SPECT-CT的定期质量控制方法

摘要

本文介绍了技术人员实用的每月 SPECT-CT 质量控制 （QC） 方法，包括背景和均匀性检查等。这些方法旨在监控和维护设备的基本运行状态;然而，它们不能取代专业维护，而专业维护对于确保设备和成像可靠性至关重要。

摘要

在医学成像领域，伽马相机、单光子发射计算机断层扫描 （SPECT） 和 SPECT/CT 是重要的诊断工具。质量控制对于这些设备至关重要，因为设备故障可能导致图像质量下降，从而影响医生对医疗状况的准确评估。国际原子能机构（IAEA）和美国国家电气制造商协会（NEMA）建议进行标准化、定期的质量控制，以确保设备运行的稳定性和医学图像的可靠性。通过评估平面和断层成像模式，可以实现对设备性能的更全面的评估，确保稳定准确的运行，为临床诊断提供可靠的支持。

质量控制的重要性在于它能够及早发现设备问题、保持图像质量并保证诊断结果的可靠性。国际原子能机构 （IAEA） 为伽马相机、SPECT 和 SPECT/CT 系统的质量控制和测试制定了相关建议，强调了测试设备平面和断层成像模式的重要性。

医学影像设备的质量控制对于确保高质量图像和可靠的诊断能力起着至关重要的作用。通过监控设备性能并及时识别潜在问题，质量控制过程有助于保持医学成像的图像质量和临床诊断工作的可靠性。本文概述了 SPECT-CT 仪器采用的质量控制方法。这些方法包括背景测试、本征均匀性测试、光电倍增管增益调整、旋转中心测试、CT 图像质量控制、图像融合测试和其他相关程序。

引言

单光子发射计算机断层扫描-计算机断层扫描（SPECT-CT）作为核医学诊断的关键设备，直接影响图像质量和诊断结果的准确性1,2,3,4。因此，实施严格的设备质量控制，特别是定期的质量控制，对于确保SPECT/CT设备的稳定运行和诊断结果的可靠性至关重要⁵。如果能够及时发现和纠正SPECT-CT仪器的问题，不仅可以增强图像质量，延长机器的使用寿命，还可以进一步提高核医学科的临床诊断水平^2,6。

质量控制的重要性体现在几个方面：首先，它可以及时发现设备性能的退化或故障，防止因设备问题而误诊或漏诊;其次，通过定期的校准和维护，质量控制确保图像质量的稳定性和一致性，为临床诊断提供可靠的依据;最后，全面的质量控制体系有助于延长设备的使用寿命并降低维护成本 ^1,7,8。

本文中详述的质量控制作是国际原子能机构（IAEA）和美国国家电气制造商协会（NEMA）^9,10推荐的定期质量控制计划的一部分。这些作与关键设备的性能有关，不需要额外的技术或设备。它们可以由医疗技术人员按照本文中概述的程序执行。

定期质量控制是SPECT-CT设备质量控制的核心环节¹¹.它建立科学合理的质量控制周期，对设备的关键性能指标进行定期测试和评估，确保设备始终处于最佳^{工作状态9,12}。定期质控频率应根据设备的使用频率、性能稳定性、临床需要等因素合理设定，并必须严格执行¹³.

SPECT-CT设备质量控制，特别是周期性质量控制，是核医学质量^{保证体系的重要}组成部分^9,13。通过建立并严格执行全面的质量控制体系，可以有效保证SPECT-CT设备的性能稳定性和图像质量，为临床诊疗提供可靠的技术支持¹¹.

本文介绍了几种医疗技术人员可以独立实施的SPECT-CT质量控制方法。此外，鉴于现有指南仅概述了推荐的质量控制项目，而没有规定质量控制实施的时间间隔或周期，本文参考最新的国际标准和指南，结合临床工作量的经验和设备质量控制的需求，提出了一种周期性质量控制方法，以及一种使放射源更加均匀和稳定^{的点源制作方法14,15}.

