PET/CT 검사 시 호흡에 따른 영상 왜곡 감소를 위한 엎드린 자세의 유용성 평가 Evaluation of the usefulness of prone position for reducing the image distortion due to respiration in PET/CT원문보기
PET/CT 검사 시 호흡에 따른 움직임은 영상의 인공물과 PET과 CT영상의 정합 오차를 발생시키는 요인으로 작용된다. 크기가 작거나 폐의 기저 부위에 위치한 종양일수록 호흡으로 인한 위치 변위와 왜곡의 정도가 크며 SUV(Standard Uptake Value)와 병소의 부피 측정에 영향을 미치게 된다. 본 연구는 PET/CT 검사 시 엎드린 자세가 호흡에 따른 영상 왜곡의 보정에 유용성이 있는지 알아보고자 한다. 장비는 PET/CT Discovery 600 (GE Healthcare, MI, USA)를 사용하였고, 2018년 5월부터 8월까지 폐 중엽과 하엽에 병소가 확인된 20명을 대상으로 하였다. 바로 누운 자세에서 전신 영상을 획득한 후 동일한 조건으로 엎드린 자세에서 병소 부위의 추가 영상을 획득하였다. 각 영상에서 병소의 SUVmax, SUVmean, 부피를 측정하고 PET과 CT영상에서 병소의 위치 변위를 측정하여 비교 분석하였다. 바로 누운 자세 영상에서 병소의 SUVmax는 $4.72{\pm}2.04$, SUVmean은 $3.10{\pm}1.38$, 부피는 $4.68{\pm}3.20$, 위치 변위는 $4.64{\pm}1.88$로 측정되었고, 엎드린 자세 영상에서 SUVmax는 $5.89{\pm}2.42$, SUVmean은 $3.97{\pm}1.65$, 부피는 $2.13{\pm}1.09$, 위치 변위는 $2.24{\pm}0.84$로 측정되었다. 엎드린 자세 영상의 모든 병소에서 SUVmax, SUVmean이 높게 나타났고, 병소의 부피와 위치 변위는 낮게 측정되었다(p<0.05). 본 연구에서 엎드린 자세의 PET/CT 촬영이 병소의 SUV를 증가시키고 PET과 CT영상의 불일치로 인한 호흡 인공물을 감소 시켜 영상의 질을 향상시킨다는 것을 알 수 있었다. 임상에서 폐 기저부 병소의 불일치를 보정하고 인공물을 줄이기 위한 여러가지 방법 중 경제적이고 효율적인 방법으로 진단에 도움을 줄 것이라 사료된다.
PET/CT 검사 시 호흡에 따른 움직임은 영상의 인공물과 PET과 CT영상의 정합 오차를 발생시키는 요인으로 작용된다. 크기가 작거나 폐의 기저 부위에 위치한 종양일수록 호흡으로 인한 위치 변위와 왜곡의 정도가 크며 SUV(Standard Uptake Value)와 병소의 부피 측정에 영향을 미치게 된다. 본 연구는 PET/CT 검사 시 엎드린 자세가 호흡에 따른 영상 왜곡의 보정에 유용성이 있는지 알아보고자 한다. 장비는 PET/CT Discovery 600 (GE Healthcare, MI, USA)를 사용하였고, 2018년 5월부터 8월까지 폐 중엽과 하엽에 병소가 확인된 20명을 대상으로 하였다. 바로 누운 자세에서 전신 영상을 획득한 후 동일한 조건으로 엎드린 자세에서 병소 부위의 추가 영상을 획득하였다. 각 영상에서 병소의 SUVmax, SUVmean, 부피를 측정하고 PET과 CT영상에서 병소의 위치 변위를 측정하여 비교 분석하였다. 바로 누운 자세 영상에서 병소의 SUVmax는 $4.72{\pm}2.04$, SUVmean은 $3.10{\pm}1.38$, 부피는 $4.68{\pm}3.20$, 위치 변위는 $4.64{\pm}1.88$로 측정되었고, 엎드린 자세 영상에서 SUVmax는 $5.89{\pm}2.42$, SUVmean은 $3.97{\pm}1.65$, 부피는 $2.13{\pm}1.09$, 위치 변위는 $2.24{\pm}0.84$로 측정되었다. 엎드린 자세 영상의 모든 병소에서 SUVmax, SUVmean이 높게 나타났고, 병소의 부피와 위치 변위는 낮게 측정되었다(p<0.05). 본 연구에서 엎드린 자세의 PET/CT 촬영이 병소의 SUV를 증가시키고 PET과 CT영상의 불일치로 인한 호흡 인공물을 감소 시켜 영상의 질을 향상시킨다는 것을 알 수 있었다. 임상에서 폐 기저부 병소의 불일치를 보정하고 인공물을 줄이기 위한 여러가지 방법 중 경제적이고 효율적인 방법으로 진단에 도움을 줄 것이라 사료된다.
