본 논문에서는 인체의 머리 부분을 촬영한 의료 영상에서 뇌 영역만을 분할하는 방법에 대해 제시하고자 한다. 뇌의 해부학적 구조 및 기능적 이상 부위를 파악할 경우에 영상 내에 함께 보여지는 두개골과 뇌척수액 등을 제외한 대뇌피질 영역을 분할하면 보다 효과적인 정보 분석 및 진단이 가능하게 된다. 본 시스템에서는 3단계 알고리즘을 제시한다. 첫 번째 단계에서는 영상 내에 존재하는 잡음을 제거하기 위한 필터링이고, 두 번째 단계에서는 필터링된 결과에 대한 영상분할을 수행하는 것이다 이 때 정확한 결과 도출을 위하여 사용자의 인터렉션이 들어가게 된다. 세번째 단계에서는 형태학적 방법을 이용하여 분할 결과를 보완한다. 본 연구를 위한 실험에는 자기 공명 촬영 영상(MRI: Magnetic Resonance Imaging), 단일 광전자 방출 단층 촬영영상(SPECT: Single Photon Emission Computed Tomography), 양전자 방출 단층 촬영영상(PET: Positron Emission Tomography) 등을 사용하였다. 본 시스템에서는 다양한 모달리티의 뇌 영상에서 대뇌피질 부분을 정확하게 영상 분할함으로써 뇌의 구조적 이상을 판단하기 위한 해부학적 정보 분석을 가능케 하고 있다. 뿐만 아니라 뇌 질환에 대한 정확한 진단 시뮬레이션도 가능하게 하고자 한다.
랑게르한스 세포 조직구증은 희귀한 질환으로 일반적으로 근골격계를 침범하며, 대부분 소아에게서 발생하고 성인의 쇄골에서 발병하는 경우는 극히 드물다. 이 증례 보고는 50세 남자에게서 영상학적으로 발견되어 병리학적으로 확진된 쇄골의 랑게르한스 세포 조직구증의 사례이다. 또한 저자들은 문헌고찰과 함께 단순촬영, 컴퓨터단층촬영, 자기공명영상법, 그리고 양전자방출단층촬영-컴퓨터단층촬영 영상 등의 다양한 영상검사 소견을 보고하고자 한다.
유방암은 여성에서 가장 흔한 암이며, 많은 합병증을 발생시킨다고 알려져 있다. 오늘날 자기공명영상촬영(이하 MRI)은 유방암 수술 전 검사에서 필수적인 방법이다. 유방 MRI의 사용 빈도가 높아지면서 우연히 발견되는 유방 외 소견이 증가하고 있다. 이에 본 임상 화보에서는 유방 MRI 촬영에서 발견된 종격동, 폐, 상복부, 뼈 및 연조직 등의 다양한 유방 외 소견을 초음파(ultrasonography), 흉부 컴퓨터단층촬영(이하 CT), 간 MRI, 양전자방출단층촬영/컴퓨터단층촬영 스캔(PET/CT), 뼈 스캔(bone scan) 등과 비교하여 알아보고자 한다.
섬유형성이상은 골수가 섬유-골성 조직으로 치환되는 흔한 양성 골 질환이다. 암환자에서 병기의 결정과 추적 검사 시 암 전이의 발견에 PET/CT의 역할이 증가됨에 따라 우연히 발견된 FDG 섭취 증가를 보이는 섬유형성이상에서 암 전이와의 감별이 중요하다. PET/CT를 시행한 46세의 유방암 환자에서 좌측 대퇴골에 국소 FDG 섭취를 보여 암 전이로 의심되었으나 단순촬영과 자기공명 영상 소견에서 섬유형성이상으로 진단한 환자의 증례를 보고하고자 한다. 이 환자에서 단순활영과 자기공명영상 소견은 PET/CT에서 유방암 전이로 오인된 섬유형성이상의 감별에 도움이 되었다.
전립선 암은 종양 영상 분야에서 가장 어려운 분야 중 하나이다. 술전 영상 검사를 통한 전립선 암의 발견 (detection), 정위 (localization) 그리고 병기결정(staging)은 여전히 영상의학과 의사의 도전이 필요한 분야이다. 자기공명 영상은 우수한 연부 조직 대조를 보이며 여러 고형 장기의 영상에 널리 쓰이나, 전립선의 술전 자기공명 영상의 결과는 기대에 미치지 못한다. 전산화단층촬영 영상과 결합된 양전자방출단층촬영술 (PET/CT)은 종양 영상의 발달에 획기적인 기여를 하였으나, 전립선암의 평가에는 어려움이 많다. 최근에 이러한 불충분한 정확도를 극복하기 위하여 발전된 자기공명 영상 기법과 PET/CT을 이용한 전립선암 영상에 대한 연구들이 발표되었다. 본 종설에서는 새로운 기법의 자기 공명 영상과 PET/CT 영상을 중심으로 전립선암의 다양한 영상법과 그 소견을 살펴볼 것이다.
