【PET 이론】 양전자 단층촬영(PET)

양전자 단층촬영(positron emission tomography; PET)

 

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1. 양전자 [본문]

2. PET 스캐너 [본문]

3. 이미지 생성 [본문]

4. PET radiotracer [본문]

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1. 양전자(positron) [목차]

⑴ 양전자 방출(β⁺ decay) : β⁺ 붕괴라고도 하며 전자의 반입자인 양전자를 방출하는 핵분열 반응

 

 

⑵ 쌍소멸(annihilation)

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Figure. 1. 양전자-전자 쌍소멸^]

 

① 양전자는 전자와 만나 180° ± 0.25°로 511 keV의 에너지의 감마선을 방출함

② PET에서 positron의 확산 거리 ＜ 1 nm

⑶ 양전자는 바로 소멸하지 않고 물질 사이를 이동하면서 이온화 작용을 일으킴 

    

 

2. PET 스캐너(PET scanner) [목차]

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Figure. 2. PET 스캐너의 구조^]

 

 

3. 이미지 재현(image reconstruction) [목차]

⑴ PET의 원리

 

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Figure. 3. PET의 원리^]

 

① 쌍소멸이 일어나면 두 gamma detector만 동시에 탐지하게 되는데 이를 coincidence라고 함

② 두 gamma detector를 잇는 직선을 line of response라고 함

③ 때때로 부적절한 coincidence가 일어나기도 함 

 

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Figure. 4. 부적절한 coincidence^]

 

⑵ 2D 이미지와 3D 이미지

 

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Figure. 5. 2D 이미지와 3D 이미지^]

 

① 2D 이미지의 경우 평행광을 만들어주기 위해 collimator를 달아줌

② 일반적으로 PET은 3D를 전제로 하므로 mechanical collimeter가 필요 없음 

③ collimeter가 필요 없어 γ 카메라 또는 SPECT보다 해상도가 높음

⑶ PET CT

① 정의 : gamma detector가 회전하면서 collimeter 없이 이미지를 얻는 것

② PET sinogram과 reconstructed image

 

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Figure. 6. PET sinogram과 reconstructed image^]

 

⑷ 정적 이미지와 동적 이미지 

① static PET image

○ 여러 개의 line of response의 교점을 찾아 방사성 동위원소의 위치를 추측하는 방법을 사용

○ 방사성 동위원소의 위치가 둘 이상인 경우 부적절한 위치에서 교점이 생길 수 있어 다양한 알고리즘이 도입됨

○ 예 : 2D-OSEM

 

Figure. 7. static PET image reconstruction

 

② dynamic PET image

○ line of response들의 교점으로 방사성 동위원소의 위치를 특정하지 않음

○ 대신, 여러 line of response들을 가장 잘 반영하는 추세선을 찾는 개념

○ 2020년 스탠포드 연구팀은 dynamic PET image reconstruction을 성공시킴 (ref) ^]

 

Figure. 8. dynamic PET image reconstruction

 

 

4. PET radiotracer [목차]

⑴ ¹¹C : 반감기 20분

⑵ ¹¹C methionine : 아미노산 전달을 정량

⑶ ¹¹C acetate : 지방산 합성을 정량

⑷ ¹¹C thymidine : 암 세포 증식률을 정량

⑸ ¹¹C aminosiobutyric acid : 암 세포의 지방산 섭취를 정량

⑹ ¹¹C tyrosine : 암 대사를 정량

⑺ ¹¹C raclopride : 도파민 D2/D3 수용체 

⑻ ¹¹C McN 5652 : 세로토닌 운반체

⑼ ¹¹C DASB(3-amino-4-[2-[(di(methyl)amino)methyl]phenyl]sulfanylbenzonitrile) : 세로토닌 운반체 

⑽ ¹³N : 반감기 10분

⑾ ¹³N glutamate : 암 대사를 정량

⑿ ¹⁵O : 반감기 2분

⒀ ¹⁸F : 반감기 110분

⒁ ¹⁸F deoxyglucose (FDG) : 포도당 대사를 정량. 2번 탄소가 -OH 대신 -¹⁸F가 붙어 있음

⒂ ¹⁸F FP CIT : 도파민 수송체를 정량

⒃ ¹⁸F estradiol : Tamoxifen Tx를 정량  

⒄ ¹⁸F fluoro DOPA : 도파민 합성, neuroendocrine tumor를 정량

⒅ ¹⁸F fallypride : 도파민 D2/D3 수용체 

⒆ PET에서 알츠하이머 병 진단 시 사용하는 물질, 메트릭

① FDDNP : 2-(1-{6-[(2-[18F]fluoroethyl)(methyl)amino]-2- napthyl}ethylidene)malononitrile

② 18FDG : 18F-fluorodeoxyglucose

③ PIB : Pittsburgh Compound-B

④ rCMRglc : regional cerebral metabolic rate for glucose

⑤ SUV : standard uptake value

 

 

입력: 2021.02.01 08:50