SPECT-CT 的定期质量控制方法

摘要

本文介绍了技术人员可采用的实用月度SPECT-CT质量控制（QC）方法，包括背景和均匀性检查等。这些方法旨在监测和维持设备的基本运行状态，但不能替代专业维护，专业维护对于确保设备和成像的可靠性至关重要。

摘要

在医学影像领域，伽马相机、单光子发射计算机断层扫描（SPECT）以及SPECT/CT是关键的诊断工具。这些设备的质量控制至关重要，因为仪器故障可能导致图像质量下降，从而影响医生对病情的准确评估。国际原子能机构（IAEA）和美国电气制造商协会（NEMA）均建议实施标准化的定期质量控制，以确保设备运行的稳定性以及医学影像的可靠性。通过对平面成像和断层成像模式进行评估，可更全面地判断设备性能，确保其稳定、准确地运行，为临床诊断提供可靠支持。

质量控制的重要性在于其能够及早发现设备问题、保持图像质量，并确保诊断结果的可靠性。国际原子能机构（IAEA）已为伽马相机、单光子发射计算机断层扫描（SPECT）以及SPECT/CT系统的质量控制与检测制定了相关建议，强调必须对设备的平面成像和断层成像模式进行检测。

医学影像设备的质量控制在确保高质量图像和可靠诊断能力方面起着至关重要的作用。通过监测设备性能并及时发现潜在问题，质量控制过程有助于维持医学影像的图像质量以及临床诊断工作的可靠性。本文概述了用于SPECT-CT仪器的质量控制方法，这些方法包括本底测试、固有均匀性测试、光电倍增管增益调整、旋转中心测试、CT图像质量控制、图像融合测试以及其他相关操作程序。

引言

单光子发射计算机断层扫描-计算机断层扫描（SPECT-CT）作为核医学诊断中的关键设备，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，尤其是定期质量控制，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。若能及时发现并纠正SPECT-CT仪器存在的问题，不仅能提高图像质量、延长设备使用寿命，还能进一步提升核医学科的临床诊断水平^2,6。

质量控制的重要性体现在多个方面：首先，它能够及时发现设备性能的退化或故障，防止因设备问题导致误诊或漏诊；其次，通过定期校准和维护，质量控制可确保图像质量的稳定性和一致性，为临床诊断提供可靠依据；最后，完善的质量控制系统有助于延长设备使用寿命，降低维护成本^1,7,8。

本文所述的质量控制操作属于国际原子能机构（IAEA）和美国电气制造商协会（NEMA）推荐的定期质量控制计划的一部分^9,10。这些操作涉及关键设备的性能评估，无需额外的技术或设备，可由医疗技术人员按照本文所述程序执行。

定期质量控制是SPECT-CT设备质量控制的核心环节¹¹。通过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检测与评估，确保设备始终处于最佳工作状态^9,12。定期质量控制的频率应根据设备使用频率、性能稳定性及临床需求等因素合理设定，并严格执行¹³。

SPECT-CT 设备的质量控制，尤其是定期质量控制，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，可有效保障 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。

本文介绍了几种医学技术人员可独立实施的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，但未明确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与指南，结合临床工作量经验及设备质量控制需求，提出了一种周期性质量控制方法，并介绍了一种点源制备方法，可使放射性源更加均匀和稳定^14,15。

