Comparison and Evaluation of the Effectiveness between Respiratory Gating Method Applying The Flow Mode and Additional Gated Method in PET/CT Scanning.

PET/CT 검사에서 Flow mode를 적용한 Respiratory Gating Method 촬영과 추가 Gating 촬영의 비교 및 유용성 평가

Purpose The present study aimed at assessing the effectiveness of the respiratory gating method used in the flow mode and additional localized respiratory-gated imaging, which differs from the step and go method. Materials and Methods Respiratory gated imaging was performed in the flow mode to twenty patients with lung cancer (10 patients with stable signals and 10 patients with unstable signals), who underwent PET/CT scanning of the torso using Biograph mCT Flow PET/CT at Bundang Seoul University Hospital from June 2016 to September 2016. Additional images of the lungs were obtained by using the respiratory gating method. SUVmax, SUVmean, and Tumor Volume ($cm^3$) of non-gating images, gating images, and additional lung gating images were found with Syngo,bia (Siemens, Germany). A paired t-test was performed with GraphPad Prism6, and changes in the width of the amplitude range were compared between the two types of gating images. Results The following results were obtained from all patients when the respiratory gating method was applied: $SUV_{max}=9.43{\pm}3.93$, $SUV_{mean}=1.77{\pm}0.89$, and $Tumor\;Volume=4.17{\pm}2.41$ for the non-gating images, $SUV_{max}=10.08{\pm}4.07$, $SUV_{mean}=1.75{\pm}0.81$, and $Tumor\;Volume=3.56{\pm}2.11$ for the gating images, and $SUV_{max}=10.86{\pm}4.36$, $SUV_{mean}=1.77{\pm}0.85$, $Tumor\;Volume=3.36{\pm}1.98$ for the additional lung gating images. No statistically significant difference in the values of $SUV_{mean}$ was found between the non-gating and gating images, and between the gating and lung gating images (P>0.05). A significant difference in the values of $SUV_{max}$ and Tumor Volume were found between the aforementioned groups (P<0.05). The width of the amplitude range was smaller for lung gating images than gating images for 12 from 20 patients (3 patients with stable signals, 9 patients with unstable signals). Conclusion In PET/CT scanning using the respiratory gating method in the flow mode, any lesion movements caused by respiration were adjusted; therefore, more accurate measurements of $SUV_{max}$, and Tumor Volume could be obtained from the gating images than the non-gating images in this study. In addition, the width of the amplitude range decreased according to the stability of respiration to a more significant degree in the additional lung gating images than the gating images. We found that gating images provide information that is more useful for diagnosis than the one provided by non-gating images. For patients with irregular signals, it may be helpful to perform localized scanning additionally if time allows.

폐암(Lung cancer) 환자의 경우 PET/CT 검사에서 호흡으로 인하여 영상의 정합오차가 발생하게 되는데 이로 인해 정확한 SUV 와 Tumor volume측정을 방해하는 요인으로 작용된다. $SUV_{max}$를 이용하여 폐암 환자의 수술 후 예측 및 항암화학요법의 효과를 평가하고 있으며, 방사선치료의 예후 예측 및 평가를 위해 현재 Tumor volume과 SUV를 이용한 지표가 사용되고 있다. 그렇기 때문에 정합오차를 줄이기 위해 본원에서는 Respiratory gating method를 적용하여 검사를 시행하고 있다. 본 연구는 Step and Go 방식이 아닌 Flow mode를 적용하여 Non-gating 영상과 첫 번째 Respiratory Gating영상, 그리고 추가로 부분 Respiratory gating 촬영하여 Respiratory gating method의 유용성에대해 알아보았다. 2016년 6월부터 2016년 9월까지 분당서울대학교병원에서 PET/CT 검사를 한 폐암 환자 20명(남:12명, 여:8명)을 대상으로 amplitude rang 15% 미만인 호흡이 안정한 환자군 10명 15%초과한 호흡이 불안정한 환자군 10명으로 나누어 비교분석하였다. 전체 환자에서 Non-gating 영상의 $SUV_{max}$는 $9.43{\pm}3.93$, $SUV_{mean}$은 $1.77{\pm}0.89$, Tumor Volume은 $4.17{\pm}2.41$로 측정되었고 기존 Gating 영상에서 $SUV_{max}$는 $10.08{\pm}4.07$, $SUV_{mean}$은 $1.75{\pm}0.81$, Tumor Volume은 $3.56{\pm}2.11$로 측정되었다. 그리고 추가 Lung gating 영상에서 $SUV_{max}$는 $10.86{\pm}4.36$, $SUV_{mean}$은 $1.77{\pm}0.85$, Tumor volume은 $3.36{\pm}1.98$을 얻었다. Non-gating 영상과 기존 Gating 영상, 그리고 기존 Gating 영상과 추가 Lung gating 영상을 비교했을 때 둘 다 $SUV_{mean}$ 값에서 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았으나(P>0.05) $SUV_{max}$와 Tumor volume에서 유의한 차이를 보였다(P<0.05). 그중 호흡이 안정한 환자군보다 호흡이 불안정한 환자군에서의 증감률이 더 크게 나타났다. Amplitude range 폭은 전체 20명 중 12명(Signal이 안정된 환자 3명 불안정한 환자 9명)이 추가 Lung gating을 했을 때 기존 Gating 영상보다 더 낮게 나타났다. 본 연구에 의하면 Flow mode를 적용하여 Respiration Gating Method로 촬영한 결과 추가적인 CT 촬영 없이 호흡으로 인해 발생하는 병변의 움직임을 보정해 주어 $SUV_{max}$, Tumor volume을 Non-gating 영상보다 더 정확하게 측정할 수 있었다. 그리고 처음 Gating 할 때보다 추가 촬영 시 호흡의 안정에 따른 Amplitude range 폭의 낮아짐을 알 수 있었다. 따라서 Gating 영상이 Non-gating 영상보다 진단에 더 유용한 정보를 제공함을 알 수 있었고, Signal이 불규칙적인 환자에게 시간적 여유가 있다면 추가로 부분 촬영을 하는 것이 도움이 될 것이라고 사료된다.