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문제 정의
- 따라서 조영제를 사용한 CT 영상을 감쇠 보정을 위해 사용할 경우 재구성한 PET 영상의 질에 영향을 미칠 수 있다1-4). 본 연구에서는 이러한 조영제로 인해 발생할 수 있는 인공산물의 영향을 관찰하기 위해 실험과 모의실험을 각각 수행하였다.
제안 방법
- 36cm × 21cm의 타원형 단면적을 가지는 전신팬텀에 요오드 성분을 함유한 조영제를 이용하여 그 농도를 0% (물), 1%, 3% (임상에서 구강 투입 시 사용하는 조영제의 농도), 5%, 10%, 20%, 100% (임상에서 정맥 주사 시 사용하는 조용제의 농도)가 되게 각각 희석시켜 부피가 65 ml가 되는 플라스틱 병에 채운 후 스티로폼을 이용하여 전신 팬텀 내에 고정시켰다. 팬텀의 배후가 각각 공기와 물인 경우에 대해 PET/CT 시스템의 CT를 이용하여 투과 영상을 획득하였다.
- CT 영상에 조영제의 증강이 있을 경우, 이를 이용한 FDG PET 영상의 감쇠 보정 시 종양 검출에 미치는 영향을 관찰하기 위해 방출 스캔 맵의 간에 각각 다른 섭취 정도와 크기를 가지는 3개의 종양을 만들었다. 이렇게 생성한 방출 스캔 맵을 균일한 간 조영증강이 있는 투과 스캔 맵과 조영증강이 없는 투과 스캔 맵을 이용하여 각각 감쇠 보정을 수행하였다.
- 이 비율은 정상적인 간을 가진 환자 데이터를 이용하여 획득하였다. 물에 해당하는 0.093/cm의 균일한 감쇠계수를 갖는 투과 스캔 맵을 만들고 이를 이용하여 감쇠된 방출 스캔 맵을 만들었다. 조영제의 영향을 관찰하기 위해 투과 스캔 맵에 방출 스캔 맵에서와 동일한 간을 생성하였고, 이 자체를 조영제로 간주하였다.
- 비 균일한 조영제의 증강이 미치는 영향을 연구하기 위해 투과 스캔 맵의 간에 감쇠 계수가 간의 감쇠 계수에 비해 20%, 40%, 그리고 60%만큼 높은 3개의 원형모양 비 균일 증강을 가지는 조영제를 생성하였고, 이를 이용하여 감쇠 보정 한 후 그 결과를 시각적으로 분석하였다.
- 이러한 영향을 관찰하기 위해 방출 스캔 맵의 간에 크기가 각각 다른 3개의 hyper-uptake을 보이는 종양을 만들어 주고, 투과 스캔 맵 상에 조영증강을 보이는 간의 동일한 위치에 hypo-attenuating된 3개의 종양을 구현한 후 이를 이용하여 감쇠 보정을 수행하여 그 결과를 분석하였다. 이 때 방출 스캔 맵 상의 종양의 FDG 섭취 정도를 간의 섭취에 비해 각각 10%, 20%, 50%, 100%, 그리고 200% 만큼 증가시키면서 그 영향을 관찰하고, 더불어 종양이 투과 스캔 맵의 종양의 hypo-attenuating의 영향으로 인해 상쇄되어 보이지 않게 되는 섭취 값을 찾고자 하였다.
- 따라서 투과 스캔상의 간에 조영제의 hypo-attenuating을 나타내는 종양이 있는 영상을 이용하여 FDG hyper-uptake을 보이는 종양을 가진 PET 영상을 감쇠 보정 했을 때 종양의 검출에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 영향을 관찰하기 위해 방출 스캔 맵의 간에 크기가 각각 다른 3개의 hyper-uptake을 보이는 종양을 만들어 주고, 투과 스캔 맵 상에 조영증강을 보이는 간의 동일한 위치에 hypo-attenuating된 3개의 종양을 구현한 후 이를 이용하여 감쇠 보정을 수행하여 그 결과를 분석하였다. 이 때 방출 스캔 맵 상의 종양의 FDG 섭취 정도를 간의 섭취에 비해 각각 10%, 20%, 50%, 100%, 그리고 200% 만큼 증가시키면서 그 영향을 관찰하고, 더불어 종양이 투과 스캔 맵의 종양의 hypo-attenuating의 영향으로 인해 상쇄되어 보이지 않게 되는 섭취 값을 찾고자 하였다.
- 이러한 증강 정도의 차이가 조영제의 hypo-attenuating으로 인해 상쇄되어 보이지 않게 되는 종양 섭취 값에 영향을 주는 지 관찰하기 위해 투과 스캔 맵 상에서의 간의 감쇠 계수 값을 기존의 요오드의 감쇠 계수 값인 0.164/cm 값에서 ±20%, ±40% 만큼 각각 변화시켜 그 영향을 분석하였다.
- 위해 방출 스캔 맵의 간에 각각 다른 섭취 정도와 크기를 가지는 3개의 종양을 만들었다. 이렇게 생성한 방출 스캔 맵을 균일한 간 조영증강이 있는 투과 스캔 맵과 조영증강이 없는 투과 스캔 맵을 이용하여 각각 감쇠 보정을 수행하였다. 결과분석은 표준편차와 종양에 대한 신호대잡음비를 구하여 수행하였다.
- 전신 FDG 영상을 모의실험 하기 위해 팬텀실험에서 사용한 동일한 크기의 타원형 단면적을 가지는 수학적 방출 스캔과 투과 스캔 맵을 제작하였다. 방출 스캔 맵에 인체 기관 중 간을 생성하고 배후 영역과의 방사능 분포가 3:1의 비를 가지도록 값을 각각 할당하여 주었다.
