저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 이용자는 아래의 조건을 따르는 경우에 한하여 자유롭게 l 이 저작물을 복제, 배포, 전송, 전시, 공연 및 방송할 수 있습니다. 다음과 같은 조건을 따라야 합니다: l 귀하는, 이 저작물의 재이용이나 배포의 경우, 이 저작물에 적용된 이용허락조건 을 명확하게 나타내어야 합니다. l 저작권자로부터 별도의 허가를 받으면 이러한 조건들은 적용되지 않습니다. 저작권법에 따른 이용자의 권리는 위의 내용에 의하여 영향을 받지 않습니다. 이것은 이용허락규약(Legal Code)을 이해하기 쉽게 요약한 것입니다. Disclaimer 저작자표시. 귀하는 원저작자를 표시하여야 합니다. 비영리. 귀하는 이 저작물을 영리 목적으로 이용할 수 없습니다. 변경금지. 귀하는 이 저작물을 개작, 변형 또는 가공할 수 없습니다.
의학 석사학위 논문
당뇨 환자의 F-18 FDG PET에서
초속효성 인슐린의 영향
아 주 대 학 교 대 학 원
의학과/의학전공
송 희 성
당뇨 환자의 F-18 FDG PET에서
초속효성 인슐린의 영향
지도교수 안 영 실
이 논문을 의학 석사학위 논문으로 제출함.
2011년 8월
아 주 대 학 교 대 학 원
의학과/의학전공
송 희 성
송희성의 의학 석사학위 논문을 인준함.
심사위원장 안 영 실 인
심 사 위 원 김 태 희 인
심 사 위 원 이 수 진 인
아 주 대 학 교 대 학 원
2011년 6월 23일
i -국문요약-
당뇨
환자의 F-18 FDG PET에서 초속효성 인슐린의 영향
혈당이 조절되지 않는 당뇨 환자에서 F-18 FDG PET/CT의 영상의 질은 좋지 않다. 본 연구에서는 당뇨 환자의 F-18 FDG PET에서 초속효성 인슐린의 효과와 임상적 유용성에 대해 알아보고자 하였다. 본 연구는 각종 암으로 진단 받은 당 뇨 환자 중 F-18 FDG PET/CT를 시행한 105명(남/여: 68/37, 평균나이: 60±12세)을 대상으로 하였다. F-18 FDG 주사 60분 전 혈당이 190mg/dl 이상인 환자(n=53)에게 초속효성 인슐린(Humalog®)을 정맥 주사하였다. 혈당이 189mg/dl 이하인 환자 (n=52)는 인슐린을 주사하지 않고 F-18 FDG PET/CT를 시행하였다. 육안 분석으로 PET 영상의 질을 구분하였으며, 1등급은 판독 가능한 좋은 영상의 질을 보인 경 우, 2등급은 판독은 가능하나 영상의 질이 비교적 좋지 않은 경우, 3등급은 판독 이 불가능할 정도로 영상의 질이 나쁜 경우로 분류하였다. 초속효성 인슐린의 다 른 장기의 F-18 FDG 섭취에 대한 영향을 평가하기 위해 간과 대퇴근육의 maximal SUV(SUVmax)를 측정하였다. 초속효성 인슐린을 사용한 환자군의 평균 혈당(243.7±46.2mg/dl)은 초속효성 인슐린을 사용하지 않은 환자군(177.1±5.2mg/dl) 에 비해 유의하게 더 높았다(student t-test, p<0.0001). 하지만, 두 군의 영상 질을 비교하였을 때 통계학적으로 차이가 없었다(Chi-square test, p=0.47). 이 결과는 F-18 FDG PET에서 혈당이 조절되지 않은 당뇨 환자에게 초속효성 인슐린을 사용함ii 으로써 혈당이 높지 않은 환자와 비슷한 영상의 질을 얻을 수 있다는 것을 의미 한다. 간과 대퇴근육의 SUVmax는 인슐린 사용군과 미사용군 사이에 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 결론적으로 혈당이 조절되지 않는 당뇨 환자에서 F-18 FDG PET/CT 시행 시, 초속효성 인슐린을 사용함으로 영상의 질을 향상 시 킬 수 있을 것으로 기대된다. __________________________________________________________________________ 핵심어: F-18 FDG, PET, 인슐린, 영상의 질, 당뇨
iii
차
례
국문요약 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ i 차례 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙iii 그림차례 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ iv 표차례 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ v I . 서론 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 1 II . 연구 대상 및 방법 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 3 A. 연구대상 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 3 B. 검사 전 초속효성 인슐린 처리 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 3 C. PET/CT 영상 획득 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 3 D. 