대한영상의학회 제65차 정기대회(KCR 2009)가 10월 21일부터 23일까지 서울 코엑스에서 열렸다. 이번 대회에서는 이중방사선 소스 및 이중에너지 CT의 적용, CT 요로조영술시 방사선량 조절, 초음파 조용제의 유용성 등에 대한 논문이 발표돼 주목을 받았다.
- CT 요로조영술, 전압낮춰도 효과우수
CT 요로조영술(CT urography)은 조영제를 주입한 후, 조영제가 신우와 요관 그리고 방광에 고여 있을 때 CT를 시행해 신장과 요로의 고급영상을 얻는 방법으로, 기존의 경정맥 요로조영술에 비해 더 자세한 해부학적 구조를 알 수 있고, 요로결석과 관련된 질환 이외에도 복부의 다양한 질환을 진단할 수 있다는 점에서 더 우수하다.
한가지 단점이 있다면 CT 요로조영술에서 5배가 넘게 많은 방사선 노출량이 있다는 점인데, 현재 점점 더 많은 환자들이 반복해서 CT 요로조영술을 시행하게 되는 점을 생각한다면 CT의 방사선 노출량을 줄이는 것은 시급한 문제이다.
CT의 방사선 노출량을 줄이는 방법에는 여러가지가 있다. 먼저 X선관에서 방출되는 전류를 줄이는 방법이 있다. 방사선량은 전류에 정비례해 감소하기 때문에 방사선량을 효과적으로 줄일 수 있고, 이를 이용해 방사선 노출량을 줄이는 프로토콜은 이미 사용 중에 있다. 주로 영상을 질을 유지하면서 환자선량을 줄이기 위해 자동노출선량 방법을 사용하고 있다.
이외에도 X선관의 전압을 줄이는 방법이 있는데, 방사선 노출량은 전압의 자승에 비례하기 때문에 전압을 줄이는 것은 전류를 줄이는 것보다 더 큰 효과를 누릴 수 있다. 그러나 전압을 줄이게 되면, 영상의 잡음이 증가해 영상의 질이 크게 떨어질 수 있기 때문에 전압을 무조건 줄일 수는 없다.
가톨릭대학교 서울성모병원 영상의학과 이승원, 정승은, 나성은, 오순남, 변재영 연구팀은 CT 요로조영술은 어느 정도의 전압을 낮추어도, 조영제가 가득 찬 요로의 영상 질은 크게 떨어지지 않을 것으로 판단했다.
이를 알아보기 위해 연구팀은 CT 요로조영술이 필요한 60명의 환자를 무작위로 두군으로 나누어서, 서로 다른 전압의 CT를 시행했다. 한 그룹은 100kVp의 전압, 다른 그룹은 120kVp(현재 대부분 병원에서 시행하는 CT 요로조영술의 전압)의 전압으로 시행했고, 환자선량의 변화를 줄 수 있는 다른 요인들(X선관의 회전 속도, 방사선의 폭조절 등)은 일정하게 유지했으며 자동전류장치를 사용했다.
60개의 CT 영상의 질을 판별하기 위해 각 CT에서 요로의 신호 대 잡음비를 구했고, 또한 2명의 영상의학과 의사에게 두군을 모르게 해 영상의 질을 5점 만점으로 평가하게 했다.
그 결과 100 kVp군에서 영상의 잡음은 증가했으나 두군간의 요로신호 대 잡음비는 유의한 차이가 없었고, 영상의학과 의사가 매긴 영상화질에 대한 주관적 점수에도 유의한 차이가 없었다. 방사선 노출량은 100kVp를 사용한 그룹은 120kVp를 사용한 그룹보다 50% 이상 줄일 수 있었다.
연구팀은 요로와 신장의 영상을 위해 시행하는 CT라면 낮은 전압의 CT 요로조영술을 시행해도 진단에 어려움이 없을 것이며, 따라서 CT 프로토콜을 CT를 찍는 이유에 따라, 환자의 체형에 따라 다르게 적용해 사용한다면 환자선량을 낮추는데 도움이 될 것이라고 밝혔다.
- 폐색성 세기관지염 진단 xenon CT 유용
흉부 CT검사는 고해상도의 해부학적 정보를 정확하게 제공해 줌으로써 다양한 폐 및 기도질환 진단에 유용하게 사용되고 있다. 최근에 개발된 이중방사선 소스(dual-source), 이중에너지(dual-energy) CT기법은 CT 영상의 새로운 지평을 여는 유용한 검사법으로 주목 받고 있다.
울산의대 서울아산병원 구현우, 서준범, 채은진 xenon CT연구팀은 이 CT기법을 이용해 비활성(inert), 비방사능(non-radioactive, stable) xenon 기체를 흡입하면서 검사를 하면, 폐환기와 같은 폐기능 영상이 가능하다는 것을 세계 최초로 연구해 2008년 ‘Radiology’에 발표했다.
