기능적 자기공명영상법과 양성자 가지공명분광법을 이용한 시각자극에 의한 후두염 피질의 대사물질 변화

Metabolic Changes on Occipital Cortex during Visual Stimulation with Functional MR Imaging and H MR Spectroscopy

목적 : 시각자극을 이용하여 대뇌 후두엽에서 BOLD(blood oxygen level dependent)효과에 의한 기능적 자기공명영상과 양성자 자기공명분광법을 이용한 대사물질영상( metabolic i image)을 얻어 그 결과를 평가하고자 하였다. 대상 및 방법 : 24세에서 30세 사이의 8명의 남자와 2명의 여자를 포함하는 10명의 정상 성인 남녀를 대상으로 1.5T MRI에서 시각 지극을 이용하여 echo planar imaging펠스시퀀스를 사용하여 BOLD효과에 의한 영상들을 대뇌 후두엽에서 얻었다. 시각자극은 8Hz의 red flicker를 이용한 광 자극을 주였다. MR에서 얻어진 영상들을 workstation으로 전송한 뒤 자체 개발한 분석프로그램을 사용하여 상관계수방법을 이용하여 기능적 영상을 구하였다. 그리고 얻어진 영상의 활성화 부위를 선정한 뒤 양성자 자기공명 분광법을 사용하여 시각 자극에 의한 뇌 활성화시 대사물질의 변화를 분석했다. 그 후 자가공명분광영상법(magnetic resonance spectro-scopic imaging)를 실행하여 젖산(lactate)의 대사물질 영상을 얻었다. 결과 : 시각 자극에 따른 BOLD효과에 의한 뚜렷한 활성화 부위가 후두염 대뇌피질에 나타났다. 또한 이들 활성화 부위에서 자기공명분광법을 시행한 결과 휴식상태와 시각자극상태에서 NAA(N-acetyle aspartate)/Cr(creatine)이 $1.79{\pm}0.28$에서 $1.88{\pm}O.20$으로 거의 변화가 없는 것에 반해 lactate는 자극 전후 $9.48{\pm}4.38$배로 증가하였으며 이를 바탕으로 lactate에 대한 대사물질영상을 얻을 수 있었다. 결론 : 시각자극에 의한 뇌 활성화시 BOLD효과를 이용한 자기공명영상볍으로 활성화 부위를 확인할 수 있었고, 같은 부위에서 자기공명분광법을 이용하여 lactate의 증가를 확인하였다. 또한 lactate의 증가를 대사물질영상으로 표현함으로써 두 결과에 대한 상관관계 및 뇌 기능적영상에 대한 신뢰성을 높일 수 있게 되었다.

Purpose : The purpose of this study was aimed to evaluate the BOLD(blood oxygen level dependent) contrast fMRI(functional MR imaging) in the occipital lobe and to compare with the metabolic changes based on H MRS (MR spectroscopy) and MRSI (MR spectroscopic imaging) before and after visual stimulation Materials and Methods : Healthy human volunteers (eight males and two females with 24-30 year age) participated in this study. All of the BOLD fMRI were acquired on a 1.5T MR with EPI during supervised visual stimulation in the occipital lobe. The red flicker with 8Hz was used for visual stimulation. After imaging acquisition, the MR images were transferred into unix workstation and processed with acquired from the same location based on the activation map. MRSI (magnetic resonance spectroscopic imaging) was also acquired to analyze the lactate changes before and after stimulation. Results : The activation maps were successfully produced by BOLD effect due to visual stimulation. NAA (N-acetyle aspartate)/Cr (creatine) ratio varied only from $1.79{\pm}0.28{\;}to{\;}1.88{\pm}0.20$ in activation area before and after stimulation. However, the signal intensity of lactate was elevated $9.48{\pm}4.38$ times higher than before activation. Lactate metabolite images were consistent with the activation maps. Conclusion : The BOLD contrast fMRI is enough sensitive to detect the activated area in human brain during the visual stimulation. Lactate metabolite map presents the evidence of lactate elevation on the same area of activation.