CN106510746B - 评估应用ct衰减校正后spect成像的测试试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种评估应用CT衰减校正后SPECT成像的测试试验方法。该方法采用的试验模体是由距模体轴60mm、并按120°角增量、3个直径50mm的圆柱形插入物组成的圆柱形模体。本发明将SPECT图像在轴向求和，在已求和的SPECT图像中，将规定三个直径30mm的圆形感兴趣区(ROIs)，其中心分别对准空气、固体和水的插入物的图像，还规定九个直径为30mm的ROIs，它们都位于均匀放射性区域中。本发明考虑了主流SPECT/CT产品的性能与实际临床操作流程，可用于为SPECT/CT产品性能评估和质量控制。

Description

评估应用CT衰减校正后SPECT成像的测试试验方法
技术领域
本发明涉及一种CT衰减校正的测试试验方法，特别是用于SPECT/CT一体机中应用CT衰减校正后的测试试验方法。
背景技术
CT衰减校正(CTAC)方法已经成为核医学技术研究的一个热点。从PubMed学术论文数据库搜索关键词“SPECT CT ATTENUATION correction”，得到搜索结果252项，其中最早相关结果为Fleming JS在1989年发表在Nucl Med Commun上的A technique for using CTimages in attenuation correction and quantification in SPECT。CTAC对临床诊断的重要价值在很多论文有深入阐述，例如Scheidhauer等人2008年发表在J Nucl Med上的文章SPECT/CT中，以实际临床图像做了直观对比，证明了CTAC可以提高诊断的准确性，尤其是在心肌灌注成像中。
大量研究结果表明，CTAC能够提高SPECT，尤其是SPECT心肌灌注成像的临床诊断的能力。同时，CTAC对SPECT的定量化也至关重要。1999年，美国GE公司推出首台配备非诊断级CT的SPECT/CT，用于SPECT图像的衰减校正和病变定位。2003年后，各大厂家相继推出配备高性能诊断级多排螺旋CT的SPECT/CT，实现了衰减校正、病变定位以及SPECT/CT图像融合等功能。其中基于CT的衰减校正(CTAC)技术作为一项基本功能，为所有SPECT/CT机型支持。
然而，作为SPECT/CT一体机的一项重要功能，CTAC目前还没有相应的测试试验方法。因此，本领域需要一种CT衰减校正的测试试验方法，以实现对SPECT/CT产品进行性能评估和质量控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CT衰减校正的测试试验方法，以实现对SPECT/CT产品进行性能评估和质量控制。
本发明的技术方案是
一种用断层成像装置的CT衰减校正的测试方法，包括：
步骤1，提供试验模体，所述试验模体为头部模体；
步骤2，图像采集，采用具有多种模态的断层成像装置对所述头部模体进行测量，所述头部模体的轴平行于断层成像装置系统轴的方向；
步骤3，数据分析。
优选地，所述头部模体放置在检查床上，对准轴向视野的中心，垂直地离轴位移25mm。
优选地，使用距模体轴60mm、并按120°角增量排列的3个直径50mm的圆柱形插入物。
优选地，在所述步骤2中包括对所述头部模体进行CT测量，所述头部模体充满无放射性的水，3个所述圆柱形插入物中分别充满有：无放射性的空气、无放射性的水，以及接近于骨密度的物质。
优选地，所述接近于骨密度的物质为聚四氟乙烯，或者磷酸钙溶液。
优选地，在所述步骤2中包括对所述头部模型进行SPECT测量，所述头部模体中充满混合有已测过的适量放射源的水。
优选地，所述断层成像装置是SPECT/CT一体机，所述图像采集包括CT测量和SPECT测量。
优选地，所述步骤2进一步包括以下步骤：
新建SPECT/CT复合扫描的步骤，所述复合扫描的CT测量和SPECT测量可按任意顺序进行；
执行复合扫描的SPECT测量的步骤，所述SPECT测量采用Step&Shoot方式，步进角度3度，360度采集，同时采集发射和散射能窗；所述SPECT测量获得的图像被发送到后处理工作站；
执行复合扫描的CT测量的步骤：选取axial扫描类型，临床典型扫描条件，Standard滤波，512*512重建矩阵；所述CT测量的扫描范围覆盖整个模体；所述CT测量获得的图像被发送到后处理工作站。
优选地，所述的SPECT测量的采集矩阵为256*256，放大率为1。
优选地，所述步骤3进一步包括：
3.1图像重建；
在图像后处理工作站上进行重建，使用迭代重建并应用所有校正，包括旋转中心校正、散射校正和衰减校正；
重建得到的三维图像做适当旋转使得模体中轴对正图像Z轴，然后导出DICOM图像；
3.2图像分析；