方案

1. 准备工作

1. 机房环境背景测试
   1. 使用数字多功能表面污染计测试检测器周围的区域，包括地面、墙壁、检测器外壳、机架、检测床和其他容易污染的位置，以排除环境污染（图 1）。
2. 准直器的拆卸
   注意：作前，清除检查床和检测器附近的任何障碍物，以确保有足够的空间进行床移动和检测器旋转。
   1. 拆下准直器
      1. 使用遥控器 （RCU） 顶部的 UP/DOWN 键在机架显示菜单的程序列中选择准 直器交换 项目。同时按下 RCU 的 Enable 键（侧键）和 SET 键（图 2A）。
      2. 当屏幕显示 将工作台移至倾斜位置时，踩下检查床脚离合器（位于靠近检测器的床侧下方）以解锁床（图 2B）。沿着地面轨道顺时针将床推到倾斜侧的极限点，直到它锁定并发出咔嗒声。
         注意： 在移动方向的另一侧执行此作，以防止在床移动过程中脚部受伤。
      3. 将检查床固定到地面挡块后，屏幕将显示 放置准直器推车 （图 2C）。此时，需要将准直器推车定位在探测器准直器推车导板的前面。最后，踩下两侧车轮上的制动器，防止推车因准直器惯性而移位，在准直器拆卸过程中造成损坏。
      4. 将手推车固定到接地针插孔后，屏幕将显示指令按 GO 打开机构 （图 2D）。此时，同时按下 RCU 上的 Enable 键和 GO 键。
      5. 轮廓机构完全打开后（屏幕显示 卸载准直器）（图 2E），使用推车手柄取下准直器。按住探测器顶部的安全锁打开，释放准直器，对另一侧重复。
      6. 当屏幕显示“确保准直器固定在推车上”时。存放推车，然后将推车与下一个准直器组对接（图 2F），踩下推车圆形地板销外的方踏板，提起销，然后将推车移开。
         注意： 切勿仅在一侧移动准直器的推车，以免翻倒;仅使用专用扳手进行准直器处理。
   2. 安装虚拟准直器
      注意：虚拟准直器包括探测器 1 和 2 的两部分：透明备用准直器板及其金属支架。
      1. 当屏幕确认 推车就位时。装入准直器，将 1 号和 2 号透明准直器板插入检测器的准直器轨道。将相应的 1 号和 2 号支架插入检测器和准直器之间的间隙中。对准直器和连接支架和龙门架的螺丝孔，并将每个螺钉转动到最紧的位置，以固定虚拟准直器。
      2. 一旦屏幕显示已 加载准直器。按 GO 关闭轮廓机构，同时按 Enable 和 GO 键以关闭准直器轮廓机构（图 3A，B）。
      3. 当屏幕显示 “移除准直器推车”时，将推车的虚拟限位开关（图 3C）向上滑动到 1 号虚拟准直器支架下方（表示推车已移出极限点）。按 启用 键和 GO 键关闭轮廓机构。
      4. 当屏幕显示 “将工作台移至中心位置”时，将检查台返回到中心极限点。同时按下 Enable 键和 GO 键可启动探测器向外移动和机架自检。
      5. 当屏幕显示 按其中 一个准直器上的主 PSD 时，按下检测器 1 和 2 最内侧的白色小按钮（虚拟压敏设备）（图 3D），然后按下检测器最内侧的长面板。屏幕将确认虚拟准直器交换成功。
         注意： 拧紧螺钉前请稳住支架手柄，请勿使用安装备用准直器的 CT X 射线机，以免损坏探测器。
3. 点源生产
   注意：此步骤涉及使用放射性药物，需要采取适当的辐射防护措施。在点源的生产、移动和利用过程中，必须实施辐射防护^16,17。有关本文涵盖的保护相关内容，请参阅讨论部分了解详细信息。
   1. 在辐射防护柜中，使用新的 2 mL 一次性注射器。取下针帽，将一个 5 毫米的棉球（与瓶盖的内径相匹配）放入瓶盖¹⁸ 内（图 4）。重复此过程以制备总剂量为 1 mCi 的第二个点源。
   2. 以小增量向棉球中加入 ^99mTcO₄^- ，直到剂量达到 0.5-0.8 mCi（使用取代准直器的计数率为 20-40 kCt/s）。将完成的点源放入铅屏蔽容器中。
      注意：建议使用比活性为10 mCi / mL的高锝酸钠溶液来制备质量控制源。在此活性水平下，直径为5毫米的棉球足以吸附所需剂量体积的溶液，从而避免因体积过大而导致液体溢出过多对质量控制效果造成影响。

