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문제 정의
- 소아 환자의 경우 성인에 비하여 몸의 크기가 작기 때문에 어른과 같은 방사선량에 노출되더라도 방사선 감수성이 더 높기 때문에 유효선량은 어른에 비해 더 높게 계산 하여야 하고, 어른에 비해 평균수명이 길어 방사선 피폭에 의한 암 발생률이 높아 피폭선량의 관리가 필요하다.1,6) 그러므로 본 논문은 팬텀을 이용하여 소아 PET/CT 검사 시 초 저 선량 CT 를 이용한 감쇠보정에서 영상과 선량을 평가 하였다.
- 나머지 영상 획득 조건은 동일하게 설정하였다. PET 영상의 방출스캔 6시간 획득은 영상 획득시간에 대한 영향을 최소화 하기 위해 진행되었다.
- 본 연구에서는 팬텀을 이용하여 소아 PET/CT 검사 시 초저선량 CT를 이용하여 감쇠보정에서 영상과 선량을 평가 하였다. 본 연구에서는 팬텀을 이용하여 소아 PET/CT 검사 시 초 저 선량 CT를 이용하여 감쇠보정에서 영상과 선량을 평가 하였다.
- 본 연구에서는 팬텀을 이용하여 소아 PET/CT 검사 시 초저선량 CT를 이용하여 감쇠보정에서 영상과 선량을 평가 하였다. 본 연구에서는 팬텀을 이용하여 소아 PET/CT 검사 시 초 저 선량 CT를 이용하여 감쇠보정에서 영상과 선량을 평가 하였다.
제안 방법
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1. 장비 및 실험재료
실험장비는 본원에 설치된 3대의 PET/CT 장비인 Discovery STe (General Electric Healthcare, Milwaukee, MI, USA), BiographTruepoint 40 (Siemens Medical Systems, CTI, Knoxville, TN, USA), Discovery 600 (General Electric Healthcare, Milwaukee, MI, USA) 을 이용하여 실험을 하였다(Table 1). PET/CT 영상 평가 방법은 NEMA PET Phantom™ (NU2-1994) 을 사용하였다.
- PET/CT 영상 평가 방법은 NEMA PET Phantom™ (NU2-1994) 을 사용하였다. 팬텀에 물을 가득 채우고 18F-FDG 370 MBq 을 주입하여, 충분히 흔들어준 다음, 60분 후에 CT 토포그램으로 위치를 확인한 후 CT검사를 진행 한 후, PET 방출영상을 1 bed 획득하였다.
- 심부선량을 측정하기 위하여 조직등가물질로 이루어진 아크릴 팬텀을 사용하였고, 25×25×0.8 cm3 9개와 25×25×1.57 cm3 의 중심부에 1.5 cm 구멍을 가진 아크릴 팬텀 1장을 가운데 위치 하고 중앙부 구멍에 심부선량을 측정 할 수 있는 이온 챔버 선량계 (Unfous Xi CT, Sweden) 를 삽입 한 후 CT 토포그램으로 위치를 잡았다(Fig. 1-2).
- 그리고 본 팬텀들은 25×25×8.87 cm3 의 부피로 소아 10세 정도의 크기와 유사하기 때문에 소아의 심부선량평가를 위해 사용하였다.
- 1-2). 그리고 각 장비별 CT 스캔 조건으로 Discovery STe, BiographTruepoint 40, Discovery 600 장비 모두 관전압을 80, 100, 120, 160 kVp 를 사용하였고, 관전류는 Discovery STe 와 Discovery 600은 10, 20, 40, 80, 160 mA 를 BiographTruepoint 40 은 11, 20, 40, 80 mA 를 사용하였다. 각 조건 별 스캔을 마친 후 심부선량을 측정 하였다.
- 그리고 각 장비별 CT 스캔 조건으로 Discovery STe, BiographTruepoint 40, Discovery 600 장비 모두 관전압을 80, 100, 120, 160 kVp 를 사용하였고, 관전류는 Discovery STe 와 Discovery 600은 10, 20, 40, 80, 160 mA 를 BiographTruepoint 40 은 11, 20, 40, 80 mA 를 사용하였다. 각 조건 별 스캔을 마친 후 심부선량을 측정 하였다. 측정은 각 장비 별, 조건 별 각각5회 실시하여 신뢰도를 높였다.
- 각 조건 별 스캔을 마친 후 심부선량을 측정 하였다. 측정은 각 장비 별, 조건 별 각각5회 실시하여 신뢰도를 높였다. 그리고 본 팬텀들은 25×25×8.
