• 핵의학기술
• /
• 제18권2호
• /
• pp.22-27
• /
• 2014

PET/CT검사는 장비의 발전과 더불어 환자의 피폭을 줄이기 위하여 저 선량을 사용하는 추세에 있다. 이에 PET/CT scanner의 영상의 질을 유지하기 위하여 주입선량의 변화에 따른 적정한 bed당 획득시간을 평가하고자 한다. 모형 실험은 NEMA NU2-1994 phantom으로 hot cylinder의 농도를 3, 4.3, 5.5, 6.7 MBq/kg 으로 증가시키고 bed당 획득시간을 30 sec, 1 min, 1 min 30 sec, 2 min, 2 min 30 sec, 3 min, 3 min 30 sec, 4 min, 4 min 30sec, 5 min, 5 min 30 sec 10 min, 20 min, 30 min로 늘려가며 영상을 획득 후 hot cylinder의 농도와 배후 방사능에 4개의 ROI (Region of Interest)을 설정하고 hot cylinder의 농도 와 bed당 획득시간에 따른 변화를 최대 표준섭취계수(Standard Uptake Value maximum, $SUV_{max}$)를 측정 후 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR), BKG (Background)의 표준편차를 계산하여 비교해 보았다. 또한 4.3 MBq phantom을 이용하여 검사 대기시간의 변화(15분과 1시간)에 따른 각각의 $SUV_{max}$, SNR, BKG의 표준편차를 비교하였다. 단위 질량당 방사능의 농도가 3, 4.3, 5.5, 6.7 MBq으로 증가하고 또한 각 농도의 time/bed을 1분30초에서 30분까지 늘렸을 때 hot cylinder의 $SUV_{max}$ 값은 bed당 획득시간이 각 방사능의 농도에 따라 30초에서 2분까지는 최대 18.3에서 최소 7.3까지 변화가 심했고 2분 30초에서 30분까지는 최대 8에서 최소 5.6으로 일정한 $SUV_{max}$ 값을 나타내었다. 단위 질량당 방사능의 변화에 따른 SNR은 3 MBq에서는 최소 0.41에서 최대 0.49까지 일정하였고 4.3 MBq과 5.5 MBq에서는 각각 최소 0.23, 0.39에서 최대 0.59, 0.54로 bed당 획득시간이 늘수록 상승하였다. 방사능 농도 6.7 MBq에서는 30초에서 최대 0.59로 높았지만 이후 0.43에서 0.53으로 일정하게 유지하였다. BKG (Background)의 표준편차는 3 MBq에서 2분 30초 후부터 0.38에서 0.06으로 낮아졌고 4.3 MBq과 5.5 MBq에서는 1분 30초 후부터 0.38에서 0으로 낮아졌고 6.7 MBq에서는 30초에서 30분 전 구간에서 낮은 0.33에서 0.05이었다. 4.3 MBq 팬텀으로 검사대기시간을 15분과 1시간으로 변화시킨 결과에서는 bed당 획득시간이 2분 30초부터 $SUV_{max}$값이 서로 일정한 값을 보였고 SNR은 1분 30초부터 비슷한 값을 보였다. 위 결과와 같이 단위 질량당 주입된 방사능의 농도를 3, 4.3, 5.5, 6.7 MBq으로 증가시켰을 때 bed당 획득시간이 2분 30초 이상에서는 $SUV_{max}$와 SNR의 값이 서로 일정하게 유지되고 검사 대기시간의 변화(15분과 1시간)에서도 bed당 획득시간이 2분 30초 이상에서는 $SUV_{max}$와 SNR의 값이 일정하게 유지되는 것을 알 수 있었다. 이 NEMA NU2-1994 phantom 실험의 결과에서 주입되는 방사능의 농도의 변화에도 일정한 $SUV_{max}$와 SNR의 값을 구하기 위한 최소 bed당 획득시간은 2분 30초이라는 것을 알 수 있었다. 하지만 이 획득시간은 장비의 사양과 특성에 따라 차이가 있을 수 있다.