打开导出的图像，查看包含所述头部模体的图像帧；
把所述图像帧做平均。
通过以上技术方案，本发明既保证了测试结果的准确有效，也便于实际测试实验的可操作性，可满足SPECT/CT技术发展和临床应用的要求。
附图说明
图1是本发明的测试模体示意图。
图2是使用CT衰减矫正的SPECT成像结果。
图3是未使用CT衰减矫正的SPECT成像结果。
图4是在SPECT成像中均匀画出ROI示意图。
图5是对每个插入物画出剖面的示意图。
图6是剖面计数分析结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的说明。
1.提供试验模体
图1所示的是本发明所提供的试验模体，材料可使用聚甲基丙烯酸甲脂。该模体为头部模体，应放置在检查床上，对准轴向视野的中心，但应(垂直地)离轴位移25mm。应使用距模体轴60mm、并按120°角增量、如图1排列的3个直径50mm的圆柱形插入物。对CT测量，模体应充满无放射性的水。一个空心圆柱形插入物应充满无放射性的空气，而另一个则充满无放射性的水，第3个插入物是实心的，由接近于骨密度物质构成，例如聚四氟乙烯，或者磷酸钙溶液。对SPECT测量，已测过的适量放射源应加到试验模体中并充分与水混和。
2.图像采集
头部模体的CT测量应由断层成像装置制造商推荐的方法完成并予以指明。对SPECT测量，放射源应加到头部模体上，并进行标准图像获取。
CT测量和SPECT测量应按任意顺序进行，其条件是采用适当的程序。因为图像是在分析的全部切片内求和，所以重要的是模体轴平行于断层成像装置系统轴的方向。
2.1新建SPECT/CT复合扫描；
2.2执行SPECT扫描；
a)SPECT采用Step&Shoot方式，步进角度3度，360度采集，同时采集发射和散射能窗，推荐采集矩阵为256*256，放大率为1；
b)扫描范围覆盖整个模体；
c)图像发送到后处理工作站；
2.2执行CT扫描；
a)进行复合扫描的CT部分：选取axial扫描类型，临床典型扫描条件，Standard滤波，512*512重建矩阵；
b)扫描范围覆盖整个模体；
c)图像发送到后处理工作站。
以上实施例中，SPECT扫描在先，CT扫描在后。但是可选地，CT测量和SPECT测量可按任意顺序进行。
3数据分析
CT图像重建应按制造商推荐的方法进行，并予以指明。
SPECT应使用临床常用重建算法，推荐重建图像的矩阵为256*256。重建适用所有校正，包括从CT测量中得到的衰减校正。
3.1图像重建
在后处理上进行重建，使用迭代重建并应用所有校正，包括旋转中心校正、散射校正和衰减校正。
重建得到的三维图像做适当旋转使得模体中轴对正图像Z轴，然后导出DICOM图像。
3.2图像分析
用ImageJ软件打开导出的图像，查看包含模体的图像帧(从122到196帧)
用Z-Project功能把图像122到196帧做平均。
使用CT衰减矫正方法后的SPECT成像如图2所示。
相比于未使用CT衰减矫正的SPECT成像的结果如图3所示。
SPECT图像应在轴向求和。在已求和的SPECT图像中，将规定三个直径30mm的圆形感兴趣区(ROIs)，其中心分别对准空气、固体和水的插入物的图像，还规定九个直径为30mm的ROIs，它们都位于均匀放射性区域中，如图4所示。从模体的轴到外边的六个30mm ROIs的径向距离应等于60mm。记录每个ROIs中的总计数，它们是：
Cair，Csolid，Cwater，C1，C2，......C9
这里的数字下标分别对应均匀放射性区域中的九个ROIs。
由下式(1)计算均匀区域中的归一计数：
Figure BDA0001159504440000051
相对误差(即、或)，也就是对求和图像中的每个圆柱形插入物、用百分单位表示的测得的活度浓度(即、或)与物体中真浓度(等于0)之间的偏差应由下式(2)计算：
Figure BDA0001159504440000052
衰减校正的非均匀性由下式(3)计算：
Figure BDA0001159504440000053
由上述处理步骤，得出以下结果。
由公式(1)得到的ROI平均值如表1所示：
表1ROI平均值
Figure BDA0001159504440000054
由公式(2)得到的相对误差如表2所示：
表2相对误差
ΔC<sub>water</sub> 14.7％
ΔC<sub>solid</sub> 13.4％
ΔC<sub>air</sub> 14.6％
由公式(3)得到的非均匀性如表3所示：
表3非均匀性
Figure BDA0001159504440000061
对每个圆柱形插入物，在图像中画出2个像素宽的剖面，并穿过头部模体的中心和圆柱形插入物的中心。如图5所示。
根据图5所示剖面所做的计数分析结果如图6所示。
