An Assessment of Post-Injection Transmission Measurement for Attenuation Correction With Rotating Pin Sources in Positron Emission Tomography

양전자방출단층촬영(PET)에서 회전 핀선원과 투과 및 방출 동시 영상 방법을 이용한 감쇠보정 방법 특성에 관한 고찰

Attenuation correction is important in producing quantitative positron emission tomography (PET) images. Conventionally, photon attenuation effects are corrected using transmission measurements performed before tracer administration. The pre-injection transmission measurement approach may require a time delay between transmission and emission scans for the tracer studies requiring a long uptake period, about 45 minutes for F-18 deoxyglucose study. The time delay will limit patient throughput and increase the likelihood of patient motion. A technique lot performing simultaneous transmission and emission scans (T+E method) after the tracer injection has been validated. The T+E method substracts the emission counts contaminating the transmission measurements to produce accurate attenuation correction coefficients. This method has been evaluated in experiments using a cylindrical phantom filled with background water (5750 cc) containing $0.4{\mu}Ci/cc$ of F-18 fluoride ion and one insert cylinder (276 cc) containing $4.3{\mu}Ci/cc$. GE $Advance^{TM}$ PET scanner and Ge-68 rotating pin sources for transmission scanning were used for this investigation. Post-injection transmission scan and emission scan were peformed alternatively over time. The error in emission images corrected using post-infection transmission scan to emission images corrected transmission scan was 2.6% at the concentration of $1.0{\mu}Ci/cc$. No obvious differences in image quality and noise were apparent between the two images. The attenuation correction can be accomplished with post-injection transmission measurement using rotating pin sources and this method can significantly shorten the time between transmission and omission scans and thereby reduce the likelihood of patient motion and increase scanning throughput in PET.

정량적인 PET 영상에서는 감쇠보정이 매우 중요하며 가장 정확한 방법은 투과스캔을 관심부위에 실시하여 측정된 감쇠보정영상을 만들고, 이를 같은 부위에서 실시한 방출 영상의 재구성에 적용하는 것이다. 기존의 방법은 투과스캔 후에 추적자가 섭취되기까지 장시간이 경과된 후 방출스캔을 하므로 PET스캐너의 효율적 사용에 제한이 있었다. 따라서, 스캔시간을 단축하고 촬영중 환자가 움직일 가능성을 최소화시켜 영상의 질을 개선하고 PET스캐너의 효율을 높이기 위하여, 추적자를 주사한 후 투과 및 방출스캔을 동시에 실시하여, 투과스캔에서의 측정치를 왜곡시키는 방출계수를 빼주는 T+E 감쇠보정 방법을 실행하였다. 배후에는 F-l8 fluoride ion $0.4{\mu}Ci/cc$의 방사능을 가진 물을 실린더 모형(5750 cc)에 채우고, 목적물을 나다내는 1개의 삽입물 실린더(276 cc)에는 F-18 fluoride ion $4.3{\mu}Ci/cc$의 방사능을 주입하고 공기를 주입한 삽입물 실린더와 테플론으로 이루어진 삽입물 실린더를 사용하여 T+E 방법의 특성을 고찰하였다. 투과용선원으로 Ge-68(10 mCi) 회전 핀선원을 사용하여 5시간 동안에 T+E 스캔을 5분, 10분, 20분, 방출스캔을 20분씩 교대로 5차례 실행하여 투과 및 방출영상이 최종 방출영상에 미치는 오차를 측정하였다. T+E 스캔으로 감쇠보정한 방출영상과 기준 투과영상으로 감쇠보정한 방출영상을 비교하면, 목적물의 방사능이 $1.0{\mu}Ci/cc$일 경우 T+E 감쇠보정 방법의 오차는 2.6%이었으며 이 오차는 목적물의 방사능이 줄어들수록 더욱 감소하였다. 또한, T+E 방법으로 구성된 방출영상의 노이즈는 기준 투과스캔 방법으로 보정된 영상에 비하여 유의한 차이를 보이지 않았다. 그러므로, 회전 핀선원과 투과 및 방출 동시 영상 방법을 사용하여 정확한 감쇠보정을 할 수 있었으며 이 방법은 임상 PET 영상에서 환자당 스캔시간을 줄임으로써, 환자의 움직임으로 인하여 발생할 수 있는 오차를 최소화하여 PET 스캐너의 효율을 높일 수 있었다.