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문제 정의
- 따라서 본 연구는 파킨슨병으로 최초 진단 받고 경도인지장애가 동반된 환자를 대상으로 시행한 뇌 자기공명영상에서 측정한 영역별 뇌실(cerebral ventricle)에 대한 체적 변화와 인지 기능 평가를 위한 서울신경심리검사(Seoul neuropsychological screening battery. SNSB) 결과에 대한 상관관계를 비교·분석함으로써 경도인지장애를 동반한 파킨슨병에 대한 진단적 기준을 판단할 수 있는 가이드라인을 제시하고자 하였다.
제안 방법
- Table 6. Results of the correlation analysis between the statistically significant Seoul neuropsycological screening battery (SNSB) and the change of cerebral ventricle volumes in the PD-MCI group.
- 뇌 자기공명영상을 획득하기 위하여 사용된 장비는 3.0T MR(Achieva 3.0T TX, Philips, netherlands) 기기를 사용하였으며 데이터를 수신을 위한 16채널 다중 코일 (Sense-NV-16 coil, Philips, netherlands)을 사용하였다. 일반적 뇌 자기공명영상을 획득하기 위하여 펄스 시퀀스는 T1 및 T2 강조 영상(T1- and T2-weighted image)과 뇌척수액 소거 영상(fluid attenuation inversion recovery.
- . 대상자들은 신경과 전문의와 문진을 통해 병력 청취 및 행동 관찰에 대한 기본 정보를 조사하였고 주의력(attention), 언어(language), 기억력(memory), 시공간(visuospatial), 그리고 전두엽 집행 기능(Frontal/executive functions)에 대한 5개 영역에서 인지 기능을 평가하였다.
- 따라서 본 연구는 경도인지장애를 동반한 파킨슨병 환자(경도인지장애군: PD-MCI)에 대한 서울신경심리 검사(SNSB)와 뇌 자기공명에서 영역별 뇌실에 대한 체적 변화를 분석하였다. 경도인지장애군은 인지장애를 동반하지 않는 파킨슨병 환자(비인지장애군: PD-NC)와 비교하여 주의력 영역 대한 숫자 따라 하기(digit span test)와 글자 지우기(letter cancellation) 수행능력이 저하되었으며 주의력 장애와 연관된 기억력 영역의 수행 능력이 전반적으로 낮게 나타났다.
- 1에 제시하였다. 본 연구는 주의력 영역에 대한 숫자 따라 하기(digit span test) 검사, 언어 영역에 대한 한국판 보스톤 이름 대기(Korea version of Boston naming test. K-BNT)와 사칙연산(calculation total score) 검사, 시공간 영역에 대한 레이 복합 도형 모사 속도(Rey complex figure test. RCFT) 검사, 기억력 영역에 대한 즉각 회상(immediately recall), 지연 회상(delay recall), 재인(Recognition) 검사, 그리고 전두엽 집행 기능에 대한 검사(mean contrast program, mean go-no-go test, control oral wad association test)를 시행하여 각 검사 항목 중 하나 이상이 7백분위수(7%ile)이하인 경우 경도인지장애로 분류하였다. 집단적 인지 기능 평가 수준을 통제하기 위하여 임상치매척도(clinical dementia rating scale.
- 1, Boston MA, USA)을 통해 수행되었다. 본 연구에 사용된 프리서퍼는 대뇌 피질을 감싸는 패턴 분석을 기반으로 상호 대상 정합(inter-subject registration)의 계산을 통해 뇌신경 해부학적으로 회백질(gray matter) 및 백질(white matter)의 경막 사이에서 경계 모델을 만들어 대뇌 피질의 두께 및 체적을 구할 수 있다[22]. Fig.
- 추가적으로 3차원 T1 시상 면(sagittal)을 획득하였으며 본 연구에 사용된 파라메터는 Table 2에 제시하였다. 영역별 뇌실에 대한 체적 분석은 하버드 의대 부속병원 MGH(Massachusetts General Hospital)에서 개발된 뇌 자기공명영상 분석 프로그램(Freesurfer Ver. 5.1, Boston MA, USA)을 통해 수행되었다. 본 연구에 사용된 프리서퍼는 대뇌 피질을 감싸는 패턴 분석을 기반으로 상호 대상 정합(inter-subject registration)의 계산을 통해 뇌신경 해부학적으로 회백질(gray matter) 및 백질(white matter)의 경막 사이에서 경계 모델을 만들어 대뇌 피질의 두께 및 체적을 구할 수 있다[22].
