准直器的选用对图像的影响.docx
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准直器的选用对图像的影响
准直器的选用对图像的影响
国外医学?
放射医学核医学分册1997年第21卷第4期
剂量,放射性药物对研究药物在动物或人体
中的毒性是很有用的试剂.除使用器官专一
性放射性药物外,能自由扩散到各种生物组
织的放射性示踪剂（如"I-HIPDM）也用作
体检诊断试剂.与毒性作用有关的药物一放射
性药物相互作用例子如表2所示.
2.2直接相互反应
这种生物学行为的改变是体内药物一放
射性药物直接反应的结果.在体内红细胞标
记时,还原呷c与肝素反应就是一个例子.
生物学行为改变导致放射性药物在靶器官中
摄取不良,而非靶器官中摄取增加和/或延长
清除,这种例子如表3所示.
表3直接反应的药物一放射性药物相互作用的倒子
16H6（收稿日期:
199703—03）
准直器的选用对图像的影响
佛山市第一人民医院影像科（广东,528o0.）贺小红综述李小华?
审校欠,上
摘要:
简述了准直器的分类,性能指标和准直器的制造工艺对图像的影响;详细介绳了临床
实践中各类准直器的选用及其优缺点.
关键词:
准直器SPECT分辨率灵敏度
放射性核素显像设备中,准直器的作用
在于规定从病人体内发射出来的射线入射探
头的方向.准直器的种类和性能限定了它们
的使用范围,因此其选用正确与否,将直接影
响最终图像的质量.
1准直器的分类
根据准直孔排列的几何形状,适用的射
线能量以及分耕率和灵敏度三种情况,准直
器可分为平行孔型,针孔型,聚焦型和发散
型;低能型,中能型和高能型或超高能型;通
用型,高分辨型和超高分辨型;高灵敏型和超
高灵敏型.
?
广州军区广州总医院（广东,51001.]
此外,澳大利亚R&D公司推出了一种
环形准直器.这种准直器内部由不同结构的
准直段组成,在环内形成不同形式的视野,供
不同显像目的甩.环内还有穿透源,用作穿透
衰减校正.Koss等介绍了一种由针孔型改
造而成的混合型准直器,并用心脏模型证明
其断层性能是可以接受的（FWHM:
12ram）.
2准直器的性能指标
良好的准直器性能是获得高质量图像的
必要条件之一.其评价指标主要包括:
准直器
的分辨率,灵敏度,视野和适用的能量范围.
国外医学-放射医学椽医学分册1997年第21卷第4期
此外,平面系统均匀性和线性也可间接地
反映准直器的质量.如果用相同的成像条件
和计算方法来测试,固有均匀性和线性与系
统均匀性和线性不应有明显的差异.平面系
统均匀性和线性是反映准直器制造质量的非
常灵敏的指标,准直器的非均匀性在SPECT
图像的重建过程中会被放大并产生伪影,将
严重影响图像质量.而目前公认的NEMA
（美国电气制造商协会）标准尚未将单晶体闪
烁相机的这两项指标列入验收测试.为了客
观地评价准直器的质量,用户应重视对系统
性能的验收测试.
准直器分辨率反映准直器对相邻两点源
的分辨能力,常"点源响应函数的FWHM
来衡量;灵敏度以在某种脉冲高度分析器窗
宽下的系统平面灵嫩度来表示;准直器的视
野是指射线能通过其入射到晶体面的区域;
低能,中能和高能或超高能准直器分别适用
于150keV以下,150～350keV和350～
51lkeV的射线,如果选用的准直器与核素能
量不匹配,必将影响显像速度和图像质量.
准直孔直径,有效孔深（准直器厚度）,孔
间壁厚度等几个参数同时影响着准直器的分
辨率和灵敏度.Ogawa等0认为:
SPECT重
建图像中的模糊度随准直孔的变化具有"位
移一变异（ShiftVariant）"的特征,且与准直
孔外形（孔径和孔深）以及靶器官到准直器面
的距离有关.他们介绍了根据理想投影值"
与"实测投影值"之间的比率,用迭代算法校
正这种模糊度的方法,其模拟结果表明:
在不
放大因统计学噪音引起的伪影的同时,改善
了分辨率.准直器的分辨率限制了图像的对
比度;而总计数与灵敏度有关,决定着图像的
信噪比.可见,这两项指标是一对矛盾,又都
会影响图像的定量分析结果.
