Progress in Medical Physics (한국의학물리학회지:의학물리)

Korean Society of Medical Physics (한국의학물리학회)
권호 표지

Evaluation of Metabolic Abnormality in Brain Tumors by In Viuo $^1$H MR Spectroscopy at 3 Tesla

3T 양성자 자기공명분광에 의한 뇌종양의 대사물질 이상소견

  • Choe, Bo-Young (Department of Biomedical Engineering, College of Medicine, The Catholic University of Korea) ;
  • Jeun, Sin-Soo (Neurosurgery and College of Medicine, The Catholic University of Korea) ;
  • Kim, Bum-Soo (Radiology, Kangnam St. Mary′s Hospital, College of Medicine, The Catholic University of Korea) ;
  • Lee, Jae-Mun (Radiology, Kangnam St. Mary′s Hospital, College of Medicine, The Catholic University of Korea) ;
  • Chung, Sung-Taek (Medinus Co.) ;
  • Ahn, Chang-Beom (Department of Electrical Engineering, Kwangwoon University) ;
  • Oh, Chang-Hyun (Department of Electronics and Information Eingineering, Korea University) ;
  • Kim, Sun I. (Department of Biomedical Engineering, Hanyang University) ;
  • Lee, Hyoung-Koo (Department of Biomedical Engineering, College of Medicine, The Catholic University of Korea)
  • Published : 2002.09.01
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Abstract

To investigate differences between the metabolic ratios of normal controls and brain tumors such as astrocytomas and glioblastoma multiforme (GM) by proton MR spectroscopy (MRS) at 37 high field system. Using 3T MRI/MRS system, localized water-suppressed single-voxel technique in patients with brain tumors was employed to evaluate spectra with peaks of N-acetyl aspartate (NAA), choline-containing compounds (Cho), creatine/phosphocreatine (Cr) and lactate. On the basis of Cr, these peak areas were quantificated as a relative ratio. The variation of metabolites measurements of the designated region in 10 normal volunteers was less than 10%. Normal ranges of NAA/Cr and Cho/Cr ratios were 1.67$\pm$018 and 1.16$\pm$0.15, respectively. NAA/Cr ratio of all tumor tissues was significantly lower than that of the normal tissues (P=0.005). Cho/Cr ratio of glioblastoma multiforme was significantly higher than that of astrocytomas (P=0.001). Lactate was observed in all tumor cases. The present study demonstrated that the neuronal degradation or loss was observed in all tumor tissues. Higher grade of brain tumors was correlated with higher Cho/Cr ratio, indicating a significant dependence of Cho levels on malignancy of gliomas. This results suggest that clinical proton MR spectroscopy could be useful to predict tumor malignancy.

목적 : 성상세포종과 다형성교모세포증과 같은 뇌종양에서 37 양성자 자기공명분광법을 이용한 분광 소견을 알아보고, 이를 정상인 뇌의 분광소견과 비교하여, 그 차이를 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 대상환자는 가톨릭의대 부속 강남성모병원에서 2001년 1월 1일부터 2002년 6월 1일까지 조직학적으로 확인된 astrocytoma 및 glioblastoma multiforme (GM) 환자들 중에서 양성자 자기공명분광을 시행한 10명의 환자를 대상으로 하였다. 연령분포는 28세에서 73세(평균: 52.2세), 남녀비는 4:6이었다. 양성자 자기공명분광법은 전신용 3T MRI/MRS 시스템(Medinus Co., LTD. Magnus 2.1)과 STEAM (stimulated echo acquisition mode) pulse sequence를 사용하였다. 획득한 자기공명분광 소견은 각각의 군에서 N-acetyla-spartate (NAA), phosphocreatine and creatine (Cr), choline containing compounds (Cho) and lactate (Lac)와 같은 대사물질들을 Cr을 기준으로 대사산물 신호강도의 비율로 상대적으로 계측하였다. 각각의 군에서 상대적인 비율의 평균과 표준편차를 구하여 정상뇌와 뇌종양을 비교하였고, 종합적인 결과는 Student t-test로 통계 처리하였다. 결과 : 양성자 자기공명분광소견상 정상 뇌조직과 뇌종양의 Cho/Cr 평균값은 각각 1.16$\pm$0.15, 1.79$\pm$1.02로 측정되었고, NAA/Cr은 각각 1.67$\pm$0.18, 0.64$\pm$0.38로 측정되었다. Lactate는 정상 뇌조직에서는 거의 발견되지 않은데 비해 뇌종양에서는 모두 관찰되었고 그 양은 3.53$\pm$2.54로 높게 나타났다. 결론 뇌종양(성상세포종, 다형성교모세포증)은 정상 뇌조직에 비해 Cho/Cr 비율이 현저히 증가하였으며, NAA/Cr 비율은 감소하였다. 또한 뇌종양에서는 강한 Lactate signal을 보여 주었다. 양성자 자기공명분광은 뇌종양에 대한 생화학적 정보를 얻을 수 있으므로, 임상적으로 비침습적인 방법을 통한 진단뿐 만 아니라 치료후 효과 판정이나, 뇌종양 재발 등의 감별진단에도 이용할 수 있을 것으로 사료된다.

Keywords