Gated myocardial SPECT and attenuation correction gave birth to new insights into the pathophysiology of ischemic myocardial perfusion and function in clinical routine practice. Gated myocardial Tc-99m-compound SPECT improved diagnostic accuracy of coronary artery disease and enabled us to observe motion and thickening of myocardial walls as well as myocardial perfusion at the same time. Quantitative and qualitative assessment of myocardial performance and perfusion let us to understand the myocardial physiology in ischemia and infarction. In every patient who underwent gated perfusion SPECT, we will find ejection fraction, left ventricular volumes and regional wall motion. There are hopes to use gated TI-201 SPECT for the same purpose and to use gated SPECT for evaluation of wall motion and thickening at stress or immediate post-stress. Attenuation correction could improve diagnostic accuracy mainly by increasing normalcy ratio or performance of non-expert physicians. Both gated methods and attenuation correction improved specificity of non-expert physicians in diagnosing patients with moderate pretest likelihood. New imaging techniques will fill the desire of cardiologists to examine function and perfusion, and possibly metabolism in their clinical routine practice.
Myocardial perfusion and function can be quantified using SPECT and PET. There was controversy over the usefulness of the correction techniques for physical artifacts, such as photon attenuation and scatter, in the quantification of myocardial perfusion using SPECT. However, the cumulated results of many investigations have leaded the consensus on the usefulness of the correction procedures to improve the accuracy and specificity of the myocardial SPECT in the assessment of coronary artery diseases. Although the clinical value of the myocardial perfusion PET has not been preyed yet, the absolute myocardial blood flow and perfusion reserve values quantified using myocardial PET are employed in many basic investigations. In this paper, the methods for the quantitative myocardial SPECT and PET will be reviewed.
Myocardial perfusion imaging has been increasingly used to provide prognostic data and guidance on the choice of appropriate management of patients with known or suspected coronary artery disease. The electrocardiogram gated myocardial SPECT program is corning into wide use with an advent of $^{99m}Tc-labeled$ tracers and an improvement of SPECT machines. The gated technique permits measurement of important cardiac prognostic indicators without any further discomforts or radiation burden in patients underwent standard myocardial perfusion SPECT. In addition, gated study significantly improves diagnostic yield by reducing the number of borderline interpretations and could find myocardial stunning and viable myocardium. Gated single photon emission computed tomography (SPECT) imaging allows the automated calculation of end-diastolic volume, end-systolic volume, ejection fraction, myocardial mass and the assessment of regional wall motion and thickening, and it have dramatically improved assessment of coronary artery disease in routine nuclear practice. This allows the simultaneous assessment of both perfusion and function within the same acquisition, and serves as a cost-effective technique for providing more diagnostic data with fewer diagnostic tests. Because the diagnostic and prognostic power derived from knowledge of left ventricular function can be added to that provided by assessing myocardial perfusion, gated SPECT imaging has rapidly gained widespread acceptance and is now used on a routine clinical basis in a growing number of laboratories, including South Korea. The gated SPECT technique for measurement of left ventricular parameters has been validated against a variety of well established techniques. In this work, overview of gated myocardial perfusion SPECT focus on functional parameters is presented.
As the indication of percutaneous coronary intervention (PCI) has expanded to the more difficult and complicated cases, frequent restenosis is still expected after PCI. According to AHA/ACC guideline of the present time, routine use of myocardial perfusion single photon emission tomography (SPECT) is not recommended after coronary intervention, but symptom itself or exercise EKG is not enough for the detection of restensis or for the prediction of event-free survival. In high risk and/or symptomatic subjects, direct coronary angiography is required myocardial perfusion SPECT could detect restenosis in 79% of the patients if performed 2 to 9 months after PCI. Reversible perfusion decrease in the myocardial perfusion SPECT is known to be the major prognostic indicator of major adrerse cardiac event in PCI patients and also the prognosis is benign in the patients without reversible perfusion decrease. Though the cumulated specificity is 79% in the literature and optimal timing of myocardial perfusion SPECT is in controversy, SPECT is recommended even in asymptomatic patients at 3 to 9 months after PCI. Considering the evidences recently reported in the literature, myocardial perfusion SPECT is useful for risk stratification and detection of coronary artery restenosis requiring re-intervention in the asymptomatic patients after PCI.