方案

1. 准备

1. 机房环境背景检测
   1. 使用数字多功能表面污染检测仪检测探测器周围的区域，包括地面、墙壁、探测器外壳、机架、检查床及其他易受污染的部位，以排除环境污染物的存在（图1).
2. 准直器的拆卸
   注意：操作前，应清除检查床和探测器附近的任何障碍物，以确保检查床移动和探测器旋转具有足够的空间。
   1. 移除准直器
      1. 使用 上/下 遥控单元（RCU）顶部的按键用于选择 准直器更换 程序”列中的项目。同时按下 启用 侧键（Side key）和 SET RCU 的钥匙（图2A).
      2. 当屏幕显示时 将实验台移至倾斜位置，踩下检查床脚踏离合器（位于床侧靠近探测器的一端下方）以解锁检查床图2B沿地面轨迹顺时针推动床体至倾斜侧极限位置，直至听到咔嗒声锁定。
         注意：为防止移动病床时伤及足部，此操作应在移动方向的相反侧进行。
      3. 一旦检查床固定到地面限位器上，屏幕将显示 放置准直器推车 (图 2C此时，需将准直器推车置于探测器准直器推车导板前方。最后，压下推车两侧车轮的刹车，以防止准直器在拆卸过程中因惯性导致推车移位而造成损坏。
      4. 一旦将推车固定到地面固定销上，屏幕将显示操作指令 按 GO 键以启动装置 (图2D）。此时，同时按下 启用 键和 GO 遥控器上的按键。
      5. 轮廓勾画机制完全打开后（屏幕显示 卸载准直器) (图 2E），使用手推车把手卸下准直器。通过握住探测器顶部的安全锁并保持其打开状态来释放准直器，另一侧重复相同操作。
      6. 当屏幕显示时 确保准直器已固定在推车上。存放推车，然后将推车与下一组准直器对接 (图 2F），踩下推车圆形底板销外侧的方形踏板，抬起销钉，然后将推车移开。
         注意：切勿在仅一侧安装准直器的情况下移动推车，以防倾翻；准直器操作必须使用专用扳手。
   2. 虚拟准直器的安装
      注意：虚拟准直器包含用于探测器1和探测器2的两个部分：透明备用准直器板及其金属支撑架。
      1. 当屏幕确认时 准直器就位。装载准直器将1号和2号透明准直器板插入探测器的准直器轨道中。将相应的1号和2号支架插入探测器与准直器之间的间隙。对准准直器与连接支架至机架的螺孔，依次将每颗螺钉拧至最紧位置，以固定虚拟准直器。
      2. 当屏幕显示后 准直器已装载。按下“开始”以关闭轮廓调节机构，按下 启用 和 GO 同时按住按键以关闭准直器轮廓机构（图3A，B).
      3. 当屏幕显示时 移除准直器推车，滑动推车的虚拟限位开关（图3C）向上移动至1号虚拟准直器支架下方（表示小车已移出限位点）。按下 启用 关键和 GO 关闭轮廓机制的关键。
      4. 当屏幕显示时 将桌子移至中央位置，将检查床返回至中心限位点。按下 启用 关键和 GO 同时按下按键，以启动探测器的向外移动和齿条自检。
      5. 当屏幕显示时 将主PSD压在其中一个准直器上，按下白色小按钮（虚拟压力感应装置）（图3D在探测器1和探测器2最内侧安装）后，按压探测器最内侧的长面板。屏幕将确认虚拟准直器更换成功。
         注意：在拧紧螺钉前，应保持支架手柄稳定，且不得在安装备用准直器的情况下使用CT X射线机，以避免探测器损坏。
3. 点源制备
   注意：此步骤涉及放射性药物的使用，需采取适当的辐射防护措施。在点源的制备、移动和使用过程中，必须实施辐射防护^16,17有关本文涉及的保护相关内容，请参见讨论部分以获取详细信息。
   1. 在辐射防护柜中，使用一支新的2 mL一次性注射器。取下针帽，并将一个5 mm的棉球（直径与针帽内径匹配）放入针帽内¹⁸ (图4）。重复此过程，制备第二个总剂量为1 mCi的点源。
   2. 添加 ^99mTcO₄^- 以小剂量逐步加入棉球，直至总剂量达到0.5–0.8 mCi（使用替代准直器时计数率为20–40 kCt/s）。将制备完成的点源放入铅屏蔽容器中。
      注意：建议使用比活度为 10 mCi/mL 的高锝酸钠溶液制备质量控制源。在此活度水平下，直径为 5 mm 的棉球足以吸附所需剂量体积的溶液，从而避免因液体体积过大导致溢出而影响质量控制的有效性。

