• Korean Journal of Radiology
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• 제24권3호
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• pp.235-246
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• 2023

Objective: It is difficult to predict the treatment response of tissue after stereotactic radiosurgery (SRS) because radiation necrosis (RN) and tumor recurrence can coexist. Our study aimed to predict tumor recurrence, including the recurrence site, after SRS of brain metastasis by performing a longitudinal tumor habitat analysis. Materials and Methods: Two consecutive multiparametric MRI examinations were performed for 83 adults (mean age, 59.0 years; range, 27-82 years; 44 male and 39 female) with 103 SRS-treated brain metastases. Tumor habitats based on contrast-enhanced T1- and T2-weighted images (structural habitats) and those based on the apparent diffusion coefficient (ADC) and cerebral blood volume (CBV) images (physiological habitats) were defined using k-means voxel-wise clustering. The reference standard was based on the pathology or Response Assessment in Neuro-Oncologycriteria for brain metastases (RANO-BM). The association between parameters of single-time or longitudinal tumor habitat and the time to recurrence and the site of recurrence were evaluated using the Cox proportional hazards regression analysis and Dice similarity coefficient, respectively. Results: The mean interval between the two MRI examinations was 99 days. The longitudinal analysis showed that an increase in the hypovascular cellular habitat (low ADC and low CBV) was associated with the risk of recurrence (hazard ratio [HR], 2.68; 95% confidence interval [CI], 1.46-4.91; P = 0.001). During the single-time analysis, a solid low-enhancing habitat (low T2 and low contrast-enhanced T1 signal) was associated with the risk of recurrence (HR, 1.54; 95% CI, 1.01-2.35; P = 0.045). A hypovascular cellular habitat was indicative of the future recurrence site (Dice similarity coefficient = 0.423). Conclusion: After SRS of brain metastases, an increased hypovascular cellular habitat observed using a longitudinal MRI analysis was associated with the risk of recurrence (i.e., treatment resistance) and was indicative of recurrence site. A tumor habitat analysis may help guide future treatments for patients with brain metastases.

• Journal of Korean Neurosurgical Society
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• 제63권3호
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• pp.386-396
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• 2020

Objective : To generate synthetic spine magnetic resonance (MR) images from spine computed tomography (CT) using generative adversarial networks (GANs), as well as to determine the similarities between synthesized and real MR images. Methods : GANs were trained to transform spine CT image slices into spine magnetic resonance T2 weighted (MRT2) axial image slices by combining adversarial loss and voxel-wise loss. Experiments were performed using 280 pairs of lumbar spine CT scans and MRT2 images. The MRT2 images were then synthesized from 15 other spine CT scans. To evaluate whether the synthetic MR images were realistic, two radiologists, two spine surgeons, and two residents blindly classified the real and synthetic MRT2 images. Two experienced radiologists then evaluated the similarities between subdivisions of the real and synthetic MRT2 images. Quantitative analysis of the synthetic MRT2 images was performed using the mean absolute error (MAE) and peak signal-to-noise ratio (PSNR). Results : The mean overall similarity of the synthetic MRT2 images evaluated by radiologists was 80.2%. In the blind classification of the real MRT2 images, the failure rate ranged from 0% to 40%. The MAE value of each image ranged from 13.75 to 34.24 pixels (mean, 21.19 pixels), and the PSNR of each image ranged from 61.96 to 68.16 dB (mean, 64.92 dB). Conclusion : This was the first study to apply GANs to synthesize spine MR images from CT images. Despite the small dataset of 280 pairs, the synthetic MR images were relatively well implemented. Synthesis of medical images using GANs is a new paradigm of artificial intelligence application in medical imaging. We expect that synthesis of MR images from spine CT images using GANs will improve the diagnostic usefulness of CT. To better inform the clinical applications of this technique, further studies are needed involving a large dataset, a variety of pathologies, and other MR sequence of the lumbar spine.

• Journal of the Korean Academy of Child and Adolescent Psychiatry
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• 제27권1호
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• pp.64-71
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• 2016

