The Korean Journal of Nuclear Medicine (대한핵의학회지)

The Korean Society of Nuclear Medicine (대한핵의학회)
권호 표지

Quantitative Evaluation of Regional Cerebral Blood Flow by Visual Stimulation in $^{99m}Tc-HMPAO$ Brain SPECT

$^{99m}Tc-HMPAO$ 뇌 SPECT에서 시각자극에 의한 국소 뇌 혈류변화의 정량적 검증

  • Juh, Ra-Hyeong (College of Medicine, The Catholic University of Seoul) ;
  • Suh, Tae-Suk (College of Medicine, The Catholic University of Seoul) ;
  • Kwark, Chul-Eun (College of Medicine, The Catholic University of Seoul) ;
  • Choe, Bo-Young (College of Medicine, The Catholic University of Seoul) ;
  • Lee, Hyoung-Koo (College of Medicine, The Catholic University of Seoul) ;
  • Chung, Yong-An (Department of Biomedical Engineering, Radiology The Catholic University of Seoul) ;
  • Kim, Sung-Hoon (Department of Biomedical Engineering, Radiology The Catholic University of Seoul) ;
  • Chung, Soo-Kyo (Department of Biomedical Engineering, Radiology The Catholic University of Seoul)
  • 주라형 (가톨릭대학교 의과대학 의공학교실) ;
  • 서태석 (가톨릭대학교 의과대학 의공학교실) ;
  • 곽철은 (가톨릭대학교 의과대학 의공학교실) ;
  • 최보영 (가톨릭대학교 의과대학 의공학교실) ;
  • 이형구 (가톨릭대학교 의과대학 의공학교실) ;
  • 정용안 (가톨릭대학교 의과대학 방사선과학교실) ;
  • 김성훈 (가톨릭대학교 의과대학 방사선과학교실) ;
  • 정수교 (가톨릭대학교 의과대학 방사선과학교실)
  • Published : 2002.06.30
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Abstract

Purpose: The purpose of this study is to investigate the effects of visual activation and quantitative analysis of regional cerebral blood flow. Visual activation was known to increase regional cerebral blood flow in the visual cortex in occipital lobe. We evaluated that change in the distribution of $^{99m}Tc-HMPAO$ (Hexamethyl propylene amine oxime) to reflect in regional cerebral blood flow. Materials and Methods: The six volunteers were injected with 925 MBq (mean ages: 26.75 years, n=6, 3men, 3women) underwent MRI and $^{99m}Tc-HMPAO$ SPECT during a rest state with closed eyes and visual stimulated with 8 Hz LED. We delineate the legion of interest and calculated the mean count per voxel in each of the fifteen slices to quantitative analysis. The ROI to whole brain ratio and regional index was calculated pixel to pixel subtraction visual non-activation image from visual activation image and constructed brain map using a statistical parameter map (SPM99). Results: The mean regional cerebral blood flow was increased due to visual stimulation. The increase rate of the mean regional cerebral blood flow which of the activation region in primary visual cortex of occipital lobe was $32.50{\pm}5.67%$. The significant activation sites using a statistical parameter of brain constructed a rendering image and image fusion with SPECT and MRI. Conclusion: Visual activation was revealed significant increase through quantitative analysis in visual cortex. Activation region was certified in Talairach coordinate and primary visual cortex (Ba17),visual association area (Ba18,19) of Brodmann.