3准直器的制造工艺对图像的影响
目前.准直器的制造方法有两种.一种是
铅箔片折叠压制法,此法很难保证折叠成形
后的铅箔片对合一致.图像中容易产生星状
伪影;另一种是铅熔液浇铸法,此法保证了准
直孔形状和孔问壁厚度的一致性,消除了孔
的偏心性,射线泄漏和星状伪影.Blend等.0
认为:
最佳的核医学显像条件要求准直器的
均匀性与校正后闪烁相机的固有均匀性一样
好.他们通过多家用户的对比研究后证明,多
数铅箔片折叠压制的准直器产生了伪影,而
铅熔液浇铸的准直器几乎没有伪影产生.
准直孔的几何形状有矩形,正方形,圆形
和六边形四种.目前,六边形孔较其它几种多
用.不同类型准直器的准直孔的排列方式不
同,射线到达晶体后产生的位置信号决定了
物/像关系和图像的形状当准直器尽可能靠
近靶器官时.平行孔准直器不会放大或缩小
图像;用针孔型准直器获得的图像是倒置的,
其图像的大小随靶器官到准直器外口的距离
而变化,这类准直器兼有放大和/5缩小图像
的功能;聚焦型准直器都将图像聚焦于准直
器面对倒的特定位置上,焦距随不同的设计
使用目的而不同,这类准直器对图像都有放
大作用;发散型准直器与聚焦型相反,具有缩
小图像的功能.
4各类准直器的选用及其优缺点
准直器的选择首先应该适合于所用核素
的能量范围,在此基础上,根据靶器官的位
置,显像方式及显像目的作综合考虑.Rosen—
thal等认为,一旦用作显像的核素能量被
确定,如果要对图像进行定量分析,就应当选
用适合于该能量的最高分辨率准直器来采集
图像,其目的在于提高信噪比,增加准确性.
4.1平行孔型准直器
平行孔型准直器的显着优点在于:
当探
头尽可能贴近靶器官时,不会使图像产生失
真.特别是矩形大视野平行孔低能通用型准
直器,在设计上兼顾了各项性能指标,是每台
闪烁相机或SPECT仪的必备准直器,适合
于各类静态和动态显像.但是,由于其灵敏度
国外医学?
放射医学核医学分册1997年第2l卷第4期
与分辨率折衷的局限性,用这类准直器获得
的SPECT图像质量尚不如针孔型或聚焦型
者.为了减少靶器官到准直器外El的距离以
改善分辨率,Kimiaei等"设计了一种平行孔
平面弧形准直器,与传统的平行孔型准直器
作对比研究后证明:
这种准直器既改善了图
像的空间分辨率,又降低了断层图像中的非
各向同性的模糊度.不过,由于准直器视野的
中央薄而周边厚,其灵敏度是不均匀的.由此
引起的误差对重建后SPECT图像质量的影
响有待于进一步研究oConnor等认为,
理论上.垂直平行孔准直器的孔道与晶体面
是垂直的,但由于加工工艺等因素往往有些
误差,这将直接影响到旋转中心（COR）,进
而影响SPECT图像质量.其最简单的检测
方法是:
沿源到准直器面的不同距离多次
测量COR.所有'删得值的最大变化不应超过
±1,0mm.
4.2针孔型准直器
由于这类准直器对不同深度的组织器
官,甚至同一器官的不同屡面具有不同的放
大倍数,一般认为不宜用作大脏器或深部病
灶的平面和SPECT显像,但对于体积小而
表浅的器官（如甲状腺）或作儿科核素显像
时,只要将焦距调整合适,用针孔型准直器能
获得很好的静态图像分辨率.Wang等一认
为:
目前的高能平行孔型准直器用作脑F—
DGSPECT显像时达不到空间分辨率少于
lcm的要求,而且孔间壁影像的显现还产生
了环形伪影.他们通过模拟试验证明了用高
能针孔型准直器作F—DGSPECT脑显像是
可行的.但是,Jaszczak等研究了用针孔型
准直器作SPECT显像后发现,存在约lmm
的旋转中心漂移或机械性位移,并因此产生
了环形伪影.通过修改重建校正参数,能够校
正这些环形伪影并恢复系统分辨率
4.3聚焦型准直器
这类准直器包括扇形和圆锥形.常用来
提高SPECT显像的灵敏度.扇形准直器是
最常用的一种.厂家常提供两种扇形准直器:
一
种用作心肌SPECT显像,着重提高灵敏
度,空间分辨率也较好;另一种用作脑
SPECT显像,着重提高空间分辨率.经研究
证明:
聚焦型准直器在提高了灵敏度的同时,
也改善了空间分辨率,特别是配合多探头系
统作心脏和脑等小脏器SPECT显像.获得
