• 대한핵의학회지
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• 제39권3호
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• pp.174-181
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• 2005

목적: 호흡게이트PET(이하 RGPET)을 이용하여 호흡에 의한 PET영상의 인공산물의 감소 효과를 호흡모형 팬톰을 제작하여 분석하였다. 특히 4D-CT를 시행하여 얻은 동일 호흡위상의 CT영상을 이용하여 RGPET의 감쇠 보정에 이용할 수 있도록 CT영상을 재구성하는 방법을 제시하였다. 대상 및 방법: 반복주기 6초, 진동 폭 26mm의 운동 팬톰에 각각 3 ml syringe와 10, 30 ml의 vial에 18.5 MBq (0.5 mCi) 18-F FDG를 주입한 후, 게이트의 유무에 따라 Discovery ST (GE Medical System, Milwaukee. WU) PET-CT 스캐너를 사용하여 PET/CT스캔을 시행하였다. 이때 호흡추적장치로는 적외선 CCD카메라 방식의 Real-Time Position Management (Varian Medical Systems, Palo Alto, CA)을 사용하였다. 호흡게이트PET 및 4D-CT스캔은 10% 호흡위상백분위 별로 총 10세트의 영상을 각각 획득하였다. 이와 같이 운동주기를 10개의 소 구간으로 분할하여 얻은 PET과 CT영상으로부터 각 물체의 위치를 분석하였고, 물체의 크기에 따른 운동 인공산물의 크기와 PET 계수 값의 감소간의 상관관계를 분석하였다. 결과: RGPET과 4D-CT상에서 물체의 중심위치를 호흡위상별로 분석한 결과, 오차범위 내에서 실제 위치와 잘 일치하였다. 게이트를 시행하지 않은 PET에서 관측된 물체의 크기는 상대적 운동크기에 비례하여 증가하여, 운동범위가 물체 크기의 2배가 되면 부피를 2.5배 가량 과대 평가하였다. 반면, 최대 uptake수치는 50% 가량 줄었다. 결론: RGPET을 통해 PET영상에서 나타나는 호흡으로 인한 인공산물의 대부분을 제거할 수 있음을 확인할 수 있었으며, 4D-CT스캔을 통해 획득한 동일위상의 CT 영상을 이용하여 보다 정확한 감쇠 보정 및 영상융합 결과를 얻었다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2005년도 제30회 춘계학술대회
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• pp.8-10
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• 2005

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2006년도 제33회 추계학술대회 발표논문집
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• pp.64-64
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• 2006

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제21권2호
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• pp.174-182
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• 2010

본 연구는 호흡 정보를 갖고 있는 PET 영상의 표준섭취계수(SUV: standard uptake value)를 이용하여 보다 정확하고 편리한 호흡동조 방사선치료의 metabolic target volume (MTV) 적용에 대한 유용성을 평가하고자 하였다. 평가를 위해 4D 팬텀에 임의의 인공산물을 만들어 PET 영상을 획득하였으며, 최대 SUV를 기준으로 임의로 설정한 50%, 30%, 그리고 5%의 SUV에서의 VOIs (Volumes Of Interest)와 호흡동조 방사선치료를 위한 4D-CT를 통해 획득한 호흡위상백분율에서 설정한 GTV (Gross Target Volume)을 비교하였다. 4D-CT를 통해 얻은 총합 GTV와 PET 영상의 30% SUV로 얻은 VOI와의 비교는 50%의 SUV로 얻은 VOI의 비교 결과보다 종(Longitudinal) 방향에서의 오차가 상당히 감소되었으며 4D 총합 CTV와 가장 일치하는 PET 영상은 5% SUV로 얻은 VOI로 관찰되었다. 4D PET/CT에서 전체 호흡의 25% 흡기에서 25% 호기까지 호흡위상백분율 영상의 30% SUV로 얻은 VOI는 IGRT (Image-guided radiation therapy)에 적용되는 4D-CT의 동일한 호흡위상백분율 영상에서 설정한 GTV와 비교한 결과, 최대 0.5 cm 이하로 잘 일치하였으며 4D PET의 5% SUV로 얻은 VOI의 경우 모든 방향에서 잘 일치하였다. 따라서 IGRT의 MTV 적용에 있어서 일반 PET 영상의 이용보다 4D PET 영상의 적용이 더 유용함을 보였다. 본 연구결과 현재 핵의학과에서 인체종양의 VOI를 30% SUV로 권고하고 있지만 30% 이하의 주변 SUV와 구분되는 최소 SUV를 선택해 적용한다면, 더욱 유용한 MTV 적용이 될 것으로 판단된다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.3-5
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• 2002

This paper describes research activities at National Institute of Radiological Sciences (NIRS), Japan in development of radiological apparatus, which cover 4-dimensinal (4D) CT, next-generation PET and several progresses in heavy-ion irradiation system at HIMAC (Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba).

