PET/CT 검사 시 호흡으로 인한 내부장기의 움직임은 여러 호흡주기 동안 영상화되어 종양크기는 실제보다 증가하고 SUV에도 영향을 미치게 된다. 호흡 동조 시스템들을 이용하여 종양크기와 SUV 변화 유무를 평가해보고자 한다. 장비는 Biograph mCT 64를 사용하였고 호흡 동조 시스템은 RPM과 Anzai 시스템을 사용하였다. 실험을 위해 Point source와 Micro-phantom을 환자는 2016년 8월에서 9월까지 폐 기저부 또는 간 상부에 고형종양이 확인된 환자 12명을 대상으로 호기-호흡상태에서의 PET영상과 호기 후 멈춤 상태의 CT영상을 얻어 기존 Static, RPM, Anzai방식에서의 방사능 농도(kBq/mL), SUVmax, Cylinder diameter(mm), Tumor diameter (mm) 변화 유무를 평가하였다. Point source 방사능 농도 측정 결과 Static 대비 RPM 94%, Anzai 91% 상승하였고 Micro-phantom에서 방사능량을 달리한 2개의 Cylinder에서 SUVmax값은 Static 대비 RPM 61%, 78%, Anzai 58%, 77%로 각각 상승하였고 Cylinder diameter는 RPM -26%, -28%, Anzai -28%, -26% 감소하였다. 환자의 경우 SUVmax값은 Static 대비 RPM은 최소 8.2%에서 최대 94.4%, Anzai는 최소7.6%에서 최대 68.3% 상승하였고 Tumor diameter는 RPM은 최소 -7.6%에서 최대 -28.9%, Anzai는 최소 -9.6%에서 최대 -27.7% 감소하였다. 호흡 동조 시스템 RPM과 Anzai에서 phantom study는 별 차이가 없었지만 환자의 종양에서는 유의미한 차이가 있었다(P<0.05). 호흡 동조 시스템 RPM과 Anzai는 호흡이 일정한 주기로 이루어지는 phantom study에서 별 차이가 없었지만 환자의 경우 일정하지 않은 호흡주기와 시스템간 차이 때문에 유의미한 차이가 발생함을 알 수 있었다. 하지만 호흡 동조 시스템은 기존 Static 대비 종양의 크기는 감소하고 SUV는 증가하여 정확한 진단과 SUV측정에 유용할 것으로 사료된다.
PET/CT 검사 시 호흡으로 인한 내부장기의 움직임은 여러 호흡주기 동안 영상화되어 종양크기는 실제보다 증가하고 SUV에도 영향을 미치게 된다. 호흡 동조 시스템들을 이용하여 종양크기와 SUV 변화 유무를 평가해보고자 한다. 장비는 Biograph mCT 64를 사용하였고 호흡 동조 시스템은 RPM과 Anzai 시스템을 사용하였다. 실험을 위해 Point source와 Micro-phantom을 환자는 2016년 8월에서 9월까지 폐 기저부 또는 간 상부에 고형종양이 확인된 환자 12명을 대상으로 호기-호흡상태에서의 PET영상과 호기 후 멈춤 상태의 CT영상을 얻어 기존 Static, RPM, Anzai방식에서의 방사능 농도(kBq/mL), SUVmax, Cylinder diameter(mm), Tumor diameter (mm) 변화 유무를 평가하였다. Point source 방사능 농도 측정 결과 Static 대비 RPM 94%, Anzai 91% 상승하였고 Micro-phantom에서 방사능량을 달리한 2개의 Cylinder에서 SUVmax값은 Static 대비 RPM 61%, 78%, Anzai 58%, 77%로 각각 상승하였고 Cylinder diameter는 RPM -26%, -28%, Anzai -28%, -26% 감소하였다. 환자의 경우 SUVmax값은 Static 대비 RPM은 최소 8.2%에서 최대 94.4%, Anzai는 최소7.6%에서 최대 68.3% 상승하였고 Tumor diameter는 RPM은 최소 -7.6%에서 최대 -28.9%, Anzai는 최소 -9.6%에서 최대 -27.7% 감소하였다. 호흡 동조 시스템 RPM과 Anzai에서 phantom study는 별 차이가 없었지만 환자의 종양에서는 유의미한 차이가 있었다(P<0.05). 호흡 동조 시스템 RPM과 Anzai는 호흡이 일정한 주기로 이루어지는 phantom study에서 별 차이가 없었지만 환자의 경우 일정하지 않은 호흡주기와 시스템간 차이 때문에 유의미한 차이가 발생함을 알 수 있었다. 하지만 호흡 동조 시스템은 기존 Static 대비 종양의 크기는 감소하고 SUV는 증가하여 정확한 진단과 SUV측정에 유용할 것으로 사료된다.
