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문제 정의
- 본 연구에서는 유의수준의 변화에 따라, 정상군과 ADHD 군간의 뇌혈류의 증가와 감소를 나타내는 클러스터에 대한 정량적 분석을 통하여 어린이 ADHD환자의 뇌혈류 상태에 대한 진단정보를 제공할 수 있게 하였다.
가설 설정
- 5%의 어린이가 이환되어 있고.') 남자 어린이가 여자 어린이보다 3-9배정도가 발병율이크다.' 이 중 15-20%는 성인기까지 이 증상이 지속되고 있으며 성인에서는 남녀비가 유사하다.
제안 방법
- 정신과 분류에 의하여 다른 정신과적 질환이 없는 어린이 ADHD질환군 64명(4-15세, 평균연령 8.03±2.57세. M/F: 52/12)과 정상군 12명(6-17세, 평균연령 : 9.42±3.37세, M/F: 8/4)으로 질환군과 정상군간 비교분석하였다.
- 4 cycle/pixel, order: 5) 를 사용하여 여과역투영 (filtered back projection)방법으로 영상을 재구성하였으며, Chang의 방법 으로 감쇠 보정 하였다. 방사성 의 약품 "mTc-ECD (ethy- Icysteinate dimer) 0.33 mCi/Kg을 환자의 정맥내로 주사하고 30분후 영상을 획득하였으며, 영상을 획득하는 동안 환자의 움직임을 방지하고 뇌혈류의 균등성을 확보하기 위하여 환자는 잠을 재운상태에서 앙와위(supine)를 유지하였다.
- USA)을 이용하여 SPM99 (uinversity college of London, UK) program에서 실행하였다. 개개인의 SPECT뇌혈류 영상을 MNI (Montreal Neulological Institute, McGill University, Canada) 서 제공하는 표준 MNI templet 위에 일정하게 공간정규화 (normalization) 시키고, 신호/잡음비의 향상과 공간정규화 과정에서 보정되지 않은 부분을 보정하기 위하여, FWHM 16 mm의 Gaussian kernel를 선정하여 중첩적분을 통한 평활 (smoothing)처리를 하였다.
- 본 연구에서 혈류의 분포상태를 통계적 유의수준 P< 0.0이부터 尸<0.05까지, 어린이 ADHD환자의 뇌혈류 증가 부위와 감소부위를 나타내는 클러스터의 크기와 분포에 대하여 분석하였으며, 각각의 클러스터에서 정상군의 평균 혈류율에대한 ADHD질환군의 혈류량을 SPM99프로그램의 BOLD (Blood Oxygenation Level Dependent effect)data ploting 을 이용하여 각 좌표에 대해 환자들간의 결과를 상대적 계수로 나타내어 혈류의 증가율과 감소율을 산출하였고, 이때의 환자 수 분포에 대하여 정량적인 분석을 실시하였다.
- ADHD환자 집단에서 유의수준에 따른 혈류에 변화를 평가하기 위하여 尸<0.01 부터 尸<0.05까지의 증가율을 알아보았다. 클러스터의 크기가 가장 크게 나타난 대상회전(0, -46, 4)의 경우 유의수준에 관계없이 ADHD환자의 혈류 증가율은 19.
대상 데이터
- Multi SPECT 3(Siemens, Germany) camera와 고분해능 Fan beam collimator를 이용하고, 검출기 (detector)를 360 ° 회전하면서, 40회의 투사로 64 frame의 단면영상을 수집하였다. 화소의 크기는 2.
- 화소의 크기는 2.897 X 2.897 mm로 하였으며 128x128 matrix로 기록하였다. Butterworth filter(cut-off frequency: 0.
데이터처리
- 영상분석은 Matlab(Mathworks, Inc. USA)을 이용하여 SPM99 (uinversity college of London, UK) program에서 실행하였다. 개개인의 SPECT뇌혈류 영상을 MNI (Montreal Neulological Institute, McGill University, Canada) 서 제공하는 표준 MNI templet 위에 일정하게 공간정규화 (normalization) 시키고, 신호/잡음비의 향상과 공간정규화 과정에서 보정되지 않은 부분을 보정하기 위하여, FWHM 16 mm의 Gaussian kernel를 선정하여 중첩적분을 통한 평활 (smoothing)처리를 하였다.
- 뇌전체의 평균혈류의 80%를 한계치(threshold level)로 정하여 &)%이상되는 부위를 뇌피질로 가정하고, 정상군에 대한 ADHD질환군의 뇌혈류 증가와 감소를 나타내는 화소 (pixel)에 대하여 SPM 99 프로그램에서 ANCOVA(analysis of covariance)# 이용한 t-검증을 실시하였다.
이론/모형
- 897 mm로 하였으며 128x128 matrix로 기록하였다. Butterworth filter(cut-off frequency: 0.4 cycle/pixel, order: 5) 를 사용하여 여과역투영 (filtered back projection)방법으로 영상을 재구성하였으며, Chang의 방법 으로 감쇠 보정 하였다. 방사성 의 약품 "mTc-ECD (ethy- Icysteinate dimer) 0.