• 핵의학기술
• /
• 제20권2호
• /
• pp.49-53
• /
• 2016

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.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
• /
• 제44권6호
• /
• pp.655-661
• /
• 2021

Positron emission tomography (PET) images is affected by acquisition time, short acquisition times results in low gamma counts leading to degradation of image quality by statistical noise. Noise2Void(N2V) is self supervised denoising model that is convolutional neural network (CNN) based deep learning. The purpose of this study is to evaluate denoising performance of N2V for PET image with a short acquisition time. The phantom was scanned as a list mode for 10 min using Biograph mCT40 of PET/CT (Siemens Healthcare, Erlangen, Germany). We compared PET images using NEMA image-quality phantom for standard acquisition time (10 min), short acquisition time (2min) and simulated PET image (S2 min). To evaluate performance of N2V, the peak signal to noise ratio (PSNR), normalized root mean square error (NRMSE), structural similarity index (SSIM) and radio-activity recovery coefficient (RC) were used. The PSNR, NRMSE and SSIM for 2 min and S2 min PET images compared to 10min PET image were 30.983, 33.936, 9.954, 7.609 and 0.916, 0.934 respectively. The RC for spheres with S2 min PET image also met European Association of Nuclear Medicine Research Ltd. (EARL) FDG PET accreditation program. We confirmed generated S2 min PET image from N2V deep learning showed improvement results compared to 2 min PET image and The PET images on visual analysis were also comparable between 10 min and S2 min PET images. In conclusion, noisy PET image by means of short acquisition time using N2V denoising network model can be improved image quality without underestimation of radioactivity.

• 핵의학기술
• /
• 제15권2호
• /
• pp.53-59
• /
• 2011

최근 PET/CT 검사는 성인 암환자뿐만 아니라 소아 암환자에게도 많이 적용하고 있다. 그러나 소아 환자의 경우 성인에 비하여 방사성 감수성이 높아 피폭선량의 관리를 필요로 하고 있다. 그러므로 본 저자는 팬텀을 이용하여 소아 PET/CT 검사 시 감쇄보정 CT 선량과 영상을 평가하였다. 3대의 PET/CT 장비 (Discovery STe, BiographTruepoint 40, Discovery 600)로 소아 사이즈의 아크릴 팬텀과 이온 챔버 선량계 (Unfous Xi CT, Sweden)를 이용하여 CT 영상획득 조건 (10, 20, 40, 80, 100, 160 mA; 80, 100, 120, 140 kVp)을 변화시켜 심부선량과 $CTDI_{vol}$ 값을 평가하였다. 그리고 NEMA PET Phantom$^{TM}$을 이용하여 같은 CT 조건으로 PET 영상을 획득하여 감쇄보정 된 각 PET 영상을 SUV 값과 신호 대 잡음 비로 평가하였다. 심부선량은 일반적으로 소아복부 CT 조건 (100 kVp, 100 mA) 보다 최소 CT 조건 (80 kVp, 10 mA)에서의 심부선량은 약 92% 감소 되었고, $CTDI_{vol}$ 값은 약 88% 감소되었다. 각 CT 조건에 따라 감쇄 보정된 PET 영상은 SUV 값에 변화가 없었고, 신호 대 잡음 비도 영향을 받지 않았다. 팬텀을 이용한 소아 PET/CT 실험시 최저 선량 CT 조건 (80 kVp, 10 mA) 을 적용하여 감쇄보정을 진행한 PET 영상에는 영향 없었다. 소아 환자의 PET/CT 검사 시 CT 의 진단이 필요 없는 PET 영상만을 획득하고자 한다면, 소아 환자의 신체에 적절히 적용한 최저선량 CT 을 감쇄보정을 하여, 유효 선량을 성인에 비하여 약 90% 이상 감소시켜 피폭 선량 저감에 도움이 될 것이다.

• 핵의학기술
• /
• 제16권2호
• /
• pp.44-48
• /
• 2012

PET/CT 검사에서 환자의 움직임으로 인해 영상에서 냉소 인공물이 발생한다. 본 연구는 Discovery 600 PET/CT 장비의 산란제한보정법을 이용하여 영상을 평가하고 환자의 움직임으로 인한 냉소 인공물의 개선을 연구했다. Discovery 600 PET/CT 장비로 산란보정법과 산란제한보정법의 방사능 섭취와 표준섭취계수의 차이를 평가하기 위해 1994 NEMA Phantom$^{TM}$을 사용하였다. 또한 움직임에 의한 인공물을 재현하여 산란제한보정법을 적용한 방사능의 섭취 차이와 표준섭취계수의 차이를 비교 평가하였다. 산란제한보정법은 산란보정법과의 방사능 섭취, 표준섭취계수의 평가에서 큰 차이를 나타내지 않았다(p<0.05). 그리고 환자의 움직임으로 인한 PET/CT 영상에서의 산란보정법을 적용한 영상은 방사능 섭취가 최대 3.1 kBq/ml에서 0.04 kBq/ml로 약 98.7% 과소평가되었다. 그러나, 산란제한보정법을 적용한 영상은 방사능 섭취가 최대 3.0 kBq/ml에서 2.11 kBq/ml로 약 30%만 과소평가되었다. 표준섭취계수는 1.05에서 0.006으로 약 98% 과소평가 되었으나, 산란제한보정법을 적용 후 0.67로 측정되어 약 25%만 과소평가되었다. 방사능의 섭취와 표준섭취계수에서 산란제한보정법은 산란보정법에 비해 약 60% 이상 개선 효과가 있었다. PET/CT 검사 시 환자의 움직임에 의한 냉소 인공물이 발생한 환자에서 산란제한보정법을 적용한다면, 정확한 진단에 도움을 줄 것으로 사료 된다.

