Upload
others
View
6
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
GAMMAGAMMA--KAMERÁK PLANÁRIS ÉS SPECT KAMERÁK PLANÁRIS ÉS SPECT MINİSÉGELLENİRZÉSEMINİSÉGELLENİRZÉSE
Varga József
Debreceni Egyetem
Nukleáris Medicina Intézet
2009
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 2
Minıségellenırzı mérések típusaiMinıségellenırzı mérések típusaiMinıségellenırzı mérések típusaiMinıségellenırzı mérések típusai
• Specifikáció (specification)a gyárban
• Átvételi és referencia-vizsgálatok (Acceptance & Reference testing)a telepítés során
• Rutin ellenırzések (routine testing)rendszeresen a megelızı karbantartás és beszabályozás részeként
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 3
GAMMAGAMMA--KAMERÁK JELLEMZİIKAMERÁK JELLEMZİIGAMMAGAMMA--KAMERÁK JELLEMZİIKAMERÁK JELLEMZİI
• Látómezı mérete Field of view
• Kristályvastagság Crystal thickness
• Kollimátorok Collimators
• Képbegyőjtési korrekciók On-line corrections
• Begyőjtés több csatornában Multiple energy acquisition
• Látómezı részének kinagyítása Zoom facility
• Nyomtatók Hard copy devices
• Minıségi paraméterek ... Quality parameters ...
From: Quality control of gamma cameras and associated computer systems
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 4
GammaGamma--kamerához csatolt kamerához csatolt SZÁMÍTÓGÉPEK JELLEMZİISZÁMÍTÓGÉPEK JELLEMZİIGammaGamma--kamerához csatolt kamerához csatolt SZÁMÍTÓGÉPEK JELLEMZİISZÁMÍTÓGÉPEK JELLEMZİI
Hardware:
• memória mérete• analóg-digitál átalakító (ADC)• képmemória• kijelzı• EKG-kapuzás• ROI kijelzési módok• lemezes tároló mérete• nyomtatók• adatátvitel
From: Quality control of gamma cameras and associated computer systems
Software:• képmátrix• pixelmélység (1-2 byte)• list mode?• győjtés több energiacsatornán• zoom• adatbázis• alkalmazói software• programozhatóság• „makrók”
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 5
NEMA NUNEMA NU--1 Standard1 StandardNEMA NUNEMA NU--1 Standard1 Standard
NEMA: National Electrical Manufacturers Association(USA)
NU-1 (2001): Performance Measurements of
Scintillation Cameras
• Definíciók, a teljesítmény mérıszámai
• Jellemzık és eredményközlési technikák szcintillációs kamerák leírásához
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 6
A NUA NU--1által tárgyalt radioizotópos 1által tárgyalt radioizotópos leképezı eszközökleképezı eszközökA NUA NU--1által tárgyalt radioizotópos 1által tárgyalt radioizotópos leképezı eszközökleképezı 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 leképezı berendezések
e) Képelemenként különálló detektoros szcintillációs kamerák(discrete pixel detector cameras)
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 7
BelsıBelsı és és rendszer rendszer tesztektesztekBelsıBelsı és és rendszer rendszer tesztektesztek
• Belsı („intrinsic”) ellenırzés: nincs felszerelve kollimátor
• Rendszer („system”) ellenırzés: az egész rendszer, ahogy a betegek leképezésekor használjuk,beleértve a kollimátorokat
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 8
Elsıdleges minıségellenırzési módszerek Elsıdleges minıségellenırzési módszerek NUNU--1 1 (2. szakasz)(2. szakasz)
Elsıdleges minıségellenırzési módszerek Elsıdleges minıségellenırzési módszerek NUNU--1 1 (2. szakasz)(2. szakasz)
Felbontás (resolution):
2.1 Belsı 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 Belsı uniformitás egyenletes besugárzásnál
Egybeesés:
2.5 Rendszer egybeesés
Energia-felbontás:
2.2 Belsı energia-felbontás
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 9
GammaGamma--kamerák alapvetı paramétereikamerák alapvetı paraméterei
Térbeli felbontásTérbeli felbontásGammaGamma--kamerák alapvetı paramétereikamerák alapvetı paraméterei
Térbeli felbontásTérbeli felbontás
= A legkisebb távolság két pontforrás között, hogy külön látsszanak(NEM a legkisebb látható képlet mérete!)
