양전자방출단층촬영기의 표준 성능평가 방법: GE $Advance^{TM}$에 적용한 예

Performance Measurements of Positron Emission Tomography: An Investigation Using General Electric $Advance^{TM}$

양전자방출단층촬영기(PET)의 성능을 평가하는 표준화 방법을 연구하여 PET을 이용한 체내 연구자료의 정확도를 이해하고 예견하는데 필수적인 PET 스캐너의 능력과 한계를 규명하고자 하였다. General Electric $Advance^{TM}$ PET은 BGO결정을 사용한 18개의 원형검출기로 이루어져 있으며 35개의 영상면을 갖고 있다. 사이클로트론 $PETtrace^{TM}$ 에서 [$^{18}F$]fluoride ion을 생산하여 내경 0.1cm, 길이 18.5cm의 선상선원, 크기 0.1cm인 점선원, 직경 20.3cm, 길이 18.5cm의 실린더모형에 주입하여 사용하였다. 표준 성능평가에서는 공간분해능, 산란분획, 민감도, 계수율손실의 기본적인 내인성 측정과 계수율보정, 균일도보정, 산란보정, 감쇠보정의 정확도를 2차원 및 3차원 데이터획득 모드에서 측정하였다. 횡축방향 공간분해능은 2차원 영상(고민감도)에서 $4.92{\sim}6.56mm$ FWHM이었고, 3차원 영상에서 $5.14{\sim}6.89mm$ FWHM이었다. 축방향 공간분해능은 2차원 스캔 모드에서 $3.91{\sim}6.49mm$ FWHM이었다. 2차원 스캔시 평균 산란분획은 9.57%이었다. 전체 시스템의 민감도는 2차원 스캔에서 $274.7kcps/({\mu}Ci/cc)$이었다. 2차원 스캔의 계수율손실은 불응시간이 50%일때 방사능 농도가 $4.87{\mu}Ci/cc$이었고, 정점에 도달한 참계수율은 519kcps이었다. 2차원 스캔의 계수율보정의 정확도는 방사능 농도 $4.5{\mu}Ci/cc$에 대하여 오차가 가장 큰 경우 1.84%로 나타났다. 균일도측정에서 2차원 영상의 비균일도 평균값은 2.06%이었고 3차원 영상은 2.93%이었다. 산란보정의 정확도는 2차원 영상에서의 잔류오차가 0.55%이었고, 3차원 영상에서는 4.12%이었다. 2차원 영상에서 감쇠보정의 정확도는 공기, 물, 테플론에 대한 오차가 각각 6.21%, 0.20%, -6.32%이었고 3차원 영상에서의 오차는 각각 5.00%, 6.94%, 3.01%로 나타났다. PET 스캐너의 표준 성능평가는 내인성 측정과 보정의 정확도 측정으로 이루어져 있으며 임상 및 연구에서 사용되는 PET 데이터의 해석에 필요하다.

A series of performance measurements of positron emission tomography (PET) were performed following the recommendations of the Computer and Instrumentation Council of the Society of Nuclear Medicine and the National Electrical Manufacturers Association. We investigated the performance of the General Electric $Advance^{TM}$ PET. The measurements include the basic intrinsic tests of spatial resolution, scatter fraction, sensitivity, and count rate losses and randoms. They also include the tests of the accuracy of corrections: count rate linearity correction, uniformity correction, scatter correction and attenuation correction. GE $Advance^{TM}$ PET has bismuth germanate oxide crystals (4.0mm transaxial ${\times}$ 8.1mm axial ${\times}$ 30.0mm radial) in 18 rings, which form 35 imaging planes spaced by 4.25mm. The system has retractable tungsten septa 1mm thick and 12cm long. Transaxial resolution was 4.92mm FWHM in 2D and 5.14mm FWHM in 3D at the center. Average axial resolution in 2D decreased from 3.91mm FWHM at the center to 6.49mm FWHM at R=20cm. Average scatter fraction of direct and cross slices was 9.57%. Dead-time losses of 50% corresponded to a radioactivity concentration of $4.86{\mu}Ci/cc$ and a true count rate of 519 kcps in 2D. The accuracy of count rate linearity correction was 1.84% at the activity of $4.50{\mu}Ci/cc$. Non-uniformity was 2.06% in 2D and 2.93% in 3D. Remnant errors after scatter correction were 0.55% in 2D and 4.12% in 3D. The errors of attenuation correction were 6.21% (air), 0.20% (water), -6.32% (teflon) in 2D and 5.00% (air), 6.94% (water), 3.01% (teflon) in 3D. The results indicate the performance of GE $Advance^{TM}$ PET scanner to be well suited for clinical and research applications.