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문제 정의
- 그러나 대부분 상용화된 팬텀은 정적 상황만을 재현하고 평가할 수 있으므로, 동적 팬텀을 통한 시간에 따른 신장에서 기능적 상황과 혈류속도, 방사성의약품의 주입량에 따른 다양한 차이 등을 확인 할 수 있는 팬텀 및 시스템에 관한 연구가 미비한 상황이다. 그러므로 본 연구를 통해 동적 신장팬텀 시스템을 제작, 적용하여 신장의 동적 흐름을 통한 영상을 재현함으로써 핵의학 영상학적으로 유용성을 평가하자 한다.
- 본 연구는 핵의학의 정도관리 분야에 적용이 가능한 기술로써 국산화 된 동적 팬텀이 전무한 상황에서 장비의 성능 및 영상화질의 평가가 가능하고 팬텀을 이용한 정도관리 정착에 도움이 되리라 사료된다. 이와 같은 동적 팬텀시스템의 활용은 핵의학 기술 발전에 기여하리라 기대되며, 영상의 품질관리에 대해 표준이 정해지지 않은 상황에서 동적 신장팬텀시스템을 활용한 다양한 연구를 기대할 수 있으며, 영상의 품질관리에 크게 기여할 것으로 사료된다.
제안 방법
- 동일 장비를 대상으로 주입속도만을 변화하여 각각의 펌프를 통해 동적 신장팬텀시스템을 가동하였다. 각 펌프에서는 10, 20, 30, 40 stroke의 동일한 조건으로 주입(pumping)하였고, 다른 조건을 동일하게 유지하였다.
- 감마카메라는 Infinia (GE Healthcare, Milwaukee, Wisconsin, USA) 장비를 사용하였고, 조준기는 저에너지 고분해능용, 화소수는 512×512, 에너지창의 크기 및 폭은 140 keV ± 10%를 적용하였다.
- 동일 장비를 대상으로 방사성의약품의 주입량을 변화하여 각각의 펌프를 통해 동적 신장팬텀시스템을 가동하였다. 첫 번째는 실험에서는 0.
- 동일 장비를 대상으로 좌, 우측의 주입속도를 변화하여 동적 신장팬텀시스템을 가동하였다. 좌측에서는 20 stroke, 우측에서는 30 stroke의 다른 조건으로 주입하였으며, 다른 조건을 동일하게 유지하였다.
- 동일 장비를 대상으로 주입속도만을 변화하여 각각의 펌프를 통해 동적 신장팬텀시스템을 가동하였다. 각 펌프에서는 10, 20, 30, 40 stroke의 동일한 조건으로 주입(pumping)하였고, 다른 조건을 동일하게 유지하였다.
- 동적 신장영상의 획득을 위하여 두 부분(Phase)으로 구분하여 획득하였으며, Phase I 획득을 위하여 150 frame을 2 sec 간격으로 5 min 획득하였으며, Phase II 획득을 위하여 30 Frame을 10 sec 간격으로 5 min간 영상을 획득하여 총 10 min간의 영상을 획득하였다(Fig. 4).
- 1). 또한 동적 영상의 재현을 위하여 두 개의 홀(hole)을 형성하여 방사성동위원소의 투입구와 배출구로 구분하였으며, 투입된 방사성동위원소가 투입되는 압력을 통해 배출구로 이동하여 방광으로 자연스럽게 배출될 수 있도록 제작하였다(Fig. 2).
- 49 mm2로 동일하게 설정하였다. 또한 임상의 동적 신장검사와 동일한 방법으로 분석하였다(Fig. 6). 각 실험은 통계분석을 통해 유의성을 확인하였다.
- 신장을 거쳐 방광으로 배설되는 과정을 전체적으로 묘사할 수 있도록 하였으며, 신장에서의 집적 외에도 신장검사에서 중요하게 다루어지는 방광량의 측정이 가능하도록 설계하였다. 또한 핵의학의 감마카메라의 시야(Field of View)에 신장과 방광을 모두 포함하여 실제 임상의 조건과 유사하게 고안하였다(Fig. 3).
