나선형식 전산화단층촬영기를 비롯한 방사선학적 기기의 발전으로 기능적 방사선학적 검사와 비침습적 동맥 및 정맥 촬영의 빈도가 증가되고 있으며 영상획득시간이 짧아짐에 따 라 조영제 주입의 최적화가 중요한 사안으로 떠오르고 있다 (1, 2). 조영제의 약력학에 영향을 미치는 인자들에 대한 연구 가 진행되어 왔지만 임상적 적용과의 연계는 아직 미진한 수 준에 머물러 있으며, 아직도 조영제의 주입양 속도 주입 방법, 그리고 영상획득시간의 결정 등 조영제 주입의 최적화는 논 란의 대상이 되고 있다 ( 3 - 5 ) .
조영제가 정맥으로 주입되어 폐를 거처 대동맥을 비롯한 전 파 혈관을 거쳐 정맥혈로 순환되는 시간보다 짧은 영상획득시 간이 가능해진 후, 조영제 주입 후에서 영상획득 시작 시간까 지인 지연시간의 결정을 통해 동맥기와 정맥기를 분리한 혈관 촬영까지 가능하게 되었다 (2). 지금 이용되는 방법 중 가장 기 본적이며 정확한 지연시간 결정 방법은 시험일시주사 후 컴퓨 터 단층촬영기나 자기공명영상을 이용하여 대동맥 혹은 혈관 촬영을 하려는 부위에서 조영증강을 직접 확인하는 방법이나, 이 경우 영상 획득 후 다시 시간-조영 곡선을 그려서 최대조영
시간을 구해야 하는 단점이 있다. 이를 대신하여 쓸 수 있는 방 법은 시약을 혈관에 주입하여 표적기관의 반응을 검출하는 방 법들이 있으며 (6, 7), 그 중 황산마그네슘을 이용한 전신순환 시간의 측정은 특별한 기구 없이 손쉽게 사용될 수 있는 방법 이어서 역동적 조영증강 방사선학적 검사에서 시도되었다 ( 8 ) . 이 방법 역시 피검사자가 인후에서 느끼는 주관적인 작열감을 표현해야하므로 오류가 생길 수 있고 대동맥 등 전파 동맥과 말초동맥간의 최대조영시점의 차이를 극복할 수 없다는 단점 이 있다 (6-8). 그러나 사지혈관촬영과 같이 정밀한 시간 측정 을 요하는 경우를 제외한 일반적인 역동적 방사선검사에서는 황산마그네슘을 이용한 최대조영시간 예측으로 시간-농도 곡 선 검사 없이 원하는 위상에서의 영상을 얻을 수 있을 것이다.
본 연구에서는 황산마그네슘을 이용해 얻은 전신순환시간과 초고속전산화단층촬영을 이용하여 얻은 시간-조영 증강곡선을 통해 얻은 최대조영시간을 비교함으로서 황산마그네슘을 이용 한 전신순환시간 측정법의 유용성에 대하여 알아보았다.
대상 및 방법
간의 동맥기 영상을 얻기 위해 초고속전산화단층촬영을 실
목적 : 황산마그네슘을 이용하여 구한 전신순환시간을 전자선단층촬영(Electron Beam com-
puted Tomography)을 이용하여 얻은 최대조영증강시간과 비교함으로써, 조영증강 영상검 사 에서 황산마그네슘 주입법의 유용성을 알아보았다.
대상 및 방법 : 전신순환시간의 측정이 필요하였던 6 3명의 환자를 대상으로 황산마그네슘을 일
시주사(bolus injection) 후 인후의 작열감을 느끼는 시간까지를 전신순환시간으로 측정하였다.
같은 환자에서 전자선단층촬영기와 power injector를 이용하여 복부대동맥과 복강동맥에서 시 간-조영 곡선을 구하고, 각 위치에서의 최대조영증강시간을 얻어 전신순환시간을 비교하였다.
결과 : 피검사자 중 6 0명에서 전신순환시간과 최대조영증강시간을 같이 얻을 수 있었으며,
전신순환시간의 평균은 1 7 . 4초(표준편차: 3.6초) 이었다. 복부대동맥과 복강동맥에서 얻은 최 대조영증강시간의 평균은 각각 1 7 . 5초(표준편차: 3.0초), 18.5초(표준편차: 3.2초) 이었다. 전 신순환시간과 복부대동맥에서의 최대조영증강 시간사이의 상관계수는 0.73 (p<0.01) 이었으 며, 복강동맥에서는 0.73 (p<0.05) 이었다.
