뇌손상 후 운동신경기능 회복 기전 : 기능적 뇌 자기공명영상의 유용성 The Usefulness of fMRI Study = The Motor Recovery Mechanisms after Brain Injury
목적: 본 연구는 뇌손상환자에서 기능적 뇌 자기공명영상(functional magnetic resonance imaging, fMRI)을 이용한 대뇌운동피질 뇌지도화를 시행하여, 운동신경기능 회복 기전에 대한 기능적 뇌 자기공명영상의 유용성에 대하여 연구하였다.
방법: 신경학적 증상과 병력이 없는 성인 8명과 뇌손상환자 5인을 대상으로 하였다. 뇌손상환자 중 2명은 뇌종양환자이었으며 1명은 뇌출혈, 1명은 뇌경색, 1명은 뇌낭미충증환자이었다. 기능적 자기공명영상은 1.5T MR scanner로 Blood Oxygen Level-Dependent(BOLD) 기법을 적용하였다. 운동과제는 손가락을 1-2Hz의 주기로 쥐었다 펴기를 반복하도록 하였다.
결과: fMRI를 촬영한 결과 정상인 8인, 즉 총 16개의 손중 15개의 손과 환자 5인의 이환되지 않은 손운동시 반대측 일차 운동피질 꼭지(knob)를 중심으로 일차 감각운동피질(SM1)이 활성화되었다. 정상인 중 1인의 한 손에서 반대측 SM1과 동측 일차 운동피질(primary motor cortex, M1) 및 보조운동영역이 동시에 활성화되었다. 뇌손상환자의 이환측 손운동시 환자 1에서는 일차감각피질(primary sensory cortex, S1), 환자 2와 환자 3에서는 양측 SM1, 환자 4와 환자 5에서는 반대측 SM1이 활성화되었다. 환자 1에서는 손상된 M1의 운동신경기능이 S1으로 이전된 것으로 추정되며, 환자 4와 5에서는 손의 운동신경기능이 피질척수로에 의하여 유지되고 있는 것으로 추정되었다. 그러나 환자 2와 환자 3에서 발견된 동측 운동피질 활성화는 본래 정상적으로 존재하던 운동신경 경로인지 뇌손상 후에 발생한 운동신경기능 회복 경로인지 구분할 수는 없었다.
결론: fMRI을 통한 대뇌 운동피질 지도화는 뇌손상 후 병변 주위로의 재조직되는 회복 기전과 피질척수로에 의해 운동신경기능이 유지되고 있음을 입증하는데에 유용할 것으로 생각된다.
Objective: This study investigated the usefulness of functional magnetic resonance imaging (fMRI) in the research of motor recovery mechanisms in brain injured patients.
Method: Eight control subjects and five brain injured patients were investigated. Out of five patients, two were with brain tumor, one cerebral hemorrhage, one cerebral infarction, and one neurocysticercosis. fMRI was performed using the blood oxygen level-dependent (BOLD) technique at 1.5 TMR scanner with a standard head coil. The motor activation task consisted of finger flexion-extension exercises in 1-2 Hz cycles.
Results: fMRI showed activation of the contralateral primary sensori-motor cortex(SM1) by the hand movements of all control subjects and by the unaffected hand movements of all brain-injured patients. Activation of the supplementary motor area(SMA) by one hand movement was also seen in one control subject. Hand movements of the affected hand of the brain injured patients resulted in activation of the contralateral primary sensory cortex(S1) in patient 1, both SM1 in patients 2 and 3, and the contralateral SM1 in patients 4 and 5.
Conclusions: It is concluded that fMRI is useful for the research of perilesional reorganization and sparing of the corticospinal tract during the motor recovery mechanisms after brain injury.
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