• 제목/요약/키워드: positron camera

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$^{18}$F-Fluoride-PET을 이용한 골격계 영상 ($^{18}$F-Fluoride-PET in Skeletal Imaging)

  • 전태주
    • Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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    • 제43권4호
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    • pp.253-258
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    • 2009
  • Bone scintigraphy using $^{99m}$Tc-labeled phosphate agents has long been the standard evaluation method for whole skeletal system. However, recent shortage of $^{99m}$Tc supply and advanced positron emission tomography (PET) technology evoked the attention to surrogate radiopharmaceuticals and imaging modalities for bone. Actually, fluorine-18 ($^{18}$F) was the first bone seeking radiotracer before the introduction of $^{99m}$Tc-labeled agents even though its clinical application failed to become pervasive anymore after the rapid spread of Anger type gamma camera systems in early 1970s. However, rapidly developed PET technology made us refocus on the usefulness of $^{18}$F as a PET tracer. Early study comparing $^{18}$F-Na PET scan and planar bone scintigraphy reported that PET has higher sensitivity and specificity in the diagnosis of metastatic bone lesions than planar bone scan. Subsequent reports comparing between PET and both planar and SPECT bone image also revealed better results of PET scan in similar study groups. Rapid clinical application of PET/CT also accumulated considerable amount of experiences in skeletal evaluation and this modality is known to have better diagnostic power than stand alone PET system as well as bone scan. Furthermore $^{18}$F-Na PET/CT revealed better or at least equal results in detection of primary and metastatic bone lesions compared with CT and MRI. Therefore, it is obvious that $^{18}$F-Na PET/CT has potential to become new imaging modality for practical skeletal evaluation so continuous and careful evaluation of this modality and radiopharmaceutical must be required.

3차원 레이저 각인으로 블록형 섬광체의 픽셀형화를 통한 민감도 향상 검출기 개발 (Development of Sensitivity-Enhanced Detector using Pixelization of Block Scintillator with 3D Laser Engraving)

  • 이승재;백철하
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제13권2호
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    • pp.313-318
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    • 2019
  • 민감도 향상을 위해 블록형 섬광체를 사용한 검출기를 개발하였다. 픽셀형 섬광체는 섬광체에서 발생된 빛을 최대한 광센서로 이동시키기 위해 픽셀 사이에 반사체가 위치하며, 반사체 부분으로 민감도 손실이 발생한다. 민감도를 향상시키고 픽셀형 섬광체의 특징을 가지게 하기 위해 블록형 섬광체를 레이저 각인을 통해 픽셀 형태의 섬광체로 가공하였다. 본 섬광체를 위치민감형 광전증배관과 결합하여 평면 영상을 획득하였고, 각 픽셀별 에너지 스펙트럼과, 에너지 분해능을 측정하였으며, GATE 시뮬레이션을 통해 블록형 섬광체와 픽셀 섬광체의 민감도 분석을 수행하였다. 측정된 전체 에너지 분해능은 20.7%를 보였으며, 민감도는 픽셀 섬광체에 비해 18.5% 높은 결과를 나타내었다. 본 검출기를 감마카메라 및 양전자방출단층촬영기기 등의 영상화 기기에 활용할 경우 높은 민감도 향상을 통해 촬영시간의 단축 및 적은 방사선원 사용으로 환자의 피폭선량 감소를 이룰 수 있을 것이다.

비소세포폐암의 림프절 병기 결정에서 Coincidence PET의 역할 (The Role of Camera-Based Coincidence Positron Emission Tomography in Nodal Staging of Non-Small Cell Lung Cancer)

