A Study on the Use of Active Protocol Using the Change of Pitch and Rotation Time in PET/CT

PET/CT에서 Pitch와 Rotation Time의 변화를 이용한 능동적인 프로토콜 사용에 대한 연구

Purpose: The Change of CT exposure condition have a effect on image quality and patient exposure dose. In this study, we evaluated effect CT image quality and SUV when CT parameters (Pitch, Rotation time) were changed. Materials and Methods: Discovery Ste (GE, USA) was used as a PET/CT scanner. Using GE QA Phantom and AAPM CT Performance Phantom for evaluate Noise of CT image. Images are acquired by using 24 combinations that four stages pitch (0.562, 0.938, 1.375, 1.75:1) and six stages X-ray tube rotation time (0.5s-1.0s). PET images are acquired using 1994 NEMA PET Phantom ($^{18}F-FDG$ 5.3 kBq/mL, 2.5 min/frame). For noise test, noise are evaluated by standard deviation of each image's CT numbers. And then we used expectation noise according to change of DLP (Dose Length Product) to experimental noise ratio for index of effectiveness. For spatial resolution test, we confirmed that it is possible to identify to 1.0 mm size of the holes at the AAPM CT Performance Phantom. Finally we evaluated each 24 image's SUV. Results: Noise efficiency were 1.00, 1.03, 1.01, 0.96 and 1.00, 1.04, 1.02, 0.97 when pitch changes at the QA Phantom and AAPM Phantom. In case of X-ray tube rotation time changes, 0.99, 1.02, 1.00, 1.00, 0.99, 0.99 and 1.01, 1.01, 0.99, 1.01, 1.01, 1.01 at the QA Phantom and AAPM Phantom. We could identify 1.0 mm size of the holes all 24 images. Also, there were no significant change of SUV and all image's average SUV were 1.1. Conclusion: 1.75:1 pitch is the most effective value at the CT image evaluation according to pitch change and It doesn't affect to the spatial resolution and SUV. However, the change of rotation time doesn't affect anything. So, we recommend to use the effective pitch like 1.75:1 and adequate X-ray tube rotation time according to patient size.

PET/CT검사에서 CT촬영조건의 변화는 영상의 화질 및 환자가 받는 피폭선량에 영향을 미친다. 본 연구는 CT 매개 변수 중 Pitch와 X-선관 회전시간 변화에 따른 선량대비 CT 영상의 질과 이로 인해 PET상에서 SUV에 미치는 영향을 비교 평가하고자 하였다. Discovery STe PET/CT 장비를 이용하여 영상을 획득하였다. QA Phantom과 AAPM Phantom을 이용한 CT 영상 획득 시 Pitch는 0.562, 0.938, 1.375, 1.75:1로 4단계, X-선관 회전시간은 0.5에서 1.0까지 0.1초씩 증가시켜 6단계로 나누어 총 24개 조합을 적용한 영상을 각각 획득하였다. PET 영상은 $^{18}F-FDG$ 5.3 kBq/mL가 채워진 1994 NEMA PET Phantom을 이용하여 프레임당 2분 30초의 방출영상을 획득하였다. 각 조합의 CT 영상에 관심영역을 설정하고 CT number의 표준편차를 측정하였다. 동일한 영상에서 DLP변화에 따른 영상잡음의 예측값을 계산하여 예측값 대비 실측값의 비율을 구해 선량대비 영상잡음 효과를 비교하는 척도로 사용하였다. AAPM Phantom 영상에서 1.0 mm까지 식별이 가능한 지 확인하였다. NEMA PET Phantom의 방출영상에 관심영 역을 설정하고 SUV를 비교 평가하였다. Pitch가 0.562, 0.938, 1.375, 1.75:1로 변화할 때 영상잡음 효과는 QA Phantom에서 1.00, 1.03, 1.01, 0.96, AAPM Phantom에서 1.00, 1.04, 1.02, 0.97로 측정되었다. 회전시간의 증가에 따른 경우 QA Phantom에서 0.99, 1.02, 1.00, 1.00, 0.99, 0.99이었고, AAPM Phantom에서 1.01, 1.01, 0.99, 1.01, 1.01, 1.01로 SPSS Ver. 18을 이용하여 상관관계를 분석한 결과 피어슨 상관계수는 -0.059로 나타났다. 공간분해능에 대한 평가는 24개의 조합 모두에서 1.0 mm까지 육안으로 구별이 가능하였다. SUV의 경우 평균 SUV는 모든 조합에서 1.1로 모두 동일한 값을 나타내었다. Pitch 변화에 따른 CT 영상 평가에서 1.75:1을 적용 시 선량대비 가장 적은 영상잡음 효과를 보이며 공간분해능과 SUV에는 영향을 미치지 않는다. 그러나 회전시간 변화가 영상에 미치는 영향에는 유의한 차이가 없음을 알 수 있다. 결과에서와 같이 각 장비에 따른 선량대비 영상잡음이 적은 Pitch를 사용하고 환자의 체격에 따른 적절한 X-선관 회전시간을 이용한다면 환자의 피폭선량을 줄이면서 최적의 화질을 얻을 수 있는 프로토콜을 구성하는데 도움이 될 것이라 사료된다.