결론 : 황산마그네슘을 이용하여 얻은 전신순환시간은 전자선단층촬영을 이용하여 얻은 복
부대 동맥에서의 최대조영증강시간과 통계적으로 유의한 일치를 보였다. 따라서 조영제를 이용한 방사선학적 검사 시 전신순환시간을 측정하는 간편한 방법으로 이용될 수 있을 것으 로 생각된다.
1경북대학교 의과대학 진단방사선과학교실
이 논문은 1 9 9 9년 7월 7일 접수하여 1 9 9 9년 9월 2 7일에 채택되었음.
황산마그네슘을 이용한 전신순환시간 측정의 유용성 :
전자선단층촬영을 이용한 시간-조영 곡선과의 비교
1김병기・이희중・이종민・김용주・강덕식
시하려는 환자 중 본인의 동의를 받은 6 4명(남자: 4 3명, 여 자: 2 1명)을 대상으로 하였으며, 연령은 1 7세에서 7 6세(평균 5 5 세) 이었다.
먼저 전주 정맥을 통해 5ml 의 10% 황산마그네슘을 최대한 빨리 수동 일시 주입(rapid bolus injection) 후, 주입시작 시점에 서 피검자가 인후부의 작열감을 느끼는 시점까지를 측정하여 전신순환시간으로 간주하였다. 이어서 초고속전산화단층촬영 기(Electron beam CT scanner C-150, Imatron Inc. South San Francisco, U.S.A.)와 power injector(Angio- mat 6000, Liebel- Flarsheim company, Cincinnati, Ohio, U.S.A.)로 역동적 전산화 단층 촬영을 시행하여 복부대동맥 및 복강동맥에서 시간-조영 강도 곡선을 구하고 최대조영증강 시간을 얻었다. 이때의 촬영 기법은 multislice flow mode 이었으며, 각 영상 당 촬영시간은 0.05 초, 절편두께는 8 mm, 절편 수는 8, temporal resolution은 1 초, Kernel type는 normal mode, matrix 수는 3 6 0×360, 반 복촬영회수는 2 0회, trigger mode는 timed, 관심영역크기는 3 5 c m으로 하였다. 즉 2 0회의 영상을 8 수준의 각 절편에서 거의 동시에 획득하였으며 환자 당 총 촬영시간은 2 0초였다. 영상 획득 시 환자는 호흡을 중지하였으며, 호흡장애가 있는 환자의 경우는 호흡중지시간을 최대화하기 위해 nasal cannula를 통해 분당 5리터의 산소를 공급하면서 수회의 심호흡을 시킨 후 호 흡을 중지하였다. 조영제는 0.3 ml/kg의 Iopromide(Ultravist 370, Schering, Berlin, Germany)를 3 ml/sec 의 속도로 주입하였으며 총량은 24 ml 를 넘지 않도록 하였다. 영상의 재구성이 끝난 후 복부대동맥과 복강동맥에서 시간-조영증강곡선을 그리고 최고 점을 측정하여, 최대조영시간으로 간주하였다 (Fig. 1).
초고속전산화단층촬영에서 얻어진 각 부위별 최대조영증강 시간과 황산마그네슘을 이용해 얻은 전신순환시간 값의 상관 분석(correlation analysis)을 실시하였으며, 1 대 1의 선형관계 를 이루는지에 대해 알아보기 위해서 L I N E S T검사를 하였으
며, 값 자체의 일치도를 알아보기 위해 paired-T 검사를 실시 하여 통계적 유의성을 검정하였다. 이때 유의수준은 95 % 이 상으로 하였다.
결 과
총 6 4명의 피검사자 중 6 0명에서 황산마그네슘을 이용한 전 신순환시간과 초고속전산화단층촬영을 이용한 최대조영시간 을 같이 구할 수 있었다(93.8 %). 3명의 경우 피검사자의 검 사에 대한 이해 부족 등의 이유로 황산마그네슘을 이용한 전 신순환시간 측정에 실패하였고 1명의 경우 조영제의 혈관외 유출로 초고속전산화단층촬영검사를 중단하였으므로 본 연구 의 대상에서 제외되었다. 총 6 0명의 대상군은 남자 3 9예와 여 자 2 1예를 포함하였으며, 최고연령은 7 6세였으며 최소연령은 1 7세였고, 평균연령은 5 6세였다.