  • 이선민;최영화;정성철;오윤정;박광주;황성철;이이형;박찬희;한명호
    • Tuberculosis and Respiratory Diseases
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    • 제47권5호
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    • pp.642-649
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    • 1999
  • 연구배경: 비소세포폐암의 림프절의 병기 결정은 치료 및 예후 결정에 매우 중요하나 정확한 병기 결정에는 많은 어려움이 있다. 야에 저자들은 최근에 개발된 CoDe PET의 림프절 병기 결정에 대한 유용성을 알아보고자 하였다. 방 법: 1998년 2월부터 1999년 6월까지 아주대학교병원에 내원하여 원발성 비소세포폐암으로 진단되어 치료를 시행하였던 환자 21예를 대상으로 하였다. 수술적 술전 폐암의 병기 결정을 위하여 흉부 전산화단층촬영, 복부 초음파검사, 전신 골주사 촬영, CoDe PET를 시행하였다. 대상 환자들의 수술후 병리학적 병기를 기준으로 하여서 CoDe PET로 결정된 림프절 병기의 민감도, 특이도, 양성 예측도, 음성 예측도, 정확도를 분석하였다. 결 과: 21예의 비소세포폐암중 20예에서 원발 종괴에 $^{18}FDG$가 섭취되었으며 위음성이 1예가 있었다. 림프절 병기에 있어 전체 21예중 13예에서는 병리학적 병기와 일치하였다. 병리학적 N0는 14예이었으며 CoDe PET의 N0에 대한 특이도는 64.3%이었다. N1 림프절에 대한 민감도는 83.3%, 특이도는 73.3%, 양성 예측도는 55.6%, 음성 예측도는 91.7%, 정확도는 76.2%이였다. N2 림프절에 대한 민감도는 60.0%, 특이도는 87.5%, 양성 예측도는 60.0%, 음성 예측도는 87.5%, 정확도는 90.0%이었다. 병리학적으로 그 크기가 측정된 림프절 29개중 암세포의 침윤이 있었던 림프절은 6개이었으며 이중 3개의 림프절은 CoDe PET에 국소 섭취로 나타났다. 위음성으로 나타난 3개의 림프절은 그 크기가 모두 1cm 이하였으며, 양성으로 나타난 림프절의 크기는 각각 1.1cm, 1.0cm, 0.5cm이었다. 크기가 1cm 이상이나 암세포의 침윤이 없었던 12개의 림프절중 1예에서만 위양성으로 나타났다. 5예에서는 위양성 소견을 보였는데 이중 1예는 폐결핵에 의한 육이종을 관찰할 수 있었으며, 1예는 pneumoconiosis, 1예는 anthracosis이었다. 결 론: CoDe PET는 크기가 1.5cm 이상의 림프절에 대한 음성 예측도가 비교적 높기 때문에 N3 림프절의 확대가 있는 비소세포폐암에서 CoDe PET를 시행하여 국소 섭취가 없는 경우에는 수술적 치료를 고려해 볼 수 있으리라 생각된다. 또한 CoDe PET는 아직 개발 단계에 있어서 향후 보다 더 발전된 영상을 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

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Imaging Neuroreceptors in the Living Human Brain

