대한핵의학회지 (The Korean Journal of Nuclear Medicine)

대한핵의학회 (The Korean Society of Nuclear Medicine)
권호 표지

확률 뇌 지도를 이용한 뇌 영역의 위치 정보 추출

Probabilistic Anatomical Labeling of Brain Structures Using Statistical Probabilistic Anatomical Maps

  • 김진수 (서울대학교 의과대학 핵의학교실) ;
  • 이동수 (서울대학교 의과대학 핵의학교실) ;
  • 이병일 (서울대학교 의과대학 핵의학교실) ;
  • 이재성 (서울대학교 의과대학 핵의학교실) ;
  • 신희원 (서울대학교 의과대학 핵의학교실) ;
  • 정준기 (서울대학교 의과대학 핵의학교실) ;
  • 이명철 (서울대학교 의과대학 핵의학교실)
  • Kim, Jin-Su (Department of Nuclear Medicine, Seoul National University College of Medicine) ;
  • Lee, Dong-Soo (Department of Nuclear Medicine, Seoul National University College of Medicine) ;
  • Lee, Byung-Il (Department of Nuclear Medicine, Seoul National University College of Medicine) ;
  • Lee, Jae-Sung (Department of Nuclear Medicine, Seoul National University College of Medicine) ;
  • Shin, Hee-Won (Department of Nuclear Medicine, Seoul National University College of Medicine) ;
  • Chung, June-Key (Department of Nuclear Medicine, Seoul National University College of Medicine) ;
  • Lee, Myung-Chul (Department of Nuclear Medicine, Seoul National University College of Medicine)
  • 발행 : 2002.12.30
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초록

목적: SPM 기법을 이용하여 뇌 영상을 분석할 때 Talairach 뇌 지도를 찾아 해부학적 정보를 추측함으로 생기는 문제점들을 해결하기 위하여 통계적 확률 뇌지도(SPAM)을 이용하여 뇌 영역에 대한 해부학적 위치와 확률을 추출하는 프로그램을 개발하였다. 대상 및 방법: 몬트리얼 신경과학연구소에서 개발한 MNI152 표준지도에 기반한 SPAM을 이용하였다. SPM 분석 결과로 주어진 x, y, z 좌표 값을 입력하면 SPAM의 해당 좌표에서 0이 아닌 확률 값을 갖는 영역의 이름 및 확률을 추출하여 출력하게 하였으며 가장 높은 확률을 갖는 영역의 SPAM을 표준지도 위에 표시하도록 하였다. IDL 및 자바를 기반으로 프로그램을 개발하였으며 향후 인터넷 기반 프로그램으로 확장이 용이하게 하였다. 이 프로그램의 유용성을 보이고자 기존의 SPM 결과보고 형식과 이 프로그램의 결과 형식을 비교하였다. 또한 이 프로그램에 대한 예비적인 검증을 위하여 활성화되는 영역이 국소화되고 또한 그 영역이 잘 알려져 있는 기억 활성화 PET 실험 분석에 이 프로그램을 이용하여 보았다. 결과: 기존의 SPM 분석한 결과는 MNI 좌표계에서의 좌표 값만을 보여주나 이 프로그램을 이용하여 그 좌표에 대한 확률적 해부학적 정보를 얻을 수 있었다. 기억 실험 결과 유의한 활성화를 보인 영역에 대해서 이 프로그램을 적용한 결과 좌측해마구성체일 확률이 80% 이상임을 알 수 있었으며 이는 이 영역이 기억기능을 담당한다는 기존의 널리 알려진 사실과 잘 부합되었다. 결론: 이 연구에서 개발한 프로그램을 이용하여 MNI 좌표에 대한 해부학적 위치와 확률을 빠르고 정확하게 찾을 수 있어서 뇌영상 분석에 유용할 것이다.

Purpose: The use of statistical parametric mapping (SPM) program has increased for the analysis of brain PET and SPECT images. Montreal Neurological Institute (MNI) coordinate is used in SPM program as a standard anatomical framework. While the most researchers look up Talairach atlas to report the localization of the activations detected in SPM program, there is significant disparity between MNI templates and Talairach atlas. That disparity between Talairach and MNI coordinates makes the interpretation of SPM result time consuming, subjective and inaccurate. The purpose of this study was to develop a program to provide objective anatomical information of each x-y-z position in ICBM coordinate. Materials and Methods: Program was designed to provide the anatomical information for the given x-y-z position in MNI coordinate based on the Statistical Probabilistic Anatomical Map (SPAM) images of ICBM. When x-y-z position was given to the program, names of the anatomical structures with non-zero probability and the probabilities that the given position belongs to the structures were tabulated. The program was coded using IDL and JAVA language for 4he easy transplantation to any operating system or platform. Utility of this program was shown by comparing the results of this program to those of SPM program. Preliminary validation study was peformed by applying this program to the analysis of PET brain activation study of human memory in which the anatomical information on the activated areas are previously known. Results: Real time retrieval of probabilistic information with 1 mm spatial resolution was archived using the programs. Validation study showed the relevance of this program: probability that the activated area for memory belonged to hippocampal formation was more than 80%. Conclusion: These programs will be useful for the result interpretation of the image analysis peformed on MNI coordinate, as done in SPM program.

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참고문헌

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