2. 质量控制作

注意：质量控制包括核医学（背景、固有均匀性、旋转中心）和CT（管预热、空气校准、图像融合）测试。关闭房间屏蔽门，并在背景和固有均匀性测试期间限制进入。避免在房间外使用 PET 药物或注射患者，以防止结果错误（后台测试界面见 图 5 ）。

1. 背景测试
   1. 使用 RCU 的向上/向下键在模式列中选择 L。同时按下 Enable 键和 SET 键转换为 L 模式。
   2. 在采集工作站的NM界面上，选择设置，然后选择QC工具栏中的每日QC。在左栏中选择“背景测试（两个检测器）”，同时选中“检测器1”和“检测器2”，然后单击“开始”。
   3. 获取后，单击 下一步 生成后台测试报告。使用右上角的 “在浏览器中打开” 在 Web 浏览器中打开报表。或者，单击右上角的 “更多”以访问其他选项。其中一个选项是 “将页面另存为”，它允许用户将报告保存到他们的计算机。最后，单击 “保存” 以保存报告。
   4. 如果报告显示 “通过” （蓝色），则测试成功。如果 失败 （红色），请使用表面污染计识别/去除污染，然后在进行固有均匀性测试之前重复测试。
2. 固有均匀性测试
   1. 将检测器保持在 L 模式。将准备好的点源放置在距离探测器大于 2.5 m 的地方。旋转探测器 1（使用 RCU 的旋转键）以直接面向点源，使其平面垂直于点源。
   2. 在采集站界面（无需退出后台测试）上，从左侧边栏中选择 图像质量（Detector1）， 单击 应用，然后单击 开始。完成后，单击 下一步 生成报告。
   3. 对 Detector2 重复此作：将其旋转以面向点源，在采集站中选择 Image Quality （Detector2）， 单击 Apply，然后单击 Start。使用 “下一步”生成报告。
   4. 蓝色 的“通过” 表示成功。对于红色 的“失败”，请调整受影响探测器¹⁹ 的光电倍增管增益（图6）。
      注意： 点源的放置位置应距离检测器 2.5 m ≥，当检测器处于质量控制作的默认高度时，与检测器中心标记点的连接线垂直于检测器平面上的任何固定位置，例如墙壁。该位置是在设备安装过程中在制造商工程师的协助下确定的。当在默认高度 L 模式下旋转探测器时，另一个探测器也适用于该位置。
3. 光电倍增管增益调整
   1. 在 NM 界面上，单击 “设置”，选择“ QC ”工具栏，然后选择 “定期重新调整”。
   2. 在目标检测器下选择 Iter Cal （例如， 源定位 （Detector1））。将点源放置在距离探测器 2.5 m 处，旋转探测器以面向源，垂直于其平面，然后单击采集站上的 开始 。
   3. 程序完成后，从左栏中选择 能量增益校准 ，单击 应用进行 自动调整。重新运行 图像质量 测试。如果仍然显示“失败”，请联系制造商的工程师（图 7）。
4. 准直器交换
   1. 使用 RCU 的上/下键在机架屏幕的模式界面上选择准直器交换。同时按下 Enable 键和 SET 键。当屏幕显示将工作台移至倾斜位置时，踩下床离合器踏板，顺时针将床推至倾斜侧极限点。
   2. 一旦检查床被接地挡块固定，屏幕将显示 放置准直器推车。在此阶段，将推车上的虚拟限位开关滑动到 1 号准直器支架下方。当虚拟限位开关接合时，屏幕将显示 按 打开机制。同时按下 Enable 和 GO 键。准直器轮廓装置打开后，拆下备用准直器板和支架。
   3. 将带有低能量、高分辨率或通用准直器的推车放置在检测器的前限位点。对齐推车和检测器导轨，踩在接地销上，按下推车导轨的安全锁，然后将准直器推到探测器导轨上。用探测器的安全锁开关锁定准直器，对另一侧重复。
   4. 当两个准直器都就位时（屏幕显示 准直器已加载。按下可关闭轮廓机构），按 启用 键和 GO 键关闭并锁定轮廓机构。
   5. 当屏幕显示 Remove Collimator Cart 时，将推车移开。释放限制后，屏幕将显示 将桌子移至中心位置。将床放回中央接地挡块。锁定后，按 启用 键和 GO 键启动探测器的向外移动。
   6. 当屏幕显示 按主 PSD 在其中一个准直器上时，按下准直器面板上的主（前）压敏设备。对于 在其中一个准直器上按下小 PSD，按下检测器内的小（后）压敏设备。
   7. 完成所有步骤后，屏幕将确认 准直器交换成功完成 。
5. 旋转中心测试
   注意：使用 1 mCi ^99mTcO₄ ^点源。准直器可以是低能耗高分辨率 （LEHR） 或通用 （LEGP）。在设置界面中，从 QC 工具栏中选择 C.O.R QC。根据日常工作流程，在 H 模式（断层扫描/融合所需）和 L 模式（心脏 L 模式采集所需）之间进行选择。
