單光子發射計算機斷層成像的質量控制與應用

李 波

單光子發射計算機斷層成像的質量控制與應用

李 波①

目的：通過對單光子發射計算機斷層攝影術(SPECT)進行質量控制，確保SPECT的安全使用。方法：介紹Philips公司生產的Brightview型SPECT工作原理和參數測量方法，并對設備常見故障進行分析，掌握其基本的維修思路。結果：通過了解該設備的工作原理、參數檢測、維護保養及常見故障的維修，掌握設備的質量控制方法。結論：對SPECT進行質量控制是醫院核醫學科臨床影像工作的重要環節，實現提高圖像質量和機器的安全性，減少不必要的輻射，從而更好地服務于患者。

單光子發射計算機斷層攝影術；原理；質量控制；維護保養

目前，我國的三級醫院均設有獨立的核醫學科，而單光子發射計算機斷層攝影術(single-photon emission computed tomography，SPECT)儀是核醫學科常用的醫學影像設備，其具有高特異性、低放射性及全身性等優點[1]。由于SPECT技術所用藥物的半衰期均較短，一旦設備出現故障將會直接影響采集圖像的質量，甚至無法采集圖像，而導致患者受到不必要的照射[2]。本研究對Philips公司主推的Brightview型SPECT如何維護保養和質量控制進行闡述，以達到安全使用的目的。

1 SPECT的基本原理

1.1 基本結構

SPECT系統主要部件有探頭、機架、檢查床及計算機系統。其中最重要的部分是探頭，探頭部分主要包括準直器、閃爍晶體、光電倍增管及電子線路。

1.2 工作原理

(1)SPECT的基本成像原理。對患者注射半衰期適當、且可釋放出γ射線的放射性同位素標記藥物，目前多使用的同位素為99Tcm，其半衰期為6.02 h，射線能量為140 keV；經人體內代謝循環，藥物在所需成像的位置濃聚，并將從該處發出γ光子穿過人體到達SPECT的探頭表面，經準直器過濾后到達閃爍晶體，通過閃爍晶體將探測到的γ射線轉化為微弱的熒光信號，并經光耦合劑傳入光電倍增管，通過光電倍增管的多個倍增極(打拿極)將光信號轉化為放大的電信號。該電信號被分成兩路，分別輸入能量甄別電路和定位電路，從而形成圖像[3-5]。

(2)SPECT的兩個探頭平面成90o或180o角，每隔一段時間，旋轉3～6o采集一幅圖像，被稱為投影圖像。根據投影切片定理，可利用濾波反投影(filtered back projection，FBP)、極大似然估計—期望最大化或有序子集—期望值最大化等算法計算重建出原始圖像[6-7]。

2 Brightview型SPECT的維護保養

2.1 機架的維護保養

SPECT機架的維護方法為：①調節機架前方的擋板和探頭下方的擋板；②使用吹風機清除風扇內和電路板上的灰塵，然后用吸塵器將灰塵吸走；③給電機和螺桿加潤滑油；④檢查外殼是否完全扣緊，避免使用一段時間后可能產生外殼形變；⑤要保持設備外部的清潔，使用非腐蝕性且易揮發的洗滌劑清洗外殼，不可使用腐蝕性洗滌劑。

2.2 檢查床的維護保養

檢查床的維護保養方法為：①清理檢查床與上方托板間的縫隙，扣緊托板與檢查床之間的卡頭；②調節檢查床旋轉角度傳感器和水平移動傳感器的位置，并用棉簽擦拭；③用小號扳手緊固檢查床側面的門控信號接口；④檢察機架顯示屏上床的狀態是否正常。

2.3 探頭和準直器的維護保養

SPECT的探頭使用NaI晶體，因此保持機房的溫度為18～22 ℃，濕度為40%～60%。防止晶體受潮或龜裂[8]。準直器不可長時間掛在探頭上，應將其置于配套的準直器推車上。準直器不在探頭上時應在探頭上安裝保護罩，防止探頭上的晶體損傷。