- 3과 Table 5는 경도인지장애군, 비인지장애군, 정상 대조군을 대상으로 획득한 뇌 자기공명영상에서 6개 영역에 대한 뇌실(좌·우측뇌실과 좌·우하측뇌실, 그리고 제3, 4뇌실)의 체적 변화를 보여준다. 정량적 비교를 위하여 대상자의 평균 제곱근 오차(root mean squared error)를 구하고 객관화를 위하여 정상 대조군과 두 실험군의 뇌실 체적의 측정값들을 최대값으로 나눈 후 평균 제곱근 오차를 보정하여 정규화된 백분율(normalized percent)을 구하였다. 본 연구에서 대상자들에 대한 정규화를 실시한 이유는 성별, 나이 등의 조건에 대한 뇌실의 체적 변화가 대상자별로 달리 나타날 수 있기 때문에 대상 질환에 의한 뇌실의 체적 변화를 동일한 기준으로 분석하기 위함이다.
- 표면 확장으로 팽창된 뇌 반구를 모델링하여 대뇌 피질을 연질막 및 백질로 재구성함으로써 체적(volume) 중심을 기반으로 재설계하여 좌·우측뇌실(left- and right lateral ventricle), 좌·우하측뇌실(left and right inferior lateral ventricle), 제3, 4뇌실(3rd and 4th ventricle)에 대한 6개 영역에 대한 뇌실의 체적 변화를 측정하여 비교하였다.
- 2는 프리서퍼를 이용한 영역별 뇌실에 대한 체적 분석 과정을 보여준다. 획득한 뇌 자기공명영상에서 비일률적 신호강도 보상을 위한 신호강도 보정(intensity bias correction)과 신호강도를 표준화(intensity normalization) 하였다. 정규화된 표준 공간에서 두개골 부위 분리(skull stripping) 작업을 수행한 후 뇌를 제외한 영역(skull, eyes, neck, dura)을 제거하고 회백질 및 백질 영역의 분할을 위하여 모자이크화(tesselation), 편평화(smoothing), 그리고 표면 팽창화(surface inflation) 작업을 포함하는 단계들이 각각 수행되었다[23].
대상 데이터
- PD-NC: 34명)을 대상으로 하였다. 모든 대상자는 뇌 자기공명영상 검사를 시행하였으며 영역별 뇌실의 체적 변화를 비교하기 위한 대조군으로써 연령 및 성별 분포를 일치시킨 정상인 그룹 32명을 추가 선정하였다.
- 본 연구는 2012년 02월부터 2013년 10월까지 부산 지역 일개 대학 병원 신경과 파킨슨병 센터를 내원한 환자 중에서 과거 약물 복용력이 없고 파킨슨병으로 최초 진단 받고 서울신경심리검사를 시행한 68명(경도인지장애군, Parkinson's disease with mild cognitive impairment. PD-MCI: 34명; 비인지장애군, Parkinson's disease with normal cognition. PD-NC: 34명)을 대상으로 하였다.
데이터처리
- *Significant difference between the PD-MCI and PD-NC groups by using the independent samples T-test.
- , Chicago, USA)을 이용하여 분석 하였다. 대상자의 일반적 특성 및 모든 정량적 변수들은 평균과 표준편차를 구하였으며 종속 변수들은 카이제곱검정(Chi square test)과 휘셔의 정확 검정(Fisher exact test)을 이용하여 도수와 백분율을 표시하였다. 서울신경심리검사에서 경도인지장애군과 비인지장애군에 대한 상관관계, 서울신경심리검사의 인지 기능 평가와 뇌 자기공명영상에서 뇌실 영역별 체적의 변화에 대한 상관관계는 독립표본 T 검정(independent samples Ttest)과 피어슨 상관분석(Pearson correlation analysis)을 실시하였으며 수집된 자료의 유의 수준은 p<0.