Objectives: The objective of this study was to examine the effects of osmotic-controlled release oral delivery system methylphenidate on changes in regional cerebral blood flow (rCBF) in children with attention-deficit hyperactivity disorder (ADHD) using single photon emission computed tomography (SPECT). Methods: A total of 26 children with ADHD (21 boys, mean age: $9.2{\pm}2.05$ years old) were recruited. Each ADHD participant was examined for changes in rCBF using technetium-99m-hexamethylpropylene amine oxime brain SPECT before and after 8 weeks methylphenidate medication. Brain SPECT images of pediatric normal controls were selected retrospectively. SPECT images of ADHD children taken before medication were compared with those of pediatric normal controls and those taken after medication using statistical parametric mapping analysis on a voxel-wise basis. Results: Before methylphenidate medication, significantly decreased rCBF in the cerebellum and increased rCBF in the right precuneus, left anterior cingulate, right postcentral gyrus, right inferior parietal lobule and right precentral gyrus were observed in ADHD children compared to pediatric normal controls (p-value<.0005, uncorrected). After medication, we observed significant hypoperfusion in the left thalamus and left cerebellum compared to pediatric normal controls (p-value<.0005, uncorrected). In the comparison between before medication and after medication, there was significant hyperperfusion in the superior frontal gyrus and middle frontal gyrus and significant hypoperfusion in the right insula, right caudate, right middle frontal gyrus, left subcallosal gyrus, left claustrum, and left superior temporal gyrus after methylphenidate medication (p-value<.0005, uncorrected). Conclusion: This study supports dysfunctions of fronto-striatal structures and cerebellum in ADHD. We suggest that methylphenidate may have some effects on the frontal lobe, parietal lobe, and cerebellum in children with ADHD.

• 생물정신의학
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• 제26권1호
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• pp.8-13
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• 2019

Objectives Disrupted integrities of the fornix and stria terminalis have been suggested in schizophrenia. However, very few studies have focused on the fornix and stria terminalis comparing first-episode schizophrenia (FESZ), chronic schizophrenia (CS), and healthy controls (HCs) with the application of diffusion-tensor imaging (DTI) technique. The objective of this study is to compare the connectivity of the fornix and stria terminalis among FESZ, CS, and HCs. Methods We included the 44 FESZ patients, 39 CS patients and 20 HCs in this study. Voxel-wise statistical analysis of the fractional anisotropy (FA) data was performed using Tract-Based Spatial Statistics to analyze the connectivity of fornix and stria terminalis. In addition, the Scale for the Assessment of Positive Symptoms (SAPS) and the Scale for the Assessment of Negative Symptoms (SANS) were used to evaluate clinical symptom severities. Results There were no significant differences between the FESZ, CS, and HCs in age, sex, education years. The SAPS and SANS scores of the schizophrenia groups showed no significant differences. FA values of the right fornix cres/stria terminalis in the CS group were significantly lower than those in FESZ and HCs. There were no significant differences of FA values of the right fornix cres/stria terminalis between the FESZ and the HCs. Pearson correlation analyses revealed that significant correlation between FA values of the right fornix cres/stria terminalies of the the FESZ group and positive, negative symptom scales, and FA values of the right fornix cres/stria terminalis of the CS group and negative symptom scales. Conclusions This study shows that FA values of the fornix and stria terminalis in the CS were lower than in the FESZ and the HCs. These results suggest that the fornix and stria terminalis can play a role in pathophysiology of schizophrenia. Thus current study can broaden our understanding of the pathophysiology of schizophrenia.

• Korean Journal of Acupuncture
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• 제31권1호
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• pp.20-32
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• 2014

