MDCT 선량측정에서 온도와 압력에 따른 보정과 Ionization Chamber의 Calibration 전후 선량의 비교평가

이창래,김희중,전성수,조효민,남소라,정지영,이영진,이승재,동경래,Lee, Chang-Lae,Kim, Hee-Joung,Jeon, Seong-Su,Cho, Hyo-Min,Nam, So-Ra,Jung, Ji-Young,Lee, Young-Jin,Lee, Seung-Jae,Dong, Kyung-Rae 한국의학물리학회 2008 의학물리 Vol.19 No.1

본 연구는 MDCT에서 선량을 측정하는데 사용되는 ionization chamber의 calibration 전과 후의 calibration factor에 따른 선량과 촬영실의 온도, 기압의 보정(correction factor) 적용 유무에 따른 $CTDI_w$를 비교 분석하는데 있다. 2007년 3월 21일에 교정된 Model 2026C electormeter (RADICAL 2026C, USA)를 이용한 MDCT (GE light speed plus 4 slice, USA)와 head and body CT dosimetry phantom을 사용하여 측정된 값을 비교 분석하였다. 결과는 calibration factor와 주변 온도, 압력의 correction factor를 보정 해 준 $CTDI_w$ 값이 보정을 하지 않고 계산된 값보다 $0.479{\sim}3.162mGy$의 범위만큼 더 많은 선량 값이 계산되었고 실제 병원에서 사용하는 복부 일반 CT (abdomen routine CT) 조건에서의 환자선량을 측정한 결과 factor적용 전과 후의 유효선량 차는 최고 0.7 mSv의 차이가 남을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과는 ionization chamber의 calibration과 촬영실 주변 온도와 압력이 환자선량의 측정과 계산에 중요한 요소임을 알 수 있다. 따라서 정확한 환자 선량 측정을 위해서는 촬영실 주변 온도와 압력뿐만 아니라 습도 및 recombination factor, x-ray beam quality 특성, 촬영조건(exposure conditions), 측정부위(scan region) 등에 대한 보정 factor들의 정확한 정보를 알아야 한다. This study aims to conduct the comparative analysis of the radiation dose according to before and after the calibration of the ionization chamber used for measuring radiation dose in the MDCT, as well as of $CTDI_w$ according to temperature and pressure correction factors in the CT room. A comparative analysis was conducted based on the measured MDCT (GE light speed plus 4 slice, USA) data using head and body CT dosimetric phantom, and Model 2026C electrometer (RADICAL 2026C, USA) calibrated on March 21, 2007. As a result, the $CTDI_w$ value which reflected calibration factors, as well as correction factors of temperature and pressure, was found to be the range of $0.479{\sim}3.162mGy$ in effective radiation dose than the uncorrected values. Also, under the routine abdomen routine CT image acquisition conditions used in reference hospitals, patient effective dose was measured to indicate the difference of the maximum of 0.7 mSv between before and after the application of such factors. These results imply that the calibration of the ion chamber, and the correction of temperature and pressure of the CT room are crucial in measuring and calculating patient effective dose. Thus, to measure patient radiation dose accurately, the detailed information should be made available regarding not only the temperature and pressure of the CT room, but also the humidity and recombination factor, characteristics of X-ray beam quality, exposure conditions, scan region, and so forth.

MDCT의 관전압, 관전류, 슬라이스 두께 변화에 따른 팬텀의 선량 분포 측정

이창래,전성수,남소라,조효민,정지영,김희중,Lee, Chang-Lae,Jeon, Seong-Su,Nam, So-Ra,Cho, Hyo-Min,Jung, Ji-Young,Kim, Hee-Joung 한국의학물리학회 2007 의학물리 Vol.18 No.3

