[논문]급성 허혈성 뇌경색 환자에서 동맥스핀표지 관류자기공명영상의 유용성

오근택; 정홍량; 임청환; 조영기; 하본철; 홍동희

급성 허혈성 뇌경색 환자에서 동맥스핀표지 관류자기공명영상의 유용성
Clinical Usefulness of Arterial Spin Labeling Perfusion MR Imaging in Acute Ischemic Stroke 원문보기

방사선기술과학 = Journal of radiological science and technology, v.34 no.4, 2011년, pp.323 - 331

오근택 (한서대학교 방사선학과) , 정홍량 (한서대학교 방사선학과) , 임청환 (한서대학교 방사선학과) , 조영기 (전북대학교병원 영상의학과) , 하본철 (중앙대학교병원 영상의학과) , 홍동희 (서남대학교 방사선학과)

초록
AI-Helper

본 연구는 급성 허혈성 뇌경색 환자에서 동맥스핀표지 관류자기공명영상의 임상적 유용성을 평가하고자 하였다. 급성 허혈성 뇌경색 증상으로 응급실로 내원한 환자 중 확산강조영상(DWI)의 병변의 크기가 3 cm 이상이고 역동적 자화율대조 조영증강 관류자기공명(DSC)영상, 동맥스핀표지 관류자기공명(ASL)영상을 모두 시행한 22명과 정량적 분석을 위한 정상대조군 36명을 대상으로 하였다. 사용된 장비로는 Siemens Magnetom Verio 3.0 T이고 12 Chanel Head Coil을 사용하였다. 정성적 평가는 rMTT, TTP, rCBF, rCBV, ASL지도의 병변 인지도평가와 확산강조영상과 병변의 크기 비교평가를 하였고 정량적 평가는 각 관류영상의 평균 상대값을 Mann-Whitney U test를 사용하여 병변 그룹과 정상군 그룹의 유의성을 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 병변의 인지도평가에서 TTP(95.5%), rCBF(95.5%), 지도가 가장 높았고, 둘째, 최종 뇌경색부위 연관성은 rCBV와 rCBF지도가 높게 나타났다. 셋째, 정량적 분석에서는 병변그룹의 평균 상대값은 유의하게 나타났다(p<0.05). 동맥스핀표지 관류자기공명(ASL)영상은 높은 병변의 인지율을 보여 임상에서 적용가능하다 생각되며, 정량적 상대값은 제시하기 어렵지만 참고적 자료로 사용될 수 있을 것이며 향후 지속적 연구를 한다면 뇌경색의 조기진단, 허혈성 반영부의 존재여부와 범위, 혈류역동학적평가가 가능함으로써 치료방침을 정하고 예후를 파악하는데 ASL영상이 유용할 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

We evaluated clinical usefulness of Arterial spin labeling perfusion MR imaging on the acute ischemic cerebral infarction patients through this study. We compared 22 patients who were done with DSC imaging and ASL imaging in admitted emergency room with acute ischemic cerebral infarction, with 36 normal comparison persons (DSC image on 21persons, ASL images on 15persons). Siemens Magnetom Verio 3.0T with 12 channel head coil was used for this study. DSC image obtained 4 maps(rCBV, rCBF, rMTT, TTP) through post-processing. For qualitative analysis we compared the area of lesion macro-diagonal with the size of diffusion weighted MR image for rMTT, TTP, rCBF, rCBV, ASL maps. For Quantitative analysis we analyzed significant correlations between less than 3 cm infarction group and normal comparison group using mean relative value of flowing image with Mann-Whitney U test. TTP(95.5%) and rCBF(95.5%) maps showed high recognition rate in qualitative analysis for >3cm infarction group. The rCBF and rCBV map tests were highly related with final stage stroke areas. Mean relative value of infarction group showed a significant correlations in quantitative analysis(p3cm infarction group. Mean relative values in quantitative evaluation were used for reference data. If we do more sustainable researches, ASL image will be useful for an early diagnosis of cerebral infarction, determination of the range of ischemic pneumbra and effective treatments.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 확산강조영상에서 병변 크기가 3 cm 이상 급성 허혈성 뇌경색 환자를 대상으로 ASL과 DSC영상의 각 지도에서 병변 인지도평가와 확산강조영상과 병변의 크기를 비교평가 하여 허혈성 반음영 부위평가에 민감한 지도와 최종 경색에 적합한 지도를 제시하고, 정량적 평가에서는 정상그룹과 비교하여 평균 상대값의 유용성을 평가하고자 하였다.

