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문제 정의
- 아직 PET에서 종양 체적을 측정하는 방법이 정해져 있지 않고 측정하는 사람이나 측정 횟수에 따라 측정값이 종종 다르게 되기 십상이다. 따라서 본 논문에서는 SUVmax의 40%이상만 측정하는 방법과 50% 이상 그리고 Gradient 기법으로 팬텀과 임상환자를 비교하여 어느 방법이 우수한지 증명하여 보고자 한다.
제안 방법
- SUVmax의 분포도를 통하여 임의로 낮은 영역(가 0 < SUVmax < 3), 중간 영역(3 ≤ SUVmax < 5), 높은 영역 (SUVmax ≥ 5)으로 나누어 데이터의 특성을 분석하였고 SUVmax와 종양 주변의 연부조직 배후방사능의 ratio를 구하여 임의로 낮은 영역(가 0< ratio <4), 중간 영역(4 ≤ ratio < 7), 높은 영역(ratio ≥ 7)으로 나누어 종양 특성에 따른 측정방법의 경향성을 분석하여 보았다.
대상 데이터
- 장비로는 Simens사의 Biograph truepoint 40 (Siemens medical system, Germany)이며(Fig. 4) 검사 조건은 CT가 120 kVp, 60 mAs, PET은 Bed당 2분 30초로 하였고 영상재구성은 OSEM (Iteration:3, Subset:8), Maxtrix size는 168 X 168로 하였으며 Injection dose는 Kg당 4.11 MBq을 주입하였다.
- 팬텀은 NEMA IEC body phantom을 사용하였고 규칙형과 불규칙형 팬텀으로 종양을 구현하여 각각 실험하였으며 signal 과 background ratio를 3.0, 5.0, 10, 20, 40으로 변경하여 촬영하였다.
- 환자 설정은 소화기계 질환을 가진 환자에서 병기설정의 목적으로 촬영한 환자를 대상으로 2010년부터 2014년도 까지 무작위로 120명을 선택하여 분석하였다.
데이터처리
- 5년이상 근무한 방사선사 2명과 1명의 핵의학과 의사로 총 3명의 관찰자간 일치도를 분석하였고 CT volume을 측정하여 pearson correlation을 분석하였다. 여기서 CT volume은 조영증강된 arterial phase에서 측정하였고 영상의학과 의사에게 training을 받아 demonstration하에 측정하였다.
이론/모형
- 40% threshold method와 50% threshold method 그리고 Gradient segmentation인 PET EDGE의 방법으로 각각 측정하였고 software로는 MIMvista workstation (software version 6.5) (MIM Software Inc., Cleveland, OH, USA)을 사용하였다. PET EDGE 측정의 원리는 tumor center에서 마우스를 클릭 후 드래그하면 gradient detection하여 automatic하게 SUV 분포의 기울기가 급변하는 곳을 detection하여 측정한다7)(Fig.
- 연부조직의 배후방사능은 PERCIST에서 LiverSUVmean을 측정하는 방법에 기인하여 측정하였고 핵의학과 전공의의 판단 하에 종양의 margin으로부터 SUV의 영향을 받지 않는 3 cm 떨어진 지점에서 직경 1.5 cm의 관심영역을 3개 설정하여 SUVmean의 평균값과 SUVmax의 ratio로 구하였다(Fig. 9).
성능/효과
- 40%에서 0.997 (CI:0.995-0.998), 50%에서 0.998 (CI:0.998-0.999), PET EDGE 0.999 (CI:0.998-0.999)로 큰 차이는 보이지 않았으며 PET EDGE에서 가장 높게 나왔고 ANOVA 통계결과에선 방법들과의 통계학적인 유의한 차이가 없는 것으로 나왔다(P=0.620).
- PET에서 MTV을 측정할 때 조영 증강 된 CT나 MRI 영상을 참고하여 측정한다면 보다 정확한 측정될 것이며 이는 진단적 정보와 예측도를 높일 수 있을 것이다. 8) PET EDGE기법은 관찰자간일치도가 가장 높게 나왔고 방법이 간편한 반면 다른 방법에 비해 상관관계는 낮았으며 오직 MIM을 구매 하여야만 사용가능한 제한점이 있다. 추가적으로 데이터를 분석하여보니 배후방사능이 종양 측정 방법에 영향을 크게 주며 특히 종양과의 ratio가 높은 영역에서 분석 결과가 높게 나옴을 알 수 있었다.
- SUVmax가 낮은 영역과 중간 영역에서 40%가 가장 높았으며 높은 영역에서는 50%가 가장 우수하였다. Ratio 상관관계 결과에서도 낮은 영역과 중간 영역에서 40%, 높은 영역에서 50%가 가장 높게 나왔다(Table 2).
