뇌자기공명영상 스캐너 내 변이가 소뇌의 부분 용적 측정 변이에 미치는 영향

Abstract

배경: 뇌자기공명영상 (brain magnetic resonance image) 장치는 여타 의료 기기에 비하여 생체 두뇌를 매우 높은 해상도로 3 차원의 입체 방식 촬영 이 가능한 장점이 있어 현대 의료, 과학 분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 뇌의 발달에 따른 종적 추적 연구의 중요성이 대두되고 있는 반면 분석 결과에 영향을 줄 수 있는 스캐너 관련 요인의 규명에 관한 연구가 매우 적은 실정이다. 특히나 소뇌와 같이 상대적으로 용적이 작은 부위의 경우 적은 변수에도 크게 영향을 받을 수 있는 점을 고려해 보았을 때 자기 공명영상 스캐너 내 변이가 소뇌 용적 분석의 신뢰도 (reliability)에 미치는 영향을 규명하는 것이 중요하다. 방법: 정상 성인 18 명을 대상으로 이화여자대학교 목동 병원의 3.0 Tesla Philips Achieva Whole-Body Imaging System (Best, The Netherlands )을 이용하여 영상을 획득하였으며 스캐너의 업그레이드가 이루어지기 전과 후의 각 1 회 분의 T1- 강조 (T1-weighted) 영상이 분석에 사용되었다. Spatially Unbiased Infratentorial Template (SUIT)에서 제공하는 확률적 지도(probabilistic atlas)에 의해 나누어진 소뇌의 각 부위별 용적 (volume)값을 구하였고 급내 상관 계수 (intraclass correlation coefficient s, ICC)와 다이스계수 (dice coefficients) 분석을 시행함으로써 스캐너 업그레이드 여부가 유의미한 요인으로 작용하는지 보았다. 결과: 업그레이드 전과 후에 획득한 소뇌 영상을 각 28 개의 소엽 (lobule)으로 재구성하여 용적 (volume)을 추출한 후 급내 상관 계수 (intraclass correlation coefficients)를 구하여 확인한 결과 모든 소엽 (lobule)의 용적 차 이는 업그레이드 전과 업그레이드 후에 크게 없었음을 확인하였다(individual intraclass correlation coefficients: 0.95 ± 0.04, average intraclass correlation coefficients: 0.97 ± 0.02). 28 개의 소엽 (lobule)으로 재구성한 영상의 일치 정도를 다이스 계수 (dice coefficients)를 구하여 평균값과 신뢰 구간을 비교 하였으며, 그 결과 업그레이드 전과 후의 영상이 대체로 일치하는 결과가 도출되었다. 결론: 소엽 (lobule)의 용적 (volume)의 차이를 비교한 급내 상관 계수(intraclass correlation coefficients) 값과 각 소뇌 영상이 일치하는 정도를 평가한 다이스 계수 (dice coefficients) 값을 모두 확인한 결과 스캐너 업그레이드 전과 후의 소뇌 영상이 높은 수준으로 재현 되는 것이 밝혀 졌으며, 이는 미래 소뇌에 초점을 둔 추적 연구에서 스캐너의 업그레이드와 같은 변수가 분석 결과에 큰 영향을 미치지 않을 것이라는 과학적인 근거로 제시될 수 있다. 추후 연구에서는 스캐너의 모델이나 펄스 열 (pulse sequence) 등 다른 요소들이 소뇌 분석에 미치는 영향에 대하여 다중뇌영상 기법을 통하여 면밀히 분석하는 것이 필요할 것이다.;Background: Brain magnetic resonance imaging is widely used for medical practices and for various research, since it has many advantages. Recently, longitudinal followup studies using the magnetic resonance imaging to evaluate the brain development or degeneration are one of the research focuses. However, there are only a few studies that examined the effects of scanner variation-related factors on brain images. To our best knowledge, there is no study that focused on the reliability of cerebellar volumetric measurements related to the scanner upgrade. Methods: Eighteen young healthy adults participated in this study. The T-1 weighted images of the brain were acquired on the 3.0 Tesla Philips Achieva Whole-Body Imaging System (Best, The Netherlands) at Ewha Womans University Mok-dong Hospital. T1-weighted images acquired before and after upgrading the magnetic resonance scanner were used for analyses. Volumes of 28 lobules were obtained using the probabilistic atlas. Intraclass correlation coefficients (ICC) and dice coefficients were calculated to find whether the volume measurements are reliable irrespective of scanner upgrade. Results: ICCs ranged from 0.85 to 1.00, while mean dice coefficients ranged from 0.90 to 1.00. The lobule X showed the lowest ICC and dice coefficient values. Discussion: There were high similarities in cerebellar lobular volume measurements between images acquired before and after upgrading the magnetic resonance scanner. This finding may be used in interpreting the results from longitudinal follow-up studies that examine the cerebellar lobular volumes across the images acquired before and after upgrading the magnetic resonance scanner.