online ML Comm ORIGINAL ARTICLE J Korean Neuropsychiatr Assoc 2010;49:434-443 ISSN 1015-4817 www.knpa.or.kr 외상성뇌손상환자의 SPECT 영상판독결과와통계적파라미터지도분석결과와의비교연구 한양대학교의과대학신경정신과학교실및정신건강연구소, 1 핵의학교실 2 이호선 1 최준호 1 김석현 1 정선녀 1 최윤영 2 오동훈 1 A Comparison Study between Visual Interpretation and Statistical Parametric Mapping Analysis of Single Photon Emission Computed Tomography Images in Traumatic Brain Injury Patients Ho Seon Lee, MD 1, Joonho Choi, MD, PhD 1, Seok Hyeon Kim, MD, PhD 1, Sun Yuo Chung, MA 1, Yun-Young Choi, MD, PhD 2 and Dong Hoon Oh, MD, PhD 1 1 Institute of Mental Health and Departments of Neuropsychiatry, 2 Nuclear Medicine, College of Medicine, Hanyang University, Seoul, Korea ObjectivesZZThe first objective of this study was to examine the extent to which the results of the visual interpretation of brain single photon emission computed tomography (SPECT) images correspond with those of SPM analysis in patients with traumatic brain injury (TBI). The second objective was to explore the possibility of the clinical application of SPM analysis for finding the brain lesions related to the neuropsychiatric symptoms, of which the patients complained. Received November 12, 2009 Revised May 17, 2010 Accepted July 24, 2010 Address for correspondence Dong Hoon Oh, MD, PhD Department of Neuropsychiatry and Institute of Mental Health, Hanyang University College of Medicine, Haengdang 1-dong, Seongdong-gu, Seoul 133-791, Korea Tel +82-2-2290-8426 Fax +82-2-2298-2055 E-mail odh@hanyang.ac.kr MethodsZZSPECT images from 10 TBI patients (all male, mean age: 46.8±12.32) and 10 ageand sex-matched control subjects were interpreted by an experienced radiologist. Their SPECT images were also analyzed by SPM2 software for comparing the individual images with the controls. ResultsZZThe results of visual interpretation of SPECT images generally corresponded with those of SPM analysis in five of the 10 TBI cases. In the remaining cases, brain lesions not identified from visual interpretation were found through SPM analysis. The location of these lesions included the anterior cingulate gyrus, caudate nucleus, thalamus, and subcallosal gyrus. SPM analysis also made it easy to find brain hypoperfusion areas associated with the TBI patients neuropsychiatric symptoms. ConclusionZZThis study suggested possible clinical applications of SPM analysis of SPECT data from patients with TBI. Its advantages and limitations were discussed. J Korean Neuropsychiatr Assoc 2010;49:434-443 KEY WORDSZZ Traumatic brain injury SPECT SPM. 