的图像质量明显优于单探头系统;但由于横
轴方向上的放大作用,使图像产生了失真,故
不宜用作平面显像.Stewart等在三探头系
统上,用平行孔型准直器的标准方式与扇形
准直器的同时穿透一发射方式比较了心肌显
像结果后,再与PET心肌显像进行比较,结
果表明:
用扇形准直器作同时穿透一发射方式
心肌显像,有效地减少了sPEcT图像的衰
减伪影,与PET图像更具可比性.但是.聚焦
型准直器的聚焦准确与否,将直接影响图像
的质量,而用户往往是根据厂家提供的说明
书的方法来获得图像,无法确定扇形准直器
的聚焦质量是否符合要求.OConnor等一认
为,与扇形准直器有关的潜在问题是:
重建软
件识别扇束形数据的不充分性.其最简单的
检测方法是重建点源图像,从点源分辨率的
变化中可以观察扇束形数据改变后对图像的
影响.Liu等分析了实验数据后推断:
扇形
准直器存在较小的聚焦偏差,根据各点群集
概率散度的标准差,其大小在横轴方向大约
为2～3mm,但这些偏差在SPECT重建图像
中的影响还有待于进一步研究.Loncaric
等"也认为,扇形准直器聚焦点绝对位置的
微小偏差都将降低图像质量或产生伪影.他
们介绍了一种沿轴向放置多条线源取样检测
法,对扇形准直器进行验收测试.
与其它类型相比,圆锥形准直器也能在
相似分辨率的情况下提高灵敏度,但用它做
三探头脑SPECT显像时,图像的底部常产
生截尾效应".I』i等一报告了一种聚焦于脑
底部的半圆锥形准直器,在三探头系统上,在
相似分辨率和相同显像条件下,用脑模型分
国外医学?
放射医学棱医学分册1997年第2l卷第4期
别与扇形和平行孔型准直器作对比研究显
示,这种准直器不仅进一步提高了灵敏度,改
善了空间分辨率,还去除了"截尾效应",改善
了脑SPECT图像.不过,在距离中心层一定
位置上的图像出现了模糊和变形,这需要修
改重建算法来加以校正.
4.4高能准直器
近年来,国内外学者用配置高能或超高
能准直器的普通SPECT仪作F—DG显像研
究,已经取得了积极的成果Zeng等"用高
能平行孔准直器研究了脑FDGSPECT显
像的可能性.他们分别用滤波反投影算法和
迭代算法重建图像后表明:
用后者重建得到
的图像质量明显优于前者,并认为要得到有
用的图像,须校正准直器几何点响应函数,它
与有效孔深有关.Leichner等."在三探头系
统上配置超高能准直器研究了F—I3（3
SPECT显像的临床价值,获得了较好的图像
质量,并认为这类准直器具有最小的孔间隔
穿透率.Patton等在双探头系统上分别配
置高能平行孔型和扇形准直器进行叩c—
MIBI和F—DG双核素单独采集显像,也得
到了可接受的诊断图像,并认为平行孔准直
器适合于心脏和肿瘤显像,而扇形宜用作膪
显像.Martin等一用F—I3（3做SPECT与
PET显像检测恶性肿瘤的比较研究后认为:
SPECT有空间分辨率和灵敏度方面的不足.
但能帮助鉴别肿瘤的良恶性.Turkington
等"认为,在传统的闪烁相机上配置高能准
直器获得的F—DGSPECT图像,因射线的
穿透率较高.不宜作定量评价.
4.5发散型准直器
这类准直器主要是在小视野闪烁相机上
做大器官或全身显像时用来"扩大"探头的视
野.随着大视野探头的推广.这种准直器在l临
床工作中已很少应用
综上所述,在充分利用各类准直器特性
的同时,不能忽视准直器对图像质量的影响,
更不能片面地追求高的分辨率或灵敏度,多
数学者认为必须是二者的最佳折衷方案.但
是.实际工作中往往有所侧重.例如,全身骨
显像宜选用大视野低能平行孔高分辨型准直
器;以规定计数方式进行SPECT显像时.用
高分辨准直器能获得良好的图像质量;聚焦
型准直器的视野都比较小,但灵敏度高,分辨
率也较高,适合于心脏,脑等较小器官的
SPECT显像;快速动态显像则选用平行孔高
灵敏型准直器比较合适.
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（牧稿日期1997—05-22）
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