PET在疾病诊断和评估中起着关键作用。自1998年第一台杂交PET/CT系统投入使用以来^[1]，PET技术取得了显著的进步。硅酸镥晶体^[2]的使用允许更短的符合时间窗和飞行时间（time of flight，TOF）成像^[3-5]，并且使用扩展轴向视野（field of view，FOV）增加了灵敏度，可以减少扫描时间或注射剂量，而不会影响诊断图像质量^[6]。本文使用NEMA NU2—2012模型评估PET设备的物理性能，评价其结果。为了PET设备进行可重复性和系统间可比较的性能检测^[7]提供检测依据。

1 材料与方法 1.1 测试对象和测试工具及放射源

Siemens Biograph Vision 600 PET参数：硅酸镥晶体，探测器环数80，包含60800块晶体，每个晶体模块尺寸为3.2 mm × 3.2 mm × 20 mm，耦合SiPM光电传感器，具有78 cm超大孔径和26.3 cm的轴向视野。探测器的设计是基于小晶体的方形阵列，该区域由硅光电倍增管探测器完全覆盖，充分发挥硅光电倍增管的潜力。3.2 mm的晶体尺寸具有很高的空间分辨率，且全覆盖模式优化了光子采集，能提高时间分辨率和信噪比^[8]。另需¹⁸F-脱氧葡萄糖（fluorodeoxyglucose，FDG）放射性药物，内径1 mm的毛细玻璃管，机器自带的空间分辨率模体、支架以及测量等效噪声计数率（noise equivalent count rate，NECR）的聚四氟乙烯模体。

1.2 测试方法 1.2.1 空间分辨率

（1）将支架安装在扫描床上，将毛细玻璃管插在支架NEMA标准要求的位置上，启动点源定位功能，点击定位。定位完成之后，将会出现点源定位完成对话框；点击完成可将其关闭。NEMA分辨率窗口中的结果部分已填充，显示用于横断面定位的（x,y）偏移，用于轴向定位的1/2FOVz的Z偏移，根据1/2FOVz的Z偏移值移动检查床，重复以上步骤直到点源位于Z=1/2FOVz±0.25 mm。使用L型固定器上的微调节旋钮调整固定器的横向和垂直位置，重复定位功能使定位工具测得的（x,y）偏移量为（0，1） cm±2 mm，然后锁定L型固定器上的微调旋钮。

（2）测量¹⁸F-FDG点源。在一开始数据采集，点源为3.7 MBq的¹⁸F-FDG，刻度为0.5 μL注射器，点源长度约0.1 mm。在获取之初，点源放射性活度很低，足以维持死时间损失和随机事件低于总事件的5%。按照以下顺序在PET FOV中的位置采集数据：（x,y,z）=（0,1,1/8FOVz）、（0,1,1/2FOVz）、（0,10,1/8FOVz）、（0,10,1/2FOVz）。在每个位置至少获得2 × 10⁶符合计数。

（3）数据处理：数据采集完成后，所选的选项即变为运行处理。点击执行即开始图像重建和数据分析。处理完成后结果将立即显示在结果文本框中。

1.2.2 灵敏度

（1）对于0 cm偏移采集：用一个70 cm长的聚乙烯测量管（内径1 mm，外径3 mm）充满4.25 MBq的¹⁸F-FDG，将管路放进体模中，定位管路，使活度范围与套管范围匹配（长70 cm的FDG范围与长70 cm的体模范围匹配）。将套管放在泡沫中的浅槽内（与横向FOV中心的偏移值为0 cm），将5个铝制套管居中置于泡沫固定器之间。然后运行“灵敏度[0 cm]”按钮开始采集。采集完成时，移除直径最大的套管，再执行开始下一次采集，重复上述步骤，直至完成所有5次采集。然后执行数据处理。

（2）对于10 cm偏移采集：将5个铝制套管沿轴向置于泡沫固定器之间，以使套管位于距离泡沫中的浅槽10 cm处的位置（从横向FOV中心偏移10 cm）。然后运行“灵敏度[10 cm]”按钮开始采集。采集完成时，移除直径最大的套管，再执行开始下一次采集，重复上述步骤，直至完成所有5次采集。然后执行数据处理。

计算平均灵敏度结果：

灵敏度_平均=（灵敏度_{0 cm处采集} + 灵敏度_{10 cm处采集}）/2

1.2.3 散射分数、符合计数率、噪声等效计数率

将线源轴向插入到距中心4.5 cm的圆柱体（高70 cm、直径20 cm）中。在数据采集开始时，线源中填充了1.4 GBq的¹⁸F-FDG，以达到超出NECR预期峰值的计数率。把散射模体的4个聚四氟乙烯圆柱放在扫描床上，将塑料棒插入轴心，使4个圆柱连接起来，然后把线源插入管路。调整检查床垂直方向设置和支架位置，将体模中心与机架横向激光对齐，并确保激光对准体模的管路开口，管路应位于体模中心的正下方。在PET方案下选择NEMA AC扫描协议进行采集，数据采集时间超过12 h，共采集35帧，每帧采集时间240 s，帧间隔960 s。数据采集完成后，数据分析将自动进行，完成处理后比较结果。为了考虑随机性，使用延迟重合时间窗技术^[9]应用在线随机数减法。随后测定散射分数和NECR^[7]

1.2.4 图像质量、衰减精度和散射校正

PET NEMA模体（IQ phantom）（PTW）用于评估图像质量。数据采集开始时的背景活度为5.7 kBq/mL¹⁸F-FDG。4个最小的球体在第一组扫描中填充为8∶1的球体与背景比，在第二组扫描中填充为4∶1。其余2个最大的球体充满了非放射性水。IQ模体定位为所有球体在FOV的轴向和横轴中心对齐。为了模拟FOV外活动的临床情况，将圆柱形散射模体轴向放置在IQ模体^[10]旁边。散射体模内的线源填充了大约116 MBq¹⁸F-FDG。

