99mTc - HMPAO 뇌 SPECT 에서 시각자극에 의한 국소 뇌 혈류변화의 정량적 검증

주라형(Ra Hyeong Juh),서태석(Tae Suk Suh),곽철은(Chul Eun Kwark),최보영(Bo Young Choe),이형구(Hyoung Koo Lee),정용안(Yong An Chung),김성훈(Sung Hoon Kim),정수교(Soo Kyo Chung) 대한핵의학회 2002 핵의학 분자영상 Vol.36 No.3

목적: 이 연구의 목적은 시각 활성 자극에 의한 뇌활성영역을 확인하고 국소 뇌 혈류량을 정량적으로 분석하는데 그 목적이 있다. ^8F-fluoro-2-deoxy glucose (FDG) PET과 ^15O-water PET에서 시각 자극을 가하는 동안 시각피질에서의 기전이 확인되었으며 PET에 비해 적은 비용으로 널리 사용되고 있는 ^99mTc-HMPAO Brain SPECT를 이용하여 시각자극을 주었을 때 대뇌 후두엽의 일차시각피질과 시각연합 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 ^99mTc-HMPAO Brain SPECT (925 MBq)를 시행 하였고 8 Hz의 발광다이오드를 이용하여 4∼5분 동안 시각활성 자극을 주었을 때와 대조군으로 자극을 가하지 않은 비 활성상태에서의 경우로 나누어 스캔하고 해부학적 기준정보를 제공하기위해 MR영상과 융합하였으면 관심영역을 설정하여 혈류량을 정량적으로 분석하였다, 결과: 정량적인 분석을 위해 대뇌의 전체 용적과 계수율을 계산하고 관심영역을 설정하여 관심영역에 대한 복셀 당 평균 계수율을 측정하여 각 대상의 시각 활성자극을 가한 영상에서 정상 상태의 영상을 픽셀 당 픽셀로 감산 하여 통계적 파라미터를 이용한 뇌 지도를 구성하였으며 뇌 활성이 Brodmann 영역의 시각피질(Ba17)과 시각연합피질(Ba 18,19)에서 활성화되어있음을 Talairach 좌표를 통해 확인하였고 regional index를 계산하여 국소 뇌혈류 변화율을 측정하였다. 결론:^99mTc-HMPAO Brain SPECT에서 8 Hz의 발광다이오드로 시각 자극을 주었을 때 후두엽의 일차시각피질과 시각 연합 피질에서 뇌 활성화를 확인 하였고 통계적 파라미터를 이용한 SPM99에서 뇌지도를 작성하여 시각자극에 의한 활성영역을 Talairach 좌표와 Brodmann 분류에 의해 확인하여 Tl 강조 MR 영상에 융합하였다. 후두엽의 일차시각피질에서 시각 활성자극에 의해 국소 뇌 혈류량이 32.50±5.67% 증가하고 있음을 정량적으로 분석하였다. 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 ^99mTc-HMPAO (Hexamethyl propylene amine oxime) to reflect in regional cerebral blood flow. Materials and Merhods: The six volunteers were injected with 925 MBq (mean ages: 26.75 years, n=6, 3men, 3women) underwent MRl and ^99mTc-HMPAO SPECT during a rest state with closed eyes and visual stimulated with 8 Hz LED. We delineate the region 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 cerevral 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 occipotal lobe was 32.50±5.67%. The sifnificant activation sites using a statistical parameter of vrain constructed a rendering image and image fusion with SPECT and MRI. Conclusion: Visual activation was revealed sifnificant increase through quantitative anaysis in visual cortex. Activation refion was certified in Talairach coordinate and primary visual cortex (Ba17),visual association area(Ba18,19) of Brodmann. (Korean J Nucl Med 2002;36;166-76)

kV X선 영상, 전자조사문 영상, 디지털화재구성 영상 간 기하학적 일치성 평가

정광호,김경주,조병철,강세권,주라형,배훈식,서태석,Cheong, Kwang-Ho,Kim, Kyoung-Joo,Cho, Byung-Chul,Kang, Sei-Kwon,Juh, Ra-Hyeong,Bae, Hoon-Sik,Suh, Tae-Suk 한국의학물리학회 2007 의학물리 Vol.18 No.3