연구배경 : 침의 효과와 신경생리학적 기전에 관한 연구가 기능자기공명을 이용하여 활발히 이루어지고 있다. 좌우측 동일한 혈위에 대한 자침이 뇌 기능에 미치는 효과에 대하여 논란이 되고 있다. 그러나 동일한 혈위에 대한 좌측 또는 우측 자침이 뇌기능에 미치는 영향에 대한 연구는 부족한 점이 있다. 목적 : 본 연구의 목적은 좌우측 족삼리 자침에 의한 BOLD (blood oxygen level-dependent) 반응을 살펴보고 비교하는 것이다. 방법 : 14명의 건강한 남자를 대상으로 좌우측 족삼리에 가짜 침과 진짜 침 자극을 하였다. 좌우측 족삼리 자침이 뇌 기능에 미치는 영향을 알아보고 비교하기 위해 4가지 실험 디자인을 선택하였다. 첫째와 셋째 스캔은 우측 족삼리에, 둘째와 넷째 스캔은 좌측 족삼리에 가짜침과 진짜침 자극을 주었다. 또한, 자침은 자극기에 자침 및 자극을 주었으며, 자극기가 끝남과 동시에 발침하기를 반복하였다. 통계분석을 위해 SPM8을 이용하여 one sample T-test와 within-subject the analysis of variance (ANOVA) test 를 실시하였다. 통계 결과 좌측과 우측 족삼리 자침에 의해 BOLD 반응의 차이를 보이는 9개 영역의 ROI (regions of interest)에서 BOLD 신호를 추출하였다. 결과 : 좌측과 우측 족삼리의 자침에 의한 BOLD반응은 서로 다른 방식으로 나타났다. 좌우측 족삼리 자침에 의한 BOLD반응을 비교한 결과, 좌측 족삼리 자침은 우측 족삼리 자침에 비해 주로 해마옆 이랑 (브로드만 영역 28), 배외측 전전두 피질 (브로드만 영역 44), 시상, 소뇌정상과 기저핵의 전장에서 더 높은 활성반응이 나타났다. 좌우측 족삼리 자침에 의한 BOLD반응을 각각 조사한 결과, 우측 족삼리 자침은 주로 대뇌섬과 보조운동영역 그리고 전대상이랑 (브로드만 영역 24)에서 활성화가 나타났으며, 좌측 족삼리 자침은 주로 대뇌섬과 일차 체감각 피질 (브로드만 영역 2) 그리고 배외측 전전두 피질 (브로드만 영역 44)에서 활성화가 나타났다. 결론 : 본 연구는 기능적 자기공명영상을 이용하여 좌측과 우측의 족삼리 자침이 인간의 뇌에 미치는 영향을 알아보고 비교한 최초의 연구이다. 본 연구 결과는 좌측과 우측 족삼리 자침은 통증조절효과에 서로 다른 방식으로 영향을 미칠 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 본 연구 결과는 좌측과 우측 자침이 뇌 신경에 미치는 영향의 차이에 대한 증거가 된다.

• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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• 제41권2호
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• pp.172-180
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• 2007

[ $^{15}O$ ]을 이용한 양전자 방출 단층촬영 기법(Positron emission tomography)은 핵의학 영상 기법 중에서 두뇌의 인지 기능과 연관된 두뇌 활성화를 정상인과 환자들로부터 연구하는데 큰 장점이 있다. $^{15}O-PET$, 특히 $H_2^{15}O$ PET 기법은 두뇌 국소 혈류 변화(rCBF; regional brain flow)를 상대적으로 비침습적이면서 동시에 정량적 측정할 수 있기 때문에 두뇌 기능을 연구하는데 오늘날 존재하는 핵의학 영상기법 중에서 가장 광범위하게 쓰이고 있다. 특히 $^{15}O$은 짧은 반감기로 인하여, 동일한 피험자를 서로 다른 과제 조건에서 반복적으로 측정하는 것이 가능하다. 이 PET기법은 fMRI와 같은 다른 기능 영상 기법에 비하여 기술적 제한이 있는데, 예를 들면 시간과 공간 해상도가 좋지 않다든지, 개인 데이터를 분석하기에 통계적 효율성이 부족하다거나 하는 문제이다. 그러나 최근에 3D 획득방법 같은 기술적인 발전으로 적은 양의 방사능 dose로 좋은 영상을 획득하는 것이 가능하게 되었고, 이는 다시 개개인으로부터 더 많은 수의 PET 스캔을 획득하는 것을 가능하게 하며, 결과적으로 개인 데이터의 분석이 가능한 통계적 효율성을 제공하게 되었다. 그 외에 $^{15}O$ PET 의 스캐너 환경이 소음에서부터 자유롭다던가, 개개 스캔이 각 과제 조건에서 불연속적이지 획득되기 때문에 상태 특정적 두뇌 변화를 연구하기에 유리하다는 PET연구 만의 장점이 있다. 본 종설에서는 정상인들이나 임상적 환자 집단을 사용한 예시적 연구들을 들어 $^{15}O$ PET의 장점과 한계를 논하고, 두뇌 활성화 연구에 효율적인 PET 연구 절차를 고안하기 위해 고려해야 할 사항들에 대하여 논하였다.TEX>$29.9{\pm}1.8%$, DMF: $7.6{\pm}0.5%$이었다. MEK에서 얻은 $[^{11}C]1$의 비방사능은 98 ($GBq/{\mu}mol$)이다. 각 물질의 질량 분석은 1: m/z 257.3 (M+1), 2: 257.3 (M+1), 3: 271.3 (M+1)이었다. 각 생성물질의 표지효율은 MEK에서 $86.0{\pm}5.5%:5.0{\pm}3.4%:1.5{\pm}1.3%$ $([^{11}C]1:[^{11}C]2:[^{11}C]3)$, CHO에서 $59.7{\pm}2.4%:4.7{\pm}3.2%:1.3{\pm}0.5%$, DEK에서 $29.9{\pm}1.8%:2.0{\pm}0.7%:0.3{\pm}0.1%$, DMF에서 $7.6{\pm}0.5%:0.0%:0.0%$이다. 결론: $[^{11}C]1$은 4가지 반응용매 중 MEK 반응용매에서 가장 높은 표지효율을 나타냈다. 부산물인 $[^{11}C]3$은 고성능 액체 크로마토그래피의 자외선, 방사능 검출기와 질량 분석법을 통해 물질을 추정할 수 있었다.의 개선 효과가 있는 것으로 판단되며 지질과산화에 대해서 강한 억제 활성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과로 복분자는 생활 습관병의 예방과 개선에 유효한 것으로 사료되었으며, 지질대사와 과산화지표의 검증을 통해 기능성 식품소재로 활용될 수 있음을 보여주었다.로서 역시 CTV 치료계획에서 적게 조사되었다(p=0.005). 기존의 ICRU 치료계획은 잔류종양의 크기가 작은 경우 불필요하게 정상조직에 많은 선량이 투여되기 때문에 CT를 이용한 CTV 치료계획을 적용하여 정상조직에 대한 피폭을 현저히 낮추고 잔류종양에 목표한 선량을 조사할 수 있다.