- 서울신경심리검사에서 경도인지장애군과 비인지장애군에 대한 상관관계, 서울신경심리검사의 인지 기능 평가와 뇌 자기공명영상에서 뇌실 영역별 체적의 변화에 대한 상관관계는 독립표본 T 검정(independent samples Ttest)과 피어슨 상관분석(Pearson correlation analysis)을 실시하였으며 수집된 자료의 유의 수준은 p<0.05에서 검증하였다.
이론/모형
- 본 연구에 사용된 평가도구는 서울신경심리검사(SNSB)로서 인지 기능을 평가하기 위하여 개발된 서울신경심리검사이며 사회적 교육 기간이 낮은 노인들도 쉽게 접근할 수 있도록 비교적 검사 지시와 수행이 단순하고 표준화 연구가 수행된 검사들로 구성된 대표적인 한국형 임상척도 도구이다[20],[21]. 대상자들은 신경과 전문의와 문진을 통해 병력 청취 및 행동 관찰에 대한 기본 정보를 조사하였고 주의력(attention), 언어(language), 기억력(memory), 시공간(visuospatial), 그리고 전두엽 집행 기능(Frontal/executive functions)에 대한 5개 영역에서 인지 기능을 평가하였다.
- 0T TX, Philips, netherlands) 기기를 사용하였으며 데이터를 수신을 위한 16채널 다중 코일 (Sense-NV-16 coil, Philips, netherlands)을 사용하였다. 일반적 뇌 자기공명영상을 획득하기 위하여 펄스 시퀀스는 T1 및 T2 강조 영상(T1- and T2-weighted image)과 뇌척수액 소거 영상(fluid attenuation inversion recovery. FLAIR) 기법을 사용하였다. 추가적으로 3차원 T1 시상 면(sagittal)을 획득하였으며 본 연구에 사용된 파라메터는 Table 2에 제시하였다.
성능/효과
- 결과적으로 6개 영역에 대한 뇌실의 체적 변화는 정상 대조군(NC group)과 비교하여 두 실험군(경도인지장애군: PD-MCI, 비인지장애군: PD-NC)에서 제4뇌실을 제외하고 통계적으로 유의하게 확장되었다(p<0.05).
- 따라서 본 연구는 경도인지장애를 동반한 파킨슨병 환자(경도인지장애군: PD-MCI)에 대한 서울신경심리 검사(SNSB)와 뇌 자기공명에서 영역별 뇌실에 대한 체적 변화를 분석하였다. 경도인지장애군은 인지장애를 동반하지 않는 파킨슨병 환자(비인지장애군: PD-NC)와 비교하여 주의력 영역 대한 숫자 따라 하기(digit span test)와 글자 지우기(letter cancellation) 수행능력이 저하되었으며 주의력 장애와 연관된 기억력 영역의 수행 능력이 전반적으로 낮게 나타났다. Beatty 등의 연구에 의하면 경도인지장애를 동반한 파킨슨병 환자의 대부분은 집중력 영역의 장애를 보이며 기억력 영역 장애에 기인되어 새로운 학습 능력이 저하되지만 일상생활능력에 지장을 초래하지 않는다고 하였다[26],[27].
- 경도인지장애를 동반한 파킨슨병 환자는 인지장애를 동반하지 않는 파킨슨병 환자보다 주의력, 언어, 시공간, 기억력, 그리고 전두엽 집행 기능 영역의 인지 기능이 대부분 낮게 나타났으며 5개 영역 중에서 시공간 및 기억력 영역 검사에 대한 두 실험군의 인지 기능 평가는 통계적으로 유의하였다(p<0.05).
- 경도인지장애를 동반한 파킨슨병 환자의 좌·우측 뇌실의 확장은 서울신경심리검사에서 시공간 영역에 대한 레이 복합 도형 모사 속도 검사, 그리고 언어 및 시각 기억력 영역에 대한 즉시회상 및 지연회상 검사와 뚜렷한 양적 선형관계를 보였으며 통계적으로 유의하였다(r>0.5, p<0.05).
