Abstract
Purpose: The X-ray attenuation coefficient based on CT images is used for attenuation correction in PET/CT. The polychromatic X-ray beam can introduce beam-hardening artifact on CT images. The aims of the study were to evaluate the effect of dental metal prostheses in phantom and patients on apparent tracer activity measured with PET/CT when using CT attenuation correction. Materials and Methods: 40 normal patients (mean age $54{\pm}12$) was scanned between Jan and Feb 2010. NEMA(National Electrical Manufactures Association) PET $Phantom^{TM}$ (NU2-1994) was filled with $^{18}F$-FDG injected into the water that insert implant and metal prostheses dental cast. Region of interest were drawn in non-artifact region, bright steak artifact region and dark streak artifact region on the same transaxial CT and PET slices. Patients and phantom with dental metal prostheses and dental implant were evaluated the change rate of CT Number and $SUV_{mean}$ in PET/CT. A paired t-test was performed to compare the ratio and the difference of the calculated values. Results: In patients with dental metal prostheses, $SUV_{mean}$ was reduced 19.64% (p<0.05) in the non-steak artifact region than the brightstreak artifact region whereas was increased 90.1% (p>0.05) in the non-steak artifact region than the dark streak artifact region. In phantom with dental metal prostheses, $SUV_{mean}$ was reduced 18.1% (p<0.05) in the non-steak artifact region than the bright streak artifact region whereas was increased 18.0% (p>0.05) in the non-steak artifact region than the dark streak artifact region. In patients with dental implant, $SUV_{mean}$ was increased 19.1% (p<0.05) in the non-steak artifact region than the bright streak artifact region whereas was increased 96.62% (p>0.05) in the non-steak artifact region than the dark streak artifact region. In phantom with dental implant, $SUV_{mean}$ was increased 14.4% (p<0.05) in the non-steak artifact region than the bright streak artifact region whereas was increased 7.0% (p>0.05) in the non-steak artifact region than the dark streak artifact region. Conclusion: When CT is used for attenuation correction in patients with dental metal prostheses, 19.1% reduced $SUV_{mean}$ is anticipated in the dark streak artifact region on CT images. The dark streak artifacts of CT by dental metal prostheses may cause false negative finding in PET/CT. We recommend that the non-attenuation corrected PET images also be evaluated for clinical use.
PET/CT 검사는 기술의 발전에 따라 감쇄보정 방법이 $^{68}Ge$이나 $^{137}Cs$등의 동위원소를 사용하지 않고, CT 기반의 감쇄보정 영상을 구현하여 검사 시간의 단축과 해부학적인 영상을 제공한다. 그러나 CT 기반의 금속에 의한 CT 영상의 인공물이 발생하여 감쇄보정된 PET 영상에 영향을 준다. 그러므로 본 연구는 임상 실험과 phantom 실험을 통해 금속 치과 임상 실험은 구강 내질환이 없는 40명의 환자(평균나이: $56{\pm}17$세)를 대상으로 하였으며, 치아에 치과보철을 매식한 환자 20명과 치과 임플란트를 매식한 환자 20명을 대상으로 PET/CT 검사를 시행했다. phantom 실험은 원형 phantom내에 치과보철과 치과 임플란트를 매식한 치아모형을 이용하여 PET/CT 검사를 시행했다. 분석방법은 같은 단층상의 PET/CT 영상에서 CT 영상의 CT 값과 PET 영상의 표준섭취계수 변화를 인공물의 영향이 없는 부분, 어둡게 인공물이 나타난 부분, 밝게 인공물이 나타난 부분, 세 부분의 관심영역을 설정하여 측정했고, 통계분석은 대응표본 t-test를 이용했다. 치아 보철을 매식한 실험에서 환자의 경우 표준섭취계수가 인공물의 영향이 없는 부분에 비해 어둡게 인공물이 나타난 부분은 약 19.6% (p<0.05) 감소됐고, 밝게 인공물이 나타난 부분은 90.1% (p>0.05) 증가했다. phantom의 경우 표준섭취계수가 인공물의 영향이 없는 부분에 비해 어둡게 인공물이 나타난 부분은약 18.1% 감소됐고, 밝게 인공물이 나타난 부분은 18.0% 증가했다. 치아 임플란트를 매식한 실험에서 환자의 경우 표준섭취계수가 인공물의 영향이 없는 부분에 비해 어둡게 인공물이 나타난 부분은 약 19.1% (p<0.05) 증가됐고, 밝게 인공물이 나타난 부분은 96.6% (p>0.05) 증가했다. phantom의 경우 표준섭취계수가 인공물의 영향이 없는 부분에 비해 어둡게 인공물이 나타난 부분은 약 14.4% 감소됐고, 밝게 인공물이 나타난 부분은 7.0% 증가했다. PET/CT 검사의 CT 기반 보정 영상 구현 시 금속 치과 재료로 인해 CT 값에 영향을 주어 PET 영상에서도 표준섭취계수에 영향이 미치는 것을 볼 수 있다. 그리고 치아 임플란트보다 치아 보철에서 과 보정이 된 것을 볼 수 있다. 특히, 임상 실험에서 치아 보철의 표준섭취계수가 어둡게 인공물이 나타난 부분이 19.6% 감소되어 나타난 것을 확인 할 수 있어 위 음성으로 오인할 가능성이 있다. 그러므로 금속 치아 보철이나 임플란트를 시행한 환자들의 PET/CT 검사 시 구강내 병변이 의심 된다면, CT 영상으로 보정이 되지 않은 무보정(non-attenuation correction) PET 영상을 확인하는 것이 정확한 진단에 도움을 줄 것으로 사료된다.