제안 방법

4 mm, 1 NEX의 영상변수를 사용하였다. 25개의 절편 위치를 정한 후 6번의 기준 스캔(baseline scan)을 하고 나서 1.0 mmoℓ/mℓ 농도의 조영제(Gadovist, ScheringAG, Germany) 10 cc 정맥주사를 자동주입기를 통해 초당 3 cc의 주입속도로 주입하였다.
ASL 관류자기공명영상은 Gradient Echo EPI기법으로, Pulsed ASL방법을 사용 하였으며, Pefusion mode PICORE Q2T, TR/TE는 2, 800/20 msec, Inversion time 1(TI1) 700ms, Saturation stop time(TIs) 1, 600ms, Inversion time 2(TI2) 1, 800ms, Flow limit 100 cm/s, matrix 100× 100, FOV 250×250, flip angle 90°, 절편두께 6 mm, 절편간격 1.4 mm, 1 NEX의 영상변수를 사용하였으며, 12개의 영상위치를 정한 후 91번 측정하였고, 총 검사시간은 4분 12초였다.
조영제가 처음 뇌조직을 통과하는 96초 동안 25개의 단면 당 각각 60개씩 총 1, 200개의 영상을 얻었다. 데이터를 장비에 내장되어 있는 영상처리프로그램(3.0T Siemens Magnetom Verio Syngo software)을 사용하여 rMTT, TTP, rCBF, rCBV의 혈류역학적 지표에 의한 네 가지 후처리영상을 만들었다. ASL 관류자기공명영상은 Gradient Echo EPI기법으로, Pulsed ASL방법을 사용 하였으며, Pefusion mode PICORE Q2T, TR/TE는 2, 800/20 msec, Inversion time 1(TI1) 700ms, Saturation stop time(TIs) 1, 600ms, Inversion time 2(TI2) 1, 800ms, Flow limit 100 cm/s, matrix 100× 100, FOV 250×250, flip angle 90°, 절편두께 6 mm, 절편간격 1.
본 연구에 사용된 기기는 3.0T MRI장비(Magnetom Tim Verio, Siemens, Germany)와 12 Channel Head Coil을 사용하였으며, 확산강조영상은 Spine Echo -Echo Planner Imaging(SE-EPI) 기법을 이용하여 확산경사자계를 X, Y, Z축 세 방향으로 가한 후, 등방향 영상을 얻었다. 영상을 얻기 위한 영상변수로는 TR/TE는 5, 700/97 msec, matrix 162×162, FOV 220×220, 절편 두께 4 mm, 절편간격 1.
역동적 자화율대조 조영증강 관류자기공명(DSC)영상의 각 지도(rMTT, TTP, rCBF, rCBV)와 동맥스핀표지 관류자기공명(ASL)영상의 지도(rCBF)에서 확산강조영상의 병변과 일치하는 부위에 관심구역(region of interest: ROI)을 설정하고, 반대측 정상부위에도 관심구역을 설정하여 정상측에서 측정한 값을 반대측에서 측정한 값으로 나누어 상대값을 구하였다(p< 0.05).
정상군 그룹에서는 기저핵이 잘 보이는 단면을 선택해서 회백질과 백질부분이 모두 포함되게 관심구역을 설정하여 동일한 방법으로 상대값을 구해 평가하였다(p<0.05).
정성적인 평가는 1명의 영상의학전문의와 방사선사 3명이 영상처리프로그램(3.0T Siemens Magnetom Verio Syngo software)과 영상저장 및 전송체계(Picture Archiving and Communication System, PACS; Maroview version 5.3, Marotech, Seoul, Korea)를 통하여 다음과 같이 분석하였다.
확산강조영상의 병변의 장축을 기준으로 3 cm 이상 그룹을 대상으로 관류영상의 병변의 인지도평가를 인지하지 못함(Undetectable), 의심스러움(Suspicous), 인지함(Detected) 3단계로 평가하였으며, 확산강조영상의 병변크기와 각 그룹별 관류영상 병변의 크기를 비교한 평가는 평가불가(No visible), 확산영상의 병변크기보다 적다(Smaller), 같다(Same), 크다(Larger) 4단계로 평가하였다.

