[국내논문]소뇌와 뇌교의 정상 자기공명분광 소견: 같은 장비내 및 다른 장비간의 결과 비교 Normal MR Spectroscopic Findings of the Cerebellum and Pons: Comparison of the Results between Intra-Unit and Inter-Unit Studies원문보기
목적 : 정상 성인에셔 소뇌와 뇌교의 MRS의 정상 소견과 대사물질비의 정상값을 구하고, 같은 장비에서 반복 시행한 결과의 차이와 다른 장비간의 결과의 차이가 어느 정도인지를 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 건강한 9명의 정상 자원자(평균연령 23세)를 대상으로 두 개의 서로 다론 1.5T MR 장비 (A, B 장비)에서 각각 두 번씩 총 4회의 MRS를 양측 소뇌 반구와 뇌교에셔 시행하였 다. 스핀에코 단일화적소기법을 이용하였고 소뇌에서는 $2{\times}2{\times}1.5{\;}em$의 voxel 크기를, 뇌교 에서는 $1.5{\times}1.5{\times}1.5{\;}cm$의 voxel을 적용하였다. TR/TE는 2000/288 msec, Averaging 은 128회로 하였다. 소뇌와 뇌교의 NAA/Cho, NAA/Cr, NAA/(Cho+Cr), Cr/Cho 비를 peak height와 peak area로 각각 구하여, 같은 장비 내 (intra-unit) , 그리고 다론 장비간 (inter-unit)의 정상값에 유의한 차이가 있는지를 알아보았다. 결과 : A 장비에서 첫번째로 시행한 peak height NAA/Cho, NAA/Cr, NAA/(Cho+ Cr), CriCho 비의 평균값(표준편차는 소뇌에서 각각 $1.08{\pm}0.16,{\;}1.44{\pm}0.286,{\;}0.61{\pm}0.09,{\;}0.76{\pm}0.13$ 였고, 두번째 시행한 결과와 비교할 때 장비내 차이는 3-7% 였다. B장비에서 시 행한 2회의 검사 사이에서는 22% 의 차이를 보인 Cr/Cho를 제외하면 1-9% 의 장비내 차이 를 보였다. A, B 두 장비 간 차이는 1-26%였다. 뇌교에서는 A장비 첫번째 peak height 측정 치는 $1.51{\pm}0.35,{\;}3.35{\pm}0.78,{\;}1.02{\pm}0.16,{\;}0.47{\pm}0.14$로서, 소뇌보다 NAA/Cho, NAA/Cr, NAA!(Cho+Cr) 비가 유의하게 높았다. 장비내 차이는 A장비에서 2-21 %였고, B장비에서 4-18%였다. A, B 두 장비간 차이는 1-18% 였다. peak area로 구한 대사산물비의 평균값은 peak height 의 그것에 비해 전반적으로 두 장비에서 높거나 광범위한 변이를 보였다. 결론 : 소뇌의 NAA/Cho과 NAA/Cr의 평균값이 뇌교의 그것보다 유의하게 낮았다. 같은 장비 내에서 반복 시행한 평균값의 차이는 대체적으로 유의한 차이가 없었으나, 다른 장비에서 반복 시행한 장비간의 사이에는 유의한 차이가 있는 경우가 더 많았다. 따라서 , MRS 검사를 소뇌나 뇌교의 어떤 절환에 적용하기 전에 각 장비 마다 정상 기준치를 반드시 얻은 후에 이상여부를 판 정하는 것이 필수적이라고 생각된다.
