Lung Ventilation SPECT에서 LEAP Collimator의 유용성에 관한 연구

The Study on Usefulness of LEAP Collimator in Lung Ventilation SPECT

Lung SPECT는 planar scan 보다 깊이 위치한 병변을 명확히 보여주며 보다 예민한 것으로 보고되고 있다. 그러나 ventilation SPECT는 정맥주사를 통해 방사성의약품을 주입하는 perfusion SPECT와 다르게 환자의 호흡을 통해 흡입시키므로, 원활한 호흡이 불가능한 환자의 경우 목적 장기에 방사성의약품의 섭취율이 저하되고 검사에 유효한 적정count/rate가 낮아지므로 필연적으로 검사시간이 길어지게 되어 이에 수반되는 여러 문제로 인하여 실제 임상에 적용하기 어려운 실정이다. 따라서 본 연구는 고감도(high sensitivity) 특성을 지닌 AP (All Purpose) 혹은 GP (General Purpose) collimator를 사용하여 low count/rate 환자의 검사시간을 단축시킴으로써 lung ventilation SPECT 임상적용 가능성과 유용성을 평가하였다. 정상 성인 남녀 4명($24.3{\pm}0.95$세)을 실험대상으로 Technegas 370 MBq을 흡입시키고, E.cam SPECT를 사용하여 count/rate를 측정한 후, LEUHR, LEHR, LEAP collimator를 장착하여 300counts acquisition 조건으로 ANT, POST, LPO, RPO, both-LAT 총 6 view의 lung ventilation planar scan 하였다. 동일 실험 대상자를 본원에서 사용하던 기존 프로토콜을 적용하여 70 kcounts/view acquisition 조건으로 high counting mode SPECT를 시행하고, 같은 방법으로 7kcounts/view acquisition하여 비교 실험인 low counting mode SPECT를 시행한 후 모든 실험의 결과를 lung segmentation ratio와 검사 소요시간을 통해 비교하여 분석하였다. 각 실험군 사이의 상관관계를 분석하기 위해 paired t-test를 시행하였고, p값이 0.05를 초과할 때 실험의 통계적 의미가 있는 것으로 판단하였다. 모든 자료의 통계처리는 SPSS ver. 20을 사용하였으며, 각 실험 결과는 산술 및 기하 평균(mean)을 구하고${\pm}$표준편차(SD)를 산출하였다. 실험 결과 lung planar scan은 300 kcounts/6 iew를 acquisition하여 총 1,800 kcounts를 획득하였다. 반면 7 kcounts/view로 acquisition한 low counting mode SPECT의 경우 collimator 종류에 따라서 최소 773 kcounts에서 최대 1,106 kcounts를 획득하였고, 70 kcounts/view로 acquisition한 high counting mode SPECT의 경우 collimator 종류에 따라서 최소 7,984 kcounts에서 최대 10,222kcounts를 획득하였다. 모든 실험 자료를 통해 실험대상 4명의 lung segmentation ratio를 산출하고, 평균값과 표준편차를 계산한 결과, LT:RT lung ratio는 순서대로 각각 45.5:54.5 (${\pm}0.26$), 45.4:54.6 (${\pm}0.40$), 50.1:49.9 (${\pm}0.28$), 49.4:50.6 (${\pm}0.57$)이었다. 따라서 정량분석한 결과 planar scan과 low, high counting mode SPECT사이 collimator 종류에 의한 lung segmentation ratio는 오차 범위내에 모두 존재하였다. 보다 자세한 분석을 위해 기존의 LEHR collimator를 장착한 planar scan과 비교 실험인 LEAP collimator를 장착한 low counts mode SPECT를 통계처리한 결과 p-value가 0.10이상으로 두 실험의 결과는 통계적으로 유의하였다. 실험에 소요된 시간을 분석한 결과 planar scan은 LEUHR, LEHR, LEAP collimator 순서로 각각 $1803{\pm}268$ sec, $915{\pm}162$ sec, $501{\pm}134$ sec이었고, 비교실험인 low counting mode SPECT는 $1125.5{\pm}103.6$ sec, $900{\pm}64$ sec, $740{\pm}0$ sec 이었으며, 본원에서 사용하던 기존 프로토콜인 high counting mode SPECT는 $5794.5{\pm}946.5$ sec, $3620{\pm}397.9$ sec, $2020{\pm}104.5$ sec이었다. 관심실험인 LEAP collimator를 장착한low counting mode SPECT의 검사 소요시간 740 sec에 비하여, 기존 본원의 프로토콜인 LEHR collimator를 장착한 high counting mode SPECT의 검사 소요시간 평균은 3620sec이므로, 약 5배 정도 시간 단축이 가능한 것으로 조사되었으며, 모든 실험의 정량분석 결과도 임상적으로 유의한 것으로 분석되었다. 결국 high sensitivity LEAP collimator를 장착하여 lung SPECT를 시행하면, 임상적으로 유의한 정량분석 결과를 얻을 수 있으며, 동시에 검사시간을 효과적으로 단축시킬 수 있음을 의미한다.

Purpose : Although lung ventilation SPECT (LV-SPECT) has a good sensitivity in detection of deep lung lesions, it is difficult to apply the LV-SPECT to patients having breathing problems due to limited examination time. In this study, we evaluated the usefulness of LEAP collimator, which provides high detection sensitivity and tolerable resolution, for the LV-SPECT in terms of diagnostic accuracy and examination time. Materials and Methods : Four volunteers inhaled Technegas (370 MBq) and the lung ventilation planar scan (LVPS, 300 counts/view (cpv)) with LEHR collimator was performed using Siemens E.cam scanner as a reference test. LV-SPECT scans were performed with three collimators, LEHR, LEUHR, and LEAP, in low (7 kcpv) and high (70 kcpv) counting modes. The count ratios of left (LT) and right (RT) lung segments were calculated on the geometric mean view of anterior and posterior images for LVPS and on the summed coronal images of LV-SPECT, respectively. Comparing to LVPS, the usefulness of three different collimators for LV-SPECT was evaluated through statistical analysis (paired t-test), on count ratios of lung segments. Results : The average LT:RT ratio in LVPS was 47:53. For LV-SPECT, there were negligible difference of the LT:RT ratios (48:52 on average) among three different collimators in low and high counting modes. Comparing to standard LVPS with LEHR, all LV-SPECTs with different collimators resulted in similar diagnostic accuracy through paired t-test (p>0.05). The scan time in LVPS (6 views) was 17.3 min. For LV-SPECT (128 views) in low counting mode, it took 18.7 (LEUHR), 15.0 (LEHR), and 12.3 min (LEAP), respectively. Conclusion : Comparing to standard LVPS, the LV-SPECT with LEAP in low counting mode provided the comparable diagnostic accuracy in addition to shortened scan time.