Hybrid Two-Dimensional Proton Spectroscopic Imaging of Pediatric Brain: Clinical Application

소아 뇌에서의 혼성 이차원 양성자자기공명분광법의 임상적 응용

Purpose : To introduce and demonstrate the advantages of the new hybrid two-dimensional (2D) proton spectroscopic imaging (SI) over the single voxel spectroscopy (SVS) and conventional 2D SI in the clinical application of spectroscopy for pediatric cerebral disease. Materials and Methods : Eighty-one hybrid 2D proton spectroscopic imaging was performed in 79 children (36 normal infants and children, 10 with hypoxic-ischemic injury, 20 with toxic-metabolic encephalopathy, seven with brain tumor, three with meningoencephalitis, one with neurofibromatosis, one with Sturge-Weber syndrome and one with lissencephaly) ranging in age from the third day of life to 15 years. In adult volunteers (n=5), all three techniques including hybrid 2D proton SI, SVS using PRESS sequence, and conventional 2D proton SI were performed. Both hybrid 2D proton SI and SVS using PRESS sequence were performed in clinical cases (n=). All measurements were performed with a 1.5-T scanner using standard head quadrature coil. The 16$\times$16 phase encoding steps were set on variable field of view (FOV) depending on the size of the brain. The hybrid volume of interest inside FOV was set as $75{\times}75{\times}15{\;}\textrm{mm}^3$ or smaller to get rid of unwanted fat signal. Point-resolved spectroscopy (TR/TE=1,500 msec/135 or 270msec) was employed with standard chemical shift selective saturation (CHESSI pulses for water suppression. The acquisition time and spectral quality of hybrid 2D proton SI were compared with those of SVS and conventional 2D proton SI. Results : The hybrid 2D proton SI was successfully conducted upon all patients.

목적 : 소아 뇌 질환에서의 자기공명분광법의 임상적 적용에 있어서 단일화적소 양성자 자기공명분광법과 고식적 이차원 양성자 자기공명분광법에 비해 혼성 이차원 양성자 자기공명분광법이 가지는 장점에 대하여 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 생후 3일에서 15세까지의 79명의 소아 (정상소아 36명, 저산소성-허혈성 뇌 손상 10명, 대사성 질환 20명, 뇌막염-뇌염 3명, 뇌종양 7명, 신경섬유종증 1명, Sturge-Weber 증후군 1명, lissencephaly 1명)를 대상으로 81회의 혼성 이차원 양성자 자기공명분광검사를 시행하였다. 성인자원자(n=5)에서 단일화적소 양성자 자기공명분광법, 고식적 이차원 양성자 자기공명분광법, 그리고 혼성 이차원 양성자 자기공명분광법 모두를 실시하였고, 환아군 중 일부(n=12)에서 PRESS기법을 이용한 단일화적소 분광법과 혼성 이차원 양성자 자기공명 분광법을 함께 시행하였다. 1.5-T 초전도영상장치 하에서 standard head quatrature coil을 이용하여 양성자 자기공명분광을 얻었다. Phase encoding step은 16$\times$16으로 하였고, FOV는 환자 뇌의 크기에 따라 다양하게 하였으며, FOV내의 혼성 관심 체적 (hybrid VOI)은 $75{\times}75{\times}15{\;}\textrm{mm}^3$ 또는 그 이하로 함으로써 원하지 않는 지방에 의한 신호를 없애도록 하였다. PRESS기법 (TR/TE= 1,500 msec/135 또는 270 msec)을 적용하였고, 물에 의한 신호를 억제하기 위하여 chemical shift selective saturation pulse를 사용하였다. 혼성 이차원 양성자 자기공명분광검사의 획득시간(data acquistion time)과 분광의 질(spectral quality)을 단일화적소 양성자 자기공명분광법과 고식적이차원양성자 자기공명분광법의 그것과 비교하였다. 결과: 혼성 이차원 양성자 자기공명분광법은 79명의 소아 전 예에서 성공적으로 시행되었다. 단일화적소 양성자 자기공명분광법의 획득시간은 4.3분인 반면에, 혼성 이차원 양성자 자기공명분광법의 획득시간(data acquition time)은 6분 미만으로, 이는 소아의 뇌영상용으로 쓰기에 충분히 짧은 소요시간이었다. 혼성 이차원 양성자 자기공명분광법에 의한 분광은 단일화적소 자기공명분광법에 의한 분광과 거의 비슷한 민감도와 분광분해 능을 나타내었으며, 반면에 고식적인 이차원 양성자 자기공명분광법에 의한 분광보다는 훨씬 우수하였다.