목적 : 정상 성인에셔 소뇌와 뇌교의 MRS의 정상 소견과 대사물질비의 정상값을 구하고, 같은 장비에서 반복 시행한 결과의 차이와 다른 장비간의 결과의 차이가 어느 정도인지를 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 건강한 9명의 정상 자원자(평균연령 23세)를 대상으로 두 개의 서로 다론 1.5T MR 장비 (A, B 장비)에서 각각 두 번씩 총 4회의 MRS를 양측 소뇌 반구와 뇌교에셔 시행하였 다. 스핀에코 단일화적소기법을 이용하였고 소뇌에서는 $2{\times}2{\times}1.5{\;}em$의 voxel 크기를, 뇌교 에서는 $1.5{\times}1.5{\times}1.5{\;}cm$의 voxel을 적용하였다. TR/TE는 2000/288 msec, Averaging 은 128회로 하였다. 소뇌와 뇌교의 NAA/Cho, NAA/Cr, NAA/(Cho+Cr), Cr/Cho 비를 peak height와 peak area로 각각 구하여, 같은 장비 내 (intra-unit) , 그리고 다론 장비간 (inter-unit)의 정상값에 유의한 차이가 있는지를 알아보았다. 결과 : A 장비에서 첫번째로 시행한 peak height NAA/Cho, NAA/Cr, NAA/(Cho+ Cr), CriCho 비의 평균값(표준편차는 소뇌에서 각각 $1.08{\pm}0.16,{\;}1.44{\pm}0.286,{\;}0.61{\pm}0.09,{\;}0.76{\pm}0.13$ 였고, 두번째 시행한 결과와 비교할 때 장비내 차이는 3-7% 였다. B장비에서 시 행한 2회의 검사 사이에서는 22% 의 차이를 보인 Cr/Cho를 제외하면 1-9% 의 장비내 차이 를 보였다. A, B 두 장비 간 차이는 1-26%였다. 뇌교에서는 A장비 첫번째 peak height 측정 치는 $1.51{\pm}0.35,{\;}3.35{\pm}0.78,{\;}1.02{\pm}0.16,{\;}0.47{\pm}0.14$로서, 소뇌보다 NAA/Cho, NAA/Cr, NAA!(Cho+Cr) 비가 유의하게 높았다. 장비내 차이는 A장비에서 2-21 %였고, B장비에서 4-18%였다. A, B 두 장비간 차이는 1-18% 였다. peak area로 구한 대사산물비의 평균값은 peak height 의 그것에 비해 전반적으로 두 장비에서 높거나 광범위한 변이를 보였다. 결론 : 소뇌의 NAA/Cho과 NAA/Cr의 평균값이 뇌교의 그것보다 유의하게 낮았다. 같은 장비 내에서 반복 시행한 평균값의 차이는 대체적으로 유의한 차이가 없었으나, 다른 장비에서 반복 시행한 장비간의 사이에는 유의한 차이가 있는 경우가 더 많았다. 따라서 , MRS 검사를 소뇌나 뇌교의 어떤 절환에 적용하기 전에 각 장비 마다 정상 기준치를 반드시 얻은 후에 이상여부를 판 정하는 것이 필수적이라고 생각된다.
Purpose: The purposes of this study are to evaluate normal MR spectroscopy (MRS) data of the cerebellum and pons, and to evaluate intra-unit and inter-unit differences of the results. Materials and methods: Nine normal volunteers (mean age 23 years) were studied with two 1.5 Tesla MR units (A and B ...
Purpose: The purposes of this study are to evaluate normal MR spectroscopy (MRS) data of the cerebellum and pons, and to evaluate intra-unit and inter-unit differences of the results. Materials and methods: Nine normal volunteers (mean age 23 years) were studied with two 1.5 Tesla MR units (A and B units). A total of four sessions of MRS study were performed with two sessions in ea.ch MR unit in each volunteer. In each session, MRS data were obtained from bilateral cerebellar hemisphere and pons. MRS was performed using spin-echo single voxel technique with repetition time of 2000 ms, echo time of 288ms and 128 averagings. Voxel size was $2{\;}{\times}{\;}2{\;}{\times}{\;}1.5{\;}cm$ in the cerebellum and $1.5{\;}{\times}{\;}1.5{\;}{\times}{\;}1.5{\;}cm$ in the pons. Metabolite ratios of NAA/Cho, NAAcCr, NAAc(Cho+Cr) and Cr/Cho (both peak heights and the peak areas) were compared among the results of four sessions of MRS for evaluation of intra-unit and inter-unit differences. Results: In the cerebellum, mean (SO values of peak height NAA/Cho, NAA/Cr, NAA/(Cho+Cr) and Cr/Cho ratios obtained in the first session of A unit were $1.08{\pm}O.16,{\;}1.44{\pm}O.286,{\;}0.61{\pm}O.09{\;}and{\;}O.76{\pm}0.13$, respectively. Comparing with the results of the second session, intra-unit differences were 3-7%. In B unit intra-unit differences were 1-9%, except for 22% of Cr/Cho ratio. Inter-unit differences between A and B units were 1-26%. In the pons, mean ISD values of peak height NANCho, NANCr, NANICho + Cr) and Cr/Cho ratios obtained in the first session of A unit were $1.51{\pm}O.35,{\;}3.35{\pm}O.78,{\;}1.02{\pm}0.16{\;}and{\;}0.47{\pm}O.14$, respectively. Mean NAAfCho, NANCr and NAAI(Cho+ Cr} ratios of the pons were significantly higher than those of the cerebellum. Intra-unit differences were 2-21 % in A unit and 4-18 % in B unit. Inter-unit differences between A and B units were 1-18%. The mean values obtained by using peak area were generally higher and wider in range than those of peak height in both units. Conclusion: Mean NAAfCho, NAAlCr and NAAf(Cho+Cr) ratios of the cerebellum were significanHy lower than those of the pons. Intra-unit differences of most metabolites ratios were generally not significant, whereas inter-unit differences were greater than intra-unit differences in more metabolite ratios. Therefore, normal MRS data of the cerebellum and the pons should be obtained in every MR unit, before MRS applications in the diseases of the cerebellum and the pons.
