• 핵의학기술
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• 제16권2호
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• pp.44-48
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• 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.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제9권3호
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• pp.163-173
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• 1998

핵의학 단층촬영기를 이용하여 몸 안에서 일어나는 신진대사, 혈류량 공급, 생화학적 변화, 또는 뇌에서의 도파민 운반체, 수용체 등의 영상을 획득한 후 정량화할 수 있다면 환자의 조기진단뿐만 아니라 치료계획을 세우고 치료경과 등을 객관적으로 측정하는데 매우 유용할 것이다. 그러나 물리적 요소들인 감쇠, 산란, 부분용적 효과, 노이즈, 그리고 재구성 알고리즘 등은 SPECT 의 디자인에 관계없이 영상의 정성적 또는 정량적 결과에 영향을 미친다. 본 논문에서는 뇌 촬영용 단일 결정 SPECT와 뇌 모형 팬텀을 이용하여 물리적 요소들 중 특히 감쇠와 산란의 영향을 정량화하고 보정 방법에 따른 결과를 정량 분석하였다. 산란 보정은 주 에너지 창 140keV$\pm$10% (126～154 keV)와 산란에너지 창 119keV$\pm$6% (112～126keV)를 이용하여 데이터를 획득한 후 산란 에너지 창의 100%를 빼주는 방법을 적용하였다. 영상 재구성은 차단주파수 0.95cycles/cm와 차수 10을 적용한 저역통과 Butterworth 여과기로 여과하여 여과후 역투사 방법으로 재구성하였다. 감쇠 상수는 산란 보정을 하지 않은 경우와 한 경우에 따라 각각 0.12cycles/cm 와 0.15cycles/cm 를 적용하여 뇌 내에서의 균일한 감쇠계수로 가정하고 Chang 방법에 의하여 감쇠에 대한 보정을 하였다. 정량분석을 위해 기저핵이 뚜렷이 보이는 3개의 단층면을 선택하여 기저핵과 그 외 뇌 영역에 관심영역을 구하였다. 산란보정을 하지 않았을 때 감쇠보정을 한 후의 ROI 값은 감쇠 보정전 ROI 값에 비해 기저핵 2.20배 배후 방사능 2.10배였다. 반면에 감쇠보정 후와 감쇠보정 전의 기저핵과 배후방사능의 비율은 매우 비슷했다. 산란보정을 한 후 감쇠보정을 한 ROI 값은 감쇠보정 전 ROI 값과 비교할 때 기저핵 2.69 배 배후 방사능 2.64 배로 뇌 영상의 절대적 정량적 분석을 위해서는 반드시 감쇠 보정이 필요한 것을 보여준다. 기저핵과 배후 방사능의 참값 비율이 6.58, 4.68, 1.86 일 때 산란 보정과 감쇠보정을 한 경우는 참값의 76%, 80%, 82%로 측정하였고 감쇠보정을 하지 않은 경우는 75%, 81%, 81%로 측정하였다. 참값의 비율이 낮을수록 참값에 가깝게 측정하였으나 산란과 감쇠보정을 한 경우에도 참값에 비해 약 20% 의 과소평가를 볼 수 있었다. 이는 본 논문에서 자세히 다루지 않은 부분용적 효과와 재구성 알고리즘 그리고 위에서 적용한 대략적인 감쇠와 산란보정 방법의 원인으로 사료되며 앞으로 더욱 연구되어야 할 분야이다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제45권2호
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• pp.135-143
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• 2022

In SPECT image, scatter count is the cause of quantitative count error and image quality degradation. This study is to evaluate the accuracy of CT based SC(CTSC) and energy window based SC(EWSC) as the comparison with existing Non SC. SPECT/CT images were obtained after filling air in order to acquire a reference image without the influence of scatter count inside the Triple line insert phantom setting hot rod(^99mTc 74.0 MBq) in the middle and each SPECT/CT image was obtained each separately after filling water instead of air in order to derive the influence of scatter count under the same conditions. For EWSC, 9 sub-energy windows were set additionally in addition to main energy window(140 keV, 20%) and then, images were acquired at the same time and five types of EWSC including DPW(dual photo-peak window)10%, DEW(dual energy window)20%, TEW(triple energy window)10%, TEW5.0%, TEW2.5% were used. Under the condition without fluctuations in primary count, total count was measured by drawing volume of interest (VOI) in the images of the two conditions and then, the ratio of scatter count of total counts was calculated as percent scatter fraction(%SF) and the count error with image filled with water was evaluated with percent normalized mean-square error(%NMSE) based on the image filled with air. Based on the image filled with air, %SF of images filled with water to which each SC method was applied is non scatter correction(NSC) 37.44, DPW 27.41, DEW 21.84, TEW10% 19.60, TEW5% 17.02, TEW2.5% 14.68, CTSC 5.57 and the scatter counts were removed the most in CTSC and %NMSE is NSC 35.80, DPW 14.28, DEW 7.81, TEW10% 5.94, TEW5% 4.21, TEW2.5% 2.96, CTSC 0.35 and the error in CTSC was found to be the lowest. In SPECT/CT images, the application of each scatter correction method used in the experiment could improve the quantitative count error caused by the influence of scatter count. In particular, CTSC showed the lowest %NMSE(=0.35) compared to existing EWSC methods, enabling relatively accurate scatter correction.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제20권2호
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• pp.72-79
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• 2009

