SPECT 图像采集流程与格式要求规范

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SPECT（单光子发射计算机断层成像）是一种临床核医学常用设备，其核心作用是功能代谢显像，即通过放射性核素标记药物在体内的分布，反映器官或组织的血流、代谢、受体功能等生理过程。目前 SPECT 显像已经成为临床核医学的常规检查项目，在疾病早期诊断、器官功能定量评估等方面发挥着独特的作用。

SPECT 图像采集流程

SPECT 采集流程需严格遵循核医学操作规范，核心环节包括以下五部分：

检查前准备

1. 1. 患者信息核对和评估：
   核对患者信息（姓名、病案号、病史），确认无放射性药物过敏史，明确检查部位（如心脏、骨骼、甲状腺）及临床指征，并特别注意核对患者检查当天是否使用 CT 对比剂（CT 对比剂会影响 SPECT 图像衰减校正结果）。
2. 2. 放射性药物制备：
   根据检查目的注射对应显像剂（如 ⁹⁹ᵐTc 标记化合物），记录注射剂量（通常为 0.3 mCi/kg）、时间及药物活度。
3. 3. 等待期管理：
   依据药物代谢特性等待 30 分钟至 4 小时，期间指导患者体位保持与排尿要求，减少生理性伪影。

设备校准与质量控制

1. 1. 基础校准：
   每日开机后完成能量校准（如 ⁹⁹ᵐTc 校准 140 keV 能量窗）、均匀性校准及准直器类型和对位检查，特别需要检查自动人体轨迹扫描时安全装置。
2. 2. 性能验证：
   每周检测空间分辨率与断层灵敏度，确保符合质控标准要求。

图像采集实施

1. 1. 体位设置：
   根据部位调整患者体位（如心脏检查取仰卧位，探头贴近胸壁），使用定位线标记解剖基准点。
2. 2. 参数配置：
• • 静态采集：矩阵 128×128 或 256×256，采集时间 10–20 分钟/床位；
• • 动态采集：帧间隔 1–60 秒，总时长根据药物动力学设定（如肾动态采集 20 分钟）；
• • 断层采集：确定每个探头旋转范围，每个投影的角度或计数。

数据预处理

1. 1. 原始数据校正：
   执行衰减校正（CT 衰减校正优先）、散射校正与运动校正，减少伪影干扰。
2. 2. 重建参数设定：
   采用滤波反投影（FBP）或 OSEM 等迭代重建算法，滤波函数选择 Hanning 窗（截止频率 0.5 cycles/pixel）。推荐采用迭代图像重建算法，以提高图像质量。

数据导出与归档

推荐从设备主机或原设备厂商配备的后处理工作站导出图像，优先选择“医学数字成像和通信格式”，即 DICOM（Digital Imaging and Communications in Medicine） 格式，避免经 PACS 系统中转导致数据失真（错误率可达 20% 以上）。

SPECT 图像格式要求

SPECT 图像格式需满足数据完整性、兼容性与临床追溯性要求，核心规范如下：

主流格式类型

1. 1. DICOM 3.0 格式（强制标准）
• • 适用场景：临床诊断、多中心研究与设备间数据传输；
• • 核心模块：必须包含患者信息（C.7.1.1）、检查信息（C.7.2.1）、设备信息（C.7.5.1）及核医学专用模块（NM Image Pixel C.8.4.7、NM Isotope C.8.4.10）。
2. 2. INTERFILE 格式（早期核医学专用轻量级格式）
• • 结构组成：ASCII 码数据头（.h33，含矩阵大小、像素深度等元数据）+ 二进制像素数据（.i33）；
• • 关键参数：需标注放射性活度单位（MBq/mL）与采集时间戳。
3. 3. 厂家专用格式（局限性）
• • 代表类型：如部分厂家提供的 .sdt 和 .hd5 格式；
• • 使用限制：需通过原厂软件转换为 DICOM 格式后方可跨平台使用。

核心技术参数要求

1. 1. 像素数据规范
• • 像素深度：16 位整数（支持 0–65535 计数范围），灰度级与放射性计数呈线性关系；
• • 空间分辨率：如断层图像 ≥6 mm，平面图像 ≥4 mm。
2. 2. DICOM 元数据必备字段

   字段类别	具体内容	标签示例
   患者信息	姓名、ID、出生日期	(0010,0010)
   药物信息	显像剂名称、注射剂量、注射时间	(0054,0016)
   设备信息	探头型号、准直器类型	(0018,1000)
   重建参数	算法类型、滤波函数	(0054,0220)

3. 3. 多模态数据兼容性
• • 与 CT/MR 融合时，需保证空间坐标一致性（DICOM Frame of Reference 模块 C.7.4.1）；
• • SUV 值计算：需包含患者体重、注射剂量和药物活度衰变校正参数（误差 ≤5%）。

质量控制与验证标准

1. 1. 数据完整性检查
• • 元数据缺失率 ≤1%，重点核查同位素类型与衰减校正方式；
• • 像素数据无异常值（如 CT 值范围 -1000～3000 HU；若计算 SUV，应检查是否存在负值）。
2. 2. 格式转换规范
• • 转换工具：优先使用厂家认证软件，转换后像素值偏差 ≤2%；
• • 科研场景：机器学习研究需转换为 NIfTI 或 NRRD 格式，统一命名规则（如 PatientID_Modality_Date）。

参考文献

1. 1. 国际医学影像通信标准委员会. DICOM Part 3: Information Object Definitions [S]. 2013.
2. 2. Meignan M. Lung ventilation/perfusion SPECT: the right technique for hard times [J]. J Nucl Med, 2002, 43: 648–655.
3. 3. Stein PD, Freeman LM, Sostman HD. SPECT in Acute Pulmonary Embolism [J]. J Nucl Med, 2009, 50(12): 1999–2007.
4. 4. 中华医学会核医学分会. 核医学研究中机器学习和深度学习图像数据准备专家共识 [J]. 中华核医学与分子影像杂志, 2024, 44(8): 481–485.