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문제 정의
- 본 연구의 문제점으로 환자의 발생빈도가 낮은 관계로 여자 ADHD질환의 분석을 위한 표본의 수를 충분한 확보가 문제이었다.
제안 방법
- 본 연구에서 SPM을 이용하여 유의 수준별 남, 여 어린이 ADHD 환자군 사이의 뇌혈류의 증가와 감소율과 클러스터 분포의 차이점을 확인하고, 정량적인 분석을 통하여 ADHD환자의 남, 여별 차이점을 확인하였다.
- 정신과 분류에 의하여 다른 정신과적 질환이 없는 남자 어린이 ADHD환자군 51명(4~11세, 평균연령 ; 9.0±2.4세)과 정상군 8명(6~17세, 평균연령 : 9.6±3.9세), 여자 어린이 ADHD환자군 13명(2~13세, 평균연령 : 10±3.5 세)과 정상군 4명(6~12세, 평균연령 : 9±2.4세)으로, 남여별 ADHD환자군과 정상군간 뇌혈류분포와 혈류 증가감소율과 환자의 분포를 비교분석하였다.
- 56 mm로 하였으며 128x128 matrix로 기록하였다. Butterworth filter(cut-off frequency : 0.38 cycle/pixel, order : 5)를 사용하여 여과역투영(filtered back projection)방법으로 영상을 재구성하였으며, Chang의 방법으로 감쇠보정하였다(4) 방사성의약품 "mTc-ECD(ethylcysteinate dimer) 0.33 mCi/Kg을 환자의 정맥내로 주사하고 30분 후 영상을 획득하였으며, 영상을 획득하는 동안 환자의 움직임을 방지하고 뇌 혈류의 균등성을 확보하기 위하여 환자는 잠을 재운 상태에서 앙와위(supine)를 유지하였다.
- SPMe 1990년 Karl Friston 등에 의해 보고되었으며 뇌영상을 구성하는 복셀(Voxel)에 대한통계학적분석을 통하여 검증할 수 있는 방법으로 이용되고 있다. 즉, 환자로부터 획득한 SPECT영상을 재편성및 보정(realignment and correction)후 일정한 틀(template) 영상에 맞추어진 영상을 가우시안 커넬(Gaussian Kernel)에 의해 평활화(smoothing)하여 SPM 영상을 얻어 분석하였다.
- 개개인의 SPECT뇌혈류 영상을 MNI(Montreal Neulol- ogical Institute, McGill University, Canada) 에서 제공하는 표준 MNI templet 위에 일정하게 공간정규화 (normalization)시키고, 신호/잡음비의 향상과 공간 정규화 과정에서 보정되지 않은 부분을 보정하기 위하여,FWHM 16 mm의 Gaussian kernel을 선정하여 중첩 적분을 통한 평활(smoothing) 처리 하였다.
- SPM을 이용한 분석에서는 남, 여 ADHD환자별로, 유의수준에 따라 변화되는 클러스터의 분포와 뇌혈류의 변화율 그리고 환자의 분포에 대하여 알게 되었으며, 뇌 혈류분포에 대하여 남여의 공통점과 차이점을 알게 되었다. 유의 수준의 변화에 따라 크러스터의 크기와 위치의 변화는 다양하지만, ADHD환자의 뇌혈류의 증가율이 유의 수준별 평균증가율과 환자의 분포는 영향을 받지 않았다.
- 본 연구에서 혈류의 분포상태를 통계적 유의수준 P< 0.001 부터 p<0.05까지, 남자와 여자어린이 ADHD 환자의 뇌 혈류 증가부위와 감소부위를 나타내는 클러스터의 분포에 대하여 분석하였다. 각각의 클러스터에서 정상군의 평균 혈류율에 대한 ADHD질환군의 혈류량을 SPM99프로그램의 BOLD(Blood Oxygenation Level Dependent effect)data ploting을 이용하여 각 좌표에 대해 환자들간의 결과를 상대적 계수로 나타내어 혈류의 증가율과 감소율을 산출하였고, 이때의 환자수 분포에 대하여 정량적인 분석을 실시하여 남녀어린이 ADHD 환자의 차이를 비교분석 하였다.