  • Wagner Jr Henry N.;Dannals Robert F.;Frost J. James;Wong Dean F.;Ravert Hayden T.;Wilson Alan A.;Links Jonathan M.;Burns H. Donald;Kuhar Michael J.;Snyder Solomon H.
    • 대한핵의학회지
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    • 제18권2호
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    • pp.17-23
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    • 1984
  • For nearly a century it has been known that chemical activity accompanies mental activity, but only recently has it been possible to begin to examine its exact nature. Positron-emitting radioactive tracers have made it possible to study the chemistry of the human mind in health and disease, using chiefly cyclotron-produced radionuclides, carbon-11, fluorine-18 and oxygen-15. It is now well established that measurable increases in regional cerebral blood flow, glucose and oxygen metabolism accompany the mental functions of perception, cognition, emotion and motion. On May 25, 1983 the first imaging of a neuroreceptor in the human brain was accomplished with carbon-11 methyl spiperone, a ligand that binds preferentially to dopamine-2 receptors, 80% of which are located in the caudate nucleus and putamen. Quantitative imaging of serotonin-2, opiate, benzodiazapine and muscarinic cholinergic receptors has subsequently been accomplished. In studies of normal men and women, it has been found that dopamine and serotonin receptor activity decreases dramatically with age, such a decrease being more pronounced in men than in women and greater in the case of dopamine receptors than serotonin-2 receptors. Preliminary studies in patients with neuropsychiatric disorders suggests that dopamine-2 receptor activity is diminished in the caudate nucleus of patients with Huntington's disease. Positron tomography permits quantitative assay of picomolar quantities of neuro-receptors within the living human brain. Studies of patients with Parkinson's disease, Alzheimer's disease, depression, anxiety, schizophrenia, acute and chronic pain states and drug addiction are now in progress. The growth of any scientific field is based on a paradigm or set of ideas that the community of scientists accepts. The unifying principle of nuclear medicine is the tracer principle applied to the study of human disease. Nineteen hundred and sixty-three was a landmark year in which technetium-99m and the Anger camera combined to move the field from its latent stage into a second stage characterized by exponential growth within the framework of the paradigm. The third stage, characterized by gradually declining growth, began in 1973. Faced with competing advances, such as computed tomography and ultrasonography, proponents and participants in the field of nuclear medicine began to search for greener pastures or to pursue narrow sub-specialties. Research became characterized by refinements of existing techniques. In 1983 nuclear medicine experienced what could be a profound change. A new paradigm was born when it was demonstrated that, despite their extremely low chemical concentrations, in the picomolar range, it was possible to image and quantify the distribution of receptors in the human body. Thus, nuclear medicine was able to move beyond physiology into biochemistry and pharmacology. Fundamental to the science of pharmacology is the concept that many drugs and endogenous substances, such as neurotransmitters, react with specific macromolecules that mediate their pharmacologic actions. Such receptors are usually identified in the study of excised tissues, cells or cell membranes, or in autoradiographic studies in animals. The first imaging and quantification of a neuroreceptor in a living human being was performed on May 25, 1983 and reported in the September 23, 1983 issue of SCIENCE. The study involved the development and use of carbon-11 N-methyl spiperone (NMSP), a drug with a high affinity for dopamine receptors. Since then, studies of dopamine and serotonin receptors have been carried out in over 100 normal persons or patients with various neuropsychiatric disorders. Exactly one year later, the first imaging of opitate receptors in a living human being was performed [1].

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방사성의약품 검사 시 진단(CT)영상에 미치는 영향 (The Effects of Diagnostic Radiology Image on Radiopharmaceutical Testing)

  • 이은혜;이예슬;김가중;최준구
    • 대한디지털의료영상학회논문지
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    • 제12권2호
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    • pp.113-117
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    • 2010
  • This research attempts to qualitatively evaluate the intensity change by radiopharmaceuticals and obtain computed tomography using phantom injected with various nuclide. Cylindrical phantom is used for comparing and analysing the effect on diagnosis image during radiopharmaceuticals inspection. Inside of the phantom, water is injected and computed tomography image is scanned. During nuclear medicine invitro, frequently used radiopharmaceuticals, $^{99m}TcO_4$ 20 mCi and $^{18}F$ 14 mCi, is diluted in the water phantom and scanned in the same method. Traverse image obtained by CT scan is divided into six traverse image in the same slice of each scanned image. CT-number(HU) value of 10 measuring point is measured in 2 cm interval based on the center of the phantom. Measured HU value, based on the water phantom, is compared with the image after injecting $^{99m}TcO_4$ and $^{18}F$. Average scale of water is 2.8~1.6 HU, $^{99m}TcO_4$ is 3.0~1.6 HU and $^{18}F$ is 1.2~0 HU. Average of water is $2.3{\pm}0.17$ HU, $^{99m}TcO_4$ is $2.2{\pm}0.85$ HU and F-18 is $0.7{\pm}0.95$ HU. Based on water, reduced value of about 0.1 HU and about 0.5 HU is acquired from $^{99m}TcO_4$ and F-18. Radionuclide used in nuclear medicine inspection utilizes 100~200 KeV energy and obtains image through scintillation camera and PET-CT utilizes 511 KeV positron annihilation energy to obtain image. What we learned from this research is that gamma rays from these energies used in CT scan for diagnosis purpose or radioactive therapy plan can change the intensity of the image. The nuclear medicine inspection for reducing the effect of emitted gamma ray diagnosis image should be obtained after a period of time considering half-life which would be reduced distortion or changed in image.

