Utility of Wide Beam Reconstruction in Whole Body Bone Scan

전신 뼈 검사에서 Wide Beam Reconstruction 기법의 유용성

Purpose: The Wide Beam Reconstruction (WBR) algorithms that UltraSPECT, Ltd. (U.S) has provides solutions which improved image resolution by eliminating the effect of the line spread function by collimator and suppression of the noise. It controls the resolution and noise level automatically and yields unsurpassed image quality. The aim of this study is WBR of whole body bone scan in usefulness of clinical application. Materials and Methods: The standard line source and single photon emission computed tomography (SPECT) reconstructed spatial resolution measurements were performed on an INFINA (GE, Milwaukee, WI) gamma camera, equipped with low energy high resolution (LEHR) collimators. The total counts of line source measurements with 200 kcps and 300 kcps. The SPECT phantoms analyzed spatial resolution by the changing matrix size. Also a clinical evaluation study was performed with forty three patients, referred for bone scans. First group altered scan speed with 20 and 30 cm/min and dosage of 740 MBq (20 mCi) of $^{99m}Tc$-HDP administered but second group altered dosage of $^{99m}Tc$-HDP with 740 and 1,110 MBq (20 mCi and 30 mCi) in same scan speed. The acquired data was reconstructed using the typical clinical protocol in use and the WBR protocol. The patient's information was removed and a blind reading was done on each reconstruction method. For each reading, a questionnaire was completed in which the reader was asked to evaluate, on a scale of 1-5 point. Results: The result of planar WBR data improved resolution more than 10%. The Full-Width at Half-Maximum (FWHM) of WBR data improved about 16% (Standard: 8.45, WBR: 7.09). SPECT WBR data improved resolution more than about 50% and evaluate FWHM of WBR data (Standard: 3.52, WBR: 1.65). A clinical evaluation study, there was no statistically significant difference between the two method, which includes improvement of the bone to soft tissue ratio and the image resolution (first group p=0.07, second group p=0.458). Conclusion: The WBR method allows to shorten the acquisition time of bone scans while simultaneously providing improved image quality and to reduce the dosage of radiopharmaceuticals reducing radiation dose. Therefore, the WBR method can be applied to a wide range of clinical applications to provide clinical values as well as image quality.

UltraSPECT사의 Wide Beam Reconstruction (WBR)은 노이즈(Noise)와 조준기의 광속 확산 함수 효과(Beam spread function effect)를 제거하고 환자와의 거리를 자동적으로 보상하여 높은 해상도와 대조도를 제공할 수 있어 영상 획득 시간을 짧게 할 수 있고 상당한 영상 질 향상에 도움을 준다고 보고되고 있다. 이에 본 연구에서는 핵의학 분야에서 가장 흔히 이용되는 전신 뼈 스캔에 대해 WBR의 임상적 적용에 대한 유용성을 알아보고자 한다. XpressBone (WBR)의 성능 실험을 위하여 NEMA에서 제공하는 방법에 의하여 선원(Line source)과 SPECT Phantom을 이용하여 공간 분해능을 측정 분석하였다. 실험방법은 선원의 총 계수치를 200 kcps에서 300 kcps로 변화시켜 측정하였으며, SPECT Phantom은 매트릭스 크기를 변화시켜 측정하여 공간분해능에 대한 분석을 하였다. 또한 2009년 1월부터 2009년 9월까지 본원을 내원하여 뼈 스캔을 시행 받은 환자 40명을 두 군으로 나누어 임상 연구를 시행하였다. 1군은 $^{99m}Tc$-HDP 740 MBq (20mCi)를 투여하고 검사속도(20, 30 cm/min)를 변화시켰고, 2군은 동일한 검사속도에서 $^{99m}Tc$-HDP의 투여량을 변화시켜 영상을 획득하여 Standard data와 WBR기법으로 재구성한 영상을 비교 평가하였다. 분석방법은 대퇴골체부에서 뼈와 연부조직간 섭취비(Femur to tissue ratio: FTR)를 측정한 정량적인 분석과 핵의학과 전문의와 5년 이상의 실무경험을 가진 방사선사가 육안적인 분석을 하여 비교 평가하였다. 성능 실험에서 선원을 사용하여 실험한 결과 Planar WBR data는 Standard data에 비하여 분해능이 약 10% 향상되었으며, WBR 반치폭(Full-Width at Half-Maximum)은 16% 향상되었다(Standard data 8.45, WBR data 7.09). SPECT Phantom에서는 약 50%의 분해능이 향상되었으며, WBR 반치폭은 50% 향상되었다(Standard data 3.52, WBR data 1.65). 임상 연구에서는 $^{99m}Tc$-HDP 투여량을 고정시키고 검사속도를 20cm/min과 30 cm/min로 변화시킨 1군에서 Standard data와 WBR data의 전신 뼈 스캔 전면 영상에서 뼈 대비 연부조직간 섭취비는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다 (p=0.07). 검사속도를 고정하고 $^{99m}Tc$-HDP 투여량을 변화시킨 2군에서는 Standard data와 WBR data간의 전신 뼈 스캔전면 영상에서는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다 (p=0.458). 영상의 육안적 분석에서도 두 군 간 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05). NEMA test 결과 WBR 기법의 영상에서 분해능이 향상되는 결과를 나타내었고, 임상 실험에서는 기존 재구성 방법에서의 동일한 해상도를 가지면서도 검사시간을 단축시킬 수 있었으며 방사성의약품의 투여량도 줄일 수 있었다. 이미 알려진 바와 같이 WBR은 노이즈를 감소시켜 신호 대 잡음비를 증강시키는 새로운 영상 재구성 방법임을 확인 할 수 있으며 동일한 검사속도에서 투여량을 감소시킬 수 있어 수신자의 피폭선량 경감과 검사시간을 단축할 수 있었으며 임상 현장에서 유용하게 이용되리라 사료된다.