Gamma-kamerák planáris és SPECT minőségi paraméterei Varga József Debreceni Egyetem Nukleáris Medicina Intézet 2009 Minőségellenőrző mérések típusai Specifikáció (specification) a gyárban Átvételi és referencia-vizsgálatok (Acceptance & eference testing) a telepítés során utin ellenőrzések (routine testing) rendszeresen a megelőző karbantartás és beszabályozás részeként 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 2 GAMMA-KAMEÁK JELLEMZŐI Gamma-kamerához csatolt SZÁMÍTÓGÉPEK JELLEMZŐI Látómező mérete Field of view Kristályvastagság Crystal thickness Kollimátorok Collimators Képbegyűjtési korrekciók On-line corrections Begyűjtés több csatornában Multiple energy acquisition Látómező részének kinagyítása Zoom facility Nyomtatók Hard copy devices Minőségi paraméterek... Quality parameters... Hardware: memória mérete analóg-digitál átalakító (ADC) képmemória kijelző EKG-kapuzás OI kijelzési módok lemezes tároló mérete nyomtatók adatátvitel Software: képmátrix pixelmélység (1-2 byte) list mode? gyűjtés több energiacsatornán zoom adatbázis alkalmazói software programozhatóság makrók From: Quality control of gamma cameras and associated computer systems 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 3 From: Quality control of gamma cameras and associated computer systems 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 4 NEMA NU-1 Standard NEMA: National Electrical Manufacturers Association (USA) NU-1 (2001): Performance Measurements of Scintillation Cameras Definíciók, a teljesítmény mérőszámai Jellemzők és eredményközlési technikák szcintillációs kamerák leírásához A NU-1által tárgyalt radioizotópos leképező eszközök a) Egy detektoros, egy kristályos szcintillációs kamerák b) Egy detektoros tomográfiás szcintillációs kamerák c) Több detektoros planáris és tomográfiás szcintillációs kamerák d) Egésztest szcintillációs leképező berendezések e) Képelemenként különálló detektoros szcintillációs kamerák (discrete pixel detector cameras) 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 5 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 6 Nem tárgyalja a NU-1 Belső és rendszer tesztek a) Koincidencia-módú kamerák és rendszerek (ld. NU-2) b) Az összes egyéb orvosi radioizotópos leképező berendezés Belső ( intrinsic ) ellenőrzés: nincs felszerelve kollimátor endszer ( system ) ellenőrzés: az egész rendszer, ahogy a betegek leképezésekor használjuk, beleértve a kollimátorokat 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 7 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 8
Elsődleges minőségellenőrzési módszerek NU-1 (2. szakasz) Felbontás (resolution): 2.1 Belső térbeli felbontás 2.4 A rendszer térbeli felbontása szórás nélkül 2.7 Egésztest rendszer térbeli felbontása szórás nélkül 2.6 Spect rekonstruált térbeli felbontása szórás nélkül Homogenitás (uniformity): 2.3 Belső uniformitás egyenletes besugárzásnál Egybeesés: 2.5 endszer egybeesés Energia-felbontás: 2.2 Belső energia-felbontás 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 9 Térbeli felbontás = A legkisebb távolság két pontforrás között, hogy külön látsszanak (NEM a legkisebb látható képlet mérete!) (a) Mérőszám: vonalforrás félértékszélessége (FWHM) Belső átmérő: < 0.5 mm Pixelméret <= FWHM / 10 Max. beütésszám: > 150 (A vonalforrás képének sorait átlagolva.) (b) Anger fantom Lyukátmérők: Pontszám: 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5 mm felbontott szegmensek száma Külön kell mérni a rekonstruált SPECT metszetekben (Jaszczak fantommal) 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 10 Vonalforrás képe A rendszer felbontásának összetevői félérték-szélesség (FWHM) Belső felbontás Energia-felbontás (Tc-99m: általában 11% alatt 15%-os ablak használható) A kollimátor felbontása Statisztikai (Poisson) zaj Pontszétterjedési függvény 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 11 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 12 Példa: Szürkeállomány Linearitás MI-ből kiemelve (szegmentálás) = Térbeli torzítás mértéke (vonalforrás képének egyenessége) Sugáráteresztési minta: párhuzamos egyenesek egyenletes távolságra (PLES): 1 mm széles vájatok 20 mm távolságra Sugárforrás: kicsi, 5 átmérőnyi távolságra Begyűjtött beütésszám: 500 000 (megismétlendő 90 fokkal elfordított mintázattal) Számolás: egyenesillesztés legkisebb négyzetek módszerével maximum, átlag, különbségek szórása szétterjesztve a PET felbontásával 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 13 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 14 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 15 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 16