Purpose: The purposes of this study are to evaluate normal MR spectroscopy (MRS) data of the cerebellum and pons, and to evaluate intra-unit and inter-unit differences of the results. Materials and methods: Nine normal volunteers (mean age 23 years) were studied with two 1.5 Tesla MR units (A and B units). A total of four sessions of MRS study were performed with two sessions in ea.ch MR unit in each volunteer. In each session, MRS data were obtained from bilateral cerebellar hemisphere and pons. MRS was performed using spin-echo single voxel technique with repetition time of 2000 ms, echo time of 288ms and 128 averagings. Voxel size was $2{\;}{\times}{\;}2{\;}{\times}{\;}1.5{\;}cm$ in the cerebellum and $1.5{\;}{\times}{\;}1.5{\;}{\times}{\;}1.5{\;}cm$ in the pons. Metabolite ratios of NAA/Cho, NAAcCr, NAAc(Cho+Cr) and Cr/Cho (both peak heights and the peak areas) were compared among the results of four sessions of MRS for evaluation of intra-unit and inter-unit differences. Results: In the cerebellum, mean (SO values of peak height NAA/Cho, NAA/Cr, NAA/(Cho+Cr) and Cr/Cho ratios obtained in the first session of A unit were $1.08{\pm}O.16,{\;}1.44{\pm}O.286,{\;}0.61{\pm}O.09{\;}and{\;}O.76{\pm}0.13$, respectively. Comparing with the results of the second session, intra-unit differences were 3-7%. In B unit intra-unit differences were 1-9%, except for 22% of Cr/Cho ratio. Inter-unit differences between A and B units were 1-26%. In the pons, mean ISD values of peak height NANCho, NANCr, NANICho + Cr) and Cr/Cho ratios obtained in the first session of A unit were $1.51{\pm}O.35,{\;}3.35{\pm}O.78,{\;}1.02{\pm}0.16{\;}and{\;}0.47{\pm}O.14$, respectively. Mean NAAfCho, NANCr and NAAI(Cho+ Cr} ratios of the pons were significantly higher than those of the cerebellum. Intra-unit differences were 2-21 % in A unit and 4-18 % in B unit. Inter-unit differences between A and B units were 1-18%. The mean values obtained by using peak area were generally higher and wider in range than those of peak height in both units. Conclusion: Mean NAAfCho, NAAlCr and NAAf(Cho+Cr) ratios of the cerebellum were significanHy lower than those of the pons. Intra-unit differences of most metabolites ratios were generally not significant, whereas inter-unit differences were greater than intra-unit differences in more metabolite ratios. Therefore, normal MRS data of the cerebellum and the pons should be obtained in every MR unit, before MRS applications in the diseases of the cerebellum and the pons.
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문제 정의
본 연구의 목적은 우리나라 정상성인에서 소뇌와 뇌교의 MRS 소견을 제시하고, 같은 대상을 같은 장비에서 시간 차이를 두고 반복적으로 MRS를 시행했을 때 얻는 결과의 재현성인 "장비내 (intra-unit)" 재현성과, 같은 대상을 두 가지 다른 장비에서 얻 은 결과를 비교하는 “장비간 (inter-unit)" 재현성을 알아 보는 것이다.
