• symbol
  • gmc
  • english

• 파킨슨병 – 7.0T 뇌 영상을 사용한 직접적인 시각화


파킨슨병(PD)은 대표적인 신경변성 장애로써 흑색질(SN)에서 도파민(DA) 신경세포의 손실 진행에 의해 발생한다. 따라서 SN은 PD1)의 진단을 위해 우리가 잠재적으로 들여다보게 되는 가장 의심스러운 부위이다. SN에 있어서 상당량의 철 이온이 침전된다. T2* 또는 감수성 가중은 철 침전의 심대한 영향을 받으며, 이에 따라 SN과 같은 핵은 밝은 배경에 짙은 구조로 잘 나타난다. 자기 감수성 효과는 정자기장의 강도와 선형으로 증가한다. 낮은 정자장의 T2*-가중 영상은 철 침전 지역에 그다지 민감하지 않다. 7.0T에 정자장을 증가시키는 것은 SNR과 대조에 유의한 증가를 가져다 주며, 이에 따라 감수성 차이에 더 민감하고 더 높은 해상도와 더 높은 대조의 영상을 획득할 수 있게 한다. 7.0T에서는 SN의 선명한 모양과 경계선 사진을 만드는 것이 가능하다.
사용된 자석은 7.0T 연구 원형 MRI 스캐너(지멘스의 매그네톰 7T)이다. 모든 영상은 2D T2*가중 경사 에코 연쇄를 사용해 획득한 것이다. 대조군은 40세에서 65세 사이의 8명의 시험대상으로 구성됐다. 이 파킨슨병 그룹은 45세에서 65세 사이의 5명의 환자(Hoehn&Yahr 1단계)와 54세에서 665세 사이의 5명의 진행 환자(Hoehn&Yahr, 3단계)로 구성됐다.
정상 관리(그림 1.(관리))의 경우, SN과 CP의 경계선이 스무드해 보였으며, 특히 배쪽으로 뒤쪽에서 앞쪽(황색 선)으로 펼쳐진 깨끗한 “ARC”모양이었다. SN과 CC사이에 옆과 앞쪽으로 깨끗하고 스무드한 활은 그림 1에서와 같이 PD에서 완전히 없어졌다. SN과 CP사이의 활 경계선이 PD(황색 선)에서 톱니 모양으로 변형됨에 따라 이 변형된 “활”모양 경계는 PD 환자들의 상징과도 같은 것이다. 그 이유는 SN(SNc와 SNr 모두)의 DA신경 손실이 SN의 모양을 바꾸기 때문이다.


그림2. – 7.0T T2*가중 영상으로 획득한 정상관리 및 PD환자의 전형적인 선택 가로면 영상. SN과 CP 사이 경계선이 황색 선으로 나타나있다.


뿐만 아니라, 위상영상은 정상관리 및 PD환자들의 SN과 CP사이의 경계를 선명하게 보여준다. 그림 2는 위의 3개 사례의 위상영상이다.

그림3. – 7.0T T2*가중 영상으로 획득한 정상관리 및 PD환자의 위상 영상.

• 심부뇌 자극(DBS)에서의 직접 수술

그림4. 그림은 시상밑핵과 흑질을 보여주고 있는데 이 두가지는 파킨승 병에서 가장 광범위하게 공략되는 두 가지 핵이다. 시상밑핵과 흑질은 일반적인 MRI에서는 보이지 않고 그림 (A)에서처럼 사체 이미지와 같은 추가 정보를 필요로 한다. 통상적인 저 시야 이미지는 (B)에서처럼 잘 보이지 않고 (C)에서는 7.0T 이미지를 보여 주고 있다. 그림에서 보듯이 7.0T STN과 SN은 해상도가 뚜렷하므로 DBS에서 사용될 수 있는 잠재성을 가지고 있다. 주석; STN, 시상밑핵; SN, 흑질; GPi, 내부 담창구; GPe, 외부 담창구; Pu, 피각; Cl, 전장


심부뇌 자극은 파킨슨 병이나 다른 원인을 알 수 없는 통증을 유발하는 증상들 같은 많은 신경 변성 질환을 치료하는데 가장 훌륭하고 새로 떠오르는 치료 기술 중 하나이다. 이 방법은 가역 치료법일 뿐 아니라 필요에 따라 단절과 지속을 조절할 수 있는 선택도 할 수 있다.
이 치료가 질환을 더 영구적으로 개선시킨다는 사례적 증거들도 있다. 또, 심부뇌 자극법의 기본 기작들을 밝혀 내는 연구 노력들이 행해짐에 따라서 이 방법이 발전하면서 더 나은 치료법을 개발할 수 있는 길도 열릴 것이다. 심부뇌 자극법과 연관된 가장 어렵고 해결되지 않는 문제는 원하는 목표 핵이나 조직들에 정확하게 전극을 조준하는 것과 전극을 작동하면서 그 위치를 잘 파악해 가는 것이다. 1.5T나 3.0T같은 현재의 저 시야 MRI기술은 시상 밑핵이나 그 주위를 둘러싸고 있는 부위(예를 들어 외섬유막이나 불확 정구역 같은)등의 원하는 부위를 명확히 보여줄 만큼 충분히 높은 해상도를 가지고 있지 않다. 7.0T와 같은 초 고시야 MRI가 등장하면서 시상밑핵과 같은 목표 핵을 직접 보여줄 수 있는 대비 뿐 아니라 해상도와 민감도에 있어서도 눈에 띄는 향상을 보여 주었다.(Cho 이외.) 이러한 직접적인 시각화나 목표 핵에 전극을 직접 조준하는 것은 작동을 전체적으로 용이하게 할 뿐 아니라 심부뇌 자극 치료 후의 관리를 비롯한 치료 결과를 향상시키게 될 것이다.
이와 유사한 치료법이나 감마 나이프 같은 뇌 수술은 일단 정확한 뇌 지도가 만들어지면 특히 목표 암 조직이나 핵이 방사선에 민감한 주요 요소들이 있는 세밀한 부위에 위치한 경우에 직접 조준하는 것을 동일하게 도와줄 것으로 전망하고 있다. 시상밑핵과 흑질 같은 치료학적으로 중요한 기관들이 위치한 중뇌 부분을 분명하게 보여 주는 T2* 강조 영상을 사용하여 7.0T MRI로 얻어진 초기 이미지의 결과들을 보여줄 것이다.

• 참고문헌

- Zang-Hee Cho, Young-Bo Kim, Jae-Yong Han, Hoon-Ki Min, Kyoung-Nan Kim, Sang-Han Choi, Eugene Veklerov, Larry A. Shepp. New Brain Atlas-Mapping the Human Brain In Vivo with 7.0T MRI and Comparison with Postmortem Histology: Will These Images Change Modern Medicine? International Journal of Imaging Systems and Technology 18,2-8 (2008).
-Zang-Hee Cho, Hoon-Ki Min, Se-Hong Oh, Jae-Yong Han, Chan-Woong Park, Je-Geun Chi, Young-Bo Kim, Sun-Ha Paek, Andres M. Lozano, Kendall H. Lee. Direct Visualization of Deep Brain Stimulation Targets in Parkinson's Disease with the Use of 7.0 Tesla Magnetic Resonance Imaging. Journal of Neurosugery [In Process] (2010)

• 연구관심분야

7T MRI에서의 고 해상도 DTI
흑질의 3차원 모델링과 구조 분석
DTI의 확률적 방법에 대한 연구 및 임상에의 응용