⁵⁷Co-Flächenquellen und ^99mTc-Flächenphantome für die Qualitätssicherung in der Nuklearmedizin

Zusammenfassung

Ziel Die wöchentliche Qualitätssicherung in der nuklearmedizinischen Diagnostik umfasst die Verwendung von radioaktiven Quellen und Phantomen, um eine gleichbleibende Leistung von Gammakameras, insbesondere im Hinblick auf die Homogenitätsüberprüfung, zu gewährleisten. Faktoren wie Quellenauswahl, physikalische Bedingungen, Strahlenbelastung und wirtschaftliche Überlegungen beeinflussen diesen Prozess. Diese Studie berichtet über die Verwendung von Flächenquellen und -phantomen zur Qualitätssicherung und erörtert die Vor- und Nachteile im klinischen Kontext, wobei die Notwendigkeit aktualisierter Untersuchungen aufgrund der seit den 1980er-Jahren veränderten Bedingungen hervorgehoben wird.

Methoden Eine ⁵⁷Co-Floodquelle (ca. 740 MBq) und ein mit ^99mTc (ca. 600 MBq) befüllbares Flächenphantom wurden 1 Jahr lang wöchentlich mit einer Doppelkopf-SPECT-Gammakamera auf Ausbeute/Empfindlichkeit gemessen. Für Dosisleistungsmessungen in µSv/h H*(10) wurde ein kalibriertes Dosisleistungsmessgerät für Messungen in 0, 1 und 2 m Entfernung verwendet.

Ergebnisse Die Kosten für die untersuchte ⁵⁷Co-Quelle betrugen 3226,00 ± 1151,00 € (Median: 3310,00 €; Bereich: 2979,00–5996,00 €) über die letzten 10 Jahre je nach Lieferant. Ein zweijähriger Austauschzyklus war erforderlich. Die Kosten für die Flächenphantome einschließlich Ausrüstung liegen zwischen 3810,00 € und 8965,00 €. Die durchschnittlichen Kosten für einen Molybdän-Generator betrugen in den letzten 10 Jahren 1197,00 ± 144,00 € (Median: 1195,00 €; Spanne: 981,00–1547,00 €), mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 4 %. Die Handhabungszeit für die Homogenitätsüberprüfung mit einer ⁵⁷Co-Flächenquelle betrug 60 ± 12 s (Median: 62 s; Bereich: 48–97 s). Die mittleren Dosisleistungen lagen dabei bei 282,3 µSv, 7,4 µSv und 2,7 µSv in 0, 1 bzw. 2 m Entfernung. Die Handhabungszeit für ^99mTc-Flächenphantome lag im Mittel bei 451 ± 67 s (Median: 448 s; Bereich: 395–657 s), was zu 2,7 mSv, 91,8 µSv bzw. 37,5 µSv im Jahr führte.

Diskussion ⁵⁷Co-Flächenquellen bieten eine schnellere Handhabung, eine geringere Dosisleistung im Zeitverlauf und einen geringeren Platzbedarf. Sie erfordern jedoch höhere Anschaffungs- und Entsorgungskosten, zusätzliches Zubehör und können Verunreinigungen aufweisen. Die Ergebnisse von Homogenitätsüberprüfungen oder der Bestimmung der Ausbeute sind dabei nicht auf andere Nuklide übertragbar. ^99mTc-Flächenphantome hingegen sind lange verwendbar, verursachen kaum Folgekosten und entsprechen dem Leitnuklid der Mehrzahl der klinischen Untersuchungen. Die Messzeiten sind aufgrund der gleichbleibenden Aktivität vergleichbar und die optionale Verwendung von Umwälzpumpen sorgt für eine verbesserte Arbeitssicherheit. Demgegenüber bestehen jedoch potenziell höhere Expositionen des Personals, Herausforderungen bei der Reinigung und dem größeren Platzbedarf.

Abstract

Aim Weekly quality assurance in nuclear medicine diagnostics involves the use of radioactive sources and phantoms to ensure consistent performance of gamma cameras, especially with regard to the homogeneity. Factors such as source selection, physical conditions, radiation exposure, and economic considerations influence this process. This study reports on the use of flood sources and phantoms for quality assurance and discusses the pros and cons in a clinical context, emphasizing the need for updated investigations due to changing conditions since the 1980s.

Methods A ⁵⁷Co flood source (740 MBq) and ^99mTc (approximately 600 MBq) fillable flood phantom were measured weekly over one year on a dual-head SPECT gamma camera for yield/sensitivity. For dose rate measurements in µSv/h H*(10) calibrated dose rate meter was used for measurements at of 0, 1 and 2 m distance.

Results The costs for the investigated ⁵⁷Co source were 3226,00 ± 1151,00 € (median: 3310,00 €; range: 2979,00–5996,00 €) over the last 10 years depending on the supplier. A two-year replacement cycle was required. The costs for the flood phantoms including equipment ranged between 3810,00 € and 8965,00 €. Practically, there are no follow-up costs for the existing ^99mTc present, which is eluted from a molybdenum generator. The average costs for a molybdenum generator over the last 10 years were 1197,00 ± 144,00 € (median: 1195,00 €; range: 981,00–1547,00 €), with an average annual growth rate of 4%. ⁵⁷Co handling time for homogeneity preparation is 60 ± 12 s (median: 62 s; range: 48–97 s). Mean dose rates were 282.3 µSv, 7.4 µSv, and 2.7 µSv at 0, 1 and 2 m distance, respectively. Fillable ^99mTc phantoms required handling times of 451 ± 67 s (median: 448 s; range: 395–657 s), resulting in 2.7 mSv, 91.8 µSv and 37.5 µSv, respectively.