영상 분석 및 통계적 분석 방법 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 4 III. 결과 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 6 IV. 고찰 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 8 V . 결론 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 14 참고문헌 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 15 ABSTRACT ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 18iv
그림차례
Fig. 1. Example of F-18 FDG PET maximum-intensity-projection image quality using visual grading ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 5
Fig. 2. Comparison of image quality between Humalog® group and non-Humalog® group
based on visual analysis ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 7
Fig. 3. Example of maximum-intensity-projection images to show usefulness of ultra-short acting insulin on F-18 FDG PET ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 10
v
표
차례
Table 1. Characteristics of patients with Humalog® group and non-Humalog®
group ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 6
Table 2. Results of image quality and maximal SUV on liver and gluteal
1
I. 서 론
2-deoxy-2-(18F)fluoro-D-glucose positron emission tomography / computed tomography
(F-18 FDG PET/CT)는 여러 악성 질환을 진단하고, 치료 효과 판정 및 전신 전이 를 평가하는데 매우 유용한 검사이다(Wahl 등, 1991; Wahl 등, 1993; Vitola 등, 1996; Steinert 등, 1997). 하지만 방사성 추적자로 F-18 FDG라는 당유도체를 사용 함으로 그 섭취 양상은 환자의 혈당에 많은 영향을 받는다. 혈당이 높은 경우 암세포의 F-18 FDG 섭취를 감소시키기 때문에 검사에 제한이 될 수 있다 (Lindholm 등, 1993; Diederichs 등, 1998). 또한 F-18 FDG PET 시행 전 혈당 강하를 위해 인슐린을 사용하면, 고인슐린혈증이 세포에 존재하는 포도당 운반체 (glucose transporter 4, GLUT-4)의 전위(translocation)를 증가시켜 F-18 FDG는 근육 으로 이동하고, 그 결과 암세포의 F-18 FDG 섭취가 낮아져 PET 영상의 질이 떨 어진다(Kelley 등, 2001; Zhao 등, 2001). 이러한 이유로 Society of Nuclear Medicine 과 European Association of Nuclear Medicine에서는 F-18 FDG PET 검사 시행에 있 어 이상적으로는 환자의 혈당이 130mg/dL 이하일 때 검사를 진행해야 하며, 150-200mg/dL 이상이거나 인슐린을 사용한 환자에서는 F-18 FDG PET 검사를 연 기해야 한다고 권고하고 있다(Bombardieri 등, 2003; Delbeke 등, 2006). 불행하게도 근래 암환자와 당뇨 환자의 발병율은 증가 추세로 당뇨가 동반된 암환자는 지 속적으로 늘어날 것이다(Wild 등, 2004). 또한 혈당이 높은 환자의 F-18 FDG PET 검사를 연기하는 것은 병원과 환자에게 현실적으로 제한이 많으며, 검사 지연에 따른 질환의 진단 및 평가가 늦어져 환자 치료에 부정적인 결과를 야기하게 된
2 다. 이러한 문제점을 극복하고자 최근 여러 기관에서는 혈당이 조절되지 않은 환자에게 F-18 FDG PET 시행 전 속효성 인슐린을 사용하여 고혈당을 효과적이 고 안전하게 낮추려는 시도를 하고 있다(Turcotte 등, 2006; Roy 등, 2009). 본 연 구의 목적은 혈당이 조절되지 않은 환자의 F-18 FDG PET 검사에 있어 속효성 인슐린에 비해 작용시간이 보다 짧은 초속효성 인슐린을 이용하여 초속효성 인 슐린이 F-18 FDG PET 영상의 질에 미치는 영향과 임상적 효용성을 알아보고자 하였다.
