一種通用型SPECT性能檢測系統的驗證研究-固有性能部分*

姚樹林 耿建華 陳英茂* 徐白萱 劉亞強 馬天予

[文章編號] 1672-8270(2017)05-0023-04 [中圖分類號] R812 [文獻標識碼] A

一種通用型SPECT性能檢測系統的驗證研究-固有性能部分*

姚樹林①耿建華②陳英茂①*徐白萱①劉亞強③馬天予③

[文章編號] 1672-8270(2017)05-0023-04 [中圖分類號] R812 [文獻標識碼] A

目的：檢驗一種通用型slit模體及SPECT質量控制通用檢測系統的可靠性。方法：使用此種通用型SPECT質量控制通用檢測系統和通用型slit模體對兩個生產廠商的3臺SPECT機型的主要固有性能進行測試(自測)，并與廠商專用slit模體及軟件的測試結果(廠測)進行對比。結果：①固有空間均勻性：自測與一個生產廠商的廠測結果取得了很好的一致性，與另一生產商的廠測結果差異較大，但分析差異表明自測結果更可信；②固有空間分辨率：3臺設備的自測和廠測結果都取得了非常好的一致；③固有空間線性：3臺設備的自測與廠測結果一致性較差，但是自測結果介于兩廠商之間。結論：通用型slit模體及SPECT質量控制通用檢測系統可靠，且測試結果準確。

單光子發射計算機斷層顯像系統；固有性能；測試；slit模體；質量控制

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

單光子發射斷層掃描(single-photon emission computed tomography，SPECT)顯像設備在我國臨床上的應用已很普遍[1-4]。但相應的質量控制工作比較落后，其中重要原因是slit質量控制模體的配備缺失[5]。slit質量控制模體是美國國家電氣制造商協會(national Eelectrical Mmanufactures Aassociation，NEMA)[6-8]以及國標國家標準GBT 18989-2013、GBT 18988.2-2013和GBT18988.3-2013[5]中SPECT設備固有性能測試的關鍵模體。然而，目前國內醫院在購買SPECT時近乎無一家配備slit模體。此外，slit模體需要與SPECT探頭的尺寸相匹配，廠商SPECT探頭的尺寸不同，使得需要配置的slit模體也不相同，故不能通用，這加重了質量控制檢測機構的工作難度。而且，SPECT質量控制檢測需要專門的質量控制軟件處理，各SPECT設備廠商配套的軟件不盡相同，圖像數據處理的方法也有差異，使檢測結果難以統一規范[9-13]。國內已有公司生產出通用型slit質量控制模體，并有了基于國家標準和NEMA NU 1-2007的通用型SPECT質量控制檢測系統[14-15]。本研究使用此種通用型SPECT質量控制檢測系統[15]和通用型slit模體[14]對3臺SPECT設備的主要固有性能進行測試，并與廠商專用slit模體及軟件的測試結果進行對比，以檢驗通用型slit模體及SPECT質量控制通用檢測系統的可靠性。

1 資料與方法

1.1 檢測儀器

(1)質控模體。RGRMS-2012型slit通用模體[14](卡迪諾科技北京有限公司)。該模體符合國家標準和NEMA NU1-2007標準中對slit模體的幾何尺寸、形狀和材質的要求，并可通用于各廠商各型號的SPECT機型。樣本設備廠商SPECT機型配套專用slit模體。

(2)SPECT。Symbia T6型SPECT-CT和E.CAM型SPECT(德國Siemens公司)；Infinia Hawkeye4型SPECT(美國GE公司)。3臺SPECT設備分別用代碼SPECT 1、SPECT 2和SPECT 3表示。

(3)點源。用放射性锝原液(中國原子能研究院同位素所提供)，自行制備。

1.2 分析軟件

使用基于NEMA和國家標準的SPECT質量控制檢測系統(通用軟件)[15]和樣本SPECT廠商自帶專用質量控制軟件(專用軟件)分別處理測試數據。

1.3 固有性能測試方法與步驟

使用點源、slit通用模體和各廠商配套專用模體分別在3臺SPECT設備上進行固有空間分辨力、固有空間線性和固有空間均勻性3項主要指標的對照測試，并分別使用通用軟件和專用軟件處理測試數據。使用通用軟件處理通用模體的測試結果標記為自測，使用廠商專用軟件和專用模體的測試結果標記為廠測。

1.3.1 固有空間均勻性測試

(1)將探頭運動至更換準直器位置，卸下準直器，安裝探頭保護屏。

(2)將SPECT的2個探頭旋轉至“L”形，并使探頭1位于正下方且移至最低位置，探頭面水平朝上。

(3)制作活度為37 MBq點源，使用支架將點源放置在探頭的正上方5倍探頭視野處。

(4)啟動靜態采集程序，采集條件：ZOOM＝1，能窗140 keV±15%，采集矩陣256×256，采集總計數16 M。

(5)采集結束后，將圖像以醫學數字成像及通信(digital imaging and communication of medicine，DICOM)格式保存以備下一步分析處理。

