Brute-Force Method를 이용한 국내외 PM<SUB>2.5</SUB> 기여도 산정 방법에 대한 고찰

남기표(Ki-pyo Nam),이한솔(Han-sol Lee),이진주(Jin-ju Lee),박현주(Hyun-ju Park),최진영(Jin-young Choi),이대균(Dae-gyun Lee) 한국대기환경학회 2019 한국대기환경학회지 Vol.35 No.1

연구논문 : 표준화 방법에 따른 기후변화 취약성 지수의 민감성 연구

남기표 ( Ki Pyo Nam ),김철희 ( Cheol Hee Kim ) 한국환경영향평가학회 2013 환경영향평가 Vol.22 No.6

IPCC showed that calculation of climate vulnerability index requires standardization process of various proxy variables for the estimation of climate exposure, sensitivity, and adaptive capacity. In this study, four different methodologies of standardization methods: Z-score, Rescaling, Ranking, and Distance to the reference country, are employed to evaluate climate vulnerability- VRI (Vulnerability-Resilience Indicator) over Korean peninsula, and the error ranges of VRI, arising from employing the different standardization are estimated. All of proxy variables are provided by CCGIS (Climate Change adaptation toolkit based on GIS) which hosts information on both past and current socio-economic data and climate and environmental IPCC SRES (A2, B1, A1B, A1T, A1FI, and A1 scenarios) climate data for the decades of 2000s, 2020s, 2050s, and 2100s. The results showed that Z-score and Rescaling methods showed statistically undistinguishable results with minor differences of spatial distribution, while Ranking and Distance to the reference country methods showed some possibility to lead the different ranking of VRI among South Korean provinces, depending on the local characteristics and reference province. The resultant VRIs calculated from different standardization methods showed Cronbach`s alpha of more than 0.84, indicating that all of different methodologies were overall consistent. Similar horizontal distributions were shown with the same trends: VRI increases as province is close to the coastal region and/or it close toward lower latitude, and decreases as it is close to urbanization area. Other characteristics of the four different standardization are discussed in this study.

기상-대기질 모델을 활용한 2010~2014년 우리나라 PM₁₀ 변동 특성 분석: 기상 요인을 중심으로

남기표 ( Ki-pyo Nam ),이대균 ( Dae-gyun Lee ),박지훈 ( Ji-hoon Park ) 한국환경영향평가학회 2018 환경영향평가 Vol.27 No.5

본 연구에서는 기상조건 변화에 따른 우리나라 PM₁₀ 농도변화 범위를 정량적으로 산정하기 위하여, 2010년에서 2014년까지(5년간) 모델의 입력자료인 국내외 배출량을 동일하게 가정하였을 때 기상 조건에 따른 우리나라 PM₁₀ 농도변화 범위를 분석하였다. 본 분석에 사용된 모델은 WRF(ver.3.8.1)과 CMAQ(ver.5.0.2)이며, 기상 입력자료는 NCEP FNL 1°×1° 자료, 국외 배출량 목록은 MIX 2010, 국내 배출량 목록은 CAPSS 2010을 이용하였다. 모델 모사결과는 2010년의 전국 일평균 PM₁₀ 농도에 대해 측정값과 0.82의 R값을 보이며 실제 PM₁₀ 농도의 증감경향을 잘 나타냈지만, 모델은 실제 PM₁₀ 농도와 비교하여 과소모의 하는 것으로 나타났다. 기상 및 대기질 모델을 통해 모사된 우리나라 연평균 PM₁₀ 농도는 기상조건의 변화로 인해 2010년 대비 평균적으로 약 2.6 μg/㎥의 농도변화를 나타내었으며, 계절별로는 봄, 여름, 가을, 겨울에 대해 각각 4.8 μg/㎥, 1.7 μg/㎥, 1.7 μg/㎥, 4.2 μg/㎥의 표준편차를 나타내며 봄철과 겨울철에 상대적으로 큰 PM₁₀ 농도 차이를 나타냈다. 전국 18개 권역을 대상으로한 지역별 분석 결과에서는 기상조건의 변화로 인해 모든 지역에서 연평균 PM₁₀ 농도가 1.0 μg/㎥ 이상의 표준편차를 나타냈으며, 특히 서울과 경기북부, 경기남부, 강원영서, 충북 지역의 경우 2.0 μg/㎥ 이상으로 타 지역에 비해 상대적으로 높은 차이를 나타냈다. The impact of meteorological condition on surface PM₁₀ concentrations in South Korea was quantitatively simulated from 2010 to 2014 using WRF (ver.3.8.1) and CMAQ (5.0.2) model. The result showed that seasonal standard deviations of PM10 induced by change of weather conditions were 4.8 μg/㎥, 1.7 μg/㎥, 1.7 μg/㎥, 4.2 μg/㎥ for spring, summer, autumn and winter compared to 2010, respectively, with the annual mean standard deviation of about 2.6 μg/㎥. The results of 18 regions in South Korea showed standard deviation of more than 1 μg/㎥ in all regions and more than 2 μg/㎥ in Seoul, Northern Gyeonggi, Southern Southern Gyeonggi, Western Gangwon and Northern Chungcheong in South Korea.

