新型半导体心脏专用SPECT的常规质量控制方法*

张宗耀　郭 风　任俊灵　吴大勇　汪 蕾　何作祥　许百灵　方 纬*

新型半导体心脏专用SPECT的常规质量控制方法*

张宗耀①郭 风①任俊灵①吴大勇①汪 蕾①何作祥①许百灵②方 纬①*

目的：建立新型半导体心脏专用NM Discovery 530c和Spectrum D单光子发射型电子计算机断层显像仪(SPECT)的每日常规质量控制方法。方法：对NM Discovery 530c的质量控制放射源采用740 MBq57Co面源，主要质量控制参数及参考值能峰为(122±1.5)keV，能量分辨率半高宽(FWHM)≤7.5%，均匀性≤9%，中心坏点像素单元数≤30，超过7个坏点的探头数≤3。对Spectrum D-SPECT质量控制放射源采用370 MBq57Co线源，主要参数指标可接受范围分别为区域均匀性＞90%、整体均匀性＞85%和有效视野＞90%，灵敏度为(2277.6±38.1)cpm/mCi；连续进行10 d的质量控制检测。每日分别采集10例99Tcm-MIBI心肌灌注显像，并评价其图像质量。结果：NM Discovery 530c和Spectrum D-SPECT的各项质量控制指标测试结果均在可接受范围内，图像优良率均为100%。结论：新型半导体心脏专用SPECT常规质量控制测试指标达到要求，心肌显像图像质量可以得到有效的保证。

碲-锌-镉探测器；质量控制；心肌灌注显像；单光子发射型电子计算机断层显像仪

[First-author’s address] Department of Nuclear Medicine, Fu Wai Hospital, National Center for Cardiovascular Diseases, Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100037, China.

近年来，随着心脏核医学设备的迅速发展，新型半导体心脏专用单光子发射型计算机断层显像仪(single positron emission computed tomography，SPECT)问世[1-3]。该设备采用碲-锌-镉(cadmium zinc telluride，CZT)晶体结构，与常规的碘化钠晶体SPECT相比，其探测灵敏度、空间分辨率和能量分辨率均显著提高，所需的采集时间明显缩短，放射性药物注射剂量及患者所接受的辐射剂量也可明显降低[4-6]。

目前，临床应用的CZT SPECT主要有NM Discovery 530c和Spectrum D-SPECT两种机型[7-10]。CZT SPECT日常质量控制(quality control，QC)较常规碘化钠晶体SPECT有所不同。为此，本研究对GE NM Discovery 530c和Spectrum D-SPECT两种机型的质量控制方法进行探讨。

1　材料与方法

1.1设备与材料

NM Discovery 530c SPECT(美国，通用电气公司)；Spectrum D-SPECT(以色列，Spectrum Dynamics公司)；质量控制放射源采用740 MBq57Co面源(美国Eckert&Ziegler同位素公司)。

1.2NM Discovery 530c质量控制方法

(1)质量控制放射源采用740 MBq57Co面源以及质量控制专用三角支架。每日开机后完成压力感受器的按压测试。打开系统设置界面选择QC选项，并进入QC选项下Daily QC界面设置质量控制条件。其中在Triplet Selection界面下1、2、3、4的4项全部勾选；在Energy session界面下选择57Co QC；在Stop conditions界面下设置终止计数为17800 kcts。

(2)确保质量控制条件正确后点击Apply按键，进入日质控采集界面，进入机房按下机架操作手柄上的set键，探头会旋转至173o质量控制预设位置，当机架停止后将质量控制专用三角支架放置在探头上，使其压迫探头压力感受器，并使探头无法运动。质量控制专用三角支架放置时带有数字的一侧朝向外侧，同时将支架上2个螺母型凸起对准探头两侧的插孔完全插入。

(3)支架放置完毕后将质量控制所用的57Co面源从源库中取出，分别对3个区域9个单元(T1-T9)进行质量控制采集。将57Co面源放置在三角支架上2个数字标记①之间，面源上的方向箭头指向外侧，点击Start按键开始对第1区域探头(T1-T4)进行质量控制采集，采集完成后点击Next按键查看第1区域的质量控制结果。分别将面源放置在2个数字标记②和2个数字标记③之间，以同样的步骤完成第2区域探头(T5-T6)和第3区域探头(T7-T9)的质量控制采集，各区域的探头分布如图1所示。

图1　NM Discovery 530c各区域探头分布示图

(4)在对3个区域均采集完毕后点击Image Quality Processing按键，对数据进行处理和分析，并显示最终的日质量控制报告是否通过质量控制。质量控制结束后将57Co面源放回源库(如图2所示)。