Purpose The motion due to respiration of patients undergoing PET/CT is a cause of artifacts in image and registration error between PET and CT images. The degree of displacement and distortion for tumor, which affects the measurement of Standard Uptake Value (SUV) and lesion volume, is especially hi...
Purpose The motion due to respiration of patients undergoing PET/CT is a cause of artifacts in image and registration error between PET and CT images. The degree of displacement and distortion for tumor, which affects the measurement of Standard Uptake Value (SUV) and lesion volume, is especially higher for tumors that is small or located at the base of lungs. The purpose of this study was to evaluate the usefulness of prone position in the correction of image distortion due to respiration of patients in PET/CT. Materials and Methods The imaging equipment used in this study was PET/CT Discovery 600 (GE Healthcare, MI, USA). 20 patients whose lesions were identified in the middle and lower lungs from May to August 2018 were enrolled in this study. After acquiring whole body image in the supine position, additional images of the lesion area were obtained in the prone position with the same conditions. SUVmax, SUVmean, and volume of the lesion were measured for each image, and the displacement of the lesion on PET and CT images were measured, compared, and analyzed. Results The SUVmax, SUVmean, and volume, and displacement of the lesion were $4.72{\pm}2.04$, $3.10{\pm}1.38$, $4.68{\pm}3.20$, and $4.64{\pm}1.88$, respectively for image acquired in the supine position and $5.89{\pm}2.42$, $3.97{\pm}1.65$, $2.13{\pm}1.09$, and $2.24{\pm}0.84$, respectively for image acquired in the prone position, indicating that, for all the lesions imaged, SUVmax and SUVmean were higher and volume and displacement were smaller in the images acquired in prone position compared to those acquired in supine one(p<0.05). Conclusion These results showed that the prone position PET/CT imaging improves the quality of the image by increasing the SUV of the lesion and reducing the respiratory artifacts caused by registration error between PET and CT images. It is considered that the PET/CT imaging in the prone position is helpful in the diagnosis of the disease as an economical and efficient methods that correct registration error for the lesions in basal lung and reduce artifacts.
