Hawkeye SPECT/CT日常质控中的均匀性校准与分析

张峰,陈宇导,谢良骏,彭小林,陈谊,范日升

中山大学附属第三医院 核医学科,广东 广州 510630

[摘 要]目的总结Hawkeye SPECT/CT固有均匀性在日常质量控制中的校准方法,并分析其产生性能漂移的常见原因。方法选择我院2013年1月~6月Hawkeye仪器日常质控的部分数据,分析仪器的均匀性等基本情况;针对我院Hawkeye探头出现的中心视野“亮点”,而且中心视野均匀性(Center Field of View,CFOV)均匀性值偏离很大(23.17%)的现象,使用仪器提供的迭代校准程序(Iterative Calibration,ITER)进行校正。结果仪器固有均匀性通过校正后均可达到正常值(CFOV<3.5%)。结论Hawkeye仪器均匀性值的漂移可以通过有效的日常质量控制得到校准,通过校准可以使相机均匀性保持在较理想状态、仪器整体性能得以保证。

[关键词]SPECT;质量控制;均匀性;能峰位置;能量分辨率

Hawkeye仪器是美国GE公司的第二代鹰眼显像系统,是一种带有符合线路的SPECT/CT,它不仅具有所有的SPECT功能,还兼具简单的PET功能 和CT定位功能。

Hawkeye仪器比PET价格便宜,并兼备有单光子SPECT显像和18F正电子探测功能,在国内占有率高,是核医学影像的主要仪器之一。该仪器能将CT图像与核医学图像同机融合,把核医学影像带入到了一个新的高度。

由于大型仪器专业性较强,做好仪器日常的质量控制和保养,对保证仪器性能和延长仪器使用寿命具有重要价值。仪器性能质量控制是核医学影像工作的重要组成部分,是保障图像质量的重要环节[1-4]。SPECT如果使用不当或质量控制不严格,很容易产生伪影或致图像质量低劣;相机均匀性不良会导致系统性能的下降,将直接影响图像质量,进而影响诊断结果[1,5]。均匀性指标是SPECT显像系统最重要的指标之一。影响Hawkeye仪器显像性能的因素有很多,其中影响较大且较容易波动的主要性能指标是仪器固有均匀性,它在临床使用上具有重要的作用[6]。均匀性性能检测工作是日常质量控制中必须做的,并且需要经常测试并校准以满足临床图像质量要求[7],其中心视野均匀性(Center Field of View,CFOV)的监测及校准又是核医学显像工作中最受关注的质量控制内容之一。

1 Hawkeye仪器日常基本质控

1.1 方法

该仪器提供了一些均匀性方面的质量控制程序供用户灵活选择使用,日常基本质控内容和方法如下:

(1)准备工作:选择机器空档时间,用数字多功能表面污染仪测试机房周围环境,排除地面、墙壁、检查床等的污染;使用放射源(99 mTc点源)活度在1.85×107Bq(0.5 mCi)左右,计数率约20 kc/s;卸去准直器,装上纤维隔片准直仪(因主要检测探头固有均匀性),并置探头于L模式,点源位于离被测探头表面>2.5 m处,且垂直于探头中心点。开启选择的测试程序采集,仪器自动算出测试结果,两个探头分别用同样方法测试。

(2)每日质量控制(Daily QC):适用于基本采集前的日常质量控制、图像质量测试,主要用于仪器性能稳定性的检测。主要测试内容包括:① 脉冲高度分析(Puke Height Analysis,PHA)采集、能量峰定位以及能量分辨率测试;② 图像的静态观察、线性及灵敏度校正;③ 按照NEMA标准测量图像的均匀性。测试方法:开启Daily QC测试程序采集,观察99 mTc的能峰位置、能量分辨率和CFOV的结果是否在正常范围内。当结果偏离正常范围时,需执行每周质量控制(Weekly QC)校正程序进行校正。

