Evaluation of the Image Quality According to the Pre-set Method in PET/CT Image

PET/CT 영상 획득 시 사전설정법 차이에 따른 영상 질 평가

Purpose: The result of exam using an imaging device is very closely related with the image quality. Moreover, this image quality can be changed according to the condition of image acquisition and evaluation method. In this study, we evaluated the image quality according to the difference of pre-set method in PET/CT image. Materials & Methods: PET/CT Discovery STe16 (GE Healthcare, Milwaukee, USA), Chest PET phantom (Experiment 1) and 94 NEMA phantom (Experiment 2) were used. Phantom were filled with $^{18}F$-FDG maintaining hot sphere and background ratio to 4:1. In the case of experiment 1, we set the radio activity concentration on 3.5, 6.0, 8.6 kBq/mL. In the case of experiment 2, we set the radio activity concentration on 3.3, 5.5, 7.7, 9.9, 12.1, 16.5 kBq/mL. All experiments were performed with the time-set method for 2 minutes 30 seconds per frame and the count-set method with one hundred million counts in 3D mode after CT transmission scan. For the evaluation of the image quality, we compared each results by using the NECR and SNR. Results: In the experiment 1, both the NECR and SNR were increased as radioactivity concentration getting increased. The NECR was shown as 53.7, 66.9, 91.4. and SNR was shown as 7.9, 10.0, 11.7. Both the NECR and SNR were increased in time-set method. But the count-set method's pattern was not similar with the time-set method. The NECR was shown as 53.8, 69.1, 97.8, and SNR was shown as 14.1, 14.7 14.4. The SNR was not increased in count-set method. In experiment 2, results of both the NECR and SNR were shown as 45.1, 70.6, 95.3, 115.6, 134.6, 162.2 and 7.1, 8.8, 10.6, 11.5, 12.7, 14.0. These results were shown similar patten with the experiment 1. Moreover, when the count-set method was applied, the NECR was shown as 42.1, 67.3, 92.1, 112.2, 130.7, 158.7, and SNR was shown as 15.2, 15.9, 15.6, 15.4, 15.5, 14.9. The NECR was increased but SNR was not shown same pattern. Conclusion: Increment of administered radioactivity improves the quality of image unconcerned with the pre-set method. However, NECR was not influenced by increment of total acquisition counts through simple increasing scan duration without increment of administered activity. In case of count-set method, the SNR was shown similar value despite of increment of radioactivity. So, the administered activity is more important than the scan duration. And we have to consider that evaluation of image quality using only SNR may not be appropriate.

영상장치를 이용한 검사 시 영상의 질은 검사결과와 밀접하게 연관되어 있으며, 이는 영상획득 조건들과 이에 대한 평가방법으로 인해 달라 질 수 있다. 본 연구에서는 영상획득 시 사전설정법(Pre-set method)차이에 따른 영상의 질을 평가하였다. 장비는 PET/CT Discovery STe16(GE Healthcare, Milwaukee, USA)을 사용하였으며, Chest PET Phantom (실험 1)과 94 NEMA Phantom (실험 2)을 이용하였다. 실험 1의 경우 3.5, 6.0, 8.6 kBq/mL, 실험 2의 경우는 3.3, 5.5, 7.7, 9.9, 12.1, 16.5 kBq/mL의 $^{18}F$-FDG를 채웠고, 열소와 배후방사능과의 방사능 농도는 4:1의 비율을 유지하였다. 각 실험은 CT 투과촬영 후 3D로 2분 30초/프레임으로 시간설정법(Time-set method)과 1억 계수의 계수설정법 (Count-set method)을 적용하여 방출촬영 하였다. 영상의 질에 대한 평가는 잡음 등가 계수율 (Noise Equivalent Count Rate, NECR)과 신호 대 잡음비 (Signal to Noise Ratio, SNR)를 이용하였다. 실험 1에서 NECR과 SNR은 방사능 농도의 증가에 따라 시간설정법에서 53.7, 66.9, 91.4 과 7.9, 10.0, 11.7로 평가 모두에서 증가함을 보였으나, 계수설정법은 53.8, 69.1, 97.8과 14.1, 14.7, 14.4로 SNR은 NECR과 다르게 증감현상을 보이지 않았다. 또 다른 모형실험인 실험 2에서도 NECR과 SNR은 방사능 농도가 증가에 따라 시간설정법에서 45.1, 70.6, 95.3 115.6 134.6 162.2 과 7.1, 8.8, 10.6, 11.5, 12.7, 14.0으로 증가함을 보였으나, 계수설정법에서는 42.1 67.3 92.1 112.2 130.7 158.7 과 15.2, 15.9, 15.6, 15.4, 15.5, 14.9로 실험 1에서와 마찬가지로 SNR에서는 증감현상을 보이지 않았다. 사전설정법 변화와 관계없이 단위 질량당 방사능량 증가는 영상의 질도 비례하여 향상된다. 그러나 동일한 단위 질량당 방사능량에서는 영상획득의 시간을 늘려 총계수값을 증가시켜도 NECR에 영향을 주지는 않는다. 이는 NECR을 이용한 영상 질 평가는 영상획득 시 얻은 총 계수 값보다는 단위 시간당의 계수율이 영향을 준다는 것을 의미한다고 할 수 있다. 실험 모두에서 계수설정법으로 얻은 경우에는 단위 질량당 방사능량의 증가에도 불구하고 거의 비슷한 SNR값을 보이게 된다. 따라서 좋은 질의 영상을 얻기 위해서는 총 계수값의 증가보다는 단위질량당 방사능량을 높여야 하며, SNR만을 이용한 영상의 질에 대한 평가는 적절하지 않을 수 있다는 점을 고려하여야 한다.