서론 외상성뇌손상 (Traumatic Brain Injury, 이하 TBI) 환자들은매우복잡하고, 다양한신경정신과적증상들을겪게된다. TBI 환자의신경정신과적증상들에는인지기능저하 [ 기억력, 집중력, 언어능력, 시공간지각능력, 관리기능 (executive function), 전두엽증후군 ], 기분장애, 불안장애, 정신병적장애, 인격변화, 분노조절장애등이있다. 1,2) 비록 TBI 환자들의신경정신과적증상들은만성화를거치면서안정화되지만, 실제임상에서의사들은 TBI 환자들이호소하는증상의정도와뇌손상부위와의연관성을발견하는데상당한 어려움을겪는다. 신경영상검사는뇌손상부위를평가하는데중요한검사법이다. 단일광자방출전산화단층촬영 (Single Photon Emission Computed Tomography, 이하 SPECT) 과양전자방출단층촬영 (positron emission tomography, 이하 PET) 같은기능적뇌영상검사를사용함으로써, 전산화단층촬영 (Computed Tomography, 이하 CT) 이나자기공명영상검사 (Magnetic Resonance Imaging, 이하 MRI) 같은구조적뇌영상검사로찾아내지못했던이상소견을발견할수있다. 이중 SPECT는 PET보다더경제적이기때문에많이사용되고있는방법이다. 3) 또한 SPECT 검사는 TBI 환자에서국소뇌혈 434 Copyright 2010 Korean Neuropsychiatric Association
외상성뇌손상환자의 SPECT 영상판독결과와통계적파라미터지도분석결과와의비교연구 HS Lee, et al. 류 (regional Cerebral Blood Flow, 이하 rcbf) 의변화를발견하는데매우민감한방법으로알려져있다. 4) SPECT검사결과의분석에사용되는통계적파라미터지도 (Statistical Parametric Mapping, 이하 SPM) 는객관적이고정량적인화소대화소 (Voxel-by-Voxel) 분석을할수있는유용한도구이다. SPM은뇌의활성과구조적연구분야에있어서계속개발되고있고, 그유용성을인정받아왔다. 5) Stamatakis 등 6) 이 TBI 환자의 SPECT 영상에대한 SPM 분석의유용성을입증한연구이후에, SPM분석은 TBI 환자들의연구에사용되고있지만, 그럼에도불구하고 TBI 환자들에게 SPM을적용한연구들은많지않은편이다. 현재까지 TBI 환자들의 SPECT 영상을 SPM 분석한것으로는 5개 ( 국외 4편, 국내 1편 ) 의연구가있었다. Shin 등 7) 의연구에서는 TBI 환자와대조군을비교하였을때, 환자군에서안쪽전두엽이랑 (medial frontal gyrus), 전대상이랑 (anterior cingulate gyrus), 해마측이랑 (parahippocampal gyrus) 와해마 (hippocampus) 에서뇌혈류감소가관찰되었다. Bonne 등 8) 의연구에서는경도의 TBI 환자와대조군을비교하였고, 경도의 TBI 환자는전두, 전전두, 측두피질 (Frontal, Prefrontal, Temporal Cortex) 과피질하부구조 (Subcortical Structure) 에서뇌혈류감소를보였다. Kim 등 9) 의연구에서는 TBI 환자들에서 MRI상구조적이상이없는경우라할지라도 rcbf의이상을보일수있으며, 이러한 rcbf 이상부위와정도는 SPM을이용한정량적분석을통해보다객관적으로관찰할수있다고제안하였다. Stamatakis 등 10) 의연구에따르면 SPECT영상분석에서 SPM은다른정량적분석방법보다뇌의손상을잘찾아냈으며, 뇌손상이후에전두엽의 rcbf 이상이주로나타난다고보고하였다. Laatsch 등 11) 의연구에서는인지재활치료를받은대부분의 TBI 환자에서상대적인 rcbf 증가소견이관찰되었다. 기존의연구들은주로환자-대조군비교연구디자인을기반으로수행되었다. 그렇기때문에해당연구결과를실제임상에서환자증례에적용하기에는한계가있다. 즉, 기존의환자-대조군비교연구에서나타난결과 ( 특정부위의 rcbf 감소 ) 로는, 실제임상에서각각의 TBI 환자가호소하는증상과신경심리검사결과를설명하는데어려움이있다. 따라서본연구는각각의증례를중심으로 TBI 환자의평가에있어서실제임상에서 SPM 분석의적용가능성을탐색하고자하였다. 이를위해본연구의첫번째목적은 10명의 TBI 환자의 SPECT영상판독결과와 SPM 분석결과가일치하는지알아보고자했다. 그리고두번째목적은 SPM 분석결과에서나타난각 TBI 환자의뇌손상부위가환자가호 소하는신경정신과적증상을지지할수있는지 10증례를통해관찰해보았다. 방법 대상한양대학교병원신경정신과에 2006 년 6월 1일부터 2008년 5월 31일까지신체감정을위하여입원한 40명의환자를대상자를우선대상으로하였다. 하지만 TBI 환자들이보상문제와관련한증상의과장혹은사병 (Malingering) 의가능성을배제하기위해보다엄격한포함기준 (Inclusion Criteria) 을적용하였다. 첫째, the Minnesota Multiphasic Personality Inventory-2( 이하 MMPI-2) 12) 에서 F scale 80 이하, 둘째, 한국판웩슬러성인용지능검사 (the Korean-Wechsler Adult Intelligence Scale) 13) 에서내적일치도가높은경우, 마지막으로담당정신과의사와임상심리사들이환자의병실생활관찰및임상심리검사자료등을종합적으로판단하여최종환자군 14명을선택하였다. 