대상 데이터

2010년 1월부터 2010년 9월까지 3차 의료기관 J병원응급실로 내원한 급성 허혈성 뇌경색 환자 중에 확산강조 영상(DWI)의 병변의 크기는 장축을 기준으로 3 cm 이상이고, 역동적 자화율대조 조영증강 관류자기공명(DSC)영상, 동맥스핀표지 관류자기공명(ASL)영상을 모두 시행한 22명(남: 12 여: 10, 평균연령: 67.7세)과 정량적 분석을 위한 정상대조군 DSC－21명(남: 7 여: 14, 평균연령: 57.5세)과 ASL－15명(남: 11 여: 4, 평균연령: 53세), 총 58명을 대상으로 검사를 시행하여 비교분석하였다.
본 연구 대상자는 남자 30명(51.7%), 여자 28명(48.3%)이고, 병변이 있는 22명(37.9%)과 정상대조군 36명(62.1%)으로 총 58명이었다. 정상대조군은 DSC－21명(남: 7 여:14, 평균연령: 57.
본 연구에서 확산강조영상(DWI)에서 급성 허혈성 뇌경색으로 진단받은 환자 중 동맥스핀표지 관류자기공명(ASL)영상과 역동적 자화율 대조 조영증강 관류자기공명(DSC)영상을 시행한 22명과 정량적 분석을 위한 정상대조군 36명을 대상으로 비교분석한 결과는 다음과 같이 나타났다.
영상을 얻기 위한 영상변수로는 TR/TE는 5, 700/97 msec, matrix 162×162, FOV 220×220, 절편 두께 4 mm, 절편간격 1.4 mm, 4 NEX, b factor=1, 000sec/ mm2의 영상변수를 사용하였다.
1%)으로 총 58명이었다. 정상대조군은 DSC－21명(남: 7 여:14, 평균연령: 57.5세)과 ASL－15명(남: 11 여: 4, 평균연령: 53세)이었다(Table 1), (Table 2), (Table 3).
조영제가 처음 뇌조직을 통과하는 96초 동안 25개의 단면 당 각각 60개씩 총 1, 200개의 영상을 얻었다. 데이터를 장비에 내장되어 있는 영상처리프로그램(3.
4 mm, 1 NEX의 영상변수를 사용하였으며, 12개의 영상위치를 정한 후 91번 측정하였고, 총 검사시간은 4분 12초였다. 획득한 데이터는 내장된 영상처리프로그램을 사용하여 뇌혈류(rCBF) 후처리 영상을 얻었다.

데이터처리

0 version for Window를 이용하여 측정값의 평균±표준편차로 표시하였다. 병변의 인지도 평가와 병변면적의 비교 평가는 Chi square test, Kruskal-Wallis test로 하였다. 정량적 분석에서 정상군 그룹과 병변그룹의 차이를 알아보기 위해 각각의 관류지도의 평균값을 Mann-Whitney U test(p<0.
정량적 분석에서 정상군 그룹과 병변그룹의 차이를 알아보기 위해 각각의 관류지도의 평균값을 Mann-Whitney U test(p<0.05)를 이용하여 분석하였다.
통계처리는 SPSS 12.0 version for Window를 이용하여 측정값의 평균±표준편차로 표시하였다.

이론/모형

역동적 자화율 대조 조영증강(DSC) 관류영상은 Gradient Echo EPI기법으로 TR/TE는 1, 900/30 msec, matrix 128×128, FOV230×230, flip angle 90°, 절편두께 4 mm, 절편간격 1.4 mm, 1 NEX의 영상변수를 사용하였다.