황산마그네슘을 이용하여 측정한 전신 순환시간은 최소값 1 2초에서 최대값 2 8초로 측정되었으며 평균은 1 7 . 4초이었다.
복부대동맥에서의 최대조 영증강시간은 최대값 2 4 . 5초 최소값 1 2 . 6초, 평균 1 7 . 5초였으며, 복강동맥의 최대조영증강시간은 최 대 최소 각각 2 7 . 2초 1 2 . 7초 평균은 1 8 . 5초였다 (Table 1).
전신순환시간과 복부대동맥에서의 최대조영증강시간과의 차이는 평균 - 0 . 1초, 중위수 0 . 0 1초, 표준편차 2 . 5초로 나타났으 며, 이들 둘 사이의 상관계수는 0 . 7 3 ( p < 0 . 0 1 )이었다. 전신순환시 간과 복강동맥에서의 최대조영증강시간의 차이는 평균 - 1 . 1초, 중위수 - 1 . 3 0초, 표준편차 2 . 6초로 나타났으며, 이들 둘 사이의 상관계수는 0 . 7 3 ( p < 0 . 0 1 )이었다 (Table 2). 측정값은 최대조영 시간과 전신순환시간의 1 대 1 대응 좌표에서 선형추세를 이 루었으며 데이터에 가장 적합한 직선을 구하는 최소자승법을 이용하여 선의 통계를 계산하고 선에 대한 배열을 구하는데 이용하는 통계 함수인 LINEST 함수에서 추정값과 실제값을
A B
Fig. 1. Time-densty curve : abdominal aorta (A) and celiac axis (B) .
Time-density curve of a 67 years old man was made in console of the EBT work station. The scan delay was 10 seconds. This fig- ure shows maxmal enhancement time at the abdominal aorta (A) at 20.66 seconds after contrast enhancement which was good cor- relation with circulation time (21 seconds) using MgSO4 and followed by peak enhancement of celiac axis (22.49 seconds) (B).
비교하는 결정계수는 복부 대동맥에서는 0 . 8 8이었으며, 복강동 맥에서는 0 . 8 3이었으며, 황산마그네슘을 이용한 결과값과 대동 맥에서의 최대조영시간이 복강동맥에서보다 좀 더 1에 근접 해 있으며, 이는 선형으로 일치도를 반영하며, 1대1 좌표에서 도 복부대동맥의 최대조영시간과 전신순환시간의 결과치가 복강동맥의 것보다 중심선을 기준으로 분포해 있었다 ( F i g .
2). 전신순환시간과 복부대동맥 그리고 복강동맥에서의 최대 조영시간 사이의 paired-T 검사의 확률 값은 각각 0 . 9 3과 0 . 1 0 으로 나타나 복부대동맥의 최대조영시간을 대신하여, 93%의 확률로 전신순환시간을 사용할 수 있는 것으로 나타났다.
고 찰
조영제 주입 후 시간에 따른 각 부위의 조영양상의 변화에 대한 정확한 이해가 있어야, 촬영지연시간을 결정할 수 있고, 높은 신호 대 잡음 비율과 주위 조직과의 대조도를 가진 영상 을 얻을 수 있다 (3-5). 조영제의 이동시간에 따른 조영증강의 변화는 모든 장기에서 혈관기(vascular phase), 비평형기( n o n - e- quilibrium phase)와 평형기(equilibrium phase) 로 구성되며, 혈관 기는 주입기라고도 하며 조영제 주입후 대동맥의 조영증강이 최고치가 되며 말초의 조영증강이 서서히 이루어지기 시작하는 시기를 말하며, 비평형 기는 혈관 내에서 혈관 밖으로 확산되는 시기로 재분포기(redistribution phase)라고도 하며, 평형기는 혈 관내의 조영제의 농도와 혈관 밖의 조영제의 농도가 같아지는 시기를 말한다 (2). 조영증강의 정도를 세시기로 나누는 이유는 동-정맥 사이의 조영정도의 차이가 두드러져 동맥만을 선택적 으로 조영시킬 수 있는 시간을 알아내기 위해서이다. 이 중 최 대조영시간은 가장 쉽게 알아낼 수 있는 기본적인 척도이다.
