A study of organ-specific motion correction for positron emission tomography using artificial tumor

방사선학과/석사양전자방출단층촬영장치(PET)는 방사성동위원소를 이용하여 체내 생화학적 현상을 나타내는 핵의학 영상을 제공하여, 현재는 종양의 조기 진단 및 병기 결정, 예후 평가 등 진단 및 치료 분야에 널리 쓰이고 있다. 방출 데이터의 누적을 통해 얻는 PET 영상은 수 분의 검사 시간이 요구되기 때문에 움직임의 영향을 많이 받는다. 특히 흉부에 위치한 종양은 폐와 심장의 움직임으로 인해 번짐 현상과 위치의 왜곡 현상이 야기되어 정량적 분석에 악영향을 미친다. 이를 보정하기 위한 방법으로 외부 장비로 획득한 호흡 주기에 대하여 위상 별로 영상을 분리 획득하는 게이트모드 획득 방법이 많이 사용된다. 게이트모드 획득 방법은 분할 수가 클수록 움직임이 보정된 영상을 획득할 수 있지만, 전체 영상 획득 시간의 분산으로 인한 민감도의 감소가 동반된다. 또한 종양의 위치에 따라서 움직임의 영향 정도가 다르고, 외부 측정 신호와 실제 움직임의 차이가 있기 때문에, 이를 고려한 보정 방법이 필요하다. 이에 본 연구에서는 장기별 움직임 보정의 최적화를 위하여 다음과 같은 방법을 제안하였다. 첫째, 종양 모사체를 제작하여 개흉술을 통해 소동물의 체내에 직접 위치시킴으로써 폐와 간 영역의 실제 내부 움직임을 구현하였다. 둘째, 각기 다른 분할 수로 획득한 게이트모드 종양 모사체 영상의 표준섭취계수, 신호대잡음비, 반치전폭을 정량적으로 평가하여 종양 위치에 따른 최적의 게이트모드 분할 수를 정립하였다. 셋째, 게이트모드 영상을 개선하기 위해, 영역별로 측정한 내부 움직임을 이용하여 게이트모드 영상을 정합함으로써 개선된 움직임 보정 영상을 획득하였다. 마지막으로, 종양 모사체의 체내 삽입은 침습적 수술이 불가피한 방법이기에, 임상 적용 가능성을 찾기 위하여 디지털인체호흡모사팬텀(XCAT)과 GATE 시뮬레이션을 통해 종양을 구현하고, 호흡 움직임에 따른 종양의 움직임을 평가하였다. 본 연구는 종양 모사체를 통하여 실제 내부 움직임을 측정하고, 영역별 최적의 게이트모드 분할 수를 획득하고, 측정 움직임을 통한 정합과 재배열을 수행함으로써 영역별 움직임 보정 방법의 개선을 이루었다. 종양 모사체 방법은 전임상 단계에서 실제 움직임 측정과, 정량적 분석을 가능케 함으로써 임상에서의 움직임 보정 연구에도 기여할 것으로 기대된다.ope