Comparison of Collimator Choice on Image Quality of I-131 in SPECT/CT

I-131 SPECT/CT 검사의 에서 조준기 종류에 따른 영상 비교 평가

Purpose: I-131 scan using High Energy (HE) collimator is generally used. While, Medium Energy (ME) collimator is not suggested to use in result of an excessive septal penetration effects, it is used to improve the sensitivities of count rate on lower dose of I-131. This research aims to evaluate I-131 SPECT/CT image quality using by HE and ME collimator and also find out the possibility of ME collimator clinical application. Materials and Methods: ME and HE collimator are substituted as Siemens symbia T16 SPECT/CT, using I-131 point source and NEMA NU-2 IQ phantom. Single Energy Window (SEW) and Triple Energy Windows (TEW) are applied for image acquisition and images with CTAC and Scatter correction application or not, applied different number of iteration and sub set are reconstructed by IR method, flash 3D. By analysis of acquired image, the comparison on sensitivities, contrast, noise and aspect ratio of two collimators are able to be evaluated. Results: ME Collimator is ahead of HE collimator in terms of sensitivity (ME collimator: 188.18 cps/MBq, HE collimator: 46.31 cps/MBq). For contrast, reconstruction image used by HE collimator with TEW, 16 subset 8 iteration applied CTAC is shown the highest contrast (TCQI=190.64). In same condition, ME collimator has lower contrast than HE collimator (TCQI=66.05). The lowest aspect ratio for ME collimator and HE collimator are 1.065 with SEW, CTAC (+) and 1.024 with TEW, CTAC (+) respectively. Conclusion: Selecting a proper collimator is important factor for image quality. This research finding tells that HE collimator, which is generally used for I-131 scan emitted high energy ${\gamma}$-ray is the most recommendable collimator for image quality. However, ME collimator is also applicable in condition of lower dose, lower sensitive if utilizing energy window, matrix size, IR parameter, CTAC and scatter correction appropriately.

I-131의 주 에너지는 364 keV이고 이차적으로 637과 723 keV의 감마선을 방출한다. 이런 이유로 I-131 핵종을 이용한 검사에서는 일반적으로 고 에너지 조준기를 사용하고 있다. 반면 중 에너지 조준기는 과도한 격벽 투과의 영향 때문에 사용이 권고되지 않지만 I-131의 낮은 선량에 대해 계수율의 민감도를 향상시키기 위해 중 에너지 조준기를 사용하기도 한다. 이에 본 연구에서는 I-131 SPECT/CT에서 고 에너지와 중 에너지 조준기를 사용하여 조준기 선택에 대한 영상의 영향을 평가하고자 한다. I-131 점 선원과 NEMA NU-2 IQ phantom을 이용하여 Siemens symbia T16 SPECT/CT 장비로 중 에너지 조준기와 고 에너지 조준기를 사용하였다. 영상획득은 단일 에너지 창과 삼중 에너지 창으로 각각 적용하여 영상을 획득하였고, 재구성방법은 반복재구성 기법인 Flash 3D를 이용하여 CTAC, Scatter correction 적용 유무와 Iteration과 subset의 횟수를 변경하여 획득된 영상을 재구성하였다. 획득된 영상을 분석하여 두 조준기의 민감도와 대조도 그리고 잡음을 비교 평가하였다. 민감도는 중 에너지 조준기가 고 에너지 조준기보다 높게 나타났다(중 에너지 조준기: 188.18 cps/MBq, 고 에너지 조준기: 46.31 cps/MBq). 대조도는 삼중 에너지 창과 고 에너지 조준기를 사용하고 CTAC를 적용하여 16 subset 8 iteration을 적용한 재구성영상에서 가장 높은 대조도를 나타냈고(TCQI=190.64), 동일한 조건에서 중 에너지 조준기를 사용하였을 경우는 고 에너지 조준기에 비해 낮은 대조도를 나타냈다(TCQI=66.05). 잡음평가에서는 고 에너지 조준기보다 중 에너지 조준기에서 높게 나타났다 (P<0.001). 적절한 조준기의 선택은 영상의 질에 있어 중요한 사항이다. 본 연구를 통해 고 에너지 감마선을 방출하는 I-131 검사에서는 일반적으로 사용되고 있는 고 에너지 조준기를 사용하는 것이 영상의 질에 있어 가장 권고되는 바이다. 하지만 에너지 창, 매트릭스 크기, 반복 재구성 조건(subset과 iteration 수) 그리고 CTAC 및 scatter correction 여부등과 같은 조건들을 적절히 적용한다면 낮은 선량의 낮은 민감도를 갖는 조건에서는 중 에너지 조준기를 사용할 수 있을 것으로 사료된다.