피질하 혈관성 치매환자의 FDG-PET 영상의 통계적 확률 뇌지도를 이용한 분석

Abstract

피질하 혈관성 치매(subcortical vascular dementia; SIVD)는 혈관성 치매의 한 종류로서 다발의 작은 혈관의 병변에 의하여 주로 백질 부위의 허혈성 변화를 나타내는 백질형(white matter type 또는 Bingswanger형)과 대뇌 기저핵 부근의 열공성 뇌경색을 나타내는 열공형(lacunar type)으로 나누어진다. 최근 다양한 병리 기전을 가진 혈관성 치매를 연구하기 위한 방법으로 혈관성 치매 중에서도 작은 혈관만을 침범하기 때문에 비교적 동일한 병리 기전을 가진 것으로 추정되는 피질하 치매 환자에 대한 연구의 중요성이 대두되었다. 또한 혈관성 치매의 병리기전을 연구하기 위하여 SPECT (single photon emission computed tomography) 또는 PET (positron emission tomography)와 같은 기능적 영상분야가 도입되어 여러 연구가 진행되었다. 그러나 기존의 연구는 개별 센터에서 기능적 영상을 찍은 환자군의 자료를 모아 인위적 관심영역(region of interest)를 그려서 대조군과 비교하는 후향적 연구 방법을 사용하여 보고된 결과들이었고 대부분 전두엽 등의 대뇌 전반부 부분의 포도당 대사 저하 또는 관류 저하를 보고하였다. 최근 들어PET의 영상의 새로운 통계적 방법인 통계적 확률 뇌지도(statistical parametric mapping ; SPM)가 개발되었는데, 정량화가 가능하여 측정하고자 하는 절대값을 구할 수 있다는 장점과 정확한 영역 좌표를 구하여 Brodmann 영역를 구할 수 있다는 장점이 있기 때문에 신경과 영역의 질환에서 특정 질환의 병리기전을 이해하기 위한 일환으로 많이 사용되고 있다. 본 연구도 피질하 혈관성 치매의 병리 기전을 이해하기 위한 방법으로 기능적 영상인 PET의 통계적 확률 뇌지도을 이용하여 대뇌 전반부의 포도당 저하영역이 통계적 의미를 가지는지 확인하고 그 병리기전에 대해 살펴보고자 하였다. 본 연구는 대한치매학회에 소속된 기관들의 공동연구로 진행되어졌다. 모두17개 연구기관에서 2001년 7월부터 2002년 4월까지 DSM-IV 진단기준과 NINDS-AIREN의 probable과 possible진단 기준에 합당하며 Erkinjuntti의 피질하 혈관성 치매의 임상진단 기준 및 뇌 자기공명 영상의 판단기준에 합당한 37명의 피질하 혈관성 치매 환자를 모았다. 모든 환자의 인지기능과 일상생활 수행능력과 이상행동 및 뇌졸중 위험인자를 조사하였다. 또한 신경학적 검사와 기억력, 시공간능력, 전두 집행 능력, 언어능력을 포함한 신경인지검사를 시행하였다. 인지기능저하의 다른 원인을 배재 하기 위하여 임상 병리 검사를 시행하였고 일차 검사에 합격한 환자를 대상으로 뇌자기 공명영상과 뇌자기 혈관 영상을 시행하였다. 모든 환자의 뇌자기 공명영상은 VADAPET (vascular dementia in PET) 연구를 위한 뇌자기 공명영상 연구회에 보내져서 포함여부 및 뇌의 허혈성 변화의 정도, Erkinjuntti의 자기공명 진단기준이 세부 결정되었다. 최종적으로 연구에 포함이 결정된 환자들을 대상으로 PET영상의 질적 조절을 위하여 삼성서울 병원, 한 곳에서PET 검사를 시행하였다. 또한 SPM의 통계적 분석을 위하여 모집된 환자군과 성별, 나이 및 교육정도를 보정한 21명의 대조군을 모집하였다. SPM통계 분석상 대조군보다 포도당 대사저하 영역으로 나온 부위가 신뢰구간을 0.05이하로 잡았을 때는 전두-측두-두정부위가 의미있게 나왔으나 신뢰구간을 높였을 때에는(p value <0.001) 양측 상측두회(superior temporal gyrus), 양측 하두정소엽 (inferior parietal lobules), 좌측 후대상회(posterior cingulated gyrus), 우측 후내시상핵(medial dorsal nucleus of thalamus) 그리고 좌측 도이랑(insular gyrus)등 측두-두정영역만 의미있었다. 즉 피질하 혈관성 치매환자의 기능저하는 전두엽 이외에도 두정-측두엽까지 포함된다는 것과 통계적 의미는 오히려 전두엽보다도 두정-측두엽이 높은 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 이러한 결과의 설명으로 알쯔하이머병이 독립적으로 동반되어 있을 가능성, 기존의 관심영역을 그리는 방법와 SPM의 분석방법의 차이, 소혈관성 허혈성 변화에 의한 알쯔하이머병 형태의 뇌병리 변화 또는 소혈관성 허혈성 변화자체에 의한 전두엽 이외의 두정-측두엽까지 침범하였을 가능성 등에 대하여 논하였다. ;Background and Objectives: Subcortical vascular dementia (SVD), one of the multi-factorial and multi-pathophysiologic vascular dementias, is a dementia associated with multiple small vessel changes or lacunes in white matter (Binswanger type) or deep nuclei (lacunar type). There