서 론
요추 척추관 협착증은 척추관, 신경근관, 척추간공의 협착으로 정 의되는 질환으로 협착부는 전후 및 횡직경이 좁아지는 것뿐 아니
라 척추관의 단면상(cross-sectional configuration)의 변화도 포함 되며 이는 자기공명영상(magnetic resonance imaging, MRI)으로 파악된다.1)
하지만 현재까지 사용된 MRI 검사는 누운 자세(supine position) 에서 얻어진 이미지로 제한되어 왔다. 그러나 척추 구조물의 상 태는 지속적인 중력의 효과에 의해 영향을 받는다.2)
특히 척추관 협착증 환자에서 직립상태 혹은 보행 시 통증의 증가를 호소하는 경우가 많다. 척추관은 직접적 혹은 간접적으로 체중 영향을 받으며 신경 압박증상을 보인다. 그러나 현재 촬영 되는 MRI는 일반적으로 누운 상태에서 촬영됨으로써 서있는 상
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The Journal of the Korean Orthopaedic Association Volume 51 Number 6 2016 Received October 24, 2015 Revised February 28, 2016 Accepted June 21, 2016 Correspondence to: Tae Kyun Kim, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, Wonkwang University School of Medicine, 460 Iksan-daero, Iksan 54538, Korea
TEL: +82-63-859-1360 FAX: +82-63-852-9329 E-mail: [email protected]
*This paper was supported by Wonkwang University in 2016.
요추부 척추관 협착증 환자의 축성 압박장치를 이용한 자기공명영상에서 신경관 크기의 변화
정호연 • 김태균* • 하대호 • 심대무* • 우영하* • 주민수* • 장봉준* • 김성배*
원광대학교 의과대학 산본병원 정형외과, *원광대학교 의과대학 정형외과학교실
Change in Neural Tube Size for a Lumbar Spinal Stenosis Patient on Axial Loading Magnetic Resonance Imaging
Ho Yeon Jeong, M.D., Tae Kyun Kim, M.D.* , Dae Ho Ha, M.D., Dae Moo Shim, M.D.*, Young Ha Woo, M.D.*, Min Su Joo, M.D.*, Bong Jun Jang, M.D.*, and Saintpée Kim, M.D.*
Department of Orthopaedic Surgery, Wonkwang University Sanbon Hospital, Gunpo,
*Department of Orthopaedic Surgery, Wonkwang University School of Medicine, Iksan, Korea
Purpose: A conventional magnetic resonance imaging (MRI) was conducted in supine position, showing a slight different from that
conducted in upright position. Therefore, we simulated the upright position by applying the axial load on a lumbar spinal stenosis patient and measured the change of neural tube size in axial load and standardized the data.Materials and Methods: We compared the axial loading MRI obtained from spinal stenosis patients who visited Wonkwang University
Hospital outpatient clinic between October 2010 and May 2011 showing radiologic and physical symptoms.Results: Neural tube sizes by conventional MRI were as follows: 195.57 mm
2 and 203.20 mm2 on average between the left and right sides in L3/4; 194.64 mm2 and 211.43 mm2 on average in L4/5; and 199.38 mm2 and 203.04 mm2 on average in L5/S1. Neural tube sizes by axial loading MRI were as follows: 166.43 mm2 and 174.27 mm2 on average between the left and right sides in L3/4; 154.81 mm2 and 158.67 mm2 on average in L4/5; and 148.48 mm2 and 157.19 mm2 on average in L5/S1. Changes of neural tube sizes in L3/4, L4/5, and L5/S1 had a significant correlation (p＜0.05).Conclusion:
The axial loading device was an excellent tool in simulating the upright position for spinal stenosis patients, and the change of neural tube sizes reproduced for the upright position was statistically significant. This is thought to be meaningful for clinical applicability.Key words: neural tube size, magnetic resonance imaging, spinal stenosis
태(upright position)의 요추부 영상과 다소 상이한 결과를 가져올 수 있다.
최근 개발된 직립상태 자기공명영상(upright MRI, pMRI)은 실 제 직립상태에서 MRI를 얻고 있으며, 직립상에서의 요추부 변화 를 가장 사실적으로 반영하고 있다. 그러나 이 장비는 가격 효율 적인 면에서의 단점과 장시간 직립상태를 유지하지 못하는 환자 에서의 제한점이 따른다. 반면 앙와위에서 직립상태를 구현한 축 성 압박장치(axial loading device)를 이용한 MRI는 이러한 단점을 보완하고 있으며, 특히 고령의 환자가 많은 척추관 협착증 환자 의 직립상태 척추부를 측정하는 데 알맞은 장비로 여겨진다.3) 이에 요추부 척추관 협착증 환자에서 축성 압박을 가하여 직립 상태를 구현하여 MRI를 촬영하고, 축성 압박 시 요추부 신경관의 변화를 측정하여 표준화하려고 하였다.