본 연구에서는 온보드 영상장치(On-Board Imager; OBI, Varian Medical Systems, USA)의 kV X선 영상 및 전자조사문 영상(Electric portal image), 디지털화재구성 영상(Digitally reconstructed radiographic image) 내 관심지점에서의 기하학적 일치성 여부를 평가하고자 하였다. 이를 위해 상용화된 IMRT 팬텀(Wellhofer, Germany)에 포함된 부품의 윗면 및 왼쪽면에 각 3개씩 총 6개의 볼베어링을 부착하여 위치 확인용 팬텀을 제작하였다. 각 영상의 획득을 위해 팬텀을 전자조사문 영상을 이용하여 각 방향에서 정확하게 중심이 일치하도록 셋업한 후 직교하는 kV X선 영상 및 전자조사문 영상을 획득하여 각 볼베어링의 절대 위치를 비교하였다. 또한 2차원-2차원 정합 후 보정 결과의 정확성 평가를 위하여 팬텀의 중심을 정확히 회전중심점에 일치시킨 후 갠트리 각도 $315^{\circ}$에서 획득된 전자조사문 영상을 기준 영상으로 한 뒤 카우치를 각 방향으로 $-5{\sim}5\;mm$ 임의로 이동한 후 OBI에서 지원하는 2차원-2차원 정합 기능을 이용하여 셋업 오차를 보정하도록 하였다. 이후 다시 갠트리 각도 $315^{\circ}$에서 전자조사문 영상을 획득한 후 기준 전자조사문 영상과 비교하였으며 이 과정을 10회 반복하였다. 연구 결과 kV X선 영상과 전자조사문 영상, 디지털화재구성 영상 간 볼베어링 중심의 위치는 1 mm 이내에서 일치하였으며 실제 위치와도 1 mm 이내에서 일치하였다. 또한 기준 전자조사문 영상과 2차원-2차원 정합 후 획득된 전자조사문 영상 내 각 볼베어링의 위치들도 1 mm 이내에서 일치하였다. 본 연구를 통해 OBI의 kV X선 영상이 기하학적으로도 전자조사문 영상과 동일함을 확인할 수 있었다 In this study we estimated a geometric correlation among digitally reconstructed radiographic image (DRRI), kV x-ray image (kVXI) from the On-Board Imager (OBI) and electric portal image (EPI). To verify geometric correspondence of DRRI, kVXI and EPI, specially designed phantom with indexed 6 ball bearings (BBs) were employed. After accurate setup of the phantom on a treatment couch using orthogonal EPIs, we acquired set of orthogonal kVXIs and EPIs then compared the absolute positions of the center of the BBs calculated at each phantom plane for kVXI and EPI respectively. We also checked matching result for obliquely incident beam (gantry angle of $315^{\circ}$) after 2D-2D matching provided by OBI application. A reference EPI obtained after initial setup of the phantom was compared with 10 series of EPIs acquired after each 2D-2D matching. Imaginary setup errors were generated from -5 mm to 5 mm at each couch motion direction. Calculated positions of all center positions of the BBs at three different images were agreed with the actual points within a millimeter and each other. Calculated center positions of the BBs from the reference and obtained EPIs after 2D-2D matching agreed within a millimeter. We could tentatively conclude that the OBI system was mechanically quite reliable for image guided radiation therapy (IGRT) purpose.

임상표적체적 결정을 위한 기능 영상 기반 생물학적 인자 맵핑 소프트웨어 개발

박지연,정원균,이정우,이경남,안국진,홍세미,주라형,최보영,서태석,Park, Ji-Yeon,Jung, Won-Gyun,Lee, Jeong-Woo,Lee, Kyoung-Nam,Ahn, Kook-Jin,Hong, Se-Mie,Juh, Ra-Hyeong,Choe, Bo-Young,Suh, Tae-Suk 한국의학물리학회 2010 의학물리 Vol.21 No.2