- 방사성동위원소가 최초 펌프를 통해 유입되고 신장팬텀의 투입구를 통해 유입된 후 신장 전체에 집적되고, 이후 펌프의 압력에 의해 배출구를 통해 방광으로 이동할 수 있도록 방향을 설정하였다. 신장을 거쳐 방광으로 배설되는 과정을 전체적으로 묘사할 수 있도록 하였으며, 신장에서의 집적 외에도 신장검사에서 중요하게 다루어지는 방광량의 측정이 가능하도록 설계하였다.
- 방사성동위원소가 최초 펌프를 통해 유입되고 신장팬텀의 투입구를 통해 유입된 후 신장 전체에 집적되고, 이후 펌프의 압력에 의해 배출구를 통해 방광으로 이동할 수 있도록 방향을 설정하였다. 신장을 거쳐 방광으로 배설되는 과정을 전체적으로 묘사할 수 있도록 하였으며, 신장에서의 집적 외에도 신장검사에서 중요하게 다루어지는 방광량의 측정이 가능하도록 설계하였다. 또한 핵의학의 감마카메라의 시야(Field of View)에 신장과 방광을 모두 포함하여 실제 임상의 조건과 유사하게 고안하였다(Fig.
- 신장팬텀(Kidney phantom)의 제작은 정상 성인 신장을 기준으로 제작하였으며, 평면영상의 획득을 목적으로 신장에서 방사성의약품이 일정시간 집적되었다가 배설될 수 있는 구조로 제작하였다. 아크릴(Arcrylic)의 두께는 1 cm, 장축은 10 cm으로 두께를 제외하고 내부는 8 cm으로, 횡축은 6 cm으로 두께를 제외하고 4 cm으로 제작하였다.
- 제작된 신장팬텀을 기본으로 동적 상황을 재현하기 위하여 혈류의 속도를 조절할 수 있는 정량펌프를 적용하였다. 정량펌프는 디지털 Iwaki Metering Pump (IWAKI, Japan)을사용하였으며, 유속(Flow Rate)을 38~420 ml/min까지 조절이 가능하여 혈류 상황을 조건에 맞게 수신증, 요로패쇄, 신장성 고혈압 등 조건을 적용할 수 있도록 고안하였다.
- 제작된 신장팬텀을 기본으로 동적 상황을 재현하기 위하여 혈류의 속도를 조절할 수 있는 정량펌프를 적용하였다. 정량펌프는 디지털 Iwaki Metering Pump (IWAKI, Japan)을사용하였으며, 유속(Flow Rate)을 38~420 ml/min까지 조절이 가능하여 혈류 상황을 조건에 맞게 수신증, 요로패쇄, 신장성 고혈압 등 조건을 적용할 수 있도록 고안하였다.
- 획득한 영상의 분석은 Xeleris Functional Imaging Workstation ver. 2.1220 (GE Healthcare, Milwaukee, Wisconsin, USA)을 사용하여 전면상과 후면상의 각각의 신장과 방광에 각 5회씩 관심영역(Region of Interest)을 그려 분석하였다(Fig. 5). 좌우신장과 방광의 관심영역은 각 95 pixel로 일정하게 유지하였으며, 7422.
대상 데이터
- 아크릴(Arcrylic)의 두께는 1 cm, 장축은 10 cm으로 두께를 제외하고 내부는 8 cm으로, 횡축은 6 cm으로 두께를 제외하고 4 cm으로 제작하였다. 높이는 6 cm으로 두께를 제외하고 4 cm으로 하였으며, 전체적인 형상은 기본적인 신장모형을 기반으로 하였다(Fig. 1). 또한 동적 영상의 재현을 위하여 두 개의 홀(hole)을 형성하여 방사성동위원소의 투입구와 배출구로 구분하였으며, 투입된 방사성동위원소가 투입되는 압력을 통해 배출구로 이동하여 방광으로 자연스럽게 배출될 수 있도록 제작하였다(Fig.