대상 및 방법
1. 연구 대상
2010년 10월 1일에서 2011년 5월 31일까지 익산 원광대학교병원
정형외과에 내원하여 시행한 이학적 검사 및 방사선적 검사상 척 추관 협착증이 의심되는 환자 100명을 선별하였다. 선별된 집단 에서 뇌 척추부 외상, 종양, 기존 골다공증의 기왕력, 심한 심폐 질환을 가지는 경우, 약물 남용의 기왕력이 있는 경우, 시술에 필 요한 설명을 이해하지 못하거나 언어적 의사소통이 원활하지 않 은 경우, MRI 검사를 시행하지 못하는 경우(예: 심박 조율기, 금 속 치환물, 폐소 공포증 등), 촬영중 조절되지 않는 통증이나 불편 함을 호소하는 등의 소견을 보이는 대상은 배제하였다. 이들 중 MRI 검사의 필요가 있으며, 축성 압박장치를 이용한 MRI에 대하 여 충분한 설명을 한 50명(남자: 25명, 여자: 25명)의 환자를 연구 대상으로 하였다.
본 연구는 개인식별 정보를 수집 및 기록하지 않는 연구로 IRB (Institutional Review Board) 면제 대상연구이다.
2. 연구 방법
축성 압박장치는 DynaWell® L-spine (DynaWell, Las Vegas, NV, USA) (Fig. 1)을 사용하였고, 환자의 몸무게의 50%에 해당하는 축 Figure 2. Magnetic resonance imaging machine (Phillips, Amsterdam,
Netherlands).
Figure 1. Non-magnetic axial compression device (Dynawell® L-spine; Dynawell, Las Vegas, NV, USA).
A
B
Figure 3. Distance measured from each intervertebral space. A, anterior height; B, posterior height.
성 압박을 검사 시작 전에 5분간 유지한 후 MRI 검사를 시행하 였다. MRI는 Synergy Spine 코일을 갖는 1.5 Tesla 기종(Phillips, Amsterdam, Netherlands) (Fig. 2)을 이용하였다. 계측은 INFINIT Picture Archiving Communication System상에서 free line region of interest calculator를 이용하였다.
요추 전만각은 일반적 앙와위 MRI와 축성 압박장치를 이용한 MRI의 시상면에서 L1추체의 상관절면에서 수평인 선과 L5추체 의 하부관절면에 수평인 선을 그어 측정하였고, 요추 추간판 높이 는 전방과 후방의 높이를 측정하여 평균값으로 하였다(Fig. 3, 4).
신경관의 측정은 요추 3-4번, 4-5번, 요추 5-천추 1번의 크기를 측정하였고, dural cross section area (DCSA)를 통하여 측정하였다.
앙와위와 축성 압박장치를 사용한 군에서 각각 이루어졌으며, 각 각의 position에서 2회의 영상상을 얻어 측정하였다(Fig. 5).
3. 통계
관찰자 내 신뢰도는 1차 계측과 2차 계측치의 Pearson의 상관계 수를 이용하여 알아보았으며, 관찰자 간 신뢰도는 Cronbach α계 수를 이용하여 알아보았다. 두 군 간의 계측치의 비교는 SPSS ver.
12.0 Statistics (SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 이용하여 통계적으 로 처리하였다.
결 과
요추 전만각과 추간판 높이는 일반 앙와위 MRI에서 남, 여 평균 56.72o, 12.86 mm와 57.13o, 12.82 mm로 검사되었고, 축성 압박장치 를 이용한 MRI에서는 남, 여 평균 58.83o, 12.62 mm와 58.91o, 12.60 mm로 검사되었으며 이는 통계적으로 유의한 수준의 변화를 보 였다(p＜0.05).
B
A
Figure 5. Conventional magnetic resonance imaging (MRI) (A) and axial loading MRI (B).A B
A
Figure 4. Conventional magnetic resonance imaging (MRI) (A) and axial loading MRI (B) at L1-L5 lumbar spine lordotic angle.