3
II. 연구 대상 및 방법
A. 연구 대상 2007년 1월부터 2009년 3월까지 아주대학교 병원에서 암의 진단 및 추적검 사를 목적으로 F-18 FDG PET/CT를 시행한 371명 환자 중, 검사 전 혈당이 170mg/dL 이상인 환자 105명(남/여: 68/37, 평균나이: 60±12세)이 연구대상에 포함 되었다. 이들은 모두 당뇨병 진단을 받았고, 경구 혈당강하제 혹은 인슐린으로 조절 중 이었다. B. 검사 전 초속효성 인슐린 처치본 연구에서 사용한 초속효성 인슐린은 Humalog® (insulin lispro, Eli Lilly and
Company, Indianapolis, IN, USA)로 F-18 FDG PET/CT 검사전 혈당이 190 mg/dL 이상 인 경우 초속효성 인슐린을 혈당에 따라 3-5IU 정맥주사 하였으며(n=52), 190mg/dl 미만인 경우 초속효성 인슐린을 투여하지 않고 F-18 FDG PET/CT를 시 행하였다(n=53).
C. PET/CT 영상 획득
모든 환자는 18 FDG PET/CT 검사 전 6시간 이상 금식하였으며 370 MBq F-18 FDG를 정맥으로 주사하고 60분 경과 후 Discovery ST scanner (GE Medical system)를 이용하여 영상을 얻었다. 환자를 움직이지 않도록 하고 머리에서 허벅 지까지 감쇠보정용 CT 영상을 얻은 후, 프레임 당 3분씩 CT 스캔과 동일한 범위
4
의 방출영상(emission scan)을 얻었다. PET data는 OSEM algorithm (2 iterations, 30 subsets)을 이용하여 재구성하였으며, CT data를 이용하여 감쇠보정 하였다. D. 영상 분석 및 통계적 분석 방법 영상의 질 평가는 두 명의 핵의학과 의사의 육안 분석으로 이루어졌으며 환 자의 진단명, 검사 전 혈당 및 인슐린 사용 여부를 알지 못한 상태에서 시행하였 다. F-18 FDG PET 영상의 질 분석은 3등급으로 구분하였으며, 1등급은 판독이 가 능한 좋은 영상의 질, 2등급은 판독은 가능하나 1등급에 비해 영상 질이 좋지 않 은 경우, 3등급은 판독이 불가능할 정도로 영상의 질이 나쁜 경우로 분류하였다 (Fig. 1). 또한 초속효성 인슐린에 의한 다른 장기의 FDG 섭취 영향을 알아보기 위해 간 분절 6과 좌측 대퇴근육에서 maximal SUV를 측정하였다. 먼저 CT 영상에서 간과 대퇴근육 부위에 관심 영역(크기 7.11cm3)을 설정하고, F-18 FDG PET 영상의 같은 부위에 복사하여 해당 영역의 F-18 FDG 섭취 정도를 측정하였다. SUV는 조 직 1g당 방출되는 방사능을 체중 1Kg당 투여된 방사능의 양으로 나눈 값으로 정 의한다.
두 환자군 사이의 F-18 FDG PET 영상 질의 통계학적인 차이는 Chi-square test 를 사용하였다. 간과 대퇴근육 maximal SUV 측정 값의 두 환자군 간의 차이는 student t-test를 이용하여 분석하였다. p값이 0.05 미만인 경우 통계적으로 유의한 것으로 판단하였다.
5
Fig. 1. Example of F-18 FDG PET maximum-intensity-projection image quality using visual grading. Two experienced nuclear physicians, blinded to other imaging results and the clinical data, analyzed the PET images by visual interpretation and graded by consensus on a scale from 1 to 3. A. Grade 1 means a good quality of images to interpret. B. Grade 2 is moderate quality. C. Grade 3 is too poor quality of images to interpret.
6
III. 결 과
연구 대상 중에서 초속효성 인슐린(Humalog®) 주사 후 저혈당 및 관련 증상 을 호소하는 환자는 없었다. 초속효성 인슐린을 주사한 환자군(n=52, Humalog® group)의 평균 혈당은 초속 효성 인슐린을 주사하지 않은 환자군(n=53, non-Humalog® group)에 비해 유의하게 높았다(p<0.0001, Table 1). 나이와 성별은 두 군 사이에 유의한 차이를 보이지 않 았다(Table 1).Table 1. Characteristics of patients with Humalog® group and non-Humlaog® group Humalog® group non-Humalog® group p value
Number (n) 52 53
Age (y) 59.2 ± 10.89 61.5 ± 13.04 0.31
Sex (M/F) 38 / 14 30 / 23 0.12
Blood glucose level (mg/dL) 243.7 ± 46.2 177.1 ± 5.2 <0.0001
초속효성 인슐린 환자군의 혈당이 유의하게 높음에도 불구하고, 두군 간의 F-18 FDG PET 영상 질을 비교하였을 때 통계학적으로 의미 있는 차이는 없었다 (p=0.47, Table 2, Fig. 2). 간과 대퇴근육의 maximal SUV값도 두 군간에 유의한 차이 를 보이지 않았다(Table 2).
