목 적 : 편마비를 가진 뇌성마비 환아에서 확산 텐서강조영상을 이용한 3차원 피질척수로 영상의 이상 소견의 유형과 임상적인 소견과의 일치도를 알아보기 위하여 연구를 시행하였다. 방 법 : 2003년 3월부터 2007년 8월까지 영남대학교 의과대학 부속병원 소아과 및 재활의학과에서 확산 텐서강조영상 검사를 시행했던 편마비를 가진 뇌성마비 환아 13예를 대상으로 FACT기법을 사용하여 피질척수로의 3차원 신경섬유로 영상을 재구성하여 분석하였다. 기본 관심영역은 전 뇌교, 두 번째 관심영역은 전 수질을 통과하는 피질척수로로 설정하여 두 부위를 동시에 통과하는 신경섬유로를 최종 관심 신경섬유로로 하였다. 분할비등방도와 각의 종료 기준은 각각 0.3과 70도로 하였다. 결 과 : 삼차원 피질척수로 영상에서 이상 소견으로는 피질척수로의 단절과 신경섬유의 양적 감소, 피질척수로의 무형성, 횡뇌량 신경섬유 그리고 비정상적인 피질척수로의 재구성 등의 유형이 있었으며 전체 13예 중 피질척수로의 단절이 10예(76.9%), 신경섬유의 양적 감소가 8예(61.5%)에서 관찰되었다. 피질척수로의 무형성은 3예(23.1%)에서 관찰되었고 횡뇌량 신경섬유로는 2예(15.4%), 비정상적인 피질척수로의 재구성은 4예(30.8%)에서 관찰되었다. 임상적인 소견과 3차원 피질척수로의 이상소견이 일치되는 예가 13예 중 11예(84.6%)였다. 결 론 : 확산 텐서강조영상을 이용한 3차원 피질척수로 영상은 다양한 이상 소견과 임상적인 소견과의 높은 일치도를 보여 편마비 뇌성마비의 진단과 치료에 매우 유용한 검사로 사용될 수 있다고 생각된다. 그러나 향후 검사법의 표준화 등 보완을 요하는 연구가 더 필요하다고 생각된다.
Objective : To investigate the efficiency of diffusion tensor imaging (DTI) fiber-tracking based neuronavigation and assess its usefulness in the preoperative surgical planning, prognostic prediction, intraoperative course and outcome improvement. Methods : Seventeen patients with cerebral masses adjacent to corticospinal tract (CST) were given standard magnetic resonance imaging and DTI examination. By incorporation of DTI data, the relation between tumor and adjacent white matter tracts was reconstructed and assessed in the neuronavigation system. Distance from tumor border to CST was measured. Results : The sub-portion of CST in closest proximity to tumor was found displaced in all patients. The chief disruptive changes were classified as follows : complete interruption, partial interruption, or simple displacement. Partial interruption was evident in seven patients (41.2%) whose lesions were close to cortex. In the other 10 patients (58.8%), delineated CSTs were intact but distorted. No complete CST interruption was identified. Overall, the mean distance from resection border to CST was 6.12 mm (range, 0-21), as opposed to 8.18 mm (range, 2-21) with simple displacement and 2.33 mm (range, 0-5) with partial interruption. The clinical outcomes were analyzed in groups stratified by intervening distances (close, <5 mm; moderated, 5-10 mm; far, >10 mm). For the primary brain tumor patients, the proportion of completely resected tumors increased progressively from close to far grouping (42.9%, 50%, and 100%, respectively). Five patients out of seven (71.4%) experienced new neurologic deficits postoperatively in the close group. At meantime, motor deterioration was found in six cases in the close group. All patients in the far and moderate groups received excellent (modified Rankin Scale [mRS] score, 0-1) or good (mRS score, 2-3) rankings, but only 57.1% of patients in the close group earned good outcome scores. Conclusion : DTI fiber tracking based neuronavigation has merit in assessing the relation between lesions and adjacent white matter tracts, allowing prediction of patient outcomes based on lesion-CST distance. It has also proven beneficial in formulating surgical strategies.
Purpose: Diffusion tensor imaging (DTI) data must be analyzed by an analyzer after data processing. Hence, the analyzed data of DTI might depend on the analyzer, making it a major limitation. This paper reviewed previous DTI studies reporting the repeatability and reproducibility of data from the corticospinal tract (CST), one of the most actively researched neural tracts on this topic. Materials and Methods: Relevant studies published between January 1990 and December 2018 were identified by searching PubMed, Google Scholar, and MEDLINE electronic databases using the following keywords: DTI, diffusion tensor tractography, reliability, repeatability, reproducibility, and CST. As a result, 15 studies were selected. Results: Measurements of the CSTs using region of interest methods on 2-dimensional DTI images generally showed excellent repeatability and reproducibility of more than 0.8 but high variability (0.29 to 1.00) between studies. In contrast, measurements of the CST using the 3-dimensional DTT method not only revealed excellent repeatability and reproducibility of more than 0.9 but also low variability (repeatability, 0.88 to 1.00; reproducibility, 0.82 to 0.99) between studies. Conclusion: Both 2-dimensional DTI and 3-dimensional DTT methods appeared to be reliable for measuring the CST but the 3-dimensional DTT method appeared to be more reliable.
