본 연구의 목적은 cardiac MRI를 이용하여 확장기와 수축기의 정량적 측정을 통해 각 단면의 심박출률의 차이를 알아보고자 하였다. 총 12명(정상 7명, 심근교 1명, 부정맥 4명)을 대상으로 심첨에서부터 대동맥궁 쪽으로 단면을 얻었다. 수축기와 확장기 영상을 확대하여 경계를 정하였고, 이 면적을 바탕으로 1, 3, 5, 6-7단면의 심박출률을 구하였다. 정상인의 평균 박출률은 각각 1, 3, 5, 6-7단면에서 67.14%, 66.24%, 65.63%, 그리고 65.29% 로 나타났다. 반면, 환자들의 평균 박출률은 각각 1, 3, 5, 6-7단면에서 61.74%, 60.92%, 60.89%, 그리고 61.89%로 나타났다. 본 연구를 통해 cardiac MRI를 이용한 특정단면의 심박출률은 각 단면마다 큰 차이가 없음을 알 수 있었고 따라서 cardic MRI를 이용한 심박출계수의 평가는 대표 단면만으로 가능함을 알 수 있었다.
본 연구의 목적은 cardiac MRI를 이용하여 확장기와 수축기의 정량적 측정을 통해 각 단면의 심박출률의 차이를 알아보고자 하였다. 총 12명(정상 7명, 심근교 1명, 부정맥 4명)을 대상으로 심첨에서부터 대동맥궁 쪽으로 단면을 얻었다. 수축기와 확장기 영상을 확대하여 경계를 정하였고, 이 면적을 바탕으로 1, 3, 5, 6-7단면의 심박출률을 구하였다. 정상인의 평균 박출률은 각각 1, 3, 5, 6-7단면에서 67.14%, 66.24%, 65.63%, 그리고 65.29% 로 나타났다. 반면, 환자들의 평균 박출률은 각각 1, 3, 5, 6-7단면에서 61.74%, 60.92%, 60.89%, 그리고 61.89%로 나타났다. 본 연구를 통해 cardiac MRI를 이용한 특정단면의 심박출률은 각 단면마다 큰 차이가 없음을 알 수 있었고 따라서 cardic MRI를 이용한 심박출계수의 평가는 대표 단면만으로 가능함을 알 수 있었다.
The aim of this study is to evaluate the differences of ejection fraction of left ventricle through the quantitative analysis of diastolic and systolic volumes according to slices selected using cardiac MR imaging. A total of 12 volunteers (7 normal, 1 myocardium bridge, and 4 arrhythmia) underwent ...
The aim of this study is to evaluate the differences of ejection fraction of left ventricle through the quantitative analysis of diastolic and systolic volumes according to slices selected using cardiac MR imaging. A total of 12 volunteers (7 normal, 1 myocardium bridge, and 4 arrhythmia) underwent cardiac MRI on a MR scanner(Magnetom Trio, Siemens, Germany). Ejection fractions for quantitative analysis were calculated at single slice of center of left ventricle, 3, 5, and 6-7 slices extending from the center of left ventricle. Average values were analyzed for evaluating differences of ejection fraction according to the number of slices selected. Mean value of normal person of ejection fraction were 67.14% at single slice of center of left ventricle, 66.24% at 3 slices, 65.63% at 5 slices, and 65.29% at 6-7 slices. While ejection fraction obtained from a patient with 61.74% at single slice of center of left ventricle, 60.92% at 3 slices, 60.89% at 5 slices, and 61.89% at 6-7 slices. There was no significant differences by the number of slices selected. This study demonstrates that ejection fraction obtained from single slice of center of left ventricle may represent a optimum parameter for cardiac function, instead of the value calculated on the variable slices selected.
