Evaluation of Average CT to Reduce the Artifact in PET/CT

PET/CT 검사에서 호흡에 따른 인공산물을 줄이기 위한 Average CT의 유용성

Purpose: The usefulness of Positron Emission Tomography (PET) images in diagnosis, staging, recurrent and treatment response evaluation has already been known. However, tumors which are small size, located in lower lobe of lung or upper lobe of liver are shown misalignment, distortion and different Standard Uptake Value (SUV) by respiration in PET images. Therefore, if radiotherapy based on normal respiration, it may cause low treatment response or more side effects because targets which had to treat, out of treat range or over dose to normal tissue. The purpose of this study is to evaluate attenuation-correction with Average CT (ACT) for more accuracy SUV measurement and minimize artifact by respiration. Materials and Methods: 13 patients, who had tumors which are around the diaphragm, underwent ACT scan after Helical CT (HCT) scan with PET/CT (Discovery DSTE 8; GE Healthcare). We quantified the differences between attenuation corrected image with HCT and attenuation corrected image with ACT in artifact size and maximum SUV ($SUV_{max}$). Artifacts were evaluated by measurement of the curved photogenic area in the lower thorax of the PET images for all patients. $SUV_{max}$ was measured separately at the primary tumors. Analysis program was Advantage Workstation v4.3 (GE Healthcare). Patients were injected with 7.4 MBq (0.2 $mC_i$) per kg of $^{18}F$-FDG and scanned 1 hour after injection. The PET acquisition was 3 minute per bed. Results: Significantly lower artifact were observed in PET/ACT images than in PET/HCT images (below-thoracic artifacts caused by under corrected $1.5{\pm}3.5$ cm vs. $13.4{\pm}4.2$ cm). Significantly higher $SUV_{max}$ were noted in PET/ACT images than in PET/HCT images in the primary tumor. Compared with PET/HCT images, $SUV_{max}$ in PET/ACT images were higher by $5.3{\pm}3.9%$ (mean value) tumor. The highest difference was observed in Lower lobe of lung (7.7 to 8.7; 13%). Conclusion: Due to its significantly reduced artifacts in lower thoracic, attenuation corrected image with ACT images provided more reliable $SUV_{max}$ and may be helpful in monitoring treatment response. Moreover, ACT can separate upper lobe of liver and lower lobe of lung, it may be helpful in interpretation. ACT will be clinically useful, considering increased dose caused by ACT scan and adapt.

종양학에서 암의 진단, 병기 결정, 재발 판정, 그리고 치료에 대한 반응의 평가에 PET/CT의 유용함은 이미 인정되고 있다. 그런데 크기가 작거나 폐의 기저 부위, 혹은 간의 상부에 위치한 종양일수록 호흡으로 인한 위치 변위와 왜곡의 정도가 크며 PET영상의 SUV에도 영향을 미치게 된다. 따라서 정상 호흡 상태에서 얻어지는 PET 또는 CT영상을 토대로 방사선 치료를 하게 되면 치료해야 할 표적이 치료 범위에서 벗어나거나 정상 조직에 과도한 방사선이 조사될 수 있으므로 치료율이 낮아지거나 방사선에 의한 부작용이 증가할 수 있다. 본 논문의 목적은 호흡에 의한 인공산물을 최소화하고 보다 정확한 SUV 측정을 위해 ACT를 이용한 감쇠 보정 방법을 적용하여 그 유용성을 평가하고자 함이다. 하 흉부에 종양이 있는 13명의 환자를 대상으로 Discovery STE8 PET/CT스캐너를 사용하여 두 가지의 PET/CT영상을 얻었다. HCT를 사용한 감쇠 보정 영상과 ACT를 사용한 감쇠 보정 영상에서 측정한 인공물의 크기와 $SUV_{max}$를 비교 분석하였다. 인공물은 모든 환자의 하 흉부의 백색 음영 영역을 측정하여 평가하였다. $SUV_{max}$는 주요 종양의 $SUV_{max}$를 측정하여 평가하였다. 분석 프로그램은 Advantage Workstation v4.3을 사용하였다. 환자에게 7.4 MBq (0.2 mCi)/kg의 $^{18}F$-FDG를 투여한 1시간 뒤 스캔하였다. 방출 스캔은 3 min/bed로 스캔하였다. HCT 보정 영상과 비교하여 ACT 보정 영상에서 인공산물의 크기가 눈에 띄게 줄어든 것을 관찰할 수 있었다. 하 흉부의 저 보정으로 인한 인공산물 크기는 ACT 보정 영상과 HCT 보정 영상 각각 $1.5{\pm}3.5$ cm과 $13.4{\pm}4.2$ cm를 나타냈다. 주요 병소의 $SUV_{max}$의 변화는 ACT 보정 영상이 HCT 보정 영상보다 눈에 띄게 상승하였다. ACT 보정 영상에서 HCT영상과 비교하여 tumor의 $SUV_{max}$가 평균 $5.3{\pm}3.9%$ 상승하였다. 가장 큰 차이를 보인 종양은 lung의 lower lobe에 있는 종양으로 $SUV_{max}$ 7.7에서 $SUV_{max}$ 8.7로 13% 상승하였다. ACT를 이용한 감쇠 보정 영상은 하 흉부의 인공산물을 눈에 띄게 줄일 수 있어 보다 정확한 병소의 SUV를 측정 및 방사선 치료 범위 설정에 도움이 될 수 있을 것이다. 또한 ACT 기법은 병소가 횡격막 부근에 있는 환자의 경우 폐와 간의 경계를 보다 정확히 구분할 수 있어 판독시 도움이 될 수 있을 것이라고 판단된다. 추가 ACT 촬영에 의한 피폭 선량이 증가하는 점을 고려하여 적용한다면 임상적으로 유용한 효과가 있다고 사료된다.