NaI (T1) 섬광결정과 위치민감형 광전자증배관을 이용한 유방암 진단용 소형 감마카메라 개발

Development of a Small Gamma Camera Using NaI(T1)-Position Sensitive Photomultiplier Tube for Breast Imaging

목적: 일반 감마카메라는 그 크기(${\sim}500mm$ 폭)가 전신영상 획득에 적합하도록 설계되어있어 유방영상 획득에는 비 이상적이다. 이 연구의 목적은 물리적 영상 저하요인인 배후 방사능과 광자감쇠 효과를 최소화하여 높은 공간분해능과 시스템 민감도를 가지며 유방영상에 적합하도록 소형화된 저가-고성능유방암 진단전용 소형 감마카메라 개발이다. 대상 및 방법: 크기가 $60 mm{\times}60 mm{\times}6 mm$인 NaI(T1) 섬광결정을 위치민감형 광전자증배관에 접합시켜 감마선 측정신호인 $X^+,\;X^-,\;Y^+,\;Y^-$를 얻은 다음, 증폭기 등을 포함한 전자회로(nuclear instrument modules, NIM)를 통하여 검출기로부터 발생하는 위치신호와 트리거 신호를 처리하였다. 이 신호들을 아날로그-디지털 변환기와 앵거로직을 사용하여 분석한 후 감마카메라 영상을 구성하여 일반 개인용컴퓨터에 표현하는 시스템을 개발하였다. 개발된 감마카메라의 1차적인 성능을 평가하기 위해 Tc-99m 점선원을 이용하여 내인성 계수율과 플러드 영상을 획득하였다. 또한 일정간격의 구멍이 있는 구멍 마스크와 직경 2, 3, 4, 5, 6, 7 mm 크기의 구모양에 방사능 용액을 채울 수 있는 유방모형을 제작하여 평행구멍형조준기를 장착하고 영상을 획득하였다. 결과: 개발된 감마카메라는 약 $8{\times}10^3 counts/sec/{\mu}Ci$의 계수율을 보였으며, 공간왜곡은 관찰되나 양질의 플러드 영상과 구멍 마스크 영상을 획득할 수 있었고, 유방모형에 위치한 방사능 분포를 정확하게 영상화할 수 있을 뿐 아니라 최소 2 mm의 방사능 위치를 판별할 수 있는 영상을 획득하였다. 결론: NaI(T1)-위치민감형 광전자증배관를 이용하여 유방영상에 적합한 소형감마카메라를 개발하였다. 추후 선형성, 장균일도 및 불응시간에 대한 보정 알고리즘을 완성하여 적용하고, 정상작동 여부를 검사하기 위한 정도관리 방법을 설정하면, 유방 신티그라피의 정확도를 높이는데 기여할 것이다.

Purpose: The conventional gamma camera is not ideal for scintimammography because of its large detector size (${\sim}500mm$ in width) causing high cost and low image quality. We are developing a small gamma camera dedicated for breast imaging. Materials and Methods: The small gamma camera system consists of a NaI (T1) crystal ($60 mm{\times}60 mm{\times}6 mm$) coupled with a Hamamatsu R3941 Position Sensitive Photomultiplier Tube (PSPMT), a resister chain circuit, preamplifiers, nuclear instrument modules, an analog to digital converter and a personal computer for control and display. The PSPMT was read out using a standard resistive charge division which multiplexes the 34 cross wire anode channels into 4 signals ($X^+,\;X^-,\;Y^+,\;Y^-$). Those signals were individually amplified by four preamplifiers and then, shaped and amplified by amplifiers. The signals were discriminated ana digitized via triggering signal and used to localize the position of an event by applying the Anger logic. Results: The intrinsic sensitivity of the system was approximately 8,000 counts/sec/${\mu}Ci$. High quality flood and hole mask images were obtained. Breast phantom containing $2{\sim}7 mm$ diameter spheres was successfully imaged with a parallel hole collimator The image displayed accurate size and activity distribution over the imaging field of view Conclusion: We have succesfully developed a small gamma camera using NaI(T1)-PSPMT and nuclear Instrument modules. The small gamma camera developed in this study might improve the diagnostic accuracy of scintimammography by optimally imaging the breast.