• 대한핵의학회지
• /
• 제39권3호
• /
• pp.182-190
• /
• 2005

목적: CT기반 감쇠보정 영상의 표준섭취계수(Standard Uptake Value:SUV)가 $^{137}Cs$ 기반 감쇠보정 영상의 SUV보다 높다. 이 연구에서는 이러한 오차가 생기는 원인을 밝히고자 감쇠계수가 정확하게 변환되었는지 여부를 관심영역 분석을 통하여 평가하였다. 대상 및 방법: Philips GEMINI PET/CT는 X-ray CT (평균 40 keV) 혹은 $^{137}Cs$ (662 keV) 투과영상을 감쇠보정에 이용하는데 GEMINI PET/CT에서 사용하는 각각 선원의 에너지는 511 keV에서 얻은 감쇠계수와 틀리기 때문에 스캐너 내부에 장착된 감쇠계수 변환 알고리즘을 이용하여 511 keV에 해당하는 감쇠계수 값으로 변환된 감쇠지도를 사용하므로 감쇠계수의 변환이 정확하게 이루어졌는지 평가하는 것이 중요하다. 각각의 실험과정은 다음과 같다. 먼저 시스템 성능평가 팬텀 CT 투과 영상을 사용하여 Hounsfield units (HU)값을 측정하였다. 다음으로 NEMA 타원형 ECT 팬텀의 CT, $^{137}Cs$ 투과영상을 얻어 $^{68}Ge$ 투과선원을 장착한 Siemens ECAT EXACT 47 PET 스캐너에서 얻은 팬텀 투과 영상과 비교하여 감쇠계수가 511 keV에 해당하는 감쇠계수로 잘 변환되었는지 측정하였고 Gammex 467 electron density CT 팬텀의 CT, $^{137}Cs$ 투과영상에서 관심영역 분석을 하여 다양한 전자밀도 값에 대한 감쇠계수 변환의 정확성을 평가하였다. 또, 재구성한 영상에 미치는 영향을 평가하기 위하여 정상 및 병적 조직에서 CT, $^{137}Cs$ 기반 감쇠계수와 표준섭취계수를 비교하였다. 결과: CT에서 측정한 HU는 신뢰할 수 있는 값임을 확인하였으나 전자밀도와 원자번호가 큰 영역에서 CT 기반 감쇠계수에 오차가 있었는데 NEMA 타원형 ECT 팬텀 실험결과에 의하면 뼈 영역에서 오차는 11%이었다. 임상데이터에서도 마찬가지로 CT를 이용하여 얻은 감쇠계수가 $^{137}Cs$을 이용하여 얻은 감쇠계수보다 낮았고 전자밀도와 원자번호가 큰 영역에서 오차가 컸다. 그러나, 표준섭취계수는 $^{137}Cs$를 사용하여 감쇠보정을 한 영상의 값이 CT를 이용하여 감쇠보정을 한 값보다 오히려 낮았고 표준섭취계수의 백분율 차이는 $6.6{\sim}52.7%$이었다. 결론: CT의 HU가 정확함에도 불구하고 뼈 영역에서 CT 투과영상을 기반으로 한 감쇠계수의 변환이 부정확하고 CT 및 $^{137}Cs$ 투과영상을 기반으로 얻은 표준 섭취계수에 차이가 있으므로 이에 관한 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제21권2호
• /
• pp.145-152
• /
• 2010

