N-13 암모니아 PET 동적영상을 이용하여 심근혈류량을 측정할 때, 부분용적효과와 스필오버현상을 보정하는 새로운 방법을 고안하고, 이 방법을 이용하여 측정한 심근혈류량을 2구획모델만을 이용한 종래의 방법과 비교, 분석하여 새로운 방법에 대한 효율성과 정확성을 고찰한다. 9명의 관상동맥 환자에서 20mCi의 N-13 암모니아를 안정상태와 부하상태에서 주사한 후, PET 동적영상을 얻어 심근의 3부분(중격, 전면벽, 측면벽)과 좌심실방에 관심영역을 그려 시간-방사능곡선을 얻었다. 심근의 3부분에 대한 심근혈류량과 스필오버분획을 기하학적 관심영역 모델 개념을 2구획모델에 포함시킨 새로운 방법과 종래의 2구획모델 방법으로 각각 구하였다. 이때 관심영역의 위치에 따른 심근혈류량을 알아보기 위해서 심근 밖에서 좌심실 중심쪽으로 20개의 관심영역을 그리고, 위의 두 방법을 이용하여 심근혈류량을 구하였다. 종래의 N-13 암모니아 2구획모델과 기하학적 모델 개념을 2구획모델에 포함시킨 새로운 방법으로 모델 합치 곡선을 구하였다. 관심영역 위치 변화에 대한 심근혈류량의 값을 종래의 방법과 새로운 방법으로 구하고, 부분용적효과를 정확하게 보정하기 위하여 관심영역을 심내막쪽에 설정하였다. 총 108개의 심근관심영역에서 두 가지 방법을 이용하여 구한 심근혈류량 사이의 회귀곡선 기울기는 1.57, 상관계수는 0.88이었다. 그리고 같은 방법으로 얻어진 스필오버분획들도 선형적 상관관계(r=1.00, 기울기=0.98)가 있었다. 결론적으로 N-13 암모니아 PET 동적영상과 기하학적 모델 개념을 2구획모델에 포함시킨 새로운 방법을 이용하여 구한 심근혈류량은 종래의 방법보다 더 효율적이며 정확하게 정량화되어짐을 알 수 있었으며, 앞으로 임상환경에서 심근혈류량 정량분석연구에 유용할 것이라고 생각한다.
Regional myocardial blood flow (rMBF) can be noninvasively quantified using N-13 ammonia and dynamic positron emission tomography (PET). The quantitative accuracy of the rMBF values, however, is affected by the distortion of myocardial PET images caused by finite PET image resolution and cardiac motion. Although different methods have been developed to correct the distortion typically classified as partial volume effect and spillover, the methods are too complex to employ in a routine clinical environment. We have developed a refined method incorporating a geometric model of the volume representation of a region-of-interest (ROI) into the two-compartment N-13 ammonia model. In the refined model, partial volume effect and spillover are conveniently corrected by an additional parameter in the mathematical model. To examine the accuracy of this approach, studies were performed in 9 coronary artery disease patients. Dynamic transaxial images (16 frames) were acquired with a GE $Advance^{TM}$ PET scanner simultaneous with intravenous injection of 20 mCi N-13 ammonia. rMBF was examined at rest and during pharmacologically (dipyridamole) induced coronary hyperemia. Three sectorial myocardium (septum, anterior wall and lateral wall) and blood pool time-activity curves were generated using dynamic images from manually drawn ROIs. The accuracy of rMBF values estimated by the refined method was examined by comparing to the values estimated using the conventional two-compartment model without partial volume effect correction rMBF values obtained by the refined method linearly correlated with rMBF values obtained by the conventional method (108 myocardial segments, correlation coefficient (r)=0.88). Additionally, underestimated rMBF values by the conventional method due to partial volume effect were corrected by theoretically predicted amount in the refined method (slope(m)=1.57). Spillover fraction estimated by the two methods agreed well (r=1.00, m=0.98). In conclusion, accurate rMBF values can be efficiently quantified by the refined method incorporating myocardium geometric information into the two-compartment model using N-13 ammonia and PET.