WRF-CMAQ 모델링 시스템을 활용한 PM_2.5 농도변동 원인 분석: 2016년과 2017년의 가을철을 중심으로

남기표 ( Ki-pyo Nam ),임용재 ( Yong-jae Lim ),박지훈 ( Ji-hoon Park ),김덕래 ( Deok-rae Kim ),이재범 ( Jae-bum Lee ),김상민 ( Sang-min Kim ),정동희 ( Dong-hee Jung ),최기철 ( Ki-chul Choi ),박현주 ( Hyun-ju Park ),이한솔 ( Han-sol 한국환경영향평가학회 2018 환경영향평가 Vol.27 No.2

본 연구에서는 지상 기상 및 PM_2.5 농도, GOCI 위성의 AOD 등 다양한 관측 자료와 WRF-CMAQ 모델링을 통해 2016년과 2017년의 우리나라 가을철 PM_2.5 농도변화 원인을 분석하였다. 지상에서 관측된 2017년 전국 평균 PM_2.5 농도는 2016년에 비해 약 12.3% (3.0 μg/㎥) 감소한 것으로 나타났다. 두 해간 PM_2.5 농도 차이는 10월과 11월의 두 사례(사례1: 10월 11일~10월 20일, 사례2: 11월 15일~19일) 기간에 주로 발생하였으며, 2017년의 기상조건이 2016년에 비하여 국외로부터 대기오염물질의 장거리 수송이 어렵고, 국내의 대기환기 효과를 증가시키는 방향으로 변화한 것이 주요한 원인으로 분석되었다. WRFCMAQ 모델링 시스템을 이용하여 기상조건 변화가 PM_2.5 농도에 미치는 정량적인 영향을 평가한 결과, PM_2.5 모의농도는 2016년 대비 2017년의 사례1 기간에는 64.0% (23.1 μg/㎥) 감소, 사례2 기간에는 35.7% (12.2 μg/㎥) 감소한 것으로 나타나, 관측 농도 기반 감소율인 53.6% (사례1)와 47.8% (사례2)에 상응하는 감소율을 보였다. 따라서 기상조건 변화가 우리나라 가을철 PM_2.5 농도 변화에 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 기상조건 변화로 인한 우리나라 PM_2.5 농도 감소에 미친 국내외 기여율은 사례1 기간에 국외로부터의 장거리 수송영향이 52.8% 그리고 대기환기 효과에 따른 국내영향이 47.2% 로 국내외 영향이 유사하게 나타나지만, 사례2 기간에는 국외영향이 66.4% 그리고 국내영향이 33.6%로서 국외영향의 감소효과가 더 크게 나타났다. It was analyzed to identify the cause of PM_2.5 concentration changes for the fall in 2016 and 2017 in South Korea using ground measurement data such as meterological variables and PM_2.5, AOD from GOCI satellite, and WRF-CMAQ modeling system. The result of ground measurement data showed that the PM_2.5 concentrations for the fall in 2017 decreased by 12.3% (3.0 μg/㎥) compared to that of 2016. The difference of PM_2.5 concentrations between 2016 and 2017 mainly occurred for 11 Oct. - 20 Oct. (CASE1) and 15 Nov. - 19 Nov. (CASE2) when weather conditions were difficult to long-range transport from foreign regions and favored atmospheric ventilation in 2017 compared to 2016. Simulated PM_2.5 concentrations in 2017 decreased by 64.0% (23.1 μg/㎥) and 35.7% (12.2 μg/㎥) during CASE1 and CASE2, respectively. These results corresponded to the changes in observed PM_2.5 concentrations such as 53.6% for CASE1 and 47.8% for CASE2. It is implied that the changes in weather conditions affected significantly the PM_2.5 concentrations for the fall between 2016 and 2017. The contributions to decreases in PM_2.5 concentrations was assessed as 52.8% by long-range transport from foreign regions and 47.2% by atmospheric ventilation effects in domestic regions during CASE1, whereas their decreases during CASE2 were affected by 66.4% from foreign regions and 33.6% in domestic regions.