• 대한핵의학회지
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• 제34권1호
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• pp.10-21
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• 2000

목적: 삽화기억은 어떠한 사실이나 정보에 관하여 기억해낼 때 그것들이 기억 구조 속으로 들어가던 순간의 개인적인 사건이나 과거의 사실들과 연관하여 기억하는 것으로 부호화 및 인출에 관여하는 중추가 서로 나뉘어져 존재한다고 알려져 있다. 이 연구에서는 O-15 $H_2O$ PET을 이용한 뇌활성화실험을 통해 삽화기억 부호화 및 인출 중추의 뇌기능지도를 구성하였다. 대상 및 방법: 정상 성인 남자 6명 ($30.0{\pm}1.4$세)에 대하여 두 번의 대조과제와 각 한번의 삽화기억 부호화 및 인출 자극과제를 시키면서 동시에 $H_2O$ PET을 시행하였다. 부호화 자극과제에 대한 대조과제에서는 화면 중앙에 나타난 십자 모양 고정점을 자극과제와 같은 시간동안 보게하여 시자극 효과를 포함하게 하였으며, 인출 자극과제에 대한 대조과제에서는 30개의 화살표를 보여주며 화살표가 위(총 15개)를 가리키면 버튼을 누르게 하여 시자극과 손가락 운동에 의한 효과도 포함되게 하였다. 부호화 자극과제에서는 특정 단어가 연상되는 사물 그림 30개를 4초 간격으로 보여주면서 기억하도록 하였으며, 30분 후에 시행한 인출 자극과제에서는 앞에서 보여주었던 15개의 영상과 새로운 15개의 영상을 섞어서 동일한 간격으로 보여주며 기억할 수 있는 그림이 나오면 버튼을 누르게 하였다. 모든 영상을 표준지도에 정규화하고 공분산분석으로 전체 혈류차이를 제거한 후 각 자극과제와 해당 대조과제 사이에 국소혈류량이 차이나는 영역을 찾아 뇌기능지도를 구성하였다. 결과: 인출 자극과제에서 올바르게 기억해낸 그림의 평균 개수는 9.3개(${\pm}3.3$)였으며 없던 그림을 있었다고 잘못 지적한 경우는 평균 3.0개(${\pm}2.8$)였다. 부호화시에 좌측 대뇌반구에서는 하측전두이랑의 판개부와 삼각부, 후두엽의 1차 시각 피질과 시각 연합 피질 등이 활성화되었고, 우측에서는 전전두엽, 내전두엽 및 대상회, 청각-시각 연합영역인 중측두회전과 하측측두회전의 후부, 1차 시각 피질과 시각 연함 피질, 소뇌 등이 확성화죄었다. 인출 시에 좌측대뇌반구에서는 삼각부, 1차 시각 피질과 시각 연합 피질, 하측두회전, 1차 시각 피질과 시각 연합피질, 소뇌 등이 활성화되었고, 우측에서는 전전두엽, 시각 연합 피질, 소뇌, 내측두엽 등이 활성화되었다. 주로 활성화된 전두엽에서 좌측 판개부늘 삽화기억 부호화의, 우측 전전두엽은 인출의 중추라 해석되며, 좌측 삼각부는 다른 인지기능에 의하여 활성화된 것으로 보인다. 결론: O-15 $H_2O$ PET을 이용한 뇌활성화실험을 통하여 삽화기억의 부호화 및 인출 중추를 국소화할 수 있었다.