Inveon PET은 최근에 출시된 소동물 전용 PET 시스템이다. 이 연구에서는 Inveon PET 스캐너의 성능을 평가하기 위하여 공간 분해능, 민감도, 산란분획, 잡음등가계수(Noise equivalent count rate: NECR)를 측정하였다. 공간 분해능 측정은 에너지창 350~625 keV, 민감도, 산란분획, NECR 측정은 350~750 keV에서 수행하였고 동시계수창은 3.432 ns였다. 크기 $1\;mm^3$의 F-18 점 선원을 만들어 중심에서부터 5 cm 벗어난 위치까지 공간 분해능을 측정하였다. 민감도를 측정하기 위하여 스캐너의 축방향 길이와 동일한 길이 12.7 cm의 F-18 선 선원을 만들고 두께 2 mm의 알루미늄 관을 1개에서 5개까지 차례로 씌우며 절대 민감도를 계산하였다. 산란분획과 NECR 측정하기 위하여 두 가지 NEMA 산란 팬텀(랫(rat): 지름 50 mm, 길이 150 mm/마우스(mouse): 지름 25 mm, 길이 70 mm)을 이용하였고, F-18 선 선원(랫: 353 MBq, 마우스: 201 MBq)를 만들어 14반감기(25.6시간) 동안 데이터를 획득하였다. F-18의 중심에서 공간 분해능은 반경, 접선, 축 방향에서 각각 1.53, 1.50, 2.33 mm이고, 체적 공간 분해능은 $5.43\;mm^3$이었다. 절대민감도는 6.61%이었다. F-18 최대 NECR은 486 kcps @121 MBq (랫 팬텀), 1056 kcps @128 MBq (마우스 팬텀)이었다. 랫과 마우스의 산란분획은 각각 20.59%, 7.93%이었다. 이 연구에서 최신 소동물용 PET인 Inveon PET의 표준성능을 평가하였고 소동물 PET영상 획득에 유용함 을 보여주었다.

• 한국융합학회논문지
• /
• 제9권1호
• /
• pp.433-440
• /
• 2018

FDG PET 영상에서 MTV는 종양의 전체 대사정도를 반영하여 종양의 체적을 나타낸다. 하지만 MTV는 영상재구성의 영향을 받게 된다. 본 연구의 목적은 팬텀실험을 통하여 영상재구성에 따라 SUVmax의 역치 값을 달리하여 실제 체적과 MTV의 상관관계를 평가해보고자 하였다. NEMA IEC Body 팬텀에 $^{18}F-FDG$를 구와 배후 방사능의 비율(4:1, 8:1, 10:1, 20:1)이 되도록 주입 후 영상을 획득하였다. 획득한 영상에 4가지 방법(OSEM3D, OSEM3D+PSF, OSEM3D+TOF, OSEM3D+TOF+PSF)으로 영상을 재구성한 후 다양한 SUVmax 역치 값을 적용하여 MTV의 변화를 비교해 보았다. 전반적으로 SUVmax 역치 값이 증가 할수록 MTV가 감소하였으며, 구와 배후방사능 비율이 증가할수록 동일한 SUVmax 역치 값에서 MTV가 감소하였다. PSF와 TOF+PSF재구성영상에서 40% 역치 값, OSEM3D와 TOF 재구성 영상에서는 45% 역치 값을 적용하였을 때 팬텀의 실제체적과 MTV의 높은 상관관계를 보였다. 이번 연구결과를 통하여 영상재구성에 따라 MTV 측정에 기초적인 자료로 제공되어 질 것으로 사료된다.