   1. 质量控制方法：COR测试H模式
      1. 在左栏的 COR 测试 H 模式下选择源定位功能。单击应用，进入机房，按RCU的ENABLE键和SET键启动H模式。将匹配的白色三脚架放在靠近探测器的床头上。
      2. 将三脚架的长臂伸至探测器中心。将点源注射器放置在臂的末端，靠近检测器中心。
      3. 调整点源和床高度，直到源图像完全进入红色圆圈（在探测器 1 和 2 上）。按 Enable 键和 GO 键（或单击采集站上的 Start ）开始测试（图8）。
      4. 采集后，点击下一步，然后在左侧边栏中选择 COR 采集 ，点击 应用，按 启用 键和 GO 键开始采集。采集后，选择 COR 处理，单击 应用，然后单击 下一步 以处理数据。
      5. 蓝色的“通过”确认成功;红色“失败”需要联系制造商的工程师。
   2. 质量控制方法：COR 测试 L 模式
      1. 在 H 模式之后，在 COR 测试 L 模式下选择源定位附加，而无需重新定位点源。按 RCU 的 Enable 键和 SET 键进入 L 模式。如果需要，调整源以与红色圆圈对齐，然后按照与 H 模式相同的步骤作。
6. 计算机断层扫描 （CT） 图像的质量控制（图 9）
   注意： 在这些测试期间，确保房间无人居住并且屏蔽门已关闭。
   1. 管预热
      1. 在第一次每日 CT 扫描之前或如果 CT 已闲置 > 2 小时，则进行管预热。
      2. 通过 2 端口 KVM 交换机选择端口 2 或单击 CT 图标（NM 界面的左下角）。在CT界面中，从底部工具栏中选择Daily Prep，单击Tube Warmup，然后按CT控制台上闪烁的Scan按钮开始曝光。
      3. 完成后， 每日准备 界面将在左下角显示绿色 02：00 ，确认预热成功。
   2. 快速校准
      1. 在 “每日准备 ”界面中，选择 “快速校准”。按下闪烁的 扫描 按钮开始曝光。
      2. 该程序将按顺序完成以下任务：i） 聚酯薄膜窗口检查，ii） 冷预热，iii） 预热 1，iv） 预热 2，v） 准直器校准，vi） FAP 检查扫描。
      3. 完成后，单击退出返回初始 CT 界面。切换回端口 1（通过 2 端口 KVM 切换器）或在左上角工具栏中选择 NM。
7. 图像融合测试
   注意：首先完成 COR 测试。使用制造商提供的 QC 模型。本实验中使用的材料是 ^99mTcO₄^- 的放射源，活性水平为6等分试样，加载在5 mL注射器中，比活性为1 mCi / 5mL。放射源的制备在辐射防护柜中完成，使用比活性为10 mCi/mL的高锝酸钠溶液进行稀释。制备后，将源放置在铅屏蔽装置中进行运输和储存直至使用。放射源的使用必须严格遵守保护措施和放射性废物处置方法（详见讨论部分）。
   1. 测试前准备
      1. 准备六个 10 mL 注射器，每个注射器装有 1 mCi ^99mTcO₄^- ，静置 30 分钟。将注射器放入模型的六个编号凹槽中。将床缩回 0 位置，将模型缩回秤上的 70-90 处（注射器 4、5、6 朝向检测器），并在检测器侧附近添加 15 Kg 重物（接近 0）。
   2. 融合测试
      1. 在NM界面中，单击设置，在QC下选择X-Ray to NM Registration，然后选择Registration Test （Tomo）。从左侧边栏中选择 Registration Test Acquisition，单击 Start，进入房间，然后按 RCU 的 Enable 键和 SET 键。机架移动后（屏幕显示 GO），按启用键和 GO 键（或单击采集站上的开始）开始 NM 断层扫描采集。
      2. NM采集后（屏幕显示 按GO转CT），按RCU的 Enable 键和 GO 键进入 CT 界面。单击放射学图标的 “确认” 按钮，按闪烁的 “扫描 ”按钮获取 CT 图像，然后单击“ CT Acq Completed ”（左下角）返回 NM 界面。点击 注册测试处理， 将数据传输到处理工位;保持界面打开。
      3. 在处理工作站上，找到“注册”文件，选择“Tomo 和 CTACTomo 数据”，在“杂项”下选择“SPECT-CT 注册 QC”，然后单击“开始”。处理完毕后，返回采集站，单击“获取结果”，然后检查蓝色的“通过”（成功）或红色的“失败”（请联系制造商的工程师）。