2. 质量控制操作

注意：质量控制包括核医学（本底、固有均匀性、旋转中心）和CT（球管预热、空气校准、图像融合）测试。在进行本底和固有均匀性测试期间，应关闭房间屏蔽门并限制人员进入。避免在房间外使用PET药物或有注射患者的滞留，以防止结果出现误差（参见图5中的本底测试界面）。

1. 背景测试
   1. 选择 L 在 模式 使用RCU的柱子 上/下 键。同时按下 启用 关键和 SET 转换的关键 L-模式.
   2. 在 NM 采集工作站界面，选择 设置，然后 每日质量控制 在 质量控制 工具栏。选择 背景测试（双检测器） 在左侧栏中，同时勾选两项 Detector1 和 Detector2，然后单击 开始.
   3. 采集完成后，单击 下一步 生成背景测试报告。使用 在浏览器中打开 位于右上角，以在网页浏览器中打开报告。或者，单击 更多位于右上角，以访问更多选项。其中一个选项是 保存页面为，该功能允许用户将报告保存至其计算机。最后，单击 保存 保存报告。
   4. 如果报告显示 通过 （蓝色），测试成功。如果 失败 （红色），使用表面污染检测仪识别并去除污染，然后重复测试，再进行固有均匀性测试。
2. 固有均匀性测试
   1. 保持检测器在 L-模式将制备好的点源放置在距离探测器大于2.5 m的位置。旋转探测器1（使用RCU的旋转键），使其正对点源，确保其平面与点源方向垂直。
   2. 在采集站界面上（无需退出背景测试），选择 图像质量（Detector1） 从左侧边栏点击 应用，然后 开始完成后，单击 下一步 生成报告。
   3. 对探测器2重复操作：将其旋转至面向点源，然后选择 图像质量（Detector2） 在采集站中，单击 应用，然后 开始生成报告 下一步.
   4. 蓝色 通过 表示成功。对于红色 失败，调节受影响检测器的光电倍增增益¹⁹ (图6).
      注意：当探测器处于质量控制操作的默认高度时，点源放置位置应距离探测器 ≥ 2.5 m，且与探测器中心标记点的连线垂直于探测器平面的任意固定位置（如墙面）。该位置由设备制造商工程师在设备安装期间协助确定。在默认高度 L 模式下旋转探测器时，另一探测器也适用于该位置。
3. 光电倍增管增益调节
   1. 在 NM 界面，点击 设置，选择 质量控制 工具栏，然后选择 定期重新校准.
   2. 选择 Iter Cal 位于目标检测器下方（例如， 源位置（探测器1））。将点源置于距探测器2.5 m处，旋转探测器使其正对源且与源平面垂直，然后点击 开始 在采集站上。
   3. 程序结束后，选择 能量增益校准 从左侧栏点击 应用 用于自动调节。重新运行 图像质量 测试。如果仍然 "失败," 联系制造商的工程师（图7).
4. 准直器更换
   1. 使用RCU的 上/下 选择键 准直器更换 在架子屏幕的 模式 界面。按下 启用 关键和 SET 同时按下键。当屏幕显示时 将实验台移至倾斜位置踩下床踏板，并顺时针推动病床至倾斜侧极限位置。
   2. 一旦检查床被地面固定器固定，屏幕将显示 放置准直器推车此时，将位于1号准直器支架下方小车上的虚拟限位开关向下滑动。当虚拟限位开关触发时，屏幕将显示 按压 <GO> 打开机制. 按下 启用 和 GO 同时按下按键。准直器轮廓装置打开后，取下备用准直器板及其支撑部件。
   3. 将配备低能量高分辨率或通用型准直器的推车置于探测器的前端限位点。对齐推车与探测器导轨，踩下接地销，按下推车导轨的安全锁，将准直器推入探测器导轨。使用探测器的安全锁开关锁定准直器，并在另一侧重复相同操作。
   4. 当两个准直器就位时（屏幕显示 准直器已装载。按下以关闭轮廓调节机构），按压 启用 关键和 GO 关闭并锁定轮廓调节机构的关键。
   5. 当屏幕显示时 移除准直器推车 将推车移开。解除限制后，屏幕将显示 将桌板移至中心位置将病床推回中心位置并踩下脚刹固定。锁定后，按下 启用 关键和 GO 启动探测器向外移动的关键
   6. 当屏幕显示时 将主PSD压在其中一个准直器上，按压准直器面板上的主（前部）压力感应装置。对于 将小PSD压在其中一个准直器上按下检测器内部的小型（后置）压力感应装置。
   7. 屏幕将确认 准直器更换成功完成 完成所有步骤后。
5. 旋转中心测试
   注意：使用 1 mCi ^99mTcO₄^- 点源。准直器可选择低能高分辨率型（LEHR）或通用型（LEGP）。在设置界面中，选择 C.O.R 质量控制 从质量控制工具栏中选择 高约束模式 （断层扫描/融合所必需）以及 L-模式 （心脏L模式采集所需）基于每日工作流程。