선별된환자들중에성별이결과에미치는영향을최소화하기위해서성별을남성으로일치시켰다. 그리하여최종적으로총 10명의환자 ( 모두남성, 평균나이 46.8±12.32, 범위 24~65) 가선택되었다. 해당환자들은입원기간중뇌혈류 SPECT, 두부 MRI, 임상심리검사를시행받았었다. 뇌혈류 SPECT, 두부 MRI, 임상심리검사시행은모두입원기간중이루어졌으며, 각검사별시행간격은최대 2주이내였다. 대조군으로는한양대학교병원에서건강검진을받은환자들을대상으로차트리뷰상에서뇌손상및신경정신과적과거력이없으며, MRI, SPECT 가모두정상인환자들을선별하였으며, 최종적으로 TBI 환자들과나이와성별을모두일치시켰다. 이연구는한양대학교병원임상시험심사위원회의승인을받았다. TBI 환자들의인구통계학적자료및뇌손상부위, 임상증상이표 1, 2에제시되어있다. 환자 1 남자 52세환자로중학교중퇴학력, 기혼이며, 과거건설노무직일하였음. 2005 년 6월 26일약 3.5 m의높이에서떨어짐. 의식소실있었음, 뇌진탕, 늑골골절, 요골및척골골절, 다발성좌상경부염좌등진단받았고보존적치료받았음. 이후전전두엽기능저하 ( 문제해결, 선택적주의, 계획능력저하 ) 와자신의건강에관련된우울감, 불안, 두려움이고조되었음. 언어적이해력및표현력과시각-운동협응능력은비교적적절히유지하고있으나사회적상황에서앞뒤맥락을예민하게파악하고그에맞게자신의행동을조절하는능력은현저하게떨어져있음. 뇌SPECT 촬영당시환자는 valproate www.knpa.or.kr 435
J Korean Neuropsychiatr Assoc 2010;49:434-443 Table 1. Demographic, clinical characteristics and psychiatric symptoms of the study population Patient no. Sex/ Trauma GCS Age Typology of TBI Neuropsychiatric diagnosis Estimated premobid IQ Current IQ GSI (SCL-90-R) Neuropsychiatric symptoms 1 M/52 FD 12 CC Dementia 100 75 88 Visual memory deficit, prefrontal lobe function deficit, depressive mood, anxiety, fear 2 M/44 TA 6 SAH, SF Postconcussion syndrome 115-120 102 79 Social withdrawal, depressive mood, negative cognition of physical condition 3 M/46 TA 8 IPH, SDH, DAI Orbitofrontal syndrome 100 76 90 Irritability, depressive mood, anxiety, paranoia about physical condition, visual memory deficit, circumstantiality 4 M/65 TA 7 SDH Organic mood disorder 150-110 90 82 Depressive mood, anger, a feeling of being victimized, attention deficit, executive function deficit 5 M/24 TA 13 CC, SF Apathetic syndrome 105-110 79 95 Apathy, social withdrawal, defensive attitude, attention deficit, anxiety 6 M/53 TA 4 CC, SDH Postconcussion syndrome 100 87 47 Attention deficit but executive function remains 7 M/55 TA 3 SAH, SDH Right hemispheric organic affective disorder 95-100 89 69 Pain on left arm and leg, dizziness, irritability, anxiety, visual memory deficit, stereotype movement, significant low performance IQ 8 M/55 FD 8 SAH Organic amnesic syndrome 125-130 106 80 Severe cognitive (memory) deficit, anxiety, fear, a feeling of being victimized, depressive mood 9 M/36 FD 13 CC, EDH, SDH Dementia 100 59 NA Severe cognitive deficit, anxiety, re-experience, somatic symptoms (pruritic feeling) 10 M/28 TA 8 SAH, SDH, SF Dementia 100 62 64 Severe cognitive deficit, depressive mood, excessive concern GCS : Glasgow Coma Scale, TBI : Traumatic Brain Injury, IQ : Intelligence quotient, GSI : Global severity index, SCL-90-R : Symptoms Checklist-90-R, NA : Not assessed, TA : Traffic accident, FD : Fall down, CC : Cerebral contusion, SAH : Subarachnoid hemorrhage, SF : Skull fracture, IPH : Intraparenchymal hemorrhage, SDH : Subdural hemorrhage, DAI : Diffuse axonal injury, EDH : Epidural hemorrhage 436
