주의력 결핍 과잉행동 장애 아동의 뇌 백색질 확산 텐서 영상 연구

Abstract

배경: 주의력 결핍/과잉행동 장애(attention deficit/hyperactivity disorder, ADHD)는 발병 유병률이 높은 흔한 신경발달장애이다. 그 동안 전체 뇌 접근 방식으로 뇌 백색질의 구조적 변이를 보는 뇌 영상 연구는 드물어, 본 연구는 한국 ADHD 소아들의 뇌 자기공명 확산텐서영상(diffusion tensor imaging, DTI)과 tract-based spatial statistics (TBSS) 기법을 이용하여 백색질의 미세구조적 변이를 관찰하였다. 방법: 본 연구에서는 20명의 ADHD 소아들과 20명의 건강한 정상 소아들을 대상으로 인구학적 정보와 확산텐서영상을 획득하였다. 확산텐서영상의 전처리 과정 후, TBSS를 이용하여 복셀 수준의 통계 분석을 수행하고 ADHD 소아군과 정상 소아군 사이의 분할비등방도(fractional anisotropy, FA) 값의 차이를 조사하였다. 복셀 수준의 군 간 비교를 수행하였고, 다중 비교 보정 이후 군집 수준의 TFCE로 보정한 p <0.005에서 유의미한 결과를 획득하였다. 결과: 정상 소아들에 비하여 ADHD 소아들의 좌측 피질척수로, 좌측 위세로다발(군집 크기: 37 voxels, MNI 좌표: x= -27, y= -17, z= 47)을 포함한 신경로와 뇌들보팽대, 뇌들보몸통, 좌측 시각로부챗살, 대겸자(군집 크기: 36 voxels, MNI 좌표: x= -21, y= -54, z= 21) 그리고 피질척수로를 포함하는 좌측 대뇌 백색질(군집 크기: 30 voxels, MNI 좌표: x= -17, y= -11, z= 50)에서 상당히 낮은 FA 값이 관찰되었다. FA값의 차이는 주로 좌측 대뇌 피질의 두정엽 부근의 백색질에서 관찰되었다. 결론: 본 연구는 TBSS를 이용하여 ADHD 소아들의 뇌 백색질 구조적 변이를 관찰한 것이다. ADHD 상태와 백색질의 미세구조 사이의 연관관계를 조사하고자 복셀 수준의 전체 뇌 접근 방식이 사용되었다. ADHD 소아들은 정상소아들에 비하여 좌측 대뇌의 두정엽 부근의 백색질에서 미세구조적 차이가 관찰되었다. 본 결과는 ADHD 군의 지속적인 주의력 결핍, 시공간 정보 처리 및 운동 능력 장애와 연관된 것으로 볼 수 있으며, 소아 ADHD의 병태생리학적 토대를 다지는 기초가 될 것이다.;Background: Attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) is highly prevalent in children and is reported to be the most common neurodevelopmental disorder. Since there are only a few neuroimaging studies on children with ADHD that focus on the structural change of white matter as a whole, the current study was designed to examine the microstructural changes in white matter by using magnetic resonance diffusion tensor imaging (DTI) and tract-based spatial statistics (TBSS) analysis in children with ADHD. Method: Demographic information and DTI data were collected from a total of 20 ADHD children and 20 healthy controls. After the DTI data preprocessing, voxel-wise statistical analysis using TBSS was conducted to investigate the fractional anisotropy (FA) differences between children with ADHD group and healthy control group. In this study, voxel-wise group comparisons were performed and significant results were acquired after controlling for the multiple comparison correction with results thresholded at TFCE corrected p < 0.005. Results: TBSS analysis revealed significantly lower FA values in the ADHD group relative to the control group, in pathways including the left corticospinal tract, left superior longitudinal fasciculus (cluster size = 37 voxels, MNI coordinates x = -27, y = -17, z = 47) and the splenium of corpus callosum, callosal body, left optic radiation, forceps major (cluster size= 36 voxels, MNI coordinates x = -21, y = -54, z = 21), left cerebral white matter including corticospinal tract (cluster size= 30 voxels, MNI coordinates x = -17, y= -11, z= 50). FA value differences were found mainly in white matter of the parietal lobe in left cerebral cortex. Conclusion: Using TBSS, the current study found white matter structural changes in children with ADHD. A whole-brain voxel-wise approach was used to investigate associations between ADHD status and white matter microstructure. Results revealed differences in white matter microstructural anatomy in the left parietal lobe of individuals with ADHD compared to controls. These findings might be related to persistent inattention, disturbance in visuospatial information processing and motor ability in patients with ADHD, underlying pathophysiology of ADHD in children.