Purpose During PET/CT examinations, the movements of internal organs caused by respiration are captured in images during multiple breathing cycles, resulting in the increases in tumor size and effects on SUV. Respiratory synchronized systems were used to evaluate tumor sizes and SUV changes. Materia...
Purpose During PET/CT examinations, the movements of internal organs caused by respiration are captured in images during multiple breathing cycles, resulting in the increases in tumor size and effects on SUV. Respiratory synchronized systems were used to evaluate tumor sizes and SUV changes. Materials and Methods Biograph mCT 64 was used for the equipment, and RPM and Anzai systems were used for the respiratory synchronized systems. We used point source and micro-phantom for an experimentation. We were performed on 12 patients who had solid tumors discovered at the base of the lung or at the top of the liver from August through September 2016. The PET images of the exhalation-to-breathing state and the CT images of the post-exhalation suspension state were gained to evaluate changes in radioactivity concentration (KBq/mL), SUVmax, cylinder diameter (mm), and tumor diameter (cm) under the conventional Static, RPM, and Anzai methods. Results The result of measuring the radioactivity concentration of the point source was RPM 94% and Anzai 91% against Static, respectively. In the two cylinders of different radioactivity in the micro-phantom, the SUVmax increased to RPM 61% and 78%, and Anzai 58% and 77% against Static, whereas the cylinder diameters decreased by RPM -26% and -28%, and Anzai -28% and -26%, each respectively. Among the patients, the SUVmax increased from a minimum of RPM 8.2% to a maximum of 94.4% against Static, and from a minimum of Anzai 7.6% to a maximum of 68.3%, respectively. As for the tumor diameters, a minimum of RPM -7.6% to a maximum of -28.9% were achieved, while the Anzai fell by a minimum of -9.6% to a maximum of -27.7%, respectively. There was no significant difference discovered in the phantom study between the RPM and Anzai, yet there was a meaningful difference in the patients' tumors (P<0.05). Conclusion The respiratory synchronized systems of RPM and Anzai yielded no significant difference in the phantom study in which the respiration was executed at regular intervals. However, it was discovered that the patients had a meaningful difference for the irregular respiratory cycle and inter-system differences. Still, the respiratory synchronized systems would be useful for the accurate diagnosis and SUV measurement as the tumor decreased in size against the existing Static and the SUV increased.
Purpose During PET/CT examinations, the movements of internal organs caused by respiration are captured in images during multiple breathing cycles, resulting in the increases in tumor size and effects on SUV. Respiratory synchronized systems were used to evaluate tumor sizes and SUV changes. Materials and Methods Biograph mCT 64 was used for the equipment, and RPM and Anzai systems were used for the respiratory synchronized systems. We used point source and micro-phantom for an experimentation. We were performed on 12 patients who had solid tumors discovered at the base of the lung or at the top of the liver from August through September 2016. The PET images of the exhalation-to-breathing state and the CT images of the post-exhalation suspension state were gained to evaluate changes in radioactivity concentration (KBq/mL), SUVmax, cylinder diameter (mm), and tumor diameter (cm) under the conventional Static, RPM, and Anzai methods. Results The result of measuring the radioactivity concentration of the point source was RPM 94% and Anzai 91% against Static, respectively. In the two cylinders of different radioactivity in the micro-phantom, the SUVmax increased to RPM 61% and 78%, and Anzai 58% and 77% against Static, whereas the cylinder diameters decreased by RPM -26% and -28%, and Anzai -28% and -26%, each respectively. Among the patients, the SUVmax increased from a minimum of RPM 8.2% to a maximum of 94.4% against Static, and from a minimum of Anzai 7.6% to a maximum of 68.3%, respectively. As for the tumor diameters, a minimum of RPM -7.6% to a maximum of -28.9% were achieved, while the Anzai fell by a minimum of -9.6% to a maximum of -27.7%, respectively. There was no significant difference discovered in the phantom study between the RPM and Anzai, yet there was a meaningful difference in the patients' tumors (P<0.05). Conclusion The respiratory synchronized systems of RPM and Anzai yielded no significant difference in the phantom study in which the respiration was executed at regular intervals. However, it was discovered that the patients had a meaningful difference for the irregular respiratory cycle and inter-system differences. Still, the respiratory synchronized systems would be useful for the accurate diagnosis and SUV measurement as the tumor decreased in size against the existing Static and the SUV increased.
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문제 정의
본 논문에서는 RPM, Anzai 호흡 동조 시스템들을 이용한 Gating PET 영상이 기존 Static방식의 PET 영상과 비교해 종양의 크기와 표준섭취계수 변화 유무를 평가하고자 한다.
제안 방법
Phantom 실험은 상하 1.5 ㎝으로 움직임을 주는 장치 위에 점선원을 고정시키고 RPM, Anzia system의 분당 회전수를 15rpm으로 맞춰 Gating PET을 RPM, Anzai에서 각각 5분 씩 촬영하여 호기 phase 50% 영역의 신호들로 영상을 재구성하였다(Fig. 5).
