몬테카를로 방법을 이용한 뼈PET/CT에서 평면영상의 생성

Abstract

99mTc-diphosphonate 화합물을 주사하고 감마카메라로 영상을 얻는 뼈스캔이나 18F-fluoride에서 나오는 양성자소멸 반응으로 생기는 감마선을 PET/CT로 영상화하는 뼈PET/CT는 혈류량과 뼈형성에 따라 집적되어 뼈질환을 진단하는데 이용된다. 하지만 뼈스캔에서 얻는 2차원 영상과 PET/CT기기에서 얻는 3차원 영상의 진단성능의 차이가 크기 때문에 두 검사의 영상을 직접적으로 비교하기 어렵다.3차원 PET/CT 영상으로 2차원 뼈스캔 영상과 비슷한 영상을 만들기 위해 감쇠, 산란, 콜리메이터, 검출기 등의 효과를 시뮬레이션 하고자 몬테카를로 시뮬레이션 방법을 이용하였다.PET 영상을 이용하여 가상의 방사선원을 분포시킨 다음, 방사선원에서 발생한 감마선이 가상의 카메라 표면에 도달하여 영상이 만들어 지는 과정을 구현하여 99mTc-diphosphonate 화합물을 이용하는 뼈스캔과 유사한 영상을 만들어 내고자 하였다. 방사선원 분포를 위해 비교적 나쁜 공간해상도를 갖는 PET 영상을 이용하는데 이에 의한 시뮬레이션 결과들은 실제 뼈스캔보다 낮은 공간해상도를 보이기 때문에 이를 보정하기 위해서 가상검출기의 고유해상도 수치와 위치를 조정하였다. 노이즈가 매우 적은 영상은 노이즈가 있는 실제 뼈스캔보다 병변이 보다 뚜렷하게 보이기 때문에 뼈스캔과 비슷한 정도의 진단율을 갖도록 영상에 Poisson 노이즈를 추가하였다.팬텀을 이용하여 실제 감마카메라에서 얻어진 영상과 유사한 영상을 시뮬레이션으로 얻어낼 수 있었다. 환자의 뼈 PET/CT를 기반으로 해서 만들어낸 영상은 비슷한 시기에 촬영한 뼈스캔과 유사한 병변/정상뼈 섭취 비율을 보여주어 직접적인 병변의 비교를 가능하게 하였다.이 방법은 뼈PET/CT와 뼈스캔의 비교가 필요한 임상적 상황에서 문제를 해결하는데 도움될 뿐만 아니라 병변에서 99mTc-diphosphonate 화합물과 18F-flouride의 생리학적 섭취 차이를 밝혀내는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.