I-131은 갑상선에 주로 집적되어 갑상선의 기능을 평가하는데 활용됨은 물론 높은 에너지의 베타선을 방출함으로써 암의 치료에도 널리 사용되고 있는 방사선 핵종이다. 그러나 I-131은 다양한 에너지의 감마선을 방출함으로써 핵의학 영상의 정량화가 어렵다. 특히 고에너지 영역의 감마선에 의한 격벽투과(septal penetration)와 산란선은 핵의학 진단영상에 악 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 격벽투과가 영상에 미치는 영향과 I-131의 산란보정 방법을 몬테카를로 시뮬레이션을 활용하여 알아보고자 하였다. 본 실험을 위하여 임상에서 사용되고 있는 범용성 고에너지 조준기를 장착한 핵의학 영상 기기인 FORTE 시스템(Philips, Netherlands)에 대해 모사하였다. 격벽투과가 영상에 미치는 영향을 알아보기 위하여 고에너지 조준기의 격벽을 두 가지 종류로 모사하여 보았다. 한 종류는 실제로 사용하고 있는 납으로 격벽을 모사하였으며, 다른 한 종류는 높은 에너지의 감마선이 투과할 수 없는 밀도와 원자번호가 아주 높은 임의의 물질로 구성하여 모사하였다. 각 각의 조준기를 통해 물팬텀안의 I-131 선 선원의 영상을 획득한 결과 납 격벽에서 획득한 선 선원의 반치폭 (Full Width at Half with Maximum, FWHM)과 십치폭(Full width at Tenth with Maximum, FWTM)은 각 각 41.2 mm, 206.5 mm였으며, 높은 에너지의 감마선이 투과할 수 없는 임의의 물질로 만든 격벽의 조준기에서는 반치폭과 십치폭이 각 각 27.3 mm, 47.6 mm로 측정되었다. 이는 고에너지의 감마선에 의한 격벽투과가 핵의학 영상의 선예도를 나쁘게 한다는 것을 알 수 있다. 또한 I-131을 이용한 핵의학 영상의 산란보정을 위하여 물 팬텀 속의 점 선원을 모사하고 영상을 획득하였다. 산란보정 방법으로는 삼중광봉우리창(Triple Energy Window method, TEW)을 이용하여 획득 영상 내의 산란선을 유추하는 방법을 사용하였다. 그러나 이러한 방법은 중심에너지 창의 범위에 따라 유추된 산란선의 양에 영향이 있으므로 더 정확한 산란선 유추를 위해 확장된 삼중광봉우리창(Extended Triple energy Window method, ETEW)을 적용, 기존의 방법과 비교하였다. 실험 결과 시뮬레이션의 데이터 분류를 통한 산란선으로만 획득된 점 선원 영상과 TEW와 ETEW 방법을 통해 유추된 산란선 영상결과, ETEW 방법으로 산란선을 유추한 방법이 기존의 TEW 방법보다 더 정확함을 알 수가 있었다. 본 연구는 시뮬레이션을 통한 I-131의 특성을 평가함으로써 I-131을 이용한 동위원소 치료 및 GATE 프로그램 연구의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제10권2호
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• pp.73-81
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• 1999