• 핵의학기술
• /
• 제15권2호
• /
• pp.13-20
• /
• 2011

PET/CT 검사에서 제한적인 CT (Computed Tomography)의 FOV (Field of View)는 PET 영상의 DFOV (Display FOV) 바깥부위에서 영상 잘림 현상 (truncation artifact)에 의한 오류를 유발할 수 있다. 본 논문에서는 영상 재구성 시 확대된 DFOV를 적용함에 따라 PET영상에서 표준섭취계수 (Standardization Uptake Value, SUV)의 차이를 측정하여 영상에 미치는 정도를 비교 평가하고 그 유용성을 알아보고자 하였다. 5.3 kBq/mL의 $^{18}F$(FDG)를 주입한 NEMA 1994 PET 모형을 FOV의 중앙에 위치하고 영상을 획득하고, 동일모형을 FOV의 바깥부분으로 위치를 변경하여 truncation 현상이 발생하도록 한 뒤 같은 방법을 적용하여 영상을 획득하였다. 각 실험을 통해 얻어진 데이터는 동일한 방법을 적용하여 영상을 재구성 하였으며, DFOV는 50 cm와 70 cm로 변경하여 각각 적용하였다. 그리고 방출영상에 관심영역을 설정하고 최대섭취계수($_{max}SUV$)를 비교 하였으며 육안적인 이상유무도 함께 확인하였다. 임상영상은 모형실험에서와 같이 truncation 현상이 발생한 환자군을 선정한 후 해당 환자의 방출영상에서 간(Liver) 부위에 관심영역을 설정하고 모형실험에서와 같이 영상 재구성 시 DFOV 변화에 따른 표준섭취계수의 차이를 비교 하였다. 모형을 FOV 내 중심에 위치시키고 시행한 실험에서 DFOV 증가에 따라 화소의 크기는 3.91 mm에서 5.47 mm로 증가하였고, 관심영역의 $_{max}SUV$는 각각 1.49에서 1.35로 나타나 확대된 DFOV 적용시 9.39%의 감소를 보였다. 모형을 FOV의 바깥부분으로 이동시킨 후 얻은 영상의 경우 $_{max}SUV$가 1.30에서 1.20로 7.69% 감소하였다. DFOV 확대로 인하여 추가적으로 나타난 부위에서의 $_{max}SUV$는 1.51이었고, truncation 현상이 발생한 부위를 기준으로 안쪽과 바깥쪽 부위의 $_{max}SUV$차이는 25.9%로 바깥쪽에서 높은 결과를 보였다. 임상영상의 확대된 DFOV를 적용한 경우 $_{max}SUV$ 3.38에서 3.13으로 7.39% 감소하였다. 확대된 DFOV를 적용할 경우에서의 $_{max}SUV$ 감소 현상은 화소 크기의 증가로 인해 화소 간 잡음 (Pixel to Pixel Noise)이 낮아져 발생하는 저평가 정도의 범위를 벗어나지 않았으며 확대된 부위의 영상에서 육안적 확인 시 선형인공산물 등의 이상이 발견되지 않아 truncation 현상 없는 영상을 얻을 수 있다는 점에서는 임상적 적용이 유용하다고 할 수 있다. 그러나 실제 환자에게 확대된 DFOV를 적용할 경우에는 영상면 전체에서 정량적 결과가 저평가 되는 것을 감안하여야 하며, 특히 확대되어 추가로 나타난 부위에서의 정량적 결과가 높게 나타날 수 있다는 점에 유의하여 적용해야 할 것이다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
• /
• 제37권1호
• /
• pp.49-56
• /
• 2014

최근 PET/CT는 CT의 발전과 함께, 피폭선량의 저감화를 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 이러한 연구 중 비스무스(bismuth) 차폐체에 관한 연구가 활발하게 진행 중이지만 현재 PET/CT 검사에서의 적용은 활성화 되지 않았다. 그러므로 본 연구를 통하여 PET/CT 검사에서의 비스무스 차폐체의 적용에 따라 영상의 질과, 표준화섭취계수(SUV)에 미치는 영향을 확인하는데 목적을 두었다. 유방차폐의 적용을 위해 0.06 mm Pb 성분을 포함하고 있는 비스무스 차폐체(AttenuRad_F&L Medical Product Co, USA)를 사용하여 PET/CT 장비 GEMINI TF 64(Philips Healthcare, Cleveland, USA)에 적용하였다. 실험은 NEMA IEC Body Phantom을 사용하여 비스무스 차폐체 적용 유무에 따른 영상을 획득하였다. 또한 적용 시에는 0cm, 1cm, 2cm의 간격 변화를 주어 영상을 획득하였고, 각각의 영상을 EBW(Extended Brilliance Workstation)NM ver.1.0을 이용 팬텀의 Depth에 다른 관심영역을 설정하고 표준섭취계수를 각각 10회씩 측정, 분석하였다. 또한 SPSS ver.18을 통해 통계 분석하였다. PET의 방출(Emission)영상 획득 시 비스무스 차폐체의 적용으로 발생한 방사선 경화현상에 기인하여 표준섭취계수가 증가한 것을 확인하였으며(P<0.005), 깊이에 따른 차이는 팬텀의 심부에서 표면으로 갈수록 표준섭취계수가 증가하였다(P<0.005). 또한 차폐체 사용 시 간격이 줄어들수록 표준섭취계수가 증가하는 것을 확인하였다(P<0.005). 본 연구를 통해 피폭저감을 목적으로 사용하는 비스무스 차폐체의 PET/CT에서의 검사에 적용을 고려할 수 있다. 차폐체 적용에 따른 표준섭취계수의 차이가 존재하며 그 차이는 차폐체와 표면의 간격이 넓을수록 줄어든다. 그러므로 차폐체의 충분한 간격 설정이 고려되어야 할 것이며, 영상의 질과 표준섭취계수 편차의 감소를 고려한다면, 질환에 따라 표재성 질환보다는 심부나 타 장기의 적용이 우선시 되어야 할 것이다. 또 한 비스무스차폐체 사용에 따른 표준섭취계수를 감안한 임상 검사 적용 시, 불필요한 피폭감소 효과를 기대할 수 있을 것으로 사료된다.