외상성뇌손상환자의 SPECT 영상판독결과와통계적파라미터지도분석결과와의비교연구 HS Lee, et al. Table 2. Brain MRI and SPECT findings in TBI patients Patient no. MRI SPECT 1 No specific abnormal findings No definite cerebral perfusion defect 2 No specific abnormal findings No definite cerebral perfusion defect 3 Diffuse atrophic brain No definite cerebral perfusion defect 4 Bilateral hemorrhagic infarction in the basal ganglia and thalamus Decreased perfusion in bilateral temporal cortex, bilateral basal ganglia and thalamus 5 Cerebromalacia in the bilateral frontal lobes No definite cerebral perfusion defect 6 Diffuse atrophic brain No definite cerebral perfusion defect 7 Cerebromalacia in the right temporal lobes Right temporal, fronto-temporal, parieto-temporal perfusion defect, left crossed cerebellar diaschisis 8 Hydrocephalus Decreased perfusion in left anterior temporal cortex 9 Cerebromalacia in the right frontal and temporal lobes, focal cerebromalacia in the left frontal lobe Perfusion defect in right antero-inferior frontal cortex and right temporal cortex 10 Cerebromalacia in the right frontal, left frontotemporo-parietal lobes, secondary CSF dilatation Large perfusion defect in left MCA territory: frontotemporo-parietal lobe and left deep gray matter, sparing antero-medial frontal cortex, medial occipital cortex and left basal ganglia CSF : Cerebrospinal fluid, MCA : Middle cerebral artery 1,000 mg, clonazepam 0.5 mg, ziprasidone 160 mg 을복 용하고있었음. 2007 년 11 월 29 일 SPECT 검사받았음. SPECT 를이용한 SPM 분석결과가그림 1A 에제시되어있음. mg 을복용하고있었음. 2006 년 11 월 14 일 SPECT 검사받았 음. SPECT 를이용한 SPM 분석결과가그림 1C 에제시되어 있음. 환자 2 남자 44세환자로고등학교중퇴학력, 기혼이며, 과거운수업일하였음. 2007 년 4월 3일트럭에부딪혀넘어짐. 의식소실있었음. 지주막하출혈 (Subarachnoid Hemorrhage), 두개골 (Skull), 안면골 (Facial Bone), 협골, 비골 (Malar, Nasal Bone) 의골절진단받음. 당일두개골성혈술 (cranioplasty) 시행받고중환자실치료받았음. 이후인지기능저하소견이있었고, 정서적으로우울감과사회적위축, 신체손상에대한부정적인식이있었음. 뇌SPECT 촬영당시환자는정신과적약물을복용하고있지않았음. 2008년 5월 28일 SPECT 검사받았음. SPECT 를이용한 SPM 분석결과가그림 1B에제시되어있음. 환자 3 남자 46세환자로대학교졸업학력, 기혼이며, 과거사업체운영하였음. 2004년 7월 23일승용차타고가던중교통사고를당함. 의식소실있었음. 뇌좌상, 외상성뇌실질내출혈 ( 좌측두정엽국소출혈 ), 뇌경막하수종, 미만성축색손상등진단받았고, 사고초기에는정신의혼란상태가지속되었고, 이후짜증, 경도의우울과불안감, 언어능력의저하 ( 우원증 ), 기억력의장애, 시각적주의집중력감소와건강상태에대해과도한집착등증상있었음. 뇌SPECT 촬영당시환자는 alprazolam 1 mg, zolpidem 10 환자 4 남자 65세환자로중학교졸업학력, 기혼이며, 과거경비일하였음. 2006년 12월 8일보행중교통사고를당했음. 