- 규칙형 팬텀 테스트의 실제 체적과의 상관관계 결과에선 40%에서 0.992, 50%에서 0.960 그리고 PET EDGE에서 0.970으로 큰 차이는 보이지 않았고 40% threshold 에서 가장 높게 나왔다(Fig. 6).
- 팬텀실험과 임상환자 결과에서 40% threshold기법이 가장 우수한 것으로 나타났다. 그리고 SUVmax가 높거나 연부조직 과의 ratio가 높은 영역에서는 50% 기법이 유리하였다. 또한 종양과 주위 연부조직의 ratio가 높을수록 분석 결과가 높게 나오는 경향이 있었으며 이는 연부조직의 배후방사능이 종양 측정에 영향을 크게 미친다는 것을 알 수 있었다.
- 그리고 SUVmax가 높거나 연부조직 과의 ratio가 높은 영역에서는 50% 기법이 유리하였다. 또한 종양과 주위 연부조직의 ratio가 높을수록 분석 결과가 높게 나오는 경향이 있었으며 이는 연부조직의 배후방사능이 종양 측정에 영향을 크게 미친다는 것을 알 수 있었다. 따라서 PET/CT 검사 시 환자 혈당, 금식시간, 수분섭취 등을 고려하여 배후방사능을 최소화 하고 종양 특성에 따른 측정 방법을 적절하게 적용한다면 환자의 치료 평가, 환자 예측도, 그리고 더 나은 진단적 정보를 제공할 수 있을 것이고 후향적 연구에도 도움이 될 것으로 사료된다.
- 본 연구를 통해 소화기계 병기설정의 PET에서 종양 측정 방법을 비교 평가하여 우수한 방법을 증명하였다. PET은 CT나 MRI와는 달리 해부학적인 정보가 취약하기 때문에 종양의 체적을 측정할 때 오차가 발생될 확률이 크기 때문에 더 정확하고 간편한 방법이 요구 된다.
- 불규칙형 테스트는 40%에서 0.997, 50%에서 0.952, PET EDGE에서 0.981로 40%threshold 기법에서 가장 높게 나왔다(Fig. 7).
- 8) PET EDGE기법은 관찰자간일치도가 가장 높게 나왔고 방법이 간편한 반면 다른 방법에 비해 상관관계는 낮았으며 오직 MIM을 구매 하여야만 사용가능한 제한점이 있다. 추가적으로 데이터를 분석하여보니 배후방사능이 종양 측정 방법에 영향을 크게 주며 특히 종양과의 ratio가 높은 영역에서 분석 결과가 높게 나옴을 알 수 있었다. 본 연구에서는 병기 설정의 소화기계 환자에서만 분석하였기 때문에 다른 질환의 환자에 적용하기 어려울 수 있다.
- 팬텀실험과 임상환자 결과에서 40% threshold기법이 가장 우수한 것으로 나타났다. 그리고 SUVmax가 높거나 연부조직 과의 ratio가 높은 영역에서는 50% 기법이 유리하였다.
후속연구
- PET은 CT나 MRI와는 달리 해부학적인 정보가 취약하기 때문에 종양의 체적을 측정할 때 오차가 발생될 확률이 크기 때문에 더 정확하고 간편한 방법이 요구 된다. PET에서 MTV을 측정할 때 조영 증강 된 CT나 MRI 영상을 참고하여 측정한다면 보다 정확한 측정될 것이며 이는 진단적 정보와 예측도를 높일 수 있을 것이다. 8) PET EDGE기법은 관찰자간일치도가 가장 높게 나왔고 방법이 간편한 반면 다른 방법에 비해 상관관계는 낮았으며 오직 MIM을 구매 하여야만 사용가능한 제한점이 있다.
- 또한 종양과 주위 연부조직의 ratio가 높을수록 분석 결과가 높게 나오는 경향이 있었으며 이는 연부조직의 배후방사능이 종양 측정에 영향을 크게 미친다는 것을 알 수 있었다. 따라서 PET/CT 검사 시 환자 혈당, 금식시간, 수분섭취 등을 고려하여 배후방사능을 최소화 하고 종양 특성에 따른 측정 방법을 적절하게 적용한다면 환자의 치료 평가, 환자 예측도, 그리고 더 나은 진단적 정보를 제공할 수 있을 것이고 후향적 연구에도 도움이 될 것으로 사료된다.
- 본 연구에서는 병기 설정의 소화기계 환자에서만 분석하였기 때문에 다른 질환의 환자에 적용하기 어려울 수 있다. 따라서 다른 부위와 다른 특성에 따른 종양 체적 측정 방법도 추가적으로 연구한다면 보다 정확한 측정방법을 확립할 수 있을 것으로 생각된다.
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