Development of a New Cardiac and Torso Phantom for Verifying the Accuracy of Myocardial Perfusion SPECT

심근관류 SPECT 검사의 정확도 검증을 위한 새로운 심장.흉부 팬텀의 개발

Corrections of attenuation, scatter and resolution are important in order to improve the accuracy of single photon emission computed tomography (SPECT) image reconstruction. Especially, the heart movement by respiration and beating cause the errors in the corrections. Myocardial phantom is used to verify the correction methods, but there are many different parts in the current phantoms in actual human body. Therefore the results using a phantom are often considered apart from the clinical data. We developed a new phantom that implements the human body structure around the thorax more faithfully. The new phantom has the small mediastinum which can simulate the structure in which the lung adjoins anterior, lateral and apex of myocardium. The container was made of acrylic and water-equivalent material was used for mediastinum. In addition, solidified polyurethane foam in epoxy resin was used for lung. Five different sizes of myocardium were developed for the quantitative gated SPECT (QGS). The septa of all different cardiac phantoms were designed so that they can be located at the same position. The proposed phantom was attached with liver and gallbladder, the adjustment was respectively possible for the height of them. The volumes of five cardiac ventricles were 150.0, 137.3, 83.1, 42.7 and 38.6ml respectively. The SPECT were performed for the new phantom, and the differences between the images were examined after the correction methods were applied. The three-dimensional tomography of myocardium was well reconstructed, and the subjective evaluations were done to show the difference among the various corrections. We developed the new cardiac and torso phantom, and the difference of various corrections was shown on SPECT images and QGS results.

단일광자방출컴퓨터단층촬영(SPECT) 시 정확도의 개선을 위하여 산란과 감약의 보정, 분해능의 개선이 매우 중요하다. 특히 호흡이나 맥동에 대한 심장의 움직임은 보정 에러의 원인이 된다. 심장 팬텀이 보정방법에 대한 검증을 위해 사용되고 있으나, 현재 사용 중인 팬텀들은 실제 인체 데이터와 다른 점이 많이 나타나고 있다. 즉 팬텀을 사용한 결과는 임상데이터와 같게 취급할 수가 없다. 저자들은 흉곽의 인체 구조와 같은 신뢰성 있는 새로운 팬텀을 개발하였다. 새로운 팬텀은 폐와 심장의 전면, 측면 및 상부가 접하는 작은 종격구조를 가지고 있다. 용기는 아크릴로 만들었으며 종격은 물 등가물질을 사용하여 제조하였다. 폐는 에폭시레진의 고형 폴리우레탄 폼을 사용하였다. 5가지 크기의 심장은 게이트 심근관류 SPECT의 정량적 분석을 위하여 개발되었다. 심장팬텀들의 종격은 같은 포지션에 위치할 수 있도록 고안되었다. 완성된 팬텀은 간과 담낭에 부착되고 각각 높이 조절이 가능하다. 5개의 심실의 용적은 각각 150.0, 137.3, 83.1, 42.7과 38.6ml이다. 새로운 팬톰을 사용하여 SPECT 검사를 시행하고 보정법을 적용한 후에 영상의 차이를 검토하였다. 심장의 3차원 단층상이 효율적으로 재구성 되었으며 여러 가지 보정방법의 차이를 나타내기 위하여 주관적 평가도 시행하였다. 저자들은 SPECT영상과 QGS(Quantitative Gated SPECT) 결과로서 보정방법의 차이를 나타낼 수 있는 새로운 팬텀을 개발하여 보고하는 바이다.