혈관분포도(vascularity) 및 세포조밀도(cellularity)와 같은 종양의 생물학적 특성을 고려한 임상표적체적을 결정하기 위하여, 국부혈류용적영상(regional cerebral blood volume map, rCBV map)과 겉보기확산계수영상(apparent diffusion coefficient map, ADC map)의 종양 체적을 해부학적 영상 위에 맵핑 할 수 있는 소프트웨어를 개발하였다. 개발한 프로그램은 해부학적 영상 및 기능 영상 간 mutual information, affine transform, non-rigid registration을 이용한 영상 정합 기능을 제공한다. 영상 정합 후 기준 영상과 정합된 영상에서 획득한 각 segmented bone의 겹치는 체적 비율 및 contour 간 평균 거리를 이용하여 정합도 평가도 가능하다. 잔여 종양이 있는 악성신경아교종 환자의 영상을 이용하여 소프트웨어의 기능을 평가하였을 때, bone segmentation과 contour 간 평균 거리 차이를 이용한 정합도는 각각 약 74%와 2.3 mm였으며, 수동정합을 이용하여 2~5% 정도의 정합도를 향상 시킬 수 있었다. 종양의 생물학적 특성을 치료 계획에 반영할 수 있도록, color map을 이용하여 rCBV map을 분석하였으며, ADC map에서 설정한 관심 영역의 평균 확산 계수와 표준 편차 등을 계산하여 종양의 예후 인자 및 악성도를 평가하였다. 두 기능 영상이 공통적으로 나타내는 종양 체적에서 얻은 생물학적 인자를 평면 위에 맵핑하여 종양의 특성을 쉽게 파악할 수 있는 multi-functional parametric map을 구성하였다. 또한 각기능 인자에 대응되는 악성 종양의 임계값을 적용하여 주변 종양 세포에 비하여 혈관 분포도는 높으면서 확산 계수는 낮아 악성 종양 세포일 확률이 높은 영역을 구분할 수 있었다. 각 기능 영상 위에서 설정한 생물학적 종양 체적 및 악성도가 높은 국소 체적은 해부학적 영상 위에 표시하여 dicom 파일로 출력할 수 있었다. 개발한 소프트웨어는 기능적 다중영상을 이용하여 생물학적 종양 체적을 해부학적 영상 위에 맵핑하는데 적용할 수 있으며, 해부학적 영상에서 파악하기 어려운 종양의 특성 변화들을 치료 계획에 활용할 수 있다. 나아가 개발한 소프트웨어를 이용하여, 한 종류의 영상을 참고하여 종양 체적을 결정했을 때 발생할 수 있는 오류를 줄이고, 치료 전이나 치료 과정에서 나타나는 종양의 조직학적, 생리학적 특성을 치료 계획에 접목하는데 활용할 수 있다. To determine the clinical target volumes considering vascularity and cellularity of tumors, the software was developed for mapping of the analyzed biological clinical target volumes on anatomical images using regional cerebral blood volume (rCBV) maps and apparent diffusion coefficient (ADC) maps. The program provides the functions for integrated registrations using mutual information, affine transform and non-rigid registration. The registration accuracy is evaluated by the calculation of the overlapped ratio of segmented bone regions and average distance difference of contours between reference and registered images. The performance of the developed software was tested using multimodal images of a patient who has the residual tumor of high grade gliomas. Registration accuracy of about 74% and average 2.3 mm distance difference were calculated by the evaluation method of bone segmentation and contour extraction. The registration accuracy can be improved as higher as 4% by the manual adjustment functions. Advanced MR images are analyzed using color maps for rCBV maps and quantitative calculation based on region of interest (ROI) for ADC maps. Then, multi-parameters on the same voxels are plotted on plane and constitute the multi-functional parametric maps of which x and y axis representing rCBV and ADC values. According to the distributions of functional parameters, tumor regions showing the higher vascularity and cellularity are categorized according to the criteria corresponding malignant gliomas. Determined volumes reflecting pathological and physiological characteristics of tumors are marked on anatomical images. By applying the multi-functional images, errors arising from using one type of image would be reduced and local regions representing higher probability as tumor cells would be determined for radiation treatment plan. Biological tumor characteristics can be expressed using image registration and multi-functional parametric maps in the developed software. The software can be considered to delineate clinical target volumes using advanced MR images with anatomical images.