"이제 미지의 영역은 뇌뿐입니다. 영상장치의 수준에 따라 각국의 연구성과는 달라질 겁니다." PET(양전자 방출 단층촬영 장치)를 세계 최초로 개발, 뇌영상 연구분야의 세계 3대 석학 가운데 한 사람으로 꼽히는 UC어바인 조장희(68) 교수는 쩌렁쩌렁한 목소리에 기백이 넘쳤다. 고희를 앞둔 나이가 무색할 정도였다. 한국과학기술원과 광주과학기술원의 초빙 석좌교수 시절(1978~98년)의 거침없는 성격은 변함이 없었고, 뇌과학의 미래에 대한 그의 확신은 여전했다. 조 교수는 자신의 마지막 연구 인생을 조국에서 불태울 수 있는 기회를 잡았다. 가천의대가 조 교수를 영입해 370억 원을 들여 최첨단 뇌과학연구소를 세우기로 한 것이다. 조 교수에게는 15년간 연봉 30만 달러를 보장하는 파격적인 조건을 제시했다. 조 교수가 맡게 될 뇌과학영상연구소는 뇌 속에서 벌어지는 미세한 현상을 손바닥 보듯 들여다볼 수 있는 방법과 장치를 개발하게 된다. 가장 우선적인 목표는 MRI(자기공명 영상장치)와 PET를 합친 영상장치의 세계 최초 개발이다.
영아의 설근부에 발생하는 악성 종양은 매우 드물다. 저자들은 연하곤란과 폐쇄성 수면 무호흡증으로 의뢰된 17개월 남아의 설근부에 발생한 횡문근육종을 경험하였기에 문헌고찰과 함께 보고하는 바이다. 외래에서 실시한 이학적 검사 상 설근부 전체가 돌출되어 있었으며 단단한 종괴가 촉지 되었다. 조직검사와 기관절개술을 시행하였으며 컴퓨터단층촬영, 양전자 방출 단층 촬영 그리고 뼈 스캔과 함께 염색체 분석을 실시하였다. 조직검사 결과 폐포성 횡문근육종이 확인되었으며 전이의 증거는 없었다. 염색체 분석상 폐포성 횡문근육종에 상응하는 PAX7-FKHR 유전자 전좌가 발견되었다. 8 회의 항암화학요법과 방사선 치료 후 촉지되는 설근부의 종괴는 없었으며 환자가 호소하는 증상도 개선되었다. 추적 관찰 시 시행된 자기공명영상 결과 확연한 종괴 크기의 감소를 확인할 수 있었다. 횡문근육종은 매우 드문 악성 종양으로 수술과 함께 항암화학요법, 방사선치료 등 여러 치료 방법이 동원되지만 전이나 재발이 있을 시 예후는 매우 불량하다. 그러므로 영아에서 연하곤란, 호흡 곤란 등의 증상이 있을 시에는 설근부를 포함한 상부호흡소화관을 적극적으로 검사하여야 하며 악성 종양의 가능성을 염두에 두어야 하겠다.
양전자방출단층촬영장치는 인체나 실험 동물 생체 내에서 일어나는 생화학적, 생리학적 과정을 정량 분석할 수 있는 장점으로 인해 핵의학에서 중요한 역할을 하고 있다. 그러나 지속적인 핵의학기기의 발전에도 불구하고 PET은 여전히 분해능이 낮다는 단점이 있으며, 이로인해 부분용적효과가 발생한다. 본 연구에서는 호프만 팬텀 PET영상을 대상으로 MR 영상을 이용해 부분용적효과를 보정한 뒤 복원된 픽셀값이 백질과 회백질간의 글루코즈 흡수비율인 1:3에 근접하는 정도를 알아보고 실제 정상인 환자의 PET 영상을 같은 방법으로 보정하여 임상적용의 가능성을 알아보았다. 먼저 호프만 팬텀의 MR 영상과 PET영상을 registration한 뒤, MR영상을 이용해 백질과 회백질 부위를 추출하여 binary image를 만들었다. 각각의 binary image를 4, 8, 12, 16 mm의 다양한 FWHM 해상도 값으로 convolution과정을 거친 뒤 회백질 부위와 백질 부위를 다시 결합하여 MR 영상과 registration된 PET영상에서 나누고, 이를 다시 뇌 전체 영역을 나타내는 binary image와 곱하여 해부학적으로 정확한 뇌 영역을 갖도록 하였다. 분석방법으로는 MR 영상에서 회백질과 백질 부위에 관심영역을 얻은 뒤, 이를 보정 이전의 영상과 4, 8, 12, 16 mm의 FWHM으로 각각 보정된 영상들에 적용하여 관심 영역내 평균 픽셀 값을 얻고 이를 이용하여 회백질과 백질 간의 평균 픽셀 값 비율을 구하였다. 또한 같은 방법으로 정상인의 PET영상을 보정하였다. 호프만 팬텀의 실험결과, 회백질과 백질 간의 보정 후 비율이 보정 이전의 비율에 비해 증가하였으며, 각각의 FWHM 조건에서도 비율 차이를 나타내었다. 정상인의 경우 역시 보정 이전에 비해 보정 이후 백질과 회백질간의 비율이 증가하는 경향을 나타내었으나, 각각의 FWHM 경우 나타난 회백질과 백질 간의 비율의 증가는 호프만 팬텀실험에 비해 약간 더 낮게 나타났다. 실험을 통해 보정 이후 호프만 팬텀의 경우 실제 백질과 회백질간의 비율인 1:3의 비율에 근접하였으며, 임상적용의 경우 보정 이 후 그 비율이 호프만 팬텀의 실험결과에 미치지는 못하지만 적절한 보정효과를 나타냈다. 또한 각각의 FWHM 값으로 보정된 결과에서 나타난 비율의 증가폭 결과를 통해 4 mm에서 16 m의 FWHM 적용에 따른 부분용적효과의 보정 정도를 알 수 있었으며, 실제 임상적용의 가능성을 제시하였다.