최대조영시간을 알아보기 위해서는 적은 양의 조영제를 시 험 일시 주사하여 시간조영곡선을 얻어 시간에 따른 조영강 도의 변화를 얻는 방법이 있으며 조영제 주입 후에서 조영증 강이 최대로 이루어 질 때까지를 최대 조영 증강 시간으로 정 의 할 수 있다. 영상 획득 시간은 이 최대 조영 증강 시간을 기준으로 결정하게 되며, 영상획득시간이 최대조영시점을 효
A B
Fig. 2. Comparison of systemic circulation time and peak enhancing time.
After measuring of systemic circulation time by MgSO4injection, peak enhancing time was measured from the time-density curve acquired by electron beam tomography.
A. Comparison at the level of abdominal aorta showed clustered plots in and around the one-to-one correspondence line (solid l i n e ) .
B. Comparison at the level of celiac axis showed some deviated plots toward the “peak enhancing time”axis implying underesti- mating tendency of MgSO4m e t h o d .
Table 1. Systemic Circulation Time and Peak Enhancing Time Measured by Magnesium Sulfate (MgSO4) and Electron Beam Tomography (EBT), Respectively
a g e M g S O4 E B T
Aorta Celiac A
M a x 7 6. 5 2 8. 5 24.5 2 7 . 2
M i n 1 7. 5 1 2. 5 1 2 . 6 1 2 . 7
A v e r a g e 5 4 . 5 1 7 . 4 17.5 1 8 . 5
S D 1 3 . 7 53 . 6 53 . 0 53 . 2
Max: maximun, Min: minimum, SD.: standard deviation
Table 2.Comparison of Gaps Between Systemic Circulation Time and Peak Enhancing Time at Both Aorta and Celiac Axis
M g S O4- A o M g S O4- C e l i a c
A v e r a g e -0 . 10 -1 . 10
S D -2 . 50 -2 . 60
A V E D E V -2 . 00 -2 . 00
correlation coefficient -0 . 7 3 -0 . 7 3
T - t e s t -0 . 9 3 -0 . 1 0
LINEST -0 . 8 8 -0 . 8 3
SD.: standard deviation, AVEDEV.:average deviation
There is significant difference of T-test between systemic circula- tion time and each peak enhancing time checked at aorta and celiac axis.
과적으로 포함하여야한다. 그리고 조영제를 이용한 방사선학 적 검사에서 지연 시간이란 조영제 주입 후부터 영상획득 시 간 직전까지로 정의한다 (9). 이와 같이 영상획득에 앞서 시 험일시주사를 사용할 경우 영상 획득 시 주입되는 조영제에 의한 조영증강의 변화와 유사한 자료를 얻을 수 있다는 장점 이 있지만, 두 번 조영제를 주입해야 하며 영상획득 후 처리 의 번거로움이 있으며 단층촬영의 경우 방사선 피폭량이 증 가되는 단점이 있다.
이러한 최대조영시간을 직접 얻을 수 없을 때 사용되는 방 법이 순환 시간이며 인체 반응 약물을 주입하여 주입 후부터 의 인체가 반응하는 시간까지로 정의 할 수 있다. 순환시간은 표제정맥에서 체동맥까지의 순환시간을 반영하고, 이를 근거 로 하여 대동맥에서의 최대 조영 증강 시간을 유추할 수 있다.
