李曉紅

在核醫(yī)學(xué)影像中影像診斷的提高離不開(kāi)儀器設(shè)備與顯像藥物的發(fā)展。就像馬克思所說(shuō)的生產(chǎn)力的發(fā)展中離不開(kāi)生產(chǎn)資料。

就核醫(yī)學(xué)儀器SPECT顯像而論，SPECT儀器的質(zhì)控、放射性核素標(biāo)記、操作者的資質(zhì)是保證儀器影像質(zhì)量的第一步；SPECT采集參數(shù)、核素注射方法位置、被注射體的擺位是確保儀器影像質(zhì)量的第二步；SPECT圖像重建、感興趣區(qū)選定是擔(dān)保儀器圖像質(zhì)量的第三步；醫(yī)師或技師最后調(diào)節(jié)圖像大小、灰度、位置等是控制圖像質(zhì)量第四步；而醫(yī)師對(duì)圖像做出最后診斷或判斷是整個(gè)流程中的最后一步。就整個(gè)顯像流程而言每一步都很重要，只有先確保第一步正確，才能保證后面正確步驟。

在我國(guó)北京、上海等特大型城市中建有核醫(yī)學(xué)質(zhì)控中心，定期檢查該地區(qū)核醫(yī)學(xué)顯像質(zhì)量。這些城市核醫(yī)學(xué)科的醫(yī)技人員或儀器工程師會(huì)定期做儀器的質(zhì)控與保養(yǎng)，不僅減少了儀器故障的發(fā)生率，也可使儀器操作者更好的熟悉設(shè)備[1-2]。在平時(shí)工作中最為常見(jiàn)的SPECT質(zhì)控有固有均勻度、固有鉛柵、系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)中心、Jaszezak模型、hoffman腦模型等。通過(guò)質(zhì)控試驗(yàn)，分析不同矩陣采集數(shù)據(jù)以及不同距離采集數(shù)據(jù)對(duì)SPECT影像學(xué)結(jié)果。

1 方法與步驟

實(shí)驗(yàn)以低能高分辨的準(zhǔn)直器為基礎(chǔ)，使用不同采集矩陣、采集距離，通過(guò)采集計(jì)數(shù)、采集時(shí)間、半高寬等客觀數(shù)據(jù)與肉眼觀察圖像這種主觀結(jié)果，綜合分析圖像結(jié)果。

使用儀器為德國(guó)西門(mén)子E.CAM SPECT。操作中放射源制備參數(shù)的選取依據(jù)GBT 18988.2.2003 (放射性核素成像設(shè)備性能和試驗(yàn)規(guī)則第2部分：?jiǎn)喂庾影l(fā)射計(jì)算機(jī)斷層裝置)及西門(mén)子儀器說(shuō)明書(shū)中相關(guān)要求進(jìn)行。放射性核素為99Tcm，時(shí)間采集的數(shù)據(jù)按照6.0067 h為半衰期，對(duì)采集后的計(jì)數(shù)值做時(shí)間上的標(biāo)準(zhǔn)化。前臺(tái)軟件版本e.soft Version:2.1.6.5。

1.1 實(shí)驗(yàn)一

模擬甲狀腺在不同距離、矩陣的采集，并分析數(shù)據(jù)。取800

MBq的放射性核素99Tcm，置于最大刻度100 ml的燒杯，使用滴管加樣，使核素溶解于100 ml的水中，用玻璃棒攪勻后，取5 ml針筒抽取5 ml容積的溶液。然后模擬臨床上單側(cè)甲狀腺到準(zhǔn)直器的測(cè)量距離，針筒位置在探頭中央，固定選用ZOOM3.2，以1號(hào)探頭為基準(zhǔn)，采集單幀60 s時(shí)間，針筒離準(zhǔn)直器30 mm、50 mm、100 mm、150 mm、200 mm，并設(shè)置64×64、128×128、256×256三種矩陣。經(jīng)過(guò)15次測(cè)試后，使用活度計(jì)測(cè)試該源放射劑量后，分析采集計(jì)數(shù)的變化情況。