图2　GE NM Discovery 530c质量控制报告界面图

(5)NM Discovery 530c提供的主要质量控制参数有各探测区域的能谱幅度分析(pulse height analysis，PHA)、能峰、半高宽(full width at half maximum，FWHM)、均匀性、中心坏点像素单元数以及各探测区域的均匀性图像等。质量控制的参考值为能峰(122±1.5)KeV，FWHM≤7.5%，能量分辨率(FWHM÷能峰值)，均匀性≤9%，中心坏点像素单元数≤30，＞7个坏点的探头数≤3。

1.3Spectrum D-SPECT质量控制方法

(1)质量控制放射源采用370 MBq57Co线源。质量控制前将57Co源从源库取出，核对放射源的种类、活度、出厂时间及编号等信息。登陆Spectrum D-SPECT采集系统，在维修选项下选择每日QC选项，系统会显示每日质量控制测试界面，测试界面中会显示包括校准源类型(57Co)、校准源编号(同储源箱上标签)、校准源活度和源校准时间。

(2)将Spectrum D-SPECT机架置于初始位置，即座椅降至最低位置，并成最大垂直角度，扫描架距离座椅最远并垂直于地面，探头向内推至离扫描架最近，并旋转至前面板垂直于地面的位置。将质量控制夹具从夹具箱中取出，夹具臂上的矩形凸起插入前探头下的矩形孔中，上紧夹具上的蝶型螺母。将质量控制线源从储源箱中取出固定在质量控制夹具的源底座上，观察源是否与夹具臂垂直。确保质控源安装成功后，点击采集系统右下方的Proceed按钮开始质量控制采集。质量控制采集程序启动后，线源图像会呈现在采集系统界面上，屏幕右侧可以看到9个探头各自的每秒计数率，屏幕左侧可以看到平均计数率、总计数、位置进度、进程时间以及预计采集时间等信息。

(3)采集结束后屏幕左侧会显示“Acquisition Complete”表示采集完成，继续点击屏幕右下角的Proceed按钮，开始进行质量控制数据的自动分析。自动分析结束后继续点击Proceed按钮，系统将会显示质量控制结果：①质量控制结果提示灯显示绿色，表示质量控制通过；②显示橙色表示需重复进行质量控制，如果仍为橙色，则需联系厂商；③显示红色则表示日质量控制失败需联系厂商进行故障检测。质量控制结束后，点击save保存日质量控制结果，拆除质控源送回源库(如图3所示)。

图3　Spectrum D-SPECT质量控制报告界面图

(4)Spectrum D-SPECT质控程序提供的质量控制参数包括总计数、采集时间、区域均匀性，整体均匀性、有效视野、扫描灵敏度、能量分辨率以及匹配度指数等。①区域均匀性的测量，先确定每个探头的最大像素单元计数(max)和最小像素单元计数(min)，各个探头的积分均匀性=(max－min)÷(max＋min)，9个探头的积分均匀性中的最小值即为最终的积分均匀性测量结果；②整体均匀性的测量，每个探头各行像素单元中，确定连续3个像素单元(X轴)间的任意2个像素单元间的最大差值Xmax和最小差值Xmin，计算X轴的均匀性=(Xmax－Xmin)÷(Xmax＋Xmin)；每个探头各列像素单元中，确定每列连续3个像素单元(Y轴)间的任意2个像素单元之间的最大差值Ymax和最小差值Ymin，计算Y轴的均匀性＝(Ymax－Ymin)÷(Ymax＋Ymin)，9个单元探头中X轴和Y轴均匀性的最大值即为最终的X轴和Y轴微分均匀性；③匹配度指数，9个单元探头内置发动机的旋转圈数的正确率。

(5)区域均匀性、整体分均匀性以及有效视野的可接受范围分别为＞90%、＞85%和＞90%，还需确认9个单元探头的均匀性对比图中分别是否存在噪声。观察总计数、采集时间、灵敏度以及能量分辨率，确认能峰是否在能窗范围红线之内。

表1　NM Discovery 530c质量控制结果(连续10 d)

2　结果

NM Discovery 530c和Spectrum D-SPECT均按照上述质量控制方法，进行连续10 d的质量控制检测。每日分别采集10例患者，由核医学医师评价图像质量，若心肌图像清晰、本底明显低于心肌摄取则判定为图像质量优良，计算图像优良率。

(1)NM Discovery 530c的质量控制结果按3个区域的9个探头排除8个空位后的19个探头连续10 d均数分别显示，其主要指标检测结果见表1。

(2)Spectrum D-SPECT显示总的质量控制结果，主要指标检测结果(连续10 d均数)分别为：采集时间(157.3s±1.5)s，总计数(22.53±0.38)MC，有效视野(99.63%±0.01)%，区域均匀性(96.50%±0.53)%，整体均匀性(94.90%±0.57)%，灵敏度(2277.6±38.1) cpm/mCi，能量分辨率(5.81%±0.03)%。

