Abstract
Purpose : More recently, combined PET/MR scanners have been developed in which the MR data can be used for both anatometabolic image formation and attenuation correction of the PET data. For quantitative PET information, correction of tissue photon attenuation is mandatory. The attenuation map is obtained from the CT scan in the PET/CT. In the case of PET/MR, the attenuation map can be calculated from the MR image. The purpose of this study was to assess the quantitative differences between MR-based and CT-based attenuation corrected PET images. Materials and Methods : Using the uniform cylinder phantom of distilled water which has 199.8 MBq of $^{18}F$-FDG put into the phantom, we studied the effect of MR-based and CT-based attenuation corrected PET images, of the PET-CT using time of flight (TOF) and non-TOF iterative reconstruction. The images were acquired from 60 minutes at 15-minute intervals. Region of interests were drawn over 70% from the center of the image, and the Scanners' analysis software tools calculated both maximum and mean SUV. These data were analyzed by one way-anova test and Bland-Altman analysis. MR images are segmented into three classes(not including bone), and each class is assigned to each region based on the expected average attenuation of each region. For clinical diagnostic purpose, PET/MR and PET/CT images were acquired in 23 patients (Ingenuity TF PET/MR, Gemini TF64). PET/CT scans were performed approximately 33.8 minutes after the beginnig of the PET/MR scans. Region of interests were drawn over 9 regions of interest(lung, liver, spleen, bone), and the Scanners' analysis software tools calculated both maximum and mean SUV. The SUVs from 9 regions of interest in MR-based PET images and in CT-based PET images were compared. These data were analyzed by paired t test and Bland-Altman analysis. Results : In phantom study, MR-based attenuation corrected PET images generally showed slightly lower -0.36~-0.15 SUVs than CT-based attenuation corrected PET images (p<0.05). In clinical study, MR-based attenuation corrected PET images generally showed slightly lower SUVs than CT-based attenuation corrected PET images (excepting left middle lung and transverse Lumbar) (p<0.05). And percent differences were -8.01.79% lower for the PET/MR images than for the PET/CT images. (excepting lung) Based on the Bland-Altman method, the agreement between the two methods was considered good. Conclusion : PET/MR confirms generally lower SUVs than PET/CT. But, there were no difference in the clinical interpretations made by the quantitative comparisons with both type of attenuation map.
감쇠 보정법과 산란 보정법은 정량적인 PET검사를 하기 위한 필수적인 방법이다. PET/CT에서는 PET에서 사용하는 소멸방사선과 CT의 X선이 같은 전리 방사선이기 때문에 측정에 의한 CT의 Hounsfield Units를 감쇠 계수로 전환해서 감쇠보정, 산란보정이 가능하다. 그러나 PET/MR에서 MR는 강한 자기장을 걸어 수소밀도와 조직의 이완률차이로 되돌아오는 변화로 신호를 획득하기 때문에 CT처럼 전환하는 것은 불가능하다. Ingenuity TF PET/MR장비는 soft tissue, lung, air로 3구역을 segment하여 MR 감쇠지도를 얻는다. 이에 신호획득원리가 완전히 상이한 PET/MR과 PET/CT에 대한 정량적 평가를 하고자 한다. Phantom study로 uniform cylinder phantom에 증류수 9293 ml와 $^{18}F$-FDG 199.8 MBq를 넣고 magnetic stirrer를 이용하여 균일하게 교반한 후 60 min부터 15분 간격으로 Ingenuity TF PET/MR, Gemini TF 64, Biograph Truepoint 40를 이용하여 각각 single-bed로 2 min씩으로 영상을 얻었다. phantom의 중심부분 10개의 slice에 대한 동일한 관심영역을 그려 SUVs를 측정하고 평균, 표준편차를 구하였다. 그리고 임상적용을 위한 평가로 $^{18}F$-FDG 섭취가 정상인 환자를 대상으로 90 sec/bed씩 Ingenuity TF PET/MR을 시행한 후 Gemini TF 64 PET/CT 검사를 실시하였다. 각각의 data에서 lung, liver, spleen, bone 위치에 동일한 관심영역을 그려 SUVs 최대값과 평균값을 측정하고, %Difference를 구하였다. 또한, PET 장비들 사이에서의 일치도를 평가하기 위해 Bland-Altman plot 분석을 하였다. Phantom study에서 3가지 장비에서 측정한 SUVs 최대값과 평균값은 Biograph Truepoint 40, Gemini TF 64, Ingenuity TF PET/MR 순으로 높은 것을 확인할 수 있었다. patients study에서는 MR과 CT로 감쇠 보정한 PET장비의 SUVs 최대값과 평균값이 서로 유의미한 차이가 없었다.(p<0.05) Lung에서 left middle lobe과 transverse bone을 제외하고는 MR로 감쇠 보정한 PET의 SUVs가 대체로 낮았다. Bland Altman Plot으로 분석한 결과 대부분의 항목에서 95% 신뢰구간의 일치한계선내에서 측정되었다. PET/CT에서는 time of flight 기능을 가진 PET이 SUVs가 낮게 측정되었다. PET/MR과 PET/CT에서 알아본 SUVs차이는 MR을 이용한 분할 감쇠 보정방법이 CT를 사용한 측정 감쇠보정방법보다 SUVs가 낮게 측정되었다. 이러한 다른 감쇠 보정법에 의한 SUVs의 차이는 임상적으로는 용인할 수준에 있었지만, 향후 PET/MR와 PET/CT의 정량적인 값을 비교 분석할 때 PET 장비들간의 특성은 고려할 필요가 있다.