1.2 實(shí)驗(yàn)二

點(diǎn)源測(cè)試不同距離、矩陣的采集，并分析數(shù)據(jù)。用西門(mén)子所提供的點(diǎn)源容器制作2個(gè)點(diǎn)源，每個(gè)點(diǎn)源計(jì)數(shù)約40 MBq，2個(gè)點(diǎn)源平行置于探頭中央距離探頭100 mm處，且相互間隔10 mm，設(shè)置128×128、256×256、512×512三種矩陣，ZOOM1.45，在距離探頭30 mm、50 mm、100 mm、150 mm、200 mm處分別采集1000 kcounts。取兩個(gè)點(diǎn)源的150 mm、200 mm處測(cè)試數(shù)據(jù)，在采集點(diǎn)源上畫(huà)3條直線，分析SPECT低能高分辨率系統(tǒng)分辨率情況[3]。取不同采集距離、不同采集矩陣的數(shù)據(jù)，通過(guò)調(diào)節(jié)圖像灰度，肉眼觀察視野中點(diǎn)源的分辨情況。

1.3 實(shí)驗(yàn)三

通過(guò)簡(jiǎn)單函數(shù)重建，分析不同矩陣采集數(shù)據(jù)的寬容度。取實(shí)驗(yàn)二所得的圖像，使用不同參數(shù)的Butterworth函數(shù)重建后，觀察點(diǎn)源在視野中的分辨情況。

2 結(jié)果

實(shí)驗(yàn)一：15次測(cè)量計(jì)數(shù)結(jié)果為(262.45 kcounts±5.34 kcounts）。對(duì)相同距離下三種矩陣的計(jì)數(shù)做兩兩比較q檢驗(yàn)，30 mm、50 mm、100 mm、150 mm、200 mm處的q值分別為0.80、0.82、0.76；0.79、0.83、0.85；0.80、0.82、0.83；0.82、0.83、0.85；0.83、0.85、0.89，以上均P＜0.01，尚不能認(rèn)為相同距離時(shí)不同矩陣的采集計(jì)數(shù)有差別。在空氣介質(zhì)中有效計(jì)數(shù)隨著采集距離增加而減少，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義且成反比關(guān)系(r2=0.8237,P＜0.05)。有效計(jì)數(shù)與采集距離曲線分析：y=-4.1044x2+17.411x+26683, r2=0.8758。

實(shí)驗(yàn)二：150 mm、200 mm處三種不同矩陣在空氣介質(zhì)中的低能高分辨率準(zhǔn)直器系統(tǒng)分辨率(見(jiàn)表1)。

表1 三種矩陣的系統(tǒng)分辨率

不同采集距離的結(jié)果相類(lèi)似，以100 mm數(shù)據(jù)為例：顏色條在(100,0)時(shí)，3種矩陣均能清晰分辯出2個(gè)分開(kāi)的點(diǎn)源。顏色條在(40,0)時(shí)，只有256×256、512×512兩種矩陣能清晰分辯出2個(gè)分開(kāi)的點(diǎn)源。顏色條在(0,0)時(shí)，只有矩陣512×512能清晰分辯出2個(gè)分開(kāi)點(diǎn)源。

實(shí)驗(yàn)三：小截止頻率使圖像平滑，大截止頻率使圖像銳化。通過(guò)合適Butterworth函數(shù)重建的圖像，均能分出2個(gè)分開(kāi)的點(diǎn)源。低矩陣、點(diǎn)源與探頭距離遠(yuǎn)的圖像需要更大的截止頻率來(lái)使圖像中的2個(gè)點(diǎn)源分開(kāi)。在實(shí)際操作中，高矩陣、點(diǎn)源與探頭距離近的圖像可調(diào)節(jié)的寬容度大。

3 討論

在SPECT顯像中，由于平行孔的準(zhǔn)直器裝配在探頭上后，其有效采集面積為40 cm×55 cm，而兩側(cè)甲狀腺的長(zhǎng)徑一般僅5 cm左右，所以在采集時(shí)，往往選擇較大的ZOOM值，而實(shí)驗(yàn)一中也使用5 ml的針筒代替甲狀腺[4-6]。在進(jìn)行甲狀腺顯像時(shí)，患者取仰臥位，頸部放置軟墊頭頸部后仰，使甲狀腺充分暴露，平行孔準(zhǔn)直器在人的正上方進(jìn)行探測(cè)。按照操作常規(guī)要求平行孔準(zhǔn)直器盡可能的貼近受檢者，影像要求甲狀腺在影像中央，靶器官影像占屏幕80%，臟器位置固定。在實(shí)際操作中，因?yàn)槭軝z者下頜骨與乳房(女性)的影響，平行孔準(zhǔn)直器離開(kāi)甲狀腺的距離約為10 cm遠(yuǎn)，距離增加可以得出如下結(jié)論：