의식소실있었음. 외상성경막하출혈, 뇌좌상및전신의다발성외상을진단받고중환자실에서치료받았음. 이후주의집중력저하, 전두엽관리기능중전반적인실행기능의저하, 정서적으로우울, 절망, 무기력, 분노, 피해의식, 억울함에몰입하는경향이있었음. 뇌SPECT 촬영당시환자는 mirtazapine 30 mg을복용하고있었음. 2008년 6월 25일 SPECT 검사받았음. SPECT 를이용한 SPM 분석결과가그림 1D에제시되어있음. 환자 5 남자 24세환자로고등학교졸업학력, 이혼했으며, 과거택배일을하였음. 2003년 7월 10일보행중교통사고를당함. 의식소실있었음. 양측전두부기저부뇌좌상, 좌측전두부골절로진단받고중환자실치료받았음. 사고후무감동증 (apathetic syndrome) 이두드러지는증상이었고, 이외주의집중력이전반적으로감소, 불안및사회적위축, 방어적태도등증상있음. 뇌SPECT 촬영당시환자는 haloperidol 3 mg, risperidone 1 mg, zolpidem 10 mg, lorazepam 1 mg을복용하고있었음. 2006 년 10월 25일 SPECT 검사받았음. SPECT 를이용한 SPM 분석결과가그림 1E에제시되어있음. www.knpa.or.kr 437
J Korean Neuropsychiatr Assoc 2010;49:434-443 A B C D E F G H I J Fig. 1. Left column : summary of brain SPECT images from each individual TBI patient (transverse, coronal and sagital views). Right column : summary of statistical parametric mapping results displayed on a glass brain in three orthogonal planes (lateral, anterior and superior views) at Puncorrected <0.001. The shaded areas represent statistical evidence for a reduction in rcbf in each individual TBI patient compared with control group (n=10). All images are in radiological convention, left of the image is right of the brain. 438
외상성뇌손상환자의 SPECT 영상판독결과와통계적파라미터지도분석결과와의비교연구 HS Lee, et al. 환자 6 남자 53세환자로중학교졸업학력, 기혼이며, 과거건설노동일하였음. 2004 년 10월 5일경운기를운전하다교통사고당했고, 의식소실있었음. 경도뇌좌상, 뇌경막하수활액낭종, 전두부심부열상, 다발성늑골골절, 비장파열, 혈복강, 복부좌상으로진단받고, 중환자실치료받았음. 이후만성경막하혈종추가로진단받았음. 2004 년 12월 3일천두술시행받음. 사고후주의집중능력의어려움이있었으나, 실행기능은유지되는편이었음. 뇌SPECT 촬영당시환자는정신과적약물을복용하고있지않았음. 2007 년 1월 16일 SPECT 검사받았음. SPECT 를이용한 SPM 분석결과가그림 1F에제시되어있음. 환자 7 남자 55세환자로중학교졸업학력, 기혼이며, 과거목수일함. 2005년 8월 11일횡단보도에서보행중교통사고를당했고, 의식소실있었음. 외상성경막하출혈, 외상성지주막하출혈진단받고, 두개절제술및혈종제거술을받았음. 좌측상지및하지의통증, 어지럼, 짜증, 기억력의감퇴, 같은행동반복호소, 언어구사력이감소증상있었고좌측편마비, 신경인성방광증상있었음. 뇌SPECT 촬영당시환자는 valproate 900 mg, quetiapine 100 mg을복용하고있었음. 2008년 4일 22일 SPECT검사받았음. SPECT를이용한 SPM 분석결과가그림 1G에제시되어있음. 환자 8 남자 55세환자로대학교중퇴학력, 기혼이며, 무직이었음. 2004년 3월 13일야간근무중에넘어져의식소실있었음. 뇌출혈진단받았고응급수술후중환자실입원했음. 인지기능이뚜렷한양적저하가보였고, 특히기억력은기억지수 69로치매수준이었음. 정서는불안과공포, 피해의식호소하였고, 정서적혼란과우울감이관찰됨. 뇌SPECT 촬영당시환자는정신과적약물을복용하고있지않았음. 2007년 8월 17일 SPECT검사받았음. SPECT를이용한 SPM 분석결과가그림 1H에제시되어있음. 환자 9 남자 36세환자로고등학교졸업학력, 미혼이며, 과거용접공이었음. 2005년 10월 5일 4층높이에서떨어지는사고를입었고, 의식소실있었음. 경막외출혈, 경막하출혈, 뇌출혈성좌상에대해응급개두술받았음. 이외복부 4도화상, 십이지장천공에외과적응급수술받았고중환자실치료를한달간받았음. 뇌수술후 배가가렵다 는신체적증상, 공격적, 충동적행동과피해의식이관찰됨. 인지기능전영역에걸 친기능저하가뚜렷하고기억지수 50으로치매에해당됨. 불안, 긴장감, 정서적재경험, 피해의식등외상후스트레스장애증상이있었음. 감정조절능력은전반적인통제및조절능력이손상받음. 뇌SPECT 촬영당시환자는 risperidone 4 mg, carbamazepine 600 mg, trazodone 50 mg을복용하고있었음. 2007년 11월 14일 SPECT 검사받았음. SPECT를이용한 SPM 분석결과가그림 1I에제시되어있음. 