(a) Mérıszám: vonalforrás félértékszélessége (FWHM) Belsı átmérı: < 0.5 mmPixelméret <= FWHM / 10Max. beütésszám: > 150(A vonalforrás képének sorait átlagolva.)
(b) Anger fantomLyukátmérık: 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5 mmPontszám: felbontott szegmensek száma
Külön kell mérni a rekonstruált SPECT metszetekben (Jaszczak fantommal)
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 10
Vonalforrás képeVonalforrás képeVonalforrás képeVonalforrás képe
Pontszétterjedési függvény
félérték-szélesség(FWHM)
Belsı felbontás mérése ólommaszkkalBelsı felbontás mérése ólommaszkkalBelsı felbontás mérése ólommaszkkalBelsı felbontás mérése ólommaszkkalRendszerfelbontás 4 szektoros Rendszerfelbontás 4 szektoros résfantommalrésfantommalRendszerfelbontás 4 szektoros Rendszerfelbontás 4 szektoros résfantommalrésfantommal
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 13
GammaGamma--kamerák alapvetı paraméterei kamerák alapvetı paraméterei Homogenitás (uniformity) Homogenitás (uniformity) -- AdatgyőjtésAdatgyőjtésGammaGamma--kamerák alapvetı paraméterei kamerák alapvetı paraméterei Homogenitás (uniformity) Homogenitás (uniformity) -- AdatgyőjtésAdatgyőjtés
= Helyi különbségek a beütésszámban egyenletes besugárzásnál
Forrás: pont - kollimátor nélkülsík - kollimátorral
Pontforrás aktivitása ~ 10-20 MBqmin. táv: 5 * detektor-átmérıszámlálási sebesség < 20 000 cps (30 000 cps)
Mátrix: 64*64; simítva (9 pont, 4-2-1 súllyal)
Beütésszám: régi kamerák: 3 000 /pixelmodern kamerák : 10 - 20 000 /pixel
ForrástartóForrástartóForrástartóForrástartó
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 15
Belsı uniformitás méréseBelsı uniformitás méréseBelsı uniformitás méréseBelsı uniformitás mérése
Forrás: J.R. Halama, Loyola Univ.
= 7-15 MBq
4-16 M beütés
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 16
„Külsı” uniformitás mérése„Külsı” uniformitás mérése„Külsı” uniformitás mérése„Külsı” uniformitás mérése
Síkforrás40-800 MBq
Co-57 vagy Tc-990
Forrás: J.R. Halama, Loyola Univ.
4-16 M beütés
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 17
Homogenitás (uniformitás)Homogenitás (uniformitás)Homogenitás (uniformitás)Homogenitás (uniformitás)
• Integrál uniformitás (IU):a teljes látómezırevárt: 2 - 3 %
• Differenciál uniformitás (DU):minden 5 egymás mellett és egymás alatti képelemre (pixelre)várt: 1,5 – 2 %
hasznos látómezı
központi látómezı
%100min.pixelmax.pixelmin.pixelmax.pixel
⋅
+
−=IU UFOV (95% látómezı) v.
CFOV (75% látómezı)
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 18
Uniformitás hatása a képreUniformitás hatása a képreUniformitás hatása a képreUniformitás hatása a képre
Normál uniformitás egy héttel a töltés utánNormál uniformitás egy héttel a töltés utánNormál uniformitás egy héttel a töltés utánNormál uniformitás egy héttel a töltés után Pozicionálási Pozicionálási hibahibaPozicionálási Pozicionálási hibahiba
Gyakrabban elıforduló hibák: Gyakrabban elıforduló hibák: KontaminációKontamináció
HımérsékletHımérsékletHımérsékletHımérséklet
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 23
GammaGamma--kamerák alapvetı paraméterei kamerák alapvetı paraméterei
Számlálási sebesség tartománySzámlálási sebesség tartomány(holtidı)(holtidı)
GammaGamma--kamerák alapvetı paraméterei kamerák alapvetı paraméterei
Számlálási sebesség tartománySzámlálási sebesség tartomány(holtidı)(holtidı)
= Mért számlálási sebesség a forrás aktivitásának függvényében
Mérıszámok:(a) Az a számlálási sebesség R20%,
amelynél a veszteség 20% (b) Holtidı
2 forrással mérve:
ahol: R1: az 1. forrással kapott számlálási sebesség
R2: a 2. forrással kapott számlálási sebesség
R12: mindkét forrással kapott számlálási sebesség
TR
R R
R R
R
RT
d
d
=⋅
+
⋅+
=
2
01785
12
1 22
1 2
12
20%
( )ln
.