성능/효과

3 cm 이상 그룹의 병변의 인지도 평가에서 병변 발견율은 TTP(95.5%)와 rCBF(95.5%)가 높았고, rMTT(90.9%), ASL(90.9%), CBV(86.4%) 순으로 나타났으며, 병변이 의심스러운 경우는 rMTT(9.1%), TTP(4.5%), rCBF(4.5%), rCBV와 ASL(0%) 나타났고, 병변을 인지할 수 없는 경우는 rCBV(13.6%)와 ASL(9.1%)으로 나타났다(Table 4).
DSC, ASL 모든 관류지도의 정량적 평가에서 모두 유의성 있는 결과가 나와(p<0.05), 정성적 평가가 어려운 경우 상대값을 구해 평가하면 병변의 인지도평가에 도움을 줄 것으로 기대된다.
rCBF, rCBV, ASL 지도에서는 rCBF=0.26, rCBV=0.50, ASL=0.47의 혈류량 감소 소견을 보였고, 통계적으로도 유의하였다(p<0.05), (Table 6.)
넷째, 정량적 분석에서는 병변그룹의 평균 상대값은rMTT(1.69±0.48), TTP(1.72±2.09), rCBF(0.26±0.19), rCBV(0.50±0.45), ASL(0.47±5.43)로 나타났고, 검사장비나 측정방법 등에 따라 관류량이 달라 부위별 평균 관류량이나 경계치를 제시하기는 어렵지만, ASL, DSC, 관류지도 모두 유의성이 있는 것으로 나타났다(p<0.05).
이러한 결과는 첫째, 인지도 평가에서 높게 나온 것과 일치하는 소견이라 생각된다. 둘째, 뇌혈관 질환에서 근위부 동맥페색에 따른 측방부 혈류 때문에 뇌혈류가 매우 늦게 뇌조직에 도달하는 경우 혈류가 과소 추정한 결과라 생각되며, 따라서 동맥표지관류영상은 최종 경색부위와 반음영영역이 함께 존재한다고 할 수 있으며, 최종 경색 평가에는 적합하지 않고 병변인지도평가와 반음영 평가에는 도움이 된다고 생각된다. DSC, ASL 모든 관류지도의 정량적 평가에서 모두 유의성 있는 결과가 나와(p<0.
둘째, 확산강조영상과 관류영상의 면적을 비교한 결과 큰 경우가 ASL(63.6%), TTP(59.1%), rMTT(50.0%)로 허혈성 반음영부 예측에 도움을 주는 것으로 나타났다.
. 병변의 인지도는 rMTT와 마찬가지로 22예 중 20예(90.9%)로 높게 인지하였고, 정량적 평가에서 rCBF=0.47, 병변의 크기비교에서는 큰 경우가 22예 중 14예(63.6%)로 다른 지도에 비해 가장 높게 나왔다. 이러한 결과는 첫째, 인지도 평가에서 높게 나온 것과 일치하는 소견이라 생각된다.
병변의 크기 비교평가에서 확산강조영상보다 작은 경우는 CBV(63.6%), rCBF(59.1%), TTP(18.2%), rMTT(13.6%), 같은 경우는 rMTT(36.4%), rCBF(27.3%), TTP(22.7%), ASL(22.7%), rCBV(18.2%), 큰 경우는 TTP(59.1%), ASL(63.6%), rMTT(50.0%), rCBF(13.6%) 순으로 나타났다(Table 5).
급성 뇌경색 환자에서 관류자기공명영상과 확산강조영상을 같이 시행할 경우 병변을 조기에 발견할 뿐 아니라 허혈성 경계부위(Penumbra)의 평가에 도움을 주어 가역성 괴사부위와 비가역성 괴사부위를 구별할 수 있다고 하였고¹³⁾, 허혈성 경계부위는 관류영상에서는 관류결손으로 나타나고, 확산강조영상에서는 정상으로 보이기 때문에 허혈성 경계부위를 가진 초급성 또는 급성 뇌경색 환자에서는 확산강조영상보다 관류자기공명영상에서 병변의 크기가 크다고 보고하고 있다¹⁶⁾. 본 연구 결과에서는 확산강조영상의 병변의 크기와 발생 시기, 혈관폐색위치 따라 병변의 인지도와 병변의 크기 비교평가에서 각 관류자기공명영상 지도에서 다양하게 나타났다고 할 수 있다. rMTT는 혈류 혹은 조영제가 동맥으로 들어와 정맥으로 나가는데 걸리는 평균 시간이다.