근래의 심근 관류 SPECT를 위한 검사 장비는 진단의 정확도가 높아졌을 뿐만 아니라 검사 시간을 단축함으로써 환자의 편의성을 높이고 움직임에 대한 artifact를 줄이는 방향으로 발전되고 있다. 본 연구에서는 기존의 심근 관류 SPECT와 비교하여 IQ SPECT에 맞는 protocol을 design 하고 IQ SPECT의 특성과 유용성에 대하여 알아 보고자 하였다. Simens사의 Symbia T6 SPECT/CT를 이용하여 LEHR collimator와 Multiple confocal collimator에 대하여 acrylic dish에 $^{99m}Tc$ 37MBq을 넣고 5 cm, 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm 거리에서 각각 sensitivity ($cpm/{\mu}Ci$)를 측정 하였다. 그리고 Sensitivity 측정 결과를 바탕으로 기존의 일반적인 심근관류 SPECT를 기준으로 IQ SPECT protocol을 design 후 Anthropomorphic torso phantom을 사용하여 심근 관류 SPECT를 시행하여 비교하고, LEHR collimator의 영상 재구성에 따른 FWHM 비교를 위해 $^{99m}Tc$ Line source를 이용하여 기존의 심근 관류 SPECT의 재구성법인 FBP법과 IQ SPECT의 3D OSEM법에 대하여 알고리즘만 변화시켜 FWHM을 측정 비교하였다. Collimator senstivity 측정 결과 IQ SPECT의 multiple confocal collimator의 sensitivity가 LEHR collimator와 비교하여 30 cm 거리에서 sensitivity가 약 4배 정도 더 많아짐을 알 수 있었다. Sensitivity 결과를 바탕으로 IQ SPECT의 기하학적 특성에 맞게 심근 관류 SPECT protocol을 design 하여 phantom 실험을 시행한 결과 기존에 비해 검사시간을 1/4로 단축할 수 있었으며, LEHR collimator를 사용하여 SPECT 검사 후 FBP법과 3D OSEM 법의 재구성 알고리즘에 따른 FWHM 비교에서는 3D OSEM법에서 FWHM이 2배 정도 향상된 결과를 얻었다. 본 연구를 통해 IQ SPECT는 심근관류 SPECT에서 Multiple confocal collimator를 사용하여 감도를 향상시키고 심장에 특화된 기하학적인 영상 획득 방식과 영상 재구성 방법을 통하여 검사 시간을 단축하고 영상의 화질 개선에 도움을 준다. 이로 인해 환자는 전보다 더욱 편안하고 정확한 검사를 수행 할 수 있을 것이며, 추가적으로 더 많은 임상 자료를 통한 연구가 필요할 것이다.
저자들은 금성심근경색증으로 진단된 36명에서 응급실 도착후에 시행한 Tc-99m seataMIBl 심근 SPECT를 심전도검사와 비교하여 다음의 결과를 얻었다. 1) 좌전하행관동맥과 우관동맥의 폐쇄로 인한 심근 경색증환자 24명 모두가 안정기 Tc-99m sestamibi 심근 SPECT에서 관류결손을 나타냈고, 심전도상에서는 Q파 혹은 ST절의 상승이 관찰되었다. 2) 좌회선관동맥의 폐쇄로 인한 심근경색증환자 7명 모두 안정기 Tc-99m sestamibi 심근 SPECT에서 측벽에 관류결손이 나타났으나, 이상 Q파는 1명에서만 관찰되었고, 6명에서 ST절의 변화가 보였으며, 1명에서는 정상심전도소견을 보였다. 3) 심혈관촬영술을 시행하지 않은 3예중 2예에서는 심전도상 경색의 위치와 심근 SPECT에서의 관류결손부위가 일치하였으나, 나머지 1예에서는 심전도상 LBBB가 보였고 심근SPECT에서는 하벽에 관류결손이 관찰되 었다. 4) 극성지도를 이용하여 구한 손상된 심근의 면적을 전체심근에 대한 백분율로 표시하면 좌전하행관동맥 : $31.17{\pm}18.21%$, 우관동맥 : $31.17{\pm}13.24%$, 좌회선관동맥 : $24.71{\pm}5.94%$ 이었다. 5) 정성적인 분석에서 심근경색의 진단적 예민도는 100%였고, 관동맥 조영술을 시행하여 경색 관련 관동맥을 진단할 수 있었던 31명의 모든 예에서 심근관류 SPECT로 국소화가 가능하였다. 이상의 결과에서 응급으로 시행한 심근관류 SPECT가 심근경색의 진단에 유용하며, 특히 심전도에서 심근경색증의 판단이 어려운 측벽경색이나 좌각차단이 있는 경우에 유용한 방법으로 생각된다.