3 Brightview型SPECT的常規質量控制

3.1 SPECT的質量控制測試

定期對SPECT設備進行性能測試，以確保設備工作在最佳狀態，并及時發現設備性能降低程度。目前，常采用美國全國電子工廠協會(NEMA)的標準進行測試，并在此基礎上根據科室醫生的臨床需要對參考值進行優化[9]。常規質量控制測試根據測試的頻率可分為日質量控制、周質量控制、月質量控制和半年質量控制[10]。SPECT的質量控制測試見表1。

3.2 質量控制異常結果分析及處理

對于能峰、均勻性、旋轉中心、分辨率、線性、斷層均勻性以及全身性掃描均勻性等測試，若測試結果不在參考值范圍內，應進入機器自帶的校準程序進行校準；若多次校準仍無法達到要求則應考慮晶體、光電倍增管和電子線路的故障。對于本底測試異常則應考慮是否機房內有污染源，可用表面沾污儀進行檢測。如果檢測無污染源則考慮光電倍增管故障。對于靈敏度檢測異常則考慮晶體和光電倍增管故障。

表1 SPECT的質量控制測試表

4 Brightview型SPECT的應用

4.1 SPECT應用中的常見故障

SPECT在應用中經常出現的故障為：①患者碰撞探頭后，不能恢復采集；②做門控心臟時采集站心率頻繁報警；③采集完成后圖像未傳輸；④圖像采集完成后未轉換格式；⑤圖像采集過程突然中斷，機器掉電，報警顯示探頭運動已到達限位；⑥圖像采集過程中探頭報警，不能做徑向(或切向)移動；⑦機器不能正常開機，觸摸屏一直停在開機畫面。

4.2 SPECT的常見故障分析與排除

(1)患者碰撞探頭后應先查看患者狀態，如患者此時情況較危險則應停止采集，先按下E-stop鍵，然后將床板從兩探頭之間拉出，待機器復位后再更改采集設置重新采集；如只因咳嗽等原因導致探頭被碰可繼續采集，先點擊觸摸屏上的碰撞忽略條(使之從紅色變成橙色)，然后移動探頭至安全位置，點擊觸摸屏上的碰撞忽略條(使之消除)即可繼續采集。如果碰撞后無法恢復則為采集系統死機，應重啟系統[12]。

(2)做門控心臟時采集站心率頻繁報警可適當調寬心率值的接受范圍，但不應將明顯無效心率納入。心律不齊、早搏不應做門控，否則時間無法掌握，且易造成偽影。

(3)圖像未能順利傳輸，首先確定后處理工作站Dicom傳輸是否打開(正常打開時，對應選項為灰色)，當開關選項全點亮時先將其關閉，再打開。如無效可測量連接的網線是否損壞，如網線完好則需更換交換機。

(4)圖像采集完成而未轉換格式為軟件故障，可重新采集，此時應給予患者新的編號，不可在原編號內采集圖像。如不便重新采集則應進入“工程師”界面，采用手工轉換圖像格式，再重新傳輸到后處理工作站進行處理。

(5)機器掉電，圖像采集中斷多發生在帶有人體自動描繪選項的全身骨掃描中。關機重啟后可短暫恢復正常，數分鐘又再次報警。由于在用戶模式下機器不會真正到達限位，此時有可能是限位傳感器故障，因此可將機架底部監測準直器推車的傳感器與報警對應的限位傳感器對調，即可恢復正常[13]。

(6)機器探頭不能做徑向(或切向)移動的因素很多，首先為軟件故障，此時應該重啟機器；如重啟無效則對應電機故障或對應電源塊故障，可用萬用表測量機器背部對應的小電源板，電壓偏高則為電源板故障，電壓正常則為電機故障，根據測量結果更換相應的部件即可恢復正常。

