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문제 정의
- 본 논문에서는 다양 한 데이터 비교 방법들 중 SPM과 scenium의 유용성을 비교 평 가 하였다.
- 반면 scenium의 경우 정상군 데이터베이스가 software안에 내장되어 있어 최초 구축이 용이하고 정상군에 대비한 brain metabolism을 standard deviation(SD)으로 표현 하며 SPM에 비하여 짧은 결과 분석 시간을 가지고 있다는 장 점을 가지고 있지만 사용자가 조정할 수 있는 parameter가 제 한적이고 환자 검사 시 내장되어 있는 정상군 데이터베이스에 적용된 획득, 재구성 방법을 따라야 한다는 단점을 가지고 있 다. 본 논문에서는 상반되는 장점과 단점을 가지고 있는 두 가 지 software인 SPM과 scenium의 유용성을 비교 평가 하였다.
제안 방법
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2) 영상 재구성 parameter 변화에 따른 SUV와 SD 변화 평가
Scenium의 정상군 database의 재구성시 적용된 parameter 인 iteration 8, subsets 21, matrix size 336, gaussian filter 2mm 그리고 zoom 2.0를 기반으로 하여 추가로 iteration, 4, 6, matrix size 168, 256, 그리고 gaussian 4 mm, 8 mm의 변화를 주 어 각각 재구성 후 SUV와 SD의 변화를 평가하였다.
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3) SPM과 scenium의 평균 결과 분석 시간 비교
두 software의 평균 분석 시간 비교를 위하여 동일 환자 data 를 이용하여 3명의 방사선사가 SPM과 scenium의 분석을 각 3 회씩 시행하여 평균시간을 비교 하였다.
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3. 검사 방법
1) 전처치 및 영상획득 방법
검사 전 최소 4시간 이상 NPO를 유지 하였으며 18F-FDG를 kg당 3.7 MBq을 주사하여 30분 후 brain emission 영상을 10분 획득 하였다. CT의 영상 획득 조건은 관전압 120 kVp, 관전류 140 mAs, collimation 0.
- 4. 결과 분석 1) 영상 판독과 SPM, scenium 결과의 일치성 평가 5명의 핵의학과 판독의가 영상 판독과 SPM, scenium의 결 각 territory 별로 평가하였다(Fig. 5).
- Scenium에서 parameter 변경에 따른 SUV와 SD 변화를 평 가하기 위하여 환자 data 재구성시 iteration 4, 6, 8, gaussian filter 2mm, 4mm, 8mm, matrix size 168, 256, 336의 변화를 주 어 재구성후 증감을 평가하였다.
- 검사는 18F-FDG 를 kg당 3.7MBq 주사하여 30분 후 brain emission 영상을 10분 획득하였다.
- 획득된 영상을 이용하여 영상 판독과 SPM, scenium 결과의 일치성을 5명의 핵의학과 판독의가 평가하였 다.
대상 데이터
- 1. 연구 대상 2014년 3월부터 7월까지 서울대학교병원에서 18F-FDG PET/CT 검사를 시행 받은 15명(평균연령 62.02±15.03세, abnormal 10명, normal 5명)의 데이터를 분석하였다.
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2. 실험 장비 및 분석 소프트웨어
검사 시 이용된 장비는 Biograph Truepoint40 with TrueV (Siemens medical system, Germany)이며(Fig. 1), 분석에 이용 된 소프트웨어는 SPM99(Fig. 2), Syngo.via version VA30A(Fig. 3) 그리고 Scenium version 4.0이 사용되었다(Fig. 4).
- 2014년 3월부터 7월까지 서울대학교병원에서 18F-FDG PET/CT 검사를 시행 받은 15명(평균연령 62.02± 15.03세, abnormal 10명, normal 5명)의 데이터를 분석하였다.
- 사용된 장비는 Siemens사의 Biograph Truepoint40 with TrueV이며 데이터 분석을 위하여 SPM99, syngo.via version VA30A, scenium version 4.0이 사용되었다.
데이터처리
- 데이터 비교 평가는 표준 공간으로 영상을 이동하는 spatial normalization을 시행하고 각 검사 장비간의 해상력 차이를 보완, 뇌의 기하학적 구조에 따른 통계적 편차를 감소하기 위한 smoothing 실시 후 정상군과 환자 두 그룹간의 통계적 분석을 통하여 결과가 표현된다4-5).