• 핵의학기술
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• 제22권1호
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• pp.15-22
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• 2018

PET/MRI 검사 시 호흡에 의한 움직임은 영상의 질 저하는 물론 종양의 크기, 표준섭취계수의 오차를 발생시키는 원인이 된다. 본 연구에서는 일체형 PET/MRI 장비에서 MR기반 호흡 움직임 보정 방법의 적용에 따른 종양의 표준섭취계수, 크기와 영상 품질 변화를 평가하고자 하였다. Biograph mMR 3.0T (Siemens, Germany)장비에서 2016년 3월부터 7월까지 $^{18}F-FDG$ liver PET/MRI 검사를 시행한 30명 ($62.5{\pm}10.2$세)의 데이터를 분석하였다. 7분의 PET listmode 데이터를 획득하는 동안 MR 기반 호흡 움직임 보정 방법인 MAG, MTG와 NG T1 weighted MR 영상을 획득하였다. Gated PET 영상의 재구성은 35% efficiency window가 적용된 MAG와 MTG로부터 획득된 감쇄보정영상을 이용하여 시행하였다. Non-gate, MAG, MTG 영상에서 측정된 종양의 표준섭취계수와 Z축 방향의 크기 그리고 반치폭을 분석하였다 평균 $SUV_{max}$와 $SUV_{peak}$는 NG 대비 MAG 13.15%(P<0.0001), 8.66%(P<0.0001), MTG 13.27%(P<0.0001), 8.80%(P<0.0001) 증가하였으며 Z-축에서 평균 종양의 크기와 반치폭은 MAG 14.47%(P<0.0001), 15.49%(P=0.0004), MTG 14.89%(P<0.0001), 15.79%(P=0.0003) 감소하였으며 통계적으로 유의한 차이를 보였다. MAG와 MTG 비교 평가에서 MTG의 $SUV_{max}$와 $SUV_{peak}$는 MAG 대비 0.07%(P=0.8802), 0.13%(P=0.7766) 증가하였으며 Z-축에서 평균 종양의 크기와 반치폭은 0.49%(P=0.2786), 0.36%(P=0.2488) 감소하였다. 약 7분과 2분의 추가 검사시간이 필요한 MAG와 MTG에서 표준섭취계수와 종양의 크기, 반치폭에서 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 간 PET/MRI 검사 시 MR 기반 호흡 움직임 보정 방법을 적용하였을 때 NG 대비 MAG, MTG 모두에서 표준섭취계수와 종양의 크기 및 공간분해능이 개선되었으며 MAG와 MTG의 결과 값은 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 호흡에 의한 움직임에 영향을 받는 다양한 상 복부 검사에 MBRMCT를 적용 시 추가적인 장비의 설치 없이 약 2분의 추가 검사시간이 필요한 MTG 방법 적용하여 NG 대비 보다 정확한 정보를 제공할 수 있을 것으로 사료된다.

• 핵의학기술
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• 제21권1호
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• pp.54-59
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• 2017