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의료기관 방사선 종사자의 직무별 개인피폭선량에 관한 연구 (Medical Radiation Exposure Dose of Workers in the Private Study of the Job Function)

  • 강천구;오기백;박훈희
    • 핵의학기술
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    • 제15권2호
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    • pp.3-12
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    • 2011
  • 본 연구는 방사성동위원소의 의학적 이용도가 증가함에 따라 의료기관 핵의학과 방사선관계종사자의 직무별 방사선 이용에 대한 개인 방사선피폭선량의 실태를 파악하여, 방사선 위험에 대해 경각심을 고취시키고, 방사선 관계종사자들에게 안전관리와 합리적인 피폭선량 관리에 도움을 주고자 분석하였다. 2010년 1월 1일부터 2010년 12월 31일까지 의료기관에서 근무하는 방사선종사자로 분류되어 개인 방사선피폭선량 측정을 정기적, 연속적으로 1년간 조사 관리된 540명의 종사자를 대상으로 부서별, 선량영역구간별, 근무기간별, 직무별 관련업무를 파악하여 심부선량에 대하여 연간평균피폭선량을 각각 분석하였다. 분석법으로는 빈도분석과 ANOVA를 시행하였다. 의료기관 방사선종사자의 부서별 연간피폭선량은 핵의학과 4.57 mSv로 가장 높았으며, 심장혈관중재술실 2.09 mSv, 마취통증의학과 1.42 mSv, 영상의학과 1.10 mSv, 구강악안면 방사선과 0.59 mSv, 방사선종양학과 0.50 mSv 순으로 높게 나타났다. 선량영역별 분포는 핵의학과, 심장혈관중재술실에서 5.01~19.05 mSv의 높은 선량영역분포를 보였으며, 부서별 방사선사의 연간피폭선량은 핵의학과 7.14 mSv로 가장 높은 피폭선량을 보이고 있으며, 심장혈관중재술실 1.46 mSv로 높았고, 영상의학과 0.97 mSv, 구강악안면방사선과 0.66 mSv, 방사선종양학과 0.54 mSv 순으로 나타났다. 세부업무에 따른 직무별 연간평균피폭선량은 싸이크로트론 관련 합성 업무 17.47 mSv로 가장 높은 피폭선량을 보였으며, Gamma camera 영상실 7.24 mSv, PET/CT 영상실 업무가 7.60 mSv로 높게 나타났고, 인터벤션 2.04 mSv, 심혈관중재술실 1.46 mSv, 일반촬영 1.21 mSv, Primart 치료실 0.90 mSv, 구강악안면방사선과 일반촬영 0.66 mSv 순으로 나타났다. 근무기간별, 선량영역별에 따른 연간평균피폭선량은 구강악안면방사선과에서는 10~14년 종사자가 1.01~3.00 mSv로 높은 평균선량을 보였고, 방사선종양학과는 모든 근무기간에 따라 0.00~1.00 mSv 의 낮은 선량영역구간에서 분포를 보였으며, 심혈관중재술실은 10~14년, 15~19년 근무에 따라 각각 1.01~3.00 mSv 선량영역구간에서 분포하였으며, 영상의학과에서는 1~4년, 5~9년 종사자가 각각 1.01~8.00 mSv의 가장 높은 선량영역구간에서 분포를 보였고, 핵의학과에서는 1~4년, 5~9년 종사자가 각각 3.01~19.05 mSv 의 가장 높은 선량영역구간에서 분포를 보였으며, 10~14년, 15~19년 종사자에서도 각각 3.01~15.00 mSv의 높은 선량영역구간에서 분포를 보였다. 이와 같은 결과로 볼 때 의료기관에서 근무하는 방사선관계종사자의 대부분이 현재의 방사선 안전관리가 실효성 있게 이루어지고 있었으며, 직무특성에 따라 많은 차이가 있는 것을 알게 되었다. 그러나 방사선 피폭을 최소화시키는 노력이 필요하며, 이를 위해서 체계적 교육과 합리적인 피폭량 관리를 위한 체계가 필요하다고 사료된다.