CBF 지도는 관류결손을 직접적으로 반영함으로써 뇌경색의 범위를 예측할 수 있는 방법으로 알려져 있으며, rCBF지도에서 정상으로 보이나 rMTT 또는 TTP지도에서 관류지연으로 나타나는 경우는 조영제의 평균 통과시간이나 최대농도 도달시간이 지연되어 있지만 측부 순환의 발달로 인하여 정상부위와 비슷한 정도의 뇌혈류량을 갖고 있는 아직 경색에까지 이르지는 않은 부위로 해석할 수 있다¹⁰⁾. 본 연구에서는 병변인지도평가에서 22예 중 21예(96.5%)로 TTP 지도와 함께 가장 높게 나타났고, 병변크기 비교평가에서 같거나(27.3%) 작은 경우(59.1%), 정량적 평가에서는rCBF=0.26으로 혈류감소 소견을 보였다. 병변이 커질수록 측부순환은 상대적으로 적어짐으로써 민감도가 높아지는 결과를 가져오게 된다.
확산강조영상에서 고신호를 보이는 부분 중 일부는 정상으로 회복될 수 있다는 것과 일반적으로 관류지도와 최종 경색의 크기는 rCBV지도, 최종경색, rCBF지도, rMTT지도 순으로 알려져 있다^21-23)고 보고한 내용에 비춰 rCBV지도가 최종경색과 연관성이 높다고 할 수 있겠다. 본 연구에서도 병변 인지도평가는 22예 중 19예(86.4%)로 가장 낮았고, 병변의 크기 비교평가에서 같거나 4예(18.2%), 적은 경우14예(63.6%), 정량적 평가에서 rCBV=0.47로 측부혈류량을 잘 반영하며 최종경색범위와 상당히 일치율이 높은 것으로 생각된다.
본 연구의 결과 중 22예 중 11예가 확산강조영상 보다 크게 나타났고, 인지도는 20예(90.9%), 정량적 평가에서도 rMTT 평균 상대값이 1.69±0.48로 정상측과 유의한 차이를 보였다.
셋째, rCBV지도가 같거나(18.2%), 작은 경우는(63.6%)로 나왔고, rCBF지도는 같은 경우(27.3%), 작은 경우(59.1%)로 최종 뇌경색부위 연관성은 rCBV와 rCBF지도가 높게 나타났다.
둘째, 영상평가에 있어서 병변의 발생시점 및 검사시간, 치료시기, 추적검사, 자동조절기전에 의한 측부혈류를 고려하지 못한 점이다. 셋째, 병변영역별, 부위별(피질회백질, 심부백질), 관류량 평가가 없었던 점과 시각적 평가에서 주관적인 평가가 있을 수 있는 점이다.
영상을 살펴보면 확산강조영상에서 오른쪽 중대뇌 영역에 급성 뇌경색이 있는 환자로 DSC 관류영상의 rMTT, TTP지도에서 병변의 인지와 관류지연소견을 명확히 확인할 수 있었으며, rCBF와 rCBV지도에서도 병변의 인지와 관류결손소견을 확인할 수 있었다. ASL 관류영상에서도 마찬가지로 병변의 인지와 관류결손소견을 보이는 것으로 나타났다(Figure 1).
정량적 분석에서 정상그룹의 평균 상대값은 각각 rMTT(0.98±0.04), TTP(0.99±0.02), rCBF(1.02±0.07), rCBV(*p< 0.05 *Mann-Whitney U test was performed.*p< 0.05 *Mann-Whitney U test was performed.±0.05), ASL(1.09±0.16)로 나타났고, 병변그룹의 평균 상대값은 rMTT(1.69±0.48), TTP(1.72±2.09), rCBF(0.26±0.19), rCBV(0.50±0.45), ASL(0.47±5.43)로 나타났다.
정상그룹에 비해 rMTT와 TTP 지도에서는 각각 1.69초 1.72초 지연된 시간을 보였으며, 통계적으로 유의하였다(p<0.05).
첫째, 병변의 인지도평가에서 정성적 분석결과 TTP와 rCBF지도가 가장 높은 병변의 인지율을 보였고, ASL지도에서도 높은 인지율(90.9%)로 나타났다.