Purpose The motion due to respiration of patients undergoing PET/CT is a cause of artifacts in image and registration error between PET and CT images. The degree of displacement and distortion for tumor, which affects the measurement of Standard Uptake Value (SUV) and lesion volume, is especially higher for tumors that is small or located at the base of lungs. The purpose of this study was to evaluate the usefulness of prone position in the correction of image distortion due to respiration of patients in PET/CT. Materials and Methods The imaging equipment used in this study was PET/CT Discovery 600 (GE Healthcare, MI, USA). 20 patients whose lesions were identified in the middle and lower lungs from May to August 2018 were enrolled in this study. After acquiring whole body image in the supine position, additional images of the lesion area were obtained in the prone position with the same conditions. SUVmax, SUVmean, and volume of the lesion were measured for each image, and the displacement of the lesion on PET and CT images were measured, compared, and analyzed. Results The SUVmax, SUVmean, and volume, and displacement of the lesion were $4.72{\pm}2.04$, $3.10{\pm}1.38$, $4.68{\pm}3.20$, and $4.64{\pm}1.88$, respectively for image acquired in the supine position and $5.89{\pm}2.42$, $3.97{\pm}1.65$, $2.13{\pm}1.09$, and $2.24{\pm}0.84$, respectively for image acquired in the prone position, indicating that, for all the lesions imaged, SUVmax and SUVmean were higher and volume and displacement were smaller in the images acquired in prone position compared to those acquired in supine one(p<0.05). Conclusion These results showed that the prone position PET/CT imaging improves the quality of the image by increasing the SUV of the lesion and reducing the respiratory artifacts caused by registration error between PET and CT images. It is considered that the PET/CT imaging in the prone position is helpful in the diagnosis of the disease as an economical and efficient methods that correct registration error for the lesions in basal lung and reduce artifacts.
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문제 정의
Cine CT의 경우 동영상을 찍듯이 여러 호흡에 대한 영상을 획득하여 평균함으로써 불일치를 줄이는 방법이나 일반적인 저 선량 CT에 비해 높은 방사선량의 조사가 필요하다.5-6) 본 연구에서는 추가적인 장비와 기술 없이 엎드린 자세 에서의 PET/CT 촬영이 호흡에 의한 움직임을 보정하고 영상 왜곡의 감소에 유용성이 있는지 알아보고자 한다.
그러나 비교적 높은 방사선량, 추가적인 장치 및 소프트웨어의 도입, 영상 획득 및 후 처리 시간 증가 등의 단점이 있다. 본 연구에서는 호흡을 보정하기 위한 방법으로 엎드린 자세에서의 영상 획득을 진행하였다. 연구 결과 엎드린 자세 영상에서 바로 누운 자세 영상과 비교하여 SUVmax는 최소 9.
제안 방법
7 MBq/kg을 정맥 주사 후 약 60분 뒤에 PET/CT 영상을 획득하였다. 먼저 바로 누운 자세에서 120 kV, 60-80 mA, 1.375:1 pitch, 0.5초 gantry rotation의 조건으로 감쇠 보정을 위한 Helical CT(HCT)영상을 촬영하였으며, 2 min/bed로 PET 영상을 촬영하여 전신 영상을 획득하였다. 전신 영상의 획득 후 환자 자세를 엎드린 자세로 변경하였고, 자세의 안정성과 횡격막의 움직임을 효과적으로 제한하기 위해 복부 아래쪽에 쿠션을 위치시켜 동일한 조건으로 병변 부위의 추가 영상을 획득하였다.
PET 영상의 각각의 병변에 대해 3D Volume of interest (VOI)를 설정하였고, SUVmax에 대해 50% threshold를 적용하여 결과 값을 획득하였다. 설정된 VOI에서 SUVmax, SUVmax, 병변의 부피를 측정하였고, PET과 CT의 sagittal 영상에서 병변에 각각 관심영영(Region of interest;ROI)을 설정하고 그 중심 간 거리를 측정하여 병소의 위치 변위를 분석하였다(Fig. 3).
5초 gantry rotation의 조건으로 감쇠 보정을 위한 Helical CT(HCT)영상을 촬영하였으며, 2 min/bed로 PET 영상을 촬영하여 전신 영상을 획득하였다. 전신 영상의 획득 후 환자 자세를 엎드린 자세로 변경하였고, 자세의 안정성과 횡격막의 움직임을 효과적으로 제한하기 위해 복부 아래쪽에 쿠션을 위치시켜 동일한 조건으로 병변 부위의 추가 영상을 획득하였다.
대상 데이터
2). 18F-FDG 3.7 MBq/kg을 정맥 주사 후 약 60분 뒤에 PET/CT 영상을 획득하였다. 먼저 바로 누운 자세에서 120 kV, 60-80 mA, 1.
