The Usefulness of LEUR Collimator for 1-Day Basal/Acetazolamide Brain Perfusion SPECT

1-Day Protocol을 사용하는 Brain Perfusion SPECT에서 LEUR 콜리메이터의 유용성

Purpose: Basal/Acetazolamide-challenged brain perfusion SPECT is very useful to assess cerebral perfusion and vascular reserve. However, as there is a trade off between sensitivity and spatial resolution in the selection of collimator, the selection of optimal collimator is crucial. In this study, we examined three collimators to select optimal one for 1-day brain perfusion SPECT. Materials and Methods: Three collimators, low energy high resolution-parallel beam (LEHR-par), ultra resolution-fan beam (LEUR-fan) and super fine-fan beam (LESFR-fan), were tested for 1-day imaging using Triad XLT 9 (TRIONIX). The SPECT images of Hoffman 3D brain phantom filled with 99mTc of 170 MBq and a normal volunteer were acquired with a protocol of 50 kcts/frame and detector rotation of 3 degree. Filterd backprojection (FBP) reconstruction with Butterworth filter (cut off frequencies, 0.3 to 0.5) was performed. The quantitative and qualitative assessments for three collimators were performed. Results: The blind tests showed that LESFR-fan provided the best image quality for Hoffman brain phantom and the volunteer. However, images for all the collimator were evaluated as 'acceptable'. On the other hand, in order to meet the equivalent signal-to-noise ratio (SNR), total acquisition time or radioactivity dose for LESFR-fan must have been increased up to almost twice of that for LEUR-fan and LEHR-par. The volunteer test indicated that total acquisition time could be reduced approximately by 10 to 14 min in clinical practice using LEUR-fan and LEHR-par without significant loss on image quality, in comparison with LESFR-fan. Conclusion: Although LESFR-fan provides the best image quality, it requires significantly more acquisition time than LEUR-fan and LEHR-par to provide reasonable SNR. Since there is no significant clinical difference between three collimators, LEUR-fan and LEHR-par can be recommended as optimal collimators for 1-day brain perfusion imaging with respect to image quality and SNR.

1-day protocol method는 DIAMOX 영상에서 basal 영상을 감산시키는 방법으로 혈관 예비능을 평가하는데 있어서 매우 유용한 검사지만, 검사시간이 길기 때문에 움직임에 의한 불가피한 재검사율이 높다. 기하학적으로 차이가 있는 fan-beam 콜리메이터와 parallel 콜리메이터 중 임상적으로 1-day protocol method에 가장 효율적인 콜리메이터가 무엇인지 알아보았다. 삼중 헤드 감마카메라인 triad XLT 9 (TRIONIX)와 세 가지 콜리메이터(low energy high resolution-parallel beam: LEHR-par, ultra resolution-fan beam: LEUR-fan, super fine-fan beam: LESR-fan)를 사용하였다. PET/SPECT performance phantom, Hoffman 3D phantom, volunteer 실험을 실시하여 세 가지 콜리메이터의 감도, 대조도, 해상력, 영상의 질을 비교 측정하였다. Pixel size를 fan-beam 콜리메이터와 동일하게 하기 위하여 parallel 콜리메이터 실험 시 zoom factor를 2.0으로 변경하였다. Scan time은 50 kcounts/frame을 만족하게 하였으며 filtered back projection (FBP)의 재구성 방법을 사용하였고 각 콜리메이터 별 최적의 영상을 위하여 cut off 값을 변화하면서 비교 측정하였다. 총 획득 계수가 동일한 조건에서 해상력과 percent background variability는 LESR과 LEUR이 LEHR보다 우수한 결과를 나타내었고, 영상의 육안평가에서 선호도는 LESR, LEUR, LEHR 순이었다. 영상 획득 시간은 LESR이 낮은 감도로 인하여 LEUR과 LEHR보다 약 2배 더 길게 소요됐다. Volunteer 실험의 결과 LESR을 사용할 때보다 LEUR 또는 LEHR을 사용 할 때 약 10-14분 정도 시간이 감소했다. 1-day protocol method는 단 한 번의 움직임에도 재검사가 불가피하기 때문에 적절한 분해능뿐만 아니라 높은 감도의 유지를 위해 적절한 검사 방법의 확립이 중요하다 할 수 있다. 본 연구에서 동일한 계수를 획득할 경우 LEUR은 LESR보다 2배의 시간을 감소시킬 수 있었고 영상의 육안평가나 해상력도 LESR과 임상적으로 큰 차이를 보이지 않았으므로 Brain SPECT의 1-day protocol method에 가장 적합할 것으로 사료된다.