SPECT探頭屏蔽性能的測量與評價(jià)*

洪 浩 耿建華* 王 瑞 鄭 容

近年來，隨著我國核醫(yī)學(xué)的快速發(fā)展，單光子發(fā)射斷層掃描(single-photon emission computed tomography，SPECT)設(shè)備的應(yīng)用也更為普遍[1-3]。SPECT作為一種顯像診斷設(shè)備，為了保證圖像質(zhì)量，提高臨床診斷的準(zhǔn)確性，質(zhì)量控制尤為重要。SPECT探頭屏蔽性能是質(zhì)量控制的一項(xiàng)指標(biāo)，各種SPECT性能測試標(biāo)準(zhǔn)中均包含該性能指標(biāo)[4-11]。然而，目前關(guān)于SPECT探頭屏蔽性能的研究卻鮮有報(bào)道[12-14]。為此，本研究探討SPECT探頭屏蔽性能的測量及評價(jià)，以期為SPECT性能評估提供參考。

1 材料與方法

1.1 SPECT設(shè)備

采用兩種機(jī)型的SPECT。機(jī)型I為Symbia T型雙探頭SPECT-CT(德國SIEMENS公司)；機(jī)型Ⅱ?yàn)镺ptima NM/CT640型雙探頭SPECT-CT(美國GE公司)，測量中只使用其中的雙探頭SPECT，不使用CT部分。

1.2 測量方法

測量方法參考美國電氣制造商協(xié)會(National Electrical Manufacturers Association，NEMA)NU1方法[4-6]測量多個(gè)位置的探頭屏蔽性能。

1.2.1 測量患者體內(nèi)成像視野外放射性物質(zhì)屏蔽性能

采用靜態(tài)采集程序，采集矩陣256×256，放大倍數(shù)(Zoom)1.0，能峰140 keV，能窗采用臨床通用的值，裝載低能高分辨率準(zhǔn)直器。按照下述步驟分別用2種機(jī)型設(shè)備的每個(gè)探頭進(jìn)行采集。

(1)采集本底TB=2 min，記錄總計(jì)數(shù)B。

(2)取99Tcm溶液0.05 ml左右，將之置于小塑料容器中，做成點(diǎn)源，將之放在準(zhǔn)直器下方中心位置，距探頭20 cm處，其活度應(yīng)使計(jì)數(shù)率在1～30 kcps之間，測量點(diǎn)源的活度，記錄測量活度時(shí)刻(tcal)及活度值。

(3)將檢查床中心(i=0)置于探頭中心的正下方，并且使探頭表面距檢查床的上表面的垂直距離為20 cm，分別將點(diǎn)源放置在檢查床中心長軸線上7個(gè)位置處：i=0、±10 cm(距視野邊緣每個(gè)方向10 cm處)、±20 cm、±30 cm(如圖1所示)。

(4)用2種機(jī)型設(shè)備的每個(gè)探頭對7個(gè)位置的點(diǎn)源進(jìn)行采集，每個(gè)位置采集時(shí)間TAi=2 min，記錄不同位置的開始采集時(shí)刻(tAi)及計(jì)數(shù)CAi。

1.2.2 測量患者之外探頭附近放射性物質(zhì)屏蔽性能

采集參數(shù)：矩陣256×256，Zoom1.0，能峰140 keV。采集步驟如下。

(1)將上述點(diǎn)源置于防護(hù)載源器的底部中，載源器為一面開口的圓桶形，半徑為10 mm， 高40 mm，防護(hù)厚度為3 mm Pb， 測量時(shí)將開口方向正對著探頭。

(2)分別將點(diǎn)源放置于檢查床機(jī)架前方(F方向)及側(cè)面垂直檢查床方向(S方向)距探頭中心50 cm、100 cm、150 cm及200 cm的位置，分別用2種機(jī)型的每個(gè)探頭對8個(gè)位置的點(diǎn)源進(jìn)行采集，F(xiàn)方向每個(gè)位置采集時(shí)間TFi=2 min，S方向每個(gè)位置采集時(shí)間TSi=2 min(如圖2所示)。(3)記錄F方向和S方向各點(diǎn)的開始采集時(shí)刻和計(jì)數(shù)tFi和CFi、tSi和CSi。當(dāng)探頭分別朝下(D)、朝右(R)、朝上(U)和朝左(L，只在F位置)時(shí)，F(xiàn)方向各點(diǎn)依次表示為FD、FR、FU和FL，S方向各點(diǎn)依次表示為SD、SR和SU。