- 그러나 언어 또는 시각 기억력 영역에 대한 검사 결과와 좌·우하측뇌실 및 제3뇌실의 체적 변화에 대한 상관관계 계수는 약한 선형관계 또는 거의 무시될 수 있는 선형관계를 나타냈으며 통계적으로 유의하지 않았다(r<±0.1 또는 r<±0.3, p>0.05).
- 그러나 좌·우하측뇌실과 제3뇌실의 확장은 시공간 영역에 대하여 뚜렷한 양적 선형관계를 보였으나 통계적으로 유의하지 않았으며(r>0.5, p>0.05) 기억력 영역에 대하여 약한 선형관계 또는 거의 무시될 수 있는 선형관계를 나타냈으며 통계적으로 유의하지 않았다(r<±0.1 또는 r<±0.3, p>0.05).
- 뇌 자기공명영상에서 6개 영역에 대한 뇌실의 체적을 측정하여 분석한 결과 통계적으로 유의한 체적 변화를 나타낸 신경해부학적 영역은 제4뇌실을 제외하고 좌·우측뇌실, 좌·우하측뇌실, 제3뇌실에서 통계적으로 유의한 변화를 나타내었으며 객관화된 비교를 위하여 정규화한 백분율을 적용한 체적의 변화는 비 인지장애군보다 경도인도장애군에서 확장되어 나타났다.
- 두 실험군간 영역별 뇌실에 대한 체적 변화는 경도인지장애군의 경우 좌측뇌실과 우측뇌실에 대한 정규화된 백분율이 각각 12.13±5.28×10-3%와 10.43± 5.59×10-3%로 비인지장애군과 비교하여 각각 15.1%, 19.2% 뇌실체적의 변화가 현저하게 나타났다.
- 또한 기억력 영역에 대한 즉시회상 및 지연회상과 좌·우측뇌실의 체적 변화에 대한 상관관계 계수는 뚜렷한 양적선형관계를 가졌으며(r>0.5) 통계적으로 유의하였다(p<0.05).
- SNSB)에서 시공간 기능뿐 만 아니라 언어 및 시각 기억력 기능이 통계적으로 유의하게 감소되었다. 또한 뇌 자기공명영상에서 좌·우측뇌실(left and right lateral ventricle)의 체적 변화가 통계적으로 유의하게 확장되었으며 시공간 영역과 기억력 영역에 대하여 뚜렷한 양적 선형관계를 나타내었다. 따라서 뇌 자기공명영상에서 대뇌 피질에 대한 상호 대상 정합 분석법(inter-subject registra tion)의 계산과 대뇌 피질의 두께 및 체적 분석이 가능한 프리서퍼를 이용하여 영역별 뇌실의 체적 변화를 관찰하고 서울신경심리검사 결과와 상관관계를 분석함으로써 경도인지장애를 동반한 파킨슨병 환자에 대한 진단적 기준을 마련할 수 있을 것으로 판단되었다.
- 본 연구를 통하여 경도인지장애를 동반한 파킨슨병 환자는 인지 기능 평가를 위한 서울신경심리검사(Seoul neuropsychological screening battery. SNSB)에서 시공간 기능뿐 만 아니라 언어 및 시각 기억력 기능이 통계적으로 유의하게 감소되었다. 또한 뇌 자기공명영상에서 좌·우측뇌실(left and right lateral ventricle)의 체적 변화가 통계적으로 유의하게 확장되었으며 시공간 영역과 기억력 영역에 대하여 뚜렷한 양적 선형관계를 나타내었다.
- 시공간 영역에 대한 레이 복합 도형 모사 속도와 좌·우측뇌실, 좌·우하측뇌실, 제3뇌실에 대한 체적 변화의 상관관계 계수는 모두 뚜렷한 양적 선형관계를 가졌으나(r>0.5) 좌·우측뇌실의 체적 변화는 통계적으로 유의하였고(p<0.05) 좌·우하측뇌실과 제3뇌실의 체적 변화는 통계적으로 유의하지 않았다(p>0.05).
