핵의학과 PET 영상

양전자 방출 단층 촬영(PET)을 포함한 핵의학 영상은 해부학적 구조를 직접 보여주기보다는 투여된 방사성 추적자의 분포를 나타냅니다. 신호가 추적자의 생화학적 거동에서 비롯되므로, 이러한 기술은 생리적 및 대사적 기능을 매핑합니다. 특히 양전자 방출체는 추적자 섭취의 단층 촬영 재구성을 가능하게 합니다. 따라서 PET는 주로 기능적 양식이며, 해부학적 위치 파악을 위해 종종 CT 또는 MRI와 융합됩니다.

Definition

핵의학 영상은 투여된 방사성 추적자에서 방출되는 방사선으로부터 영상을 생성합니다. 양전자 방출 단층 촬영에서는 추적자가 양전자를 방출하며, 이 양전자의 소멸은 쌍을 이루는 광자를 생성하고, 이 광자는 동시 검출되어 추적자 분포의 단층 촬영 지도를 재구성합니다.

Scope

이 주제는 방사성 추적자가 영상 신호를 생성하는 방법, PET의 기본이 되는 소멸 광자의 동시 검출, 방출 단층 촬영의 재구성, 정량화를 위한 표준화된 획득 프로토콜 사용, 그리고 기능 영상이 단면 해부학과 결합되는 방식을 다룹니다. 이는 이러한 영상이 어떻게 생성되는지에 대한 참고 자료이며, 임상 지침이 아닙니다.

Core questions

• 투여된 방사성 추적자는 핵의학에서 어떻게 영상 신호를 생성합니까?
• 소멸 광자의 동시 검출은 PET 재구성을 어떻게 가능하게 합니까?
• 기능 영상이 CT 또는 MRI와 같은 해부학적 영상과 함께 융합되는 이유는 무엇입니까?
• 섭취 값을 비교할 수 있도록 획득 및 정량화가 어떻게 표준화됩니까?

Key concepts

• 방사성 추적자 원리
• 양전자 소멸 및 동시 검출
• 방출 단층 촬영 재구성
• 기능 및 대사 영상
• 표준화된 섭취 정량화
• 하이브리드 PET/CT 및 PET/MRI
• 테라노스틱스

Mechanisms

방사성 핵종으로 표지된 방사성 의약품이 투여되어 생화학적 표적에 따라 분포합니다. 이 방사성 의약품이 방출하는 방사선은 외부에서 감지되어 그 분포를 매핑합니다. PET에서 방사성 핵종은 양전자를 방출하며, 이 양전자는 근처의 전자와 소멸하여 반대 방향으로 이동하는 두 개의 511 keV 광자를 생성합니다. 이 광자들을 동시 검출함으로써 소멸 위치를 선을 따라 파악할 수 있으며, 이러한 많은 선들이 단층 영상으로 재구성됩니다. 최대 우도 기대값 최대화(maximum-likelihood expectation maximisation)와 같은 반복적인 통계적 재구성은 방출 과정을 모델링하여 영상 품질을 향상시킵니다(Shepp & Vardi, 1982). 신호가 구조보다는 기능을 반영하기 때문에, PET는 일반적으로 하이브리드 PET/CT 또는 PET/MRI로 획득되어 섭취를 해부학적 위치에 국소화할 수 있으며, 표준화된 획득은 정량적 비교를 지원합니다(Boellaard et al., 2014).

Clinical relevance

핵의학과 PET는 해부학적 영상에 기능적 및 대사적 차원을 추가하며, 적절한 사용 및 표준화된 성능에 대한 권장 사항은 일관된 해석을 지원합니다(Fletcher et al., 2008; Boellaard et al., 2014). 진단용 추적자와 치료용 방사성 핵종의 결합인 테라노스틱스(theranostics)는 성장하는 분야로 설명됩니다(Turner, 2018). 이 항목은 이러한 영상이 어떻게 생성되는지를 설명하며, 개별적인 진단 또는 치료 결정의 근거가 아닙니다.

History

핵의학은 20세기 중반에 방사성 추적자와 감마 카메라의 사용으로부터 발전했습니다. 양전자 방출 단층 촬영은 양전자 방출 추적자를 위한 단층 촬영 방법으로 등장했으며, 최대 우도 기대값 최대화와 같은 통계적 재구성 접근 방식은 방출 영상의 품질을 향상시켰습니다(Shepp & Vardi, 1982). 하이브리드 PET/CT, 그리고 이후 PET/MRI의 도입은 기능적 및 해부학적 영상을 결합했으며, 표준화된 지침은 정량적 실무를 체계화했습니다(Boellaard et al., 2014).

Key figures

• Lawrence Shepp
• Yehuda Vardi

Seminal works

• shepp-vardi-1982

Frequently asked questions

PET는 CT 또는 MRI와 어떻게 다릅니까?

CT와 MRI는 해부학적 구조를 직접 매핑하는 반면, PET는 투여된 방사성 추적자의 분포를 매핑하여 기능 또는 대사를 보여줍니다. PET는 기능적 소견을 해부학적 구조 내에서 위치시킬 수 있도록 CT 또는 MRI와 흔히 융합됩니다.

PET 영상을 형성하기 위해 무엇이 감지됩니까?

추적자는 양전자를 방출하며, 이 양전자는 전자와 소멸하여 각각 반대 방향으로 두 개의 광자를 생성합니다. 이 광자들을 동시 검출함으로써 사건의 위치를 파악하고 추적자 분포를 단층 촬영 방식으로 재구성할 수 있습니다.