본 연구는 MDCT (multi-detector computed tomography) 파라미터 변화에 따른 환자선량을 측정하고 평가 하고자 하였다. MDCT 파라미터의 다양한 변화에 의한 환자선량은 MDCT (GE light speed plus 4 slice, USA)와 model 2026C electrometer (RADICAL 2026C, USA), 그리고 head와 body의 CT선량 표준팬텀(standard polymethylmethacrylate)을 사용하여 측정 하였다. 그 결과 환자선량 $CTDI_w$ 값은 관전압과 관전류가 증가할수록 선형적으로 증가하였고 beam collimation이 증가 할수록 감소하였다. 따라서 관전압, 관전류는 환자의 피폭선량에 직접적인 영향을 주고 슬라이스 두께는 영향이 적은 것을 알 수 있었다. 임상의 전형적인 MDCT 복부 scan에서 120 kVp, 180 mAs, 20 mm collimation과 0.75 pitch의 조건하에 $CTDI_w$와 $CTDI_{vol}$의 측정값은 각각 20.2 mGy, 26.9 mGy이었고 스캔 길이가 271.3 mm인 환자의 DLP와 유효선량은 각각 $729.1\;mGy{\cdot}cm$, 10.9 mSv였다. The purpose of this study was to measure and evaluate radiation dose for MDCT parameters. Patient dose for various combination of MDCT parameters were experimentally measured, using MDCT (GE light speed plus 4 slice, USA), model 2026C electrometer (RADICAL 2026C, USA), standard Polymethylmethacrylate (PMMA) head and body CT dosimetry phantoms. In clinical situations, for a typical abdominal scan performed with MDCT at 120 kVp, 180 mAs, 20 mm collimation, and a pitch of 0.75 $CTDI_w,\;CTDI_{vol}$ were measured as 20.2 mGy, 26.9 mGy, respectively. When scan length is assumed as 271.3 mm, DLP and measured effective dose of the abdominal would be calculated as $729.1\;mGy{\cdot}cm$, 10.9 mSv, respectively.

ROC Analysis of Simulated Chest Lesions for Computed Radiography and Digital Radiography at Various Tube Voltages

조효민,김희중,이창래,정지영,박혜숙,Cho, Hyo-Min,Kim, Hee-Joung,Lee, Chang-Lae,Jung, Ji-Young,Park, Hye-Suk Korean Society of Medical Physics 2008 의학물리 Vol.19 No.4

본 연구에서는 다양한 관전압 사용에 따른 CR, DR 모의병변 흉부 영상을 이용하여 병변 검출 정도를 ROC 평가하였다. 모의 제작된 미세 폐 병변, 초기 침윤성 병변, 작은 혹 모양의 병변은 아크릴 판을 이용하여 인체형 흉부 팬텀과 포개놓고 영상을 획득하였으며 CR과 DR에서 각각 3개의 관전압(70 kV, 90 kV, 120 kV) 조건을 사용하였다. 총 18,000개의 관찰결과를 ROC평가 하였다. CR에서는 모든 병변에 대하여 70 kV로 획득한 영상이 높은 $A_z$값을 나타내었으나 DR에서는 두 개 병변에서만 70 kV로 획득한 영상이 높은 $A_z$값을 나타내었다. 본 연구내용을 바탕으로 검출기 종류와 관심 병변에 따른 최적의 관전압 조건을 사용하기 위하여 실제 환자에서의 임상 연구가 필요할 것으로 사료된다. Current digital radiographic systems are rapidly growing in clinical applications. The purpose of this study was to evaluate the diagnostic performance of computed radiography (CR) and digital radiography (DR) at different tube voltages in the detection of simulated chest lesions. Patterns of simulated interstitial lung disease, incipient infiltration, and nodules were superimposed over an anthropomorphic chest phantom. A simulated chest phantom radiograph was obtained with CR and DR at different tube voltages (70 kV, 90 kV, and 120 kV). A total of 18,000 observations were analyzed using a receiver operating characteristic (ROC) analysis. The detection of all lesions showed higher $A_z$ values at 70 kV than 120 kV with CR. For the DR, mean $A_z$ values at 70 kV were higher than other tube voltages not all lesions but for micro-nodule interstitial lung disease, linear interstitial lung disease, and incipient infiltration. Based on these results, a clinical study should be performed to judge the use of suitable tube voltage according to the type of detector system and lesions.