(7)機器不能正常開機的原因為Serve PC已啟動，但Gantry PC未能啟動。此時Gantry PC板上的指示燈僅左上角紅燈亮，其余均不亮，應拔掉Gantry PC的電源線，刮一下插口的金屬柱后重新插上。再次開機，即可恢復正常。

5 結語

對SPECT進行質量控制是醫院核醫學科的重要工作，應該引起足夠的重視。使工作人員熟練掌握質量控制專業知識和技能，以便提高圖像質量，有助于臨床的正確診斷。而對常見故障的快速排查和檢修，能夠避免不必要的照射，減少醫療糾紛，并能夠節省時間，提高機器利用率，節約維修費用，從而提高醫院的經濟效益，為患者提供更加優質的醫療服務[15]。

[1]王榮福.核醫學[M].北京:北京大學醫學出版社,2012.

[2]金永杰.核醫學儀器與方法[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學出版社,2010.

[3]秦維昌.醫學影像技術學[M].北京:人民衛生出版社,2013.

[4]王成.醫療儀器原理[M].上海:上海交通大學出版社,2008.

[5]陳成杰,徐正卜.光電倍增管[M].北京:原子能出版社,1988.

[6]Zeng,Gengsheng Lawrence.Medical image reconstruction[M].Berlin Heidelberg:Springer-Verlag Berlin Heidelberg,2010.

[7]王家興,朱匯慶,陸云,等.SPECT骨斷層重建的濾波反投影法和有序最大期望值法的比較[J].中國醫學計算機成像雜志,2009,15(1):76-78.

[8]賈曉娟,韓軍,唐彩華,等.GE HawkEye-SPECT儀日常維護與質量控制[J].實用醫技雜志,2012, 19(4):417.

[9]National Electrical Manufacturers Association. Performance.Measurements of gamma cameras[M]. USA:NEMA Standards Publication NU1-2007. National Electrical Manufacturers Associ-ation, 2007:36-37.

[10]孟慶樂,楊瑞,王峰.雙探頭SPECT儀質量控制方法探討[J].醫療衛生裝備,2010,31(7):16,132.

[11]邵明哲,陳英茂,姚樹林,等.SPECT設備平面成像性能評估與驗收測試[J].中國醫學裝備,2011,8(12): 1-4.

[12]李永釗,尹剛,林偉,等.SPECT常見故障的緊急維修[J].中國醫療器械雜志,2005,29(2):151-152.

[13]王淵愷,張光明,劉從進.西門子SPECT儀器運動故障的分析與維修[J].中國醫學裝備,2012,7(12):52-54.

[14]潘穎,王健.西門子ECAM SPECT維修2例[J].中外醫療,2012,31(12):178,180.

[15]左智,明珉.大型醫療設備保養和維修新思路[J].中國醫學裝備,2014,11(3):76-77.

Research on the quality control and application of the single-photon emission computed tomography

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LI Bo//
China Medical Equipment,2014,11(11):62-64.

Objective: To improve the hospital degree of attention to SPECT quality control. Methods: To introduction the basic principle and test methods of the Brightview produced by Philips company, and to analyze some common troubles. Results: According to understanding the working principle, parameter testing, maintenance and troubleshooting, to master quality control method. Conclusion: The quality control of the SPECT is the demand of UM workers. To master the test methods, improve the quality of medical imaging, minimize unnecessary exposure and serve the patients better.

Single-photon emission computed tomography; Principle; Quality control; Maintenance

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.11.023

1672-8270(2014)11-0062-03

R817.4

A

李波,男,(1986- ),本科學歷，助理工程師。清華大學第一附屬醫院器械設備處，從事醫療設備維修保養工作。

2014-05-19

①清華大學第一附屬醫院器械設備處 北京 100016

[First-author’s address]Department of Medical Engineering, The First Hospital of Tsinghua University, Beijing 100016, China.