以上所述仅为本发明的几种具体实施例，以上实施例仅用于对本发明的技术方案和发明构思作说明而非限制本发明的权利要求范围。凡本技术领域中技术人员在本发明的发明构思基础上结合现有技术，通过逻辑分析、推理或有限实验可以得到的其他技术方案，也应该被认为落在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种评估应用CT衰减校正的断层成像装置的测试方法，用于对SPECT/CT产品进行性能评估和质量控制，所述测试方法包括：
步骤1，提供试验模体，所述试验模体为头部模体；
步骤2，图像采集，采用具有多种模态的断层成像装置对所述头部模体进行测量，所述头部模体的轴平行于断层成像装置系统轴的方向，所述图像采集包括CT测量和SPECT测量；
步骤3，数据分析；
其特征在于，所述步骤1中所述头部模体放置在检查床上，对准轴向视野的中心，垂直地离轴位移25mm；
使用距模体轴60mm、并按120°角增量排列的3个直径50mm的圆柱形插入物；
在所述步骤2中包括对所述头部模体进行CT测量，所述头部模体充满无放射性的水，3个所述圆柱形插入物中分别充满有：无放射性的空气、无放射性的水，以及接近于骨密度的物质；
所述接近于骨密度的物质为聚四氟乙烯，或者磷酸钙溶液；
在所述步骤2中包括对所述头部模体进行SPECT测量，所述头部模体中充满混合有已测过的适量放射源的水。
2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述断层成像装置是SPECT/CT一体机。
3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，所述步骤2进一步包括以下步骤：
新建SPECT/CT复合扫描的步骤，所述复合扫描的CT测量和SPECT测量可按任意顺序进行；
执行复合扫描的SPECT测量的步骤，所述SPECT测量采用Step & Shoot方式，步进角度3度，360度采集，同时采集发射和散射能窗；所述SPECT测量获得的图像被发送到后处理工作站；
执行复合扫描的CT测量的步骤：选取axial扫描类型，临床典型扫描条件，Standard滤波，512*512重建矩阵；所述CT测量的扫描范围覆盖整个模体；所述CT测量获得的图像被发送到后处理工作站。
4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，所述的SPECT测量的采集矩阵为256*256，放大率为1。
5.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，所述步骤3进一步包括：
步骤3.1，图像重建；
在后处理工作站上进行重建，使用迭代重建并应用所有校正，包括旋转中心校正、散射校正和衰减校正；
重建得到的三维图像做适当旋转使得模体中轴对正图像Z轴，然后导出DICOM图像；
步骤3.2，图像分析；
打开导出的图像，查看包含所述头部模体的图像帧；
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103260522A (zh) * 2010-12-16 2013-08-21 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于ct-mri和核混合成像、交叉校准以及性能评估的设备

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7348564B2 (en) * 2005-12-12 2008-03-25 General Electric Company Multi modality imaging methods and apparatus

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103260522A (zh) * 2010-12-16 2013-08-21 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于ct-mri和核混合成像、交叉校准以及性能评估的设备

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CT衰减校正在SPECT/CT应用中的初步实验研究;陈超;《万方学位论文》;20141231;摘要、材料与方法、结果、图1-2 *
PET/CT图像基于CT衰减校正伪影的实验研究;陈泽龙 等;《医疗卫生装备》;20140331;第35卷(第3期);摘要、1材料与方法、2结果 *
衰减校正和散射校正对单光子发射计算机断层成像图像质量的影响;黄克敏 等;《中国医学影像技术》;20161031;第32卷(第10期);摘要、1仪器与方法、2结果 *

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