환자 10 남자 28세환자로대학교졸업학력, 미혼이며, 무직상태였음. 2005년 11월 19일도로횡단중교통사고로의식소실있었음. 중환자실입원및두개절제술 (craniectomy) 시행하였음. 중증뇌좌상, 좌측외상성뇌경막하혈종, 외상성뇌지주막하출혈, 지연성뇌경막하혈종, 두개골골절, 뇌기저골절, 지연성안면신경마비, 우측비골간부골절, 우측하퇴부골절진단받았음. 인지기능의심각한손상이있어경도의정신지체수준이었으며, 우울, 걱정, 의존등정서상의문제있었으나기질적원인의성격변화는없었음. 뇌SPECT 촬영당시환자는 valproate 1,800 mg을복용하고있었음. 2008년 4월 24일 SPECT검사받았음. SPECT를이용한 SPM 분석결과가그림 1J에제시되어있음. SPECT 촬영및판독 SPECT검사는환자를안정되게눕힌상태에서정맥로를확보하고뇌혈류영상방사성의약품인 Technetium 99methyl cisteinate dimer( 이하 Tc-99m ECD) 를정맥주사한후, 5분후에부채꼴빔조준기를갖춘감마카메라를이용하여시행하였다. 뇌주위 360도에대하여약 2.8도마다투사상을얻어총 128프레임의투사상을구했으며, 한프레임당영상획득시간은 16초로하여총 17분간의영상을얻었다. 마지막으로환자의움직임등전체적인영상의질을확인한후, Butterworth 여과기를이용하여여과후역투사 (filtered back projection) 방법으로영상을재구성하였다. SPECT 영상판독은핵의학과전문의 1인이환자군과대조군에대한정보를알지못하는상태에서판독하였다. 판독은우선눈으로보아혈류감소된부위를찾았으며, 정량적으로는소뇌혈류에대한대뇌양측의전두엽, 측두엽, 두정엽, 후두엽, 기저핵, 시상의혈류비를구하고, 상기부위의좌 / 우혈류비를구하여 20% 이상차이있는경우혈류감소된것으로하였다. Statistical parametric mapping 분석 SPECT영상을 analyze 형식으로변환시킨후, Matlab 2007a(The MathWorks Inc., MA, USA) 상에서구현된 SPM2 www.knpa.or.kr 439
J Korean Neuropsychiatr Assoc 2010;49:434-443 소프트웨어 (Institute of Neurology, University College of London, UK) 를이용하여모두동일한 SPECT 용표준지도위에공간정규화 (Spatial Normalization) 하였다. 신호대잡음비를높이고공간정규화로미처보정하지않은뇌피질의차이를극복하기위하여 16 mm Full Width at Half Maximum( 이하 FWHM) 을갖는가우시안커널 (Gaussian kernel) 로편평화 (Smoothing) 하여 SPM 분석에이용하였다. SPM2 를이용한분석에서는각각의환자 1명의영상을대조군 10 명의영상과비교하는방식으로분석 (two sample t-test) 하였다. 14,15) 본연구에서는 rcbf 감소는군집크기에대한역치를 100으로하고, 통계적으로유의미한 (uncorrected p- value<0.001) 혈류차이를보이는영역을찾았다. 신경해부학적위치추적 SPM2를통하여산출된 MNI 좌표를 MNI to Talairach Coordinate Converter(http://www.bioimagesuite.org/ Mni2Tal/index.html) 를이용하여 Talairach 좌표로변환하였고, Talairach daemon 소프트웨어 (UTHSCAS Research Imaging Center) 를이용하여각좌표에해당하는 (Brodmann area, 이하 BA) 와구체적해부학적명칭을구하였다. 선택사양 (option) 은 search nearest gray matter 를이용하여해당 Talairach 좌표에서가장가까운대뇌피질을찾을수있도록하였다. 결과 TBI환자들의 SPECT 영상과 SPM 분석결과가그림 1에표시되어있다. SPECT 영상판독결과는표 2에표시되어있다. 환자 1 SPECT 영상판독결과에서정상소견을보였고, SPM 분석결과에서는우측모이랑 (Right Angular Gyrus, BA39) 부위의 rcbf 감소가관찰됐다. (Midbrain) 의일부에서 rcbf 감소가관찰됐다. 환자 4 SPECT 영상판독결과에서양측측두피질, 양측기저핵 (Basal Ganglia) 과시상에서 rcbf 감소소견을보였고, SPM 분석결과에서 SPECT 결과와마찬가지로양측측두엽뿐아니라상전두피질 (superior frontal cortex, BA6) 과우측소뇌편도 (right cerebellar tonsil) 부위의 rcbf 감소가관찰됐다. 그러나두검사결과는대체로일치하는편이다. 환자 5 SPECT 영상판독결과에서정상소견을보였고, SPM 분석결과에서좌측전대상이랑과좌내측전두피질부위의 rcbf 감소가관찰됐다. 환자 6 SPECT영상판독결과에서정상소견을보였고, SPM 분석결과에서는시상, 미상핵, 전대상피질 (BA32) 부위의 rcbf 감소가관찰됐다. 환자 7 SPECT 영상판독결과에서우측측두, 전두-측두, 두정-측두엽의 rcbf 감소소견과좌측소뇌교차해리 (Crossed Cerebellar Diaschisis) 소견을보였다. SPM 분석결과에서는미상핵, 시상, 뇌량하이랑, 우측후두엽 (Occipital Lobe) 의혀이랑 (Lingual Gyrus, BA17) 부위, 우측측두엽의방추이랑 (Fusiform Gyrus, BA37) 의 rcbf 감소가관찰됐다. 