A Refined Method for Quantification of Myocardial Blood Flow using N-13 Ammonia and Dynamic PET

N-13 암모니아와 양전자방출단층촬영 동적영상을 이용하여 심근혈류량을 정량화하는 새로운 방법 개발에 관한 연구

  • Kim, Joon-Young (Department of Nuclear Medicine, Samsung Medical Center) ;
  • Lee, Kyung-Han (Department of Nuclear Medicine, Samsung Medical Center) ;
  • Kim, Sang-Eun (Department of Nuclear Medicine, Samsung Medical Center) ;
  • Choe, Yearn-Seong (Department of Nuclear Medicine, Samsung Medical Center) ;
  • Ju, Hee-Kyung (Department of Nuclear Medicine, Samsung Medical Center) ;
  • Kim, Yong-Jin (Department of Physics, Hanyang University) ;
  • Kim, Byung-Tae (Department of Nuclear Medicine, Samsung Medical Center) ;
  • Choi, Yong (Department of Nuclear Medicine, Samsung Medical Center)
  • Published : 1997.03.15

Abstract

Regional myocardial blood flow (rMBF) can be noninvasively quantified using N-13 ammonia and dynamic positron emission tomography (PET). The quantitative accuracy of the rMBF values, however, is affected by the distortion of myocardial PET images caused by finite PET image resolution and cardiac motion. Although different methods have been developed to correct the distortion typically classified as partial volume effect and spillover, the methods are too complex to employ in a routine clinical environment. We have developed a refined method incorporating a geometric model of the volume representation of a region-of-interest (ROI) into the two-compartment N-13 ammonia model. In the refined model, partial volume effect and spillover are conveniently corrected by an additional parameter in the mathematical model. To examine the accuracy of this approach, studies were performed in 9 coronary artery disease patients. Dynamic transaxial images (16 frames) were acquired with a GE $Advance^{TM}$ PET scanner simultaneous with intravenous injection of 20 mCi N-13 ammonia. rMBF was examined at rest and during pharmacologically (dipyridamole) induced coronary hyperemia. Three sectorial myocardium (septum, anterior wall and lateral wall) and blood pool time-activity curves were generated using dynamic images from manually drawn ROIs. The accuracy of rMBF values estimated by the refined method was examined by comparing to the values estimated using the conventional two-compartment model without partial volume effect correction rMBF values obtained by the refined method linearly correlated with rMBF values obtained by the conventional method (108 myocardial segments, correlation coefficient (r)=0.88). Additionally, underestimated rMBF values by the conventional method due to partial volume effect were corrected by theoretically predicted amount in the refined method (slope(m)=1.57). Spillover fraction estimated by the two methods agreed well (r=1.00, m=0.98). In conclusion, accurate rMBF values can be efficiently quantified by the refined method incorporating myocardium geometric information into the two-compartment model using N-13 ammonia and PET.

N-13 암모니아 PET 동적영상을 이용하여 심근혈류량을 측정할 때, 부분용적효과와 스필오버현상을 보정하는 새로운 방법을 고안하고, 이 방법을 이용하여 측정한 심근혈류량을 2구획모델만을 이용한 종래의 방법과 비교, 분석하여 새로운 방법에 대한 효율성과 정확성을 고찰한다. 9명의 관상동맥 환자에서 20mCi의 N-13 암모니아를 안정상태와 부하상태에서 주사한 후, PET 동적영상을 얻어 심근의 3부분(중격, 전면벽, 측면벽)과 좌심실방에 관심영역을 그려 시간-방사능곡선을 얻었다. 심근의 3부분에 대한 심근혈류량과 스필오버분획을 기하학적 관심영역 모델 개념을 2구획모델에 포함시킨 새로운 방법과 종래의 2구획모델 방법으로 각각 구하였다. 이때 관심영역의 위치에 따른 심근혈류량을 알아보기 위해서 심근 밖에서 좌심실 중심쪽으로 20개의 관심영역을 그리고, 위의 두 방법을 이용하여 심근혈류량을 구하였다. 종래의 N-13 암모니아 2구획모델과 기하학적 모델 개념을 2구획모델에 포함시킨 새로운 방법으로 모델 합치 곡선을 구하였다. 관심영역 위치 변화에 대한 심근혈류량의 값을 종래의 방법과 새로운 방법으로 구하고, 부분용적효과를 정확하게 보정하기 위하여 관심영역을 심내막쪽에 설정하였다. 총 108개의 심근관심영역에서 두 가지 방법을 이용하여 구한 심근혈류량 사이의 회귀곡선 기울기는 1.57, 상관계수는 0.88이었다. 그리고 같은 방법으로 얻어진 스필오버분획들도 선형적 상관관계(r=1.00, 기울기=0.98)가 있었다. 결론적으로 N-13 암모니아 PET 동적영상과 기하학적 모델 개념을 2구획모델에 포함시킨 새로운 방법을 이용하여 구한 심근혈류량은 종래의 방법보다 더 효율적이며 정확하게 정량화되어짐을 알 수 있었으며, 앞으로 임상환경에서 심근혈류량 정량분석연구에 유용할 것이라고 생각한다. 환자 군에 비해 유의하게 낮았다(p<0.01). 결론적으로, 흉통을 호소한 환자에서 심근관류 신티그라피상 정상인 경우에는 심장사건의 발생율이 낮음을 알 수 있었고, 특히 관동맥조영술에 관동맥병변이있는 환자와 없는 환자간에 1차 심장사건의 발생율에 유의한 차이가 없는 것을 고려하면, 심근관류 신티그라피가 정상소견을 보이는 흉통환자는 정상 관동맥조영술 소견을 보이는 환자에 준하여 치료하여도 좋을 것으로 사료되었다.리고 0.19, 0.40, 0.53, 0.61이었다. 실제 속도상수의 비 $k_3/k_4$에 대한 (BG-OCC)/OCC와 $R_A,\;R_v$간의 상관계수는 각각 0.983, 0.984, 0.999이었으며 그때의 기울기는 각각 1.76, 0.47, 1.25이었다. 결 론 : IPT 약역학은 시간이 흐름에 따라 혈류량의 변동에 비해 도파민 운반체량의 변동에 더욱 민감한 경향을 보였으며 $k_3/k_4$에 대한 (BG-OCC)/OCC, $R_A,\;R_v$의 결과간에 좋은 상관관계를 가졌다. 따라서 이러한 약역학 컴퓨터시뮬레이션이 SPECT 영상을 이용한 도파민 운반체 또는 수용체 정량분석을 최적화하는데 매우 유용할 것으로 생각된다.TEX>-CIT SPECT는 파킨슨병의 조기진단 및 진행 추적에 임상적으로 유용할 것으로 판단된다., SCC 4예, AC 1예)였으며, 11예 중 9예(81.8%)에서 방사선학적 검사결과와 Tc-99m MIBI섭취율의 변화가 일치하였다. 결론적으로, Tc-99m MIBI SPECT는 폐암병소의 국소화 및 방사선치료 효과의 판정에 어느정도 유용하리라 사료되었다.냈고 4명에서는 low CBD obstruction을 나타내었으며 후에 CBD stone, CBD carcinoma,

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