파킨슨병에서의 [18F]FP-CIT PET template 및 관심부피영역 세트를 이용한 선조체 소구역별 도파민 운반체 섭취에 관한 연구

Abstract

목적: [18F]FP-CIT PET은 파킨슨병에서 선조체의 도파민 운반체 밀도를 고해상도로 영상화하여 측정하는데 유용하다고 알려져 있다. 본 연구에서는 [18F]FP-CIT PET template과 선조체의 소구역 관심부피영역틀을 이용한 자동화 분석법을 통해 [18F]FP-CIT PET에서 파킨슨병 환자의 선조체 도파민 운반체 변화를 객관적으로 평가하고자 하였다.

방법: 31명의 파킨슨병 환자와 13명 정상 대조군을 대상으로 전향적으로 3D MRI & [18F]FP-CIT PET 영상을 얻었다. 13명의 정상 대조군의 MRI 및 PET 영상을 기반으로 [18F]FP-CIT template를 제작하였고, 파킨슨병 환자 각각의 PET 영상은 MR 및 PET template를 이용하여 공간 정규화 시켰다. 선조체를 12개의 소구역으로 구분한 관심부피영역틀(양측 배쪽 선조체, VS; 앞쪽 미상핵, AC; 뒤쪽 미상핵, PC; 앞쪽 피각, AP; 뒤쪽 피각 PP; 배쪽 피각, VP)을 사용하여 각 선조체의 도파민 결합능(binding potential; BP)을 측정하였고, 후두부 관심부피영역을 참고 영역으로 하였다. 자동 관심부피영역 분석 및 복셀 기반 분석에서 MR 및 PET template 방법 간의 결합능(BP) 차이를 평가하였으며, 파킨슨병 환자에서 선조체 소구역의 결합능(BP) 및 소구역간 상대적 섭취 비를 정상인과 비교하였고 임상소견과의 연관성을 평가하였다.

결과: 정상 대조군 및 파킨슨병 환자에서 모든 소구역의 결합능(BP)은 PET template 방법에 의한 공간 정규화 방법과 MR template 방법 간에 통계적으로 유의한 상관성(p < 0.05)을 보였다. 파킨슨병 환자에서 증상이 심한 쪽의 반대측 및 동측 선조체 BP는 정상 대조군과 비교하여 유의하게 감소하였다. 모든 소구역의 결합능(BP)은 H&Y stage, UPDRS-III 및 이환 기간과 유의한 상관관계를 보였다. 선조체 소구역간 상대적 섭취 비도 정상 대조군과 비교하여 유의한 차이를 보였으며, 파킨슨병 환자에서의 PP/AP, AP/VS 및 PP/VP 섭취 비는 H&Y stage, UPDRS-III 및 선조체 평균 결합능(BP)과 유의한 상관관계를 보였다.

결론: [18F]FP-CIT PET template을 이용한 방법은 [18F]FP-CIT PET 영상의 신뢰성 있는 공간 정규화 방법이며, 이를 통한 자동 정량화 분석은 MR template을 이용한 방법과 동등한 정도의 선조체의 특정 섭취값에 대한 결과를 제공한다. [18F]FP-CIT PET template과 선조체 소구역 관심영역틀을 이용한 [18F]FP-CIT PET영상의 자동화 정량 분석법은 파킨슨병 환자에서 선조체 도파민 운반체의 특징적인 소실경향을 보여준다. 이러한 정량화 분석 방법은 파킨슨병의 진단을 보조하고 그 병태생리를 연구하는데 유용하리라 생각된다. |Purpose: [18F]FP-CIT PET reveals striatal dopamine transporter (DAT) state with high resolution. We developed an automatic quantitative analytic method using an FP-CIT PET template with a predefined striatal subregional volumes of interest (VOIs) template, and wished to validate the method and to evaluate the subregional changes of striatal DAT in Parkinson’s disease (PD) patients using this method.

Methods: Thirty one PD patients and 13 age-matched normal controls (NC) prospectively underwent 3D volumetric MRI and FP-CIT PET. We created an FP-CIT PET template using PET and MR images of 13 normals, and all individual PET images were spatially normalized using both MR and PET templates. Striatal binding potential (BP) values were calculated using 12 predefined subregional VOIs and one occipital VOI template after spatial normalization of the FP-CIT PET images. Values of BPs measured by the MR- and PET-template methods were compared. BPs and inter-subregional BP ratios of the subgregional VOIs in PD, and their correlation with clinical findings, were also evaluated.

Results: Most of the subregional BPs measured by PET template-based spatial normalization were significantly higher than, and significantly correlated with, those measured by MR-based normalization, both in PD and NC. In PD, striatal BPs were significantly reduced on the side contralateral to the clinically more affected side, as well as on the ipsilateral side. All subregional BPs were significantly correlated with H&Y stage, UPDRS score and disease duration. The inter-subregional BP ratios of the striatal subregion were significantly different from those of NC, and that of PP/AP, AP/VS and PP/VP were significantly correlated with H&Y stage, UPDRS-III and mean overall striatal BPs.

Conclusion: [18F]FP-CIT PET templates provide reliable spatial normalization of [18F]FP-CIT PET images and permit accurate automated quantification of specific striatal activity equivalent to MR templates. Automatic quantitative analysis of [18F]FP-CIT PET images using an FP-CIT PET template with predefined striatal subregional VOIs template reveals the characteristic pattern of striatal DAT loss in Parkinson’s disease. This quantitative approach should assist diagnosis and exploration of the pathophysiology of Parkinsonism.; Purpose: [18F]FP-CIT PET reveals striatal dopamine transporter (DAT) state with high resolution. We developed an automatic quantitative analytic method using an FP-CIT PET template with a predefined striatal subregional volumes of interest (VOIs) template, and wished to validate the method and to evaluate the subregional changes of striatal DAT in Parkinson’s disease (PD) patients using this method.

Methods: Thirty one PD patients and 13 age-matched normal controls (NC) prospectively underwent 3D volumetric MRI and FP-CIT PET. We created an FP-CIT PET template using PET and MR images of 13 normals, and all individual PET images were spatially normalized using both MR and PET templates. Striatal binding potential (BP) values were calculated using 12 predefined subregional VOIs and one occipital VOI template after spatial normalization of the FP-CIT PET images. Values of BPs measured by the MR- and PET-template methods were compared. BPs and inter-subregional BP ratios of the subgregional VOIs in PD, and their correlation with clinical findings, were also evaluated.

Results: Most of the subregional BPs measured by PET template-based spatial normalization were significantly higher than, and significantly correlated with, those measured by MR-based normalization, both in PD and NC. In PD, striatal BPs were significantly reduced on the side contralateral to the clinically more affected side, as well as on the ipsilateral side. All subregional BPs were significantly correlated with H&Y stage, UPDRS score and disease duration. The inter-subregional BP ratios of the striatal subregion were significantly different from those of NC, and that of PP/AP, AP/VS and PP/VP were significantly correlated with H&Y stage, UPDRS-III and mean overall striatal BPs.

Conclusion: [18F]FP-CIT PET templates provide reliable spatial normalization of [18F]FP-CIT PET images and permit accurate automated quantification of specific striatal activity equivalent to MR templates. Automatic quantitative analysis of [18F]FP-CIT PET images using an FP-CIT PET template with predefined striatal subregional VOIs template reveals the characteristic pattern of striatal DAT loss in Parkinson’s disease. This quantitative approach should assist diagnosis and exploration of the pathophysiology of Parkinsonism.