단일광자방출촬영 (SPECT) 에 대한 산란보정은 영상질을 개선하고 영상을 정량분석하는데 중요한 역할을 한다. 본 연구의 목적은 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 에너지 창을 이용한 세 가지 산란보정들에 대해 조사하는 것이었다. 몬테카를로 방법을 이용하여 Tc-99m에서 방출되는 광자의 history를 발생시키는 점선원과 Jaszack 팬텀에 대해 시뮬레이션하였다. 시뮬레이션을 위한 SPECT 시스템의 섬광체 NaI(T1) 는 두께 0.95 cm, 40 $\times$ 45 cm이었고, 조준기는 저에너지용 조준기를 사용하였다. 140 keV 에서 SPECT 에 대한 에너지 분해능은 9.8 %, 고유공간분해능은 0.32 cm 이었고, 화소크기는 0.3 $\times$ 0.3 $cm^2$이었다. 산란보정방법에는 컴프턴창을 이용한 방법 (CW), 세 개의 에너지창을 이용한 방법 (TW), 그리고 이중 광봉우리창을 이용한 방법 (DPW)을 사용하였다. DPW의 다항식 계수를 구하기 위해서 직경 20 cm인 팬텀안에서 깊이에 따라 점선원을 위치시켜 평면 영상을 얻었다. 에너지 창은 w1 = 92-125 keV, w2 = 124-126 keV, w3 = 126-140 keV, w4 = 140-154 keV, w5 = 154-156 keV으로 설정하였다. SPECT 투사영상은 360$^{\circ}$ 회전모드로 하여 120개를 얻었다. 회전반경은 15 cm이었다. 산란보정방법들은 삼중 에너지창을 이용한 방법은 cold sphere를 가진 Jaszack phantom 에서 참값에 가장 가까운 대조도를 주었고, hot sphere를 가진 Jaszack phantom에서 image recovery에 있어서 좋은 것으로 나타났다. 컴프턴 창을 이용한 방법은 대조도에 있어서 참값보다 과대평가되어 나타났고 이중 광봉우리창을 이용한 방법은 산란보정하기 전에 비해 대조 도는 좋아졌지만 참값에 비해 과소평가되어 나타났다. 조사된 세 가지 보정방법들은 개선된 영상 대조도를 보여주었다. 결론적으로, 산란보정에 대한 임상적용을 위해서는 SPECT 시스템에 실행하기 용이한 보정방법을 선택해하며, 정확한 정량분석을 위해서는 산란보정이 수행되어야 할 것이다.

• 핵의학기술
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• 제19권2호
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• pp.93-101
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• 2015

SPECT영상에서 산란계수는 정량적 계수오차와 영상품질 저하의 요인이다. 이에 다양한 산란보정(Scatter Correction, SC)방법이 연구되어 왔으며, 본 연구에서는 기존의 에너지창(Energy Window, EW) 기반 SC(EWSC)와의 비교로 SPECT/CT에서 사용되는 CT 기반 SC(CTSC)의 정확성을 평가하고자 한다. 중앙에 열소막대(hot rod, 74.0 MBq)를 설정한 Triple line insert 팬텀의 내부에 산란계수의 영향이 없는 기준영상의 획득을 위하여 공기를 채운 후 SPECT /CT영상을 획득하였고, 같은 조건에서 산란계수의 영향을 유도하기 위하여 공기대신 물을 채운 후 SPECT/CT영상을 각각 별도로 획득하였다. 두 조건 모두 Astonish(iterative : 4, subset : 16) 재구성 방법과 CT감쇠보정을 공통 적용하였고, 물을 채운 영상에 비산란보정(NSC), EWSC, CTSC 3가지 유형의 산란보정방법을 사용하였다. EWSC를 위하여 주(=peak) 에너지창(140 keV, 20%) 이외에 보조 에너지창 9개를 추가 설정한 후 영상을 동시 획득하였고, EWSC의 종류는 DPW(dual photopeak window) 10%, DEW (dual energy window)20%, TEW(triple energy window)10%, TEW5.0%, TEW2.5% 5가지를 사용하였다. 일차(primary)계수의 변동이 없는 조건하에, 두 조건의 영상에 VOI를 그려 총계수를 측정한 후 총계수 중 산란계수의 비를 %SF(percent scatter fraction)로 구하고, 공기를 채운 영상을 기준으로 물을 채운 영상과의 계수차이를 %NMSE (per cent normalized mean-square error)로 평가하였다. 공기를 채운 영상을 기준으로 각 산란보정방법이 적용된 물을 채운 영상의 %SF는 NSC 37.44, DPW 27.41, DEW 21.84, TEW10% 19.60, TEW5% 17.02, TEW2.5% 14.68, CTSC 5.57로 CTSC에서 제거된 산란계수가 가장 많았으며, %NMSE는 NSC 35.80, DPW 14.28, DEW 7.81, TEW10% 5.94, TEW5% 4.21, TEW2.5% 2.96, CTSC 0.35로 CTSC에서 가장 낮게 나타났다. SPECT/CT영상에서 실험에 사용된 각 산란보정 방법의 적용은 산란계수의 영향으로 발생된 정량적 계수오차를 개선시킬 수 있었다. 특히, CTSC의 경우 기존의 EWSC방법들과 비교하여 가장 낮은 %NMSE (=0.35)를 보여 비교적 정확한 산란보정이 가능하였다.