Homogenitás (uniformity) - Adatgyűjtés Belső uniformitás mérése = Helyi különbségek a beütésszámban egyenletes besugárzásnál Forrás: pont - kollimátor nélkül sík - kollimátorral Pontforrás aktivitása min. táv: számlálási sebesség ~ 10-20 MBq 5 * detektor-átmérő < 20 000 cps (30 000 cps) Mátrix: 64*64; simítva (9 pont, 4-2-1 súllyal) Beütésszám: régi kamerák: 3 000 /pixel modern kamerák : 10-20 000 /pixel = 7-15 MBq 4-16 M beütés 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 17 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 18 Külső uniformitás mérése Homogenitás (uniformitás) Síkforrás 40-800 MBq Co-57 vagy Tc-990 4-16 M beütés 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 19 hasznos látómező max.pixel min.pixel IU = 100% UFOV (95% látómező) v. max.pixel + min.pixel CFOV (75% látómező) Integrál uniformitás (IU): a teljes látómezőre várt: 2-3 % Differenciál uniformitás (DU): minden 5 egymás mellett és egymás alatti képelemre (pixelre) várt: 1,5 2 % központi látómező 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 20 Uniformitás hatása a képre Érzékenység-korrekció hatása 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 21 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 22 Számlálási sebesség tartomány (holtidő) = Mért számlálási sebesség a forrás aktivitásának függvényében Mérőszámok: (a) Az a számlálási sebesség 20%, amelynél a veszteség 20% (b) Holtidő 2 2 forrással mérve: Td = 12 + + 1 2 2 ln 1 2 ( ) 12 01785. 20% = ahol: 1 : 2 : az 1. forrással kapott számlálási sebesség a 2. forrással kapott számlálási sebesség Td 12 : mindkét forrással kapott számlálási sebesség Holtidő bénítható nem bénítható beérkező részecskék detektált részecskék beérkező részecskék detektált részecskék 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 23 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 24
Számlálási sebesség és holtidő Érzékenység (Sensitivity) = Egységnyi aktivitásnál mért számlálási sebesség Forrás: átmérő > 15 cm vastagság ~ 3 mm aktivitás ~ 40 MBq Begyűjtött beütésszám: >= 10 000 számlálásisebesség (cps) érzékenység = forrás aktivitása (MBq) 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 25 Tipikus értékek Tc-99m-re: LEGP (alacsony energiájú általános célú): 150-200 cps/mbq LEH (alacsony energiájú nagy felbontású): 60-80 cps/mbq LEHS (alacsony energiájú nagy érzékenységű): 200-300 cps/mbq 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 26 Felbontás és érzékenység Forrás: Bushberg 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 27 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 28 Ajánlások (Szakmai Kollégium) VIZSGÁLAT PAAMÉTE AJÁNLOTT Gammakamera IU: <3% SPECT Tc-FWHM: <10 mm üzemmódban CO: <0.5 mm CO-korrekció Egyéb jellemzők: 2 detektor elliptikus pálya elnyelés-korrekció külső sugárforrással iteratív rekonstrukció Szívizom 2 detektor derékszögben SPECT Agyi Tc-FWHM: <7 mm (UH v. fan-beam koll.) SPECT IU: <3% Pálya sugara: Egyéb jellemzők: 2 detektor kisagy is befér < 13cm 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 29 GAMMAKAMEÁK ALAPVETŐ PAAMÉTEEI Homogenitás (uniformitás) Térbeli felbontás Érzékenység (szenzitivitás) Számlálási tartomány (holtidő) SPECT kameráknál még: Felbontás a metszeti képeken Középpont-vándorlás 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 30 SPECT minőségbiztosítás: Homogenitás SPECT minőségbiztosítás: Középpont-vándorlás Nem megfelelő homogenitás gyűrű-műterméket okoz a rekonstruált metszeteken! Center of otation (CO) : a látómező közepéből induló, a detektorra merőleges egyeneseknek: egy síkba kell esni egy közös forgásközépponton kell áthaladni minden detektorra egyformán Ábra: J.. Halama, Loyola Univ. 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 31 Ábra: J.. Halama, Loyola Univ. 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 32
Ellenőrzések naponta Ellenőrzések hetente fotocsúcs v. optikai kalibrálás háttérszint (kamera, üreges mérőhely) dóziskalibrátor kalibrálása referencia-forrással jódfelvételi mérőhely kalibrálása nyakfantommal korrekciós tényezők pontosítása többcsatornás számlálónál optikai úton kalibrált kamera csúcsbeállítása digitális kamera homogenitása (pont- v. síkforrással) szükség esetén korrekciós táblázat feltöltése kamera-érzékenység ellenőrzése SPECT kamera középpont-vándorlása újrakalibrálás szükség esetén 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 33 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 34 Ellenőrzések 3 havonta zárványok megjelenése a kristályban? kamera linearitása újrakalibrálás szükség esetén pixelméret (x, y) térbeli felbontás ellenőrzése kollimátor épsége (megtekintés és homogenitás-kép síkforrással) SPECT üzemmód ellenőrzése 3D SPECT fantommal homogenitás és felbontás egésztest-üzemmódban üreges mérőhely érzékenysége 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 35 SPECT-CT minőségellenőrzése Név Gamma-kamera komponens eljárásai Energia-csúcsra állítás Uniformitás-ellenőrzés Kellék pontforrás szilárd v. folyadék síkforrás v. pontforrás Felbontás és linearitás Érzékenység SPECT-üzemmód speciális eljárásai Középpont-vándorlás Uniformitás-korrekció Több detektor illeszkedése CT komponens eljárásai CT kalibrálása CT kalibráció fantom CT kalibráció ellenőrzése Levegő-kalibrálás - Uniformitás Hibrid készülék speciális eljárásai Illeszkedés kettős ábrázolódású pontforrások Elnyelés-korrekció pontossága elnyelési fantom 2009 Gamma-kamerák jellemzői Varga, J. 36