급성 뇌경색 환자에서 동반된 출혈을 발견하는 것은 치료 계 획 수립과 더불어 향후 예후 판정에 있어 매우 중요한 문제이 다(1). 최근 혈전용해 약제와 중재적 시술의 발달로 뇌경색의 조기 진단과 함께 동반된 출혈성 변화를 발견하는 것이 관심 사로 대두되고 있다. 경동맥 혈전용해술에서 뇌출혈은 대량 출 혈과 같은 심각한 합병증을 유발하므로 절대적 금기증으로 되 어 있다(2).
일반적으로 급성 뇌출혈의 진단에 주로 전산화단층촬영 (computerized tomography, CT)이 가장 유용한 것으로 알려 져 있다(3). 자기공명영상(magnetic resonance imaging, MRI) 은 급성 뇌경색의 조기 발견과 병태 생리를 이해하는데 있어 유용한 검사로 알려져 있지만, 긴 검사 시간과 발병 후 12시 간 이내의 급성 출혈을 진단하는데 있어 CT보다 민감도가 떨 어진다는 제한점이 지적되어 왔다(1, 4, 5). 따라서 혈전용해 술을 시행하려는 경우 대부분 CT로 동반 출혈 유무를 평가하 여 왔다.
최근에 스핀에코(spin echo, SE) 기법에서 발견할 수 없는 급성 뇌출혈과 만성 뇌출혈에 경사에코(gradient echo, GRE)
기법 (1, 4, 6-10)과 액체감쇠역전회전 (fluid attenuated inversion recovery, FLAIR) 기법(11,12)이 유용하다고 보고 되고 있다. GRE는 SE에 비해 180°고주파 재초점화 펄스(RF refocusing pulse)를 사용하지 않고 경사 재초점화 펄스(gra- dient refocusing pulse)를 사용하기 때문에 자기화율(mag- netic susceptibility)에 가장 민감한 것으로 알려져 있다(6, 10).
하지만 CT와 MR 영상을 직접적으로 비교한 보고는 찾아보기 힘들다. 일부에서 급성 출혈을 진단하는데 있어 CT와 MR 영 상의 정확도를 비교하려는 시도들이 있었으나(7, 8), CT와 MRI 사이에 너무 긴 시간 간격이 있거나(8), 적은 수에 제한 적으로 보고 되어(7) 체계적이고 광범위한 연구는 이루어지지 않고 있다.
이에 본 연구에서 저자들은 급성 뇌경색 환자에서 출혈성 변 화를 인지하는데 있어서 TI 강조영상(T1-weighted image:
T1WI)과 FLAIR, GRE MR 영상의 진단적 정확성을 알아보고 이를 CT 소견과 비교해 봄으로써 급성 뇌경색환자에서 나타 나는 출혈성 변화를 GRE MR 영상만으로 진단이 가능한지를 알아보고자 하였다.
급성 뇌경색환자에서 출혈성 변화의 진단:
CT와 T1WI, FLAIR, GRE MR 영상의 비교
1정석균・서정진・윤 웅・정용연・정태웅・정광우・강형근
목적: 급성 뇌경색환자의 출혈성 변화를 발견하는데 있어 T1WI와 FLAIR 및 GRE MR 영상의 진단적 정확성을 알아보고, 이를 CT 소견과 비교해 보고자 하였다.
대상과 방법: 광범위한 급성 뇌경색을 보인 환자 53명을 전향적으로 연구하였다. 모든 환자들
에게 조영전 CT와 T1WI, FLAIR, GRE 등을 포함한 MR 영상을 시행하였다. 병변의 명확도는 출혈이 없는 경우를 0점, 의심스러운 경우를 1점, 확실한 경우를 2점으로 각각 점수화 하여 2 명의 방사선과 의사가 CT와 MR 영상을 독립적으로 분석하였다. CT와 MR 영상에서 병변의 명확도를 Wilcoxon signed ranks test를 이용하여 비교・분석하였다. CT와 MR 검사 사이의 시간 간격은 3-14시간으로 평균 7.6시간이었다.