在进行低剂量CT扫描以进行衰减校正后，对单个床位进行2次连续测量，每次240 s。采集30 min100 cm总轴向成像距离的全身扫描（发射和透射）。所有数据都针对随机符合、归一化、死时间损失、散射和衰减进行了校正。使用8次迭代、5个子集的3D-OP-OSEM迭代算法重建数据，将点扩散函数（point spread function，PSF）和TOF应用到体素大小为1.6 mm × 1.6 mm × 1.6 mm的440 × 440矩阵中。对热球和冷球获得的百分比对比度、每个球的背景计数变异性以及衰减和散射校正的准确性进行了评估。

1.2.5 时间分辨率

根据新提出的方法^[11-12]，TOF分辨率使用获取的用于评价NECR性能的散射数据计算的。时间分辨率计算为事件时间分布的FWHM，经过散射、随机和线源位置的校正。

2 结　果 2.1 Vision PET空间分辨率（见表1） 2.2 灵敏度测试结果

轴向0 cm和10 cm处的灵敏度分别是17.4 kcps/MBq和17.6 kcps/MBq（图1、2）。

2.3 PET散射符合、随机符合、计数损失

NECR呈先上升后下降趋势（图3），NECR峰值为247 kcps时，对应的放射性活度为30.33 kBq/cc；NECR峰值对应的散射分数为34.76%。散射分数、真符合计数率、散射符合计数率、总计数率、随机符合计数率、均随放射活度增大而升高（图4、5、6）。在放射活度为0.88 kBq/cc极低时，散射分数为33.35%；真符合计数率峰值为1110 kcps，对应的放射性活度为64.70 kBq/cc。

2.4 图像质量、衰减精度和散射校正（见表2） 2.5 时间分辨率

随着计数率增加到峰值噪声等效计数率，飞行时间分辨率从210 ps变化到215 ps（图7）。

最后，所有性能检测的出厂与测量结果见表3。

3 讨　论

本文使用NEMA NU2—2012模型评估PET设备的物理性能。此检测方法能使PET设备进行可重复性和系统间可比较的性能检测，能很好地反映出设备性能，使设备更好地应用于临床。

表3显示本次性能检测的结果均符合出厂设置参数。PET空间分辨率反映的是PET系统分辨相邻两点的能力。用点扩散函数半高宽（FWHM）来表示，半高宽越小，代表空间分辨率越高。其反映了PET在最佳状况下所能达到的最佳分辨能力^[13]。目前从硬件上来说，晶体大小是影响PET空间分辨率的主要因素，晶体的大小决定了入射光子定位精度，晶体切割的越小定位就越精准，空间分辨率也就越好^[14]。Biograph Vision PET氧原硅酸镥晶体3.2 mm的微小切割尺寸，使得其距离视野中心1 cm处轴向和横向空间分辨率分别为3.69 mm和3.81 mm，10 cm处轴向和横向分别为4.29 mm和4.48 mm，大大提高了Vision的空间分辨率，远离系统中心的轴向分辨率提高可能要归功于Vision中引入的先进重组技术^[15]。但是空间分辨率点源制作是难点，新版标准使用了²²Na点源，重复操作性好，能提高设备性能测试精准度。

灵敏度指PET设备在探测到的计数损失小于5% 的前提下，单位活度的放射性药物在单位时间内能探测到的真符合事件的计数，由其探测器覆盖的立体角和探测器效率决定^[16]。晶体类型对灵敏度的影响起到主要作用。Vision PET系统灵敏度为17.5 kcps/MBq，在现有设备里属于高性能PET。高灵敏度的PET采集时间更短，可以适应危重症等不能长时间平躺的患者，同时可以增加患者的流通量，且在满足图像质量的情况下患者注射药物剂量越少受到的辐射就越低^[17]。

总符合计数是随机符合计数、散射符合计数和真符合计数总和。散射分数是指散射符合计数在总的符合计数中所占的比例，散射分数能反映PET设备对散射计数的剔除能力^[18]。散射符合、随机符合对成像来说都是噪声，对图像信噪比和对比度有很大影响，引入NECR能为PET的图像质量做出评估。本款设备随着放射性活度的增大，总计数、随机符合计数、散射分数快速增加，由于死时间的因素，真符合和散射符合经过增长然后趋缓，NECR比计数率先达到饱和。因为放射活度增加使随机符合计数率快速增长，使信噪比下降，故放射活度继续增大，图像质量会开始下降。

图像质量评价可以看到10 mm球体的对比度百分比更高，小球体的对比度百分比高恢复可能是由使用PSF重建的吉布斯伪影引起的。

对于Vision 210ps时间分辨率的改进可以转化为更有效的降噪或更好的对比度增强。

Biograph Vision PET的横向和轴向空间分辨率分别为3.69 mm和3.81 mm，灵敏度为17.5 kcps/MBq，峰值NECR为247 kcps。与西门子其他款PET/CT相比，Biograph Vision PET的空间分辨率、灵敏度、峰值NECR、散射分数、时间分辨率都有大幅提升^[19]，在评估的每项NEMA性能测试中均优于出厂参数。能实现可靠、可重复和系统间可比较的性能测量。在熟练掌握检测流程的情况下，定期对设备性能进行监测，是设备的正常运行和保证图像质量的重要环节，是保证临床工作质量和安全的基础^[20-21]，也可为以后的设备稳定性检测及状态检测提供依据。