The Evaluation for Attenuation Map using Low Dose in PET/CT System

PET/CT 시스템에서 감쇠지도를 만들기 위한 저선량 CT 평가

The current PET/CT system with high quality CT images not only increases diagnostic value by providing anatomic localization, but also shortens the acquisition time for attenuation correction than primary PET system. All commercially available PET/CT system uses the CT scan for attenuation correction instead of the transmission scan using radioactive source such as $^{137}Cs,\;^{68}Ge$. However the CT scan may substantially increase the patient dose. The purpose of this study was to evaluate quality of PET images reconstructed by CT attenuation map using various tube currents. in this study, images were acquired for 3D Hoffman brain phantom and cylindrical phantom using GE DSTe PET/CT system. The emission data were acquired for 10 min using phantoms after injecting 44.03 MBq of $^{18}F-FDG$. The CT images for attenuation map were acquired by changing tube current from 10 mA to 95 mA with fixed exposure time of 8 sec and fixed tube voltage of 140 kVp. The PET images were reconstructed using these CT attenuation maps. Image quality of CT images was evaluated by measuring SD (standard deviation) of cylindrical phantom which was filled with water and $^{18}F-FDG$ solution. The PET images were evaluated by measuring the activity ratio between gray matter and white matter in Hoffman phantom images. SDs of CT images decrease by increasing tube current. When PET images were reconstructed using CT attenuation maps with various tube currents, the activity ratios between gray matter and white matter of PET images were almost same. These results indicated that the quality of the PET images using low dose CT data were comparable to the PET images using general dose CT data. Therefore, the use of low dose CT is recommended than the use of general dose CT, when the diagnostic high quality CT is not required. Further studies may need to be performed for other system, since this study is limited to the GE DSTe system used in this study.

현재의 PET/CT 시스템은 양질의 CT 영상을 추가함으로 인하여 기존의 PET 만의 시스템에 비하여 정확한 병소 위치의 지정으로 인한 진단적 가치를 높인 뛰어난 장비로 알려져 있다. 대부분의 PET/CT 시스템은 기존의 PET시스템에서 감쇠 지도를 만들기 위하여 사용하던 $^{68}Ge$ 또는 $^{137}Cs$ 등의 투과선원이 아닌 CT data를 감쇠 지도로 사용함으로 인하여 감쇠보정을 위한 획득시간을 획기적으로 줄여주었다. 그러나 이 감쇠 보정용 CT의 사용은 환자의 피폭선량을 증가시키는 결과를 초래하였다. 본 연구의 목적은 PET/CT 시스템에서 PET 영상의 감쇠지도로 쓰이는 CT를 수행할 경우 원하는 화질을 유지할 수 있는 상태에서의 최저의 관전류값을 평가하는 것이었다. 영상 획득을 위한 기기로는 GE DSTe PET/CT 시스템을 사용하였다. 본 연구를 위하여 3D 호프만 팬텀과 원통형 팬텀에 1.190 mCi의 $^{18}F-FDG$를 주입하여 PET 영상 및 CT 영상을 획득하였으며 관전류를 140 kVp, 조사시간을 8초로 고정한 상태에서 CT의 관전류 값을 95 mA, 45 mA, 40 mA, 35 mA, 30 mA, 25 mA, 20 mA, 15 mA, 10 mA로 바꾸어가면서 영상을 획득하여 감쇠지도를 만든 후 그 data를 이용하여 재구성한 각각의 PET 영상의 질을 평가하였다. 영상평가를 위한 지표로는 CT 영상의 표준편차와 PET 영상에서의 회백질과 백질과의 비의 값을 이용하였다. 연구 결과 호프만 팬텀을 이용한 PET 영상에서의 회백질과 백질의 비율은 감쇠지도용 CT의 사용 관전류 95 mA, 45 mA, 40 mA, 35 mA, 30 mA, 25 mA, 20 mA, 15 mA, 10 mA에서 각각 3.79:1, 3.79:1, 3.78:1, 3.78:1, 3.77:1, 3.72:1, 3.72:1, 3.76:1, 3.76:1로 측정되었다. 이를 통하여 GE DSTe PET/CT 시스템의 경우 기기가 수행할 수 있는 최저의 관전류로 영상을 재구성하여도 PET 영상의 질에는 큰 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있었다. 본 연구는 GE DSTe PET/CT 시스템에 한정되어 수행된 연구로서 본 연구에서 사용된 시스템뿐만 아니라 다른 시스템에서도 지속적인 연구를 하여 환자에 대한 피폭을 최소화하기 위한 영상 획득방식의 최적화가 이루어져야 할 것으로 사료된다.