NM Discovery 530c和Spectrum D-SPECT分别连续10 d共进行100例99Tcm-MIBI心肌灌注显像，图像优良率均为100%。

3　讨论

由于NM Discovery 530c的探头设计为使用CZT闪烁半导体与多针孔准直器，19个探头面向面源，为固定位置，因此质量控制要求比传统双探头SPECT相机更为简单[11-14]。最重要的测试指标包括：能峰、FWHM、均匀性与中心坏点数。能峰检测是通过检测57Co的能峰位置，在使用对称能窗进行显像时，保证原始图像的主要信息是从核素的能峰光子所获得，所使用的方法与传统双探头SPECT基本类似。

均匀性检测的目的是检测放射性计数分布的均匀程度，必须达到可接受范围方能保证图像信息的正确性。均匀性测试方法主要是通过将57Co面源置于19个探头的中心位置，进行放射性计数分布的检测和均匀性计算，所使用的方法学与传统双探头SPECT也基本类似。

FWHM主要是保证散射光子对于原始图像的影响能够降到较低的程度，所使用的方法学与传统双探头SPECT类似，主要体现在下述3各方面。

(1)探头坏点是指无法检测到任何光子信号的像素单元，主要是由于CZT材料使用一段时间后所产生的缺陷造成。当探头的坏点增多时，会对图像的准确性产生明显的影响，探头坏点数在可接受范围内是保证图像质量的关键。传统双探头SPECT的质量控制不包含探头坏点的检测。

(2)Spectrum D-SPECT探头设计采用CZT闪烁半导体与平行孔准直器，9个探头同时以心线源为中心进行多次慢速旋转采集。由于各个探头体积小、重量轻，转动时不受重力影响而较为稳定，因此质量控制要求比传统双探头SPECT也更为简单[14-18]。质量控制的重点测试项目包括均匀性、能峰、有效视野和匹配度。

(3)均匀性检测目的是检测放射性计数分布的均匀程度，必须达到可接受范围方能保证图像信息的正确性。能峰和能量分辨率检测的方法学与传统双探头SPECT基本相同，能量分辨率可以由能峰peak和FWHM计算得到。匹配度是Spectrum D-SPECT的专有参数，与发动机性能有关，决定重建图像的正确性。

4　结语

严格实施常规的日质量控制，能够有效地保证NM Discovery 530c和Spectrum D-SPECT两种半导体心脏专用SPECT的性能。研究结果表明，当质控测试指标达到参考值标准或可接受范围，图像质量就可以得到有效的保证。

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The regular daily quality control method for the new semiconductor cardiac SPECT

ZHANG Zong-yao, GUO Feng, REN Jun-ling, et al// China Medical Equipment,2016,13(11):24-27.

Objective: To establish a regular daily quality control method for the new cardiac semiconductor SPECT. Methods: The 740 MBq57Co flood source for NM Discovery 530c was used. Quality control parameters and reference value were energy peak 122±1.5 keV, FWHM≤7.5%, uniformity≤9%, central bad pixels≤30, the number of detectors with more than 7 bad pixels ≤3. The 370 MBq57Co line source for Spectrum D-SPECT was used. Reference value of quality control parameters were regional homogeneity index ＞90%, global homogeneity index＞85%, effective field of view＞90%, specificity 2277.6±38.1cpm/mCi. Results: 10 consecutive daily quality controls were performed for NM Discovery 530c and Spectrum D-SPECT. 10 cases of99Tcm-MIBI myocardial perfusion imaging per day were acquired separately and the quality of images was evaluated by experienced nuclear medicine physicians. All quality control parameters for NM Discovery 530c and Spectrum D-SPECT were acceptable and the excellence of images was 100%. Conclusion: The standard daily quality control method for the new semiconductor cardiac SPECT can guarantee the image quality of myocardial perfusion imaging.

Cadmium-zinc-telluride detector; Quality control; Myocardial perfusion imaging; SPECT

张宗耀,男,(1989- ),本科学历，技师。中国医学科学院阜外医院核医学科，从事心血管核医学工作。

1672-8270(2016)11-0024-04

R812

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.11.008

国家科技支撑计划(2011BAI11B00)“心血管疾病及其危险因素监测、预防和治疗关键技术研究”

①中国医学科学院阜外医院核医学科 北京 100037

②美国密苏里-哥伦比亚大学 美国 哥伦比亚 65211

nuclearfw@126.com

2016-09-25