7
Table 2. Results of image quality and maximal SUV on liver and gluteal muscle between Humalog® group and non-Humlaog® group
Humalog® group non-Humalog® group p value Visual analysis 0.47 Grade 1 (n) 37 39 Grade 2 (n) 10 12 Grade 3 (n) 5 2 SUVmax of liver 3.19 ± 0.74 3.34 ± 0.52 0.26
SUVmax of gluteal muscle 1.20 ± 0.40 1.16 ± 0.13 0.55
Fig. 2. Comparison of image quality between Humalog® group and non-Humalog® group based on visual analysis. In visual analysis, there were no significant difference of image quality between two groups (p=0.47).
8
V. 고 찰
본 연구에 따르면 F-18 FDG PET 검사 전 초속효성 인슐린을 투여 받은 환자 군의 평균 혈당이 인슐린을 투여하지 않은 군의 혈당에 비해 유의하게 높았음에 도 불구하고, 두군 간의 F-18 FDG PET 영상 질은 통계적으로 유의한 차이는 보 이지 않았다. 이는 F-18 FDG PET 검사에서 혈당이 높은 환자에게 초속효성 인슐 린을 투여함으로써 혈당이 높지 않은 환자와 비슷한 수준의 영상을 얻을 수 있 다는 것을 의미한다. 그러므로 초속효성 인슐린을 사용 함으로써 환자의 혈당이 매우 높을 때 다른 날로 연기하거나 지연 시간을 갖는 불편함 없이 F-18 FDG PET을 시행할 수가 있어 임상적 유용성이 크다 하겠다. 초속효성 인슐린의 투여 로 좋은 질의 영상을 얻은 경우와 인슐린 처치 없이 시행한 검사 중 영상의 질 이 나쁘게 나왔던 경우의 대표적 예를 그림 3에 나타내었다(Fig. 3). 본 연구 결과는 혈당이 조절되지 않은 당뇨 환자에게 검사 전 인슐린을 사 용하여 양질의 F-18 FDG PET 영상을 얻을 수 있다는 이전 연구와 상응하는 결과 를 얻었다(Roy 등, 2009). Roy 등의 연구와 본 연구를 비교해 보면 Roy의 연구에 서는 속효성 인슐린(Humulin® R; Eli Lilly & Co.)을 사용하였고, 인슐린 주사 90분 후에 F-18 FDG를 주사하였다. 90분 후에 F-18 FDG를 주사한 이유는 인슐린의 작 용시간을 고려하여 경험적으로 시행하였다. 본 연구에서는 초속효성 인슐린을 이 용하였고, 여러 종류의 초속효성 인슐린 중 휴말로그(Humalog®, insulin lispro)를9 치의 라이신(lysine)을 서로 바꾼 것이다. 이 치환은 서로 응집하는 성향이 있는 인슐린 분자의 특성을 바꿔 분자간 친화력을 낮아지게 함으로써 인슐린이 보다 신속하게 해리되어 인슐린 수용체에 빠르게 흡수된다. 인슐린 수용체에 대한 결 합력은 생리적인 인슐린과 동일하다. 초속효성 인슐린인 휴말로그의 작용 발현 시간은 주사 후 15-30분, 지속 시간은 1-2시간이며, 속효성 인슐린인 휴뮬린 R의 경우 작용 발현 시간은 30-60분, 지속 시간은 2-6시간이다(Campbell RK 등, 1996). 이러한 휴말로그의 빠른 작용 시간과 짧은 지속시간으로 인해 휴말로그 투여 60 분 후 F-18 FDG를 주사하여 획득한 F-18 FDG PET 영상의 질은 만족할 만한 결과 를 보여주었다. 이는 초속효성 인슐린을 사용함으로써 이전 Roy 등의 연구 보다 30분 정도의 검사 지연 시간을 줄일 수 있음을 의미한다. Turcotte 등의 연구에서는 속효성 인슐린(Humulin® R)을 사용하였고, 본 연구 와 동일하게 인슐린 주사 후 60분 후에 F-18 FDG를 투여하여 양질의 F-18 FDG PET 영상을 얻었다(Turcotte 등, 2006). 그들의 인슐린 프로토콜은 혈당이 126mg/dL 이상인 환자에게 속효성 인슐린을 주사하는 것으로 본 연구(190mg/dL) 와 Roy 등의 연구(180mg/dL)에 비해 엄격한 혈당 기준을 적용하였다. 그렇기 때 문에 그들의 연구 대상자의 평균 혈당은 174±36mg/dL였고, 본 연구(243±46mg/dL) 와 Roy 등의 연구(234±36mg/dL) 대상자의 평균 혈당 보다 상대적으로 낮았다. 이 러한 엄격한 혈당 기준으로 인해 동일한 속효성 인슐린을 사용한 Roy 등의 연구 보다 인슐린 투여 후 F-18 FDG 주사하기 까지 대기 시간이 짧을 수 있었고, 초 속효성 인슐린을 사용한 본 연구와 동일한 대기 시간을 가질 수 있었을 것으로 사료된다.