대상 데이터
- Multi SPECT3(Siemens, USA)camera 와 고분해능 Fan beam collimator를 이용하고, 검출기 (detector)를 360° 회전하면서, 40 frame의 단면영상을 수집하였다. 화소의 크기는 3.
- 수집하였다. 화소의 크기는 3.56x3.56 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. SPMe 1990년 Karl Friston 등에 의해 보고되었으며 뇌영상을 구성하는 복셀(Voxel)에 대한통계학적분석을 통하여 검증할 수 있는 방법으로 이용되고 있다.
- 뇌전체의 평균혈류의 80%를 한계치 (threshold level)로 정하여 80% 이상되는 부위를 뇌피질로 가정하고, 정상군에 대한 ADHD질환군의 뇌혈류 증가와 감소를 나타내는 화소(pixel)에 대하여 SPM99 프로그램에서 ANCOVA (analysis of covariance)를 이용한 t-검증을 실시하였다.
- 05까지, 남자와 여자어린이 ADHD 환자의 뇌 혈류 증가부위와 감소부위를 나타내는 클러스터의 분포에 대하여 분석하였다. 각각의 클러스터에서 정상군의 평균 혈류율에 대한 ADHD질환군의 혈류량을 SPM99프로그램의 BOLD(Blood Oxygenation Level Dependent effect)data ploting을 이용하여 각 좌표에 대해 환자들간의 결과를 상대적 계수로 나타내어 혈류의 증가율과 감소율을 산출하였고, 이때의 환자수 분포에 대하여 정량적인 분석을 실시하여 남녀어린이 ADHD 환자의 차이를 비교분석 하였다.
성능/효과
- 유의수준 P<0.02일 때 대상회전(post, cingulate gyrus) 에서 혈류량이 증가된 클러스터(cluster)가 나타나, P< 0.05까지 동일한 부위에서 증가되었으며 클러스터의 크기만 157개의 화소에서 767개 화소로 증가되었다(Fig. 1).
- 대상회전에서 유의수준 변화에 따른 혈류증가율의 변화는 Table 1 과 같다. 즉, 정상군에 대하여 남자 어린이ADHD환자는 15.28~ 15.79%의 범위로, 평균 15.84±0.53%의 증가율을 나타내었다.
- 02에서는 좌우 대뇌전두엽과 전두엽 중앙에서 혈류가 감소되었다. 그리고 P<0.03에서는 14개 부분에 혈류 감소부위를 나타내는 클러스터가 나타났으나, 클러스터가 넓게 퍼져있어 P<0.02 보다 구별능력의 저하되는 영상으로 나타났다(Fig. 3).
- 4와 같다. 즉, 정상군의 뇌혈류계수는 2.76이며, ADHD한자군에서는 -0.42 로 15.20%의 혈류저하를 나타냈다.
- 여자 어린이ADHD환자의 국소뇌혈류 증가상태를 분석한 결과 Fig. 5에서와 같이, P<0.003에서 소뇌후엽 중앙상부에서만 혈류증가 클러스터가 나타났으며 , P<0.005 에서는 좌측 대뇌변연엽 (cerebrum, limbic lobe) 에서100개 화소크기의 클러스터가 혈류증가부위로 나타났다. 그리고 P<0.
- 6이다. 정상군의 혈류계수 -5.36 그리고 ADHD환자군에서의 혈류계수는 1.64로 11.92%의 혈류증가를 나타내고 있으며, 8명의 ADHD 환자는 평균혈류 증가율보다 더 많이 증가되고 있다.
- Table 3과 같다. 즉, 소뇌후엽 상부에서 11.92-31.11% 의 증가율로 평균 24.68±0.96%이며, 8명의 환자는 평균증가율 이상 증가되었다. 좌측 대뇌변연엽에서는 30.
- 96%이며, 8명의 환자는 평균증가율 이상 증가되었다. 좌측 대뇌변연엽에서는 30.2 0~31.74%로 평균 30.83±0.80%가 증가되었으며, 좌측소뇌후엽은 30.84~31.67%로 평균 31.25±0.42%가 증가되었고, 8명의 ADHD환자는 평균치 이상증가 되었다.
