대한소화기학회지 2009;53:269-270 □ SELECTED SUMMARIES □
캡슐 내시경 영상 분석을 통한 장 운동 기능의 새로운 평가방법
(New Insight into Intestinal Motor Function via Noninvasive Endoluminal Image Analysis. Gastroenterology 2008;135:1155-1162)
요약: 장 내압 검사를 통해 소장운동을 평가하기 위해서 는 침습적인 방법을 이용하여야 하며 결과 해석에도 전문성 이 필요하다. 연구자들은 캡슐 내시경으로 얻어지는 영상을 컴퓨터 프로그램을 통해 분석함으로써 장 운동 기능을 평가 할 수 있는지 알아보고자 하였다.
36명의 중증 장 운동 이상 환자(내압검사에서 장 운동 장 애 기준을 충족하는 19명과 그렇지 않은 17명)와 50명의 정 상인에게 캡슐 내시경 검사를 시행하였다. 수축 패턴(주기 적 내강 폐쇄와 방사선 주름), 비수축 패턴(터널 영상, 벽 영 상), 장내용물(색 분해 분석), 내강 내 움직임(채도 안정성) 등을 인지하기 위해 특별히 고안한 컴퓨터 프로그램을 통해 내강 영상을 분석하였다. 정상과 비정상 장 운동을 기기 학 습 기법을 이용하여 자동으로 구분하였다.
환자들은 정상인에 비해 저하된 수축 운동(주기적 내강 폐쇄 25% 감소), 증가된 비수축 패턴(터널 패턴 151% 증가), 일련의 정지화면(정지 영상 56% 증가) 및 혼탁한 장 내용물 (정지한 혼탁 영상 84% 증가) 소견을 나타내었다. 교차확인 을 통한 평가에서 내압검사에서 장 운동 장애 소견을 보였 던 사람 중 한 명만을 제외한 모든 환자가 영상 분석에서 비정상으로 판정되었고 정상인은 모두 정상 소견을 나타내 었다. 내압검사에서 장 운동 장애 기준을 충족하지 못하는 17명의 운동 이상 환자는 영상 분석에서 11명이 비정상, 6 명이 정상으로 판정되었다.
결론으로 컴퓨터 영상과 기기 학습 기법을 이용한 내강 영상 분석을 통해 장 운동 이상에 대한 신뢰성 있고 비침습 적이며 자동화된 진단 기법을 만들 수 있게 되었다.
해설: 소장 운동 이상은 가성 장 폐쇄나 섭취 용량 저하, 체중감소 등의 중대한 임상 증상을 일으킬 수 있다.1 그러나 소장 운동을 진단하는 것은 쉬운 일이 아니다. 현재 소장 운 동 이상의 표준검사는 소장 내압검사이지만 실제로 이 검사 가 가능한 기관은 그리 많지 않으며 해석도 용이하지 않다.2 소장 내압 검사는 폐쇄 수축에 의한 압력 증가만 감지할 수 있기 때문에 여러 가지 다른 의미 있는 생리 현상들을 알아 낼 수가 없다. 또한 소장 내압 검사를 하기 위해서는 도관을 소장 안까지 삽입하여야 하며 도관이 도달하지 않는 소장 부위의 운동은 알 길이 없다. 결국 상당수의 소장 운동 이상
환자들은 정확한 진단을 받지 못하고 있으며 장 폐쇄나 체 중 감소와 같은 심한 임상 증상을 호소하는 일부 환자들만 검사를 받고 있다.
저자들은 캡슐 내시경을 통해 얻은 영상을 분석하면 소장 운동의 평가가 가능하리라는 가정 하에 연구를 시작하였다.
즉 내강 폐쇄 소견은 수축 패턴, 터널 소견은 비수축 패턴, 정지 소견은 휴지기, 혼탁 영상은 내용물 저류 등과 연관이 있을 것으로 추정한 후 영상 분석 프로그램을 통해 이들을 구분하였다. 반복된 알고리즘을 통해 얻어낸 진단기준은 소 장 내압 검사에서 장 운동 장애 소견을 보인 19명을 모두 비정상으로 구분할 수 있었고 내압 검사에서 운동 장애 기 준을 충족시키지 못한 17명 중 11명을 비정상으로 판정하였 다. 반면 정상인은 모두 정상으로 판정하였다.
그러나 연구자들이 제시한 고무적인 연구 결과를 그대로 받아들이는 데는 주의가 필요하다. 우선 진단검사의 이상적 인 확인 평가를 위해서는 진단 알고리즘을 개발하기 위해 사용된 환자군(training set)과 평가군(validation set)이 서로 달라야 한다. 이번 연구는 단일기관에서 시행된 예비보고로 제한된 환자수로 인해 교차확인 평가방법을 사용할 수밖에 없었다. 결국 알고리즘을 개발하기 위한 환자군과 평가를 위한 환자군이 서로 독립적이지 못하므로 연구자들이 제시 한 민감도와 특이도를 그대로 받아들일 수는 없겠다.
한편 이 연구에서 환자군의 경우 모두 내압 검사를 시행 한 반면 정상인은 내압 검사 없이 모두 임상 증상만으로 선 별하였다. 그러나 소장 내압 검사의 장 운동 이상 진단 기준 이 비교적 엄격하여 그 기준이 민감도보다 특이도에 맞추어 져 있는 만큼 정상인 중 내압 검사에서 소장 운동 이상 기 준을 충족시킬 만한 사람은 별로 없었을 것이다. 또한 현재 내압 검사가 소장 운동 이상 검사의 표준 검사이기는 하나 아무런 임상 증상이 없는 사람을 내압 검사 소견만으로 운 동 이상으로 진단할 수는 없으므로 정상인에게 내압 검사를 시행하지 않은 것이 연구결과에 큰 영향을 미치지는 않았을 것이다.
아쉽게도 연구자들은 연구 내용에 소장 통과 시간을 포함 시키지 못하였는데 이는 아마도 캡슐 내시경으로 맹장 도달 을 확인한 경우가 정상인의 경우 50명 중 36명, 장 운동 이 상 환자의 경우는 36명 중 5명에 불과하여 상당수에서 소장
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통과 시간을 얻지 못하였기 때문일 것이다. 국내 제품처럼 배터리 유지 시간이 좀 더 긴 캡슐 내시경을 사용한다면3 소장 통과 시간도 중요한 진단 기준으로 포함될 수 있지 않 을까 추측해 본다.
이 연구는 캡슐 내시경을 이용한 비교적 간단하고 비침습 적인 소장 운동 검사의 가능성을 열었다는 데 큰 의미가 있 다고 하겠다. 이미 캡슐 내시경은 전 세계적으로 여러 기관 에서 널리 사용되고 있으므로 컴퓨터 영상 분석을 통한 소 장 운동 이상 진단의 대규모 다기관 연구가 이루어질 것으 로 기대한다.
(정리: 가톨릭대학교 의과대학 내과학교실 이보인)
참고문헌
1. Camilleri M, Hasler WL, Parkman HP, Quigley EM, Soffer E. Measurement of gastrointestinal motility in the GI laboratory. Gastroenterology 1998;115:747-762.
2. Malagelada C, De Iorio F, Azpiroz F, et al. New insight into intestinal motor function via noninvasive endoluminal image analysis. Gastroenterology 2008;135:1155-1162.
3. Bang S, Park JY, Jeong S, et al. First clinical trial of the
“MiRo” capsule endoscope by using a novel transmission technology: electric-field propagation. Gastrointest Endosc 2009;69:253-259.