효율적인 대기정책 마련을 위한 대기질 모델 활용방안 고찰

남기표(Ki-Pyo Nam),이대균(Dae-Gyun Lee),이재범(Jae-Bum Lee),최기철(Ki-Cheol Choi),장임석(Lim-Seok Jang),최광호(Kwang-Ho Choi) 한국대기환경학회 2018 한국대기환경학회지 Vol.34 No.5

동아시아 지역의 계절별 기상패턴에 따른 우리나라 PM_2.5 농도 및 기여도 특성 분석: 2015년 집중측정 기간을 중심으로

남기표,이대균,장임석,Nam, Ki-Pyo,Lee, Dae-Gyun,Jang, Lim-Seok 한국환경영향평가학회 2019 환경영향평가 Vol.28 No.3

본 연구에서는 지상 $PM_{2.5}$ 측정 자료와 일기도 자료, WRF 및 CMAQ 모델을 활용하여 동북아시아 지역의 계절별 $PM_{2.5}$ 거동특성을 분석하였으며, 대기질 모델에 BFM을 적용하여 우리나라 $PM_{2.5}$ 농도에 대한 계절별 국내외 기여도를 평가하였다. 일기도 자료를 기반으로 국내 $PM_{2.5}$ 측정 자료 및 대기질 모사결과를 통해 $PM_{2.5}$의 거동특성을 분석한 결과, 동북아 지역에서의 $PM_{2.5}$는 장거리 수송된 대기오염 물질의 유입 및 대기정체 현상에 기인한 농도의 증가 또는 깨끗한 공기의 유입에 따른 농도의 감소 등의 특징이 계절별 종관기상 특성에 따라 상이하게 나타났다. 대기질 모델에 BFM (Brute-Force Method)을 적용하여 우리나라 6개 집중측정소 지점의 $PM_{2.5}$ 농도에 대한 국내외 기여도 평가를 수행한 결과, 백령도 지역은 낮은 자체 배출량과 동시에 중국으로부터 인접한 지리적 특성으로 인해 국외로부터의 기여가 지배적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 반면, 서울, 울산과 같이 높은 자체 배출량 특성을 나타내는 지역의 경우, $PM_{2.5}$에 대한 국외 기여도는 타 지역에 비해 상대적으로 낮게 나타남과 동시에 계절에 따른 기여도의 표준편차는 상대적으로 높게 나타나는 특징을 보였다. 본 연구는 우리나라를 중심으로 계절별 기상조건 변화에 따른 동북아 지역의 $PM_{2.5}$ 거동특성을 분석하여 국내 대기오염물질 현상에 대한 이해를 증진함과 동시에, 지역 배출특성에 따라 $PM_{2.5}$ 농도에 대한 국내외 기여도는 상이할 수 있음을 알려 향후 대기질 개선 대책 수립시 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. In this study, the characteristics of seasonal $PM_{2.5}$ behavior in South Korea and other Northeast Asian regions were analyzed by using the $PM_{2.5}$ ground measurement data, weather data, WRF and CMAQ models. Analysis of seasonal $PM_{2.5}$ behavior in Northeast Asia showed that $PM_{2.5}$ concentration at 6 IMS sites in South Korea was increased by long-distance transport and atmospheric congestion, or decreased by clean air inflow due to seasonal weather characteristics. As a result of analysis by applying BFM to air quality model, the contribution from foreign countries dominantly influenced the $PM_{2.5}$ concentrations of Baengnyeongdo due to the low self-emission and geographical location. In the case of urban areas with high self-emissions such as Seoul and Ulsan, the $PM_{2.5}$ contribution from overseas was relatively low compared to other regions, but the standard deviation of the season was relatively high. This study is expected to improve the understanding of the air pollutant phenomenon by analyzing the characteristics of $PM_{2.5}$ behavior in Northeast Asia according to the seasonal weather condition change. At the same time, this study can be used to establish the air quality policy in the future, knowing that the contribution of $PM_{2.5}$ concentration to the domestic and overseas can be different depending on the regional emission characteristics.