- 005에서는 좌우의 렌즈핵 외에 좌측 대뇌측두엽 중심이랑에서 163개 크기의 클러스터가 나타났다. P<0.01 까지 혈류감소부위가 3개의 클러스터로 나타났고, P<0.03과 P<0.05에서는 5 개의 클러스터로 좌우의 렌즈핵, 좌측 대뇌측두엽, 좌측 전두엽 일부에서 감소되는 것으로 나타났으나, P<0.05 이상에서는 클러스터간의 대조도가 저하되어 나타났다(Fig. 7).
- Table 4와 같다. 즉, 좌측대뇌의 렌즈 핵에서는 유의수준에 따라 정상어 린이보다 혈류감소율은 28.77~ 31.56%이며, 평균 감소율은 30.66±0.56%이었고, 13명의 ADHD환자중 5명은 평균 증가율보다 더 많이 감소되었다. 우측 대뇌의 렌즈핵에서는 30.
- 56%이었고, 13명의 ADHD환자중 5명은 평균 증가율보다 더 많이 감소되었다. 우측 대뇌의 렌즈핵에서는 30.18~31.27%로 평균 30.57±0.33%가 감소되었으며, 8명의 환자는 평균 혈류감소율 이상 감소되었다. 좌측 대뇌측두엽 중심이랑은30.
- 남자 어린이 ADHD환자는 대상회전에서만 증가 클러스터가 나타났으며, 좌측 대뇌도이랑, 우측 대뇌 측두엽이랑, 대뇌 좌우전두엽 등에서 감소클러스터가 나타났다. 여자 어린이 ADHD환자의 경우에는 소뇌후엽중앙상부, 좌측 대뇌변연엽, 좌우 대뇌측엽에서 혈류 증가 클러스터가 나타나고, 좌측 대뇌 두정엽과 측엽, 좌우 대뇌 전두엽 등에서 혈류 감소클러스터가 나타났다.
- 나타났다. 여자 어린이 ADHD환자의 경우에는 소뇌후엽중앙상부, 좌측 대뇌변연엽, 좌우 대뇌측엽에서 혈류 증가 클러스터가 나타나고, 좌측 대뇌 두정엽과 측엽, 좌우 대뇌 전두엽 등에서 혈류 감소클러스터가 나타났다. 남여 ADHD 환자에서 혈류증가 부위는 공통적으로 일치되는 부위는 없었으며, 혈류감소 부위로 죄측 대뇌도이랑과 좌측 대뇌 전두엽에서 일치되었다.
- 되었다. 유의 수준의 변화에 따라 크러스터의 크기와 위치의 변화는 다양하지만, ADHD환자의 뇌혈류의 증가율이 유의 수준별 평균증가율과 환자의 분포는 영향을 받지 않았다. 남자 어린이ADHD환자의 경우에, 대상회전에서 유의 수준별 평균 뇌혈류 증가율이 가장 높았고, 평균 감소율이 가장 많은 부분은 우측 대뇌측두엽 상부 이랑이었다.
- 유의 수준의 변화에 따라 크러스터의 크기와 위치의 변화는 다양하지만, ADHD환자의 뇌혈류의 증가율이 유의 수준별 평균증가율과 환자의 분포는 영향을 받지 않았다. 남자 어린이ADHD환자의 경우에, 대상회전에서 유의 수준별 평균 뇌혈류 증가율이 가장 높았고, 평균 감소율이 가장 많은 부분은 우측 대뇌측두엽 상부 이랑이었다.
- 여자 어린이ADHD환자는 소뇌후엽 중앙부위와 좌측 소뇌후엽에서 가장 많은 혈류증가를 보였고, 평균 감소율이 가장 높은 부위는 우측 대뇌 수정체 모양 핵 이었다. 여 자 환자의 경우 남자보다 혈류의 증가 또는 감소율이 큰것은 여자어린이의 뇌 혈류량이 남자보다 많은 것이 주된 이유로 간주된다.
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