- 093/cm의 균일한 감쇠계수를 갖는 투과 스캔 맵을 만들고 이를 이용하여 감쇠된 방출 스캔 맵을 만들었다. 조영제의 영향을 관찰하기 위해 투과 스캔 맵에 방출 스캔 맵에서와 동일한 간을 생성하였고, 이 자체를 조영제로 간주하였다. 조영제의 감쇠 계수는 요오드에 대한 감쇠 계수인 0.
대상 데이터
- 팬텀의 배후가 각각 공기와 물인 경우에 대해 PET/CT 시스템의 CT를 이용하여 투과 영상을 획득하였다. CT 투과 영상 획득 시 전압 값의 영향을 관찰하기 위해 120 kVp와 140 kVp에 대해 각각 영상을 획득하였다. 데이터 분석은 각각의 농도가 다른 조영제에 대한 CT 투과 영상의 Hounsfield 값을 측정하여 물을 채운 병에서 얻은 값과 비교하였다.
- 방출 스캔 맵에 인체 기관 중 간을 생성하고 배후 영역과의 방사능 분포가 3:1의 비를 가지도록 값을 각각 할당하여 주었다. 이 비율은 정상적인 간을 가진 환자 데이터를 이용하여 획득하였다. 물에 해당하는 0.
- 고정시켰다. 팬텀의 배후가 각각 공기와 물인 경우에 대해 PET/CT 시스템의 CT를 이용하여 투과 영상을 획득하였다. CT 투과 영상 획득 시 전압 값의 영향을 관찰하기 위해 120 kVp와 140 kVp에 대해 각각 영상을 획득하였다.
데이터처리
- 이렇게 생성한 방출 스캔 맵을 균일한 간 조영증강이 있는 투과 스캔 맵과 조영증강이 없는 투과 스캔 맵을 이용하여 각각 감쇠 보정을 수행하였다. 결과분석은 표준편차와 종양에 대한 신호대잡음비를 구하여 수행하였다.
- CT 투과 영상 획득 시 전압 값의 영향을 관찰하기 위해 120 kVp와 140 kVp에 대해 각각 영상을 획득하였다. 데이터 분석은 각각의 농도가 다른 조영제에 대한 CT 투과 영상의 Hounsfield 값을 측정하여 물을 채운 병에서 얻은 값과 비교하였다.
성능/효과
- 각각의 다른 농도를 가진 조영제에 대해 CT를 이용하여 데이터를 획득하였을 때 각 농도에 따라 감쇠되는 정도가 다름을 Hounsfield unit으로 확인할 수 있었다.
- 감쇠 보정이 방출 영상의 질에 영향을.미치며, 또한 인공산물을 생성할 수 있음을 알 수 있었다. 따라서 조영제와 같은 물리적 인자가 감쇠 보정에 미치는 영향을 충분히 이해하고 정량적 분석 또는 진단 등에 고려하여할 것으로 생각한다.
- 투과 스캔 맵에서 종양에 대한 조영제의 hypo-attenuating로 인해 방출 스캔 맵에서 종양의 섭취 정도가 영향을 받음을 확인할 수 있었고, 이로 인해 종양이 거의 드러나지 않는 경우가 있음을 관찰하였다. 시간 변화에 따른 조영제의 증강 정도가 감쇠 보정된 방출 영상에서 종양이 거의 나타나지 않게 되는 섭취 값에 영향을 미침을 알 수 있었다.
- 섭취와 유사한 높은 섭취 영역이 나타남을 알 수 있었다. 투과 스캔 맵 상의 간에 조영제의 증강이 있는 경우와 없는 경우를 이용하여 방출 영상을 각각 감쇠 보정 하였을 때 조영제의 증강이 있는 경우 표준편차 값이 증가하였으며, 종양의 식별에 영향을 미침을 관찰 하였다. 투과 스캔 맵에서 종양에 대한 조영제의 hypo-attenuating로 인해 방출 스캔 맵에서 종양의 섭취 정도가 영향을 받음을 확인할 수 있었고, 이로 인해 종양이 거의 드러나지 않는 경우가 있음을 관찰하였다.
- 투과 스캔 맵 상의 간에 조영제의 증강이 있는 경우와 없는 경우를 이용하여 방출 영상을 각각 감쇠 보정 하였을 때 조영제의 증강이 있는 경우 표준편차 값이 증가하였으며, 종양의 식별에 영향을 미침을 관찰 하였다. 투과 스캔 맵에서 종양에 대한 조영제의 hypo-attenuating로 인해 방출 스캔 맵에서 종양의 섭취 정도가 영향을 받음을 확인할 수 있었고, 이로 인해 종양이 거의 드러나지 않는 경우가 있음을 관찰하였다. 시간 변화에 따른 조영제의 증강 정도가 감쇠 보정된 방출 영상에서 종양이 거의 나타나지 않게 되는 섭취 값에 영향을 미침을 알 수 있었다.
- 투과 스캔 맵의 간에 조영제의 비 균일한 증강이 있을 경우 그 투과 스캔 맵을 사용하여 감쇠 보정된 방출 영상의 간에 종양 섭취와 유사한 높은 섭취 영역이 나타남을 알 수 있었다. 투과 스캔 맵 상의 간에 조영제의 증강이 있는 경우와 없는 경우를 이용하여 방출 영상을 각각 감쇠 보정 하였을 때 조영제의 증강이 있는 경우 표준편차 값이 증가하였으며, 종양의 식별에 영향을 미침을 관찰 하였다.
후속연구
- 미치며, 또한 인공산물을 생성할 수 있음을 알 수 있었다. 따라서 조영제와 같은 물리적 인자가 감쇠 보정에 미치는 영향을 충분히 이해하고 정량적 분석 또는 진단 등에 고려하여할 것으로 생각한다.
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