圖1 患者體內(nèi)成像視野外放射性物質(zhì)屏蔽性能測量點(diǎn)位示意圖

圖2 探頭附近患者之外放射性物質(zhì)屏蔽性能測量點(diǎn)位示意圖

1.3 數(shù)據(jù)分析

1.3.1 計(jì)算患者體內(nèi)成像視野外放射性物質(zhì)屏蔽性能針對放射性物質(zhì)衰變，每個(gè)點(diǎn)位計(jì)數(shù)率校正到活度測量時(shí)刻，其計(jì)算為公式1：

本底計(jì)數(shù)率的計(jì)算為公式2：

每個(gè)點(diǎn)位的凈計(jì)數(shù)率的計(jì)算為公式3：

患者體內(nèi)成像視野外放射性物質(zhì)的屏蔽泄漏(L)用凈計(jì)數(shù)率與BC0的百分比表示：

該值越低，泄漏越小，探頭的屏蔽性能越好。

1.3.2 計(jì)算患者之外探頭附近放射性物質(zhì)屏蔽性能

針對放射性物質(zhì)衰變，每個(gè)點(diǎn)位計(jì)數(shù)率校正到活度測量時(shí)刻，其計(jì)算為公式4、公式5：

每個(gè)點(diǎn)位的凈計(jì)數(shù)率：其計(jì)算為公式6、公式7：

患者之外探頭附近放射性物質(zhì)的屏蔽泄漏(L)用凈計(jì)數(shù)率與BC0的百分比表示，其計(jì)算為公式8、公式9：

該值越低，泄漏越小，探頭的屏蔽性能越好。

2 結(jié)果

2.1 患者體內(nèi)成像視野外放射性活度的屏蔽性能

在距探頭邊緣10 cm、20 cm和30 cm位置處，機(jī)型Ⅰ的2個(gè)探頭對患者體內(nèi)成像視野外放射性物質(zhì)的屏蔽泄漏平均值分別為0.663%、0.123%和0.033%；機(jī)型Ⅱ分別為0.683%、0.295%和0.143%，其結(jié)果顯示，隨著距探頭邊緣的距離增加，屏蔽泄漏降低，2種機(jī)型有顯著的差異，機(jī)型Ⅰ的屏蔽泄漏低于機(jī)型Ⅱ；每種機(jī)型的兩個(gè)探頭間差異較小。在距探頭邊緣10 cm、20 cm和30 cm位置處，2種機(jī)型的每個(gè)探頭的屏蔽泄漏情況見表1。

表1 患者體內(nèi)成像視野外放射性物質(zhì)的屏蔽泄漏(%)

2.2 患者之外探頭附近放射性物質(zhì)的屏蔽性能

患者之外檢查床方向及垂直于檢查床方向放射性物質(zhì)的屏蔽性能，分別為在距探頭50 cm、100 cm、150 cm和200 cm處的2種機(jī)型的每個(gè)探頭的屏蔽性能，見表2、表3、表4和表5。

表2 距探頭50 cm處患者之外放射性物質(zhì)的屏蔽泄漏(%)

表3 距探頭100 cm處患者之外放射性物質(zhì)的屏蔽泄漏(%)

距探頭不同位置處患者之外放射性物質(zhì)的屏蔽泄漏數(shù)據(jù)顯示，在距探頭50 cm、100 cm、150 cm和200 cm位置處， 檢查床方向(F方向)機(jī)型Ⅰ兩個(gè)探頭在對探頭附近患者之外的放射性活度的屏蔽泄漏平均值分別為0.024%、0.025%、0.026%和0.024%，機(jī)型Ⅱ分別為0.095%、0.098%、0.096%和0.105%。垂直于檢查床方向(S方向)機(jī)型Ⅰ兩個(gè)探頭在對探頭附近患者之外的放射性活度的屏蔽泄漏平均值分別為0.073%、0.073%、0.070%和0.075%，機(jī)型Ⅱ分別為0.180%、0.183%、0.187%和0.198%。結(jié)果顯示，垂直于檢查床方向的屏蔽泄漏對圖像的影響高于檢查床方向的屏蔽泄漏的影響；2種機(jī)型有顯著的差異，機(jī)型Ⅰ的屏蔽泄漏低于機(jī)型Ⅱ，且每種機(jī)型的兩個(gè)探頭間差異較小。

表4 距探頭150 cm處患者之外放射性物質(zhì)的屏蔽泄漏(%)