후속연구

본 연구의 제한점으로는 첫째, 병변그룹의 수와 정상군 그룹의 대상자 수가 통일되지 못한 점이다. 둘째, 영상평가에 있어서 병변의 발생시점 및 검사시간, 치료시기, 추적검사, 자동조절기전에 의한 측부혈류를 고려하지 못한 점이다. 셋째, 병변영역별, 부위별(피질회백질, 심부백질), 관류량 평가가 없었던 점과 시각적 평가에서 주관적인 평가가 있을 수 있는 점이다.
본 연구 결과 ASL영상은 높은 병변의 인지율을 보였으며, 정량적 상대값은 참고적 자료로 사용될 수 있을 것으로 생각된다. 지속적 연구를 하단면 추후 뇌경색의 조기진단, 허혈성 반영부의 존재여부와 범위, 치료방침을 정하고 예후를 파악하는데 ASL영상이 임상적으로 매우 유용할 것으로 사료됩니다.
본 연구의 제한점으로는 첫째, 병변그룹의 수와 정상군 그룹의 대상자 수가 통일되지 못한 점이다. 둘째, 영상평가에 있어서 병변의 발생시점 및 검사시간, 치료시기, 추적검사, 자동조절기전에 의한 측부혈류를 고려하지 못한 점이다.
본 연구 결과 ASL영상은 높은 병변의 인지율을 보였으며, 정량적 상대값은 참고적 자료로 사용될 수 있을 것으로 생각된다. 지속적 연구를 하단면 추후 뇌경색의 조기진단, 허혈성 반영부의 존재여부와 범위, 치료방침을 정하고 예후를 파악하는데 ASL영상이 임상적으로 매우 유용할 것으로 사료됩니다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	뇌졸중의 원인은 크게 어떻게 나눌수 있는가?	2명으로 악성 신생물에 이어 두 번째의 사망원인으로 알려져 있다. 뇌졸중을 크게 출혈성과 허혈성 원인으로 나눌 때, 과거 우리나라는 출혈성 뇌졸중의 비율이 높았으나, 최근 허혈성 원인이 50% 이상을 상회하면서 그 비율이 서구화되어 가고 있다2). 뇌졸중 중 급성 허혈성 뇌경색은 증상이 발현한지 4~6시간 내에 진단이 가능하고 혈전용해술로 치료할 수 있으며, 짧은 시간 내에 조기진단을 위하여 방사선학적 검사 및 임상적 검사가 시행되어야 한다3).
	급성 허혈성 뇌경색은 어떤 시술로 치료할 수 있는가?	뇌졸중을 크게 출혈성과 허혈성 원인으로 나눌 때, 과거 우리나라는 출혈성 뇌졸중의 비율이 높았으나, 최근 허혈성 원인이 50% 이상을 상회하면서 그 비율이 서구화되어 가고 있다2). 뇌졸중 중 급성 허혈성 뇌경색은 증상이 발현한지 4~6시간 내에 진단이 가능하고 혈전용해술로 치료할 수 있으며, 짧은 시간 내에 조기진단을 위하여 방사선학적 검사 및 임상적 검사가 시행되어야 한다3). 그러나 일반적으로 전산화단층촬영(Computed Tomography; CT)은 24시간 이내, 그리고 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging; MRI)은 12시간 이내에 뇌경색의 조기 진단은 어렵다4).
	관류자기공명영상은 어떤 원리로 뇌혈류를 평가할 수 있는가?	그러나 동맥스핀표지 관류자기공명영상(Arterial Spin Labeling perfusion MR imaging; ASL)과 함께 평가한 선행 연구는 많지 않다. ASL영상은 조영제를 사용하지 않고 혈액을 자화시켜 상대적 뇌혈류(Cerebral Blood Flow; rCBF) 지도를 얻어서 뇌혈류를 정량적으로 평가하는 방법이다8).

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대한자기공명의과학회: 자기공명영상학, pp.243-275, 일조각, 2008

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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