The Evaluation of Reconstruction Method Using Attenuation Correction Position Shifting in 3D PET/CT

PET/CT 3D 영상에서 감쇠보정 위치 변화 방법을 이용한 영상 재구성법의 평가

Purpose: The patients' moves occurred at PET/CT scan will cause the decline of correctness in results by resulting in inconsistency of Attenuation Correction (AC) and effecting on quantitative evaluation. This study has evaluated the utility of reconstruction method using AC position changing method when having inconsistency of AC depending on the position change of emission scan after transmission scan in obtaining PET/CT 3D image. Materials and Methods: We created 1 mL syringe injection space up to ${\pm}2$, 6, 10 cm toward x and y axis based on central point of polystyrene ($20{\times}20110$ cm) into GE Discovery STE16 equipment. After projection of syringe with $^{18}F$-FDG 5 kBq/mL, made an emission by changing the position and obtained the image by using AC depending on the position change. Reconstruction method is an iteration reconstruction method and is applied two times of iteration and 20 of subset, and for every emission data, decay correction depending on time pass is applied. Also, after setting ROI to the position of syringe, compared %Difference (%D) at each position to radioactivity concentrations (kBq/mL) and central point. Results: Radioactivity concentrations of central point of emission scan is 2.30 kBq/mL and is indicated as 1.95, 1.82 and 1.75 kBq/mL, relatively for +x axis, as 2.07, 1.75 and 1.65 kBq/mL for -x axis, as 2.07, 1.87 and 1.90 kBq/mL for +y axis and as 2.17, 1.85 and 1.67 kBq/mL for -y axis. Also, %D is yield as 15, 20, 23% for +x axis, as 9, 23, 28% for -x axis, as 12, 21, 20% for +y axis and as 8, 22, 29% for -y axis. When using AC position changing method, it is indicated as 2.00, 1.95 and 1.80 kBq/mL, relatively for +x axis, as 2.25, 2.15 and 1.90 kBq/mL for -x axis, as 2.07, 1.90 and 1.90 kBq/mL for +y axis, and as 2.10, 2.02, and 1.72 kBq/mL for -y axis. Also, %D is yield as 13, 15, 21% for +x axis, as 2, 6, 17% for -x axis, as 9, 17, 17% for +y axis, and as 8, 12, 25% for -y axis. Conclusion: When in inconsistency of AC, radioactivity concentrations for using AC position changing method increased average of 0.14, 0.03 kBq/mL at x, y axis and %D was improved 6.1, 4.2%. Also, it is indicated that the more far from the central point and the further position from the central point under the features that spatial resolution is lowered, the higher in lowering of radioactivity concentrations. However, since in actual clinic, attenuation degree increases more, it is considered that when in inconsistency, such tolerance will be increased. Therefore, at the lesion of the part where AC is not inconsistent, the tolerance of radioactivity concentrations will be reduced by applying AC position changing method.

PET/CT 검사에서 발생하는 환자의 움직임은 감쇠보정의 불일치를 초래하여 정량평가에 영향을 주게 되어 결과의 정확도를 저하시키게 된다. 본 연구에서는 PET/CT 3D 영상촬영에서 투과촬영 후 방출촬영의 위치변화에 따른 감쇠보정 불일치 시 감쇠보정 위치 변화 방법을 이용한 영상재구성법의 유용성에 대하여 평가하였다. GE Discovery STE16 장비에 스티로폼($20{\times}20{\times}10$ cm)의 중심점을 기준으로 x, y축 방향으로 ${\pm}2$, 6, 10 cm까지 1 mL 주사기 삽입 공간을 제작하였다. $^{18}F$-FDG 5 kBq/mL의 주사기를 중심점에서 투과촬영한 후 위치를 변화하여 방출촬영하고 위치 변화에 따른 감쇠보정 방법을 사용하여 영상을 얻었다. 재구성 방법은 반복영상 재구성법으로 반복횟수 2회, 부분집합 수 20을 적용하였으며 모든 방출촬영 데이터는 시간경과에 따른 붕괴보정을 적용하였다. 또한 주사기 위치에 관심영역을 설정한 후 방사능 값(kBq/mL)과 중심점에 대한 각 위치에서의 백분율 오차를 비교하였다. 방출영상의 중심점의 방사능 값은 2.30 kBq/mL이며, +x축 1.95, 1.82, 1.75 kBq/mL, -x축 2.07, 1.75, 1.65 kBq/mL, +y축 2.07, 1.87, 1.90 kBq/mL, -y축 2.17, 1.85, 1.67 kBq/mL로 나타났고, 백분율 오차는 +x축 15, 20, 23%, -x축 9, 23, 28%, +y축 12, 21, 20%, -y축 8, 22, 29%로 산출 되었다. 그리고 방출 영상에서 감쇠보정 위치변화 방법을 사용 하였을 경우 +x축 2.00, 1.95, 1.80 kBq/mL, -x축 2.25, 2.15, 1.90 kBq/mL, +y축 2.07, 1.90, 1.90 kBq/mL, -y축 2.10, 2.02, 1.72 kBq/mL로 나타났으며, 백분율 오차는 +x축 13, 15, 21%, -x축 2, 6, 17%, +y축 9, 17, 17%, -y축 8, 12, 25%로 산출 되었다. 감쇠보정 불일치 시 감쇠보정 위치변화 방법을 사용한 경우의 방사능 농도 값은 x, y축에서 평균 0.14, 0.03 kBq/mL 증가 하였고, 백분율 오차는 6.1, 4.2% 향상되었다. 또한 중심으로부터 멀어질수록 공간분해능이 저하되는 특성상 중심에서 먼 위치일수록 방사능 값의 저하현상은 커짐을 알 수 있었다. 그러나 실제 임상에서는 감약 정도가 더 커지기 때문에 이러한 불일치 시 그 오차는 더 클 것으로 사료된다. 따라서 감쇠보정이 일치하지 않는 부분의 병변에서는 감쇠보정 위치변화 방법을 적용하여 방사능 값의 오차를 감소시킬수 있을 것이다.