Reducing Dose in SPECT/CT Using Adaptive Statistical Iterative Reconstruction Technique

Adaptive Statistical Iterative Reconstruction 기법을 이용한 Bone SPECT/CT 검사에서 피폭량 감소 방안

Purpose: Adaptive statistical iterative reconstruction (ASIR) technique is a reconstruction method of CT image using statistical noise modeling which is known to reduce image noise and to preserve image quality despite reducing radiation dose. The aim of this study is to evaluate images using ASIR on bone SPECT/CT which is primarily performed in our hospital. Materials and Methods: We compared the images of applied ASIR (ASIR level: 20-80%) and none ASIR by changing the mA based on 120 kVp, 100 mA using Discovery NM/CT 670 (GE, U.S.A). First, we evaluated attenuation correction in SPECT image by changing the ASIR level using Anthropomorphic phantom. Second, we compared the contrast to noise ratio (CNR), image noise and spatial resolution in CT image using ACR phantom. Third, after selecting the ASIR level applicable patient using lower torso phantom, we examined 2 patients who followed up bone SPECT/CT and we performed blind test. Results: The degree of attenuation correction in SPECT image showed no significant difference between applied ASIR and none ASIR (P>0.05). When applied ASIR, the noise of CT image were reduced at least 17 up to 52% by changing the mA. The CNR of image with ASIR was maintained more than 0.8 at 40 mA (ASIR 60%) while those without ASIR showed 0.42 at standard 40 mA. In comparison of the high contrast object, we distinguished 12 line pairs/cm at 40 mA regardless of appling ASIR. Comparison of the patients image applied ASIR level 60% (40 mA) which found out by spine image of lower torso phantom showed no signigicant difference between applied ASIR and none ASIR in blind test. The CTDIvol and DLP for applied ASIR 60% showed decreased by 60%, 60% on average than using standard mA. Conclusion: The study show that the radiation dose in SPECT/CT using ASIR can be reduced despite degradation of SPECT and CT images. In addition, higher ASIR level could be possibly applied characteristics of SPECT/CT that region of interest is limited to bone.

ASIR기법은 statistical noise modeling을 사용하여 CT image를 reconstruction하는 방법으로, mA를 낮춰도 이미지 질을 보전하며 noise reduction 효과가 있다고 알려져 왔다. 본 논문은 본원에서 주로 하는 bone SPECT/CT에 ASIR 기법을 적용하여 이미지를 평가하였다. GE의 Discorvery 670을 이용하여 120 kVp, 100 mA를 기준으로 mA를 변화시켜서 ASIR의 적용 전과 적용 후 영상을 비교하였다(ASIR level: 20-80%). Anthropomorphic phantom으로 ASIR (%)의 변화에 따른 SPECT image의 감쇠 보정 정도를 측정하였다. 두번째로 ACR phantom으로 CT image의 CNR, image noise, spatial resolution을 평가하였다. 세 번째로 lower torso phantom을 이용하여 spine에 최적화할 수 있는 ASIR level을 선택한 후 2명의 bone SPECT/CT follow up 환자에게 ASIR를 적용하여 영상을 획득한 후 5년 이상의 경험이 있는 10명의 방사선사에게 blind test를 시행하였다. SPECT의 영상의 감쇠 보정 정도는 ASIR의 변화와는 무관하게 모두 유의한 차이가 없었다(P>0.05). ASIR을 적용했을 때 CT image의 noise는 mA의 변화에 따라 최소 17%에서 최대 52%까지 감소하였다. ASIR를 적용하지 않았을 때 CNR은 40 mA에서 0.42를 보여준 반면 ASIR를 적용한 40 mA (ASIR 60%)에서도 0.8 이상을 유지하였다. High contrast 영역의 비교에서는 ASIR 적용과 상관없이 40 mA까지 12 lp/cm 영역을 구별할 수 있었다. Lower torso phantom의 spine image에서 100 mA image와 육안적으로 비슷한 ASIR level은 60% (40 mA) 정도였고, bone SPECT/CT에 적용한 후 blind test에서 육안적으로 ASIR를 적용하지 않았을 때와 차이를 구별하지 못하였다. 본 논문의 결과는 SPECT/CT에서 ASIR 기법을 사용했을 때 SPECT와 CT image의 특별한 영상의 질 저하 없이 radiation dose를 줄일 수 있다는 것을 보여준다. 또한 관심부위가 bone에 한정되어 있는 bone SPECT/CT 특성상 더 높은 ASIR level도 가능할 것으로 사료된다.