PET/CT 2D와 3D 영상 획득에서 방사능 집적에 따른 방사능 농도의 평가

Evaluation of Radioactivity Concentration According to Radioactivity Uptake on Image Acquisition of PET/CT 2D and 3D

양전자 방출 단층촬영은 세포의 생화학적 변화에 따른 방사성의약품의 집적 정도를 영상화함으로서 암을 조기에 진단할 수 있는 검사방법으로 알려져 있다. 이러한 집적 정도는 여러 가지 원인에 따라 발생될 수 있는 것으로 $^{18}F$-FDG 주사량, 종양의 크기, 혈중 포도당 농도 등이 있다. 본 연구에서는 집적방사능과 2D와 3D 영상 획득이 방사능 농도(kBq/mL)에 미치는 영향에 대하여 평가하고자 한다. GE Discovery STe 16 PET/CT에서 1994 NEMA PET phantom을 이용하였으며, 배후방사능과 열소의 방사능 농도비가 1:2, 1:4, 1:8, 1:10, 1:20, 1:30 표준이 되도록 하여 2D와 3D로 영상을 획득하였다. 재구성 방법으로 2D와 3D 모두에서 반복연산법으로 반복횟수 2회, 부분집합 20을 적용하였다. 그리고 CT 감쇠보정법과 획득 시간은 10분으로 설정하였다. 또한 영상분석은 열소의 중심과 배후방사능에 동일한 관심영역을 설정 한 후 각 부분의 방사능 농도를 측정하여 비교 분석하였다. 설정된 관심영역의 배후방사능과 열소의 방사능 농도 비는 2D에서 1:1.93, 1:3.86, 1:7.79, 1:8.04, 1:18.72, 1:26.90, 3D는 1:1.95, 1:3.71, 1:7.10, 1:7.49, 1:15.10, 1:23.24 값을 얻었다. 또한 표준 방사능 농도비를 기준으로 한 백분율 차이(% Difference)는 2D에서 3.50%, 3.47%, 8.12%, 8.02%, 10.58%, 11.06%로 최소 3.47%에서 최대 11.06% 차이가 있고 3D는 3.66%, 4.80%, 8.38%, 23.92%, 23.86%, 22.69%로 최소 3.66%에서 최대 23.92%까지의 차이를 나타냈다. 방사능 농도가 증가할수록 실제 집적된 방사능 농도의 차이가 커짐을 알 수 있으며, 2D가 3D보다 평균 약 10.6% 높게 집적되어 방사능 농도 변화에 영향을 적게 받는 것으로 나타났다. 따라서 임상환자의 추적 검사에서 영상 획득 방법을 변화할 시 정확한 정량 평가를 위해서 이점을 고려하여 적용하여야 한다.

Purpose: There has been recent interest in the radioactivity uptake and image acquisition of radioactivity concentration. The degree of uptake is strongly affected by many factors containing $^{18}F$-FDG injection volume, tumor size and the density of blood glucose. Therefore, we investigated how radioactivity uptake in target influences 2D or 3D image analysis and elucidate radioactivity concentration that mediate this effect. This study will show the relationship between the radioactivity uptake and 2D,3D image acquisition on radioactivity concentration. Materials and Methods: We got image with 2D and 3D using 1994 NEMA PET phantom and GE Discovery(GE, U.S.A) STe 16 PET/CT setting the ratio of background and hot sphere's radioactivity concentration as being a standard of 1:2, 1:4, 1:8, 1:10, 1:20, and 1:30 respectively. And we set 10 minutes for CT attenuation correction and acquisition time. For the reconstruction method, we applied iteration method with twice of the iterative and twenty times subset to both 2D and 3D respectively. For analyzing the images, We set the same ROI at the center of hot sphere and the background radioactivity. We measured the radioactivity count of each part of hot sphere and background, and it was comparative analyzed. Results: The ratio of hot sphere's radioactivity density and the background radioactivity with setting ROI was 1:1.93, 1:3.86, 1:7.79, 1:8.04, 1:18.72, and 1:26.90 in 2D, and 1:1.95, 1:3.71, 1:7.10, 1:7.49, 1:15.10, and 1:23.24 in 3D. The differences of percentage were 3.50%, 3.47%, 8.12%, 8.02%, 10.58%, and 11.06% in 2D, the minimum differentiation was 3.47%, and the maximum one was 11.06%. In 3D, the difference of percentage was 3.66%, 4.80%, 8.38%, 23.92%, 23.86%, and 22.69%. Conclusion: The difference of accumulated concentrations is significantly increased following enhancement of radioactivity concentration. The change of radioactivity density in 2D image is affected by less than 3D. For those reasons, when patient is examined as follow up scan with changing the acquisition mode, scan should be conducted considering those things may affect to the quantitative analysis result and take into account these differences at reading.