Minőségellenőrző mérések típusai
Gamma-kamerák planáris és SPECT minőségi paraméterei
• Specifikáció (specification) a gyárban
• Átvételi és referencia-vizsgálatok (Acceptance & Reference testing)
Varga József
a telepítés során
• Rutin ellenőrzések (routine testing)
Debreceni Egyetem Nukleáris Medicina Intézet
rendszeresen a megelőző karbantartás és beszabályozás részeként
2009
Varga, J.
2009 Gamma-kamerák jellemzői
Gamma-kamerához csatolt
GAMMA-KAMERÁK JELLEMZŐI
SZÁMÍTÓGÉPEK JELLEMZŐI
•
Látómező mérete
Field of view
Hardware:
Software:
•
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 ...
• • • • • • • • •
• • • • • • • • •
Varga, J.
memória mérete analóg-digitál átalakító (ADC) képmemória kijelző EKG-kapuzás ROI kijelzési módok lemezes tároló mérete nyomtatók adatátvitel
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
From: Quality control of gamma cameras and associated computer systems 2009 Gamma-kamerák jellemzői
2
3
2009 Gamma-kamerák jellemzői
Varga, J.
4
A NU-1által tárgyalt radioizotópos leképező eszközök
NEMA NU-1 Standard NEMA: National Electrical Manufacturers Association (USA)
a) Egy detektoros, egy kristályos szcintillációs kamerák
NU-1 (2001): Performance Measurements of Scintillation Cameras
c) Több detektoros planáris és tomográfiás szcintillációs kamerák
b) Egy detektoros tomográfiás szcintillációs kamerák d) Egésztest szcintillációs leképező berendezések e) Képelemenként különálló detektoros szcintillációs kamerák (discrete pixel detector cameras)
• Definíciók, a teljesítmény mérőszámai • Jellemzők és eredményközlési technikák szcintillációs kamerák leírásához
2009 Gamma-kamerák jellemzői
Varga, J.
5
2009 Gamma-kamerák jellemzői
Varga, J.
Nem tárgyalja a NU-1
Belső és rendszer tesztek
a) Koincidencia-módú kamerák és rendszerek (ld. NU-2)
• Belső („intrinsic”) ellenőrzés: nincs felszerelve kollimátor
b) Az összes egyéb orvosi radioizotópos leképező berendezés
2009 Gamma-kamerák jellemzői
Varga, J.
6
• Rendszer („system”) ellenőrzés: az egész rendszer, ahogy a betegek leképezésekor használjuk, beleértve a kollimátorokat
7
2009 Gamma-kamerák jellemzői
Varga, J.
8
Elsődleges minőségellenőrzési módszerek NU-1 (2. szakasz)
Gamma-kamerák alapvető paraméterei
Térbeli felbontás
Felbontás (resolution): 2.1 Belső térbeli felbontás
= A legkisebb távolság két pontforrás között, hogy külön látsszanak (NEM a legkisebb látható képlet mérete!)
2.4 A rendszer térbeli felbontása szórás nélkül
(a) Mérőszám: vonalforrás félértékszélessége (FWHM) Belső átmérő: < 0.5 mm Pixelméret <= FWHM / 10 Max. beütésszám: > 150 (A vonalforrás képének sorait átlagolva.)
2.7 Egésztest rendszer térbeli felbontása szórás nélkül 2.6 Spect rekonstruált térbeli felbontása szórás nélkül
Homogenitás (uniformity):
(b) Anger fantom Lyukátmérők: Pontszám:
2.3 Belső uniformitás egyenletes besugárzásnál
Egybeesés:
1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5 mm felbontott szegmensek száma
Külön kell mérni a rekonstruált SPECT metszetekben (Jaszczak fantommal)
2.5 Rendszer egybeesés
Energia-felbontás: 2.2 Belső energia-felbontás Varga, J.
2009 Gamma-kamerák jellemzői
9
Vonalforrás képe
2009 Gamma-kamerák jellemzői
Varga, J.
10
A rendszer felbontásának összetevői • „Belső” felbontás • Energia-felbontás (Tc-99m: általában 11% alatt 15%-os ablak használható) félérték-szélesség (FWHM)
• A kollimátor felbontása • Statisztikai (Poisson) zaj
Pontszétterjedési függvény Varga, J.
2009 Gamma-kamerák jellemzői
11
2009 Gamma-kamerák jellemzői
Varga, J.
12
Gamma-kamerák alapvető paraméterei
Példa: Szürkeállomány
Linearitás
MRI-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
Gamma-kamerák alapvető paraméterei
Belső uniformitás mérése
Homogenitás (uniformity) - Adatgyűjtés = Helyi különbségek a beütésszámban egyenletes besugárzásnál Forrás:
pont sík
- kollimátor nélkül - 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: modern kamerák :
4-16 M beütés
3 000 /pixel 10 - 20 000 /pixel
= 7-15 MBq Forrás: J.R. Halama, Loyola Univ.
Varga, J.
2009 Gamma-kamerák jellemzői
17
Varga, J.
2009 Gamma-kamerák jellemzői
„Külső” uniformitás mérése
18
Homogenitás (uniformitás) hasznos látómező
Síkforrás 40-800 MBq Co-57 vagy Tc-990
IU = 4-16 M beütés
Forrás: J.R. Halama, Loyola Univ. Varga, J.
2009 Gamma-kamerák jellemzői
19
Uniformitás hatása a képre
max.pixel − min.pixel ⋅100% max.pixel + min.pixel
•
Integrál uniformitás (IU): a teljes látómezőre várt: 2 - 3 %
•
Differenciál uniformitás (DU): minden 5 egymás mellett és egymás alatti képelemre (pixelre) központi várt: 1,5 – 2 % látómező
UFOV (95% látómező) v. CFOV (75% látómező)
Varga, J.