Discussion ⁵⁷Co sources offer faster handling, lower dose rate over time and a smaller footprint. However, they require more frequent purchase costs, additional accessories and may have additional impurities. The results of homogeneity tests or yield are not transferable to other nuclides. ^99mTc phantoms have the advantage of a one-time purchase over a longer period, almost no follow-up costs, comparable measurement times and optional use of circulating pumps to improve work safety. Ultimately, the quality controls are carried out with the same guide nuclide as a large number of the patient examinations. On the other hand, there is a potentially higher exposure for the staff, PMMA-related challenges and possibly a larger footprint.

Schlüsselwörter

Flächenquelle - Flächenphantom - Technetium-99m - Cobalt-57 - Qualitätskontrolle

Keywords

Flood source - Flood phantom - technetium-99m - cobalt-57 - quality control

Publication History

Article published online:
18 June 2024

• Literatur

• 1 DIN 6855-2:2013-01, Konstanzprüfung nuklearmedizinischer Messsysteme – Teil 2: Einkristall-Gamma-Kameras zur planaren Szintigraphie und zur Einzel-Photonen-Emissions-Tomographie mit Hilfe rotierender Messköpfe.
• 2 Zanzonico P. Routine quality control of clinical nuclear medicine instrumentation: a brief review. J Nucl Med 2008; 49: 1114-1131 DOI: 10.2967/jnumed.107.050203. (PMID: 18587088)
• 3 National Electrical , Manufacturers Association. NEMA NU 1‑2018: Performance Measurements of Gamma Cameras. 2019
• 4 Nichols KJ, Bacharach SL, Bergmann SR. Quality Assurance Committee of the American Society of Nuclear Cardiology. et al. Instrumentation quality assurance and performance. J Nucl Cardiol 2006; 13: e25-41 DOI: 10.1016/j.nuclcard.2006.08.005.
• 5 ZÄS. Einheitliches Bewertungssystem Ärztlichen Stellen (ÄSt.en) nach §17a RöV und §83 StrlSchV. 2018, 67.
• 6 La Fontaine R, Graham LS, Behrendt D. et al. Personnel exposure from flood phantoms and point sources during quality assurance procedures. J Nucl Med 1983; 24: 629-632
• 7 DIN 6844–3:2020–07, Nuklearmedizinische Betriebe – Teil 3: Strahlenschutzberechnungen.
• 8 automess. 6150AD. 2011
• 9 Fisher D, Alexander D, Satz S. Quality assurance flood source and method of making. United States patent US 6,489,617, issued December 2. 2002
• 10 Petersen H, Menuhr H. RADIATION FLOOD SOURCE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME. 2001
• 11 DiFilippo FP. Evaluating the purity of a (57)Co flood source by PET. Med Phys 2014; 41: 112502 DOI: 10.1118/1.4897611. (PMID: 25370661)
• 12 Wagatsuma K, Miwa K, Akimoto K. et al. Technical features and roles of cobalt-57 flood sources for daily quality control of gamma cameras. Nihon Hoshasen Gijutsu Gakkai Zasshi 2014; 70: 148-153 DOI: 10.6009/jjrt.2014_jsrt_70.2.148. (PMID: 24573229)
• 13 Rudin MJ, Johnson WH. The influence of flood source placement on radiation exposure during quality control testing. Journal of Nuclear Medicine Technology 2000; 28: 88-93 (PMID: 10824619)
• 14 Wichmann S, Johnson C, Suarino V. Analysis of a Co-57 flood source. Journal of Nuclear Medicine 2006; 47: 558P-558P
• 15 Sokole EB, Heckenberg A, Bergmann H. Influence of high-energy photons from cobalt-57 flood sources on scintillation camera uniformity images. Eur J Nucl Med 1996; 23: 437-442 DOI: 10.1007/BF01247373. (PMID: 8612665)
• 16 McDougald WA, Miyaoka RS, Alessio AM. et al. A study of SPECT/CT camera stability for quantitative imaging. EJNMMI Phys 2016; 3: 14 DOI: 10.1186/s40658-016-0150-7. (PMID: 27473290)
• 17 National Academies of Sciences, E.M.; Studies, D.E.L.; Board, N.R.S.; Uranium, C.S.M.P.U.P.T.E.U.H.E. Molybdenum-99 for Medical Imaging. National Academies Press; 2016. DOI: 10.1056/NEJMoa1913948 (PMID: 33471991)
• 18 Kavda S, Golfomitsou S, Richardson E. Effects of selected solvents on PMMA after prolonged exposure: unilateral NMR and ATR-FTIR investigations. Heritage Science 2023; 11 DOI: 10.1186/s40494-023-00881-z.