비활성, 비방사능 xenon 기체는 고농도로 사용할 경우 뇌와 심장을 보호하는 능력이 뛰어난 고급마취제로 이미 유럽에서는 임상에서 사용되고 있다. 또한 1980년대부터 임상에서 사용됐던 뇌관류 CT에서 동일한 xenon 기체가 사용됐는데, 최대 1,830례를 조사한 결과 등을 토대로 심각한 부작용이 없이 안전하다는 사실이 발표됐다.
이때 사용되는 프로토콜은 흉부검사를 위해 사용되는 프로토콜에 비해 같은 농도인 30% xenon 기체를 약 4배의 기간인 4분간 흡인한 후 검사를 한다. 흉부검사를 위해서는 30% xenon 기체를 성인의 경우에는 1분30초간, 소아의 경우에는 개인적인 폐기능의 차이를 고려해 40~60초간 흡입한다.
연구팀은 이번 연구에서는 폐색성 세기관지염을 앓고 있는 17명의 환자를 대상으로 이중방사선 소스, 이중에너지 xenon CT를 시행해 고식적인 CT 폐밀도, 폐기능 검사결과와 비교했다.
연구결과 모든 환자에서 심한 부작용 없이 CT검사를 시행할 수 있었고, 검사 전후 측정한 산소포화도, 분당 호흡수, 혈압 등의 생체징후는 정상이었다. xenon CT에서 보이는 국소적인 xenon값과 CT 밀도의 분포는 대부분 상응했으나, 약 21~33%에서 차이를 보였다. 또한 폐기능 검사결과와의 상관도 평가에서 0.64~0.88의 높은 상관성을 보였다. xenon CT의 평균 유효선량은 약 1.9 mSv로 일반 흉부 CT와 차이가 없었다.
결론적으로 이번 연구를 통해 별도의 추가적 방사선 피폭 없이 이중방사선 소스, 이중에너지 xenon CT를 이용하면 폐색성 세기관지염에 의한 고식적인 형태학적 이상을 진단할 수 있을 뿐만 아니라, 국소적 폐환기 장애와 같은 기능정보도 평가할 수 있다는 사실을 확인했다.
이번 연구결과는 폐기능 검사를 확신도 높게 시행할 수 없는 어린 소아나 비협조적인 환자에서 xenon CT를 대신 사용할 수 있는 잠재적 유용성을 시사하며, 연구에서 보였던 xenon값과 CT 밀도의 폐 지역적 부정합에 대한 병리생리학적인 설명은 향후 연구를 통해 밝혀질 것으로 기대된다고 연구팀은 밝혔다.
- 초음파 조영제, 종양 신생혈관생성 확인
초음파 조영제는 마치 풍선처럼 안에는 기체가 들어있고 바깥의 껍질은 알부민 혹은 인지질(phosphlipid)로 둘러싸인 형태를 보인다. 그 크기가 2-6 ㎛로 우리몸의 적혈구의 크기와 유사하다. 따라서 초음파 조영제는 우리 몸의 간질이 아닌 혈관 내에만 존재하는 조영제이기 때문에 혈관의 발달 정도를 평가하는데 도움이 될 것이라는 전제에서 이번 연구가 진행됐다.
최근 초음파 기기의 눈부신 발전으로 초음파의 에너지를 다양하게 조절할 수 있는데 이러한 초음파 에너지의 정도를 기계지수(Mechanical Index; MI)라고 부른다. 기계지수의 높고 낮음에 따라 초음파 조영제는 크게 2가지의 형태로 반응을 하게 된다.
초음파 기기가 낮은 기계지수의 초음파 에너지를 보내면 초음파 조영제는 비선형진동(nonlinear oscillation)을 보여서 초음파 조영제의 신호를 보내게 되어서 영상에서는 높은 에코의 신호를 받게 되어서 조영증강 효과를 볼 수 있다.
어느 정도 조영증강 후에 초음파 기기를 조정해 높은 기계지수의 초음파 에너지를 보내면 풍선 모양의 초음파 조영제가 파괴되어 혈관내의 기존 초음파 조영제를 없애고 새로운 미세기포를 채우게 되는데 이를 파열재저류(disruption-replanishment) 영상이라고 한다.
분당서울대병원 이학종 연구팀은 이러한 영상 기법을 이용해 전립선 동물 모델에서 종양의 혈관성을 평가했고 그 종양의 병리학적인 소견과 비교분석했다. 이번 연구에서는 종양혈관생성의 대표적인 인자로 이미 알려진 CD31이나 VEGF에 대한 면역조직염색법을 시행해 그 객관적인 양과 초음파 조영제를 이용한 영상과의 관계를 비교분석했다.
그 결과 CD31을 이용한 미세혈관밀도(microvessel density; MVD)와 초음파 소견과는 높은 상관관계를 보였으며(피어슨 상관계수 0.577), PC3 전립선 종양모델과 LNCaP 전립선 종양모델을 비교해 보았을 때 초음파 조영증강 곡선이 차이가 있었는데 그 차이는 VEGF의 양의 차이를 반영하는 것이며, 결론적으로 초음파 조영제 영상은 종양모델에서 종양의 신생혈관생성의 정도를 반영할 수 있을 것으로 연구팀은 판단했다.
