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문제 정의
- 근래의 심근 관류 SPECT를 위한 검사 장비는 진단의 정확도가 높아졌을 뿐만 아니라 검사 시간을 단축함으로써 환자의 편의성을 높이고 움직임에 대한 artifact를 줄이는 방향으로 발전되고 있다. 본 연구에서는 기존의 심근 관류 SPECT와 비교하여 IQ SPECT에 맞는 protocol을 design 하고 IQ SPECT의 특성과 유용성에 대하여 알아 보고자 하였다. Simens사의 Symbia T6 SPECT/CT를 이용하여 LEHR collimator와 Multiple confocal collimator에 대하여 acrylic dish에 99mTc 37MBq을 넣고 5 cm, 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm 거리에서 각각 sensitivity (cpm/μCi)를 측정 하였다.
- 본 연구에서는 기존의 심근 관류 SPECT와 비교하여 IQ-SPECT에 맞는 protocol을 design 하고 IQ SPECT의 특성과 유용성에 대하여 평가하고자 한다.
제안 방법
- LEHR collimator의 영상 재구성에 따른 FWHM (Full Width at Half Maximum) 비교를 위해 2개의 capillary tube에 99mTc 18.5 MBq/mL를 투여한 line source를 100 mm 수평 간격으로 위치시켜 기존의 심근 관류 SPECT의 재구성법인 FBP (Filtered Back projection)과 IQ SPECT의 3D OSEM(Ordered subsets expectation maximization)법에 대하여 비교하였다. 영상획득은 128x128 matrix size로 frame 당 20 sec, head 당 64 frame을 획득하였으며, 영상재구성은 FBP법은 butterworth filter를 사용하여 order 5, cut off 0.
- Sensitivity 측정 결과를 바탕으로 기존의 일반적인 심근관류 SPECT를 기준으로 IQ SPECT의 acquisition protocol을 design 하였다. 그리고 Anthropomorphic torso phantom(Fig 4.
- Simens사의 Symbia T6 SPECT/CT를 이용하여 LEHR collimator와 Multiple confocal collimator에 대하여 acrylic dish에 99mTc 37MBq을 넣고 5 cm, 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm 거리에서 각각 sensitivity (cpm/μCi)를 측정 하였다.
- Sensitivity 측정 결과를 바탕으로 기존의 일반적인 심근관류 SPECT를 기준으로 IQ SPECT의 acquisition protocol을 design 하였다. 그리고 Anthropomorphic torso phantom(Fig 4.)을 사용하여 심근과 연부조직, 간 영역에 99mTc을 각각 278 kBq/mL, 7.4 kBq/mL, 48 kBq/mL 투여 후 기존의 LEHR collimator를 사용한 심근 관류 SPECT와 total acquisition time을 약 1/4로 단축한 IQ SPECT를 시행하여 비교하였다(Table 1).
- Simens사의 Symbia T6 SPECT/CT를 이용하여 LEHR collimator와 Multiple confocal collimator에 대하여 acrylic dish에 99mTc 37MBq을 넣고 5 cm, 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm 거리에서 각각 sensitivity (cpm/μCi)를 측정 하였다. 그리고 Sensitivity 측정 결과를 바탕으로 기존의 일반적인 심근관류 SPECT를 기준으로 IQ SPECT protocol을 design 후 Anthropomorphic torso phantom을 사용하여 심근 관류 SPECT를 시행하여 비교하고, LEHR collimator의 영상 재구성에 따른 FWHM 비교를 위해 99mTc Line source 를 이용하여 기존의 심근 관류 SPECT의 재구성법인 FBP법과 IQ SPECT의 3D OSEM법에 대하여 알고리즘만 변화시켜 FWHM을 측정 비교하였다. Collimator senstivity 측정 결과 IQ SPECT의 multiple confocal collimator의 sensitivity가 LEHR collimator와 비교하여 30 cm 거리에서 sensitivity가약 4배 정도 더 많아짐을 알 수 있었다.
- 기존의 LEHR 심근관류 SPECT와 IQ SPECT의 projection image에 대하여 획득된 total counts를 측정하고, reconstruction image에서 ROI (Region of Interest)를 설정하여 (%) contrast를 측정하였다(Fig. 5).