   1. 质量控制方法：COR Test H-模式
      1. 选择 光源定位采集 在……下方 COR 测试 H 模式 在左侧栏中点击 应用，进入机房，然后按下RCU的 启用 关键和 SET 启动键 高约束模式将配套的白色三脚架放置在探测器附近的床边。
      2. 将三脚架的长臂延伸至探测器中心。将点源注射器置于长臂末端，靠近探测器中心位置。
      3. 调整点源和床高，直至源图像完全进入两个探测器（探测器1和探测器2）的红色圆圈内。按下 启用 关键和 GO 键（或单击） 开始 在采集工作站上）开始测试（图8).
      4. 采集完成后，单击“下一步”，然后选择 COR 数据采集 从左侧边栏点击 应用，然后按下 启用 关键和 GO 开始采集的关键。采集完成后，选择 COR 处理，点击 应用，然后 下一步 用于处理数据。
      5. 蓝色 "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 Test L-模式
      1. H-模式结束后，选择 源定位采集 在……下方 COR 测试 L 模式 无需重新定位点光源。按下RCU的 启用 关键和 SET 输入密钥 L-模式调整光源位置，必要时使其与红圈对齐，然后按照相同的步骤进行 高约束模式.
6. 计算机断层扫描（CT）图像的质量控制图9)
   注意：进行这些测试时，确保房间无人且屏蔽门已关闭。
   1. 试管预热
      1. 每日首次进行CT扫描前或CT设备闲置一段时间后，应执行球管预热 > 2 h
      2. 选择 端口 2 通过 的 2端口KVM切换器 或点击 CT 图标（左下角） NM 界面）。在 计算机断层扫描 界面，选择 每日准备 从底部工具栏中，单击 管预热 并按下闪烁的 扫描 按钮 计算机断层扫描 控制台以开始曝光。
      3. 完成后， 每日准备 界面将显示绿色 02:00 左下角显示，确认预热成功。
   2. 快速校准
      1. 在 每日准备 界面，选择 快速校准. 按下闪烁的 扫描 按钮以启动曝光。
      2. 该程序将按顺序完成以下任务：i) 聚酯薄膜窗检查，ii) 冷启动，iii) 预热1，iv) 预热2，v) 准直器校准，vi) FAP检查扫描。
      3. 完成之后，返回初始 计算机断层扫描 通过点击界面 退出. 切换回 端口 1 (通过 的 2端口KVM切换器）或选择 NM 位于左上角的工具栏中。
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 模体。本实验中使用的材料为放射性源 ^99mTcO₄^- 比活度为1 mCi/5mL，每份5 mL注射器中装有6份等分试样。放射性源的制备在辐射防护柜中进行，使用比活度为10 mCi/mL的高锝酸钠溶液进行稀释。制备完成后，放射源置于铅屏蔽装置中，用于运输和储存，直至使用。放射性源的使用必须严格遵守防护措施及放射性废物处理方法（详见讨论部分）。
   1. 测试前准备
      1. 准备六支10 mL注射器，每支含1 mCi ^99mTcO₄^- 每个样品静置30分钟。将注射器放入模体的六个编号凹槽中。将床面缩回至0位置，模体置于刻度70-90处（使注射器4、5、6朝向探测器），并在靠近探测器一侧（接近0处）添加15公斤重物。
   2. 融合试验
      1. 在 NM 界面，点击 设置，选择 X射线与核医学成像配准 下 质量控制，然后 注册测试（Tomo）选择 注册测试数据采集 从左侧边栏点击 开始，进入房间，然后按下RCU的 启用 关键和 SET 关键。在支架移动后（屏幕显示 GO），按压 启用 关键和 GO 键（或单击） 开始 在采集站上开始 NM 断层扫描采集
      2. NM采集后（屏幕显示 按下 GO 进入 CT），按下 RCU 的 启用 关键和 GO 输入密钥以进入 计算机断层扫描 界面。单击放射学图标的 确认 按钮，按下闪烁的 扫描 按钮以获取 CT 图像，然后单击 CT 采集完成 （左下角）返回到 NM 界面。点击 注册测试处理 将数据传输至处理工作站；保持接口处于打开状态。
      3. 在处理工作站上，找到配准文件，选择 Tomo 和 CTACTomo 数据，选择 SPECT-CT 配准质控 在……下方 其他，然后单击 开始处理完成后，返回采集工作站，单击 获取结果，并检查是否出现蓝色 "通过" （成功）或红色 "失败" （联系制造商的工程师）