결과: 조영전 CT에서 총 53명의 환자 중 26명에서 출혈이 발견되었다. 뇌경색 환자에서 출혈 성 변화를 발견하는데 있어서 T1WI와 FLAIR MR 영상은 CT에 비해 열등하였고(p<0.05), GRE MR 영상은 CT와 유의한 통계적 차이를 보이지 않았다(p=0.5). 오히려 GRE MR 영상 에서 조영전 CT에 비해 판독자 A에서는 5명, 판독자 B에서는 2명씩 병변의 명확도가 높게 평 가되었다.
결론: GRE MR 영상은 뇌경색 환자에서 출혈성 변화를 발견하는데 있어서 T1WI와 FLAIR MR 영상에 비해 우수하고, 조영전 CT와 비슷한 수준의 진단적 정확성을 보여주었다.
1전남대학교병원 진단방사선과
이 논문은 2003년 4월 4일 접수하여 2003년 6월 16일에 채택되었음.
대상과 방법
2001년 12월부터 2003년 2월까지 전남대 병원에 급성 뇌 경색 증상으로 내원한 환자 중 확산강조 MR 영상(diffusion- weighted image, DWI)에서 대뇌 혈관 영역에 광범위한 고신 호 병변을 보인 53명을 대상으로 FLAIR와 GRE MR 기법을 추가로 시행하였다. 동반된 출혈성 변화를 배제하여 중재적 시 술의 적응증을 판단하기 위해 외부 병원에서 CT 검사를 시행 하고 내원한 11명을 제외한 나머지 환자들에서 MR 검사 전에 CT를 시행하였다. 영상 검사 12시간 전에 뇌경색 증상이 발 생하였거나, 경동맥 혈전용해술 시행 후 발생한 출혈은 대상에 서 제외하였다. 대상 환자들의 성비와 연령별 분포를 조사하였 고, 빈혈 유무를 평가하기 위해 혈중 헤모글로빈 농도를 검사 하였다. 증상 발현 후 최초 CT를 시행한 기간은 2.5-9시간으 로 평균 5.3시간이었으며, CT와 MRI 검사 사이의 간격은 3- 14시간으로 평균 7.6시간이었다.
CT 검사는 QX/i LightSpeed (GE medical system, Milwaukee, U.S.A.) 또는 High Speed Advantage(GE medical system, Milwaukee, U.S.A.)를 사용하여 120 kVp, 200 mA, 절편 두께 5-10 mm, 간격 5 mm로 안외이도선을 기본으로 하여 축상면 영상을 얻었다.
MRI는 1.5 T 초전도체 자기공명영상기(Horizon Echospeed, GE medical system, Milwaukee, U.S.A.)를 사용하여 각 환자 마다 T1 강조영상과 FLAIR, GRE MR 영상을 얻고, 이후 3D- TOF 기법을 이용한 MR 혈관조영술(MR angiography, MRA) 을 시행하여 침범된 혈관을 평가하였다. T1 강조영상은 TR 450-500 msec, TE 8 msec, FLAIR는 TR 10000 msec, TE 120 msec, TI 2200 msec, GRE는 TR 300-500 msec, TE 20 msec, flip angle 20°, MRA는 TR 33 msec, TE 6.9 msec, flip angle 20°, band width 15.6 kHz로 하였고, 모두 절편 두 께 5 mm, 간격 1.5 mm, 격자 크기 256×192, 영상 획득 시 간 24-31초, 촬영시야 23×17-22 cm으로 하였다.