The Comparison of Quantitative Indices by Changing an Angle of LAO View in Multi-Gated Cardiac Blood Pool Scan

윤순상,남기표,류재광,김성환,Yoon, Soon-Sang,Nam, Ki-Pyo,Ryu, Jae-Kwang,Kim, Seong-Hwan The Korean Society of Nuclear Medicine Technology 2012 핵의학 기술 Vol.16 No.1

게이트 심장 혈액풀 스캔(Gated cardiac blood pool scan, MUGA)은 좌심실의 기능을 평가하는 데 유용한 검사로 심근독성 항암제를 투여 받는 환자에서 심박출 계수(Ejection Fraction, EF)를 추적, 감시하는데 이용되어 많은 검사가 시행되고 있다. EF를 산출하기 위해 좌전사위상(Left Anterior Oblique, LAO)에서 좌우 심실이 분리되도록 각도를 조절해야 하는데 이때 LAO 각도의 설정은 정량분석 값에 영향을 미칠 가능성이 있어, 이에 본 연구는 LAO 각도의 변화가 정량분석 값에 영향을 미치는지 살펴보고자 한다. 2011년 06월부터 09월까지 본원에서 MUGA 검사를 시행한 환자 49명(남 8명, 여 41명)을 대상으로 하였다. 먼저 최적 중격상(Best septal view)으로 촬영 후, 전면과 측면 측으로 LAO 각도를 가감하여 총 3회 촬영하였다. ${\pm}5^{\circ}$로 환자 20명, ${\pm}10^{\circ}$로 29명을 촬영하였고, 관심영역을 자동 및 수동으로 각각 설정하여 좌심실의 EF와 확장기말계수, 수축기말계수를 비교하였다. 먼저 관심영역을 자동으로 분석하였을 때, ${\pm}5^{\circ}$의 경우, LAO, LAO $-5^{\circ}$, LAO $+5^{\circ}$에서의 EF의 평균값은 각각 $61.0{\pm}7.5%$, $62.1{\pm}7.1%$, $60.9{\pm}6.7%$ ($p$=0.841)이었고, 이때의 확장기말계수, 수축기말계수 역시 통계적으로 유의한 차이가 없었다($p$<0.05). ${\pm}10^{\circ}$의 경우, EF의 평균값은 각각 $62.4{\pm}9.54%$, $62.3{\pm}10.8%$, $61.6{\pm}9.3%$ ($p$=0.938)이었고, 이때의 확장기말계수, 수축기말계수 역시 통계적으로 유의한 차이가 없었다($p$<0.05). 또한 관심영역을 수동으로 분석하였을 때, ${\pm}5^{\circ}$의 경우, EF의 평균값은 각각 $62.8{\pm}7.1%$, $63.6{\pm}7.5%$, $62.7{\pm}7.3%$ ($p$=0.903)이었고, 이때의 확장기말계수, 수축기말계수 역시 통계적으로 유의한 차이가 없었다($p$<0.05). ${\pm}10^{\circ}$의 경우, EF의 평균값은 각각 $65.5{\pm}9.0%$, $66.3{\pm}8.7%$, $63.5{\pm}9.3%$ ($p$=0.473)이었고, 이때의 확장기말계수, 수축기말계수 역시 통계적으로 유의한 차이가 없었다($p$<0.05). 최적 중격상을 기준으로 하였을 경우, ${\pm}5{\sim}10^{\circ}$의 영상의 차이는 EF에 유의한 변화를 주지 않을 것으로 판단된다. 다만 최적 중격상에서 벗어난 영상은 좌심실의 벽 운동 등과 같은 심장의 운동상태를 정성적으로 평가함에 있어서 판독자에 따라 편차가 발생할 수 있으므로 주의해야 할 것이다. Purpose: The multi-gated cardiac blood pool scan is to evaluate the function of left ventricle (LV) and usefully observe a value of ejection fraction (EF) for a patient who is receiving chemotherapy. To calculate LVEF, we should adjust an angle of left anterior oblique (LAO) view to separate both ventricles. And by overlapped ventricles, it is possible