• 대한방사성의약품학회지
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• 제3권2호
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• pp.65-71
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• 2017

To assess the effects of filter and reconstruction of Cu-64 PET data on Siemens scanner, the various reconstruction algorithm with various filters were assessed in terms of spatial resolution, non-uniformity (NU), recovery coefficient (RC), and spillover ratio (SOR). Image reconstruction was performed using filtered backprojection (FBP), 2D ordered subset expectation maximization (OSEM), 3D reprojection algorithm (3DRP), and maximum a posteriori algorithms (MAP). For the FBP reconstruction, ramp, butterworth, hamming, hanning, or parzen filters were used. Attenuation or scatter correction were performed to assess the effect of attenuation and scatter correction. Regarding spatial resolution, highest achievable volumetric resolution was $3.08mm^3$ at the center of FOV when MAP (${\beta}=0.1$) reconstruction method was used. SOR was below 4% for FBP when ramp, Hamming, Hanning, or Shepp-logan filter were used. The lowest NU (highest uniform) after attenuation & scatter correction was 5.39% when FBP (parzen filter) was used. Regarding RC, 0.9 < RC < 1.1 was obtained when OSEM (iteration: 10) was used when attenuation and scatter correction were applied. In this study, image quality of Cu-64 on Siemens Inveon PET was investigated. This data will helpful for the quantification of Cu-64 PET data.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제25권3호
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• pp.143-150
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• 2014

고에너지(MV, Mega-voltage) X선 영상은 일반적인 방사선 치료 시 조사야의 영상 검증이 가능한 유일한 방법으로 널리 사용되고 있다. 그러나 고에너지 특유의 높은 콤프턴 산란 반응 특성으로 인해 저에너지 영상에 비해 화질이 크게 낮으며, 1990년대에 디지털 MV 영상이 소개된 이후 화질을 보완하기 위한 연구들이 활발히 이루어져 왔다. 본 연구에서는 디지털 영상처리 기법을 이용하거나 산란 커널 계산을 통해 화질을 개선하는 기존의 방법 대신 측정된 산란선 대 일차 선비(SPR, Scatter to Primary Ratio)를 이용하는 새로운 방법을 제안하였다. 먼저 주어진 촬영 조건 하에서 환자를 모사하는 고체 물팬톰의 유무에 따라 각각 MV영상을 촬영하고 방사선의 투과율을 별도로 계산한 후 산란 성분이 포함된 일차선 영상과 포함되지 않은 일차선 영상을 각각 획득하였다. 이를 기반으로 산란 보정에 사용할 SPR 분포를 획득하였다. 그리고 알루미늄 막대를 이용한 line pair (LP) 팬텀 및 실제 환자 골반의 영상을 이용하여 산란 보정 효과의 검증을 수행하였다. SPR 측정 결과 팬톰 두께에 따른 SPR 분포들을 성공적으로 획득하였으며, LP 팬텀 검증 결과 영상의 산란 성분이 효과적으로 제거되어 팬톰 본래의 밀도 분포가 복원되었음을 확인하였다. 또한 환자 골반 영상 보정 결과 모든 관심영역에서 대조도가 평균 48% 증가하였다. 본 연구에서 제시한 MV 영상의 산란 보정 방법은 실제 측정 자료를 기반으로 하므로 높은 신뢰성을 가지며, 적은 시간과 비용으로도 임상 현장에서 즉각적인 도입이 가능하다. 결론적으로 본 연구는 MV 영상을 이용한 영상유도 방사선치료의 질을 높이기 위한 하나의 효과적인 방법이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제25권1호
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• pp.37-45
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• 2014