평균 유선선량 측정방법의 표준화 및 유방 두께, 실질양상과의 상관관계 분석

박혜숙,김희중,이창래,조효민,유아람,Park, Hye-Suk,Kim, Hee-Joung,Lee, Chang-Lae,Cho, Hyo-Min,Yu, A-Ram 한국의학물리학회 2009 의학물리 Vol.20 No.1

유방암은 우리나라 여성에게 발생하는 암 중에서 발병률이 높은 암이다. 따라서 유방자가진단, 임상적 검사, 유방 X선촬영 등과 같은 유방암 초기 검출검사는 중요하다. 이들 중 유방 X선촬영은 무자각증상 시기에 유방암 초기 검출을 위해 40대 이상의 여성들에게 매년마다 시행하기를 권고하고 있다. 그러나 유방의 유선조직은 방사선 민감성 조직이다. 이에 유방 X선촬영장치의 평가 중 평균 유선선량 측정은 매우 중요한 부분이 된다. 평균 유선선량의 직접측정은 어렵기 때문에 incident air kerma 측정, 적절한 변환계수 등을 적용하여 계산하게 된다. 따라서 본 연구의 첫 번째 목적은 평균 유선선량의 측정 방법의 표준화이다. 두 번째는 몬테칼로 시뮬레이션을 이용하여 평균 유선선량과 유방 실질양상 및 두께와 의 상관관계를 분석하고자 했다. 본 연구 결과, IAEA 가이드라인(CoP)에 따라 평균 유선선량 측정방법을 제시하였다. 전반적으로 우리나라는 유방촬영 시 받는 평균 유선선량이 식품의약품안전청 및 한국의료영상품질관리원에서 제시하는 3mGy 이하로 측정되었다. 측정된 평균 유선선량과 시뮬레이션된 평균 유선선량은 각각 1.7과 1.6 mGy로 큰 차이를 보이지 않았다. 시뮬레이션된 평균 유선선량은 주로 유방의 유선조직의 비율에 따라 의존한다. 유방의 glandularity 증가에 따라 낮은 에너지의 광자의 흡수가 증가하여 평균 유선선량도 증가하였다. 또한 유방의 두께가 두꺼울수록 평균 유선선량은 증가하였다. 결과적으로, 본 연구는 유방촬영의 진단 참고준위 확립을 위한 기초자료로 활용될 것이다. Breast cancer is the most common form of cancer among korean woman. Therefore, the early detection activities of breast cancer such as breast self-examinations, clinical breast examinations, mammography are important. A yearly mammography examination has been recommended for women aged 40 and older for the early detection of breast cancer in asymptomatic periods. However, the glandular tissue of breast is the most radiation-sensitive tissue, and the determination of average glandular dose (AGD) forms an important part of the quality control of the mammographic systems. Because of the difficulty of estimating AGD directly, it is often estimated from the measurements of the incident air kerma and by applying the appropriate conversion factors. The primary objective of this study was to standardize the method of measuring AGD. The secondary objective was to evaluate the relationships between AGD per various composition and thickness of the breast using Monte Carlo simulations. As a result, we standardized the method of measuring AGD according to International Atomic Energy Agency (IAEA) guidelines (CoP: an international code of practice). Overall, AGD for mammographic practice in Korea was less than 3.0 mGy recommended by the Korea Food and Drug Adminstration (KFDA) protocol, and Korean Institute for Accreditation of Medical Image (KIAMI). The measured and simulated AGD for a given condition were calculated as 1.7 and 1.6 mGy, respectively. For the AGDs obtained, there was no significant difference between them. The simulated AGD was dependent on the fraction of glandular tissue of the breast. The AGD increases with increasing of the breast glandularity due to increasing absorption of low energy photons. The AGD also increases as a function of breast thickness. In conclusion, the results of this study could be used as a baseline to establish a reference level of radiation dose in mammography.