의료기기 QI 활동 개선방안에 대한 연구

강훈희,주라형,김종순,김서확,허수진 한국의료QA학회 1998 한국의료질향상학회지 Vol.5 No.2

Background : Medical equipments take a very important role in diagnosis and treatment of disease in modern medicine and effective maintenance of the equipments is a necessory to provide a good healthcare to the public. After developing a new QC program for effective maintenance of medical equipments and practicing it for a year, we report the results of the new program. Methods : The maintenance data of 9 equipments in 8 categories including a CT Scanner were analyzed with regard to the parts responsible for most frequent failure and cause of the failure. After learning the most frequent failure part and cause of the failure, we developed a new QC program that emphasizes preventive maintenance of the most frequent failure part. We compared the number of failure per year and active rate of each equipment before, and after the adoption of the new QC program. Results : The average number of failure per year per equipment was 20.7 before and it decreased by 43% to 11.9 after adoption of the new QC program. The average active rate of the equipments was 92.6% before and it increased by 3.2% to 95.8% after adoption of the new program. Conclusions : The practice of the new QC program appears very useful as it decreased the failure rate and increased the active rate of the equipments.

정신분열병 환자에서 얼굴 영상의 작동기억 장애 : 기능자기공명영상연구

이창욱,김태석,주라형,박주미,박여진,김종진,전신수,배치운,김정진,이수정,이철,백인호 大韓神經精神醫學會 2005 신경정신의학 Vol.44 No.2

Objectives : Impaired processing of facial information is one of the broad ranges of cognitive deficits seen in patients with Schi-zophrenia. We aimed to elucidate the differences in brain activities involved in the process of facial working memory between schizophrenic patients and healthy comparison subjects. Methods : Twelve patients with schizophrenia were recruited along with twelve demographically matched healthy volunteers as a comparison group. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) was used to assess cortical activities during the Perfor-mance of a 2-back working memory paradigm using images of neutral faces as mnemonic content. Rcsults : The patient group performed the tasks with reduced accuracy. Group analysis revealed that the left fusiform gyrus, the right superior frontal gyrus, the bilateral middle frontal gyri/insula, the left middle temporal gyrus, the precuneus, the quadrangular lobules and the vermis of cerebellum showed decreased cortical activities in the patient group. On the other hand, an increased level of activation in the lateral prefrontal cortex and the pahetal lobule was observed from the patient group, all in the right hemisphere. Conulusion : A decreased level of activity in the left fusiform gyrus among the patient group implicates inefficient processing of facial information. An increased level of activation in prefrontal and parietal neural networks from the patient group confirms earlier findings on the impaired working memory of patients with schizophrenia.

일과성전기억상실증의 국소 뇌혈류 변화 : Statistical Parametric Mapping을 이용한 Tc-99m ECD SPECT분석 Statistical Parametric Mapping analysis of Tc-99m ECD SPECT

이승재,양동원,손영민,김범생,정용안,손형선,주라형 대한치매학회 2003 Dementia and Neurocognitive Disorders Vol.2 No.1

Background & Objectives:Transient global amnesia (TGA) is a clinical syndrome characterized by sudden memory loss of recent events, transient inability to retain new information, and retrograde amnesia in the absence of other neurological signs and symptoms, resolving within 24 hours. This study investigated alterations in regional cerebral blood flow (rCBF) in patients with TGA by using statistical parametric mapping 99 (SPM99). Methods:5 patients with TGA and 9 age-matched normal control subjects were evaluated. Tc-99m-ethyl cysteinate dimer (ECD) SPECT were performed within 1 to 4 days of the event to measure the regional CBF, and SPM99 were applied to the objective analysis of SPECT data between two groups. Follow-up ECD SPECT was done at 49 to 107 days (mean 76.8) after the previous SPECT to evaluate the long term changes of the regional CBF. Results:The SPM analysis of SPECT images revealed significantly decreased rCBF in the left superior temporal gyrus, the left parietal supramarginal gyrus and the left thalamus (corrected p=0.01) and increased CBF in the contralateral mirror regions in patients with TGA. Follow-up SPECT showed persistent rCBF changes in the same regions. Conclusions:We demonstrate decreased perfusion in the left cerebral hemisphere and increased perfusion in the right cerebral hemisphere in patients with TGA. This reciprocal change of rCBF might suggest that imbalanced neuronal activity between two hemispheres may be important in the pathogenesis of the TGA. Also, the abnormal rCBF changes appeared to last long after the complete recovery of clinical manifestation of TGA.