2018년 3월부터 8월까지 본원에 내원하여 PET/CT 검사를 시행 한 환자 중 폐 병변이 발견된 20명(평균 연령 66.5 ± 11.1세, 평균 몸무게 66.4 ± 10.4kg, 평균 키 165.6 ± 6.1cm, 여성 11명, 남성 9명)을 대상으로 하였으며, CT 판독 결과 병변이 폐 중엽과 하엽에 위치해 있고, 병변의 크기가 2cm 미만인 환자를 대상으로 선정하였다(Fig. 1).
영상 획득에 사용된 장비는 PET/CT Discovery 600 (GE healthcare, MI, USA)이다(Fig. 2).
데이터처리
영상 분석에는 Workstation Volume viewer (GE healthcare, MI, USA)를 사용하였다. PET 영상의 각각의 병변에 대해 3D Volume of interest (VOI)를 설정하였고, SUVmax에 대해 50% threshold를 적용하여 결과 값을 획득하였다. 설정된 VOI에서 SUVmax, SUVmax, 병변의 부피를 측정하였고, PET과 CT의 sagittal 영상에서 병변에 각각 관심영영(Region of interest;ROI)을 설정하고 그 중심 간 거리를 측정하여 병소의 위치 변위를 분석하였다(Fig.
통계 분석은 SPSS Version 20.0을 사용하여 정규성 검정 후, SUVmax, SUVmax, 병변의 부피는 비모수적 방법인 Wilcoxonsigned rank test를, 병변의 위치 변위는 paired t test를 이용하여 분석하였다. 이 때 p값이 0.
성능/효과
20명의 환자에서 바로 누운 자세에서 보다 엎드린 자세 영상에서 SUVmax, SUVmean이 증가되었고, 병소의 부피와 위치 변위는 감소되어 측정되었다(Table 1)(Fig. 4).
폐암 환자의 PET/CT 검사에서 표준 섭취 계수(Standard Uptake Value; SUV)를 이용하여 수술 후 예측 및 항암 화학요 법의 효과를 평가하고 있으며, 방사선 치료의 예후 예측 및 평가를 위해 SUV와 종양 부피 측정이 중요한 지표로 사용되고그 유용성이 입증되었다. 1) 하지만 폐암 환자의 PET/CT 검사시 호흡 운동으로 인한 PET과 CT 영상의 불일치와 영상 왜곡이 발생할 수 있으므로 주의가 필요하다.
05). 엎드린 자세 영상에서 SUVmax, SUVmean은 각각 평균 25.1±13.1 %, 29.2±14.7 %의 증가하였고, 병변 부피와 위치 변위는 각각 평균 48.3±16.6 %, 47.8±18.5 % 감소하였다. 엎드린 자세 영상에서 병변의 번짐 현상이 줄어들고, PET과 CT 영상의 불일치가 크게 개선되는 것을 확인 할 수 있었다(Fig.
5 % 감소하였다. 엎드린 자세 영상에서 병변의 번짐 현상이 줄어들고, PET과 CT 영상의 불일치가 크게 개선되는 것을 확인 할 수 있었다(Fig. 5).
4 % 감소되었다. 엎드린 자세의 PET/CT 영상은 바로 누운 자세의 재구성 영상보다 영상의 질 향상, 병변 SUV의 증가, 호흡 인공물의 감소에 효과를 입증할 수 있었다. 또한 2명의 환자에서 바로 누운 자세 PET영상에서 관찰 되지 않았던 병변이 엎드린 자세 PET영상에서 관찰 된 것을 확인 할 수 있었다(Fig.