10
Fig. 3. Example of maximum-intensity-projection images to show usefulness of ultra-short acting insulin on F-18 FDG PET. A. Image of 70-year-old female with nasopharyngeal cancer. Five IU of ultra-short acting insulin was injected an hour before F-18 FDG injection because of her high blood glucose level (208mg/dL). The F-18 FDG PET image quality was grade 1. B. Image of 68-year-old-male with laryngeal cancer. He performed F-18 FDG PET/CT without ultra-short acting insulin when his blood glucose level was 188 mg/dL. The F-18 FDG PET image quality was grade 3.
11 F-18 FDG PET 검사를 시행함에 있어 초속효성 인슐린 사용의 또 하나의 장 점은 인슐린 주사 후 저혈당의 부작용이 적다는 점이다. Roy 등의 연구에서 속효 성 인슐린 투여 후 6명의 저혈당 부작용을 보고하였고 본 연구에서는 저혈당이 나타난 환자는 없었다. 이는 당뇨 환자의 혈당 관리에서 초속효성 인슐린이 속효 성 인슐린에 비해 주사 후 저혈당 발생이 더 적다는 연구 결과와 일치한다 (Franciso 등, 2005). F-18 FDG는 포도당 운반체에 의해 세포로 이동하게 된다. 포도당 운반체는 여러 종류가 있으며, 인슐린은 특히 포도당 운반체-4(GLUT4)에 민감하게 작용을 한다. 포도당 운반체-4는 정상적으로 근육에 다수 분포한다. 이로 인해 인슐린이 체내에서 분비되거나 주사된 경우, 인슐린은 포도당 운반체-4와 작용하여 포도당 을 근육으로 이동시키게 된다(Kelly 등, 2001; Krook 등, 2004). 이러한 이유로 인슐 린 사용 후 충분한 시간이 지나지 않고 F-18 FDG PET 영상을 얻은 경우, 전신 근육에 비정상적인 F-18 FDG 섭취 증가가 관찰되어 영상의 질이 좋지 못한 경우 가 종종 있다. 그렇기 때문에 대부분의 병원에서는 속효성 인슐린을 사용한 환자 역시 혈당이 높은 환자와 마찬가지로 일정 시간 지연 후 F-18 FDG PET 검사를 시행하고 있다. 본 연구에서는 초속효성 인슐린을 사용한 환자군과 사용하지 않 은 환자군 사이에 대퇴근육의 maximal SUV값을 측정하였으며, 그 결과 통계적으 로 의미 있는 차이가 없었다. 이는 본 연구의 프로토콜에 따른 초속효성 인슐린 사용이 F-18 FDG PET 영상에서 근육의 비정상적인 F-18 FDG 섭취 증가를 유발 시키지 않았음을 보여준다. 또한 초속효성 인슐린을 사용한 환자군과 사용하지 않은 환자군 사이에 간의 maximal SUV값을 비교하였고 유의한 통계적 차이가 없
12 었다. 이는 본 연구의 프로토콜에 의한 초속효성 인슐린 사용이 F-18 FDG PET 영상에서 비정상적인 간의 F-18 FDG 섭취를 유발시키지 않는 것을 의미한다. 간의 포도당 섭취는 포도당 운반체-2(GLUT2)에 의해 발생하지만, 정상적인 간의 포도당 운반체-2는 많지 않아 F-18 FDG PET 영상에서 낮은 FDG 섭취 증가 를 보인다. 하지만 인슐린은 글루코키나제 전사(transcription)와 글라이코겐 합성 을 촉진시킴으로 간의 포도당 섭취를 증가 시킨다(Iozzo 등, 2003; Turcotte 등, 2006). Roy 등의 연구에서 속효성 인슐린 사용 후 간의 F-18 FDG 섭취 증가 정도 는 F-18 FDG PET 영상 질의 육안적 분석 결과와 상응하며, 낮은 간의 F-18 FDG 섭취 정도가 F-18 FDG PET 영상 질을 평가하는 척도로 사용할 수 있을 것이라고 보고하였다. 본 연구에서는 초속효성 인슐린을 사용한 환자군에서 영상 질이 좋 지 않았던 2∙3등급 환자들과 영상 질이 좋은 1등급 환자들의 간의 maximal SUV 값을 측정하여 비교하였다. 2∙3등급 환자군의 maximal SUV값(2.6±0.7)이 1등급 환 자군의 maximal SUV값(3.4±0.6) 보다 낮게 나타났다(student t-test, p=0.0001). 이는 Roy 등의 연구와 상응하는 결과이다. 본 연구에서는 검사 전 혈당이 189mg/dL 이하가 되면 F-18 FDG PET 검사를 진행하였다. 초속효성 인슐린을 사용하는 기준이 되는 혈당 수치는 본 기관에서 전통적으로 사용한 기준인 190mg/dL으로 정하였다. 혈당이 200mg/dL 이상일 때, 혈중 포도당이 F-18 FDG와 매우 유효하게 경쟁하게 되어 전반적인 F-18 FDG 섭 취를 감소시킨다는 다른 연구 결과를 고려할 때 190mg/dL는 임상적으로 합리적 인 기준이 될 것으로 생각된다(Lindholm 등, 1993). 본 연구의 제한점으로는 평소 환자의 혈당 조절 방법과 상태를 분석에 고려
13
하지 않았다는 것이다. 경구 혈당강하제와 인슐린의 다양한 종류와 작용기전, 작 용시간을 고려할 때 환자의 평소 혈당 조절 방법 및 혈당 조절 상태가 F-18 FDG PET 영상 질에 영향을 줄 수 있을 것으로 생각되며 이에 대한 연구가 필요할 것 으로 생각된다.