- 심부선량 측정방법과 동일한 CT 스캔 조건으로 Discovery STe, BiographTruepoint40, Discovery600 장비 모두 관전압을 80, 100, 120, 160 kVp를 사용하였고, 관전류는 Discovery STe와 Discovery 600은 10, 20, 40, 80, 160 mA를 BiographTruepoint 40은 11, 20, 40, 80 mA를 사용하였다(Table 2). PET 스캔 조건은 각 장비 별 임상에서 사용하는 조건을 사용하여 Discovery STe 장비는2분 30초 와 6시간 방출영상을 획득하여 재구성 법은 Iterative 방법을 사용하고, 각 각 Iteration 2회, Subset 20회를 사용하여 재구성하였다.
- 심부선량 측정방법과 동일한 CT 스캔 조건으로 Discovery STe, BiographTruepoint40, Discovery600 장비 모두 관전압을 80, 100, 120, 160 kVp를 사용하였고, 관전류는 Discovery STe와 Discovery 600은 10, 20, 40, 80, 160 mA를 BiographTruepoint 40은 11, 20, 40, 80 mA를 사용하였다(Table 2). PET 스캔 조건은 각 장비 별 임상에서 사용하는 조건을 사용하여 Discovery STe 장비는2분 30초 와 6시간 방출영상을 획득하여 재구성 법은 Iterative 방법을 사용하고, 각 각 Iteration 2회, Subset 20회를 사용하여 재구성하였다. BiographTruepoint 40 장비는 2분 30초와 6시간 방출영상을 획득하여 재구성 법은 Iterative 3D 방법을 사용하고, 각각 Iteration 3회, Subset 8회를 사용하여 재구성하였다.
- PET 스캔 조건은 각 장비 별 임상에서 사용하는 조건을 사용하여 Discovery STe 장비는2분 30초 와 6시간 방출영상을 획득하여 재구성 법은 Iterative 방법을 사용하고, 각 각 Iteration 2회, Subset 20회를 사용하여 재구성하였다. BiographTruepoint 40 장비는 2분 30초와 6시간 방출영상을 획득하여 재구성 법은 Iterative 3D 방법을 사용하고, 각각 Iteration 3회, Subset 8회를 사용하여 재구성하였다. Discovery 600 장비는 2분과 6시간 방출영상을 획득하여 재구성 법은 Iterative 방법을 사용하여 각각 Iteration 2회, Subset 16회를 사용하여 재구성하였다.
- Discovery 600 장비는 2분과 6시간 방출영상을 획득하여 재구성 법은 Iterative 방법을 사용하여 각각 Iteration 2회, Subset 16회를 사용하여 재구성하였다.
- Discovery 600 장비는 2분과 6시간 방출영상을 획득하여 재구성 법은 Iterative 방법을 사용하여 각각 Iteration 2회, Subset 16회를 사용하여 재구성하였다. 각 CT 스캔 조건의 영상을 PET 방출영상의 감쇠보정 영상으로 사용하여 PET 영상을 평가하였다. 나머지 영상 획득 조건은 동일하게 설정하였다.
- 각 장비에서의 각 CT 조건 별 CT 영상과 감쇠보정 된 PET 영상을 Advantage Workstation 4.3 워크스테이션을 이용하여 VOI (Volume of Interest) 를 사용하여 각 영상의 중앙의 종축 30%, 단면 중심부위의 70% 를 설정하여 CT 영상의 CT 값 (CT number) 과 PET 영상의 표준섭취계수 (SUV; Standard uptake value) 평균의 변화를 5회 측정하여 평균을 분석하였다(Fig. 3). 통계분석은 대응표본 T-test 를 이용하였다(Fig.
- 각 장비 별 임상에서 사용되는 PET 방출스캔 영상획득 조건으로 진행한 SUVmean 값으로 평가했다. SUVmean 값이 Discovery STe 장비는 80 kVp 10 mA에서 1±0.
- NEMA PET Phantom™을 이용 10세 기준의 소아를 가정하여 PET/CT영상을 획득하였고, 같은 부피의 아크릴 팬텀을 이용하여 심부선량을 측정하였다.
- 그리고 NEMA PET Phantom™을 이용하여 같은 CT 조건으로 PET 영상을 획득하여 감쇄보정 된 각 PET 영상을 SUV 값과 신호 대 잡음 비로 평가하였다.
- 그러나 소아 환자의 경우 성인에 비하여 방사성 감수성이 높아 피폭선량의 관리를 필요로 하고 있다. 그러므로 본 저자는 팬텀을 이용하여 소아 PET/CT 검사 시 감쇄보정 CT 선량과 영상을 평가하였다.
- 3대의 PET/CT 장비 (Discovery STe, BiographTruepoint 40, Discovery 600)로 소아 사이즈의 아크릴 팬텀과 이온 챔버 선량계 (Unfous Xi CT, Sweden)를 이용하여 CT 영상획득 조건 (10, 20, 40, 80, 100, 160 mA; 80, 100, 120, 140 kVp)을 변화시켜 심부선량과 CTDIvol 값을 평가하였다. 그리고 NEMA PET Phantom™을 이용하여 같은 CT 조건으로 PET 영상을 획득하여 감쇄보정 된 각 PET 영상을 SUV 값과 신호 대 잡음 비로 평가하였다.