Purpose: The stroke patients have gait dysfunction due to impaired neural tracts; corticospinal tract (CST), corticoreticular pathway (CRP), and vestibulospinal tract (VST). In this study, we investigated characteristics of gait pattern according to the injury aspect of the neural track in a stroke patient. Methods: One patient and six control subjects of similar age participated. A 19-year-old male patient with spontaneous intracerebral hemorrhage on right basal ganglia, thalamus, corona radiata and cerebral cortex due to arteriovenous malformation rupture. Diffusion tensor imaging (DTI) data was acquired 21 months after the stroke. Kinematic and spatio-temporal parameters of gait were collected using a three-dimensional gait analysis system. Results: On 21 months DTI, the CST and CRP in affected hemisphere showed severe injury, in contrast, the VST in affected hemisphere showed intact integrity. Result of gait analysis, walking distance and speed were significantly decreased in a patient. The stance rate of unaffected lower limb, the swing rate of affected lower limb and the duration of double stance significantly increased compared with normal control. The knee and hip joint angle were significantly decreased in a patient. Conclusion: We found recovered independent gait ability may be associated with unimpaired VST in a patient with severe injury in CST and CRP.
The application of diffusion tensor imaging (DTI) and fiber tractography to Wallerian degeneration (WD) is important because this technique is a very potent tools for quantitatively evaluating fiber tracts in vivo brain. We analyzed a case and control using tracts of interest (TOI) analysis to quantify WD. We scanned a case of old infarction and an age-matched healthy volunteer. T1 magnetization prepared rapid acquisition gradient echo (MPRAGE), fluid attenuated inversion recovery (FLAIR) and 12-direction diffusion tensor imaging (DTI) were obtained and analyzed using TOI analysis. The value of mean diffusity ($D_{av}$) and fracional anisotrophy (FA) were analyzed statistically by MWU test. A p-value of less than 0.05 was considered to indicate statistical significance. A comparison of the global fiber diffusion characteristics shows WD of both the corpus callosum and the ipsilateral superior longitudinal fasciculus. The corpus callosum in particular showed trans-hemispherical degeneration. Local fiber characteristics along the geodesic paths show WD in the corpus callosum, ipsilateral superior longitudinal fasciculus, ipsilateral corticospinal tract, and ipsilateral corticothalamic tract. We have demonstrated changes in $D_{av}$ and FA values and a clear correspondence with the WD in various tracts. TOI analysis successfully revealed radial WD in white matter tracts from a region of encephalomalacia and primary gliosis, although they were only slightly affected.
Purpose: We presented with a patient with traumatic brain injury who showed a transcallosal ipsilateral motor pathway from unaffected motor cortex to affected extremities, as evaluated by diffusion tensor tractography (DTT). Methods: One patient and six age-matched normal subjects were enrolled. A 42-year-old left hemiparetic male who suffered from brain injury by motor vehicle accident 9 years ago showed a leukomalactic lesion in the right corona radiata and parieto-temporal lobe. His left extremities were completely paralyzed initially, but recovered slowly over 2 years. At the time of the evaluation, he was able to grasp and release an object, and to walk with spastic gait pattern. DTT was performed using 1.5 T with a Synergy-L Sensitivity Encoding head coil. DTT was obtained with termination criteria of FA <0.2 and an angle change > $45^{\circ}c$. Results: The motor tracts of the unaffected (left) hemisphere of the patient and control subjects originated from the motor cortex and descended along the known corticospinal tract without any transcallosal tract. By contrast, the tract of the affected (right) hemisphere originated from the left premotor cortex, descended through the left corona radiata, and then crossed the mid-portion of the corpus callosum. The tract then descended through the known corticospinal tract pathway to the right medulla. Conclusion: We conclude that the transcallosal ipsilateral motor pathway from the unaffected hemisphere appeared to contribute to the motor recovery in this patient.