두 명의 방사선과 의사가 CT와 MR 영상을 독립적으로 분 석하였다. 조영 전 CT에서 주위 뇌실질에 비해 고음영을 보이 는 경우를 출혈로 평가하였고, MR 영상에서 T1 강조영상에서 고신호 강도를 보이거나, FLAIR와 GRE 영상에서 경색 부위 내에 신호 강도 소실(signal void)을 보인 경우를 출혈로 평가 하였다. CT와 MR 영상의 상이함으로 인해 관심영역(region of interest, ROI)을 이용하여 Hounsfield units나 대조잡음비 (contrast-to-noise ratio, CNR)를 측정하는 것과 같은 정량 적 분석은 시도하지 않았다. CT와 MR 영상 소견 상 출혈이 없는 경우를 0점, 의심스러운 경우를 1점, 확실한 경우를 2점 으로 각각 점수화하였다. 출혈에 대한 진단은 조영전 CT를 기 초로 하였고, 확진은 모두 임상 증상과 추적 영상소견으로 하 였다. Wilcoxon signed ranks test(p value < 0.05)로 CT와 MRI의 각 기법별, 그리고 판독자 간의 통계학적 차이를 비교・
분석하였다.
결 과
조영전 CT에서 총 53명의 환자 중 판독자 A와 B 모두 29 명에서 뇌경색에 동반된 출혈성 변화를 발견하였다. 이중 3명 은 경동맥 혈전용해술 후 출혈이 발생한 경우로, 이를 제외한 26명을 대상으로 분석하였다(Fig. 1). 남녀 비는 17:9이었고 연령 분포는 43-84세(평균 58.1세)이었다. MRA상 침범된 혈 관은 우 중대뇌동맥이 12명, 좌 중대뇌동맥이 9명, 우 내경동 맥이 2명, 좌 내경동맥이 3명 이었다. 혈액 검사 상 환자들의 혈중 헤모글로빈 농도는 12.7-17.5 mg/dL(평균 14.6 mg/dL) 로 모두 정상 범위였으며, 임상적으로 빈혈이나 응고 장애를 보인 환자는 없었다.
GRE 영상에서 판독자 A는 7명에 1점을, 19명에 2점을 주 었고, 판독자 B는 8명에 1점을, 18명에 2점을 주어 모두 CT 와 동일한 발견율을 보였다. T1WI에서 판독자 A는 9명, 판독 자 B는 10명에서 출혈을 발견하였고, FLAIR 영상에서 판독자 A, B 모두 7명에서 출혈을 발견하였다(Table 1).
이들 결과의 통계학적 차이를 Wilcoxon signed ranks test
A B
Fig. 1. Patients with hemorrhagic transformation detected on nonenhanced CT, T1WI, FLAIR, and GRE MR imagings.
A. Reader A.
B. Reader B.
Score: 0-none, 1-suspicious, 2-sure
로 비교・분석한 결과, T1WI와 FLAIR 영상은 급성기 출혈을 진단하는데 있어 조영전 CT에 비해 유의한 통계학적 차이를 보여 정확성이 크게 떨어진다는 것을 보여주었고(p<0.05), CT 와 GRE 영상은 출혈성 병변의 명확도를 구별하는데 있어 유 의한 통계학적 차이를 보이지 않았다 (p=0.50) (Table 2). 오 히려 GRE 영상에서 조영 전 CT에 비해 판독자 A에서는 5명, 판독자 B에서는 2명씩 병변의 명확도를 높게 평가하였다(Fig.
2).
두 판독자 간에 통계학적 차이는 유의하지 않았다(p>0.05) (Table 2).
고 찰
MRI에서 뇌출혈은 출혈의 시기에 따라 다양하게 보이며, 초 급성기에는 주로 상자성 효과(paramagnetic effect)가 없는 세 포내 산화혈색소(oxyhemoglobin)가 주성분이기 때문에 다양 한 신호강도를 보여 출혈의 유무를 파악하기 힘들다(1, 3, 13, 14). 이러한 이유로 초기 12시간 이내의 출혈을 발견하는데 있 어 MR이 CT 보다 민감도가 떨어진다고 알려져 있다(1, 4, 5).
그러나 최근 들어 MR 기법의 눈부신 발전으로 급성 출혈을 발 견하는 MR의 민감도가 상승하였고, Linfante 등(15)은 2시간
이내의 초 급성기 출혈도 MR 영상에서 진단할 수 있다고 보 고하고 있다. 다양한 MR 기법 중 GRE기법이 가장 민감한 것 으로 알려져 있다(1, 3, 4, 6-10, 16).