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THE CURRENT STATUS OF BIOMEDICAL ENGINEERING IN THE USA

  • Webster, John G.
    • 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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    • 대한의용생체공학회 1992년도 춘계학술대회
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    • pp.27-47
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    • 1992
  • Engineers have developed new instruments that aid in diagnosis and therapy Ultrasonic imaging has provided a nondamaging method of imaging internal organs. A complex transducer emits ultrasonic waves at many angles and reconstructs a map of internal anatomy and also velocities of blood in vessels. Fast computed tomography permits reconstruction of the 3-dimensional anatomy and perfusion of the heart at 20-Hz rates. Positron emission tomography uses certain isotopes that produce positrons that react with electrons to simultaneously emit two gamma rays in opposite directions. It locates the region of origin by using a ring of discrete scintillation detectors, each in electronic coincidence with an opposing detector. In magnetic resonance imaging, the patient is placed in a very strong magnetic field. The precessing of the hydrogen atoms is perturbed by an interrogating field to yield two-dimensional images of soft tissue having exceptional clarity. As an alternative to radiology image processing, film archiving, and retrieval, picture archiving and communication systems (PACS) are being implemented. Images from computed radiography, magnetic resonance imaging (MRI), nuclear medicine, and ultrasound are digitized, transmitted, and stored in computers for retrieval at distributed work stations. In electrical impedance tomography, electrodes are placed around the thorax. 50-kHz current is injected between two electrodes and voltages are measured on all other electrodes. A computer processes the data to yield an image of the resistivity of a 2-dimensional slice of the thorax. During fetal monitoring, a corkscrew electrode is screwed into the fetal scalp to measure the fetal electrocardiogram. Correlations with uterine contractions yield information on the status of the fetus during delivery To measure cardiac output by thermodilution, cold saline is injected into the right atrium. A thermistor in the right pulmonary artery yields temperature measurements, from which we can calculate cardiac output. In impedance cardiography, we measure the changes in electrical impedance as the heart ejects blood into the arteries. Motion artifacts are large, so signal averaging is useful during monitoring. An intraarterial blood gas monitoring system permits monitoring in real time. Light is sent down optical fibers inserted into the radial artery, where it is absorbed by dyes, which reemit the light at a different wavelength. The emitted light travels up optical fibers where an external instrument determines O2, CO2, and pH. Therapeutic devices include the electrosurgical unit. A high-frequency electric arc is drawn between the knife and the tissue. The arc cuts and the heat coagulates, thus preventing blood loss. Hyperthermia has demonstrated antitumor effects in patients in whom all conventional modes of therapy have failed. Methods of raising tumor temperature include focused ultrasound, radio-frequency power through needles, or microwaves. When the heart stops pumping, we use the defibrillator to restore normal pumping. A brief, high-current pulse through the heart synchronizes all cardiac fibers to restore normal rhythm. When the cardiac rhythm is too slow, we implant the cardiac pacemaker. An electrode within the heart stimulates the cardiac muscle to contract at the normal rate. When the cardiac valves are narrowed or leak, we implant an artificial valve. Silicone rubber and Teflon are used for biocompatibility. Artificial hearts powered by pneumatic hoses have been implanted in humans. However, the quality of life gradually degrades, and death ensues. When kidney stones develop, lithotripsy is used. A spark creates a pressure wave, which is focused on the stone and fragments it. The pieces pass out normally. When kidneys fail, the blood is cleansed during hemodialysis. Urea passes through a porous membrane to a dialysate bath to lower its concentration in the blood. The blind are able to read by scanning the Optacon with their fingertips. A camera scans letters and converts them to an array of vibrating pins. The deaf are able to hear using a cochlear implant. A microphone detects sound and divides it into frequency bands. 22 electrodes within the cochlea stimulate the acoustic the acoustic nerve to provide sound patterns. For those who have lost muscle function in the limbs, researchers are implanting electrodes to stimulate the muscle. Sensors in the legs and arms feed back signals to a computer that coordinates the stimulators to provide limb motion. For those with high spinal cord injury, a puff and sip switch can control a computer and permit the disabled person operate the computer and communicate with the outside world.

