The Effectiveness Evaluation of Reconstruction Method Using DFOV Position Changes for Reduction of Artifact Around Hotspot in PET/CT Images

PET/CT 검사에서 열소 주변 인공물 감소를 위한 DFOV 위치 변화 재구성 방법의 유용성 평가

Purpose: In the PET/CT images, various artifacts cause degradation of the quantitative assessment. Most hotspot generated by radiopharmaceutical injection errors cause an artifact and degrade the quality of the images as well as the accuracy of the quantitative evaluation. The purpose of this study is to assess effectiveness of the elimination of the hotspot at the injection sites using shifting the center of DFOV (Display Field of View, DFOV) method and evaluate the quantitative evaluation of result. Materials and Methods: GE Discovery STE 16 (GE Healthcare, Milwaukee, USA) and 1994 NEMA phantom were used for imaging acquisition. Phantom was filled with 0.005 MBq/mL of $^{18}F-FDG$. A hotspot was artificially placed on the outside of the phantom. The ratio of hotspot area activity to background area activity was regulated as 200:1. After image acquisition with routine protocol, all of the images were reconstructed using the shifting the center of DFOV method that wasn't overlapped with hotspot. Those images obtained before and after applying the shifting reconstruction method were compared. ROIs (Region Of Interests) were set in the hotspot areas, meanSUVs and standard deviations were calculated. Percentage differences were calculated with those meanSUVs and standard deviations. The evaluation on the effects of the shifting reconstruction method was done by comparison of the meanSUVs and the standard deviations, which were calculated for background areas unaffected by hotspot. Results: In the areas of unaffected by hotspot, meanSUVs before and after applying the shifting of center of DFOV method were $0.67{\pm}0.06g/mL$ and $0.65{\pm}0.06g/mL$, respectively. In the artifact areas affected by hotspot, meanSUVs before and after applying the shifting of center of DFOV method were $0.32{\pm}0.08g/mL$ and $0.56{\pm}0.12g/mL$, respectively. The percentage differences of the area adjacent to the hotspot and the area distant from the hotspot were 65.3% and 97.4%, respectively. Conclusion: In the PET/CT images, meanSUV was improved by 32.1% when the effect of artifact was removed with application of the shifting the center of DFOV methode. In other areas unaffected by artifacts, meanSUVs were not significantly different after applying DFOV center shift method. As shown in the result, adverse effects of hotspot made by swelling in the injection site can be reduced by applying DFOV center shift method. Therefore, DFOV center shift method can be applied for the more precise quantitative evaluation, and contribute to the increase of the diagnostic value of the images.

PET/CT 영상에서 인공물은 정량성을 저하시키는 원인이 된다. 여러 인공물 중 방사성의약품 주사 시 주사오류로 인해 발생할 수 있는 열소는 그 주변부에 인공물을 발생시켜 영상의 질을 저하시킬 뿐 아니라 정량평가의 정확도를 저하시킨다. 본 연구에서는 영상의 재구성시 표시시야(Display Field of View, DFOV)의 중심이동법을 이용하여 주사부위에 발생한 열소부위를 제거하고 정량평가에 미치는 영향을 평가해 보고자 한다. GE Discovery STE 16 (GE Healthcare, Milwaukee, USA) 장비에 1994 NEMA 모형을 이용하였다. 모형에 0.005 MBq/mL의 $^{18}F-FDG$를 채우고 모형주변에 열소대 배후방사능의 농도비가 200:1이 되도록 열소를 만들어 모형외곽에 인위적으로 두었다. 영상획득 후 DFOV의 중심 위치를 이동하여 열소부위가 DFOV로부터 벗어나도록 영상을 재구성한 후 적용 전, 후를 비교하였다. 영상에 대한 평가는 열소의 영향을 받지 않은 부위에서 DFOV 중심이동 전, 후의 배후방사능의 평균 표준섭취계수와 표준편차를 산출하여 재구성에 의한 영향을 비교, 평가하였다. 또한 인공물이 발생한 부위에 관심영역을 설정하고 인공물의 발생 전, 후의 평균 표준섭취계수와 표준편차를 산출하여 백분율 오차를 각각 비교하였다. 모형영상 내 열소로 인한 인공물의 영향을 받지 않은 부위에서 DFOV 중심이동 법을 적용하기 전 평균 표준 섭취계수는 $0.67{\pm}0.06g/mL$이었고, 적용 후에는 $0.65{\pm}0.06g/mL$로 나타났다. 또한 영상에서 열소에 의해 발생한 인공물이 있는 부위의 평균 표준섭취계수와 표준편차는 $0.32{\pm}0.08g/mL$였으며, DFOV 중심이동을 적용한 경우는 $0.56{\pm}0.12g/mL$로 나타났다. 이 때 열소의 영향을 받은 열소 인접부위와 상대적으로 영향을 받지 않은 부위에 대한 백분율 오차는 65.3%와 97.4%로 각각 나타났다. PET/CT 영상에서 열소에 의해 발생 된 인공물은 DFOV의 중심이동법 적용 시 평균 표준섭취계수를 32.1% 향상시킬 수 있으며, 이 때 중심이동 법에 의한 다른 부위의 영향은 유의한 차이가 없음을 알 수 있다. 결과에서와 같이 방사성의약품의 주사오류 시 발생한 종 창 등으로 발생되는 인공물의 영향은 DFOV 중심이동법을 적용할 경우 보다 정확한 정량평가가 가능해지고 그로 인하여 영상의 진단적 가치를 높일 수 있을 것이다.