Abstract
$^{131}I$ is a radiological isotope being used widely for treatment of cancer as emitting gamma-ray and it is also applied to estimate the function of thyroid for its accumulation in thyroid. However, $^{131}I$ is more difficult to quantitate comapred to $^{99m}Tc$, because $^{131}I$ has multiple energy gamma-ray emissions compared to $^{99m}Tc$ which is a mono energetic gamma-ray source. Especially, scattered ray and septal penetration resulted by high energy gamma ray have a bad influence upon nuclear medicine image. The purpose of this study was to estimate scatter components depending on the different source locations within a phantom using Monte Carlo simulation (GATE). The simulation results were validated by comparing with the results of real experiments. Dual-head gamma camera (ECAM, Chicago, Illinois Siemens) with high energy, general-purpose, and parallel hole collimators (hole radius: 0.17 cm, septal thickness: 0.2 cm, length: 5.08 cm) was used in this experiment. The NaI crystal is $44.5{\times}59.1\;cm$ in height and width and 0.95 cm in thickness. The diameter and height of PMMA phantom were 16 cm and 15 cm, respectively. The images were acquired at 5 different locations of $^{131}I$ point source within the phantom and the images of $^{99m}Tc$ were also acquired for comparison purpose with low energy source. The simulation results indicated that the scattering was influenced by the location of source within a phantom. The scattering effects showed the same tendency in both simulation and actual experiment, and the results showed that the simulation was very adequate for further studies. The results supported that the simulation techniques may be used to generalize the scattering effects as a function of a point source location within a phantom.
$^{99m}Tc$은 핵의학 영상 획득 물리적 특성이 우수하지만 유기화 작용이 일어나지 않아 갑상선 호르몬의 합성능력이 없는 결절을 진단하는데 제한을 받는다. 이와는 달리 $^{131}I$은 유기화 작용으로 인하여 갑상선의 기능을 평가하는데 활용됨은 물론 높은 에너지의 베타선과 감마선을 방출함으로써 암의 치료에도 널리 사용되고 있는 방사선 핵종이다. 그러나 $^{131}I$은 단일에너지의 감마선을 방출하는 $^{99m}Tc$ 등과는 달리, 다양한 에너지의 감마선을 방출함으로써 핵의학 영상의 정량화가 어려운 단점이 있으며, 특히 고에너지 영역의 감마선에 의한 격벽투과와 산란선은 핵의학 진단영상에 악영향을 미치게 되는 단점이 있다. 본 연구에서는 팬텀 내에서 선원의 위치 변화에 따른 산란의 영향을 알아보기 위해 GATE (Geant4 Application for Tomographic Emission) 시뮬레이션 도구로 dual-head 감마카메라(ECAM), PMMA 팬텀(RADICAL, USA), 점선원 0.1 mCi를 사용하여 모사하였다. 팬텀 내에서 $^{131}I$ 점선원을 X축, Y축으로 위치를 변화시키며 영상을 획득하였다. 또 산란 매질의 유무에 따른 영향을 확인하기 위해 같은 위치에서 점선원이 팬텀 안에 있을 때와 공기 중에 있을 때를 비교 하였다. 저에너지 선원과 비교를 위해 같은 방법으로 $^{99m}Tc$으로도 시뮬레이션 하였다. 또한 시뮬레이션과 똑같은 환경에서 측정 실험을 통해 시뮬레이션의 타당성을 검증 하였다. 이 연구에서는 한 팬텀 내에서도 위치 변화에 따라 산란의 영향이 달라진다는 것을 시뮬레이션을 통해 확인하였다. 이러한 분포 변화는 시뮬레이션과 측정 실험 모두에서 동일한 경향을 나타내었으므로 시뮬레이션이 타당함을 확인할 수 있었다. 시뮬레이션을 이용하면 X축, Y축 위치 변화만 아닌 다양한 경우에 대해서도 위치 변화에 따른 산란 영향의 예상이 가능할 것이며 나아가 산란 보정 연구의 기초 자료로 사용될 것이라 생각한다.