- 기존의 심근관류 SPECT의 LEHR collimator와 IQ SPECT의 multiple confocal collimator의 감도 비교를 위하여 acrylic dish에 99mTc 37 MBq을 넣고 5 cm, 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm 거리에서 각각 sensitivity (cpm/μCi)를 측정 하였다(Fig. 3).
- 장비는 Symbia T6 SPECT/CT를 사용하였으며(Fig. 2), collimator는 LEHR (Low energy high resolution) collimator 와 multiple confocal collimator를 사용하여 실험 하였다.
데이터처리
- FWHM 측정은 amide. exe 프로그램 (Geeknet, Inc., USA)을 이용하여 profile curve의 FWHM을 측정하였다(Fig. 6).
- 통계분석은 Medcalc 프로그램 version 11.5 (Medcalc software, Belgium)를 이용하여 상관분석을 실시하였으며, p 값 유의성은 0.05 미만으로 설정하였다.
이론/모형
- Table 3. The FWHM (mm) results of the FBP method and 3D OSEM method, which were produced after the SPECT test.
- 5 MBq/mL를 투여한 line source를 100 mm 수평 간격으로 위치시켜 기존의 심근 관류 SPECT의 재구성법인 FBP (Filtered Back projection)과 IQ SPECT의 3D OSEM(Ordered subsets expectation maximization)법에 대하여 비교하였다. 영상획득은 128x128 matrix size로 frame 당 20 sec, head 당 64 frame을 획득하였으며, 영상재구성은 FBP법은 butterworth filter를 사용하여 order 5, cut off 0.38로 설정하였고, 3D OSEM법은 Gaussian filter(FWHM 8.4 mm)를 사용하여, subset 1, iteration 30을 설정하였다. FWHM 측정은 amide.
성능/효과
- 1) Sensitivity 측정 결과를 바탕으로 기존의 LEHR 심근관류 SPECT와 비교하여 영상획득 시간을 약 1/4로 단축하여 IQ SPECT를 실시한 결과 projection image의 획득된 total counts는 LEHR에서 평균과 표준편차가 23118 ± 4325이고, IQ SPECT에서는 24069 ± 5054로 측정되었으며, 두 측정결과의 상관계수 r은 0.965로 높은 상관관계를 보였으며, 상관분석의 p-value는 0.01 미만으로 통계적으로 유의성이 있었다(Fig. 8).
- 2) Reconstruction image의 (%) contrast 측정 결과는 기존의 LEHR 심근관류는 평균과 표준편차가 88.01 ± 3.52이고 IQ SPECT에서는 90.94 ± 1.99로 측정되었으며, 두 측정 결과의 상관계수 r은 0.929로 높은 상관관계를 보였으며, 상관분석의 p-value는 0.01 미만으로 통계적으로 유의성이 있었다(Fig. 9).
- 그리고 Sensitivity 측정 결과를 바탕으로 기존의 일반적인 심근관류 SPECT를 기준으로 IQ SPECT protocol을 design 후 Anthropomorphic torso phantom을 사용하여 심근 관류 SPECT를 시행하여 비교하고, LEHR collimator의 영상 재구성에 따른 FWHM 비교를 위해 99mTc Line source 를 이용하여 기존의 심근 관류 SPECT의 재구성법인 FBP법과 IQ SPECT의 3D OSEM법에 대하여 알고리즘만 변화시켜 FWHM을 측정 비교하였다. Collimator senstivity 측정 결과 IQ SPECT의 multiple confocal collimator의 sensitivity가 LEHR collimator와 비교하여 30 cm 거리에서 sensitivity가약 4배 정도 더 많아짐을 알 수 있었다. Sensitivity 결과를 바탕으로 IQ SPECT의 기하학적 특성에 맞게 심근 관류 SPECT protocol을 design 하여 phantom 실험을 시행한 결과 기존에 비해 검사시간을 1/4로 단축할 수 있었으며, LEHR collimator를 사용하여 SPECT 검사 후 FBP법과 3D OSEM 법의 재구성 알고리즘에 따른 FWHM 비교에서는 3D OSEM법에서 FWHM이 2배 정도 향상된 결과를 얻었다.