to affect LVEF. The purpose of this study is to investigate and compare quantitative indices by changing an angle of LAO view. Materials and methods: We analyzed the 49 patients who were examined by multi-gated cardiac blood pool scan in department of nuclear medicine at Asan Medical Center from June to September 2011. Firstly, we acquired "Best septal" view. And then, we got images by addition and subtraction of angle for LAO view to anterior and lateral. We compared three LAO views for 20 people by 5 degrees and 39 people by 10 degrees. And we analyzed quantitative indices, EF, end diastole and end systole counts, by automated and manual region of interest (ROI) modes. Results: Firstly, we analyzed quantitative indices by automated ROI mode. In case of 5 degrees, the averages of EF are $61.0{\pm}7.5$, $62.1{\pm}7.1$, $60.9{\pm}6.7%$ ($p$=0.841) in LAO, LAO $-5^{\circ}$ and LAO $+5^{\circ}$ respectively. And there is no difference in end diastole and end systole counts ($p$<0.05). In case of 10 degrees, the averages of EF are $62.4{\pm}9.5$, $62.3{\pm}10.8$, $61.6{\pm}.9.3%$ ($p$=0.938) in LAO, LAO $-10^{\circ}$ and LAO $+10^{\circ}$ respectively. And there is no difference in end diastole and end systole counts ($p$<0.05). Secondly, we analyzed quantitative indices by manual ROI mode. In case of 5 degrees, the averages of EF are $62.8{\pm}7.1$, $63.6{\pm}7.5$, $62.7{\pm}7.3%$ ($p$=0.903) in LAO, LAO $-5^{\circ}$ and LAO $+5^{\circ}$ respectively. And there is no difference in end diastole and end systole counts ($p$<0.05). In case of 10 degrees, the averages of EF are $65.5{\pm}9.0$, $66.3{\pm}8.7$, $63.5{\pm}.9.3%$ (p=0.473) in LAO, LAO $-10^{\circ}$ and LAO $+10^{\circ}$ respectively. And there is no difference in end diastole and end systole counts ($p$<0.05). Conclusion: When an image is nearly "Best septal" view, the difference of LAO angle would not affect to change LVEF. Although there was no difference in quantitative analysis, deviations could happen when to interpret wall motion qualitatively by reading physicians.

