支架将点源放置在探头的正上方5倍探头视野处。

(4)启动静态采集程序，采集条件：ZOOM＝1，能窗140 keV±15%，采集矩阵256×256，采集总计数16 M。

(5)采集结束后，将图像以医学数字成像及通信(digital imaging and communication of medicine，DICOM)格式保存以备下一步分析处理。

(6)采用上述步骤和条件对探头2进行采集，并保存数据。

(7)采用上述步骤和条件分别对另外2台SPECT设备进行测试。

1.3.2 固有空间分辨力及固有空间线性测试

每台设备分别使用通用软件及专用软件2种slit模体进行测试。

(1)将探头运动至更换准直器位置，卸下准直器，安装探头保护屏。

(2)将SPECT的2个探头旋转至“L”形，并使探头1位于正下方且移至最低位置，探头面水平朝上。

(3)在探头的准直器固定架上放置通用slit模体(专用slit模体则可替代准直器装在固定架内)。

(4)制作活度为37 MBq点源，使用支架将点源放置在探头的正上方5倍探头视野处。

(5)启动静态采集程序，采集条件：ZOOM＝1，能窗140 keV±15%，采集矩阵512×512，采集总计数40 M。厂测时启动专用质控采集程序。

(6)采集结束后，将图像以DICOM格式保存以备下一步分析处理。

2 结果与讨论

2.1 固有空间均匀性

为了在较大变化范围内进行检验，在3台SPECT设备中，有2台设备是在大修后未调试前进行，尽管积分均匀性和微分均匀性都非常差，但自测和厂测结果取得了很好的一致性，相对偏差均在5%以内，相对偏差=100(自测-厂测)÷厂测，见表1和表2。

表1 SPECT 1均匀性测试结果(修后调试前) (%)

表2 SPECT 2均匀性测试结果(修后调试前)(%)

其中1台设备在大修调试后又测试1次，结果积分均匀性和微分均匀性很好，均达到设备出厂标准，自测和厂测结果同样取得了很好的一致，相对偏差在5%以内(见表3)。

正常使用状态下的1台设备的测试结果，虽然自测和厂测结果都达到了厂商标准要求，即厂商标准值按表中顺序分别为3.6、2.3、3.0、2.1，但自测结果和厂测结果差异较大，厂商测试系统的结果过于理想，比其厂商标准值还优出1倍多(见表4)。

表3 SPECT 1均匀性测试结果(调试后)(%)

表4 SPECT 3均匀性测试结果(%)

均匀性测试结果表明，虽然自测和某一厂商厂测结果差异较大，但自测又与另一厂商厂测结果在很大范围内取得了很好的一致，相对偏差互有正负，且在5%以内。考虑到厂商测试系统是封闭式运行，无法获知其内部如何处理，且其结果过于理想，故可以得出自测结果是可信的结论。

如图1所示，为通用软件输出的微分均匀性分布立体图，可直观地显示探头均匀性出问题的位置及分布特点，可帮助维修人员判断出问题的原因。图中蓝色网格区为正常区域，网格突起的越高，颜色越偏红，表明此地均匀性越差。图中表明探头中心区存在严重问题。

图1 微分均匀性(X、Y平均)的分布立体图

2.2 固有空间分辨力

在3台设备的固有空间分辨力测试中，有2台设备的测试是在大修后未调试前进行(见表5、表6)。

尽管大修后还未进行调试，但测试结果表明，此次故障维修对固有空间分辨力基本无影响，结果达到厂商标准要求。第3台设备是在正常状态下进行测试的，结果同样达到厂商标准要求(见表7)。

表5 SPECT 1固有空间分辨力测试结果(mm)

表6 SPECT 2固有空间分辨力测试结果(mm)

表7 SPECT 3固有空间分辨力测试结果(mm)

对比3台设备的自测和厂测结果，可见都取得了非常好的一致，相对偏差都在3%以内。

如图2所示，为通用软件输出的固有空间分辨力的空间分布，可直观反映分辨力随探头晶体表面位置的变化情况，可观察分辨力空间分布是否均匀，易于发现空间分辨力的异常部位。

图2 固有空间分辨力的空间分布图

2.3 固有空间线性

在固有空间线性的测试中，有2台是大修后调试前进行，其绝对线性和微分线性都很差，未达标(见表8、表9)。第3台正常设备的测试结果则较好，达到厂商标准要求(见表10)。

表8 SPECT 1固有空间线性测试结果(mm)

表9 SPECT 2固有空间线性测试结果(mm)

表10 SPECT 3固有空间线性测试结果(mm)

对比自测和厂测结果，可见一致性较差，相对偏差范围为-27%～25%。空间线性指标的数值很小，且有效数字位数也少，造成相对偏差对数值变化很敏感，这可能是相对偏差范围较大的部分原因。

逐一分析各台设备，关注相对偏差的正负号，可见某一厂商设备的相对偏差都为负，而另一厂商设备的偏差值都为正，表明自测所得结果介于二者之间。此差异可能来源于分析处理方法的不同，但厂商所用具体方法未知，故难以进一步分析此差异的形成原因。不过自测结果介于两个厂商之间，表明自测的处理方法无问题。

