Quantification of Cerebrovascular Reserve Using Tc-99m HMPAO Brain SPECT and Lassen's Algorithm

Tc-99m HMPAO 뇌 SPECT와 Lassen 알고리즘을 이용한 뇌혈관 예비능의 정량화

Purpose: For quantitative estimation of cerebrovascular reserve (CVR), we estimated the cerebral blood flow (CBF) using Lassen's nonlinearity correction algorithm and Tc-99m HMPAO brain SPECT images acquired with consecutive acquisition protocol. Using the values of CBF in basal and acetaBolamide (ACZ) stress states, CBF increase was calculated. Materials and Methods: In 9 normal subjects (age; $72{\pm}4$ years), brain SPECT was performed at basal and ACZ stress states consecutively after injection of 555 MBq and 1,110 MBq of Tc-99m HMPAO, respectively. Cerebellum was automatically extracted as reference region on basal SPECT image using threshold method. Assuming basal CBF of cerebellum as 55 ml/100g/min, CBF was calculated lot every pixel at basal states using Lassen's algorithm. Cerebellar blood flow at stress was estimated comparing counts of cerebellum at rest and ACZ stress and Lassen's algorithm. CBF of every pixel at ACZ stress state was calculated using Lassen's algorithm and ACZ cerebellar count. CVR was calculated by subtracting basal CBF from ACZ stress CBF for every pixel. The percent CVR was calculated by dividing CVR by basal CBF. The CBF and percentage CVR parametric images were generated. Results: The CBF and percentage CVR parametric images were obtained successfully in all the subjects. Global mean CBF were $49.6{\pm}5.5ml/100g/min\;and\;64.4{\pm}10.2ml/100g/min$ at basal and ACZ stress states, respectively. The increase of CBF at ACZ stress state was $14.7{\pm}9.6ml/100g/min$. The global mean percent CVR was 30.7% and was higher than the 13.8% calculated using count images. Conclusion: The blood flow at basal and ACZ stress states and cerebrovascular reserve were estimated using basal/ACZ Tc-99m-HMPAO SPECT images and Lassen's algorithm. Using these values, parametric images for blood flow and cerebrovascular reserve were generated.

목적: 기저상태와 아세타졸아미드 부하 Tc-99m HMPAO 뇌 SPECT 영상과 Lassen의 비선형성 보정 알고리즘을 이용하여 뇌혈류와 뇌혈관 예비능을 정량적으로 산출하였고 이들 값들의 매개변수 영상을 만들었다. 대상 및 방법: 정상인 9명(나이:$72{\pm}4$세)에 대해 기저상태와 아세타졸아미드 주사 후에 각각 Tc-99m HMPAO를 555 MBq과 1,110 MBq 주사하였고 일일 연속 두 번 주사 촬영방법을 이용하여 뇌 SPECT 영상을 얻었다. 기저상태의 SPECT 영상에서 소뇌가 가장 잘 나타난 횡단면에서 최대 화소값의 70%를 역치로 정하여 자동적으로 추출한 소뇌영역을 Lassen 알고리즘의 기준영역으로 설정하여 55 ml/100g/min으로 가정하였다. 기저상태에서 각 화소값으로부터 Lassen 알고리즘을 이용하여 화소단위로 뇌혈류를 계산하여 뇌혈류 매개변수 영상을 만들었다. 아세타졸아미드 부하 영상에서도 같은 소뇌 기준영역과 계산 방법을 이용하여 뇌혈류 매개변수 영상을 만들었다. 두 상태의 뇌혈류 매개변수 영상들을 이용하여 각 화소단위로 뇌혈관 예비능을 계산하였고 예비 뇌혈류를 기저상태의 뇌혈류로 나누어 백분율 뇌혈관 예비능 매개변수 영상을 구성하였다. 결과: 자동으로 추출한 소뇌 영역을 이용하여 기저상태와 아세타졸아미드 부하상태의 뇌혈류 매개변수 영상을 얻을 수 있었다. 기저상태와 아세타졸아미드 부하상태의 평균 뇌혈류는 각각 $49.6{\pm}5.5ml/100g/min$과 $64.4{\pm}10.2ml/100g/min$이었고, 평균 뇌혈관 예비능은 $14.7{\pm}9.6ml/100g/min$이었다. 그리고 두 상태의 뇌혈류 매개변수 영상을 이용한 평균 백분율 뇌혈관 예비능은 30.7%로 원래의 뇌섭취 계수영상을 이용한 백분율 예비능(13.8%)보다 높았다. 결론: 기저상태와 아세타졸아미드 부하 Tc-99m HMPAO 뇌영상과 Lassen의 섭취 비선형성 보정 알고리즘을 이용하여 기저 및 아세타졸아미드 부하 상태의 뇌혈류를 준정량적으로 평가할 수 있었고 뇌혈관 예비능을 정량화 하였다. 그리고 산출된 뇌혈류와 뇌혈관 예비능을 이용하여 매개변수 영상을 구성하였다.