연구팀은 초음파 조영제 검사는 임상적인 이용뿐만 아니라 신약 항암제 개발과 관련된 동물실험 등에서 동물을 희생하지 않고서 종양혈관성의 변화를 모니터링 할 수 있는 유용한 기법이라고 생각된다고 밝혔다.
- 이중에너지 CT 심근허혈검사에 효과적
관상동맥은 비침습적 영상진단은 한계가 있었지만, CT 기술의 눈부신 발달로 인해 2000년대 초반부터 본격적으로 관상동맥검사에 사용되기 시작했고 최근에는 0.3초 이내에 1mSv 이하의 적은 양의 방사선 노출만으로도 심장을 촬영하게 됐다.
관상동맥질환은 선진국에서 사망률의 가장 큰 원인이며, 우리나라에서도 증가하고 있기 때문에 최근 들어 관상동맥 CT 혈관조영술이 주목을 받고 있다. 하지만 관상동맥 CT혈관조영술은 50% 이상 관상동맥 내강이 좁아져 있어도 혈류역학적 의미를 알 수 없다는 제한점이 있다.
즉, 80% 정도의 심한 협착이 있어도 안정기에는 혈관의 보상성 확장 때문에 심근관류결손은 보이지 않기 때문에 아데노신과 같은 혈관확장제를 사용한 자기공명영상이나 심근관류 SPECT를 이용해 협착혈관의 임상적 의미(관류결손)를 파악해 침습적 혈관조영술 시술 유무를 결정하게 한다.
그러나 심장자기공명영상은 높은 진단 정확도에도 불구하고, 촬영시간이 길고 특히 관류검사를 위해선 1분 정도 호흡을 참아야 하고 비싸고 숙련된 의료기사나 영상의학과 전문의가 필요하다는 단점이 있다.
심근관류 SPECT는 수십년 동안 널리 사용돼온 표준심근관류검사로 인정받지만 촬영시간이 오래 걸리고 상당량의 방사선에 노출이 되며 유방이나 횡경막에 의한 감쇄 인공물에 의해 진단의 정확도가 떨어지고, 특히 의미있는 관상동맥협착을 진단하기엔 제한적이라는 단점이 있다.
최근 허혈성 심장질환의 CT 임상적용은 단순히 관상동맥협착의 진단에 국한되지 않고 심장기능 평가와 심근경색에서 심근 생존능까지 확대되고 있다. 약물부하 심근관류 검사는 제한적으로 사용되다 최근 CT 기술의 발달로 인해 빨리 그리고 소량의 방사선 노출로 심근관류 검사가 가능해져 이제 높은 진단 정확도를 바탕으로 임상에 사용되기 시작했다.
최근에 널리 사용되는 두개의 튜브와 검출기를 장착한 dual-source CT는 보다 빠른 시간해상도를 바탕으로 정확하게 관상동맥협착을 진단하고, 특히 두개의 튜브에서 140 kV와 80 kV의 다른 관전압의 에너지를 사용해 심장을 촬영해(dual-energy CT, 이중에너지 CT) 약물부하 없이도 심근관류를 검사할 수 있게 됐다. 다만 아직 연구가 초기단계이고 인공물에 의한 진단 정확도 저하와 기술의 한계로 인해 널리 사용되기엔 제한적이다. 하지만 아데노신부하 dual-energy CT를 이용하게 되면 이론적으로 관상동맥협착으로 인한 심근에서의 요오드 분포의 변화를 통해 심근관류 결손을 정확하게 진단할 수 있다.
건국대학교 의학전문대학원 영상의학과 고성민 교수팀은 이미 dual-source CT로 관상동맥협착이 진단된 45명의 환자를 대상으로 아데노신부하 dual-energy CT의 진단적 가치를 알아보고자 했다.
연구팀이 심장자기공명영상을 시행한 26명의 환자들과 비교한 결과, 심근관류 결손 분절을 찾는 진단의 예민도 89%, 민감도 78%, 정확도 82%, 양성예측도 74%, 음성예측도 91%의 좋은 성적을 보였고 침습적 혈관조영술을 시행한 41명과 비교해서도 유사한 성적을 보였다.
28명의 심근관류 SPECT와 비교하면 진단의 민감도 66%, 정확도 69%, 양성예측도가 29%로 낮게 나왔는데 이는 두 검사방법의 공간해상도와 인공물에 의한 차이로 생각되기 때문에 자기공명영상과 비교하는 것이 더 정확할 것으로 연구팀은 분석했다.
이번 연구결과는 아데노신 부하 dual-energy CT는 심근허혈을 찾는데 유용한 검사방법으로 생각되어 자기공명영상의 금기증이거나 상태가 불안정하거나 폐쇄공포증이 있는 환자들에게서 자기공명영상대신 사용 될 수 있다.
또한 심근관류 SPECT에 비해 시간이 매우 적게 소요되고 방사선 노출이 적고 높은 진단 정확도를 보이기 때문에 앞으로 임상에서 선택적으로 허혈성 심장질환의 환자들에게서 심근허혈을 진단하고 관상동맥 협착의 혈류역학적인 정보를 제공하는 유망한 검사로서의 역할을 할 것으로 기대된다고 연구팀은 밝혔다.