이동형 디지털 X선 촬영장치의 구축 및 성능평가

조효민,남소라,이창래,정지영,김희중,Cho, Hyo-Min,Nam, So-Ra,Lee, Chang-Lae,Jung, Ji-Young,Kim, Hee-Joung 한국의학물리학회 2007 의학물리 Vol.18 No.3

최근 국내에서는 원거리에 있는 응급환자에 대한 원격의료서비스를 제공하기 위한 이동형 응급 의료 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구의 목적은 응급구조 차에 탑재 할 수 있는 이동형 디지털 X선 촬영 장치를 구축하고 시스템으로부터 획득한 영상에 대하여 영상 성능평가의 주요인자인 MTF (modulation transfer function), NPS (noise power spectrum) 및 DQE (detective quantum efficiency)를 정량화함으로써 응급상황 시 임상적으로 효용성 있는 영상의 획득 가능성을 평가하는 것이었다. 이동형 X선 장치(Mobix-1000; LISTEM, Wonju, Korea)와 디지털 X선 detector 시스템 (Alpha-R4000; Teleoptic PRA, Kyiv, Ukraine)으로 구축된 영상시스템에 대하여 성능평가를 수행하였다. 측정결과로 10% MTF는 2.4 cycles/mm를 나타내었고, DQE (0)는 조건선량 0.19, 0.5 그리고 1.3 mR에 따라 각각 54%, 55%, 그리고 76%로 측정되었다. 본 연구에서 획득한 영상평가 결과는 연구 중인 이동형 디지털 X선 촬영 장치의 응급 원격 의료에의 사용가치를 확인 할 수 있는 기초자료로서 이용될 수 있을 것으로 판단된다. Current digital radiography systems are rapidly glowing in clinical applications. The purpose of this study was to evaluate the characteristics of a mobile digital radiographic system. The performance of the mobile DR system was evaluated by measuring the modulation transfer function (MTF), noise power spectrum (NPS), and detective quantum efficiency (DQE). Measurements were made on a LISTEM Mobix-1000 generator and a Teleoptic PRA Alpha-R4000 detector. Imaging characteristics were measured for these two systems using the IEC-61267 defined RQA5 (kVp: 74, additional filtration: 21 mmAl) radiographic condition. The MTF at 10% was measured as 2.4 cycles/mm and the DQE(0) values for radiation exposure 0.19, 0.5, and 1.3 mR were measured as 54%, 55%, and 76%, respectively. The NPS curves gradually decreased at high spatial frequencies. This high DQE at low frequencies, may be useful for low frequency information. The results suggested that mobile DR system could be integrated with emergency ambulance system in teleradiologic imaging applications.

PET/CT 시스템에서 감쇠지도를 만들기 위한 저선량 CT 평가

남소라,조효민,정지영,이창래,임한상,박훈희,김희중,Nam, So-Ra,Cho, Hyo-Min,Jung, Ji-Young,Lee, Chang-Lae,Lim, Han-Sang,Park, Hoon-Hee,Kim, Hee-Joung 한국의학물리학회 2007 의학물리 Vol.18 No.3