(6)采用上述步驟和條件對探頭2進行采集，并保存數據。

(7)采用上述步驟和條件分別對另外2臺SPECT設備進行測試。

1.3.2 固有空間分辨力及固有空間線性測試

每臺設備分別使用通用軟件及專用軟件2種slit模體進行測試。

(1)將探頭運動至更換準直器位置，卸下準直器，安裝探頭保護屏。

(2)將SPECT的2個探頭旋轉至“L”形，并使探頭1位于正下方且移至最低位置，探頭面水平朝上。

(3)在探頭的準直器固定架上放置通用slit模體(專用slit模體則可替代準直器裝在固定架內)。

(4)制作活度為37 MBq點源，使用支架將點源放置在探頭的正上方5倍探頭視野處。

(5)啟動靜態采集程序，采集條件：ZOOM＝1，能窗140 keV±15%，采集矩陣512×512，采集總計數40 M。廠測時啟動專用質控采集程序。

(6)采集結束后，將圖像以DICOM格式保存以備下一步分析處理。

2 結果與討論

2.1 固有空間均勻性

為了在較大變化范圍內進行檢驗，在3臺SPECT設備中，有2臺設備是在大修后未調試前進行，盡管積分均勻性和微分均勻性都非常差，但自測和廠測結果取得了很好的一致性，相對偏差均在5%以內，相對偏差=100(自測-廠測)÷廠測，見表1和表2。

表1 SPECT 1均勻性測試結果(修后調試前) (%)

表2 SPECT 2均勻性測試結果(修后調試前)(%)

其中1臺設備在大修調試后又測試1次，結果積分均勻性和微分均勻性很好，均達到設備出廠標準，自測和廠測結果同樣取得了很好的一致，相對偏差在5%以內(見表3)。

正常使用狀態下的1臺設備的測試結果，雖然自測和廠測結果都達到了廠商標準要求，即廠商標準值按表中順序分別為3.6、2.3、3.0、2.1，但自測結果和廠測結果差異較大，廠商測試系統的結果過于理想，比其廠商標準值還優出1倍多(見表4)。

表3 SPECT 1均勻性測試結果(調試后)(%)

表4 SPECT 3均勻性測試結果(%)

均勻性測試結果表明，雖然自測和某一廠商廠測結果差異較大，但自測又與另一廠商廠測結果在很大范圍內取得了很好的一致，相對偏差互有正負，且在5%以內。考慮到廠商測試系統是封閉式運行，無法獲知其內部如何處理，且其結果過于理想，故可以得出自測結果是可信的結論。

如圖1所示，為通用軟件輸出的微分均勻性分布立體圖，可直觀地顯示探頭均勻性出問題的位置及分布特點，可幫助維修人員判斷出問題的原因。圖中藍色網格區為正常區域，網格突起的越高，顏色越偏紅，表明此地均勻性越差。圖中表明探頭中心區存在嚴重問題。

圖1 微分均勻性(X、Y平均)的分布立體圖

2.2 固有空間分辨力

在3臺設備的固有空間分辨力測試中，有2臺設備的測試是在大修后未調試前進行(見表5、表6)。

盡管大修后還未進行調試，但測試結果表明，此次故障維修對固有空間分辨力基本無影響，結果達到廠商標準要求。第3臺設備是在正常狀態下進行測試的，結果同樣達到廠商標準要求(見表7)。

表5 SPECT 1固有空間分辨力測試結果(mm)

表6 SPECT 2固有空間分辨力測試結果(mm)

表7 SPECT 3固有空間分辨力測試結果(mm)

對比3臺設備的自測和廠測結果，可見都取得了非常好的一致，相對偏差都在3%以內。

如圖2所示，為通用軟件輸出的固有空間分辨力的空間分布，可直觀反映分辨力隨探頭晶體表面位置的變化情況，可觀察分辨力空間分布是否均勻，易于發現空間分辨力的異常部位。

圖2 固有空間分辨力的空間分布圖

2.3 固有空間線性

在固有空間線性的測試中，有2臺是大修后調試前進行，其絕對線性和微分線性都很差，未達標(見表8、表9)。第3臺正常設備的測試結果則較好，達到廠商標準要求(見表10)。

表8 SPECT 1固有空間線性測試結果(mm)

表9 SPECT 2固有空間線性測試結果(mm)

表10 SPECT 3固有空間線性測試結果(mm)

對比自測和廠測結果，可見一致性較差，相對偏差范圍為-27%～25%。空間線性指標的數值很小，且有效數字位數也少，造成相對偏差對數值變化很敏感，這可能是相對偏差范圍較大的部分原因。

逐一分析各臺設備，關注相對偏差的正負號，可見某一廠商設備的相對偏差都為負，而另一廠商設備的偏差值都為正，表明自測所得結果介于二者之間。此差異可能來源于分析處理方法的不同，但廠商所用具體方法未知，故難以進一步分析此差異的形成原因。不過自測結果介于兩個廠商之間，表明自測的處理方法無問題。

3 結論

固有空間均勻性的測試結果表明，自測和其中一廠測結果取得了很好的一致；雖與另一廠測結果差異較大，但分析差異可得出自測結果更可信。固有空間分辨率的結果表明，3臺設備的自測和廠測結果都取得了非常好的一致。固有空間線性的結果表明，3臺設備的自測和廠測結果一致性較差。偏差值較大的原因與此指標數值小，有效數字位數只有1～2位，致使偏差對數值變化很敏感有關。且自測結果介于兩廠商之間，表明自測結果可信。

本研究表明，國產通用型slit模體及SPECT質量控制通用檢測系統可靠，且測試結果準確。

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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

姚樹林,男,(1973- ),碩士，主管技師。解放軍總醫院核醫學科，從事PET-CT、SPECT-CT等核醫學設備的成像及質量控制與質量保證工作。

2017-02-26

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.05.007

科技部國際科技合作項目(2009DFA32960)“PET-CT腦分子影像研究與應用平臺及針灸中樞機理探討”

①解放軍總醫院核醫學科 北京 100853

②中國醫學科學院腫瘤醫院核醫學科 北京 100021

③清華大學工程物理系 北京 100084

*通訊作者：chen.ym@263.net