Effect of the Dose Reduction Applied Low Dose for PET/CT According to CT Attenuation Correction Method

PET/CT 저선량 적용 시 CT 감쇠보정법에 따른 피폭선량 저감효과

Purpose: Low dose of PET/CT is important because of Patient's X-ray exposure. The aim of this study was to evaluate the effectiveness of low-dose PET/ CT image through the CTAC and QAC of patient study and phantom study. Materials and Methods: We used the discovery 710 PET/CT (GE). We used the NEMA IEC body phantom for evaluating the PET data corrected by ultra-low dose CT attenuation correction method and NU2-94 phantom for uniformity. After injection of 70.78 MBq and 22.2 MBq of 18 F-FDG were done to each of phantom, PET/CT scans were obtained. PET data were reconstructed by using of CTAC of which dose was for the diagnosis CT and Q. AC of which was only for attenuation correction. Quantitative analysis was performed by use of horizontal profile and vertical profile. Reference data which were corrected by CTAC were compared to PET data which was corrected by the ultra-low dose. The relative error was assessed. Patients with over weighted and normal weight also underwent a PET/CT scans according to low dose protocol and standard dose protocol. Relative error and signal to noise ratio of SUV were analyzed. Results: In the results of phantom test, phantom PET data were corrected by CTAC and Q.AC and they were compared each other. The relative error of Q.AC profile was been calculated, and it was shown in graph. In patient studies, PET data for overweight patient and normal weight patient were reconstructed by CTAC and Q.AC under routine dose and ultra-low dose. When routine dose was used, the relative error was small. When high dose was used, the result of overweight patient was effectively corrected by Q.AC. Conclusion: In phantom study, CTAC method with 80 kVp and 10 mA was resulted in bead hardening artifact. PET data corrected by ultra- low dose CTAC was not quantified, but those by the same dose were quantified properly. In patients' cases, PET data of over weighted patient could be quantified by Q.AC method. Its relative difference was not significant. Q.AC method was proper attenuation correction method when ultra-low dose was used. As a result, it is expected that Q.AC is a good method in order to reduce patient's exposure dose.

PET/CT에서 환자피폭 문제로 인해 저 선량의 중요성이 강조되고 있다. 본 연구에서는 기존에 사용되던 CT 데이터를 이용한 감쇠보정법인 CTAC와 새롭게 적용된 Q.AC를 환자실험과 팬텀 실험을 통해 저 선량으로 촬영 시 PET 영상에 미치는 영향에 대해 알아보고자 한다. 실험장비는 GE사의 PET/CT Discovery 710 (GE Healthcare, USA)를 사용하였으며 팬텀실험으로 감쇠보정의 정량적 평가를 위한 NEMA IEC body phantom과 균일성 평가를 위한 Uniform NU2-94 phantom을 사용하였다. 각각의 팬텀 내부에 동위원소 18-F FDG를 70.78 MBq, 22.2 MBq 주입하고 CT조건은 저 선량조건으로 80 kVp, 10 mA로부터 일반선량 조건으로 140 kVp, 120 mA 조건까지 스캔 후 CTAC와 Q.AC 두 감쇠보정법을 적용하여 재구성하였다. PET 영상에서 일반선량 조건을 기준값으로 정하고 horizomtal profile과 vertical profile을 통해 정량평가를 시행하고 기준값과의 상대적 오차를 평가하였다. 또한 환자실험으로 정상체중 환자와 과체중 환자를 구분하여 저 선량과 일반선량으로 비교 촬영한 뒤 CTAC와 Q.AC로 재구성된 PET영상에서 주요장기별 SUV에 대한 상대적 오차와 신호 대 잡음비를 비교분석하였다. 팬텀실험 결과 저선량 조건에서 CTAC와 Q.AC로 각각 재구성한 PET 영상의 profile과 상대적 오차에서 CTAC보다 Q.AC가 기준값과의 오차가 적은 그래프를 얻었다. 환자실험의 경우 일반선량 조건에서는 정상체중 환자와 과체중 환자 모두 감쇠보정법에 따른 상대적 오차값의 변화가 적었으나 저 선량 조건에서는 정상체중 환자보다 과체중 환자에서 감쇠보정법의 변경에 의한 상대적 오차의 감소폭이 커짐으로 기준값과 차이가 감소하였다. 기존의 감쇠보정법인 CTAC는 80 kVp, 10 mA의 저선량 CT를 사용하는데 있어 PET 영상의 선속경화현상이 발생한다. 이로 인해 CTAC를 이용하여 재구성된 PET 데이터는 정량화하는데 문제가 될 수 있음을 확인했다. 반면에 새로운 알고리즘이 적용된 Q.AC는 과체중 환자의 경우 80 kVp, 10 mA 정도까지는 140 kVp, 120 mA 조건으로 촬영하여 재구성한 PET 데이터 결과와 차이가 적음을 확인할 수 있었다. Q.AC를 이용한 경우 기존보다 저 선량의 CT를 이용해 PET의 재구성에 이용할 수 있으므로 환자의 피폭을 줄이는 데 큰 역할을 할 것으로 기대한다.