Reducing the Scan Time in Gastric Emptying Scintigraphy by Using Mathematical Models

Purpose: Gastric emptying scan (GES) is usually acquired up to 2 hours. Our study investigated whether a fraction of meal-retention in the stomach at 120 minutes (FR120) was predicted from the data measured for 90 minutes by using non-linear curve fitting. We aimed at saving the delayed imaging by utilizing mathematical models. Materials and Methods: Ninety-six patients underwent GES immediately after taking a boiled egg with 74 MBq (2 mCi) Tc-99m DTPA. The patients were divided into Group I ($T_{1/2}\;{\leq}90\;min$) and Group II ($90\;min 5.3) and another simple exponential fitting was performed on the fractions at late times (60, 75, and 90 min). A predicted FR120 was calculated from the acquired functional formulas. A correlation coefficient between the measured FR120 and the predicted FR120 was computed ($MedCalc^{\circledR}$ 6.0). Results: Correlation coefficients(r) between the measured FR120 and the predicted FR120 of each mathematical functions were as follows: simple exponential function (Group I: 0.8558, Group II: 0.5982, p<0.0001), power exponential function (Group I: 0.8755, Group II: 0.6008, p<0.0001), modified power exponential function (Group I: 0.8892, Group II: 0.5882, p<0.0001), and simple exponential function at the late times(Group I: 0.9085, Group II: 0.6832, p<0.0001). In all the fitting models, the predicted FR120 were significantly correlated with the measured FR120 in Group I but not in Group II. There was no statistically significant difference in correlation among the 4 mathematical models. Conclusion: In the cases with $T_{1/2}\;{\leq}90\;min$, the predicted FR120 is significantly correlated with the measured FR120. Therefore, FR120 can be predicted from the data measured for 90 minutes by using non-linear curve fitting, saving the delayed imaging after 90 minutes when $T_{1/2}\;{\leq}90\;min$ is ascertained.

위배출 신티그래피에서 수학적 모델을 이용한 지연영상 시간의 단축

목적 : 위배출신티그래피는 일반적으로 15분 간격으로 2시간 동안 촬영된다. 본 연구는 수학적 함수를 이용하여 90분까지 얻은 위잔류율 측정치를 가지고 비선형 곡선을 구한 후, 120분의 위잔류율을 예측함으로써 90분 이후의 지연영상 촬영시간을 절약할 수 있는지에 대하여 알아보았다. 대상 및 방법 : 환자들은 74 MBq (2 mCi) Tc-99m DTPA가 들어 있는 계란찜을 섭취한 직후 촬영을 시행하였다. 환자들을 반위배출시간에 따라 두 군으로 나누어 후향적으로 연구하였다. Group I은 반위배출시간이 90분 이하($T_{1/2}\;{\leq}90\;min$)인 51명(남자 21명, 여자: 30명, 평균나이: $44.6{\pm}13.5$세)이었고, Group II는 90분 초과 120분 이하($90\;min)이었다. 0, 15, 30, 45, 60, 75, 90분에서의 위잔류율을 측정하여 비선형 곡선인 단순지수함수, power exponential function, modified power exponential function을 구하였고, 또한 50, 75, 90분의 측정치로 후기 단순지수함수를 구하였다($MATLAB^{\circledR}$ 5.3). 얻어진 함수식을 통해 120분에서의 위잔류율 예측치를 구한 후, 120분 측정치와의 상관관계를 알아보았다. ($MedCalc^{\circledR}$ 6.0). 결과: 120분 위잔류율의 측정치와 예측치의 상관계수(r)는 각각의 함수식에 따라 다음과 같다; 단순지수함수 (Group I: 0.8858, Group II: 0.5982, p<0.0001), power exponential function (Group I: 0.8755, Group II: 0.6008, p<0.0001), modified power exponential function (Group I: 0.8892, Group II: 0.5882, p<0.0001), 후기 단순지수함수 (Group I:0.9085, Group II:0.6832, p<0.0001). Group I에서만 함수식 모두에서 측정치와 예측치 간에 통계학적으로 의미있게 강한 상관관계를 보였다. 각 상관계수 간에 유의한 차이는 없었으나 후기지수함수식이 다른 함수식에 비하여 변수(parameter)와 입력될 측정치의 개수가 적어 예측치를 구하기가 간편하였다. 결론: 반위배출 시간이 90분 이하인 경우에 120분에서의 위잔류율을 예측할 수 있어 90분 이후의 촬영시간을 절약할 수 있다. 또한, 후기지수함수식이 다른 함수식에 비하여 예측치를 구하기가 간편하므로 임상적으로 더 유용하다.