가설 설정
5㎝ placed in the right cerebellum. b. Normal MRS spectrum obtained from the right cerebellum using single voxel technique with TR/TE = 2000/288㎳. Three signals, N-acetylaspartate (NAA), creatine-containing compound (Cr) and choline-con- taining compound (Cho), are well seen.
5㎝ placed in the pons. b. Normal MRS spectrum obtained from the pons using single voxel technique with TR/TE = 2000/288㎳. Three signals, N-acetylaspartate (NAA), creatine-containing compound (Cr) and choline-containing compound (Cho), are well seen.
제안 방법
모든 자원자는 두 대의 1.5 Tesla 자기공명 장비 (A 및 B 장 비) 에서 시간 간격을 두고 각각 2회 씩 총 4 회 (A-l, A-2, B- 1, B-2) 에 걸쳐 MRS 검사를 하였다. A, B 장비 중 하나는 Magnetom SP (Siemens, Erlayer Germany) 이었고, 다른 하나는 Signa Horizon (General Electric, Milwaukee USA) 이었다.
MRS는 모두 circular polarized head coil을 사용하여, T2 횡단면 영상을 얻은 후, 단일화적소기법 (single voxel tech-nique)으로 양측 소뇌 반구와 뇌교에서 데이터를 얻었다. 스핀 에코 기법으로 반복시간은 2000 ms.
영상을 얻은 후, 단일화적소기법 (single voxel tech-nique)으로 양측 소뇌 반구와 뇌교에서 데이터를 얻었다. 스핀 에코 기법으로 반복시간은 2000 ms. 에코시간은 288ms, 화적 소의 크기는 소뇌에서는 2cmX2cmX 1.5cm (Fig. 1), 뇌교에 서는 1.5cmx 1.5cmx 1.5cm로 하였다 (Fig. 2). 물분자 신호 는 chemical shift selective (CHESS) pulse 로 억제하였다.
모든 MRS 에서 1000 Hz의 표본주파수로 1024개의 데이터를 얻었으며, 평균화는 128회, 한 장비에서 자원자 당 1회의 MRS 데이터 획득시간 (양측 소뇌와뇌교의 세 부위 데이터 획득시간) 은 평균 20분, FWHM는 4-8 Hz 이었고, Zero-order 위상 교 정과 기저선 수정을 하였다. 두 장비간의 Software의 차이 때문에 A 장비에서는 기저선 수정을 위한 second order polynomial ofbaselinei- 자동으로 구했으며, B 장비 에서는 수동으로 구 했다.
데이터 분석은 매 회의 MRS에서 NAA, Cho, Cr 의 peak height 값과 peak area 값을 구한 후, NAA/Cho, NAA/Cr, NAA/(Cho + Cr), Cr/Cho 비를 구하였다. 각각의 분광상에서 NAA (2.
자원자 당 총 4 회 (A-l, A-2, B-l, B-2) 씩 얻은 MRS에서 모두 NAA/Cho, NAA/Cr, NAA/(Cho + Cr), Cr/Cho 비의 평균값을 구한 후, 이들 결과를 서로 비교하여 장비내 및 장비 간 변이를 알아보았다. 장비내 및 장비간 변이의 유의성 검정은 Wilcoxon signed rank test를 이용하였다 (p<0.
11). 본 연구에서도 대사물질 신호 비를 이용하여 MRS의 결과를 얻었다.
대상 데이터
과거에 중추신경계 질환이나 두부 외상을 당한 병력이 없는 9 명의 정상인 자원자 (남자 7명 , 여자 2명 , 평균연령 23세) 를 대 상으로 하였다. 자원자들은 모두 연구에 대한 자세한 설명을 들었으며, 연구에 대해 동의하였다.
데이터처리
0 ppm)의 peak를 확인하는 것은 이전의 문헌을 따랐다 (8). Peak height 와 peak area는 측정오차를 줄이기 위해 세 차례 시행하여 그 평균 값을 이용하였다. Cr/Cho의 경우, Cho/Cr의 비를 구해 결과를 발표한 연구도 있었는데 (9), 본 연구에서는 이전에 저자들이 전 두엽과 측두엽에서 시행했던 연구에서와 같이 (5) Cr/Cho의 비 를 구하였다.