The aim of this study is to evaluate the differences of ejection fraction of left ventricle through the quantitative analysis of diastolic and systolic volumes according to slices selected using cardiac MR imaging. A total of 12 volunteers (7 normal, 1 myocardium bridge, and 4 arrhythmia) underwent cardiac MRI on a MR scanner(Magnetom Trio, Siemens, Germany). Ejection fractions for quantitative analysis were calculated at single slice of center of left ventricle, 3, 5, and 6-7 slices extending from the center of left ventricle. Average values were analyzed for evaluating differences of ejection fraction according to the number of slices selected. Mean value of normal person of ejection fraction were 67.14% at single slice of center of left ventricle, 66.24% at 3 slices, 65.63% at 5 slices, and 65.29% at 6-7 slices. While ejection fraction obtained from a patient with 61.74% at single slice of center of left ventricle, 60.92% at 3 slices, 60.89% at 5 slices, and 61.89% at 6-7 slices. There was no significant differences by the number of slices selected. This study demonstrates that ejection fraction obtained from single slice of center of left ventricle may represent a optimum parameter for cardiac function, instead of the value calculated on the variable slices selected.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구는 MR을 이용하여 심장의 기능을 평가하는 실험적인 연구로서 좌심실의 심박출계수를 구하는데 있어 반복되는 수작업과 그에 따라 증가되는 검사시간이 환자와 검사자 모두에게 부담을 줄 수 있기 때문에 대표적인 한 단면에서 얻은 심박출 계수 값이 전체 단면을 대표할 수 있다면 6～7 단면을 반복적으로 면적을 구하고 박출량을 구해야 하는 번거로움을 덜 수 있고, 또한 검사시간도 대폭 줄여 환자에게 빠른 시간 안에 심실기능에 관한 정보를 제공하는 것이 그 목적을 두었다. 심박출계수의 변동에 관한 기존 문헌에 따르면 심박출 계수는 사람에 따라 다소 차이는 있으나 안정기 때에도 최대 10%까지도 변동이 있을 수 있다고 보고 된 바 있다.
본 연구는 cene cardiac MR영상의 심실 확장기와 수축기 단면과 혈류속도를 토대로 심박출계수를 구하고, 이렇게 구해진 심박출계수가 단면의 위치에 따라 차이가 있는지 혹은 대표적인 한 개의 단면이 좌심실 전체의 심박출량을 통계적으로 대표할 수 있는지를 알아보는 데에 그 목적이 있다.
제안 방법
이때 수작업으로 5회 측정하여 최대치와 최소 치를 제외한 3회 값의 평균을 측정치로 하였다. 단면의 선택은 좌심실 중심부로부터 한 단면, 3 단면, 5 단면, 6～7 단면으로 순차적으로 확장해가며 다음과 같은 공식(식 1)에 의해서 각각의 심박출계수를 측정하여 그 차이를 비교하였다(Fig. 2).
특히 short axis 단면상에서 좌심실 벽의 가장자리의 ROI를 설정할 때 프로그램에 의해 자동으로 인식하는 것에 비해 주관적인 수작업에 의존하는 것이 아직까지는 더 정확한 측정이 되는데, 이는 조작자의 주관적 오차를 내포하고 있다. 본 연구의 경우에서도 이러한 오차를 줄이기 위해 조작자가 5회를 측정하고 최대치와 최소치를 제외한 3회의 값을 평균하여 이용하였다. 따라서 MR을 이용한 심박출 계수 측정에 있어서 수축기와 이완기의 좌심실의 ROI를 보다 정확하고 객관적으로 설정하는 것이 심박출계수의 측정에 매우 중요하다 할 수 있으며 검사 후 잘못된 심박출계수의 측정은 환자에게 심각한 위해를 초래 할 수 있으므로 향 후 각 질환별로 심초음파나 LV Angiogram등에서 얻은 심박출계수의 측정치와 비교하여 그 유효성을 증명할 필요도 있다.
사용된 sequence는 True Fisp(Fast imaging with steady procession), TR/TE/Flip angle: 43ms/1.67ms/40°, FOV는 350～370mm를 사용하였고, frequency offset을 -200～200 Hz까지 변화시킨 후 적정한 주파수를 선택하여 flow artifact를 최소화 시켰다
심박출계수(EF: Ejection Fraction)의 측정은 short axis cine 영상을 기준으로 하여 확장기말과 수축기말을 육안으로 확인한 후 수작업에 의하여 관심영역을 설정 하였다. 이때 수작업으로 5회 측정하여 최대치와 최소 치를 제외한 3회 값의 평균을 측정치로 하였다.