GRE는 180°고주파 재초점화 펄스를 사용하지 않고 경사 재초점화 펄스를 사용하여 스핀의 재위상이 일어나지 않으므 로 자기화율 효과가 증폭되어 SE에 비해 신호 강도 소실이 더 크게 나타난다. 반면 SE에서 사용되는 180°고주파 재초점화 펄스는 자화율에 유도된 탈위상 (susceptibility-induced dephasing)을 재위상(rephasing) 시킴으로써 자기화율을 감소 시킨다. 따라서 SE에서 발견되지 않는 급성 출혈성 병변이 GRE 에서 더 민감하게 발견된다. 특히 TE가 길고 숙임각(flip angle) 이 적고 자장세기가 클 때 신호 강도 소실이 더 크다고 알려 져 있다.
일반적으로 급성 뇌경색 환자에서 경색의 진단에 MR이 CT 보다 우월함에도 불구하고 MR이 검사 시간이 길고 급성출혈
Table 1. Score of Lesion Conspicuity in 26 Patients with Hemorrhagic Transformation
Patients Score of Lesion Conspicuity
No. NECT T1WI FLAIR GRE
A B A B A B A B
01 2 2 0 1 0 0 2 2
02 1 1 0 0 0 0 1 1
03 2 2 2 2 2 2 2 2
04 1 1 0 0 0 0 2 2
05 1 1 0 0 0 0 1 1
06 2 2 1 1 1 1 2 1
07 2 1 0 0 0 0 2 2
08 1 1 1 1 1 1 2 2
09 2 2 1 1 1 1 2 2
10 2 2 0 0 0 0 2 2
11 1 1 0 0 0 0 2 2
12 1 2 0 0 0 0 1 1
13 1 2 0 0 0 0 2 2
14 2 2 0 0 0 0 2 1
15 1 1 0 0 0 0 2 2
16 2 2 0 0 0 0 1 1
17 2 2 1 1 0 0 2 2
18 2 2 1 1 1 1 2 2
19 1 1 0 0 0 0 2 2
20 2 2 1 1 0 0 2 2
21 1 1 0 0 0 0 1 2
22 2 2 0 0 0 0 2 2
23 2 2 2 2 2 2 2 2
24 1 2 0 0 0 0 1 1
25 1 1 0 0 0 0 1 1
26 2 2 1 1 1 1 2 2
A-reader A; B-reader B
Score: 0-none, 1-suspicious, 2-sure
Table 2. Statistical Comparison of CT with T1WI, FLAIR, and GRE MR Imaging in Detection of Hemorrhagic Transformation, and Statistical Difference between Two Readers
CT-T1WI CT-FLAIR CT-GRE Reader A-B Exact Sig.(p value) 0.003 0.002 0.5 0.8
A B C
D E
Fig. 2. A 62-year-old man with left hemi- plegia. CT was performed 8 hours and MRI 13 hours after symptom onset (patient No.8).
A. Initial CT demonstrates low attenuated lesion in right temporal lobe with subtle high attenuated foci.
B. After 5 hours, gradient-echo MR image shows low signal intensity area within high signal intensity lesion of right temporal lobe.
C. Axial T1-weighted image shows low sig- nal intensity lesion in right temporal lobe with slightly high signal intensity foci.
D. FLAIR MR image shows bright signal intensity lesion in right temporal lobe with low to iso signal intensity foci.
D. Follow-up CT after 2days shows dis- crete hemorrhagic transformation within infarcted low attenuated area of right tem- poral lobe.
A B
Fig. 3. A 58-year-old man with headache. CT was performed 9 hours and MRI 12 hours after symptom on- set (patient No.3).
A. Initial CT demonstrates hemorrhag- ic transformation within infarcted low attenuated area of left cerebellum.
B. After 3 hours, gradient-echo MR im- age shows low signal intensity area within high signal intensity lesion of left cerebellum.