- Collimator senstivity 측정 결과 IQ SPECT의 multiple confocal collimator의 sensitivity가 LEHR collimator와 비교하여 30 cm 거리에서 sensitivity가약 4배 정도 더 많아짐을 알 수 있었다. Sensitivity 결과를 바탕으로 IQ SPECT의 기하학적 특성에 맞게 심근 관류 SPECT protocol을 design 하여 phantom 실험을 시행한 결과 기존에 비해 검사시간을 1/4로 단축할 수 있었으며, LEHR collimator를 사용하여 SPECT 검사 후 FBP법과 3D OSEM 법의 재구성 알고리즘에 따른 FWHM 비교에서는 3D OSEM법에서 FWHM이 2배 정도 향상된 결과를 얻었다. 본 연구를 통해 IQ SPECT는 심근관류 SPECT에서 Multiple confocal collimator를 사용하여 감도를 향상시키고 심장에 특화된 기하학적인 영상 획득 방식과 영상 재구성 방법을 통하여 검사 시간을 단축하고 영상의 화질 개선에 도움을 준다.
- IQ SPECT는 심근 관류 SPECT에서 Multiple confocal collimator의 사용으로 기존의 LEHR collimator를 사용한 심근 관류 SPECT보다 약 4배 향상된 감도를 가진다. 그리고 심장에 특화된 기하학적인 영상 획득 방식과 영상 재구성 방법을 통하여 검사 시간을 약 1/4로 단축할 수 있었으며, 약 2배의 공간 분해능 향상을 보임으로써 전체 검사 시간의 단축과 영상의 화질 개선에 도움을 준다. 이로 인해 환자의 편의성 향상과 진단의 정확도 개선을 기대 할 수 있을 것이다.
- Sensitivity 결과를 바탕으로 IQ SPECT의 기하학적 특성에 맞게 심근 관류 SPECT protocol을 design 하여 phantom 실험을 시행한 결과 기존에 비해 검사시간을 1/4로 단축할 수 있었으며, LEHR collimator를 사용하여 SPECT 검사 후 FBP법과 3D OSEM 법의 재구성 알고리즘에 따른 FWHM 비교에서는 3D OSEM법에서 FWHM이 2배 정도 향상된 결과를 얻었다. 본 연구를 통해 IQ SPECT는 심근관류 SPECT에서 Multiple confocal collimator를 사용하여 감도를 향상시키고 심장에 특화된 기하학적인 영상 획득 방식과 영상 재구성 방법을 통하여 검사 시간을 단축하고 영상의 화질 개선에 도움을 준다. 이로 인해 환자는 전보다 더욱 편안하고 정확한 검사를 수행할 수 있을 것이며, 추가적으로 더 많은 임상 자료를 통한 연구가 필요할 것이다.
후속연구
- 본 연구를 통해 IQ SPECT는 심근관류 SPECT에서 Multiple confocal collimator를 사용하여 감도를 향상시키고 심장에 특화된 기하학적인 영상 획득 방식과 영상 재구성 방법을 통하여 검사 시간을 단축하고 영상의 화질 개선에 도움을 준다. 이로 인해 환자는 전보다 더욱 편안하고 정확한 검사를 수행할 수 있을 것이며, 추가적으로 더 많은 임상 자료를 통한 연구가 필요할 것이다.
- 그리고 심장에 특화된 기하학적인 영상 획득 방식과 영상 재구성 방법을 통하여 검사 시간을 약 1/4로 단축할 수 있었으며, 약 2배의 공간 분해능 향상을 보임으로써 전체 검사 시간의 단축과 영상의 화질 개선에 도움을 준다. 이로 인해 환자의 편의성 향상과 진단의 정확도 개선을 기대 할 수 있을 것이다. 하지만 본 연구는 실험을 통한 연구 자료로써 추가적인 임상 자료의 지속적인 연구를 통한 임상 적용이 필요할 것으로 생각된다.
- 이로 인해 환자의 편의성 향상과 진단의 정확도 개선을 기대 할 수 있을 것이다. 하지만 본 연구는 실험을 통한 연구 자료로써 추가적인 임상 자료의 지속적인 연구를 통한 임상 적용이 필요할 것으로 생각된다.
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