환자 8 SPECT 영상판독결과에서좌측전측두피질의 rcbf 감소소견을보였다. SPM 분석결과에서좌측하전두엽영역 (Inferior Frontal area, BA47) 와시상, 미상핵, 뇌량하이랑부위의 rcbf 감소가관찰됐다. 환자 2 SPECT 영상판독결과에서정상소견을보였고, SPM 분석결과에서도 rcbf 감소소견을보이지는않았다. 환자 3 SPECT 영상판독결과에서정상소견을보였고, 하지만 SPM 분석결과에서는미상핵 (Caudate Nucleus), 시상 (Thalamus), 뇌량하이랑 (subcallosal gyrus), 좌측안와전두피질 (left orbitofrontal cortex, BA11과 47) 의소뇌 (cerebellum) 와중뇌 환자 9 SPECT 영상판독결과에서우측전하전두피질 (Antero-Inferior Frontal Cortex) 과우측측두피질의 rcbf 감소소견을보였다. SPM 분석결과에서우측안와전두피질과우측해마측이랑, 편도 (Amygdala) 의 rcbf 감소가관찰되었다. 두검사결과가비교적일치하였다. 환자 10 SPECT 영상판독결과에서넓은부위의좌측반구에심각 440
외상성뇌손상환자의 SPECT 영상판독결과와통계적파라미터지도분석결과와의비교연구 HS Lee, et al. 한손상을보였으나, 전내측전두피질, 내측후두피질, 좌측기저핵은보존되는소견을보였다. SPM 분석결과에서 SPECT 판독결과와유사하게좌측반구의심각한손상을보이고, 전내측전두피질, 내측후두피질, 좌측기저핵은보존되는소견을보였다. 고찰 SPECT 영상판독결과와 SPM 분석결과를비교해보면, 영상판독결과에서나타난 rcbf 감소부위는모든 SPM의분석결과에서동일하게관찰되었고, SPECT 영상판독결과와 SPM 분석결과가대체로일치하는경우는 5개의증례 ( 환자 2, 4, 7, 9, 10) 가있었다. 전반적으로는 SPM 분석을통하여영상판독결과에서찾지못했던손상부위를발견하는경우가많았다. 이러한결과는 SPM 분석이기존의관심영역 (Region of Interest) 방식에기초한육안판독에비해서판독자의주관성이배제되어보다객관적인결과를쉽게낼수있는장점과관련이있을것으로보여진다. 10,16) SPECT 영상판독결과에서는정상소견을보였지만, SPM 분석결과에서 rcbf의유의한감소가관찰되는부위는주로뇌의중앙부분에분포하였으며, 전대상이랑 (n=5), 미상핵 (n=4), 시상 (n=4), 뇌량하이랑 (n=3) 등이이에해당되었다. 이런결과는두가지이유로설명해볼수있겠다. 첫번째이유는 SPM 분석의장점과관련된것으로 ROI기법을기반으로한영상판독을하였을때, SPM분석은보다적은부위의 rcbf 소견을보다더잘발견할수있다는점이다. 두번째이유는해리현상 (Diaschisis Phenomenon) 과관련이있을수있다. 17) 이부위는대뇌피질의의다른부분과신경다발 (Nerve Fiber) 로밀접하게연결되어있기때문에 TBI 환자의대뇌피질의손상은신경다발을통해기능적으로연결되어있는뇌중심부의전대상이랑, 미상핵, 시상, 뇌량하이랑등의 rcbf 의감소를일으켰을수있다. 그밖에미만성 (diffuse) 축색손상혹은마찰력과관련한손상의가능성도있다. 실제로 Nakayama 등 16) 은미만성축색손상이있을것으로추정되는만성기 (Chronic Stage) 미만성외상성뇌손상환자들을대상으로시행한 PET 영상 SPM 분석연구에서환자군의전두엽의기저내측부위 (Medial Frontobasal Region), 대상회, 시상등에서대사량의감소소견을보고하였다. 환자의임상증상과 SPM 분석결과의관계를살펴보면, 환자 1의경우 SPECT 영상판독결과는정상이었지만, SPM 분석결과에서는우측모이랑의 rcbf감소가관찰되었다. 환자에게서나타난사회적맥락에대한이해부족그리고시공간기억능력의이상이비우세반구의모이랑손상으로나 타나는무운율증 (Aprosodia) 18) 및무시증후군 (Neglect Syndrome) 19) 과관련이있을수있다. 환자 3의경우과민하고불안정한정동을보이는증상과우원증등언어능력중말하기능력의장애를보였다. SPECT영상판독결과는정상이었지만 SPM 분석결과에서안와전두피질 (BA11, BA47) 의 rcbf감소가관찰되었다. BA11을포함하고있는안와전두피질의손상시과민하고, 불안정한정동을보이는증상 21) 과좌측하전두피질에포함되는 BA47 의손상시에는언어능력중말하기능력저하증상을보인다. 21) 환자 5의경우는임상증상으로무감동증을특징적으로보였다. SPECT 영상판독결과는정상이었지만, SPM 분석결과에서는내측전두피질의 rcbf감소가있었다. 내측전두이랑의손상은무감동증과관련이있다고알려져있으며, 22) SPM분석을통해임상증상을뒷받침할수있었다. 환자 6의경우는임상심리검사에서주의집중력의손상이특징적이었다. SPECT 영상판독에서는정상소견이지만 SPM 분석결과에서전대상피질에서 rcbf감소가있었다. 전대상피질은주의집중력과밀접한관계가있는부분으로알려져있으며, 23) 이것으로볼때 SPM분석을통해발견된전대상피질의손상은환자 6의주위집중력과관련된뇌손상부위로볼수있겠다. 환자 9 의경우는사고관련불안, 특히외상후스트레스장애 (Post- Traumatic Stress Disorder, 이하 PTSD) 증상이있었으며, 환자의뇌손상부위중 PTSD의병태생리와관련된것으로알려진해마측이랑과편도 24) 에서의 rcbf 감소소견이특징적이었다. 