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 24
Számlálási sebesség és holtidıSzámlálási sebesség és holtidıSzámlálási sebesség és holtidıSzámlálási sebesség és holtidı
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 25
GammaGamma--kamerák alapvetı paraméterei kamerák alapvetı paraméterei
Érzékenység Érzékenység (Sensitivity)(Sensitivity)GammaGamma--kamerák alapvetı paraméterei kamerák alapvetı paraméterei
Érzékenység Érzékenység (Sensitivity)(Sensitivity)
= Egységnyi aktivitásnál mért számlálási sebesség
Forrás: átmérı > 15 cmvastagság ~ 3 mmaktivitás ~ 40 MBq
Begyőjtött beütésszám: >= 10 000
Tipikus értékek Tc-99m-re:
• LEGP (alacsony energiájú általános célú): 150-200 cps/MBq
• LEHR (alacsony energiájú nagy felbontású): 60-80 cps/MBq
• LEHS (alacsony energiájú nagy érzékenységő): 200-300 cps/MBq
(MBq) aktivitása forrás
(cps) sebesség számlálási=gérzékenysé
Érzékenység függése a gammaÉrzékenység függése a gamma--energiától és kristályvastagságtólenergiától és kristályvastagságtólÉrzékenység függése a gammaÉrzékenység függése a gamma--energiától és kristályvastagságtólenergiától és kristályvastagságtól
2010 Áttekintés: Nukleáris Medicina 27
TheThe geometricalgeometricalefficiencyefficiency doesdoes notnot dependdependonon thethe sourcesource--collimatorcollimatordistancedistance zz..
However,However, ifif zz >>>> LL andand dd >>>> tt
therethere isis aa directdirect correlationcorrelationbetweenbetween geometricalgeometrical efficiencyefficiencyandand resolutionresolution::
Forrás: A. Aprahamian, Univ. of Notre Dame
Felbontás
Érzékenység
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 28
Forrás: Bushberg
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 2929
Ajánlások (Szakmai Kollégium)Ajánlások (Szakmai Kollégium)
VIZSGÁLAT PARAMÉTER AJÁNLOTT Gammakamera IU: <3% SPECT Tc-FWHM: <10 mm üzemmódban COR: <0.5 mm COR-korrekció Egyéb
jellemzık: ≥ 2 detektor elliptikus pálya elnyelés-korrekció külsı sugárforrással iteratív rekonstrukció
Szívizom SPECT
2 detektor derékszögben
Agyi Tc-FWHM: <7 mm (UHR v. fan-beam koll.) SPECT IU: <3% Pálya sugara: < 13cm Egyéb
jellemzık: ≥ 2 detektor kisagy is befér
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 3030
GAMMAKAMERÁK ALAPVETİ GAMMAKAMERÁK ALAPVETİ PARAMÉTEREI PARAMÉTEREI
• Homogenitás (uniformitás)
• Térbeli felbontás
• Érzékenység (szenzitivitás)
• Számlálási tartomány (holtidı)
SPECT kameráknál még:
• Felbontás a metszeti képeken
• Középpont-vándorlás
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 31
SPECT minıségbiztosítás:SPECT minıségbiztosítás:
HomogenitásHomogenitásSPECT minıségbiztosítás:SPECT minıségbiztosítás:
HomogenitásHomogenitás
Ábra: J.R. Halama, Loyola Univ.
Nem megfelelı homogenitás győrő-mőterméket okoz a rekonstruált metszeteken!