신경관은 일반 앙와위 MRI에서 DCSA를 측정하였을 때 요추 3-4번에서 남, 여 평균 195.57 mm2, 203.20 mm2로 검사되었고, 요 추 4-5번에서 평균 194.64 mm2, 211.43 mm2로 검사되었으며, 요추 5-천추 1번에서 평균 199.38 mm2, 203.04 mm2로 관찰되었다. 반 면 축성 압박장치를 이용한 MRI에서는 요추 3-4번에서 남, 여 평 균 166.43 mm2, 174.27 mm2로 검사되었고, 요추 4-5번에서 평균 154.81 mm2, 158.67 mm2로 검사되었으며, 요추 5-천추 1번에서 평 균 148.48 mm2, 157.19 mm2로 관찰되었다. 요추 3-4번, 4-5번, 요 추 5-천추 1번에서 신경관의 변화는 모두 통계적으로 유의한 수 준의 변화를 보였다. 관찰자 내, 관찰자 간 신뢰도는 통계적으로 유의수준으로 확인되었다(p＜0.05).
10 mm2 이하의 변화를 보이는 환자는 요추 3-4번에서 8명 (16.0%), 요추 4-5번에서 4명(8.0%) 요추 5-천추 1번에서 3명 (6.0%)이 측정되었으며, 통계적 수준의 유의성을 찾기 어려웠다 (p≥0.05).
전체 환자에서 1 level 이상에서 DCSA가 100 mm2 이하로 측정 된 군은 앙와위 MRI에서 3명으로 측정되었으나, 축성 압박장치 를 이용한 MRI 검사를 시행한 군에서 7명으로 늘어났다.
고 찰
척추관 협착증 환자의 진단에 있어 단순 방사선, 척수강 조영술, 전산화 단층촬영, 척수 조영술 후 전산화 단층촬영과 MRI 등이 이용되고 있지만, MRI는 척수, 경막, 신경근, 지방과 골수 등 연부 조직의 해부적 구조를 잘 볼 수 있으며, 비침습적이고, 방사선에 노출될 필요가 없는 점과 탁월한 시상면을 제공한다는 점에서 많 이 사용되고 있다.4-6)
Epstein 등7)은 척추관의 해부학적 크기는 신경근 압박 증상의 발현과 관계가 있다고 보고하였으며, Winston 등8)은 척추관 협착 증에 의해 수술한 군이 정상군에 비해 단순 방사선 요추 측면 사 진상에서 척추관의 전, 후 길이가 의미 있게 짧다고 보고하였다.
또한 Dora 등9)은 MRI를 이용한 척추관 면적 계측에서 요추부 추 간판 탈출증을 갖는 사람 중 증상군이 무증상군에 비해 척추관이 의미 있게 작다고 보고하였다.
Elsberg와 Dyke10)에 의해 1934년 최초로 척추관 크기에 대한 연 구가 시작되었고 1954년 Verbiest11) 이래로 많은 사람들에 의해 척추관 크기와 척추질환과의 관계를 밝히려는 시도가 이루어졌 다. 하지만 Gill과 White12)는 이행 제5요추(transitional fifth lumbar vertebra)를 가진 환자의 척추관에서 비정상적으로 시상면 직경 (sagittal diameter)이 작음을 관찰하였고, 그 부위에서 매우 작은 추간판 탈출로도 증상이 유발할 수 있음을 보고한 바 있다.
척추관 면적과 증상의 관련성은 Porter 등13)에 의하여 처음으 로 조사되었다. 73명의 증상이 있는 요추부 추간판 탈출증 환자와 200명의 대조군의 사면 시상면 직경을 초음파로 비교하여 돌출된
추간판의 증상을 악화시킬 수 있는 위험성은 척추관의 크기와 반 비례함을 보고하였으며, 요추부 추간판 탈출증 환자의 68%에서 척추관의 크기는 요통 증상이 없는 정상인 중 척추관 내경이 좁 은 10%가 보유한 크기와 같은 범위로 좁아져 있다고 보고하였다.
이처럼 많은 연구자들이 작은 면적의 척추관은 요추부 방사통 의 발생에서 중요한 역할을 하며 수술 후에 불만족스러운 결과를 보이는 원인이라고 인식하고 있으며, 다양한 방법으로 척추관의 주변 해부학적 구조와 정상 계측치에 대한 연구가 이루어져 왔음 을 알 수 있다.
그러나 기존 앙와위의 MRI에서 척추관에 대한 정확한 파악을 시행하여 적절한 치료를 시행함에도 불구하고 조절되지 않는 통 증을 호소하는 경우가 적지 않게 있으며 이에 대하여 기립 시의 MRI 검사에 대한 역할이 대두되었다.
pMRI는 실제 직립상태에서 MRI를 얻고 있으며, 직립상에서 의 요추부 변화를 가장 사실적으로 반영하고 있다. 그러나 이 장 비는 가격 효율적 단점과 장시간 직립상태를 유지하지 못하는 환 자에서 제한점이 따른다. 이에 대한 축성 압박장치를 이용한 MRI 검사는 비교적 안전하고 덜 침습적인 방법으로 직립상을 구현하 며 실제 측정치와의 차이가 적다고 알려져 있다.3) 앙와위에서 몸 무게의 50%의 축성 힘은 직립상태의 요추와 형태학적으로 유사 하게 보이게 하며,14) 본 연구에서 사용된 벨트는 직립상태의 척추 의 축성 압박과 비슷한 결과를 보인다고 한다.15)
본 연구에서 축성 압박장치를 이용한 MRI는 기존 앙와위 MRI 에 비해 척추 전만각의 증가 소견과 요추 3-4번, 4-5번, 요추 5- 천추 1번의 추간판 높이, 신경관의 크기의 감소를 보여주고 있다.
