定量SPECT成像中测量溯源性的建立：以177Lu为例的标准化方法与实践意义

为解决分子放疗(MRT)中定量SPECT成像的测量可重复性问题，英国国家物理实验室(NPL)联合多国团队开展了一项关于177Lu的SPECT/CT测量溯源性研究。通过建立从放射性活度初级标准到临床设备的完整校准链，实现了图像校准因子(ICF)1.6%的不确定度，并验证了体积依赖性部分容积校正(PVC)的可行性。该研究为多中心剂量学比较提供了方法论基础，发表于《EJNMMI Physics》。

　　

在精准医疗时代，单光子发射计算机断层扫描(SPECT)正从定性诊断工具转型为定量治疗监测手段，尤其在分子放疗(Molecular Radiotherapy, MRT)领域。然而，不同机构间SPECT定量结果的巨大差异长期困扰着临床实践——同一患者在不同设备上的剂量评估可能相差30%以上，这种"测量黑箱"现象严重阻碍了MRT的标准化发展。

英国国家物理实验室(NPL)领衔的国际团队在《EJNMMI Physics》发表的研究，首次系统构建了从国家计量标准到临床SPECT设备的完整溯源链条。研究人员选择治疗性核素¹⁷⁷Lu作为模型，通过三级体模体系(圆柱体Jaszczak体模、NEMA IEC球形体模和3D打印器官体模)，建立了包含图像校准因子(Image Calibration Factor, ICF)和部分容积校正(Partial Volume Correction, PVC)的标准化流程。结果显示：基于放射性核素校准仪的活动度测量平均不确定度仅1.57%，SPECT ICF不确定度控制在1.6%；应用PVC后，肾脏和脾脏体模的活动度回收率达到96(7)%，验证了跨机构数据可比性的可行性。

关键技术方法包括：1)使用NPL次级标准电离室校准的Capintec CRC-25R活度计进行放射性溶液标定；2)通过三种体模(6.9L圆柱体、NEMA多球体及3D打印肾脏/脾脏体模)实现SPECT系统校准；3)采用OSEM重建结合三重能量窗(Triple Energy Window, TEW)散射校正的SPECT/CT图像处理；4)建立体积依赖性恢复系数模型R(V)=1/[1+(α/V)^β]进行PVC校正。

主要研究结果：

1. 活度量值溯源体系
   通过"注射器-残留液"双测量法(Eq.2)将圆柱体模410.1(66)MBq活度溯源至国家标准，主导不确定度分量来自校准因子(1.0%)。创新性地采用4mL标准几何10R小瓶(ISO 8362-1)作为中介，解决了大体积体模直接测量的技术难题。

2. 图像校准因子确立
   128×128矩阵、4.2578mm像素尺寸的SPECT重建数据表明，ICF为14.14(23)cps/MBq。研究发现计数统计误差(Poisson假设)对10mm小球影响显著(占u(A_sphere)的82%)，但对临床尺寸器官(<37mm)影响可忽略。

3. 部分容积校正模型
   NEMA球体数据拟合得到PVC参数α=28.3(53)mL、β=0.38(5)。验证实验显示，未校正时肾脏体模活度低估40%，而应用PVC后恢复至96(7)%。但皮质-髓质多隔室模型仍存在"溢出效应"(髓质高估158%)，揭示现有PVC对复杂解剖结构的局限性。

4. 临床级验证
   3D打印器官体模证实：脾脏(124mL)和全肾(109mL)的活度回收率均达96(7)%，不确定度主要来自体积测量误差(Eq.18-19)。该结果首次证明使用常规临床设备即可实现溯源级定量SPECT。

这项研究为分子放疗剂量学树立了计量学标杆，其方法论框架可扩展至⁹⁰Y、¹³¹I等治疗性核素。作者Andrew P.Robinson团队特别指出，当前厂商提供的定量SPECT方案缺乏不确定度评估，而本研究开发的开放式校准流程同时满足GMP(药品生产质量管理规范)和ISO 17511标准要求。随着欧盟EMPIR计划的支持，该成果已应用于PINICAL-MRT多中心研究，为建立MRT剂量-效应关系提供了关键的技术基础设施。未来需进一步解决小体积VOI(如肿瘤病灶)的计数统计误差问题，并开发基于蒙特卡洛算法的更精确PVC模型。