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当前位置:电子发烧友网 > 图书频道 > 仪器 > 《医学影像设备》 > 第6章 发射型计算机断层成像设备

第9节 SPECT机的质量控制

SPECT机的影像是经过数据采集和一系列数学处理过程而获得的,要求机器必须具有比γ相机更高的精度和稳定性,质量控制是获得高质量断层影像和可靠数据的一个重要环节,这是临床应用不容忽视的问题。只有严格的质量控制才能获得准确的诊断依据。SPECT机的质量控制包括均匀性、旋转中心、γ光子衰减的定期校正以及对电性能和机械的不定期检查调整。
图6-14  SPECT均匀性测试结果 

图6-14 SPECT均匀性测试结果

    1.均匀性校正
    SPECT机的均匀性是决定影像质量的最主要技术指标。所谓均匀性是指γ射线均匀照射探头时,在其所产生的平面影像上计数光点的均匀分布情况,或一个点源放置于视野的不同点上产生相同计数率的能力(图6-14)。
    许多因素均可以导致均匀性降低,例如:光电倍增管的老化、前置放大电路增益不匹配、脉冲高度分析器不稳定、能量峰的漂移、直流高压不稳定等,更主要的是在采集、重建等过程中产生的噪声,把均匀性灵敏度的变化放大。SPECT均匀性分为固有均匀性(卸掉准直器)和系统均匀性(装上准直器)。
    (1)固有均匀性测试  均匀性的定量表示法有积分均匀性和微分均匀性两种,前者表示探测视野内计数密度的最大偏差,后者表示探测视野内一定距离间计数密度的最大变化率。探头的探测视野分为有效视野(UFOV)和中心视野(CFOV),现简介其测试方法。
    取下准直器,装上UFOV屏蔽环,取99Tcm或57Co点源置于距探头平面中心2.5m左右(5倍于UFOV直径),点源上放置一块2~3mm铜片,以吸收γ射线以外的其他射线。点源的活度以其所产生的计数率不超过20Kcount/s为限。设测试矩阵64×64,能量窗宽20%,停止采集条件为总计数达到30000Kcount,在校正前后各采集1幅平面均匀性影像。然后用均匀性校正软件调出校正前后的平面均匀性影像,即可获得微分和积分均匀性测试值。一般说来,性能良好的SPECT其积分均匀性<2%(≯3%),微分均匀性<1%(≯2%)。如果达不到上述要求,应重新进行校正,重新校正后仍不符要求,应排查原因,检修机器,直到符合要求为止。  (2)系统均匀性测试  应装上不同类型的准直器分别进行测试,放射源采用面源,要求面源自身均匀性<1%。测定方法与固有均匀性相同。
    最后要指出的是每次校正机器均匀性应至少通电20min后再进行。
    2.空间分辨率测定
    SPECT机的空间分辨率是指能清晰分辨出两个点源或线源之间的最小距离。SPECT的系统分辨率(Rs)取决于探测器不配准直器的固有分辨率(Ri)和准直器的分辨率(Rc)。它们之间的关系是:Rs2=Ri2+Rc2。
    影响固有分辨率主要有2个因素:一个是在闪烁晶体内产生的闪烁光子数的统计涨落,以及闪烁光传递给各光电倍增管的光子数的统计涨落;另一个是高能γ光子在晶体内的多次散射。这些因素均可能引起对闪烁事件的定位误差,从而影响空间分辨率。
    (1)固有分辨率测定(铅栅模型法)  一般采用四象限铅栅模型。它是将一块类似与晶体大小的有机塑料板分为4个象限,分别贴上不同宽度和间隔的铅条组成。测量时卸下准直器,换上铅栅模型,将一活度为18.5~37MBq的99Tcm或57Co点源置于距探头平面中心2.5m处,调节能量及窗宽(与均匀性测试相同),以累计计数2000Kcount为停止条件,采集1幅平面影像。每将铅栅转动90°,再以同样条件采集1幅影像,共4幅。从不同象限照片上能分辨的最小铅条宽度即为最大空间固有分辨率。通常为4mm,最佳可达2mm。
    (2)系统分辨率  应装上不同类型的准直器分别进行测试,放射源采用活度为200MBq的面源,测定方法与固有均匀性相同。
    3.空间线性校正
    空间线性是指一个直线放射源在显像装置上同样重现为直线影像的能力。线性度有随时间而缓慢变化的倾向,它与空间分辨率和均匀性都有一定的相互关系。
    测量时卸下准直器,换上铅栅模型,将一活度为200MBq的99Tcm面源置于探头平面,调节能量及窗宽(与均匀性测试相同),以累计计数10000Kcount为停止条件,采集1幅平面影像。每将铅栅转动90°,再以同样条件采集1幅影像,共4幅。从不同象限照片上根据铅条的弯曲情况用肉眼直观定性评价SPECT的空间线性。也可以调用线性校正软件进行定量测定,其结果以绝对线性和微分线性表示。一般位移最大值应≤±1.2mm。如超过此值或偏离验收指标10%以上时,应对机器进行调试。
    4.死时间和计数率特性测定
    死时间和计数率特性是SPECT机的又一重要性能指标。探测器能够分开2个闪烁光子的最短时间称为死时间,用τ表示。任何计数单元如ADC、MCA等都会产生死时间。死时间造成计数丢失,因而真实计数率与观察计数率在低计数率时为线性关系,在高计数率时呈非线性关系。观察计数率对真实计数率所作的曲线称计数率特性曲线。死时间用双源法测量,计数率特性曲线可用铜片吸收法测定。一般SPECT机的死时间为4.5~10μs。
    5.固有能量分辨率
    固有能量分辨率是指SPECT机分辨能量相近的2个γ事件光电峰的能力,这一参数决定了SPECT机识别原发γ事件和散发事件的能力。一般用能谱曲线的半高宽(WHM)相对于峰值的百分比表示。对于NaI(Tl)晶体闪烁探头一般为12%~14%。
    6.旋转中心校正(COR)
    SPECT采集数据,需要探头绕人体转动,这样就存在一个旋转中心的问题。它的精度影响影像分辨率。旋转中心、旋转轴的偏移和被测物体对中心偏移,影响投影曲线微分的变化,以致在影像上产生正负误差的变化,可见旋转中心的精度给重建影像带来的影响是不可忽视的。
    实际上,旋转中心有3个:①机械(或几何)旋转中心,即探头旋转一周轨迹的中心,严格地说应该是穿过该中心与轨迹面垂直的轴线(Ym);②晶体平面影像X,Y位置座标旋转中心(Ye);③计算机投影采集存贮矩阵中心(Yc)。理想的校正结果应该是:Ye与Ym严格对准,Ye与c严格重合。
    (1)调整方法  Ye是电旋转中心,Ym是机械旋转中心。对于晶体平面的旋转中心(Ym),在这个中心轴上的x电位置(Ye)信号应该是0。当满足这点时,认为Ye与晶体面旋转中心轴一致,这时由Ym轴向晶体面做垂线,垂线穿过晶体旋转中轴,而且与Ym平行,认为Ye与Ym对准。如对不准,要进行机械调整。Ye与晶体面旋转轴不一致,调x座标电路。
(2)校正方法  一般由机器配备的COR校正程序自动进行。该程序先用一标准点源或线源在360°内采集一组数据,对旋转中心在每个角度位置的变化建立一组校正值,然后用该组校正值去校正每一个投影剖面。