have been many efforts to identify the pathophysiologic mechanisms underlying the SVD, including studies using functional images such as SPECT or PET. It has been reported that SPM analysis is more efficient than region of interest (ROI) method in detecting regions with functional changes. Thus, the aim of the current study is to identify brain regions with glucose hypometabolism in FDG-PET using an SPM analysis in patients with SVD recruited from a multicenter approach. Method : A total of 17 hospitals participated in this nation wide study (VADAPET) from July 2001 to April 2002. Thirty-seven patients with SVD were recruited according to DSM-IV criteria, probable and possible NINDS-AIREN Criteria, and Erkinjuntti’s Clinical Criteria for SVD. All the patients also met the Erkinjuntti’s MRI criteria for SVD, which was assessed by VADAPET Steering Committee. Each patient and the caregivers underwent semi-structured interview that included items for cognition, activities of daily living, and abnormal behaviors, and vascular risk factors. Neurologic examination and an extensive neuropsychological evaluation encompassing memory, visuospatial, and frontal executive function were also undertaken. Laboratory tests for the evaluation of heart disease or possible metabolic causes of dementia were performed. All the patients received brain MRI and MRA, as well as FDG-PET for SPM analysis. Results: Demographic findings of patients were as follows: mean age, 68.4±5.7 years; education level, 7.2±4.8 years; MMSE scores, 19.9±3.8; CDR scores, 1.2±0.7; GDS scores, 4.02±0.92;HIS, 8.4±2.9. Hypertension and previous stroke history were the most common risk factors. An SPM analysis revealed that, compared with age/sex matched 11 normal controls, the patients with SVD showed hypometabolism involving mainly posterior cortical regions (left superior parietal, left inferior parietal lobule, right superior parietal lobule, and both superior temporal gyrus) and less strongly frontal (both cingulate gyrus and middle frontal gyrus) and thalamic regions. Discussion: Cognitive domains primarily affected in SVD have been regarded as frontal-executive and memory functions. SVD, therefore, has been used as a model for impaired prefrontal-subcortical circuit. Our findings, however, indicated that glucose hypometabolism in SVD is primarily located in parieto-temporal area followed by frontal-subcortical circuit, a result arguing against the previous notion. Alternatively, the hypometabolism in parieto-temporal area in SVD may represent the co-morbidity of Alzheimer’s disease and SVD.