파킨슨병 환자에서 F-18 FP-CIT PET 로 측정한 도파민 운반체 밀도의 종적 변화

Abstract

목적: 시냅스전 도파민 수송체(DAT)를 표적으로 하는 기능적 뇌 영상은 파킨슨병(PD)의 질병 진행 및 치료 효과를 모니터링하기 위한 영상 바이오마커이다. 본 연구는 소구역 정량 분석을 통해 새로 진단된 PD와 본태성 떨림(ET) 환자에서 진단 후 첫 1년간의 선조체 [18F]FP-CIT 섭취 변화의 특징을 알아보고, 이를 PPMI(Parkinson's Progression Markers Initiative) 데이터베이스의 SPECT 데이터와 비교하였다.

방법: 2018년 4월부터 2019년 4월에 처음 임상적으로 진단된 ET 환자 6명(여자 1명, 남자 5명, 평균 연령 63.5 ± 4.8세)와 PD 환자 17명(여자 8명, 남자 9명, 평균 연령 65.8 ± 7.0세, Hoehn & Yahr병기 2.3 ± 0.7)을 전향적으로 모집하여, 첫 진단 후 1년 간격으로 2회의 [18F]FP-CIT PET/CT 검사를 시행하였다. 단기 정밀도를 알아보기 위해 AMC test-retest cohort 데이터를 사용하였다. (n = 27, PD 12명, ET 15명). PET 이미지는 8개의 선조체 하위영역(좌우의 복측선조체, 미상핵, 피각전부, 피각후부) 및 1개의 후두 VOI 템플릿으로 공간적 정규화 후 분석하였다. PPMI 데이터베이스에서 진단 후와 1년 추적 [123I]FP-CIT-SPECT를 시행한 종단데이터를 추출했다. 선조체 하위영역의 특이적 대 비특이적 결합비(specific to nonspecific binding ratio, SNBR)를 계산하여 SNBR의 단기 정밀도와 각 하위영역의 1년간 변화를 알아보았다. 또한 SNBR의 1년 변화율에 영향을 미칠 수 있는 임상 요소를 분석하였다.

결과: [18F]FP-CIT PET/CT로 측정한 선조체 SNBR의 단기 정밀도(bias & variability)는 PD군에서 각각 -2.6%와 5.4%, ET군에서 2.8%와 8.3% 였다. [18F]FP-CIT PET/CT로1년간의 변화를 측정한 AMC코호트의 선조체 하위영역 중 PD군에서 피각의SNBR이 유의하게 감소하였으나 (환측 피각전부 -10.5± 8.1%, p = 0.002, 환측 피각후부 -4.6 ± 8.1%, p = 0.05), ET군에선 유의한 변화가 없었다. 연령과 유병기간으로 보정한 1년추적 PPMI코호트에서 미상핵과 피각은 각각 -9.6 ± 18.3% 및 -13.3 ± 20.8%으로 피각에서 더 큰 감소를 보였다. 이러한 1년 동안의 선조체 SNBR의 변화는 AMC 코호트과 PPMI 코호트 모두 연령, 유병 기간 및 Hoehn & Yahr병기와 유의한 상관성을 보이지 않았고 PPMI코호트에서만 baseline SNBR과 약한 상관관계를 보였다 (p = 0.02). PPMI 코호트에서 일년간 선조체 DAT변화에 영향을 줄 수 있는 임상정보를 다중회귀 분석을 시행했을 때 설명력이 높은 임상적 특징은 없었다 (adjust R2 = 0.030 p = 0.007).

결론: 파킨슨병환자에서 [18F]FP-CITPET/CT와 [123I]FP-CIT SPECT로 측정한 선조체의 도파민 운반체 밀도는 첫 진단 후 1년간 피각에서 모두 유의하게 감소하였다. 그러나 도파민운반체 밀도의 감소율에 유의한 영향을 주는 임상증상과 지표는 없었다.

|Abstract

Purpose: Functional brain imaging targeting the presynaptic dopamine transporter (DAT) is an imaging biomarker for monitoring disease progression and therapeutic effects in Parkinson's disease (PD). This study investigated the characteristics of striatal [18F]FP-CIT uptake changes in the first year after initial diagnostic [18F]FP-CIT/CT in newly diagnosed PD and essential tremor (ET) patients through subregional quantitative analysis; the results were then compared with the [123I]FP-CIT SPECT data of the PPMI (Parkinson's Progression Markers Initiative) database.

Method: Between April 2018 and April 2019, six patients with ET (one female and five males, mean age 63.5 ± 4.8 years) and 17 patients with PD (eight females and nine males, mean age 65.8 ± 7.0 years, Hoehn & Yahr stage 2.3 ± 0.7) were prospectively recruited; two [18F]FP-CIT PET/CT scans were performed after clinical diagnosis and one year later. Asan medical center (AMC) test-retest cohort data were used to investigate short-term precision (n = 27, PD 12, ET 15). PET images were spatially normalized and analyzed with eight striatal (right and left ventral striatum [VS], caudate [CA], anterior putamen [AP], posterior putamen [PP]) templates and one occipital volume-of-interest (VOI) template. Longitudinal data were extracted from the PPMI database at the first visit after diagnosis and at follow-up [123I]FP-CIT SPECT for one year. By calculating the specific to nonspecific binding ratio (SNBR) of the striatal subregion, the short-term precision of the SNBR and the one-year change (%) of each subregion were investigated. In addition, we analyzed clinical factors that may affect the one-year rate of change of SNBR.

Results: The short-term bias and variability of striatal mean SNBR measured by [18F]FP-CIT PET/CT amounted to -2.6% and 5.4% in the PD group, and 2.8% and 8.3% in the ET group, respectively. Among the striatal subregions in the one-year follow-up AMC cohort measured by [18F]FP-CIT PET/CT, the putamen showed significantly change of SNBRs in the PD group (affected anterior putamen -10.5± 8.1%, p = 0.002, affected posterior putamen -4.6 ± 8.1%, p = 0.05); however, there was no significant change in the ET group. In the one-year PPMI cohort adjusted for age and disease duration, CA and putamen SNBR change were -9.6 ± 18.3% and -13.3 ± 20.8% (p < 0.001), respectively. The change of striatal SNBRs during one year did not show any significant correlation with patient age, symptom duration, and H&Y stage in either the AMC cohort or the PPMI cohort; furthermore, only the PPMI cohort showed a weak correlation with baseline SNBR (p = 0.02). When multiple regression analysis was performed based on clinical characteristics in the PPMI cohort, the explanatory power was very low (adjust R2= 0.03, p = 0.007).

Conclusion: In patients with PD, striatal dopamine transporter density measured by [18F]FP-CIT PET/CT and [123I]FP-CIT SPECT significantly decreased in the putamen for one-year after clinical diagnosis. The annual decline rates measured by [123I]FP-CIT SPECT in PPMI cohort was higher than those by [18F]FP-CIT PET/CT in AMC cohort. However, there was no significant clinical symptom and signs which affect this progression of DAT loss in both cohorts.