본 연구에서는 호흡을 보정하기 위한 방법으로 엎드린 자세에서의 영상 획득을 진행하였다. 연구 결과 엎드린 자세 영상에서 바로 누운 자세 영상과 비교하여 SUVmax는 최소 9.7 %에서 최대 50 %, SUVmean은 최소 1.1%에서 최대 54.9 %의 증가율을 보였고, 종양 부피는 최소 22.9%에서 최대 73.6 %, 위치 변위는 최소 5.9 %에서 최대 79.4 % 감소되었다. 엎드린 자세의 PET/CT 영상은 바로 누운 자세의 재구성 영상보다 영상의 질 향상, 병변 SUV의 증가, 호흡 인공물의 감소에 효과를 입증할 수 있었다.
폐 기저부에 병변이 위치한 환자에게서 엎드린 자세에서의 추가 영상 획득은 호흡에 따른 병변의 움직임을 효과적으로 제한하여 영상의 불일치를 줄일 수 있었고, SUV가 증가하고 병변 부피는 감소하여 영상의 질이 향상된 것을 확인 할 수 있었다. 기타 호흡 보정 방법에 비해 추가적인 장비의 도입과 기술 없이도 활용이 가능하므로 보다 경제적이고 효율적인 방법으로 진단에 도움을 줄 것이라 사료된다.
후속연구
폐 기저부에 병변이 위치한 환자에게서 엎드린 자세에서의 추가 영상 획득은 호흡에 따른 병변의 움직임을 효과적으로 제한하여 영상의 불일치를 줄일 수 있었고, SUV가 증가하고 병변 부피는 감소하여 영상의 질이 향상된 것을 확인 할 수 있었다. 기타 호흡 보정 방법에 비해 추가적인 장비의 도입과 기술 없이도 활용이 가능하므로 보다 경제적이고 효율적인 방법으로 진단에 도움을 줄 것이라 사료된다. 또한 추가적인 피폭을 고려하여 병변의 크기가 작거나 병변의 위치가 횡격막과 인접해 있는 경우에 선택적으로 검사를 시행한다면 임상적으로 유용하게 활용될 것으로 생각된다.
기타 호흡 보정 방법에 비해 추가적인 장비의 도입과 기술 없이도 활용이 가능하므로 보다 경제적이고 효율적인 방법으로 진단에 도움을 줄 것이라 사료된다. 또한 추가적인 피폭을 고려하여 병변의 크기가 작거나 병변의 위치가 횡격막과 인접해 있는 경우에 선택적으로 검사를 시행한다면 임상적으로 유용하게 활용될 것으로 생각된다.
하지만 고령의 환자, 중증 환자에게 엎드린 자세를 적용하는 것은 다소 어려움이 따른다. 추후 다양한 보정 기구의 개발이 진행되어 이를 적용한다면 검사의 효율성을 더욱 높일 수 있을 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
영상 획득에 사용된 장비는 무엇인가?
영상 획득에 사용된 장비는 PET/CT Discovery 600 (GE healthcare, MI, USA)이다(Fig. 2).
4D PET/CT의 단점은?
4D 촬영의 경우 촬영 중 환자의 일정 호흡에서만 영상을 획득 하기 때문에 이러한 불일치를 최소로 줄일 수 있다. 4) 하지만 영상 획득에 긴 시간이 소요되며 별도의 장비가 필요하다는 단점이 있다. Cine CT의 경우 동영상을 찍듯이 여러 호흡에 대한 영상을 획득하여 평균함으로써 불일치를 줄이는 방법이나 일반적인 저 선량 CT에 비해 높은 방사선량의 조사가 필요하다.
PET/CT 검사는 무엇으로 평가하는가?
폐암 환자의 PET/CT 검사에서 표준 섭취 계수(Standard Uptake Value; SUV)를 이용하여 수술 후 예측 및 항암 화학요 법의 효과를 평가하고 있으며, 방사선 치료의 예후 예측 및 평가를 위해 SUV와 종양 부피 측정이 중요한 지표로 사용되고그 유용성이 입증되었다. 1) 하지만 폐암 환자의 PET/CT 검사시 호흡 운동으로 인한 PET과 CT 영상의 불일치와 영상 왜곡이 발생할 수 있으므로 주의가 필요하다.
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