Abstract
Contrast-enhanced CT has an important role in assessing liver lesions, the optimal protocol to get most effective result is not clear. The mein goal when deciding injention protocol is to optimize lesion detectability with rapid scanning when lesion to liver contrast is maximum. For this purpose, we developed a physiological model of the contrast medium enhancement based on the compartment modeling and pharmacokinetics. Blood supply to liver is achieved in two paths. This dual supply characteristic distinguishes the CT enhancement of liver from that of the other organs. The first path is by hepatic artery and to second, by portal vein. However, it is assumed that only gepatic artery can supply blood to hepatocellular carcinoma(HCC) compartment, thus, the difference of contrast enhancement is resulted between normal liver tissue and hepatic tumor. By solving differential equations for each compartment simultaneously using the computer program Matlab, CT contrast-enhancement curves were simulated. The simulated enhancement curves for aortic, hepatic, portal vein, and HCC compartments were compared with the mean enhancement curves from 24 patients exposed to the same protocols as the simulation. These enhancement curves showed a good agreement. Furthermore, we simulated lesion-to-liver curves for various injection protocols, and the effects were analyzed. The variables to be considered in the injection protocol were injection rate, dose, and concentration of contrast material. These data may help to optimize scanning protocols for better diagnosis.
조영 증강제를 이용한 나선식 CT는 간 질환을 진단하는데 있어 중요한 역할을 하고있음에도 불구하고 진단의 효율을 최적화하는 프로토콜은 명확하게 알려져 있지 않다. 따라서 나선식 CT에서의 간암-간 대조 곡선을 모의 실험(simulation) 하여 다양한 요소들이 시간-조영 곡선에 어떻게 영향을 미치는지 파악하고, 또한 CT 검사 전에 모의 실험을 하여 이론적으로 최적의 스캔을 할 수 있도록 하기 위하여 약동학(pharmacokinetics)에 기초한 compartment model을 구성하였다. 간암, 간, 대동맥 및 간문맥 등을 각 구획(compartment)으로 설정하여 각 구획에서의 미분방정식을 얻은 후 적분하여 Hounsfield unfit 값을 조영제 주입 후 시간의 함수로 얻었으며 각 구획의 시간-조영 곡선을 출력하였다. 구현한 프로그램에서는 간암의 크기 및 종양 혈관의 분포 등과 같은 간암의 성질, 간경화의 정도에 따른 간 혈관 공급의 양상 및 조영제의 부피, 농도, 주입 속도 등의 조영제 주입 방법, 환자의 몸무게, 키 등의 환자의 신체 계수, 그리고 심박출량 등의 환자의 혈역학적 계수 등을 입력 받아 간암을 비롯한 각 구획의 시간-조영 곡선 및 간-간암 대조 곡선을 출력할 수 있도록 하였다. 모델링을 통해 얻은 조영 증강 곡선은 같은 환경하에서 얻은 24명의 환자 데이터와 비교하여 유사한 결과를 얻을 수 있었으며, 조영 증강제 주입 방법의 변화가 간암-간 대조 곡선에 미치는 영향을 비교할 수 있었다.