호흡은 날숨상태에서의 PET영상과 날숨 후 멈춤 상태의 CT 영상을 얻어 기존 Static, RPM, Anzai방식에서의 방사능농도(kBq/mL), SUVmax, cylinder diameter(㎜), tumor diameter(㎝) 변화 유무를 평가하였다.
대상 데이터
7 MBq로 채웠다. 18F-FDG (5.18 MBq/kg)를 환자에게 정맥주사 후 안정실에서 60분 안정을 취한 후 Gating PET 영상을 획득하였다(Fig. 6).
6). CT 영상 획득 조건은 관전압 120 kVp, 관전류 30 mAs, 슬라이스 두께 3.0 ㎜, Pitch 1.2 ㎜로 적용하였고 PET 데이터는 반복횟수(iterations) 2회, 부분집합수(subsets) 21회, TrueX+TOF로 적용하여 재구성하였다. 획득한 영상은 Syngo.
데이터처리
2 ㎜로 적용하였고 PET 데이터는 반복횟수(iterations) 2회, 부분집합수(subsets) 21회, TrueX+TOF로 적용하여 재구성하였다. 획득한 영상은 Syngo.via version VB10A로 비교 분석하였고 SPSS version 23을 이용하여 Wilcoxon 검정을 시행하였다.
성능/효과
Micro-PET Phantom 내부 20 ㎜의 구 2개에 각각 18F 1.85, 3.7 MBq의 방사능량을 주입 후 SUVmax를 측정한 결과 Static 15.39, 19.56, RPM 24.71, 34.86, Anzai 24.18, 34.55로 기존 Static 대비 RPM 61, 78%, Anzai 58, 77% 상승하였다(Fig. 8).
또한 Cylinder diameter를 측정한 결과 Static 33.6, 32.8, RPM 24.7, 23.5, Anzai 24.2, 24.1로 기존 Static 대비 RPM 26, 28%, Anzai 28, 26% 감소하였다(Fig. 9).
본 논문의 실험에서 호흡 동조 시스템을 이용한 Gating PET 영상은 움직임을 보정하지 않은 PET 영상보다 움직임이 최소화된 영상을 제공하여 종양의 크기는 감소하고 SUV는 증가함을 확인 할 수 있었다. 호흡 동조 시스템 RPM과 Anzai에서는 종양의 크기는 유의미한 차이가 없었으나 SUV는 호흡이 일정한 주기로 이루어지는 Phantom study에서 별 차이가 없었지만 환자의 경우 일정하지 않은 호흡주기와 시스템간의 차이 때문에 유의미한 차이가 발생하였다.
점선원에 각각 0.74, 1.85, 3.7 MBq의 방사능 농도를 주입 후 측정한 결과 Static 0.24, 0.58, 1.06, RPM 0.38, 0.99, 2.06, Anzai 0.37, 0.96, 2.03 MBq/mL로 기존 Static 대비 RPM 60, 71, 94%,, Anzai 56, 67, 91% 상승하였다(Fig. 7).
PET/CT 영상에서 호흡에 따른 움직임을 보정하기 위한 Gating PET은 기존 Static PET 영상에 비해 많은 획득시간이 필요하고 이로 인해 호흡 주기가 불규칙한 환자나 소아의 경우 적용하기 어렵고 또한 Gating 시스템을 설치하는 과정이 다소 복잡하여 준비나 처리 과정에서 문제점이 발생할 수 있다. 하지만 4D-CT방식으로 데이터를 획득하지 않고 호기 호흡상태를 유지하여 PET과 CT 영상 간 움직임의 오차를 최대한 줄일 수 있어 CT 검사 시 방사능 양의 증가 없이 영상을 획득할 수 있었다. 앞으로 다양한 호흡 동조 시스템들의 개발과 발전으로 폐 기저부의 소결절이나 간 상부의 병변들을 정확하게 검출하여 진단 성적을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.
하지만 PET/CT 검사 시 얕고 자유로운 호흡 상태에서 촬영하게 되므로 PET 영상 획득 시 움직임에 의한 병변의 번짐으로 병변의 크기는 실제보다 증가하고 표준섭취계수는 감소하는 결과를 초래하며2) 서로 다른 위치에서 획득한 PET과 CT 영상으로 인해 공간적으로 불일치한 영상을 획득 할 수 있다. 이 현상은 횡격막 주위의 병변, 특히 폐 기저부 또는 간 상부의 병변에서 두드러지게 나타나며 이를 해결하기 위해 호흡에 따른 움직임을 측정하는 호흡 동조 시스템들이 개발되어 있다.
