Performance Evaluation of a Pinhole Collimator According to the Aperture Diameter

핀홀 콜리메이터 초점의 직경 크기 별 성능비교 및 평가

Purpose: Conventional pinhole scintigraphy offers a high resolution and generally use for thyroid scan or bone scintigraphy. the aim of this study is to evaluate performance of each aperture according to the diameter size. Materials and Methods: In this study 2 mm, 4 mm, 6 mm, 8 mm diameter pinhole collimators were mounted on Siemens E.CAM systems. In order to evaluate performance evaluation of each aperture, we acquired projection image by using SPECT for evaluating FWHM, resolution test and static image for evaluating thyroid phantom test. Results: As a result of FWHM showed 2.2 mm FWHM, 3.2 mm FWHM, 5.4 mm FWHM, 7.5 mm FWHM per each aperture in the resolution test. SNR, uniformity, contrast were acquired result from thyroid phantom test comparing general image and delayed image. as a result of SNR showed 6.55, 8.47, 6.2, 5.23 in case of general image and 5.25, 5.01, 5.38, 5.82 in case of delayed image per each aperture. as a result of uniformity showed 0.152, 0.118, 0.161, 0.19 in case of general image and 0.19, 0.199, 0.185, 0.171 in case of delayed image per each aperture. as a result of contrast showed 1.31, 1.19, 1.15, 1.01 in case of general image and 1.09, 1.08, 1.04, 1 in case of delayed image per each aperture. Conclusion: Resolution and sensitivity were heavily influenced by aperture size. and also we found advantage of delayed image as a result of thyroid phantom test.

핀홀 콜리메이터는 목적 장기 영상의 확대와 고 분해능을 필요로 하는 검사에 사용하며 주로 갑상선 검사와 전신 뼈 검사 시 정적검사에 이용되어 왔다. 현재 임상에 적용할 수 있는 핀홀 콜리메이터 초점 직경은 2 mm, 4 mm, 6 mm 및 8 mm의 4종류가 있지만 기존 핀홀 콜리메이터 검사는 모든 검사에 있어서 4 mm 직경의 초점만을 이용한 검사를 시행해 왔다. 본 연구에서는 실험을 통한 각각의 초점 직경별 성능을 비교 평가해보고 임상에 적용시킬 수 있도록 알아보고자 하였다. Gamma camera E.CAM을 이용하였으며 핀홀 콜리메이터와 2 mm, 4 mm, 6 mm, 8 mm의 4가지 초점을 준비하였다. 분해능 실험을 위해 capillary tube를 이용한 선 선원과 micro deluxe phantom을 사용하였으며 선 선원을 이용한 FWHM과 micro deluxe phantom을 이용한 육안 평가를 하였으며 두 가지의 분해능 실험 모두 인위적인 방법을 통한 핀홀 SPECT를 통해 영상을 획득하여 분석하였고 thyroid phantom을 이용하여 5분 시간 설정법과 230 kcounts 계수 설정법에 대한 영상비교와 각 초점별 시간 설정법에 대한 계수치와 계수 설정법에 대한 검사 소요시간을 비교하였으며 thyroid phantom을 만든 후의 일반영상과 24시간 후의 지연영상의 100 kcounts 계수를 획득 후 열소와 주변부의 $150mm^2$ ROI를 설정하여 SNR, uniformity, contrast값을 비교해 보았다. 선 선원을 이용한 FWHM 평가에서는 2 mm, 4 mm, 6 mm, 8 mm의 각 초점별로 2.2 mm FWHM, 3.2 mm FWHM, 5.4 mm FWHM, 7.5 mm FWHM의 FWHM이 측정되었고 micro deluxe phantom을 이용한 육안평가에서는 초점이 작아질수록 분해능이 점차 향상됨을 알 수 있었다. Thyroid phantom 5분 시간 설정법에 대한 계수치는 각 초점별로 27 kcounts, 96 kcounts, 228 kcounts, 410 kcounts가 획득되었으며 230 kcounts의 계수 설정법에 대한 검사 소요시간은 각 초점별로 39.7분, 11.5분, 5분, 2.7분이 소요되어 초점이 커질수록 감도가 향상 되었다. 일반영상과 지연영상의 SNR 평가에서는 2, 4, 6, 8 mm 각 초점별 값은 일반영상에서 6.55, 8.47, 6.2, 5.23으로 4 mm 초점에서 가장 높은 SNR값이 나타났으며 지연영상에서 5.25, 5.01, 5.38, 5.82로 8 mm 초점에서 가장 높은 SNR값이 나타났다. Uniformity 평가에서는 0.152, 0.118, 0.161, 0.19로 4 mm 초점에서 가장 낮은 uniformity값이 나타났으며 지연영상에서 0.19, 0.199, 0.185, 0.171로 8 mm 초점에서 가장 낮은 uniformity값이 나타났다. Contrast평가에서 일반영상은 1.31, 1.19, 1.15, 1.01로 2 mm 초점에서 가장 높은 contrast값이 나타났으며 지연영상은 1.09, 1.08, 1.04, 1로 2 mm 초점에서 가장 높은 contrast값이 나타났다. 본 연구는 핀홀 콜리메이터의 초점별 성능을 비교해 보고자 하였다. 감도와 분해능은 초점 크기에 따른 영향이 크다는 것을 알 수 있었다. 2 mm 초점은 고 분해능 영상을 획득할 수 있지만 낮은 감도로 인해 소동물형 검사나 환자의 방사능이 충분할 경우에 유용한 검사가 될 것이다. 6 mm, 8 mm 초점은 분해능 저하는 있지만 높은 감도로 인해 중증환자나 움직임이 많은 소아의 경우 유용하게 사용할 수 있으며 지연 영상 시 큰 초점의 높은 감도와 SNR, uniformity의 장점을 활용한다면 전신 뼈 검사 시 지연된 핀홀 정적검사에 고려해 볼 수 있다.