심박출계수(EF: Ejection Fraction)의 측정은 short axis cine 영상을 기준으로 하여 확장기말과 수축기말을 육안으로 확인한 후 수작업에 의하여 관심영역을 설정 하였다. 이때 수작업으로 5회 측정하여 최대치와 최소 치를 제외한 3회 값의 평균을 측정치로 하였다. 단면의 선택은 좌심실 중심부로부터 한 단면, 3 단면, 5 단면, 6～7 단면으로 순차적으로 확장해가며 다음과 같은 공식(식 1)에 의해서 각각의 심박출계수를 측정하여 그 차이를 비교하였다(Fig.
대상 데이터
2010년 4월부터 9월 10일 까지 cardiac MR검사를 시행한 12명(정상 7명, Myocardium Bridge 1명, Arrhythmia 4명)을 대상으로 하였다. Arrhythmia 환자는 Bradycardiac 2명, Tachycardiac 2명으로 검사 중 빈맥 증상은 유발되지 않았다.
검사에 사용된 장비는 MR Scanner(Magnetom Trio, Siemens, Germany)이었고, 8 channel cadiac array 코일을 사용하여 localization, 2 chamber, 4 chamber 영상을 획득한 후 심박출계수의 측정을 위한 short axis cine 영상을 slice thickness 8mm, slice gap 2mm로 총 9～10 slice의 영상을 획득하였다(Fig. 1). 사용된 sequence는 True Fisp(Fast imaging with steady procession), TR/TE/Flip angle: 43ms/1.
이론/모형
심실 부피와 박출계수의 측정방법은 심초음파에서 표준화 되어있는 Simpson's rule을 MR의 심실의 부피 측정에 그대로 이용하는 것이다.
성능/효과
4명의 환자들의 결과에서는 한 개의 단면에서는 측정치의 평균이 61.74%, 세 단면에서의 측정치의 평균은 60.92%이었고 다섯 단면에서 평균 60.89%, 그리고 6～7단면에서 평균 61.89%로 나타났다(Table 2).
결론적으로 cardiac MR을 이용하여 심박출계수를 구함에 있어 좌심실 중심부 한 단면을 선택하여 확장기와 수축기의 면적을 측정하고 심박출계수를 구한 경우가 여러 단면을 측정하여 심박출계수를 구하지 않고서도 심장 전체의 심박출계수를 대표할 수 있다고 사료된다.
심박출 계수는 구획율 이라고도 하고, 식 1에 의해 계산되며 정상적인 심박출계수의 범위는 남․여 모두 56～78%이다. 본 연구에서는 arrhythmia 환자 1명을 제외하고는 모두 정상치 이내의 수치를 보였다(table 1, 2). 심박출계수가 40%이하일 때를 비정상으로 간주하고 있으며 이와 관련된 일차적인 기저질환으로 관상동맥 질환, 심장 판막질환, 심근증, 고혈압성 심부전 등에서 기인된다고 한다.
심박출계수의 변동에 관한 기존 문헌에 따르면 심박출 계수는 사람에 따라 다소 차이는 있으나 안정기 때에도 최대 10%까지도 변동이 있을 수 있다고 보고 된 바 있다. 본 연구의 결과를 살펴보면 좌심실의 가장 가운데 단면을 선택하는 것이 세 단면, 다섯 단면이나 전체 단면을 모두 측정한 결과 치와 최대 4% 이내의 변동을 보여 본 연구의 목적대로 좌심실의 가운데 한 단면만으로도 심박계수의 측정이 가능할 것으로 생각된다. 정확한 통계적 근거를 위해서는 피험자 마다 여러 차례의 단면별 심박출계수를 구하여 단면별 심박출계수를 분산 분석하여 통계적으로 평균치와 가장 차이가 없는 것을 선택하여야 하지만 본 연구에서는 피험자들에게 1차례만 심박출 계수를 구하였기 때문에 통계적 결과치를 얻지는 못하였다.