목적: 이 연구의 목적은 시각 활성 자극에 의한 뇌 활성영역을 확인하고 국소 뇌 혈류량을 정량적으로 분석하는데 그 목적이 있다. $^8F-fluoro-2-deoxy\;glucose\;(FDG)\;PET$과 $^{15}O-water\;PET$에서 시각 자극을 가하는 동안 시각피질에서의 기전이 확인되었으며 PET에 비해 적은 비용으로 널리 사용되고 있는 $^{99m}Tc-HMPAO$ Brain SPECT를 이용하여 시각자극을 주었을 때 대뇌 후두엽의 일차시각피질과 시각 연합 피질에서의 국소 뇌 혈류 변화율을 정량적으로 분석하고자 하였다. 대상 및 방법: 오른손을 주로 사용하는 25세에서 33세의 나이 분포를 갖는 남자 3, 여자 3명(평균나이 26.7세)의 정상인을 대상으로 $^{99m}Tc-HMPAO$ Brain SPECT (925 MBq)를 시행하였고 8 Hz의 발광다이오드를 이용하여 $4{\sim}5$분 동안 시각활성 자극을 주었을 때와 대조군으로 자극을 가하지 않은 비 활성상태에서의 경우로 나누어 스캔하고 해부학적 기준정보를 제공하기 위해 MR 영상과 융합하였으며 관심영역을 설정하여 혈류량을 정량적으로 분석하였다. 결과: 정량적인 분석을 위해 대뇌의 전체 용적과 계수율을 계산하고 관심 영역을 설정하여 관심영역에 대한 복셀 당 평균 계수율을 측정하여 각 대상의 시각 활성자극을 가한 영상에서 정상 상태의 영상을 픽셀 당 픽셀로 감산하여 통계적 파라미터를 이용한 뇌 지도를 구성하였으며 뇌 활성이 Brodmann 영역의 시각피질(Ba 17)과 시각연합피질(Ba 18,19)에서 활성화되어 있음을 Talairach 좌표를 통해 확인하였고 regional index를 계산하여 국소 뇌혈류 변화율을 측정하였다. 결론: $^{99m}Tc-HMPAO$ Brain SPECT에서 8 Hz의 발광 다이오드로 시각 자극을 주었을 때 후두엽의 일차 시각피질과 시각 연합 피질에서 뇌 활성화를 확인하였고 통계적 파라미터를 이용한 SPM99에서 뇌 지도를 작성하여 시각자극에 의한 활성영역을 Talairach 좌표와 Brodmann 분류에 의해 확인하여 T1 강조 MR 영상에 융합하였다. 후두엽의 일차시각피질에서 시각 활성자극에 의해 국소 뇌 혈류량이 $32.50{\pm}5.67%$ 증가하고 있음을 정량적으로 분석하였다.

Keywords

References

  1. Woods SW, Hegeman IM, Zubal IG, Krystal JH, Hoffer PB. Visual stimulation increases $^{99m}Tc-HMPAO$ distribution in human visual cortex. J Nucl Med 1991;32:210-5.
  2. Bruce C, Williamson DJ, Shukla SS, HoneymanJC, Nadeau SE. A technique to localize activationin the human brain with 99mTc-HMPAO SPECT:a validation study using visual stimulation. JNucl Med 1991;35:755-63.
  3. Goffinet AM, DeVolder AG, Bo1 A. Brainglucose utilization under high sensory activation:hypoactivation of prefrontal cortex. Aviat SpaceEnvironment Medicine 1990; 61:338-42.
  4. Fox PT, Raichle ME. Stimulus rate determinesregional brain blood flow in striate cortex. AnnNeurology 1985;17:303-5.
  5. Fox PT, Raich1e ME. Stimulus rate dependenceof regional cerebral blood flow in human striatecortex, demonstrated by positron emissiontomography. J Neurophysiology 1984;51:1109-20.
  6. Belliveau JW, Kennedy DN, McKinstry RC.Functional mapping of the human visual cortexby magnetic resonance imaging. Science 1991;254:716-9.
  7. Moon DH, Lee BW, Lee KH, Choi YH, Chung JK, Lee MC, et al. Normal control study of cerebral blood flow by 99"Tc_ HMPAO SPECT. Korean J Nucl Med 1989; 23:155-63.
  8. Lee MC, Lee MR, Koh CS, Roh JK, MyungHJ, Lee SH, et al. Quantitative analysis ofregional cerebral blood flow using 99"Tc_ HMPAO SPECT in cerebrovascular disease.Korean J Nucl Med 1988;22:15-9.
  9. Damasio H. A computed tomographic guide tothe identification of cerebral vascular territories.Arch Neurol. 1983;40:138-42.
  10. Hidehiko 0, Manouchehr V. Effect of vascularradioactivity on regional values of cerebral bloodflow: evaluation of methods for H2150 PET todistinguish cerebral perfusion from bloodvolume. J Nucl Med 2001;42:1032-9.
  11. Kushner MJ, Rosenquist A, Alavi DE. Cerebralmetabolism and patterned visual stimulation: apositron emission tomographic study of the humanvisual cortex. Neurology 1988;38:89-95.
  12. 유승식, 기능자기공명영상 실험, 의학문화사; 2001. p. 51-114.
  13. Per ER. Brain activation. New York; WileyLiss; 1993. p. 141"94.
  14. WilliamWO. functional brain Imaging. 1st ed. Mosby; 1997. p. 213-326.
  15. Richard F, Karl F, Chris D, Raymond D.Human brain function. 1st ed. London: Academicpress; 1997. p. 163-81.
  16. Saba GB. Fundamentals of nuclear pharmacy,3rd ed. New York: Springer- Verlag; 1992. p.109-42, 229-35.
  17. 고창순 편, 핵의학: 제2편. 고려의학; 1997. p. 253-307.