- 신장팬텀(Kidney phantom)의 제작은 정상 성인 신장을 기준으로 제작하였으며, 평면영상의 획득을 목적으로 신장에서 방사성의약품이 일정시간 집적되었다가 배설될 수 있는 구조로 제작하였다. 아크릴(Arcrylic)의 두께는 1 cm, 장축은 10 cm으로 두께를 제외하고 내부는 8 cm으로, 횡축은 6 cm으로 두께를 제외하고 4 cm으로 제작하였다. 높이는 6 cm으로 두께를 제외하고 4 cm으로 하였으며, 전체적인 형상은 기본적인 신장모형을 기반으로 하였다(Fig.
데이터처리
- 6). 각 실험은 통계분석을 통해 유의성을 확인하였다.
성능/효과
- 방사성의약품의 주입량의 변화는 희석한 동위원소를 양쪽에 펌프에 동일하게 주입한 결과 0.6 mCi (22.2 MBq), 0.8 mCi (29.6 MBq)모두 유사한 성향을 나타냈으나, 0.8 mCi 를 주입한 결과에서는 0.6 mCi의 두 배에 가까운 수치(count)를 나타냈다(Fig. 8).
- 본 연구를 통하여 동적 신장팬텀 시스템이 실제 임상에서의 동적신장검사를 유사하게 재현이 가능한 것을 확인할 수 있었다. 특히 신장을 통해 방광으로 배설되는 흐름의 변화에 대해 시간에 따른 묘사가 충분하게 재현되었으며, 동적 영상의 질을 확인하는데 기초 자료로 활용이 가능하리라 사료된다.
- 좌측신장모형의 주입속도를 20 stroke, 우측신장모형의 주입속도를 30 stroke의 다른 조건에서 최고점에 이른 시간이 각각 다르게 형성되었고, 이는 결과 영상에서도 육안으로 쉽게 구분이 가능했다(Fig. 9).
- 이는 임상에서의 보편적인 동적 신장검사 영상과 동일한 양상을 나타냈다. 주입속도에 따라서는 30 stroke으로 펌프의 압력을 조절하였을 때 방사성의약품이 가장 많이 집적되었다가 배출되었고, 40 stroke으로 조절하였을 때 가장 적게 집적되었다가 배출되었다. 10 storke으로 조절한 경우 좌우신장의 집적량이 최고치에 도달하지 못하였다.
- 주입속도에 따른 변화를 확인한 결과 10, 20, 30, 40 stroke으로 변화를 주었을 때 우측신장(Right Kidney)과 좌측신장(Left Kidney)은 신장에 집적 후 방사성의약품이 배출되는 양상을 나타냈고, 반면에 방광에서는 배출된 방사성의약품이 집적되는 양상을 보였다. 이는 임상에서의 보편적인 동적 신장검사 영상과 동일한 양상을 나타냈다.
후속연구
- 특히 신장을 통해 방광으로 배설되는 흐름의 변화에 대해 시간에 따른 묘사가 충분하게 재현되었으며, 동적 영상의 질을 확인하는데 기초 자료로 활용이 가능하리라 사료된다. 또한 추후 기능적 영상 분야에 연구 및 정도관리 분야에도 도움이 되리라 여겨진다.
- 본 연구는 핵의학의 정도관리 분야에 적용이 가능한 기술로써 국산화 된 동적 팬텀이 전무한 상황에서 장비의 성능 및 영상화질의 평가가 가능하고 팬텀을 이용한 정도관리 정착에 도움이 되리라 사료된다. 이와 같은 동적 팬텀시스템의 활용은 핵의학 기술 발전에 기여하리라 기대되며, 영상의 품질관리에 대해 표준이 정해지지 않은 상황에서 동적 신장팬텀시스템을 활용한 다양한 연구를 기대할 수 있으며, 영상의 품질관리에 크게 기여할 것으로 사료된다.
- 본 연구를 통하여 동적 신장팬텀 시스템이 실제 임상에서의 동적신장검사를 유사하게 재현이 가능한 것을 확인할 수 있었다. 특히 신장을 통해 방광으로 배설되는 흐름의 변화에 대해 시간에 따른 묘사가 충분하게 재현되었으며, 동적 영상의 질을 확인하는데 기초 자료로 활용이 가능하리라 사료된다. 또한 추후 기능적 영상 분야에 연구 및 정도관리 분야에도 도움이 되리라 여겨진다.
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