선택 단면 수에 따른 심박출계수의 차이를 측정결과 정상인7명을 대상으로 한 결과에서는 한 개의 단면에서는 측정치의 평균이 67.47%, 세 단면에서의 측정치의 평균은 66.48%이었고 다섯 단면에서 평균 65.88%, 그리고 6～7단면에서 평균 66.71%로 나타났다(Table 1).
정확한 통계적 근거를 위해서는 피험자 마다 여러 차례의 단면별 심박출계수를 구하여 단면별 심박출계수를 분산 분석하여 통계적으로 평균치와 가장 차이가 없는 것을 선택하여야 하지만 본 연구에서는 피험자들에게 1차례만 심박출 계수를 구하였기 때문에 통계적 결과치를 얻지는 못하였다. 정상인의 경우와 환자의 경우 모두에서 3번 단면의 평균치가 전체 평균치에 가장 가까운 값 들을 보였다. 따라서 가장 가운데 단면의 심박출 계수가 심장 전체의 심박출 계수를 어느 정도는 대표한다고 할 수 있을 것 같다.
후속연구
본 연구의 경우에서도 이러한 오차를 줄이기 위해 조작자가 5회를 측정하고 최대치와 최소치를 제외한 3회의 값을 평균하여 이용하였다. 따라서 MR을 이용한 심박출 계수 측정에 있어서 수축기와 이완기의 좌심실의 ROI를 보다 정확하고 객관적으로 설정하는 것이 심박출계수의 측정에 매우 중요하다 할 수 있으며 검사 후 잘못된 심박출계수의 측정은 환자에게 심각한 위해를 초래 할 수 있으므로 향 후 각 질환별로 심초음파나 LV Angiogram등에서 얻은 심박출계수의 측정치와 비교하여 그 유효성을 증명할 필요도 있다.
Nikolay등의 연구에서도 MRI를 이용한 심박출계수를 구하는 연구에서도 가장 가운데 쪽의 단면을 대표로 삼은 것은 본 연구의 결과를 뒷받침 한다고 볼 수 있다[8]. 본 연구의 결과는 cardiac MR을 이용하여 심박출계수를 구하고 이를 바탕으로 심장의 기능을 평가하고자 하는 많은 이들에게 보다 간편하고 편리한 검사방법이 될 수 있을 것으로 생각된다.
본 연구의 제한점으로는 첫째, 피험자들에게 통계적으로 유의할 만큼의 반복된 데이터를 얻을 수 없었다는 점이고 둘째, 보다 다양한 심장질환을 가진 환자를 대상으로 하지 못하였다는 점과 셋째, 조작자에 따라 주관적일 수 있는 오차의 범위를 정하지 못하였다는 점 등이 있다. 향후 이러한 제한점들을 보완하고 초음파의 결과와 차이를 비교해 볼 수 있다면 보다 객관적인 자료가 될 수 있을 것이다.
본 연구의 결과를 살펴보면 좌심실의 가장 가운데 단면을 선택하는 것이 세 단면, 다섯 단면이나 전체 단면을 모두 측정한 결과 치와 최대 4% 이내의 변동을 보여 본 연구의 목적대로 좌심실의 가운데 한 단면만으로도 심박계수의 측정이 가능할 것으로 생각된다. 정확한 통계적 근거를 위해서는 피험자 마다 여러 차례의 단면별 심박출계수를 구하여 단면별 심박출계수를 분산 분석하여 통계적으로 평균치와 가장 차이가 없는 것을 선택하여야 하지만 본 연구에서는 피험자들에게 1차례만 심박출 계수를 구하였기 때문에 통계적 결과치를 얻지는 못하였다. 정상인의 경우와 환자의 경우 모두에서 3번 단면의 평균치가 전체 평균치에 가장 가까운 값 들을 보였다.