To assess the usefulness of myocardial SPECT imaging to detect post-myocardial infarction ventricular aneurysms, we analyzed the Technetium-99m MIBI myocardial SPECT images of 16 patients with anterior and/or apical infarction, 9 had the previously reported findings of failure of convergence of the left ventricular walls toward the apex on SPECT images and 8 of them also had ventricular aneurysms. The ventriculography of the 2 patients with mixed pattern revealed 1 case of ventricular aneurysm and 1 case without aneurysm. Among the remaining 5 pateints with converging pattern, none had ventricular aneurysm. Of the other 11 pateints with inferior and/or lateral wall infarction, 1 patient had ventricular aneurysm and the SPECT image couldn't detect the aneurysm. $Department of Internal Medicine, College of Medicine, Seoul National University$ myocardial SPECT images for the detection of ventricular aneurysm had a sensitivity of 90 %, a specificity of 88%, and an accuracy of 89%. Thus we could get the information about presence of ventricular aneurysm as well as the status of the myocardial perfusion from the Tc-99m MIBI myocardial SPECT images.
Myocardial perfusion scintigraphy is currently by far the most commonly performed cardiac nuclear study, constituting approximately one third of all nuclear medicine procedure. It plays an important role in the diagnosis, prognosis, risk assessment and management of heart disease. Aim of this review is to describe recent evolution of myocardial perfusion imaging on the focus of diagnosis of coronary artery disease. In addition, current status of other imaging modalities will be reviewed.
목적 : 급성심근경색을 진단하는데 있어 심장자기공명영상의 유용성을 알아보고, 생존심근을 평가하는데 있어 Tl-201 심근관류 SPECT와 비교하고자 하였다. 대상 및 방법 : 흉통 및 호흡곤란이 있는 환자 중 심장자기공명영상과 Tl-201 SPECT를 시행한 17명을 후향적으로 조사하였다. 심장자기공명영상에서는 T2강조영상에서 심벽의 고신호 강도 유무, 영화영상에서 심벽 운동, Gd-DTPA 조영 증강 후 좌심실 벽의 관류 결손 및 주입 15분 후의 지연조영증강 유무를 평가하였다. T1-201 SPECT에서는 아데노신 부하 영상과 휴식기 영상을 얻어 관류 결손 유무와 관류 결손시 가역성 여부를 평가하였다. 결과 심장자기공명영상과 T1-201 SPECT 모두 급성심근경색을 진단하는데 통계적으로 의미가 있었고, T2강조영상, T1-201 SPECT, 지연조영증강 및 심벽운동 순으로 연관성이 있는 것으로 나타났고, 관류 결손은 통계적 유의성이 없었다. 생존심근 평가에 있어서는 두 검사간 유의한 차이가 없었으며, T2강조영상과 관류영상에서 T1-201 SPECT와 높은 일치율, 지연조영증강 및 심벽운동은 낮은 일치율을 보였다. 결론 : 심장자기공명영상은 급성심근경색을 진단하는데 매우 유의한 진단율을 보였고, 생존 심근여부의 판단에 있어 SPECT와 높은 일치율을 보였다. 그러나 각 검사별 판독 기준과 방법에서 많은 연구가 필요할 것으로 생각된다.
최근 Cadmium-zinc-telluride (CZT) 반도체를 이용한 심장전용 감마카메라가 심장 핵의학 검사에 사용되고 있다. 본 연구는 기존 NaI(Tl) 신틸레이터를 사용한 감마카메라와 성능을 비교해 보고자 한다. CZT반도체를 사용한 심장전용 감마카메라(DSPECT, Spectrum-dynamic)와 범용 신틸레이터 SPECT 감마카메라(Infinia, GE)를 사용하여 연구를 진행했다. 방사성 동위원소는 $^{99m}TcO^{-4}$를 사용하고, 일반 임상 심장핵의학 검사에 사용된 조건을 실험 조건으로 설정 했다. NEMA 2001, 3 line phantom을 사용하여 반치폭(full width at half maximum, FWHM)을 측정하여 공간분해능(Spatial resolution)을 비교했다. 심장 팬텀을 사용하여 대조도대잡음비(Contrast to noise, CNR)를 비교하여 영상을 평가했다. 그리고 팬텀의 시간 당 MBq당 계수를 측정하여 민감도도 평가했다. NaI (Tl) 신틸레이터를 사용한 범용SPECT 감마카메라와 CZT 반도체를 사용한 심장 전용 감마카메라의 영상평가에서 감도는 $52.83counts{\cdot}sec^{-1}{\cdot}MBq^{-1}$과 $195.83counts{\cdot}sec^{-1}{\cdot}MBq^{-1}$로 나왔고, 공간분해능은 16.90 mm과 9.47 mm로 나왔다. 그리고 대조도대 잡음비는 3.6 과 4.2 로 나왔다. 기존 카메라를 이용한 심장 핵의학 영상과 비교하여 CZT를 사용한 심장 전용 감마카메라는 감도 및 공간분해능, 대조도대잡음비가 기존 감마카메라와 비교하여 월등하여 임상에서 환자의 피폭선량 저감과 검사 시간 단축, 높은 분해능의 영상으로 환자 만족도에 큰 영향을 줄 것으로 사료 된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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