近年来, 单光子发射计算机断层扫描(single photon emission computed tomography, SPECT)设备在临床上的应用逐渐增多, 主要应用于骨骼显像、甲状腺显像、肾动态显像等, 为多种疾病的诊断发挥了重要作用。作为一种功能性显像设备, 设备性能对影像质量的影响是不言而喻的。为了解当前临床上使用的SPECT设备的性能状况, 研究提高SPECT设备影像质量的措施, 笔者通过使用国产SPECT性能检测模体和图像分析软件对西门子公司、GE公司、日本滨松公司生产的9台SPECT设备按照NEMA标准进行了测试, 并对固有积分均匀性、固有空间微分线性等指标的测试结果进行了分析。

1 对象与方法 1.1 对象与检测项目

共测试了9台SPECT设备, 其中西门子公司2台, GE公司6台, 日本滨松公司1台。除日本滨松公司SPECT设备为单探头外, 其他均为双探头设备。碘化钠晶体厚度均为3/8英寸。生产年限最早为2005年, 最近为2012年。对每台SPECT设备均测试了6项性能指标, 包括固有积分均匀性(UFOV)、固有空间分辨力(UFOV fwHm)、固有空间微分线性(UFOV)、系统空间分辨力(fwHm)、系统平面灵敏度和固有计数率特性。使用的检测设备是北京卡迪诺公司提供的SPECT性能测试模体和图像分析软件。

1.2 方法

按照NEMA标准进行测试。测试时, 使用的放射性药物为99 Tc。SPECT设备能峰设置为140 keV, 能窗设置为20%, 制备的放射源活度使SPECT探测计数率范围在15 k/s到30 k/s之间。测试固有性能指标时卸去准直器, 测试系统性能指标时使用低能高分辨准直器。测试完成后, 图像保存为DCM或IMA文件格式, 导入计算机图像分析软件, 给出分析结果。固有空间分辨力和固有空间微分线性的软件分析图像示例见图 1。

2 结果与分析 2.1 测试结果

9台SPECT设备性能测试结果见表 1。表中给出的是9台SPECT设备17个探头的测试结果, 当任何一个探头指标不符合限值要求时, 则该项指标判断为不合格。6项性能指标中, 固有积分均匀性(UFOV)和固有空间微分线性(UFOV)合格率较低, 分别为44.4%和55.6%。而固有空间分辨力(UFOV fw Hm)和系统空间分辨力(fwHm)指标合格率较高, 均为100%。可以看出, 不合格指标有相对集中的趋势, 这与刘辉^[1]等的测试结果是一致的。本次测试的SPECT设备总体合格率较低, 9台设备中只有3台设备为6项指标全部合格的设备, 总体合格率仅为33.3%。

2.2 结果分析

固有均匀性和固有空间线性指标与晶体、光电倍增管、光导和模拟定位计算电路等因素均有关系, 尤其是受光电倍增管的影响较大。SPECT设备探头使用的光电倍增管数目多达90余个, 各个光电倍增管的性能参数是否一致、各个光电倍增管的工作电压是否稳定等直接影响着固有均匀性和固有空间线性指标。目前, 大多数SPECT使用的是碘化钠晶体。碘化钠晶体对环境的要求较高, 需要避免大的震动和温度变化, 室温要严格控制在15℃~30℃之间等。而电压、温度、湿度等环境变化是比较常见的, 多个光电倍增管之间传输信号的一致性也容易发生变化, 因此, 固有均匀性和固有空间线性指标发生变化的几率较高。这可能是本次测试结果中固有积分均匀性和固有空间微分线性合格率较低的原因。

SPECT设备固有空间分辨力与晶体和光导的厚度有关, 一般而言, 薄的晶体和薄的光导能够提供较好的分辨力。系统空间分辨力不仅与晶体和光导厚度有关而且与使用的准直器也有关, 准直器孔径越小, 系统空间分辨力越好。本次测试的SPECT设备晶体厚度均为0.95 cm (3/8英寸), 使用的是均为低能高分辨准直器。由于固有空间分辨力和系统空间分辨力多与SPECT自身的硬件结构设计有关, 而与设备所处的工作环境和维护工作关系不大, 一般不会出现问题。本次测试这两项指标的合格率均为100%, 1台使用了近10年的SPECT设备这两项指标也符合限值要求。

3 讨论 3.1 SPECT设备性能对图像质量的影响

固有积分均匀性是指不带准直器时, 由均匀入射的γ射线在探头视野(UFOV或CFOV)中产生的计数密度的最大变化。SPECT设备均匀性不好, 会导致信号放大和扩散而产生明显的图像伪影, 如视野内出现斑片状影或稀疏灶。均匀性不好是造成临床上假阳性和假阴性最常见的原因之一。由于该项指标对诊断结果的重要影响, 有人建议^[2]将限值要求提高到3.0%, 超过3.0%就应执行校正程序。校正时, 可以利用设备自身提供的CEL校正程序纠正一般的轻微偏差^[3]。当CEL校正不能纠正时, 应考虑设备硬件出现故障, 需要及时与厂家联系进行维修和检测。固有空间微分线性指标描述的是SPECT设备成像与放射源实际位置间的位移状况。该项指标是决定图像畸变的重要因素, 如偏差过大, 可能造成阳性灶的定位误差, 从而导致临床误诊。本次测试中, 固有积分均匀性和固有空间微分线性指标合格率较低, 提醒我们应该尤其重视对这两项指标的质量控制工作。

3.2 提高SPECT设备影像质量的措施

SPECT设备属于精密仪器, 除对工作环境要求严格外, 要求使用人员应具备一定的日常维护技能和意识, 使用单位应建立设备的质量控制措施, 从而提高临床诊断质量。目前, 多数使用单位对SPECT设备的质量控制工作还不够重视, 没有进行定期的稳定性检测, 从而导致设备检测的总体合格率较低。建议卫生行政部门加强对SPECT设备的监管力度, 督促使用单位做好质量控制工作。