14
V. 결 론
결론적으로 혈당이 조절되지 않는 당뇨 환자에서 F-18 FDG PET/CT 시행 시, 초속효성 인슐린을 사용함으로 임상적으로 안전하고 유용하게 영상의 질을 향상 시킬 수 있을 것으로 기대된다.
15
참고문헌
1. Bombardieri E, Aktolun C, Baum RP: FDG-PET: procedure guidelines for tumour imaging. Eur J Nucl Med Mol Imaging 30: 115–124, 2003
2. Campbell RK, Campbell LK, White JR: Insulin lispro: its role in the treatment of diabetes mellitus. Ann Pharmacother 30(11): 1263-1271, 1996
3. Delbeke D, Coleman RE, Guiberteau MJ: Procedure guideline for tumor imaging with 18F-FDG PET/CT 1.0. J Nucl Med 47: 885-895, 2006
4. Diederichs CG, Staib L, Glatting G: FDG-PET: elevated plasma glucose reduces both uptake and detection rate of pancreatic malignancies. J Nucl Med 39(6): 1030-1033, 1998
5. Franciso J, Gomez-Perez, Juan A. Rull: Insulin Therapy: Current Alternatives. Archives of Medical Research 36: 258-272, 2005
6. Iozzo P, Geisler F, Oikonen V: Insulin stimulates liver glucose uptake in humans: an 18F-
FDG PET study. J Nucl Med 3(44): 682-689, 2003
7. Iozzo P, Hallsten K, Oikonen V: Nonesterified fatty acids impair insulin-mediated hepatic glucose uptake is impaired in type 2 diabetes: evidence for a relationship with glycemic control. J Clin Endocrinol Metab 88: 2055-2060, 2003
16
8. Kelley DE, Price JC, Cobelli C: Assessing skeletal muscle glucose metabolism with positron emission tomography. IUBMB Life 52(6): 279-284, 2001
9. Krook A, Wallberg-Henriksson H, Zierath JR: Sending the signal: molecular mechanisms regulating glucose uptake. Med Sci Sports Exerc 36(7): 1212-1217, 2004
10. Lindholm P, Minn H, Leskinen-Kallio S: Influence of the blood glucose concentration on FDG uptake in cancer-a PET study. J Nucl Med 34(1): 1-6, 1993
11. Roy FN, Beaulieu S, Boucher L, Bourdeau I, Cohade C: Impact of intravenous insulin on 18F-FDG in diabetic cancer patients. J Nucl Med 50(2): 178-183, 2009
12. Steinert HC, Hauser M, Allemann F: Non-small cell lung cancer: nodal staging with FDG PET versus CT with correlative lymph node mapping and sampling. Radiology 202: 441-446, 1997
13. Turcotte E, Leblanc M, Carpentier A, Benard F: Optimization of whole-body positron emission tomography imaging by using delayed 2-deoxy-2[F-18]fluoro-D-glucose injection following i.v. insulin in diabetic patients. Mol Imaging Biol 8: 348-354, 2006
14. Vitola JV, Delbeke D, Sandler MP: Positron emission tomography to stage suspected metastatic colorectal carcinoma to the liver. Am J Surg 171: 21-26, 1996
17
15. Wahl RL, Cody RL Hutchins GD, Mudgett EE: Primary and metastatic breast carcinoma: initial clinical evaluation with PET with the radiolabeled glucose analogue 2-[F-18]-fluoro-2-deoxy-D-glucose. Radiology 179: 765-770, 1991