을 발견하는데 있어 민감하지 않다는 이유로 경동맥 색전술 전 에 조영전 CT를 상용 검사로 시행하고 있다. 본 연구 결과 조 영전 CT에서 53명의 환자 중 26명에서 출혈성 변화가 의심 되었다. 반면 GRE MR 영상에서는 판독자 A, B 모두 CT와 동 일하게 26명에서 출혈성 변화를 진단하였으며, 판독자 A에서 는 5명, 판독자 B에서는 2명에서 CT보다 더 분명하게 출혈을 인지하였다. CT와 MR 사이에 불과 3시간 간격만 있었던 증 례에서도 CT 보다 GRE MR 영상에서 더 분명하게 출혈이 관 찰되었다(Fig. 3). 본 연구 결과로 보아 뇌경색환자에서 출혈 을 조기 진단하는데 있어 GRE MR 영상이 결코 조영전 CT에 비해 민감도가 떨어지지 않는다고 생각한다. 본 연구에는 포함 되지 않았지만 빈혈 환자의 경우 출혈성 변화가 조영전 CT에 서 잘 나타나지 않으므로(17) 이러한 환자 군에서는 GRE MR 영상이 보다 유용할 것으로 생각된다.
급성 뇌경색 환자에서 가장 중요한 문제는 경색의 진단과 정 확한 범위 결정, 그리고 출혈성 변화를 발견하는 것이다. MR 의 큰 단점인 긴 검사 시간을 단축시키기 위해 불필요한 연쇄 (sequence)를 줄이고 스핀에코-에코평면영상(SE-EPI) 기법 을 이용한 DWI와 GRE 영상만을 얻는 것도 고려해보아야 할 문제이다. DWI와 GRE 영상은 검사 시간도 길지 않고 뇌경색 의 진단과 출혈의 배제라는 이중의 효과를 얻을 수 있어 급성 뇌경색 환자에서 CT를 대체할 수 있을 것으로 기대된다.
T1WI와 FLAIR 영상에서 판독자 A, B 모두 뇌출혈을 진단 하는데 있어 조영전 CT에 비해 낮은 진단율을 보였다. T1WI 에서는 데옥시헤모글로빈의 이가 철이온(ferrous ion)이 글로 빈 단백질의 소수열(hydrophobic cleft)에 의해 물분자와 접촉 할 수 없어 양자전자쌍극자쌍극자상호반응(proton electron dipole dipole interaction, PEDD interaction)이 발생하지 못하 므로 T1 단축이 일어나지 않는다(17). 따라서 일반적으로 12 시간 이내에 발생한 급성 출혈은 T1 강조영상에서 등신호 강 도로 나타나게 된다. FLAIR는 급성 지주막하 출혈 시 CT보다 더 민감하다고 보고(11, 12) 되고 있으나 본 연구 결과 뇌경 색환자의 뇌실질 출혈에는 유용하지 않은 것으로 밝혀졌다. 또 한 FLAIR 기법은 검사 시간이 매우 오래 걸리므로 급성 뇌경 색 환자에게는 적합하지 않은 기법으로 생각된다.
본 연구의 제한점은 첫째, CT와 MRI 검사 사이의 시간 간 격이 평균 7.6시간으로 최초 CT를 시행하던 시기에 없었던 출 혈이 MRI를 시행할 시점에 새로 발생하여 CT 보다 MRI에서 분명하게 보인 경우를 배제할 수 없다는 점이다. 하지만 뇌경 색 후 출혈은 일반적으로 1일 이후에 발생(17)하는 것이 대 부분이므로 큰 통계적 오차는 없을 것으로 생각된다. 이 문제 를 극복하기 위해서는 CT와 MRI 사이에 시간 간격을 최소화 하여야할 것으로 생각된다.