ConeBeam Computed Tomography (CBCT) 영상을 기반으로 한 선량계산에서는 Fanbeam Computed Tomography (FBCT)와 비교하여 산란에 의한 영향이 크고 그 양상이 다양하게 나타나 오차의 주요한 요인으로 작용하는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 골반 방사선 치료에서 산란이 CBCT 기반으로 한 선량계산에 미치는 영향을 평가하여 오차를 최소화 할 수 있는 조건에 대하여 연구하였다. 다양한 산란조건에서의 CBCT 영상 취득을 위하여 전자밀도 교정용 팬텀에 크기가 각기 다른 산란물질을 추가하여 "산란부족", "산란과다", 그리고 "산란충분"의 3가지 조건을 정하였다. 산란조건에서 취득된 CBCT 영상에서 팬텀 중심부와 주변부의 위치에 따른 CT number값의 차이와 분포를 분석하여 균질도를 평가하였으며 FBCT 영상 기반의 선량 분포를 기준으로 하여 다양한 산란조건에서의 전자밀도 교정관계를 적용하였을 때 팬텀 및 전립선암 환자 5명의 CBCT 영상에서 계산된 선량분포의 감마합격률 및 상대적 오차를 구하였다. 팬텀 CBCT 영상에 대한 CT number들의 히스토그램에서의 분포에서 물 등가 물질에 해당하는 피크의 폭(FWHM)은 산란부족(685 HU)이나 산란과다(264 HU)보다 산란충분(146 HU)의 조건에서 가장 작게 나타나 균질도가 제일 좋은 것으로 평가되었고 팬텀의 중심부와 주변부에서 동일 성분에 대한 CT number의 차이 역시 같은 결과를 나타내었다. 또한 팬텀의 CBCT 영상을 취득할 때와 동일한 산란조건에서의 교정조건을 적용한 경우 선량계산이 가장 정확하였으며 산란충분의 교정곡선 조건을 적용하였을 때 5명의 전립선암환자(평균 등가지름 27.2 cm)의 CBCT 영상 기반의 선량분포는 FBCT의 경우와 대비하여 1%/3 mm의 감마지표에서 감마합격률 98% 이상을 나타내었다. 이때 FBCT 선량에 대한 CBCT 선량오차는 처방선량 대비 2% 이하(평균 0.2%, -1.3%~1.6%)로 평가되었다. CBCT 골반 촬영을 할 때 일반적인 성인 골반의 원통 등가지름(ECD, Equivalent Cylindrical Diameter)의 산란조건에서 동일 성분에 대한 HU 값이 가장 균질하게 나타나 골반 촬영모드가 최적화되었음을 확인하였으며 일반적인 골반부위와 ECD가 유사한 산란조건, 즉 산란충분조건에서 취득된 전자밀도 교정관계를 적용하여 골반 CBCT 기반에서 선량을 계산하였을 때 최적의 선량 정확성을 확보할 수 있었다.

• 핵의학기술
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• 제14권1호
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• pp.127-132
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• 2010

물리학적인 측면에서 감마카메라를 이용한 SPECT 검사에서 산란보정을 하였을 때 영상대조도와 분해능이 개선되어 진다고 흔히들 알고는 있지만 임상에서의 산란보정 적용은 영상의 획득과 처리, 방법과 처리시간 등의 이유로 인해 쉽게 이루어지지 못하는 것이 사실이다. 본원에서는 새로운 감마카메라 기종의 도입으로 간단하게 산란보정이 가능해져 임상의에게 보정영상을 제공할 수 있게 되었다. 이에 산란보정 전후 영상의 질을 지표를 통해 평가함으로써 객관적인 비교를 해보고자 하였다. GE Infinia Hawkeye 4 감마카메라를 이용한 호프만 뇌팬텀 SPECT 영상과 1 mm 선 선원팬텀의 SPECT영상을 각각 18회씩 획득하였다. 먼저, 물을 채운 호프만 뇌팬텀의 산란보정 전과 후의 단축단면상으로부터 대조도를 구하였으며, 다음으로는 1 mm 선 선원팬텀에 물을 채워 산란보정 전과 후의 단축단면상의 선프로파일로부터 수평과 수직의 반치폭(FWHM)을 구하였다. 그리고 구해진 산란보정 전후의 대조도와 분해능 값들을 SAS system을 이용하여 t-test 검정을 시행하여 분석하였다. 호프만 뇌팬텀 SPECT 영상의 산란보정 후 대조도 평균은 0.3979로 보정전 0.3509에 비해 향상되었으며, 물을 채운 1 mm선 선원팬텀의 수평과 수직 반치폭 평균은 보정 후 3.4822로 보정 전 3.6375로, 보정 후에 향상되었다. p값은 대조도에서 0.0097, 분해능에서 <0.0001로 나타났다. 대조도 분해능 모두의 경우 산란보정 이후에 다소 개선됨을 알게 되었으며, p값 또한 유의하다는 결과를 얻었다. 기존처럼 어렵고 복잡한 산란보정방법을 이용하지 않더라도 장비제조사에서 제공하는 기본적인 설정변경만으로 산란보정된 SPECT 영상을 얻을 수 있었다. 간편하게 시행할 수 있는 산란보정방식이 등장함에 따라, 대조도와 분해능이 개선된 영상을 임상의에게 제공할 수 있음은 물론, 영상의 질적 향상을 기대할 수 있을 것으로 사료가 된다.