이에는 인도시아닌 염색액을 인체에 주입한 후 밀도 측정기 ( d e n s i t o m e t r y )를 이용하여 기초선의 변화를 측정하는 방법 ( 6 )과 황산마그네슘을 주입한 후 피검사자가 인후 작열감을 느끼는 시간까지를 측정하는 방법 (8) 등이 있다. 황산마그네 시움은 임신중독증 환자에서 자간증의 예방과 혈압조절을 목 적으로 임상적으로 이용되는 약물이며 그 부작용으로 4mEq/L 이상의 농도에서 안면홍조와 인후작열감, 다한, 저체 온증, 중추신경계의 저하, 그리고 심혈관계의 저하의 있으며, 만성신부전증 환자의 경우 금기가 되는 약물이며, 이 실험에 서는 이 부작용을 이용한 실험이라 할 수 있다. 본 실험에서는 황산마그네시움은 순환과 조직내로의 재평형을 일으켜 혈중 마그네시움 농도의 변화를 일으켜 인체에 심각한 부작용을 일 으키지 못할 만큼의 소량(5 ml 10 % MgSO4・ 7 H2O , 0 . 004 m E q )의 황산마그네시움을 일시주사(bolus injection)하여 순간적인 안면홍조, 인후작열감 등을 일으키게 하였다. 이런 황산마그네슘 주입 후 전신순환시간을 측정하는 방법은 이용 이 간편하므로 체동맥의 순환시간 측정용으로 사용되었다 (10). 그러나 간접적인 방법의 제한점은 피검사자의 주관적 느 낌에 의해 영향받을 수 있으며, 본 실험에서도 전례에서 전신 순환 시간을 측정 할 수 있는 것은 아니었다. 또한 시약이 말 초혈관을 지나 표적장기에 일어나는 인체 반응 과정과 대동맥 등 전파 동맥에서 일어나는 조영제의 최대조영이 이루어지는 과정은 상이하기 때문에 환자의 상태에 따라 다른 결과를 얻 을 수 있어 검사치의 신뢰성이 높지 않은 것으로 보고되어왔 다 (11). 본 연구는 전신순환시간이 최대조영시간을 얼마나 정 확히 반영할 수 있는가를 알아보고자 시행되었다.
본 연구에서는 초고속 단층촬영기를 이용하여 복부 대동맥 과 복강동맥에서 최대조영시간과 시간-조영곡선을 얻었으며, 나선형식의 단층촬영기나 자기공명영상기기에서도 기기 및 기법의 발전으로 인한 영상획득시간의 단축으로 충분한 결론 을 얻을 수 있을 것으로 생각된다.
각각 초고속 단층촬영기와 황산마그네슘을 이용하여 얻은 결과를 살펴보면, 전신순환시간과 복부대동맥에서의 최대조영 증강시간의 차이는 - 0 . 1초로서 임상적용에서 무시해도 될 만큼 의 결과를 얻었으며 복강 동맥의 최대조영시간 보다 높은 일 치도를 보였다. 전신순환시간과 복강동맥의 차이가 정규 분포
를 따른 다고 가정한다면 모집단의 신뢰구간은 95 % 유의수준 에서 - 0 . 0 7초에서 - 0 . 0 3초 사이에 분포하는 것으로 나타나 실제 적용에 있어서는 전신 순환 시간과 최대조영증강시간 중 어느 것을 적용해도 영상을 획득할 때 영향을 미치지 않을 것으로 생각된다.
그러나 이러한 결과에도 불구하고, 지금까지 밝혀진 결과를 바탕으로 몇 가지 고려가 있어야 할 것으로 생각된다. 최대조 영증강시간은 주입속도, 주입량, 등 외부적 요인에 의해 영향 받는다 (10-14). 또한 Bae 등 ( 1 2 )에 의하면 시험 주입법에서 대동맥의 최대 조영 강도는 주입기간에 비례하며 주입의 마지 막에 최고 조영을 보였으나 말초혈관과 정맥에서는 일정시간 이 지나면 최대조영시간에 이르고 더 이상 조영증강은 이루어 지지 않았다. 대동맥의 경우 일정한 주입속도에서 주입량이 많 아질 경우 주입기간이 길어져 혈관기가 증가하므로 시간-조영 증강곡선은 오른쪽으로 이동하나 말초혈관에서의 최대조영시 간에는 영향이 적다. 따라서 감수체가 말초에 존재하는 황산마 그네슘을 주입하여 전신순환시간을 얻을 경우, 주입기간에 의 한 영향은 대동맥의 최대조영증강시간보다 적으며, 황산마그 네슘에 의한 작열감은 일정한 역치 이상만 되면 나타나므로 역치 이상의 양에서는 전신순환시간에 영향을 미치지 못한다.