Győrőhiba a rekonstruált metszetbenGyőrőhiba a rekonstruált metszetbenGyőrőhiba a rekonstruált metszetbenGyőrőhiba a rekonstruált metszetben
Részleges győrőhiba több detektoros Részleges győrőhiba több detektoros rendszernélrendszernélRészleges győrőhiba több detektoros Részleges győrőhiba több detektoros rendszernélrendszernél
VONALFANTOMVONALFANTOMVONALFANTOMVONALFANTOM
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 35
SPECT minıségbiztosítás:SPECT minıségbiztosítás:
KözéppontKözéppont--vándorlásvándorlásSPECT minıségbiztosítás:SPECT minıségbiztosítás:
KözéppontKözéppont--vándorlásvándorlás
Ábra: J.R. Halama, Loyola Univ.
„Center of Rotation” (COR) :
a látómezı közepébıl induló, a detektorra merıleges egyeneseknek:
• egy síkba kell esni
• egy közös forgásközépponton kell áthaladni
• minden detektorra egyformán
KözéppontKözéppont--vándorlási hiba hatásavándorlási hiba hatásaKözéppontKözéppont--vándorlási hiba hatásavándorlási hiba hatása
Rendszerellenırzés:Rendszerellenırzés:Jaszczak SPECT fantomJaszczak SPECT fantomRendszerellenırzés:Rendszerellenırzés:Jaszczak SPECT fantomJaszczak SPECT fantom
JaszczakJaszczak--fantomfantommetszeteimetszeteiJaszczakJaszczak--fantomfantommetszeteimetszetei
A két detektor pozíciója eltér:A két detektor pozíciója eltér:JaszczakJaszczak--pantom metszeteipantom metszeteiA két detektor pozíciója eltér:A két detektor pozíciója eltér:JaszczakJaszczak--pantom metszeteipantom metszetei
Több energiaablak egybeesése (GaTöbb energiaablak egybeesése (Ga--67)67)Több energiaablak egybeesése (GaTöbb energiaablak egybeesése (Ga--67)67)
• Image point sources of Ga-67 or Tl-201 with a single energy window at energy peak.
• Measure the position of each image.• Registration of the point sources vs. energy
should be less than ~1 mm over the UFOV
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 41
Ellenırzések Ellenırzések napontanapontaEllenırzések Ellenırzések napontanaponta
• fotocsúcs v. optikai kalibrálás
• háttérszint (kamera, üreges mérıhely)
• dóziskalibrátor kalibrálása referencia-forrással
• jódfelvételi mérıhely kalibrálása nyakfantommal
• korrekciós tényezık pontosítása többcsatornás számlálónál
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 42
Ellenırzések Ellenırzések hetentehetenteEllenırzések Ellenırzések hetentehetente
• optikai úton kalibrált kamera csúcsbeállítása
• digitális kamera homogenitása (pont- v. síkforrással)szükség esetén korrekciós táblázat feltöltése
• kamera-érzékenység ellenırzése
• SPECT kamera középpont-vándorlásaújrakalibrálás szükség esetén
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 43
Ellenırzések Ellenırzések 3 havonta3 havontaEllenırzések Ellenırzések 3 havonta3 havonta
• zárványok megjelenése a kristályban?
• kamera linearitásaújrakalibrálás szükség esetén
• pixelméret (x, y)
• térbeli felbontás ellenırzése
• kollimátor épsége (megtekintés és homogenitás-kép síkforrással)
• SPECT üzemmód ellenırzése 3D SPECT fantommal
• homogenitás és felbontás egésztest-üzemmódban
• üreges mérıhely érzékenysége
2009 Gamma-kamerák jellemzıi Varga, J. 44
SPECTSPECT--CT minıségellenırzéseCT minıségellenırzéseSPECTSPECT--CT minıségellenırzéseCT minıségellenırzése
Név KellékGamma-kamera komponens eljárásai
Energia-csúcsra állítás pontforrásUniformitás-ellenırzés szilárd v. folyadék síkforrás
v. pontforrásFelbontás és linearitásÉrzékenységSPECT-üzemmód speciális eljárásai
Középpont-vándorlásUniformitás-korrekcióTöbb detektor illeszkedéseCT komponens eljárásai
CT kalibrálása CT kalibráció fantomCT kalibráció ellenırzése vízzel töltött hengerLevegı-kalibrálás -Uniformitás vízzel töltött hengerHibrid készülék speciális eljárásai
Illeszkedés kettıs ábrázolódású pontforrásokElnyelés-korrekció pontossága vízzel töltött henger
elnyelési fantom