성능/효과
- 본 연구에서 ADHD질환의 어린이 64명과 정상군의 어린이 12명의 SPECT 영상에 대해 SPM99의 ANCOVA (analysis of covarianceX 이용한 t-검증(two sample t-test)으로 분석한 결과, 유의수준 尹<0.003부터 증가부분의 클러스터가 대상회전(cingulate gyrus)에서 나타나기 시작하여 0.01 까지 나타났으며, 유의수준 FV0.03에서는 대상회전과 우측 대뇌의 후엽 등 2개 부분에서 혈류가 증가된 클러스터가 나타났고, 尸<0.05 에서는 대상회전, 우측대뇌의 후엽, 그리고 소뇌의 좌측 상부 등 3개 부분에서 혈류 증가가 나타났다(Fig. 1).
- 05까지의 증가율을 알아보았다. 클러스터의 크기가 가장 크게 나타난 대상회전(0, -46, 4)의 경우 유의수준에 관계없이 ADHD환자의 혈류 증가율은 19.3-20.2% 사이였으며, 평균 1983% 가 증가되었고, 전체 64명의 ADHD환자중 32명이 평균 증가율이상의 증가를 나타내었다. 우측 대뇌후엽(16, -98, 22)의 경우 유의수준에 관계없이 혈류 증가율은 19.
- 2% 사이였으며, 평균 1983% 가 증가되었고, 전체 64명의 ADHD환자중 32명이 평균 증가율이상의 증가를 나타내었다. 우측 대뇌후엽(16, -98, 22)의 경우 유의수준에 관계없이 혈류 증가율은 19.1-19.8% 사이였고, 평균 19.61%의 증가율로 나타났으며, 36명의 환자는 평균 혈류 증가율 보다더 증가되었다(Table 1).
- 72%의 혈류 증가를 보였고, 34명의 환자는 평균 혈류량보다 더 증가되었다. 우측의 소뇌후엽은 18.88%의 혈류 증가와 33명의 환자가 평균 혈류량보다 많이 증가되었다.
- (b)는. 즉, 12명의 정상인 집단에서 평균혈류의 상대적 계수값이 -2.94이고, 64명의 ADHD 질환군의 평균혈류의 상대 계수가 0.57로 정상군에 비하여 ADHD환자는 19.30%의 혈류 증가를 보이고있으며, 평균 혈류량보다 많은 증가를 보이고 있는 환자는 32명이었다. Fig.
- 005의 영상에서는 좌측의 대뇌 대상핵과 좌측의 대뇌전엽의 크기가 증가되어 나타났다. 尸<0.01에서는 좌측의 대뇌 대상핵과 대뇌 전엽 그리고 우측의 대뇌측엽상부와 우측의 대뇌전엽이 나타나 4개의 혈류감소 클러스터가 나타났다 유의수준 P<0.02에서는 7개의 클러스터가, 그리고 P<0.03에서는 8개의 혈류 감소 클러스터가 뚜렷한 대조도로 뚜렷하게 나타났다(Fig. 4).
- 좌측의 대뇌전엽 아래이랑(-14, 22, -12)에서 정상군에 대한 ADHD질환군의 혈류는 유의수준에 관계없이 정상군 보다 평균 18.80% (18.2-19.1%)의 감소율을 나타냈으며, 36명의 ADHD환자는 평균 혈류 감소율 보다 더 감소되었다. 좌측의 대뇌 전장(claustrum)(~34, -20, 8)에서는 평균 18.
- 그 외 우측의 대뇌측엽(-48, 32, -4)에서 혈류 감소율은 18.4-19.0% 사이였으며, 평균 18.62% 가 감소되었고 34명의 ADHD환자는 평균감소율보다 더 많은 감소를 나타냈다. 좌측의 대뇌두정엽(-32, -34, 42)에서는 18.
- 6과 같다. 즉 좌측의 대뇌 전장은 84%, 우측의 대뇌측엽 상부는 76%로 나타났다
- 본 SPM99를 이용한 분석에서는 유의수준에 따라 변화되는 클러스터의 분포, 뇌혈류의 변화율 그리고 64명의 ADHD환자에서 뇌혈류가 증가 또는 감소된 환자수의 분포에 대하여 알게 되었다.
- 유의수준에 따라 클러스터의 크기와 위치의 변화는 다양하지만, ADHD환자의 뇌혈류의 증가 또는 감소율은 유의 수준에 관계없이 정상군에 비하여 평균 18.72-19.30%의 증가율과 평균 18.41-18.69%의 감소율을 나타내어 증가율과 감소율 간의 큰 차이가 없음을 알았다. 우측의 대뇌후엽에서 혈류가 증가한 환자가 56.
- 3% (36명)으로 가장 많았으며, 환자의 숫자는 유의 수준의 변화와 관계없이 일정하였다. Apalleta G 등$이 대뇌의 좌측전엽이 우측에서 보다 더 감소됨을 보고하고 있어, ADHD환자에 대한 일반적인 SPECT 뇌혈류 영상에서도 우측의 대뇌후엽에서의 혈류 증가와, 좌측의 대뇌전엽에서 혈류 감소는 유용한 해부학적 부위가 될 수 있음을 알았으며, 어린이 ADHD환자의 SPECT뇌혈류 영상진단에 효율성을 높일 것으로 기대된다.
후속연구
- 05 이상에서도 구분이 뚜렷하게 나타나는 클러스터에 대한 판단이었다. 따라서 높은 유의수준에서 나타나는 클러스터의 유용성과 뇌혈류의 증가 및 감소분석에대한 유의수준의 기준(standard)에 대한 더 많은 연구의 필요성을 갖게 되었다.
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