현재의 PET/CT 시스템은 양질의 CT 영상을 추가함으로 인하여 기존의 PET 만의 시스템에 비하여 정확한 병소 위치의 지정으로 인한 진단적 가치를 높인 뛰어난 장비로 알려져 있다. 대부분의 PET/CT 시스템은 기존의 PET시스템에서 감쇠 지도를 만들기 위하여 사용하던 $^{68}Ge$ 또는 $^{137}Cs$ 등의 투과선원이 아닌 CT data를 감쇠 지도로 사용함으로 인하여 감쇠보정을 위한 획득시간을 획기적으로 줄여주었다. 그러나 이 감쇠 보정용 CT의 사용은 환자의 피폭선량을 증가시키는 결과를 초래하였다. 본 연구의 목적은 PET/CT 시스템에서 PET 영상의 감쇠지도로 쓰이는 CT를 수행할 경우 원하는 화질을 유지할 수 있는 상태에서의 최저의 관전류값을 평가하는 것이었다. 영상 획득을 위한 기기로는 GE DSTe PET/CT 시스템을 사용하였다. 본 연구를 위하여 3D 호프만 팬텀과 원통형 팬텀에 1.190 mCi의 $^{18}F-FDG$를 주입하여 PET 영상 및 CT 영상을 획득하였으며 관전류를 140 kVp, 조사시간을 8초로 고정한 상태에서 CT의 관전류 값을 95 mA, 45 mA, 40 mA, 35 mA, 30 mA, 25 mA, 20 mA, 15 mA, 10 mA로 바꾸어가면서 영상을 획득하여 감쇠지도를 만든 후 그 data를 이용하여 재구성한 각각의 PET 영상의 질을 평가하였다. 영상평가를 위한 지표로는 CT 영상의 표준편차와 PET 영상에서의 회백질과 백질과의 비의 값을 이용하였다. 연구 결과 호프만 팬텀을 이용한 PET 영상에서의 회백질과 백질의 비율은 감쇠지도용 CT의 사용 관전류 95 mA, 45 mA, 40 mA, 35 mA, 30 mA, 25 mA, 20 mA, 15 mA, 10 mA에서 각각 3.79:1, 3.79:1, 3.78:1, 3.78:1, 3.77:1, 3.72:1, 3.72:1, 3.76:1, 3.76:1로 측정되었다. 이를 통하여 GE DSTe PET/CT 시스템의 경우 기기가 수행할 수 있는 최저의 관전류로 영상을 재구성하여도 PET 영상의 질에는 큰 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있었다. 본 연구는 GE DSTe PET/CT 시스템에 한정되어 수행된 연구로서 본 연구에서 사용된 시스템뿐만 아니라 다른 시스템에서도 지속적인 연구를 하여 환자에 대한 피폭을 최소화하기 위한 영상 획득방식의 최적화가 이루어져야 할 것으로 사료된다. The current PET/CT system with high quality CT images not only increases diagnostic value by providing anatomic localization, but also shortens the acquisition time for attenuation correction than primary PET system. All commercially available PET/CT system uses the CT scan for attenuation correction instead of the transmission scan using radioactive source such as $^{137}Cs,\;^{68}Ge$. However the CT scan may substantially increase the patient dose. The purpose of this study was to evaluate quality of PET images reconstructed by CT attenuation map using various tube currents. in this study, images were acquired for 3D Hoffman brain phantom and cylindrical phantom using GE DSTe PET/CT system. The emission data were acquired for 10 min using phantoms after injecting 44.03 MBq of $^{18}F-FDG$. The CT images for attenuation map were acquired by changing tube current from 10 mA to 95 mA with fixed exposure time of 8 sec and fixed tube voltage of 140 kVp. The PET images were reconstructed using these CT attenuation maps. Image quality of CT images was evaluated by measuring SD (standard deviation) of cylindrical phantom which was filled with water and $^{18}F-FDG$ solution. The PET images were evaluated by measuring the activity ratio between gray matter and white matter in Hoffman phantom images. SDs of CT images decrease by increasing tube current. When PET images were reconstructed using CT attenuation maps with various tube currents, the activity ratios between gray matter and white matter of PET images were almost same. These results indicated that the quality of the PET images using low dose CT data were comparable to the PET images using general dose CT data. Therefore, the use of low dose CT is recommended than the use of general dose CT, when the diagnostic high quality CT is not required. Further studies may need to be performed for other system, since this study is limited to the GE DSTe system used in this study.

물리적 인자의 변화에 따른 다양한 구성물질의 하운스필드 단위 평가 및 응용

이승완,김희중,김태호,조소정,이창래,Lee, Seung-Wan,Kim, Hee-Joung,Kim, Tae-Ho,Jo, So-Jeong,Lee, Chang-Lae 한국의학물리학회 2009 의학물리 Vol.20 No.3