변이를 알아보았다. 장비내 및 장비간 변이의 유의성 검정은 Wilcoxon signed rank test를 이용하였다 (p<0.05).
성능/효과
물분자 신호 는 chemical shift selective (CHESS) pulse 로 억제하였다. 모든 MRS 에서 1000 Hz의 표본주파수로 1024개의 데이터를 얻었으며, 평균화는 128회, 한 장비에서 자원자 당 1회의 MRS 데이터 획득시간 (양측 소뇌와뇌교의 세 부위 데이터 획득시간) 은 평균 20분, FWHM는 4-8 Hz 이었고, Zero-order 위상 교 정과 기저선 수정을 하였다. 두 장비간의 Software의 차이 때문에 A 장비에서는 기저선 수정을 위한 second order polynomial ofbaselinei- 자동으로 구했으며, B 장비 에서는 수동으로 구 했다.
소뇌 에서 A장비를 이용한 첫번째 검사의 peak height 대사산 물비 의 평균값은 NAA/Cho 1.08, NAA/Cr 1.44, NAA/(Cho + Cr) 0.61, Cr/Cho 0.76 이었으며 , 같은 A장비 를 이용한 두번째 검사의 peak height 평균값과 비 교할 때 대사 산물비는 3 (NAA/Cr, Cr/Cho)-7% (NAA/Cho, NAA/(Cho + Cr))의 차이를 보였다 (p>0.05). B장비에서 시행한 2회 의 검사 사이에서는 1-22% 의 평균값의 차이를 보였다.
소뇌 에서 peak area로 구한 대사산물비 의 평 균값은 peak height 평균값에 비해 전반적으로 두 장비에서 각각 0-16%, 5-28% 만큼 높게 측정 되 었으며 , A 장비내 검 사 사이 에서는 네 가 지 대사산물비가 1T3% ((p>0.05)의 차이를 보인 반면, B 장 비내 검사 사이에서는 32%의 차이 (p<0.05) 를 보인 Cr/Cho 를 제외하고는 4%T6%의 유의하지 않은 차이를 보였다.
뇌교에서 A장비를 이용한 첫번째 검사의 peak height 대사산 물비 의 평균값은 NAA/Cho 1.51, NAA/Cr 3.35, NAA/(Cho + Cr) 1.02, Cr/Cho 0.47 이었으며 , 같은 A장비 를 이용한 두번째 검사의 peak height 평균값과 비교할 때 대사 산물비는 2 (NAA/Cr, p>0.05)-21% (Cr/Cho, p<0.05)의 차이를 보였다. B장비에서 시행한 2회의 검사 사이에서는 4-18% 의 평균값의 차이를 보였다 (p>0.
뇌교에서 peak area로 구한 대사산물비의 평균값은 peak height 평균값과 달리 두 장비 검사 사이에서 11T09% 만큼 넓 은 벙위의 변이를 보였다. A 장비내 검사 사이에서도 NAA/Cr (6%)을 제외하고는 61%T48%의 차이 (p<0.
본 연구에서 , 뇌 교의 Cho과 Cr peak의 크기가 상대 적 으로 NAA보다 많이 낮아 이런 차이를 낸 것으로 추정되는데, 이런 결과의 불일치는 Eluri 등 (9)의 연구에서는 기저선 수정을 하지 않은 점 등의 측정 방법상의 차이와 측정오차, 그리고 대사산물비의 개인 및 인종 간의 차이 등 여러 가지가 원인일 수 있겠지만, 정확한 이유는 분명치 않다. 실제로 본 연구에서 대사물질의 비는 자원자에 따라 개 체별 차이가 큰 경우도 있었는데 , 특히 뇌 교의 경우, 평 균보다 표준 편차가 큰 경우도 있어서 매우 큰 개체별 차이를 나타냈다. 최근에 측두엽을 대상으로 시행한 연구에 의하면.