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관상동맥질환에서 N-13 암모니아 PET/CT와 Tc-99m 세스타미비 SPECT의 임상 유용성 비교 (Comparison of Clinical Usefulness between N-13 Ammonia PET/CT and Tc-99m Sestamibi SPET in Coronary Artery Disease)

  • 공은정;조인호;천경아;원규장;이형우;박종선;신동구;김영조;심봉섭
    • Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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    • 제42권5호
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    • pp.354-361
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    • 2008
  • 목적: 암모니아의 심근섭취는 심근의 관류나 생존능 및 대사에 관계되어 있으며, N-13 암모니아 PET은 심근의 허혈을 진단하는 데에 유용한 것으로 알려져 있다. 그러나, 아데노신을 이용한 약물부하 심근관류 검사로 N-13 암모니아 PET/CT와 Tc-99m 세스타미비 SPECT 검사를 비교한 연구는 없었다. 이 연구에서는 관상동맥질환이 의심되는 환자에게서 아데노신 약물부하로 N-13 암모니아 PET/CT와 Tc-99m 세스타미비 SPECT를 시행하여 두 검사의 차이를 비교분석하여 N-13 암모니아 PET/CT의 임상 유용성을 알아보았다. 대상 및 방법: 관상동맥질환이 의심되는 환자 중 Tc-99m 세스타미비 SPECT와 N-13 암모니아 PET/CT를 동시에 시행할 수 있었고, 검사 1주일 이내 관상동맥조영술을 시행하였던 17명의 환자(남자:13명, 평균연령 $63{\pm}11$세)를 대상으로 하였다. 아데노신약물 부하 후 N-13 암모니아 PET/CT와 Tc-99m 세스타미비를 검사하여 육안 분석과 정량분석을 실시하였다. 결과: 관상동맥조영술에서 50% 이상의 협착이 확인된 관상동맥의 진단에 대한 민감도와 특이도는 N-13 암모니아 PET/CT는 91%와 89%로, Tc-99m세스타미비 SPECT는 65%와 82%로 각각 나타났다. 또한 N-13 암모니아 PET/CT와 Tc-99m 세스타미비 SPECT는 전체에 238분절 중 65%인 154분절에서 동일한 결과를 보였으며, N-13 암모니아 PET/CT는 Tc-99m 세스타미비 SPECT에서 비가역적인 관류결손을 보였던 병변 중 54%에 대하여 가역적인 관류결손을 나타내었다. 협착혈관이 관장하는 심근부위에 해당하는 110개의 분절에 대하여 부하기와 휴식기의 계수를 N-13 암모니아 PET/CT와 Tc-99m세스타미비 SPECT에서 각각 비교하였을 때, 부하기의 비교에서는, 두 검사간에 유의한 차이를 보이지 않았으나, 휴식기에서는 N-13 암모니아 PET/CT의 계수가 Tc-99m세스타미비 SPECT의 계수보다 높았으며 (p<0.01), 휴식기와 부하기의 계수의 차이도 N-13 암모니아 PET/CT가 Tc-99m 세스타미비 SPECT보다 큰 것으로 나타났다(p<0.01). 결론: N-13 암모니아 PET/CT는 Tc-99m 세스타미비 SPECT보다 관상동맥질환의 진단이 정확하고, 가역적인 관류결손을 보인 분절의 수가 많으며, 휴식-부하 관류차이도 현저하여, 관상동맥질환의 정확한 진단과 함께 심근의 허혈이나 생존능을 더욱 잘 반영하는 것으로 사료된다.