본 연구는 관전압(kVp), 관전류량(mAs)과 같은 물리적 인자의 변화에 따른 다양한 구성 물질의 하운스필드 단위(HU, Hounsfield Unit) 평가를 통해 전산화단층촬영(Computed Tomography) 장치에 대한 성능을 평가하고 이들의 응용가능성을 연구하고자 하였다. MDCT (Siemens SOMATOM Sensation 4, Germany)를 이용하여 밀도가 다른 다양한 물질의 물리적 인자의 변화에 따른 HU 값을 측정하였다. 실험결과 관전압이 증가함에 따라 물질의 HU 값은 대체적으로 감소하고, 특히 뼈와 조영제의 구성물질인 요오드(iodine)의 경우 관전압이 80 kVp에서 140 kVp로 증가했을 때 HU 값은 각각 32%, 42% 감소하였다. 반면, 50 mAs에서 400 mAs로 관전류량이 증가함에 따라 HU 값에는 큰 변화가 없었다. 그리고 물질의 밀도가 0.00 $g/cm^3$에서 1.82 $g/cm^3$로 증가함에 따라 HU 값은 선형적으로 증가하였다. 조영제의 구성물질인 요오드의 경우에는 농도가 증가함에 따라 HU 값은 선형적으로 증가하였고 관전압이 증가함에 따라 HU 값이 감소하였다. 관전압 증가에 따른 감소정도는 요오드의 농도에 따라 차이가 있으며 3%의 농도에서 가장 큰 차이를 보였다. 이러한 결과를 이용하여 single source CT 장치에서 혼합물의 물질분리 효과를 얻을 수 있었다. 본 연구를 통해 다양한 물질에 대한 물리적 인자와 HU의 상관관계를 확인하였고, single source CT 장치를 이용하여 물질분리 효과를 구현함으로써 CT 장치의 효율성을 증가시키고, 응용분야를 확장할 수 있을 것으로 기대한다. This study aims to evaluate CT (Computed Tomography) characteristics through the estimation of HU (Hounsfield Unit) and the corresponding variations using coefficient of variation values for various materials as a function of physical factor. HU values for various materials with varying densities as a function of physical factor were measured using MDCT (Siemens SOMATOM Sensation 4, Germany). The results showed that the HU values were decreased and increased as a function of kVp and material density, respectively. Especially, the HU values for bone and iodine at 140 kVp were 32% and 42% smaller than those at 80 kVp, respectively. In case of iodine, the HU values also decreased and increased as a function of kVp and concentration, respectively. While the HU values were fixed as a function of mAs. The decreased ratio of HU values between 80 keV and 140 keV was different at various concentration and maximum difference was shown as 1.73 at 3% concentration. These results indicated that it may be possible to separate composition of materials, e.g. iodine and bone, using single source CT. The results showed that dual energy techniques using single source CT can be applied to material separation and expand CT imaging techniques to other practical applications.

전신 PET/CT 영상 획득 프로토콜을 이용한 유효선량 평가

남소라,손혜경,이상훈,이창래,조효민,김희중,Nam, So-Ra,Son, Hye-Kyung,Lee, Sang-Hoon,Lee, Chang-Lae,Cho, Hyo-Min,Kim, Hee-Joung 한국의학물리학회 2006 의학물리 Vol.17 No.3