폐암(Lung cancer) 환자의 경우 PET/CT 검사에서 호흡으로 인하여 영상의 정합오차가 발생하게 되는데 이로 인해 정확한 SUV 와 Tumor volume측정을 방해하는 요인으로 작용된다. $SUV_{max}$를 이용하여 폐암 환자의 수술 후 예측 및 항암화학요법의 효과를 평가하고 있으며, 방사선치료의 예후 예측 및 평가를 위해 현재 Tumor volume과 SUV를 이용한 지표가 사용되고 있다. 그렇기 때문에 정합오차를 줄이기 위해 본원에서는 Respiratory gating method를 적용하여 검사를 시행하고 있다. 본 연구는 Step and Go 방식이 아닌 Flow mode를 적용하여 Non-gating 영상과 첫 번째 Respiratory Gating영상, 그리고 추가로 부분 Respiratory gating 촬영하여 Respiratory gating method의 유용성에대해 알아보았다. 2016년 6월부터 2016년 9월까지 분당서울대학교병원에서 PET/CT 검사를 한 폐암 환자 20명(남:12명, 여:8명)을 대상으로 amplitude rang 15% 미만인 호흡이 안정한 환자군 10명 15%초과한 호흡이 불안정한 환자군 10명으로 나누어 비교분석하였다. 전체 환자에서 Non-gating 영상의 $SUV_{max}$는 $9.43{\pm}3.93$, $SUV_{mean}$은 $1.77{\pm}0.89$, Tumor Volume은 $4.17{\pm}2.41$로 측정되었고 기존 Gating 영상에서 $SUV_{max}$는 $10.08{\pm}4.07$, $SUV_{mean}$은 $1.75{\pm}0.81$, Tumor Volume은 $3.56{\pm}2.11$로 측정되었다. 그리고 추가 Lung gating 영상에서 $SUV_{max}$는 $10.86{\pm}4.36$, $SUV_{mean}$은 $1.77{\pm}0.85$, Tumor volume은 $3.36{\pm}1.98$을 얻었다. Non-gating 영상과 기존 Gating 영상, 그리고 기존 Gating 영상과 추가 Lung gating 영상을 비교했을 때 둘 다 $SUV_{mean}$ 값에서 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았으나(P>0.05) $SUV_{max}$와 Tumor volume에서 유의한 차이를 보였다(P<0.05). 그중 호흡이 안정한 환자군보다 호흡이 불안정한 환자군에서의 증감률이 더 크게 나타났다. Amplitude range 폭은 전체 20명 중 12명(Signal이 안정된 환자 3명 불안정한 환자 9명)이 추가 Lung gating을 했을 때 기존 Gating 영상보다 더 낮게 나타났다. 본 연구에 의하면 Flow mode를 적용하여 Respiration Gating Method로 촬영한 결과 추가적인 CT 촬영 없이 호흡으로 인해 발생하는 병변의 움직임을 보정해 주어 $SUV_{max}$, Tumor volume을 Non-gating 영상보다 더 정확하게 측정할 수 있었다. 그리고 처음 Gating 할 때보다 추가 촬영 시 호흡의 안정에 따른 Amplitude range 폭의 낮아짐을 알 수 있었다. 따라서 Gating 영상이 Non-gating 영상보다 진단에 더 유용한 정보를 제공함을 알 수 있었고, Signal이 불규칙적인 환자에게 시간적 여유가 있다면 추가로 부분 촬영을 하는 것이 도움이 될 것이라고 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제24권1호
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• pp.76-83
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• 2013

진단 및 치료분야에서 호흡 움직임이 미치는 영향에 대한 연구는 외부 움직임을 관찰하여 실시되었으나, 이러한 외부 움직임은 내부 장기의 실제 움직임을 반영하지 못한다. 이에 본 연구에서는 개의 흉부 내 비침습적 이식이 가능한 인공 폐결절을 제작하여 동물실험에 대한 적용가능성을 확인하고 PET 영상 획득 및 방사선조사 시 움직임의 영향을 평가하고자하였다. 인공폐결절은 8 Fr 일회용 위장용 영양공급튜브를 개조하여 제작하였다. 제작된 결절모델은 마취된 개 4마리에 기관을 경유하여 기관지에 삽입한 뒤 방사선투시장치를 이용하여 위치를 확인하였다. PET 촬영용 인공폐결절은 내강에 $^{18}F$-FDG를 주입한 뒤 호흡운동 모사체에 장착하여 정지 상태, 10 rpm과 15 rpm의 종축 왕복운동간 PET 촬영을 실시하였다. 방사선조사용 인공폐결절은 유리선량계를 이식한 뒤 PET 촬영 시와 동일한 호흡운동 모사체에 장착하여 정지 상태, 10 rpm과 15 rpm의 종축 왕복운동간 1 Gy 선량을 조사하였다. 인공폐결절은 방사선투시장치 영상에서 실험동물의 후엽 근위부 세기관지에 이식되며 호흡에 따라 결절의 위치가 변화함을 확인하였다. PET 영상에서의 인공폐결절은 모사된 호흡 움직임에 따라 움직임에 의한 인공산물을 나타내었으며, 호흡동조게이트 시 SNR은 7.21로 기준영상의 SNR 10.15에 비해 감소하였으나 프로파일상 게이트영상의 영상계수는 정적영상에 비해 기준영상과 유사하여 PET 영상의 질을 개선함을 확인하였다. 방사선조사 실험간 인공폐결절 내 삽입된 유리선량계에 조사된 조사선량은 정지 상태와 10 rpm의 종축 왕복운동에서 0.91 Gy로 차이를 보이지 않았으나, 15 rpm의 종축 왕복운동에서 0.90 Gy로 오차범위 내 감소를 나타내었으며, 이온 전리함을 통한 조사선량 검출에서도 근소한 감소를 나타내었다. 본 실험에서 제작된 인공폐결절은 실험동물의 후엽 근위부 세기관지에 높은 재현성을 보이며 방사선투시 영상에서 폐의 내부 움직임을 반영하였다. PET 영상 내 움직임에 의한 인공산물이 관찰되며, 방사선 조사연구에서는 호흡운동이 미약한 영상 흐림을 일으킴을 확인하였다. 따라서 본 인공폐결절은 진단 및 치료분야에서 실험동물을 이용한 움직임 기반 진단 및 치료 평가에 유용한 도구로 사용될 것으로 기대된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.91-98
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• 2023