3 结论

固有空间均匀性的测试结果表明，自测和其中一厂测结果取得了很好的一致；虽与另一厂测结果差异较大，但分析差异可得出自测结果更可信。固有空间分辨率的结果表明，3台设备的自测和厂测结果都取得了非常好的一致。固有空间线性的结果表明，3台设备的自测和厂测结果一致性较差。偏差值较大的原因与此指标数值小，有效数字位数只有1～2位，致使偏差对数值变化很敏感有关。且自测结果介于两厂商之间，表明自测结果可信。

本研究表明，国产通用型slit模体及SPECT质量控制通用检测系统可靠，且测试结果准确。

[1]王嘉兴，刘丛进，朱汇庆，等.SPECT图像重建方法对Hoffmann模型图像质量的影响[J].中华核医学杂志，2010，30(2)：129-132.

[2]中华医学会核医学分会.2010年全国核医学现状普查[J].中华核医学杂志，2010，30(6)：428-429.

[3]中华医学会核医学分会.2012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，2012，32(5)：357，362.

[4]宋颖，刘辉.核医学设备单光子发射计算机成像系统性能现状调查[J].中国医学装备，2015，12(10)：9-11.

[5]耿建华，陈英茂.核医学成像设备的质量控制标准及中国现状[J].中华核医学与分子影像杂志，2015，35(1)：75-78.

[6]National Electrical Manufacturers Association. NEMA NU1-1994，Performance measurements of Gamma cameras[S].Washington DC：National Electrical Manufacturers Association，1994.

[7]National Electrical Manufacturers Association. NEMA NU 1-2001，Performance measurements of Gamma cameras[S].Rosslyn，VA：National Electrical Manufacturers Association，2001.

[8]National Electrical Manufacturers Association. NEMA NU 1-2007，Performance measurements of Gamma cameras[S].Rosslyn，VA：National Electrical Manufacturers Association，2007.

[9]邵明哲，陈英茂，姚树林，等.SPECT设备平面成像性能评估与验收测试[J].中国医学装备，2011，8(12)：1-4.

[10]刘辉，安晶刚，宋颖.SPECT设备固有性能测试及结果分析[J].中国医学装备，2012，9(12)：17-19.

[11]张洁，马丽，李顺华，等.SPECT仪器质量控制和质量保证的初步探讨[J].中国临床医学影像杂志，2009，20：(1)：67-68.

[12]赵庆军，何少商.SPECT应用质量检测方法[J].中国医学装备，2005，2(10)：53-55.

[13]孟庆乐，杨瑞，王峰.双探头SPECT仪质量控制方法探讨[J].医疗卫生装备，2010，31(7)：116-116，132.

[14]李红磊，刘晓建，李晓鸣，等.一套SPECT性能测试模体的研制[J].中国医学装备，2014，11(5)：37-39.

[15]姚树林，陈英茂，耿建华，等.SPECT质量控制检测系统的设计与实现[J].中国医学装备，2016，13(9)：6-10.

A study on verifing a general performance detection system for intrinsic performance of SPECT/YAO Shu-lin, GENG Jian-hua, CHEN Ying-mao, et al//China Medical Equipment, 2017,14(5):23-26.

Objective:To verify the reliability of a general slit phantom and general quality control (QC) detection system for single-photon emission computed tomography (SPECT).Methods:The main intrinsic performances of three set of SPECT scanners from two manufacturers were tested by using the general QC detection system of SPECT and the general slit phantom (self-test). And then, for the purpose of comparison, these tested results were compared with the results that were tested by special slit phantom and software from manufacturers (manufacturer-test), respectively.Results:For intrinsic spatial uniformity, a good consistence was found between the self-test and one of the manufacturer-tests, while for another result of manufacturer-test, the consistency was not good. Further analysis showed that the self-test was more reliable than manufacturer-test. For intrinsic spatial resolution, all of the self-test results were consistent with the results of manufacturer-test. However, for the intrinsic spatial linearity, a poor consistence was found between the self-test results and the results of manufacturer-test, but the self-test results existed in between the two manufacturer-tests.Conclusion:The general slit phantom and general QC detection system for SPECT is reliable and the results are more accurate.

Single-photon emission computed tomography(SPECT); Intrinsic performance; Test; Slit phantom; Quality Control

姚树林,男,(1973- ),硕士，主管技师。解放军总医院核医学科，从事PET-CT、SPECT-CT等核医学设备的成像及质量控制与质量保证工作。

2017-02-26

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.05.007

科技部国际科技合作项目(2009DFA32960)“PET-CT脑分子影像研究与应用平台及针灸中枢机理探讨”

①解放军总医院核医学科 北京 100853

②中国医学科学院肿瘤医院核医学科 北京 100021

③清华大学工程物理系 北京 100084

*通讯作者：chen.ym@263.net