Static 영상에서 움직임에 의한 영역만큼 분산된 영상을 볼 수 있고 RPM, Anzai 영상에서 cylinder 크기가 작고 대조도가 향상된 영상을 볼 수 있었다. 호흡 동조 시스템 RPM, Anzai에서는 육안 결과, SUVmax, cylinder diameter 모두에서 큰 차이는 보이지 않았다.
본 논문의 실험에서 호흡 동조 시스템을 이용한 Gating PET 영상은 움직임을 보정하지 않은 PET 영상보다 움직임이 최소화된 영상을 제공하여 종양의 크기는 감소하고 SUV는 증가함을 확인 할 수 있었다. 호흡 동조 시스템 RPM과 Anzai에서는 종양의 크기는 유의미한 차이가 없었으나 SUV는 호흡이 일정한 주기로 이루어지는 Phantom study에서 별 차이가 없었지만 환자의 경우 일정하지 않은 호흡주기와 시스템간의 차이 때문에 유의미한 차이가 발생하였다. 임상에 최대한 적용하기 위해 Gating PET 획득시간을 줄이고 CT 피폭선량을 낮춰(DLP 32 mGy, 약 0.
후속연구
하지만 4D-CT방식으로 데이터를 획득하지 않고 호기 호흡상태를 유지하여 PET과 CT 영상 간 움직임의 오차를 최대한 줄일 수 있어 CT 검사 시 방사능 양의 증가 없이 영상을 획득할 수 있었다. 앞으로 다양한 호흡 동조 시스템들의 개발과 발전으로 폐 기저부의 소결절이나 간 상부의 병변들을 정확하게 검출하여 진단 성적을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.
호흡 동조 시스템 RPM과 Anzai에서는 종양의 크기는 유의미한 차이가 없었으나 SUV는 호흡이 일정한 주기로 이루어지는 Phantom study에서 별 차이가 없었지만 환자의 경우 일정하지 않은 호흡주기와 시스템간의 차이 때문에 유의미한 차이가 발생하였다. 임상에 최대한 적용하기 위해 Gating PET 획득시간을 줄이고 CT 피폭선량을 낮춰(DLP 32 mGy, 약 0.5 mSv) 폐 기저부 또는 간 상부에 종양이 있을 경우 좀 더 정확한 진단과 SUV 측정에 유용할 것이라 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
PET/CT 검사는 무엇인가?
PET/CT 검사는 기능적 영상과 질환의 형태적 영상을 동시에 획득하여, 몸 속 조직들의 기능과 생화학적인 대사 상태를 검사하고 PET 영상을 이용해 측정된 표준섭취계수(Standardized Uptake Value, SUV)는 질환의 상태를 평가하는데 유용하게 사용된다.1)
서로 다른 위치에서 획득한 PET과 CT 영상으로 인해 불일치 영상이 획득되는데, 이는 어느 부위에서 두드러지게 나타나는가?
하지만 PET/CT 검사 시 얕고 자유로운 호흡 상태에서 촬영하게 되므로 PET 영상 획득 시 움직임에 의한 병변의 번짐으로 병변의 크기는 실제보다 증가하고 표준섭취계수는 감소하는 결과를 초래하며2) 서로 다른 위치에서 획득한 PET과 CT 영상으로 인해 공간적으로 불일치한 영상을 획득 할 수 있다. 이 현상은 횡격막 주위의 병변, 특히 폐 기저부 또는 간 상부의 병변에서 두드러지게 나타나며 이를 해결하기 위해 호흡에 따른 움직임을 측정하는 호흡 동조 시스템들이 개발되어 있다.3-4)
PET/CT 검사 시 호흡으로 인한 내부장기의 움직임은 어떤 결과를 초래하는가?
PET/CT 검사 시 호흡으로 인한 내부장기의 움직임은 여러 호흡주기 동안 영상화되어 종양크기는 실제보다 증가하고 SUV에도 영향을 미치게 된다. 호흡 동조 시스템들을 이용하여 종양크기와 SUV 변화 유무를 평가해보고자 한다.
참고문헌 (6)
고창순. 고창순 핵의학. 제3판. 고려의학. 2008;86.
MARKUS HARTEELA. Comparison of end-expiratory respiratory gating methods for PET/CT. Acta Oncologica. 2014;53: 1079-1085
Sang-Keun Woo. Motion correction in PET/CT Images. Molecular Imaging Research Center, Radiological and Medical Sciences Research Institute, Korea Institute of Radiological and Medical Sciences, Seoul, Korea, 2008;1-5 Apr;Vol. 42, No. 2
David Didierlaurent, Sophie Ribes, and Olivier Caselles. A new respitatory gating device to improve 4D PET/CT. Med. Phys 2013;1-3
Real-time Position Management System. Varian Medical systems, Inc. California, USA. 2007;1-7
Respiratory Gating System. Anzai Medical, Co., Ltd, Tokyo, Japan. 2007;1-2
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