(1)由于康普頓散射的原因，本底灰霧度上升，空間分辨率下降。

(2)由于空氣衰減，探測(cè)器每分鐘接收到的counts計(jì)數(shù)因?yàn)榫嚯x的增加而減少，密度分辨率下降。

(3)由于分辨率的下降導(dǎo)致圖像信噪比下降。

從實(shí)驗(yàn)一中不僅證實(shí)了空氣介質(zhì)中有效計(jì)數(shù)隨著采集距離增加而減少，更得出了在相同距離、相同時(shí)間下不同采集矩陣的總采集計(jì)數(shù)沒(méi)有差別。探頭的采集計(jì)數(shù)不會(huì)因采集矩陣的變化而變化。實(shí)驗(yàn)研究顯示，低矩陣采集相對(duì)于高矩陣采集，靈敏度不會(huì)顯著提高，這與傳統(tǒng)理解略有不同，考慮儀器在探頭固定、準(zhǔn)直器固定的情況下，儀器的基本性能已經(jīng)固定了，而探頭貼近被照物體時(shí)，探頭采集的有效計(jì)數(shù)會(huì)上升，此時(shí)靈敏度會(huì)增高，但相差不明顯。

從實(shí)驗(yàn)二中可以看出，隨著矩陣從128×128上升到256×256再上升到512×512，系統(tǒng)分辨率沒(méi)有出現(xiàn)理論上的“隨著每次矩陣的放大分辨率會(huì)上升4倍”，實(shí)際結(jié)果系統(tǒng)分辨率只是略有提高。但是512×512矩陣采集是此實(shí)驗(yàn)中分開(kāi)距離10 mm兩點(diǎn)測(cè)試中最佳表現(xiàn)方案，其FWHM值也真正＜10 mm，也就是說(shuō)512×512及以上矩陣在SPECT低能高分辨率準(zhǔn)直器中才能真正達(dá)到10 mm的分辨率，而能明確檢出10 mm大小的甲狀腺結(jié)節(jié)，也是臨床上所需的。在裝準(zhǔn)直器的時(shí)候，可以通過(guò)面源做系統(tǒng)鉛柵測(cè)試，有時(shí)可以分辨出2.5 mm甚至2 mm的情況，但這是射線通過(guò)鉛柵后散射線減少，本底灰霧度降低的結(jié)果。

通過(guò)上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)分析可以得出：在探頭晶體與準(zhǔn)直器固定的情況下，除了采集矩陣外，在其他采集時(shí)間等采集參數(shù)一致的情況下，隨著矩陣的每次上升，獲得采集的有效計(jì)數(shù)不變，獲得影像像素增加4倍，系統(tǒng)分辨率只是略有上升。通常信息量大的數(shù)據(jù)在影像重建或?yàn)V波的時(shí)候比較慢，但是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟與發(fā)展，就SPECT平面顯像而言，高矩陣圖像采集較好。既往文獻(xiàn)曾提到SPECT顯像中建議使用高矩陣采集[3]。

實(shí)驗(yàn)三的結(jié)果顯示，通過(guò)簡(jiǎn)單的函數(shù)濾波可使影像表現(xiàn)的更完美。在平面影像顯示中，運(yùn)用濾波技術(shù)，可表現(xiàn)出所需要的影像效果。就Butterworth函數(shù)而言，無(wú)論運(yùn)用何種參數(shù)，影像效果比沒(méi)有濾波前變得略微平滑，背景噪音有所改善。就Metz、Butterworth、OSEM等常用函數(shù)來(lái)說(shuō)，處理出來(lái)的影像各有不同，選用合適函數(shù)很重要[7-10]。

綜上所述在SPECT平面顯像中使用高矩陣的采集條件，探頭更貼近被照物體，如果必要可以選用合適的濾波函數(shù)，能得到更好的影像效果。

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