본 연구는 임상 환경에서의 전신 PET/CT 영상 획득방식 조건에서 환자가 받는 피폭선량을 Alderson 팬텀과 TLD를 이용하여 측정하는 것이었다. Philips GEMINI PET/CT에서는 $^{137}Cs$ 투과 스캔과 이와의 비교를 위한 고화질 CT 투과 스캔 및 토포그램을 각각 수행하여 각 인체 장기별 선량을 측정하였다. GE DSTe PET/CT에서는 감쇄 보정용 CT투과 스캔과 진단용 전신 CT스캔 및 토포그램 그램을 각각 수행하여 인체 내 장기별 선량을 측정하였다. 여기서 각 인체 장기는 ICRP 60에서 추천하는 장기를 참고로 선택하였다. 또한 실험에 사용한 TLD는 10 MV X선을 사용하여 교정한 후 5% 이내의 정확도를 가지는 것만 사용하였다. 그 결과 Philips GEMINI PET/CT에서의 $^{137}Cs$ 선원을 이용한 투과 스캔의 유효선량은 $0.14{\pm}0.950mSv$, 고화질 CT투과 스캔에서의 유효선량은 $29.49{\pm}1.508mSv$, 토포그램에서의 유효선량은 $0.72{\pm}0.032mSv$로 나타났다. 또한 GE DSTe PET/CT에서 감쇄보정용 CT투과 스캔의 유효선량은 $20.06{\pm}1.003mSv$, 진단용 전신 CT스캔의 유효선량은 $24.83{\pm}0.805mSv$, 토포그램의 유효선량은 $0.27{\pm}0.008mSv$로 나타났다. 임상 환경에서의 PET/CT 영상을 획득했을 시 종합 피폭은 PET영상을 획득했을 때의 유효선량을 더함으로써 평가할 수 있었다. 그 결과 Philips GEMINI PET/CT (Topogram+$^{137}Cs$ transmission scan + PET, Topogram +high Quality CT+ PET)와 GE DSTe PET/CT (Topogram+CT attenuation map+PET, Topogram+CT for diagnosis+PET)에서 환자가 받는 총 유효선량들은 각각($7.65{\pm}0.951mSv$와 $37.00{\pm}1.508mSv$), ($27.12{\pm}1.003mSv,\;31.89{\pm}0.805mSv$)로 나타났다. PET/CT 영상 획득 시에 가능한 한 피폭은 적게 하면서도 진단이 가능한 화질을 유지할 수 있는 최적의 프로토콜 마련이 시급한 것으로 생각된다. The purpose of this study was to evaluate the radiation dose for clinical PET/CT protocols in clinical environments using Alderson phantom and TLDs. Radiation doses were evaluated for both Philips GEMINI 16 slice PET/CT system and GE DSTe 16 slice PET/CT system. Specific organ doses with $^{137}Cs$ transmission scan, high quality CT scan and topogram in philips GEMINI PET/CT system were measured. Specific organ doses with CT scan for attenuation map, CT scan for diagnosis and topogram in GE DSTe PET/CT system were also measured. The organs were selected based on ICRP60 recommendation. The TLDs used for measurements were selected for within an accuracy of ${\pm}5%$ and calibrated in 10 MV X-ray radiation field. The effective doses for $^{137}Cs$ transmission scan, high qualify scan, and topogram in Philips GEMINI PET/CT system were $0.14{\pm}0.950,\;29.49{\pm}1.508\;and\;0.72{\pm}0.032mSv$ respectively. The effective doses for CT scan to make attenuation map, CT scan to diagnose and topogram in GE DSTe PET/CT system were $20.06{\pm}1.003,\;24.83{\pm}0.805\;and\;0.27{\pm}0.008mSv$ respectively. We evaluated the total effective dose by adding effective dose for PET Image. The total PET/CT doses for Philips GEMINI PET/CT (Topogram+$^{137}Cs$ transmission scan+PET, Topogram+high qualify CT+PET) and GE DSTe PET/CT (Topogram +CT for attenuation map+ PET, Topogram+diagnostic CT+ PET) are $7.65{\pm}0.951,\;37.00{\pm}1.508,\;27.12{\pm}1.003\;and\;31.89{\pm}0.805mSv$ respectively. Further study may be needed to be peformed to find optimal PET/CT acquisition protocols for reducing the patient exposure with good image qualify.

PACS와 의료영상디스플레이 시스템

김희중(Hee-Joung Kim),이창래(Chang-Lae Lee) Korean Society for Precision Engineering 2008 한국정밀공학회지 Vol.25 No.1

GATE 시뮬레이션을 이용한 I-131 영상의 산란 및 격벽통과 보정방법 연구

정지영,김희중,유아람,조효민,이창래,박혜숙,Jung, Ji-Young,Kim, Hee-Joung,Yu, A-Ram,Cho, Hyo-Min,Lee, Chang-Lae,Park, Hye-Suk 한국의학물리학회 2009 의학물리 Vol.20 No.2