2009 Gamma-kamerák jellemzői
20
Érzékenység-korrekció hatása
Forrás: J.R. Halama, Loyola Univ. Varga, J.
2009 Gamma-kamerák jellemzői
21
Gamma-kamerák alapvető paraméterei
Varga, J.
2009 Gamma-kamerák jellemzői
22
Holtidő
Számlálási sebesség tartomány (holtidő)
beérkező részecskék = Mért számlálási sebesség a forrás aktivitásának függvényében Mérőszámok: (a) Az a számlálási sebesség R20%, amelynél a veszteség 20% (b) Holtidő 2 forrással mérve:
detektált részecskék Td =
2 ⋅ R12
( R1 + R2 ) 2
R20% =
⋅ ln
bénítható
R1 + R2 R12
beérkező részecskék
0.1785 Td
ahol: R 1:
az 1. forrással kapott számlálási sebesség
R 2:
a 2. forrással kapott számlálási sebesség
detektált részecskék
nem bénítható
R12: mindkét forrással kapott számlálási sebesség 2009 Gamma-kamerák jellemzői
Varga, J.
23
2009 Gamma-kamerák jellemzői
Varga, J.
24
Gamma-kamerák alapvető paraméterei
Számlálási sebesség és holtidő
Érzékenység (Sensitivity) = Egységnyi aktivitásnál mért számlálási sebesség Forrás:
átmérő vastagság aktivitás
Begyűjtött beütésszám:
érzékenység =
> 15 cm ~ 3 mm ~ 40 MBq >= 10 000
számlálási sebesség (cps) forrás aktivitása (MBq)
Tipikus értékek Tc-99m-re:
2009 Gamma-kamerák jellemzői
•
LEGP (alacsony energiájú általános célú):
•
LEHR (alacsony energiájú nagy felbontású):
60-80 cps/MBq
•
LEHS (alacsony energiájú nagy érzékenységű):
200-300 cps/MBq
Varga, J.
25
2009 Gamma-kamerák jellemzői
Varga, J.
27
2009 Gamma-kamerák jellemzői
150-200 cps/MBq
Varga, J.
26
Felbontás és érzékenység
Forrás: Bushberg 2009 Gamma-kamerák jellemzői
PARAMÉTER IU: Tc-FWHM: COR: Egyéb jellemzők:
Szívizom SPECT Agyi SPECT
PARAMÉTEREI
AJÁNLOTT <3% <10 mm <0.5 mm COR-korrekció
• Homogenitás (uniformitás) • Térbeli felbontás
≥ 2 detektor elliptikus pálya elnyelés-korrekció külső sugárforrással iteratív rekonstrukció 2 detektor derékszögben
Tc-FWHM: <7 mm (UHR v. fan-beam koll.) IU: <3% Pálya sugara: < 13cm Egyéb ≥ 2 detektor jellemzők: kisagy is befér
2009 Gamma-kamerák jellemzői
Varga, J.
28
GAMMAKAMERÁK ALAPVETŐ
Ajánlások (Szakmai Kollégium) VIZSGÁLAT Gammakamera SPECT üzemmódban
Varga, J.
• Érzékenység (szenzitivitás) • Számlálási tartomány (holtidő) SPECT kameráknál még: • Felbontás a metszeti képeken • Középpont-vándorlás
29
2009 Gamma-kamerák jellemzői
SPECT minőségbiztosítás:
SPECT minőségbiztosítás:
Homogenitás
Középpont-vándorlás
Varga, J.
30
„Center of Rotation” (COR) : a látómező közepéből induló, a detektorra merőleges egyeneseknek: • egy síkba kell esni • egy közös forgásközépponton kell áthaladni • minden detektorra egyformán
Nem megfelelő homogenitás gyűrű-műterméket okoz a rekonstruált metszeteken!
Ábra: J.R. Halama, Loyola Univ. 2009 Gamma-kamerák jellemzői
Varga, J.
Ábra: J.R. Halama, Loyola Univ. 31
2009 Gamma-kamerák jellemzői
Varga, J.
32
Ellenőrzések naponta
Ellenőrzések hetente
• fotocsúcs v. optikai kalibrálás
• optikai úton kalibrált kamera csúcsbeállítása
• háttérszint (kamera, üreges mérőhely) • dóziskalibrátor kalibrálása referencia-forrással
• digitális kamera homogenitása (pont- v. síkforrással) szükség esetén korrekciós táblázat feltöltése
• jódfelvételi mérőhely kalibrálása nyakfantommal
• kamera-érzékenység ellenőrzése
• korrekciós tényezők pontosítása többcsatornás számlálónál
• SPECT kamera középpont-vándorlása újrakalibrálás szükség esetén
2009 Gamma-kamerák jellemzői
Varga, J.
33
Varga, J.
34
SPECT-CT minőségellenőrzése
Ellenőrzések 3 havonta
Név Gamma-kamera komponens eljárásai Energia-csúcsra állítás Uniformitás-ellenőrzés
• 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
2009 Gamma-kamerák jellemzői
Varga, J.
35
Felbontás és linearitás Érzékenység SPECT-üzemmód speciális eljárásai Középpont-vándorlás Uniformitás-korrekció Több detektor illeszkedése CT komponens eljárásai CT kalibrálása CT kalibráció ellenőrzése Levegő-kalibrálás Uniformitás Hibrid készülék speciális eljárásai Illeszkedés Elnyelés-korrekció pontossága
2009 Gamma-kamerák jellemzői
Kellék pontforrás szilárd v. folyadék síkforrás v. pontforrás
CT kalibráció fantom vízzel töltött henger vízzel töltött henger kettős ábrázolódású pontforrások vízzel töltött henger elnyelési fantom Varga, J.
36