데이터처리
- 3). 통계분석은 대응표본 T-test 를 이용하였다(Fig. 4).
- CT 영상의 평가는 팬텀 실험을 통하여 각 각의 장비 별, 조건 별 CT 값의 표준편차로서 평가하였다. CT 값의 표준편차가 Discovery STe 장비는 80 kVp 10 mA에서 41.
이론/모형
- PET/CT 영상 평가 방법은 NEMA PET Phantom™ (NU2-1994) 을 사용하였다.
성능/효과
- 표준편차가 관전압과 관전류가 낮을수록 높아져 CT영상에 큰 영향을 미친다. 최고 조건 120 kVp 160 mA 의 표준편차는 약 4.2, 보통 성인의 저 선량CT의 120 kVp 20 mA의 표준편차가 약 14 이고, 최저조건 80 kVp 10 mA 는 약 47.5이므로 단순히 CT 값의 표준편차로 CT 영상을 평가한다면 영상의 질이 최고조건에 비해 약 91% 저하되었고, 저 선량CT에 비해 66% 저하되었다(Fig. 5). 육안평가에서도 CT영상의 질이 관전압, 관전류 의 조건이 높아질수록 좋아지는 것을 볼 수 있다(Fig.
- PET 방출스캔 6시간 영상획득 조건으로 진행한 SUVmean 값의 평가가 Discovery STe 장비는 80 kVp 10 mA에서 1±0이었고, 140 kVp 160 mA에서 1±0이었다.
- 148 mGy였다. 관전압과 관전류가 높을수록 심부선량이 높아졌다. 최저조건 80 kVp 10 mA가 최고 조건 120 kVp 160 mA 보다 심부선량이 Discovery STe는 약 98.
- Fahey 등의 논문에서 다양한 연령의 소아 팬텀을 이용하여 심부선량을 평가 하였고, 성인에서도 CT 선량의 변화에 따른 PET/CT 영상과 심부선량을 평가하였다.1) 그러나 Frederic H. Fahey 등은 한 가지 PET/CT 장비에서만 선량과 영상을 평가하였지만, 본 논문에서는 세 가지 장비를 이용하여 선량과 영상을 평가하여 실험의 결과에서는 더욱 타당한 결과를 도출하였다. 감쇠 보정은 PET/CT 영상의 질을 높이고 정량적인 정확도를 획득하기 위한 중요한 인자이다.
- 하지만 감쇄보정을 진행한 PET 영상에는 영향 없었다. 임상에서 소아 환자의 PET/CT 검사 시 CT의 진단이 필요 없는 PET 영상만을 획득하고자 한다면, 소아 환자의 신체에 적절히 적용한 최저 선량 CT을 감쇄보정을 하여, 유효 선량을 성인에 비하여 약 90% 이상 감소시켜 피폭 선량 저감에 도움이 될 것이다.
- 하지만 감쇄보정을 진행한 PET 영상에는 영향 없었다. 임상에서 소아 환자의 PET/CT 검사 시 CT의 진단이 필요 없는 PET 영상만을 획득하고자 한다면, 소아 환자의 신체에 적절히 적용한 최저 선량 CT을 감쇄보정을 하여, 유효 선량을 성인에 비하여 약 90% 이상 감소시켜 피폭 선량 저감에 도움이 될 것이다.
- 그리고 NEMA PET Phantom™을 이용하여 같은 CT 조건으로 PET 영상을 획득하여 감쇄보정 된 각 PET 영상을 SUV 값과 신호 대 잡음 비로 평가하였다. 심부선량은 일반적으로 소아복부 CT 조건 (100 kVp, 100 mA) 보다 최소 CT 조건 (80 kVp, 10 mA)에서의 심부선량은 약 92% 감소 되었고, CTDIvol 값은 약 88% 감소되었다. 각 CT 조건에 따라 감쇄보정된 PET 영상은 SUV 값에 변화가 없었고, 신호 대 잡음비도 영향을 받지 않았다.
- 팬텀을 이용한 소아 PET/CT 실험 시 최저 선량 CT 조건(80 kVp, 10 mA) 을 적용하여 최고 조건(140 kVp 160 mA) 보다 97% 이상 심부선량을 감수 시킬 수 있다.
- 관전압과 관전류가 높을수록 심부선량이 높아졌다. 최저조건 80 kVp 10 mA가 최고 조건 120 kVp 160 mA 보다 심부선량이 Discovery STe는 약 98.8%, BiographTruepoint 40은 97.3%, Discovery 600은 98.7% 감소되었다(Table 3).
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