본 연구에서 정상MRS값의 안정성과 재현성을 알아 보기 위해 같은 자원자를 대상으로 같은 장비내 검사결과와 다른 두 장비 간검사결과의 차이를 분석한 결과, 소뇌 에서 장비내 검사 간의 평 균값은 대부분 유의한 차이가 없었으나, B 장비에서 Cr/Cho 평 균값이 통계적으로 유의한 차이를 보였다 (p<0.05). 두 장비 사 이에서는 NAA/Cre 1%의 차이를 보인 반면, NAA/Cho 과 Cr/Choe 최고 26% 의 차이를 보였다.
05). 두 장비 사 이에서는 NAA/Cre 1%의 차이를 보인 반면, NAA/Cho 과 Cr/Choe 최고 26% 의 차이를 보였다. peak area 평균값은 peak height 평균값에 비해 전반적으로 두 장비에서 높게 측정 되었는데, 이것은 Cho과 Cr이 서로 너무 가깝게 위치하고 있어 (0.
32 ppm) 면적을 구하기 위한 기저선의 설정과 측정과정에서 정확한 측정범위를 판단하기 어려워 과도하게 높 게 잡은 측정오차로 추정된다. 따라서 본 연구에서는 peak height 평균값이 더 신뢰도가 높다고 판단된다. 뇌교의 peak height 평균값에서는 A장비에서 시행한 Cr/Cho 만이 21%의 유의한 차이를 보였으나, peak area 평균값은 장비내 검사와 장 비간 검사 모두에서 NAA/Cr을 제외한 모든 평균값이 23- 148% 의 큰 차이를 보였다.
따라서 본 연구에서는 peak height 평균값이 더 신뢰도가 높다고 판단된다. 뇌교의 peak height 평균값에서는 A장비에서 시행한 Cr/Cho 만이 21%의 유의한 차이를 보였으나, peak area 평균값은 장비내 검사와 장 비간 검사 모두에서 NAA/Cr을 제외한 모든 평균값이 23- 148% 의 큰 차이를 보였다.
연구를 문헌상 찾을 수 없었다. 본 연구에서는 장비내 재현성과 달리 , 장비 간에는 peak height평균값이 최 고 22%의 차이를 보여 장비내 재현성보다 떨어졌다. 이는 장비 성능의 차이, 조 작자의 차이 , software의 차이 등의 여러가지 요인 이 관여 할 것 으로 생각되며, 다른 장비에서 얻은 검사 결과를 비교하거나, 다른 연구 기관의 연구결과를 비교 할 때 큰 장애가 될 것으로 사료된다.
결론적으로 소뇌와 뇌교의 MRS에서 대사물질비의 정상값을 얻었으며, 소뇌의 NAA/Cho과 NAA/Cr의 평균값이 뇌교의 그 것보다 유의하게 낮았다. 같은 장비 내에서 반복 시행한 평균값의 차이는 대체적으로 유의한 차이가 없었으나, 다른 장비에서 반복 시행한 장비 간의 사이 에는 유의한 차이가 있는 경우가 더 많 았다.
후속연구
본 연구에서는 장비내 재현성과 달리 , 장비 간에는 peak height평균값이 최 고 22%의 차이를 보여 장비내 재현성보다 떨어졌다. 이는 장비 성능의 차이, 조 작자의 차이 , software의 차이 등의 여러가지 요인 이 관여 할 것 으로 생각되며, 다른 장비에서 얻은 검사 결과를 비교하거나, 다른 연구 기관의 연구결과를 비교 할 때 큰 장애가 될 것으로 사료된다. 따라서, 기술과 검사 기법의 발달이 필요할 것으로 생각 하며 .
따라서, 기술과 검사 기법의 발달이 필요할 것으로 생각 하며 . 각 장비마다 정상값이 다를 수 있으므로, MRS를 임상적 으로 이용하기 전에 , 모든 장비의 MRS 정상값을 반드시 구해야 할 것으로 생각된다.
이의 교정을 위해 조작자에 의한 오차를 줄일 수 있는 software의 개 발이 요구된 다. 또, 재현성에 대한 연구의 경우, 자기공명 장비 자체의 정확 한 재현성을 연구하려면, in vivo 보다는 모형을 이용한 연구가 더 유용할 것으로 생각되며 , 모형을 이용한 추가 실험을 시행한다면, 더 정확한 재현성 평가에 많은 도움이 될 것으로 생각된다.
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