알츠하이머병에서는 전산화 단층촬영영상이나 자기공명영상을 이용하여 구조적, 비특이적 뇌 위축등의 병변을 진단할 수는 있으나 뇌 당대사 및 혈류 분포에 의한 이상 유무를 진단하기 위해서는 단일광자방출 단층촬영술 (single photon emission computed tomography, SPECT) 이나 양전자 방출 단층촬영술 (positron emission tomography, PET)을 이용한 국소 뇌혈류나 뇌 당대사 변화를 관찰한 진단이 필수적이다. 따라서 SEPCT나 PET영상 위에 직접 관심영역(region of interest, ROI)를 그려서 ROI를 관찰하여 해부학적 뇌위축과 국소 뇌혈류나 뇌 당대사 변화를 분석하였으나 ROI 방법은 주관적인 영향과 많은 분석 시간을 요하는 단점이 있다. 따라서 통계적 분석 방법을 이용한 맵핑방법으로 voxel based morphometry 방법을 수행하였고 MMSE 값을 분산분석변수로 하여 영상분석하여 $^{18}$F-labeled 2-deoxyglucose ($^{18}$F-FDG) positron emission tomography(PET)-CT 영상을 분석하였다. MMSE 값을 변수로 분석한 voxel based morphemetry 방법에서는 MMSE 값에 의한 대사저하의 변화는 무의미하였다. 알츠하이머병에서는 측두두정엽(temporoparietal cortex)의 cerebral blood flow, oxygen utilization, glucose metabolism은 줄어들고, 일차시각피질, 일차감각피질, 기저핵, 시상, 소뇌는 유지되며 voxel based morphometry 방법은 알츠하이머병을 분석하는데 유용한 분석방법이다.
목 적 : 혐오 자극에 대한 뇌의 기능적 영상 연구에 있어서 기능적 자기공명영상, 양전자방출단층촬영 등의 연구는 많이 진행되어 있으나 저해상 전자기 단층촬영(low resolution brain electromagnetic tomography) 분석을 이용한 연구는 거의 없다. 본 연구의 목적은 피험자들에게 시각적 혐오자극을 준 후 나타나는 대뇌 피질의 활성변화를 저해상 전자기 단층촬영을 이용하여 파악하고자 하는 것이다. 방 법 : 총 45명($27.1{\pm}2.6$세)의 건강한 젊은 성인남녀가 연구에 참여하였다. 국제정서사진체계를 사용하여 중립자극에서 4장, 신체훼손과 관련된 혐오자극에서 4장의 사진을 뽑아 피험자들에게 각 30초간 보여주면서 뇌파를 측정하였다. 저해상 전자기 단층촬영분석을 시행하여 중립자극에 대비해 혐오자극에서의 변화된 전류밀도를 비교 분석하였다. 결 과 : 혐오시각 자극을 받는 동안 피험자 모두 불쾌감, 놀람, 스트레스를 받았다고 보고하였다. 저해상 전자기 단층촬영 분석상 세타파에서 좌측 전두엽의 위이마이랑(BA10)과 중간이마이랑(BA10, 11) 영역에서 유의미한 전류밀도의 감소를 보이는 복셀 클러스터가 관찰되었다. 이 복셀 클러스터는 총 11개의 복셀로 구성되어 있으며 유의미한 전류밀도(p<0.05)의 감소를 나타내는 t값의 임계값은 -1.984이었다. 남녀 간의 혐오 반응 정도에 유의미한 차이는 없었다. 결 론 : 이 연구의 결과인 시각 혐오자극에 의한 배외측 전전두엽의 활성은 혐오 정서의 조절과 관여되어 있을 것으로 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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