PET/CT 검사에서 호흡에 따른 인공산물을 줄이기 위한 Average CT의 유용성

김정선,남기표,박승용,류재광,차민경,Kim, Jung-Sun,Nam, Ki-Pyo,Park, Seung-Yong,Ryu, Jae-Kwang,Cha, Min-Kyeong 대한핵의학기술학회 2010 핵의학 기술 Vol.14 No.1

종양학에서 암의 진단, 병기 결정, 재발 판정, 그리고 치료에 대한 반응의 평가에 PET/CT의 유용함은 이미 인정되고 있다. 그런데 크기가 작거나 폐의 기저 부위, 혹은 간의 상부에 위치한 종양일수록 호흡으로 인한 위치 변위와 왜곡의 정도가 크며 PET영상의 SUV에도 영향을 미치게 된다. 따라서 정상 호흡 상태에서 얻어지는 PET 또는 CT영상을 토대로 방사선 치료를 하게 되면 치료해야 할 표적이 치료 범위에서 벗어나거나 정상 조직에 과도한 방사선이 조사될 수 있으므로 치료율이 낮아지거나 방사선에 의한 부작용이 증가할 수 있다. 본 논문의 목적은 호흡에 의한 인공산물을 최소화하고 보다 정확한 SUV 측정을 위해 ACT를 이용한 감쇠 보정 방법을 적용하여 그 유용성을 평가하고자 함이다. 하 흉부에 종양이 있는 13명의 환자를 대상으로 Discovery STE8 PET/CT스캐너를 사용하여 두 가지의 PET/CT영상을 얻었다. HCT를 사용한 감쇠 보정 영상과 ACT를 사용한 감쇠 보정 영상에서 측정한 인공물의 크기와 $SUV_{max}$를 비교 분석하였다. 인공물은 모든 환자의 하 흉부의 백색 음영 영역을 측정하여 평가하였다. $SUV_{max}$는 주요 종양의 $SUV_{max}$를 측정하여 평가하였다. 분석 프로그램은 Advantage Workstation v4.3을 사용하였다. 환자에게 7.4 MBq (0.2 mCi)/kg의 $^{18}F$-FDG를 투여한 1시간 뒤 스캔하였다. 방출 스캔은 3 min/bed로 스캔하였다. HCT 보정 영상과 비교하여 ACT 보정 영상에서 인공산물의 크기가 눈에 띄게 줄어든 것을 관찰할 수 있었다. 하 흉부의 저 보정으로 인한 인공산물 크기는 ACT 보정 영상과 HCT 보정 영상 각각 $1.5{\pm}3.5$ cm과 $13.4{\pm}4.2$ cm를 나타냈다. 주요 병소의 $SUV_{max}$의 변화는 ACT 보정 영상이 HCT 보정 영상보다 눈에 띄게 상승하였다. ACT 보정 영상에서 HCT영상과 비교하여 tumor의 $SUV_{max}$가 평균 $5.3{\pm}3.9%$ 상승하였다. 가장 큰 차이를 보인 종양은 lung의 lower lobe에 있는 종양으로 $SUV_{max}$ 7.7에서 $SUV_{max}$ 8.7로 13% 상승하였다. ACT를 이용한 감쇠 보정 영상은 하 흉부의 인공산물을 눈에 띄게 줄일 수 있어 보다 정확한 병소의 SUV를 측정 및 방사선 치료 범위 설정에 도움이 될 수 있을 것이다. 또한 ACT 기법은 병소가 횡격막 부근에 있는 환자의 경우 폐와 간의 경계를 보다 정확히 구분할 수 있어 판독시 도움이 될 수 있을 것이라고 판단된다. 추가 ACT 촬영에 의한 피폭 선량이 증가하는 점을 고려하여 적용한다면 임상적으로 유용한 효과가 있다고 사료된다. Purpose: The usefulness of Positron Emission Tomography (PET) images in diagnosis, staging, recurrent and treatment response evaluation has already been known. However, tumors which are small size, located in lower lobe of lung or upper lobe of liver are shown misalignment, distortion and different Standard Uptake Value (SUV) by respiration in PET images. Therefore, if radiotherapy based on normal respiration, it may cause low treatment response or more side effects because targets which had to treat, out of treat range or over dose to normal tissue. The purpose of this study is to evaluate attenuation-correction with Average CT (ACT) for more accuracy SUV measurement and minimize artifact by respiration. Materials and Methods: 13 patients, who had tumors which are around the diaphragm, underwent ACT scan after Helical CT (HCT) scan with PET/CT (Discovery DSTE 8; GE Healthcare). We quantified the differences between attenuation corrected image with HCT and attenuation corrected image with ACT in artifact size and maximum SUV ($SUV_{max}$). Artifacts were evaluated by measurement of the curved photogenic area in the lower thorax of the PET images for all patients. $SUV_{max}$ was measured separately at the primary tumors. Analysis program was Advantage Workstation v4.3 (GE Healthcare). Patients were injected with 7.4 MBq (0.2 $mC_i$) per kg of $^{18}F$-FDG and scanned 1 hour after injection. The PET acquisition was 3 minute per bed. Results: Significantly lower artifact were observed in PET/ACT images than in PET/HCT images (below-thoracic artifacts caused by under corrected $1.5{\pm}3.5$ cm vs. $13.4{\pm}4.2$ cm). Significantly higher $SUV_{max}$ were noted in PET/ACT images than in PET/HCT images in the primary tumor. Compared with PET/HCT images, $SUV_{max}$ in PET/ACT images were higher by $5.3{\pm}3.9%$ (mean value) tumor. The highest difference was observed in Lower lobe of lung (7.7 to 8.7; 13%). Conclusion: Due to its significantly reduced artifacts in lower thoracic, attenuation corrected image with ACT images provided more reliable $SUV_{max}$ and may be helpful in monitoring treatment response. Moreover, ACT can separate upper lobe of liver and lower lobe of lung, it may be helpful in interpretation. ACT will be clinically useful, considering increased dose caused by ACT scan and adapt.