둘째로 CT와 MRI에서 출혈을 진단하는데 있어 정량적 분석 이 되지 않아 판독자의 주관적 편차가 개입될 우려가 있다는 점이다. Schellinger 등(7)은 혈종의 크기로 정량적 분석을 시 도하였으나 이는 큰 혈종을 형성한 경우에만 해당되는 것으로 뇌경색에서 출혈성 변화를 발견하는 데는 많은 제약점이 있다.
앞으로 관심 영역(ROI)을 이용하여 CT의 경우는 Hounsfield
units를 측정하고, MR에서는 대조잡음비를 측정하는 것이 도 움이 될 것으로 생각되나, CT와 MR을 동일한 기준으로 직접 비교하는 데는 어려움이 따르리라 생각된다.
셋째, CT와 MRI를 시행할 당시의 환자 상태에 따른 운동인 공물(motion artifact)의 영향이 고려되지 않았다. 영상 소견에 영향을 미치는 영향 중 운동인공물은 중요한 문제로 인공물이 많을수록 정확한 진단이 어려워진다. 본 연구에서 CT를 촬영 할 당시 환자의 운동인공물이 더 크게 작용하여 미세한 출혈 성 변화가 잘 관찰되지 않았으리라 생각된다.
결론적으로 저자들은 본 연구에서 GRE MR 영상은 뇌 경색 환자에서 출혈을 진단하는데 있어 T1WI와 FLAIR MR 영상 에 비해 높은 진단적 정확성을 보이며, 조영 전 CT와 비해 비 슷한 정도의 정확성을 보임을 알 수 있었다. 따라서 MRI의 큰 단점인 긴 스캔 시간을 줄인다면 급성 뇌경색환자에 있어서 출 혈을 배제하기 위해 추가적인 CT 촬영은 필요치 않으리라 생 각된다.
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Address reprint requests to : Jeong Jin Seo, M.D., Department of Diagnostic Radiology, Chonnam National University Hospital, School of Medicine, 8 Hak-dong, Dong-gu, Gwang-ju 501-757, Korea.
Tel. 82-62-220-5745 Fax. 82-62-226-4380 E-mail: [email protected]
Detection of Hemorrhagic Transformation in Patients with Acute Cerebral Infarction: Comparison of CT with T1WI, FLAIR,
and Gradient-Echo MR Imaging
1Seok Kyun Chung, M.D., Jeong Jin Seo, M.D., Woong Yoon, M.D., Yong Yeon Jeong, M.D., Tae Woong Chung, M.D., Gwang Woo Jeong, M.D., Heoung Keun Kang, M.D.
1Department of Diagnostic Radiology, Chonnam National University Hospital, School of Medicine
Purpose: To determine the diagnostic accuracy of T1-weighted, FLAIR, and GRE MR imagings in the detec- tion of hemorrhagic transformation in patients with acute cerebral infarction and to compare it with CT.
Materials and Methods: Fifty-three patients with acute territorial cerebral infarction were studied prospective- ly. All patients underwent nonenhanced CT and MRI including the T1-weighted, FLAIR, and GRE. Lesion conspicuity of hemorrhage was scored as follows: 0-none; 1-suspicious; 2-sure. CT and MR imagings were re- viewed two radiologists respectively. The mean value of the lesion conspicuity in each CT and MR sequences was compared by means of a Wilcoxon signed ranks test. The time intervals between CT and MR imagings ranged from 3 to 14 hours (mean; 7.6 hours).
Results: Hemorrhagic transformation was detected on nonenhanced CT in 26 of 53 patients. In the detection of hemorrhage in patients with acute cerebral infarction, T1-weighted and FLAIR MR imagings were inferior to NECT (p<0.05). By contrast, lesion conspicuity of GRE MR imaging was not different from that of CT (p=0.5). In addition, lesion conspicuity of GRE MR imaging was greater than that of CT in five patients on reader A and two patients on reader B.
Conclusion: GRE MR imaging was superior to T1-weighted and FLAIR MR imagings, equal to nonenhanced CT in the detection of hemorrhagic transformation in patients with acute cerebral infarction.
Index words :Brain, infarction Hemorrhage, CT Hemorrhage, MR