结果

本文提出了一种便捷的周期性SPECT-CT设备质量控制方法，供医学技术人员实施使用。图1考察了机房环境中的放射性污染情况。图2展示了探测器更换的逐步操作流程，图3说明了虚拟准直器的安装方法，图4描绘了点源的配置方式，图5呈现了环境本底与探测器本底的测试过程，图6、图7和图8展示了核医学模块的质量控制内容，CT质量控制方法则在图9中予以展示。图10采用Bland-Altman一致性分析图，对2023年1月至2025年4月共28个月期间的部分关键质量控制数据进行了横向分析。结果...

讨论

SPECT-CT 是核医学科影像设备中的关键组成部分，尤其在诊疗一体化日益融合的背景下更为重要。图像的准确性、更高要求的可靠性以及设备的质量控制，是确保设备成像准确可靠的重要保障。对于因各种原因未购买制造商提供的设备维护服务的单位而言，相关单位人员自行开展常规设备质量控制，对保障设备的正常运行、图像的准确性以及诊断水平的可靠性具有特别重要的意义。

在核医学部分，固有均匀性是探测器获取清晰、准确图像的保障。旋转中心决定了断层图像是否连续和准确。在CT部分，球管预热是确保CT图像清晰度和延长球管使用寿命的基础。空气校准可消除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，旨在确保核医学图像与CT图像的融合精度，在临床病灶诊断中具有重要作用。

在运行过程中，超过设计使用寿命或在重载条件下运行的设备更容易在质量控制中出现故障。此外，对于已超期服役的在用设备，甚至可能在质量控制过程中发生机械故障。因此，必须由熟悉设备的经过良好培训的人员来执行质量控制操作。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
准直器推车	GE Health Care	Discovery NM/CT 670	用于装载低能高分辨率准直器的推车
低能高分辨率准直器（LEHR）	GE Health Care	Discovery NM/CT 670	低能高分辨率准直器，用于伽马相机采集过程中过滤低能光子。
干棉签	慈溪华宝医疗器械工贸发展有限公司	无菌型 75 mm	用于制备点源，将由吸收性棉花制成的棉签搓成直径约 2.5 mm 的小球，以吸附 99mTcO4- 溶液。
一次性无菌注射器	浙江龙德医药有限公司	带针头的一次性无菌注射器 2 mL	用于制备点源，注射器的针帽部分用作点源的载体。
SPECT/CT	GE Health Care	Discovery NM/CT 670	正在充电的设备。
表面污染监测仪	IMI International Inc.	Inspector Alert V2	用于表面污染监测。
虚拟准直器	GE Health Care	Discovery NM/CT 670	用于质量控制的附件