심근관류 SPECT에서 움직임 보정 방법들의 비교

박장원,남기표,이동훈,김성환,Park, Jang-Won,Nam, Ki-Pyo,Lee, Hoon-Dong,Kim, Sung-Hwan 대한핵의학기술학회 2014 핵의학 기술 Vol.18 No.2

심근 관류 SPECT 검사 중 환자의 움직임은 관류 결손과 인공물을 발생시켜 정확한 진단에 영향을 줄 수 있는 인자이다. 움직임으로 왜곡된 데이터를 보정하는 방법으로 움직임 보정방법이 개발되었고 각 방법마다 사용된 알고리즘이 다르기에 상황에 비교하고자 한다. 실험에 사용된 장비는 GE Ventri Gamma Camera와 Anthropomorphic Torso Phantom을 이용하였다. 팬텀을 환자 조건과 동일하게 하기 위하여 심근에 74 kBq/mL, 연부조직 1.1 kBq/mL, 폐 2.6 kBq/mL, 간 9.6 kBq/mL의 Tl-201을 주입하여 제작하고, 움직이는 상황에서 결손의 변화 관찰 목적으로 심근의 Anterior wall에 임의로 결손을 삽입하였다. 움직이지 않는 정상군과 일정간격(2 cm, 3 pixel) 상하 1회 이동, 상하 반복 이동, 좌우 1회 이동, 좌우 반복 이동한 데이터에 나누어 영상 획득하고 MDC, Hopkins, Stasis 방법을 적용하여 Polar map과 정량분석 Score로 비교 하였다. 환자와 동일한 조건으로 회전각 $6^{\circ}$, 50sec/frame으로 영상 획득하고, OSEM (2 iterations, 10 subsets), Butterworth filter (order 10; cutoff frequency; 0.32 cycle per pixel)를 적용, scatter correction, 감쇠보정은 적용하지 않았다. 팬텀 실험에서 세 가지 방법들에서 MDC 방법이 Visual 인공물 없이 잘 보정하였으나, 환자의 데이터에 이를 적용 하였을 때, 환자마다 움직임 보정방법 적용 결과들이 일정하지 않았다. 이는, 환자의 움직임이 일정하지 않고, 장기내의 동위원소의 비율도 다르기에 발생한다고 생각되며 추가적인 연구와 상황에 맞는 움직임 보정방법의 유동적인 사용이 필요하다고 사료된다. Purpose Patient motion during myocardial perfusion SPECT can produce images that show visual artifacts and perfusion defects. This artifacts and defects remain a significant source of unsatisfactory myocardial perfusion SPECT. Motion correction has been developed as a way to correct and detect the patient motion for reducing artifacts and defects, and each motion correction uses different algorithm. We corrected simulated motion patterns with several motion correction methods and compared those images. Materials and Methods Phantom study was performed. The anthropomorphic torso phantom was made with equal counts from patient's body and simulated defect was added in myocardium phantom for to observe the change in defect. Vertical motion was intentionally generated by moving phantom downward in a returning pattern and in a non-returning pattern throughout the acquisition. In addition, Lateral motion was generated by moving phantom upward in a returning pattern and in a non-returning pattern. The simulated motion patterns were detected and corrected similarly to no-motion pattern image and QPS score, after Motion Detection and Correction Method (MDC), stasis, Hopkins method were applied. Results In phantom study, Changes of perfusion defect were shown in the anterior wall by the simulated phantom motions, and inferior wall's defect was found in some situations. The changes derived from motion were corrected by motion correction methods, but Hopkins and Stasis method showed visual artifact, and this visual artifact did not affect to perfusion score. Conclusion It was confirmed that motion correction method is possible to reduce the motion artifact and artifactual perfusion defect, through the apply on the phantom tests. Motion Detection and Correction Method (MDC) performed better than other method with polar map image and perfusion score result.

The Comparison of Image Quality Using Body Contour and Circular Method with L-mode in Myocardial Perfusion SPECT

김성환,남기표,류재광,윤순상,Kim, Sung-Hwan,Nam, Ki-Pyo,Ryu, Jae-Kwang,Yoon, Soon-Sang The Korean Society of Nuclear Medicine Technology 2012 핵의학 기술 Vol.16 No.1