따라서 측정대상 혈관이 상이한 대동맥 최대조영증강시간과 전신순환시간 간에는 주입기간의 차이로 인한 오류가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 최대조영증강시간 측정시 조영제의 주 입속도를 일정하게(3 ml/sec) 하고 단위 체중당 일정량( 0 . 3 m l / k g )을 주입하였으므로 주입기간이 일정치 않았고 황산마그 네슘은 동일량을 주입하였으나 수동 주입이었으므로 주입기간 이 일정치 않았다. 따라서 주입기간의 표준화 과정이 없었으므 로 최대조영증강시간과 전신순환시간의 차이는 가능하였다.
최대조영증강시간에 영향을 줄 수 있는 내부적 요인으로 병리적 혈류 지연이 있다. 최대조영증강시간의 측정대상혈관 과 황산마그네슘의 반응이 일어나는 인후부 사이의 병리적 혈류 지연은 두 시간의 차이를 초래할 수 있다. 본 연구에서 는 최대조영증강시간을 복부대동맥과 복강동맥에서 측정하였 으므로 복강동맥, 근위부 대동맥(상행, 궁, 흉부하행 대동맥) , 총경동맥, 외경동맥 등에 혈류지연병변이 있었다면 최대조영 증강시간과 전신순환시간의 차이를 초래할 수 있었다. 또한 병리적 혈류 지연이 없더라도 두 시간측정법의 표적장기가 다름으로 인한 정상적 혈류의 차이도 두 방법의 차이를 초래 할 수 있었다. 그 외 본 연구의 제한점으로는 대부분 간의 동 맥기 영상을 얻기 위한 검사였으므로 일반적 병원통계가 가 지는 표본집단의 선택편견이 있을 수 있었다. 또한 대동맥과 복강동맥에서만 최대조영증강시간을 측정하였으므로 전신순 환시간과 가장 일치하는 부위를 찾을 수 없었다.
그러나 이러한 제한 점에도 불구하고 복부대동맥에서의 최 대조영시간과 전신순환시간은 통계적으로 유의한 일치를 보 였으며, 사지혈관촬영에서 요구되는 정밀한 촬영지연시간계 산에는 이용할 수 없어도 간, 신장 등 복부대동맥으로부터 분 지 받는 장기의 일반적인 역동검사의 경우 손쉬운 방법인 황 산마그네슘주입법이 이용하여 적절한 영상획득시간을 얻을
수 있을 것으로 생각된다.
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Tel. 82-53-420-5390 Fax. 82-53-422-2677 E-mail. [email protected]
Usefulness of Me a s u rement of Circulation Time Using MgSO
4:
C o r relation with Time-Density Curve Using Electron Beam Computed To m o g ra p hy
1Byung Ki Kim, M.D., Hui Joong Lee, M.D., Jong Min Lee, M.D., Yong Joo Kim, M.D., Ph.D., Duck Sik Kang, M.D., Ph.D.
1Department of Diagnostic Radiology, School of Medicine, Kyungpook National University, Kyungpook National University Hospital,
Purpose : To determine the usefulness of MgSO4for measuring the systemic circulation time.
Material and Methods : Systemic circulation time, defined as elapsed time from the injection of MgSO4s o l u t i o n to the point of pharyngeal burning sensation, was measured in 63 volunteers. MgSO4was injected into a su- perficial vein of an upper extremity. Using dynamic electron beam computed tomography at the level of the abdominal aorta and celiac axis, a time-intensity curve was plotted, and for these two locations, maximal en- hancement time was compared.
Results : For 60 of the 63 subjects, both systemic circulation time and maximal enhancement time were deter- mined. Average systemic circulation time was 17.4 (SD: 3.6) secs. and average maximal enhancement times at the level of the abdominal aorta and celiac axis were 17.5 (SD: 3.0) secs. and 18.5 (SD: 3.2)secs., respectively.
Correlation coefficients between systemic circulation time and maximal enhancement time for the abdominal aorta and celiac axis were 0.73 (p<0.01) and 0.73 (p<0.05) respectively.
Conclusion : The systemic circulation time demonstrated by MgSO4injection and maximal enhancement time for the abdominal aorta showed significant correlation. Thus, to determine the appropriate scanning time in contrast-enhanced radiological studies, MgSO4can be used instead of a test bolus study.
Index words :Computed tomography (CT), contrast enhancement