이는 축성 압박장치를 이용한 MRI가 직립자세 상태의 요추의 중 력에 의한 내부 구조물의 변화 상태를 일반 앙와위 MRI보다 더 잘 구현한다고 보여준다.
특히 하지 방사통을 갖는 환자에서 파행이 관찰되는 경우, 직 립상을 구현하여 MRI 검사의 결과를 얻는 것은 치료 방침에 많 은 도움을 주는 것으로 알려져 있다. DCSA를 측정하였을 때 100 mm 이하를 보이는 경우를 critical size로 하고 수술적 적응으로 고려하였는데, 본 연구에서는 앙와위에서 critical size를 보이지 않았으나 축성 압박을 가한 후 100 mm 이하로 측정된 4예가 있었 다. 또한 대부분의 경우 의미 있는 DCSA의 감소가 측정되었으며, 그 변화의 양상의 각각이 달라 일률적으로 예측하기 어려웠다.
따라서 축성 압박장치를 이용한 척추관 협착증 환자의 MRI의 촬영은 pMRI와 그 결과에서 큰 차이를 보이지 않을 것으로 생각 되며, 척추관 협착증 환자의 임상증상을 고려하여 시행하는 것도 도움이 될 것으로 생각된다.
결 론
축성 압박장치는 척추관 협착증환자의 직립상태를 구현하는 데
좋은 장치로 생각되며, 재현된 직립상태에서의 신경관의 크기의 변화는 유의한 수준의 변화가 관찰되었고 임상적 적용에도 의미 가 있을 것으로 생각된다.
CONFLICTS OF INTEREST
The authors have nothing to disclose.
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요추부 척추관 협착증 환자의 축성 압박장치를 이용한 자기공명영상에서 신경관 크기의 변화
정호연 • 김태균* • 하대호 • 심대무* • 우영하* • 주민수* • 장봉준* • 김성배*
원광대학교 의과대학 산본병원 정형외과, *원광대학교 의과대학 정형외과학교실
목적: 현재의 자기공명영상은 일반적으로 누운 상태에서 촬영하여 서있는 상태의 요추부 영상과 다소 상이한 결과를 가져올 수 있 다. 이에 요추부 척추관 협착증 환자에서 축성 압박을 가하여 직립상태를 구현하여 자기공명영상을 촬영하고, 신경관 계측치의 변화 를 비교하고자 하였다.
대상 및 방법: 2010년 10월 1일에서 2011년 5월 31일까지 원광대학교병원 외래에 내원한 척추관 협착증이 의심되는 환자 중 축성 압박장치를 이용한 자기공명영상을 촬영한 환자를 연구대상으로 하였다.
결과: 신경관 크기는 일반 앙와위 자기공명영상에서 요추 3-4번에서 남, 여 평균 195.57 mm2, 203.20 mm2, 요추 4-5번에서 194.64 mm2, 211.43 mm2, 요추 5-천추 1번에서 199.38 mm2, 203.04 mm2로 관찰되었다. 반면 축성 압박장치를 이용한 경우에 는 요추 3-4번에서 166.43 mm2, 174.27 mm2, 요추 4-5번에서 154.81 mm2, 158.67 mm2, 요추 5-천추 1번에서 148.48 mm2, 157.19 mm2로 관찰되었다. 신경관 크기의 변화는 모두 통계적으로 유의한 수준의 변화를 보였다.
결론: 축성 압박장치로 재현된 직립상태에서의 신경관 크기의 변화는 유의한 수준의 변화가 관찰되었고 임상적 적용에도 의미가 있 을 것으로 생각된다.
색인단어: 신경관 크기, 자기공명영상, 척추관 협착증
접수일 2015년 10월 24일 수정일 2016년 2월 28일 게재확정일 2016년 6월 21일 책임저자 김태균
54538, 익산시 익산대로 460, 원광대학교 의과대학 정형외과학교실
TEL 063-859-1360, FAX 063-852-9329, E-mail [email protected]
*이 논문은 2016년도 원광대학교의 교비 지원에 의해서 수행됨.
Copyright © 2016 by The Korean Orthopaedic Association
“This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.”