환자 3, 4, 6, 7, 8, 10의경우 SPM분석을통해대상피질, 시상, 미상핵그리고뇌량하이랑등에서의 rcbf 감소소견이추가로관찰되었다. 이구조물들은변연계 (Limbic System) 및그와관련된지역에해당되며, 앞으로변연계의손상과 TBI 환자에서나타나는다양한신경정신과적증상사이의연관성을밝히기위해서는추가연구가필요할것으로판단된다. 본연구의강점은 SPECT영상판독과정에 SPM이라는새로운통계적기법을사용한것이지만, 연구의제한점역시 SPM 기법의적용과관련한부분이많았다. 우선본연구에서는각개인별 SPECT영상의 SPM 분석을위해집단간비교분석에사용되는 two sample t-test 을선택하였다. 하지만이방법은기존의연구에서도사용된바있으며, 14,15) SPM 연구자들사이에서도개인별분석에사용되는일반적인방법으로알려져있다. 그리고이를통해보다정확한결과를얻기위해서는개별환자증례와연령및성별이일치하는대조군의수가많을수록, 그리고대조군내의 rcbf의차이가적을수록 ( 균일할수록 ) 이상적일것이지만, 본연구에서는정상대조군의수적인한계로인하여이점을충분히반영하지 www.knpa.or.kr 441
J Korean Neuropsychiatr Assoc 2010;49:434-443 못하였다. 또한환자개별증례에서나타난 rcbf 변화결과 의해석에있어서위양성 (False Positive) 가능성이있을수 있다. SPM 분석을이용하여보면, 환자에서뿐만이아니라 정상인에서도간혹개인별뇌혈류량의유의한차이가관찰된 다. 따라서이러한문제를극복하기위해서는 SPM 분석과 정에서연구에적합한통계적기준 ( 수준 ) 을정하는것이무엇 보다중요할것으로판단된다. 본연구에서는 uncorrected p value<0.001 과 extent cluster>100 을통계적기준으로 선택했으며, 이기준은기존의유사연구들과동일한수준이 었다. 14,15) 그리고 TBI 환자의특성상뇌손상과관련한 Atrophy 혹은 Cerebromalacia 등이관찰되는데, 이로인한 SPECT 영상의왜곡 (Skewness) 현상을최소화하기위하여 MRI-aided spatial normalization 25,26) 을이용하였다면, 이와관련한오류를최소하여좀더정확한결과를얻었을것 으로판단된다. 마지막으로대조군선정에있어서건강한지 원자를모집하여인지기능평가및구조화된면담을통해신 경정신과적질환 ( 혹은증상 ) 을충분히평가하여연구에적합 한충분한수의대조군을선발하지못했던점이있다. 결 론 본연구는 TBI 환자의평가에있어서뇌혈류 SPECT 영상 에대한 SPM 분석의임상적적용가능성을탐색하였다. 이 를위해총 10 명의 TBI 환자를대상으로 SPECT 영상판독 결과와 SPM 분석결과를비교분석해보았다. 10 명중 5 명증 례에서두결과가대체적으로일치하였으며, 나머지경우에 는 SPM 분석기법이기존의 SPECT 영상판독방법에서발견 하지못한부위에서의 rcbf 감소를찾는데유용했다. 또한 SPM 분석기법은기존의영상판독방법에비해서 TBI 환자의 신경정신과적증상과해당뇌손상부위와의연관성을탐색 하기에보다용이하였다. 중심단어 : 외상성뇌손상 단일광자방출전산화단층촬영 통계적파라미터지도. Acknowledgments 본연구는보건복지부보건의료기술진흥사업 ( 임상의과학자양성사업 ) 의지원에의하여이루어진것임 ( 과제번호 : A090359). Conflicts of Interest The authors have no financial conflicts of interest. REFERENCES 1) Levin HS, Gary HE Jr, Eisenberg HM, Ruff RM, Barth JT, Kreutzer J, et al. Neurobehavioral outcome 1 year after severe head injury. Experience of the Traumatic Come Data Bank. J Neurosurg 1990;73:699-709. 2) Kim BC, Kim SG, Park JM, Kim MJ, Chung YI. Clinical characteristics of the casualties referred from the court for mental disability evaluation after traffic accident. J Korean Neuropsychiatr Assoc 1998;38:318-329. 3) Newberg AB, Alavi A. Neuroimaging in patients with head injury. Semin Nucl Med 2003;33:136-147. 4) Ichise M, Chung DG, Wang P, Wortzman G, Gray BG, Franks W. Technetium-99m-HMPAO SPECT, CT and MRI in the evaluation of patients with chronic traumatic brain injury: a correlation with neuropsychological performance. J Nucl Med 1994;35:217-226. 5) Frinston RJ. 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