- Beatty 등의 연구에 의하면 경도인지장애를 동반한 파킨슨병 환자의 대부분은 집중력 영역의 장애를 보이며 기억력 영역 장애에 기인되어 새로운 학습 능력이 저하되지만 일상생활능력에 지장을 초래하지 않는다고 하였다[26],[27]. 특히 본 연구에서 기억력 영역의 장애에 대하여 흥미로운 점은 경도인지장애군은 즉시 회상(immediate recall)과 지연 회상(delay recall)에 대한 수행능력이 비인지장애군과 비교하여 저하되었으나 재인(recognition) 검사 결과가 다소 증가하여 나타났다는 것이다. 이와 관련하여 Pillon 등의 연구에서 파킨슨병 환자의 대부분은 알츠하이머병(Alzheimer's disease)과 달리 자유 회상(free recall) 능력이 저하되며 재인 검사(recognition) 능력이 상당히 호전되었다고 하였으며 이러한 결과를 토대로 경도인지장애를 동반한 파킨슨병 환자는 새로운 정보를 저장시키는 기억력이 일부 보존되어 있지만 생각을 외부로 보내는 단계에서 장애가 있음을 간접적으로 알 수 있었다[28].
- 05). 특히 비인지장애군과 비교하여 경도인지장애를 동반한 파킨슨병 환자의 경우 시공간 영역 검사에 대한 레이 복합 도형 모사 속도(Rey complex figure test. RCFT)가 13.2% 감소를 보였으며 기억력의 지연회상(delay recall) 에서 언어 기억력(verbal memory)은 17.9% 높았고, 시각 기억력(visual memory)은 15.7% 감소를 보였다.
후속연구
- 또한 뇌 자기공명영상에서 좌·우측뇌실(left and right lateral ventricle)의 체적 변화가 통계적으로 유의하게 확장되었으며 시공간 영역과 기억력 영역에 대하여 뚜렷한 양적 선형관계를 나타내었다. 따라서 뇌 자기공명영상에서 대뇌 피질에 대한 상호 대상 정합 분석법(inter-subject registra tion)의 계산과 대뇌 피질의 두께 및 체적 분석이 가능한 프리서퍼를 이용하여 영역별 뇌실의 체적 변화를 관찰하고 서울신경심리검사 결과와 상관관계를 분석함으로써 경도인지장애를 동반한 파킨슨병 환자에 대한 진단적 기준을 마련할 수 있을 것으로 판단되었다. 본 연구는 포괄적인 파킨슨병 환자를 대상으로 진행하였으나 파킨슨병의 병리과정에 따른 증상을 세분화 하여 뇌 자기공명영상에서 영역별 뇌실에 대한 체적 변화를 관찰하는 추가적 연구가 필요할 것으로 판단되었다.
- 또한 Dalaker 등은 경도인지장애를 동반한 파킨슨병 환자는 정상 대조군과 비교하여 좌·우측뇌실과 제3뇌실의 체적 증가는 기억력 장애와 관련 있다고 보고하였다[31]. 따라서 본 연구와 기존 연구들을 통하여 뇌 자기공명에서 좌·우측뇌실의 확장이 뚜렷한 소견을 보이면서 서울신경심리검사에서 시공간 영역 및 기억력 영역의 인지 기능이 저하되는 경우 경도인지장애를 동반한 파킨슨병을 판단할 수 있는 가이드라인을 마련할 수 있을 것으로 판단하였다.
- 따라서 뇌 자기공명영상에서 대뇌 피질에 대한 상호 대상 정합 분석법(inter-subject registra tion)의 계산과 대뇌 피질의 두께 및 체적 분석이 가능한 프리서퍼를 이용하여 영역별 뇌실의 체적 변화를 관찰하고 서울신경심리검사 결과와 상관관계를 분석함으로써 경도인지장애를 동반한 파킨슨병 환자에 대한 진단적 기준을 마련할 수 있을 것으로 판단되었다. 본 연구는 포괄적인 파킨슨병 환자를 대상으로 진행하였으나 파킨슨병의 병리과정에 따른 증상을 세분화 하여 뇌 자기공명영상에서 영역별 뇌실에 대한 체적 변화를 관찰하는 추가적 연구가 필요할 것으로 판단되었다.
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