본 연구의 제한점으로는 첫째, 피험자들에게 통계적으로 유의할 만큼의 반복된 데이터를 얻을 수 없었다는 점이고 둘째, 보다 다양한 심장질환을 가진 환자를 대상으로 하지 못하였다는 점과 셋째, 조작자에 따라 주관적일 수 있는 오차의 범위를 정하지 못하였다는 점 등이 있다. 향후 이러한 제한점들을 보완하고 초음파의 결과와 차이를 비교해 볼 수 있다면 보다 객관적인 자료가 될 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
cardiac MRI의 장점 및 단점은 무엇인가?
현재는 초음파나 CT등 다른 영상기법의 결과에 의존하지 않고 독립적으로 심장의 구조나 용적뿐만 아니라 cardiac function, 심근 관류(perfusion), myocardial viability, MR coronary angiogram 등과 같은 심장의 기능의 평가까지도 정확하게 나타낼 수 있는 단계에 이르고 있다[5]. 그러나 cardiac MR영상이 비침습적이며 인체에 무해하다는 장점이 있는 반면, 아직까지는 긴 검사시간, 소음으로 인한 환자의 불안감 증대 그리고 반복적인 호흡정지로 인한 환자의 피로감과 같은 문제점 등이 앞으로 해결해야 할 과제이다.
우리나라의 심장질환이 증가하고 있는 이유는?
최근 들어 우리나라에서도 식생활의 변화, 불규칙한 생활 패턴, 스트레스 등으로 심장질환이 증가되고 있는 추세이다. 심장질환의 증가에 비해 그 조기발견은 쉽지 않은 실정이고 대부분의 경우 증상이 발견되고서야 병원을 찾는 경우가 많아 심장질환을 사전에 진단할 수 있는 방법들에 관심이 모아지고 있다.
심장질환과 관련하여 현재 임상에서 시행되고 있는 진단 도구로는 무엇이 있는가?
심장질환의 증가에 비해 그 조기발견은 쉽지 않은 실정이고 대부분의 경우 증상이 발견되고서야 병원을 찾는 경우가 많아 심장질환을 사전에 진단할 수 있는 방법들에 관심이 모아지고 있다. 심장질환과 관련하여 현재 임상에서 시행되고 있는 진단 도구로는 심초음파(Echocardio gram), 심전도 (Eletrocardiogram), 운동부하검사(Treadmill test), 핵의학 검사 중 SPECT(Single photon emission computed tomography), PET(positron emission tomography)를 이용한 검사, 관상동맥 혈관 조영술(Coronary angiogram), 전기생리학검사(EPS: Electrophysiologic Study) 그리고 최근 들어 multidetector CT를 이용한 동영상 CT촬영 등 여러 가지 방법들이 시행되고 있다. 그 중 심초음파와 multidetector CT를 이용하는 방법 등은 좌심실의 심박출계수의 측정이 가능하나 심초음파의 경우 조작자에 따라 편차가 커서 정확도를 신뢰하기 어렵고 CT의 경우 인체에 유해한 방사선 피폭과 조영제 부작용, 빠른 심장 박동을 영상화 시키는데 제한점이 있고 또 관상 동맥 내에 석회화나 스탠트가 있는 경우 이를 영상화 시키지 못하는 등 아직까지 문제점이 있는 것이 현실이다[1],[2],[3].
참고문헌 (9)
Nieman K, Oudkerk M, Rensing BJ, et al. Coronary angiography with multi-slice computed tomography. Lancet, Vol 357, pp.599-603, 2001.
Barkhausen J, Ruehm SG, Goyen M, et al. MR evaluation of ventricular function: true fast imaging with steady-state precession versus fast low- angle shot cine MR imaging: feasibility study Radiology, Vol. 219. pp.264-269, 2001.
Pattynama PM, De Roos A, Van der Wall EE, et al. Evaluation of cardiac function with magnetic resonance imaging. Am Heart J, Vol. 128, pp.595-607, 1994.
Nikolay P, Nikitin MD. Normal age-and sex-Related values of left ventricular volumes, myocardial mass and Ejection Fraction obtained with cardiac Magnetic Resonance using Fiesta Imaging Journal of cardiovascular magnetic resorence, Vol. 265, pp. 163-165, 2004.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.