- 마지막으로 3명의 방사선사 가 두 software를 이용하여 평균 결과 분석 시간을 평가하였다.
성능/효과
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2) PET 영상 재구성 방법
영상 판독과 SPM, scenium 평가를 위한 기본 재구성 방법 은 scenium의 정상군 database의 재구성시 적용된 OSEM3D +point spread function(PSF)방법으로 parameter로써 iteration 8, subsets 21, matrix size 336, gaussian filter 2mm 그리고 zoom 2.0이 적용되었다.
- 2. 영상 재구성 parameter 변화에 따른 SUV와 SD 변화 평가 Scenium의 평균 결과 분석 시간 비교 3명의 방사선사가 평가한 결과 분석을 위한 평균 소요 시간 은 SPM 282초, scenium 116초로 scenium으로 결과 분석 시 SPM 데이터 비교 평가 방법은 18F-FDG 뿐만 아 니라 18F-AV45, 11C-PIB등 brain 검사를 위한 다양한 방사성의 약품에 적용이 가능하며 각 검사에서 다양한 정보를 제공할 것이다.
- 8,9)(Table 1,2). Gaussian filter변화에 서는 FWHM이 증가할수록 SUV와 SD값은 최대 4.69%, 20.38% 감소하였다(Fig. 10)(Table 3).
- 6). Scenium 에서는 normal 92.1%, abnormal 93.0% 그리고 total 92.4%로 나타났으며(Fig. 7) 임상에서 판독문 이외의 추가적인 정보를 제공하는 software임을 감안할 때 두 software 모두 높은 일치 성을 보였다.
- Scenium에서 parameter 변경에 따른 SUV와 SD 변화 평 가에서 iteration 횟수와 matrix size가 감소할수록 SUV와 SD 값은 iteration 변화에서 최대 0.59%, 8.73% 그리고 matrix size 변화에서 최대 0.88%, 8.25% 감소하였다.
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결과
1. 영상 판독과 SPM, scenium 결과의 일치성 평가
영상 판독과 SPM 결과의 일치성은 normal 89.5%, abnormal 73.2% 로 normal 환자에서 보다 높은 일치성을 보였 으며 total 84.1% 일치하는 것으로 나타났다(Fig. 6). Scenium 에서는 normal 92.
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결론
Brain PET/CT 검사를 위한 데이터 비교 평가 방법 중 SPM 과 scenium은 최초 구축시의 시간과 노력, 사용자가 변경할 수 있는 parameter, brain metabolism의 SD제공, 결과 분석 소요 시간 등에서 상반된 장, 단점을 가지고 있다. 본 논문 에서 두 software들은 PET 영상 판독과 비교하여 추가적인 정보를 제 공하는 software인 점을 고려할 때 우수한 일치성을 보여 주었 다.
- 데이터 비교 평가 software들의 장단점을 충분히 이해하고 각 병원의 장비 환경과 실정에 맞는 software를 적용한다면 brain PET/CT 검사 시 보다 많은 정보를 제공할 수사용 시 보다 58.% 시간이 감소되었다(Fig. 11).
- 두 software를 이용한 평균 결과 분석 시 간은 SPM 282초, scenium 116초로 scenium으로 결과 분석 시 SPM 사용 시 보다 58.% 시간이 감소되었다.
- 영상 판독과 SPM 결과의 일치성은 normal 89.5%, abnormal 73.2% 로 normal 환자에서 보다 높은 일치성을 보였 으며 total 84.1%의 일치하는 것으로 나타났다.
후속연구
- 데이터 비교 평가 방법은 18F-FDG 뿐만 아 니라 18F-AV45, 11C-PIB등 brain 검사를 위한 다양한 방사성의 약품에 적용이 가능하며 각 검사에서 다양한 정보를 제공할 것이다. 각 software의 장단점을 충분히 이해하고 각 병원의 장 비 환경과 실정에 맞는 software를 적용한다면 brain PET/CT 검사 시 보다 많은 정보를 제공할 수 있을 것으로 사료된다.
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