结果

在这里，我们提出了一种方便的周期性SPECT-CT设备质量控制方法，供医疗技术人员实施。图 1 调查了机房环境中的放射性污染。图2说明了更换探测器的分步过程，图3为虚拟准直器的安装方法，图4为点源的配置，图5为环境和探测器背景的测试，图6、图7和图8为核医学模块的质量控制内容，CT质量控制方法如图9所示。图 10 采用 Bland-Altman 一致性分析图，对 2023 年 1 月至 2025 年 4 月...

讨论

SPECT-CT 是核医学部门成像设备的重要组成部分，特别是考虑到诊断和治疗的日益整合。图像的准确性、更高要求的可信度以及设备质量控制是设备成像准确可靠的重要保证。对于因各种原因未购买厂家提供的设备维修的单位，这些单位的人员自行进行常规的设备质量控制对于设备的正常运行、图像的准确性和诊断水平的保证尤为重要。

在核医学部分，固有的均匀性是探测器采集图像清晰准确的保证。旋转中心决定了断层扫描图像是否连续和准确。在CT部分，管预热是保证CT图像清晰度、延长管使用寿命的基础。空气校准可以消除CT图像的伪影和误差，提高图像的质量和准确性。图像融合测试以旋转中心为基础，以保证核医学图像和CT图像的融合精度。这在临床病变诊断中起着重要作用。

在运行过程中，超过其设计使用寿命或在重负载下运行的设备更容易出现质量控制失败的情况。此外，对于使用过时的设备，在质量控制过程中甚至可能发生机械故障。因此，有必要由熟悉设备的训练有素的人员进行质量控制作。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
准直器车	通用电气医疗保健	发现号 NM/CT 670	用于装载低能高分辨率准直器的推车
LEHR型准直机	通用电气医疗保健	发现号 NM/CT 670	低能高分辨率准直仪，用于伽马相机采集过程中滤波低能光子。
干棉签	慈溪华宝医疗用品工业贸易发展有限公司	无菌型75毫米	用于制作点源的棉花棉棒被制成直径约2.5毫米的球状，以吸附99mTcO4溶液。
一次性无菌注射器	浙江隆德药业有限公司	一次性无菌注射器，针头容量为2毫升	用于制作点源，注射器的针盖部分作为点源的载体。
SPECT/CT	通用电气医疗保健	发现号 NM/CT 670	设备正在充电。
表面污染监测仪	IMI国际公司	警探警报V2	地表污染监测。
虚拟同步器	通用电气医疗保健	发现号 NM/CT 670	用于质量控制的配件