I-131은 갑상선에 주로 집적되어 갑상선의 기능을 평가하는데 활용됨은 물론 높은 에너지의 베타선을 방출함으로써 암의 치료에도 널리 사용되고 있는 방사선 핵종이다. 그러나 I-131은 다양한 에너지의 감마선을 방출함으로써 핵의학 영상의 정량화가 어렵다. 특히 고에너지 영역의 감마선에 의한 격벽투과(septal penetration)와 산란선은 핵의학 진단영상에 악 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 격벽투과가 영상에 미치는 영향과 I-131의 산란보정 방법을 몬테카를로 시뮬레이션을 활용하여 알아보고자 하였다. 본 실험을 위하여 임상에서 사용되고 있는 범용성 고에너지 조준기를 장착한 핵의학 영상 기기인 FORTE 시스템(Philips, Netherlands)에 대해 모사하였다. 격벽투과가 영상에 미치는 영향을 알아보기 위하여 고에너지 조준기의 격벽을 두 가지 종류로 모사하여 보았다. 한 종류는 실제로 사용하고 있는 납으로 격벽을 모사하였으며, 다른 한 종류는 높은 에너지의 감마선이 투과할 수 없는 밀도와 원자번호가 아주 높은 임의의 물질로 구성하여 모사하였다. 각 각의 조준기를 통해 물팬텀안의 I-131 선 선원의 영상을 획득한 결과 납 격벽에서 획득한 선 선원의 반치폭 (Full Width at Half with Maximum, FWHM)과 십치폭(Full width at Tenth with Maximum, FWTM)은 각 각 41.2 mm, 206.5 mm였으며, 높은 에너지의 감마선이 투과할 수 없는 임의의 물질로 만든 격벽의 조준기에서는 반치폭과 십치폭이 각 각 27.3 mm, 47.6 mm로 측정되었다. 이는 고에너지의 감마선에 의한 격벽투과가 핵의학 영상의 선예도를 나쁘게 한다는 것을 알 수 있다. 또한 I-131을 이용한 핵의학 영상의 산란보정을 위하여 물 팬텀 속의 점 선원을 모사하고 영상을 획득하였다. 산란보정 방법으로는 삼중광봉우리창(Triple Energy Window method, TEW)을 이용하여 획득 영상 내의 산란선을 유추하는 방법을 사용하였다. 그러나 이러한 방법은 중심에너지 창의 범위에 따라 유추된 산란선의 양에 영향이 있으므로 더 정확한 산란선 유추를 위해 확장된 삼중광봉우리창(Extended Triple energy Window method, ETEW)을 적용, 기존의 방법과 비교하였다. 실험 결과 시뮬레이션의 데이터 분류를 통한 산란선으로만 획득된 점 선원 영상과 TEW와 ETEW 방법을 통해 유추된 산란선 영상결과, ETEW 방법으로 산란선을 유추한 방법이 기존의 TEW 방법보다 더 정확함을 알 수가 있었다. 본 연구는 시뮬레이션을 통한 I-131의 특성을 평가함으로써 I-131을 이용한 동위원소 치료 및 GATE 프로그램 연구의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. Scatter correction for I-131 plays a very important role to improve image quality and quantitation. I-131 has multiple and higher energy gamma-ray emissions. Image quality and quantitative accuracy in I-131 imaging are degraded by object scatter as well as scatter and septal penetration in the collimator. The purpose of this study was to estimate scatter and septal penetration and investigate two scatter correction methods using Monte Carlo simulation. The gamma camera system simulated in this study was a FORTE system (Phillips, Nederland) with high energy, general-purpose, parallel hole collimator. We simulated for two types of high energy collimators. One is composed of lead, and the other is composed of artificially high Z number and high density. We simulated energy spectrum using a point source in air. We estimated both full width at half maximum (FWHM) and full width at tenth maximum (FWTM) using line spread function (LSF) in cylindrical water phantom. We applied two scatter correction methods, triple energy window scatter correction (TEW) and extended triple energy window scatter correction (ETEW). The TEW method is a pixel-by pixel based correction which is easy to implement clinically. The ETEW is a modification of the TEW which corrects for scatter by using abutted scatter rejection window, which can overestimate or the underestimate scatter. The both FWHM and FWTM were estimated as 41.2 mm and 206.5 mm for lead collimator, respectively. The FWHM and FWTM were estimated as 27.3 mm and 45.6 mm for artificially high Z and high density collimator, respectively. ETEW showed that the estimation of scatter components was close to the true scatter components. In conclusion, correction for septal penetration and scatter is important to improve image quality and quantitative accuracy in I-131 imaging. The ETEW method in scatter correction appeared to be useful in I-131 imaging.