16. Wahl RL, Zasadny K, Hutchins GD, Weber B, Cody R: Metabolic monitoring of breast cancer chemohormonotherapy using positron emission tomography: initial evaluation. J Clin Oncol 11: 2101-2111, 1993
17. Wild S, Roglic G, Green A, Sicree R, King H: Global prevalence of diabetes. Diabetes Care 27: 1047-1053, 2004
18. Zhao S, Kuge Y, Tsukamoto E: Effects of insulin and glucose loading on FDG uptake in experimental malignant tumours and inflammatory lesions. Eur J Nucl Med 28: 730-735,2001
18
- ABSTRACT-
The Effect of Ultra-short Acting Insulin on F-18 FDG PET/CT
Image Quality of Patients with Uncontrolled Diabetic Mellitus
Hee Sung Song
Department of Medical Sciences, The Graduate School, Ajou University
(Supervised by Assistant Professor Young Sil An)
It is well known that the image quality of F-18 FDG PET is poor to interpret in patients with uncontrolled diabetic mellitus (DM). We usually had to delay the schedule, when the patients showed high glucose level. This study was performed to evaluate the usefulness and effects of ultra-short acting insulin on F-18 FDG PET/CT imaging in patients with DM. One hundred and five patients (M/F=68/37) with DM were included. The ultra-short acting insulin was intravenously injected when the patients showed high glucose level (over 190mg/dl). F-18 FDG was injected at 60 minutes after ultra-short acting insulin injection and PET/CT images were acquired. Two experienced nuclear physicians evaluated quality of images, graded by consensus on a scale from 1 to 3: 1, good; 2, moderate; 3, poor. To assess the effects of ultra-short acting insulin, the maximum SUV(SUVmax) of liver and gluteal muscle were evaluated all of patients. The group with ultra-short acting insulin (n=52, blood
19
glucose level: 243.7±46.2mg/dL) showed significantly higher glucose level than the other group without ultra-short acting insulin (n=53, 177.1±5.2mg/dL). Nevertheless, the image quality of the group with ultra-short acting insulin had no significant differences with the other group without ultra-short acting insulin (Chi-square test, p=0.47). There were no significant differences of SUVmax in liver (p=0.26) and gluteal muscle (p=0.56) between two groups. Ultra-short acting insulin in F-18 FDG PET/CT may be used to improve image quality in uncontrolled diabetic mellitus patients without significant differences of SUV. __________________________________________________________________________ Key words : FDG PET/CT, insulin, uncontrolled DM, image quality.