(3)每周质量控制:当Daily QC测试值在规定值以外时,必须执行Weekly QC程序校正。Weekly QC主要是进行能量、线性及灵敏度微调,一般每周进行一次[8]。测试方法为:开启Weekly QC测试程序采集,得到测试结果,观察99 mTc的能峰位置、能量分辨率和均匀性值是否在正常范围内。当结果不理想时,可再一次执行Weekly QC程序进行校正,如果结果还是偏离正常值较大,就要考虑选用灵敏度校正图(Sensitivity Table,SENTAB)程序进行校正。

(3)创建SENTAB与均匀性校正:由于仪器使用年限较长,近年来在质量检测时发现,能量和线性都还比较稳定,但仪器的均匀性逐渐下降,均匀性值波动较大,有时行Weekly QC校正后均匀性值无法恢复到正常范围,这可能是由于硬件电路等性能改变,导致灵敏度、均匀性下降所致,此时需要重新建立均匀性校正图。该系统提供的SENTAB维护程序,可以重新创建用于均匀性校正的灵敏度图,使用该图像给非均匀性提供实时校正。然后再执行QC测试,结果一般可以恢复到正常范围。开启SENTAB维护校正程序采集,重新创建新的灵敏度校正图,并对均匀性进行实时校正,最后执行Daily QC程序测试校正结果,结果通常可以达到理想值。

1.2 结果

选择我院2013年1月~6月Hawkeye仪器日常质控的部分数据(表1),分析仪器的均匀性等基本情况。

仪器能峰峰值在139~141 keV,能量分辨率<11.0%,积分均匀性<5.0%,是符合仪器质控的一般要求的。但当Daily QC测试结果能峰位置<139 keV或>141 keV,能量分辨率>11.0%,CFOV值>3.5%时,建议应用Weekly QC软件进行微调校准,以免基本性能漂移过大。通过分析上表数据,1月、2月、5月份仪器的各项性能指标比较稳定,能峰位置介乎139~141 keV,能量分辨率<11.0%,CFOV均匀性值<3.5%,只做Weekly QC测试进行微调就可以。但是3月、4月、6月份中性能指标波动较大,特别是CFOV均匀性值达到6.0%左右,行Weekly QC无法得到理想结果。此时,在排除硬件故障等原因后,须行SENTAB维护程序实时校正,再行Daily QC测试校正结果,均匀性恢复到2.0%左右的理想值。

表1 2013年1~6月Hawkeye仪器质控部分检测结果

注:H1、H2分别为1号探头、2号探头;“—”为不做校正。

2 Hawkeye均匀性的迭代校准测试(Iterative Calibration,ITER)与分析

2.1 故障现象

某次做基本质控时,1号探头出现的中心视野“亮点”现象(图1a),而且CFOV均匀性值偏离很大(23.17%),能峰位置139.64 keV,能量分辨率<9.94%,Weekly QC无法调整过来。

2.2 故障分析

排除外界干扰后,确定应该是光电倍增管(Photo Multiplier Tube,PMT)老化引起的问题,导致探头探测到的信号不均匀。使图像均匀化的方法之一是使用该仪器提供的ITER程序进行校正,调整某些PMT的增益,使某一区域的光电峰更多或更少地落入脉冲幅度分析器的窗口中,改变探测器在该区域的探测效率,从而补偿非均匀性[9]。虽然固有管子性能很难改变,但可通过运用电子学电路的软件调节程序,调整PMT增益控制电路的电压来进行微调,最终达到校准的目的。当然,如果PMT固有管子性能波动较大或损坏,则无法通过上述增益调节来校准,必须维修更换才能解决问题。

2.3 校准测试及结果

开启ITER测试程序,采集总计数720000,然后执行SENTAB程序实时校正,最后再执行Daily QC测试,结果均匀性恢复到正常值(1.61%),原来的图像中心亮点消失,图像均匀度良好(图1b),能峰位置139.69 keV,能量分辨率<9.96%。