심근관류 SPECT의 영상획득 방법에는 Body contour와 Circular 방식이 있고, 환자와 검출기 사이의 거리를 줄이기 위해 Body contour 방식을 주로 사용한다. 그러나 이중(Dual) 검출기 장비에서 수직방식으로 검출기를 설정하여 영상을 획득하는 경우에는 환자와 검출기 사이의 거리가 Body contour 방식이 Circular 방식에 비해 더 증가하는 경향이 있다. 본 연구의 목적은 이중 검출기 장비에서 수직방식으로 검출기를 설정하여 영상을 획득하는 경우, Body contour 방식과 Circular 방식에서 환자와 검출기 사이의 거리를 비교하고, 거리에 따라 영상에 미치는 영향을 파악하여 영상의 질을 높이기 위한 방안을 제시하고자 시행하였다. 실험에 사용된 장비는 GE INFINIA Gamma Camera와 Anthropomorphic torso 모형에 심장 모형을 삽입하여 영상을 획득하였고, 2011년 8월 본원에서 심근관류 SPECT를 시행한 환자 40명을 대상으로 하였다. 모형 제작은 실제 환자조건과 동일하게 하기 위하여 심근에 74 kBq (0.22 mCi)/cc, 폐에 2.59 kBq ($60{\mu}Ci$)/cc, 연부조직에 11.1 kBq (2.2 mCi)/cc의 201-Tl을 주입하여 제작하였고, 영상획득 조건은 회전각 $6^{\circ}$, 50 sec/frame으로 환자와 동일한 조건으로 하였다. 영상획득 방식에 따른 차이를 확인하기 위해 Body contour와 Circular 방식으로 영상을 획득하여 환자와 검출기 사이의 거리를 각각 측정하여 비교하였고, 정상군과 비 정상군의 영상을 육안 분석하였다. 거리에 따라 영상에 미치는 영향을 확인하기 위해, 모형 실험에서 Circular 방식으로 회전반경을 18.8, 21.8, 23.8, 25.8, 28.8 cm 로 다르게 설정하여 영상을 획득하였고, 각 영상에서 심첨(Apex)에 관심영역을 설정하여 반치폭을 비교하였다. 모형 실험 결과, Body contour를 이용한 실험에서 산출된 반치폭은 6.23 mm이고, Circular mode에서 18.8, 21.8, 23.8, 25.8, 28.8 cm의 회전반경으로 산출된 반치폭은 각각 5.41, 6.24, 6.33, 6.42, 6.93 mm이다. 환자 데이터에서 Body contour의 회전반경이 -3.5 cm ~ 9.5 cm으로 차이를 보였고, Circular mode에 비해 평균 2.5 cm 더 큰 차이를 보였다. 본 연구를 통해, INFINIA 장비에서 Circular mode가 Body contour를 사용한 영상 획득 방법보다 낮은 반치폭을 보였다. 비록 INFINIA장비의 두 가지 영상 획득 방식에 대한 비교였지만, INFINIA장비를 이용한 심근관류 검사에서는 Circular mode 의 영상 획득 방식이 더 적합하다고 사료된다. Purpose : In myocardial perfusion SPECT, the type of orbit (circular vs. body contouring) that affect the image quality is still on the debate. Presently in the nuclear medicine field, the body contouring orbit acquisition is widely used to improve the image quality on the myocardial perfusion SPECT. But in case of body contouring acquisition using the vertical method with dual detect machine, there is a tendency of increasing the radius. In this research, we compared body contouring orbit acquisition with circular orbit acquisition, so we suggest ideal method that reduces the radius for improving image quality. Materials and Methods : Phantom and clinical studies were performed. The anthropomorphic torso phantom was made on equally with counts from patient's body. The study was performed under six different conditions. To compare image quality according to the radius, we increased radius sequentially per step during circular orbit acquisition. On the other hand, sensors that protect a collision and reduce the radius automatically were used to acquire image during body contouring orbit acquisition. So we compared FWHM value of apex. In clinical studies, we analyzed the 40 patients who were examined by Tl-201 gated myocardial perfusion SPECT in department of nuclear medicine at Asan Medical Center in August 2011. To acknowledge the differences according to the radius, we acquired the results two times using circular orbit acquisition and body contouring orbit acquisition. Results : In phantom study, we analyzed that increase of radius resulted in changes of FWHM value. It was 5.41, 6.24, 6.33, 6.42, 6.93 mm. On the other hand, using the body contouring orbit acquisition, FWHM value was 6.23 mm. In clinical study, difference of average radius between two methods was 2.5 cm (circular orbit acquisition was more close to patients). Conclusion : Through the experiments using Anthropomorphic torso phantom and patients data, we found that FWHM value of circular orbit acquisition was lower than body contouring orbit acquisition. As a result, if the difference of average radius exists approximately 3 cm, circular orbit type acquisition is better than body contouring type acquisition. But clinical investigation is only aimed to average radius, so it needs more investigation in comparison of patient's image.