본 논문에서는 자체 제작한 움직임 팬텀을 이용하여 다양한 호흡모사를 하고, PET/CT 장비 내의 데이터기 기반 보정프로그램을 적용하여 영상을 획득하고, 영상의 SUVmax 및 병변 부피를 분석하여 호흡에 따른 장기 또는 종양의 움직임으로 인한 인공물의 감소효과를 확인하였다. 이동거리 3 cm에서 데이터 기반 게이팅을 적용한 영상이 데이터 기반 게이팅을 적용하지 않은 영상보다 SUVmax가 팬텀 구의 지름이 10 mm, 13 mm, 17 mm, 22 mm, 28 mm, 37 mm에서 각각 2.37, 2.02, 1.44, 1.20, 0.42, 0.52 향상시키는 것으로 나타났고, 향상률로 표시하면 각각 72.5%, 73.3%, 51.3%, 25.8%, 8.6%, 7.2%이었다. 크기가 작은 병소의 SUVmax의 개선효과가 크게 나타났다. 데이터 기반 게이팅을 적용하지 않았을 때에 비하여 적용하였을 때에 1 cm, 2 cm, 3 cm에서 각각 5%, 12%, 18%의 영상의 면적이 감소하는 개선효과가 있었고, 그리고 움직임에 의한 인공물이 클 때 감소 효과도 커졌다. 데이터 기반 게이팅을 적용하면 검사절차가 간소화되고, 사술자의 피폭선량 감소효과와 더불어 호흡으로 인한 인공물을 감소시켜 영상의 질을 개선할 수 있음을 확인하였다.

• 핵의학기술
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• 제19권2호
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• pp.63-67
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• 2015

환자의 호흡에 의해 발생되는 인공물의 감소를 위한 다양한 방법들 중 호흡동조 시스템(이하 Q static scan)과 비교하여 CTAC Shift 보정방법, Additional scan(추가 검사방법)을 평가해보고자 한다. 본 연구는 2015년 2월에서 5월까지 본원을 내원한 환자들 중 영상에서 호흡에 의해 인공물이 발생한 환자 10명을 대상으로 진행하였으며 장비는 PET-CT Discovery 710 (GE Healthcare, MI, USA)과 호흡동조 시스템인 Varian사의 RPM system을 사용하였다. 환자는 24시간동안의 운동금지, 12시간동안 커피와 담배 금지, 8시간동안 금식을 한 후 충분한 수분을 섭취하고 도착시 혈관확보를 한 후 혈당 체크를 진행하며 $^{18}F$-FDG를 kg당 5.18 Mbq을 주사하였다. 그 후 1시간동안 안정을 취하고, 배뇨 후 검사를 진행하였다. CT조건은 관전압 120 kVp와 관전류 60 mAs, DFOV는 70 cm, Matrix size는 $192{\times}192$으로 모두 동일하게 진행하였다. 인공물이 발생한 영상을 기준으로 Additional scan, 호흡동조 시스템을 연동한 Q static scan, CTAC Shift 보정방법을 통해 영상화하였다. 각각의 영상에서 인공물의 감소를 비교하였으며, 육안적 평가와 SUVmax의 변화를 측정하였다. 인공물이 발생한 Whole body scan(WBS)을 통해 얻은 영상 대비 CTAC Shift 보정방법을 통해 얻은 영상의 경우 12~56%, Q static scan 영상은 17~54%, Additional scan 영상은 -27~46%의 변화율을 보였다. Blind Test에서는 CTAC Shift 보정영상이 4점으로 가장 높은 점수를 얻었고 Q static scan 영상이 3.5점, Additional scan 영상이 3.4점의 점수를 얻었다. Oneway ANOVA 검정을 통해 기준이 된 WBS scan 영상과 세 가지 Scan방법간에 유의한 차이를 보였으며(p<0.05) 세 가지 Scan방법간에는 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 그러나 Blind test에서는 세 가지 Scan방법간의 유의한 차이를 보였다. Additional scan과 Q static scan은 CTAC Shift 보정 방법보다 시간이 소요되며 환자에게 CT 재촬영에 의한 과피폭이 우려되며 Q static scan은 호흡의 기복이 심하거나 통증으로 인해 호흡 주기가 불규칙한 환자의 경우 적용하기에 어려움이 있다. CTAC Shift 보정 방법의 경우 제한적으로 보정이 가능하며 그 범위 또한 제한적이다. 이를 보완하기 위해 각 병원의 시스템을 적절히 이용하고 각 방법의 장점의 여러 요소들을 발전시킨다면 진단적 가치를 높이기 위한 방법의 하나로써 유용할 것으로 사료된다.