图1 探头1CFOV校正前后对比

注:a.校正前;b.校正后。

3 总结与讨论

相机的均匀性是仪器的重要指标,均匀性的好坏直接影响到图像质量,只有符合均匀性要求的探头,才能保证所采集的图像能够为临床医生提供准确的信息[10]。对于Hawkeye鹰眼显像系统,应该在日常保养中加强质控工作,特别是在使用年限较长、故障率高发期更应加强维护和保养。均匀性指标始终是重点监测内容之一,图像的非均匀性会给仪器正常工作带来重要影响。影响图像非均匀性的主要因素中,一是由于各个PMT的脉冲幅度谱的小差别造成的探测效率不一致,二是空间非线性的影响,还有其他如晶体不均匀,晶体与PMT的光耦合部分区域不良,高压电路或设备稳定性差等[11]。非均匀性结果将造成图像浓度的变化和失真,会引起假阳性或假阴性的临床诊断结果。一般要求仪器的积分均匀性(Integral Uniformity)为:有效视野均匀性UFOV<4.5%,中心视野均匀性CFOV<3.5%。

仪器没有大的硬件故障情况下出现的一些性能漂移,可以通过仪器提供的一些比较方便的测试及校正工具进行实时检测,加强仪器质量控制方面的工作,及时掌握仪器的基本情况,以保证仪器性能的稳定。另外也要加强其它软硬件方面的维护,比如加强晶体的日常护养,减少非正常开、关机,保持高压、低压供电恒定,定期清理仪器积尘以保证散热系统的散热效果等。虽然仪器使用年限较长,但只要在细微处重视仪器的日常质控保养工作,就能保障仪器的长期正常运转。

[参考文献]

[1]刘洪阳,赵力,张海英.Discovery VH的符合成像原理及其质量控制[J].中国医疗设备,2014,29(11):72-74.

[2]王荣福.符合线路SPECT显像原理及其应用[J].中国医学装备,2013,10(1):52-55.

[3]齐雪松,江泓,王式琦,等.核医学影像设备的质控方法[J].中华放射医学与防护杂志,2003,23(2):123-124.

[4]张峰,程木华,郑子梅,等.探讨符合线路SPECT/CT的日常质量控制与质量保证[J].分子诊断与治疗杂志,2007,(3):32-35.

[5]刘兴党,邵鹏.上海市核医学显像仪器质控检测结果评估[J].核技术,2002,25(5):371-374.

[6]林祥通.双探头SPECT、FDG、SPECT仪质量控制中应注意的几个问题[J].中华核医学杂志,2001,21(1):5.

[7]刘辉,安晶刚,宋颖.SPECT设备固有性能测试及结果分析[J].中国医学装备,2012,9(12):17-19.

[8]曾强生,贾晓娟,唐彩华.GE Hawkeye-SPECT仪“SENTAB”对均匀性校正价值[J].医疗卫生装备,2010,(7):114-115.

[9]金永杰.核医学仪器与方法[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2010:107.

[10]鲁向.核医学仪器的质量控制及图像校正[D].郑州:郑州大学,2005:38.

[11]金永杰.核医学仪器与方法[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2010:82.

Uniformity Calibration and Analysis in Daily Quality Control of Hawkeye SPECT/CT

Abstract:Objective To summarize the uniformity calibration method of daily quality control (QC) of Hawkeye device and to analyze the common causes of property drift. Methods Part of the QC data of Hawkeye device collected in our hospital from January 2013 to June 2013 was selected to make an analysis of its uniformity. The bright spot was found in the center field of Hawkeye probe in the hospital,and its CFOV (Center Field of View) uniformity values deviated greatly (23.17%). In view of this,the ITER (Iterative Calibration) procedure of Hawkeye device was initiated for correction of the CFOV uniformity values. Results The intrinsic uniformity of the device went back to normal value (CFOV<3.5%) after correction. Conclusion Effective daily QC could correct the uniformity value drift of Hawkeye device,which enables the maintenance of its uniformity in perfect status and assures its complete performance.

Key words:Hawkeye device;single photon emission computerized tomography;quality control;uniformity;energy peak position;energy resolution

ZHANG Feng,CHEN Yu-dao,XIE Liang-jun,PENG Xiao-lin,CHEN Yi,FAN Ri-sheng
Department of Nuclear Medicine,the Third Hospital Affiliated to Sun Yat-sen University,Guangzhou Guangdong 510630,China

[中图分类号]TH774

[文献标识码]B

doi:10.3969/j.issn.1674-1633.2016.09.033

[文章编号]1674-1633(2016)09-0116-03

收稿日期:2015-08-12