Jung-Su Oh;In Chan Song;Ik-Hwan Cho;Jong-Hyo Kim;Kee Hyun Chang;Kwang-Suk Park
대한의용생체공학회:의공학회지
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제25권1호
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pp.43-47
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2004
뇌의 기능성과 분산 영역간의 연결성에 대한 관심이 매우 증대되고 있는 추세다. 그 중에서 DTI (확산 텐서 영상)는 비침습적으로 뇌에서의 물분자의 확산과 뇌의 회백질 신경 다발 구조에 대한 정보를 제공할 수 있는 자기공명영상 기법이다. 따라서 우리는 이 기법을 통해 다른 해부학적 혹은 기능적 자기공명영상 기법으로는 얼을 수 없는 뇌의 신경 섬유 다발과 대뇌 피질 영역의 연결성 정보를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 컬러 코딩 방식에 의하여 뇌의 주된 신경 다발의 방향성을 가시화 하고자 한다. 인간 뇌의 방향성 지도는 연합섬유, 방사섬유. 교련섬유. 운동 및 감각회로 섬유의 다발들을 구별하기 쉽게 하여준다. 우리는 이 목적 하에 24비트 칼라코딩 방법을 윈도우 PC 환경에서 IDL을 이용하여 구현하였다. 덧붙여 방향성의 각각의 성분 및 이방성에 대한 컬러 코딩과 이들을 표현하기 위한 다양한 색상표를 구현하였다. 결론적으로 우리의 24 비트 킬러 코딩을 이용한 뇌 회백질의 신경 다발의 방향성 가시화에 성공하였다. 우리가 구현한 방법에 의해 뇌의 주요 신경 다발들이 잘 가시화됨을 확인하였다.
Objectives: We report on a patient who showed mild bradykinesia due to injury of the corticofugal tract (CFT) from the secondary motor area following direct head trauma, which was demonstrated on diffusion tensor tractography (DTT). Case summary: A 58-year-old male patient underwent conservative management for subarachnoid hemorrhages caused by direct head trauma resulting from a fall from six-meter height at the department of neurosurgery of a local hospital. His Glasgow Coma Scale score was 3. He developed mildly slow movements following the head trauma and visited the rehabilitation department of a university hospital at ten weeks after the fall. The patient exhibited mild bradykinesia during walking and arm movements with mild weakness in all four extremities (G/G-). Results: On ten-week DTT, narrowing of the right CFT from the supplementary motor area (SMA-CFT), and partial tearing of the left SMA-CFT, left CFTs from the dorsal premotor cortex (dPMC-CFT) and both corticospinal tracts (CSTs) at the subcortical white matter were observed. Conclusion: This case demonstrated abnormalities in both CSTs (partial tearing at the subcortical white matter and narrowing), both SMA-CFTs (narrowing and partial tearing) and left dPMC-CFT. We believe our findings suggest the necessity of assessment of the CFTs from the secondary motor area for patients with unexplained bradykinesia following direct head trauma.
Transcranial magnetic stimulation (TMS) has been a gold standard for investigating central motor pathways in humans. Diffusion tensor imaging with fiber tractography (DTI FT) is known for its usefulness in detecting white matter lesion in vivo. We investigated the clinical usefulness of elucidating the integrity and continuity of corticospinal tract (CST) by combined use of TMS and DTI FT in this study. We report two cases who have presented with left hemiparesis and evaluated by both TMS and DTI FT; 10-year-old boy with Mitochondrial Encephalomyopathy with Lactic Acidosis and Stroke-like episode syndrome and 20-year-old woman with traumatic brain injury. Combined use of TMS and DTI FT successfully led to localize the brain lesion that might cause motor impairment in patients with abnormal signal intensities in MRI. The results of this study suggest that TMS and DTI FT might provide the detailed information between function and anatomy of the CST, complementarily.
목적 : 기능적 뇌 자기공명영상 (fMRI)과 확산텐서영상(DTI) 합성기법을 이용하여 피질척수로의 여러 부위에서 정량적 특성을 연구하고자 하였다. 대상 및 방법 : 신경학적 이상이 없는 정상인 10명 (남: 8, 여: 2, 평균연령: 30세, 연령분포 : 22 -38세)을 대상으로 하였다. fMRI는 1.5T를 이용하였으며, 손의 쥐기 펴기를 수행하였다. fMRI와 확산텐서섬유로(DTT)의 합성이 가능한 DtiStudio 프로그램을 이용하여 피질척수로를 3차원 영상화하였다. 이때, 시작 관심영역은 2차원 분할 비등방성(fractional anisotropy, FA) 색지도(color map)에서 fMRI의 운동 수행 시 활성부위가 가장 많은 곳으로, 목표 관심영역은 하부 전방 뇌교의 피질척수 부위로 설정하였다. 정량적 분석을 위하여 관심영역을 부채살부터 연수까지 좌우 각각 5곳에 설정하여 분할 비등방성과 현성 확산계수(ADC)를 측정하였다. 결과 : 모든 대상자는 fMRI에서 일차 감각운동 영역이 주로 활성화되었다. 확산텐서 영상에서 피질척수로의 경로는 일차 감각운동 영역부터 연수까지 주행하였다. 피질척수로의 FA 값은 모든 대상자에서 중뇌와 내측 섬유띠의 후지가 타 부위보다 높았다. 결론 : fMRI와 DTT의 합성기법은 피질척수로 상태의 3차원 영상화 및 각 부위에서 FA와 ADC값을 이용한 정량적 분석이 가능하였다. 앞으로, fMRI와 DTT 합성기법은 뇌손상 환자에서 피질척수로의 명확한 상태를 연구하는 데 유용하게 이용될 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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