表5 距探頭200 cm處患者之外放射性物質(zhì)的屏蔽泄漏(%)

3 討論

目前，臨床上使用的SPECT基本均為γ相機(jī)旋轉(zhuǎn)型，SPECT的核心部件為γ相機(jī)，包含γ相機(jī)的所有功能，在一些文獻(xiàn)資料中也稱SPECT為γ相機(jī)[1，18]。探頭屏蔽性能也是γ相機(jī)的重要的質(zhì)量控制指標(biāo)，SPECT及γ相機(jī)探頭屏蔽性能是質(zhì)量控制的一項(xiàng)重要指標(biāo)，在歷版的NEMA NU1標(biāo)準(zhǔn)[4-6]、國際原子能機(jī)構(gòu)(International Atomic Energy Agency，IAEA)關(guān)于γ相機(jī)和SPECT質(zhì)量控制的歷版的技術(shù)資料[7，15]、國際電工委員會(International Electrotechnical Commission， IEC)標(biāo)準(zhǔn)[8]、美國醫(yī)學(xué)物理學(xué)家協(xié)會 (American Association of Physicists in Medicine， AAPM)標(biāo)準(zhǔn)[9]及我國的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)[10]中，均將探頭屏蔽性能作為質(zhì)量控制指標(biāo)。但是，對該項(xiàng)指標(biāo)的研究卻鮮見報(bào)道，關(guān)于性能檢測及質(zhì)量控制的研究中，均未對探頭屏蔽性能進(jìn)行研究[11-13，16-18]。

探頭屏蔽性能直接影響圖像質(zhì)量，而其探頭屏蔽性能分為下述2種。

(1)對患者體內(nèi)成像視野外放射性活度的屏蔽性能。在γ相機(jī)和SPECT成像時(shí)，將靶器官置于視野內(nèi)，而視野外的非靶器官也會有放射藥物，也會發(fā)出γ射線，該射線可能會影響視野內(nèi)靶器官的圖像(如對腰椎成像時(shí)，膀胱內(nèi)放射性的影響)，該種屏蔽性能描述患者體內(nèi)視野外發(fā)出γ射線對靶器官圖像的影響程度。

(2)對患者之外探頭附近放射性物質(zhì)的屏蔽性能。在γ相機(jī)和SPECT成像時(shí)，患者體外存在的放射性物質(zhì)(如床邊注射車中的放射性藥物及放射性廢物)可能會影響視野內(nèi)靶器官的圖像，該種屏蔽性能描述患者體外發(fā)出γ射線對靶器官圖像的影響程度。

本研究參考NEMA NU1-2007方法，并且按照臨床中實(shí)際可能的情況，在對患者之外探頭附近放射性物質(zhì)的屏蔽性能測量中，在檢查床方向及垂直于檢查床方向增加了距探頭50 cm、100 cm和150 cm3個(gè)位置的測量。在γ相機(jī)和SPECT成像過程中，特別是需要在床旁注射時(shí)(如腎動(dòng)態(tài)顯像)，注射車與探頭的距離均在200 cm內(nèi)，增加50 cm、100 cm和150 cm3個(gè)位置的測量，反映臨床實(shí)際中患者體外的放射性物質(zhì)對圖像的影響程度。結(jié)果顯示：同一方向隨點(diǎn)源到探頭距離的增加，患者體內(nèi)成像視野外放射性物質(zhì)的屏蔽泄漏對圖像的影響逐漸減小；對患者之外放射性物質(zhì)，側(cè)面的屏蔽泄漏對圖像的影響高于前面；對兩種屏蔽泄漏，每種機(jī)型的2個(gè)探頭的屏蔽性能無明顯差別，機(jī)型Ⅰ的屏蔽泄漏對圖像的影響遠(yuǎn)小于機(jī)型Ⅱ；患者之外屏蔽泄漏對圖像的影響遠(yuǎn)小于患者體內(nèi)的影響。

4 結(jié)語

本研究結(jié)果提示，不同機(jī)型的探頭屏蔽泄漏性能會有很大的差異，在配置SPECT和γ相機(jī)設(shè)備時(shí)，應(yīng)關(guān)注該指標(biāo)性能；患者體內(nèi)放射性物質(zhì)對圖像質(zhì)量的影響高于患者體外，在成像擺位中應(yīng)盡量將靶器官置于視野中心，必要時(shí)對視野外的部位進(jìn)行屏蔽。