허혈성 뇌졸중에서의 확산 가중 동맥판 라벨링을 이용한 혈액 뇌관문 자기공명영상(MRI) 투자율(透磁率)에 관한 생쥐를 이용한 연구
혈액 뇌관문(Blood-Brain Barrier, BBB)의 예상보다 빠른 파열은(early disruption)은 혈전용해제 rtPA(recombinant tissue Plasminogen Activator, 조직 플라스미노겐 재조합 활성제) 투여로 인한 뇌출혈의 중요한 위험요인이라 할 수 있다. 또한 이는 자연스러운 출혈성 변형(Spontaneous Hemorrhagic Transformation)과도 관련이 있다.
따라서 증상적인 출혈(Symptomatic Hemorrhage)이 생기기 전에 BBB integrity(혈액 뇌관문 완전성; Blood-Brain Barrier integrity)를 확인하고 그 변화를 모니터 할 수 있다면, 혈전용해제 tPA(Tissue Plasminogen Activator, 조직 플라스미노겐 활성제) 투여로 인한 위험을 줄일 수 있을 것이다.
그러나, BBB integrity(Blood-Brain Barrier integrity)를 영상으로 얻는다는 것은 현실적으로 한계가 있다는 어려움이 있다. 양전자 방사 단층 촬영(Positron Emission Tomography, PET)로 방사성동위원소에 분류된 배위자(Radioisotope Labeled Ligands)의 흡수율(Uptake)을 측정하는 방법이 있으나 급성 뇌졸중에서는 이용하기가 어렵고, 외생 대조 약물(Exogenous Contrast Agent)의 누출량(Leakage)을 측정하는 방법인 동적명암향상 자기공명영상(Dynanmic Contrast Enhanced Magnetic Resonance imaging, DCE MRI)기법이 동물실험에서 사용되기는 했었지만, 이 방법도 조영제의 독성으로 인하여 임상에서는 적용하기가 어려운 실정이다.
최근, 확산 가중 동맥판 라벨링(Diffusion-Weighted Arterial Spin Labeling, DW-ASL) 기법으로 자기적으로 붙잡은 수분 함량(Magnetically Tagged Water Content)의 모세혈관(Capillary)과 조직구획(Tissue Compartments)의 차이를 구하는 방법으로, 혈액 뇌관문(Blood-Brain Barrier, BBB)을 통과하는 수분 교환율(Water Exchange Rate)을 계산하여 혈액 뇌관문 완전성(Blood-Brain Barrier integrity, BBB integrity)을 확인하는 방법에 관한 연구가 Journals of Cerebral Blood Flow & Metabolism에 발표되어 소개하고자 한다.
이 연구에서는 허혈성 뇌졸중 동물 모델에서 수분교환율 자기공명영상(Kw MRI)를 이용해 혈액 뇌관문 파열(Blood-Brain Barrier disruption, BBB disruption)의 정도를 측정하고 이를 기존의 동적명암향상 자기공명영상(Dynanmic Contrast Enhanced Magnetic Resonance imaging, DCE MRI) 및 에반스 블루 삼출(Evans Blue Extravasation)결과와 비교해 보는 방법을 사용했다.
60분간의 일시적인 중간 대뇌 폐색(Transient Middle Cerebral Occlusion)으로 뇌졸중을 유도한 후 재관류 시켰으며, 재관류 15분후, 2일째에 Kw MRI, DCE MRI(Dynanmic Contrast Enhanced Magnetic Resonance imaging)를 시행했으며, follow-up MRI시행 후 조직염색을 통해 같은 조직에서 에반스 블루 삼출(Evans Blue Extravasation)을 확인했다.
실험 결과, Kw MRI는 뇌졸중에서 BBB(Blood-Brain Barrier) permeability를 민감하게 측정하는 것으로 나타났고, 이는 동적명암향상 자기공명영상(Dynanmic Contrast Enhanced Magnetic Resonance imaging, DCE MRI) 및 에반스 블루 삼출(Evans Blue Extravasation)결과와 일치함을 확인할 수 있었다.
결론적으로, 본 연구를 통하여 Kw MRI는 조영제(Contrast Agent)를 사용하지 않아도 되므로 반복검사가 가능하여, 모니터링을 하거나, 평균값을 이용하여 민감도와 해상도를 높이는 것이 가능하게 되었다는 긍정적인 결론을 얻었다고 평가할 수 있다.
※ Source : Yash V Tiwari, Jianfei Lu, Qiang Shen, Bianca Cerqueira, Timothy Q Duong. From Research Imaging Institute, University of Texas Health Science Center, San Antonio, TX, USA and Department of Biomedical Engineering, University of Texas at San Antonio, TX, USA and 3Department of Anatomy and Embryology, School of Basic Medical Sciences, Peking University Health Science Center, Beijing, China. Correspondence to Timothy Q Duong, Research Imaging Institute, University of Texas Health Science Center at San Antonio, 8403 Floyd Curl Dr, San Antonio, TX 78229, USA. Email: timothy.duongmri@gmail.com. Magnetic resonance imaging of blood–brain barrier permeability in ischemic stroke using diffusion-weighted arterial spin labeling in rats. Journals of Cerebral Blood Flow & Metabolism. Oct 14, 2016. doi: 10.1177/0271678X16673385 (http://jcb.sagepub.com/content/early/2016/10/12/0271678X16673385.abstract?rss=1)
