Avascular Necrosis of Femoral Head: Findings of Contrast-Enhanced MR Imaging

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대 한 방사선 의 학회 지 1995: 32( 6) : 953- 958

대퇴골두 무혈성 괴사:조영증강 자기공명영상 소견 1

신용문

·

강흥식

·

김주완

·

김희중2 • 김영민2

목 적 대토1 골두 무혈성 괴사의 진 단에 이용되는 자기공명영상에서 조영증강후의 영상소견과 의의 를찾고자하였다.

대상 및 방법:대퇴골두의 무혈성 괴사로 자기공명영상 검사를 시행한 16 명에서 조영제 주입전 Tl 및 T2 강조영상과 주입후 Tl 강조영상을 얻었다. 각 영상간의 병변의 신호강도를 비교분석하였고， 활막 의 조영증강 여부를 분석하였다.

결 과: 11 명의 양측성을 포함하여 27예의 대퇴글두 무혈성 괴사가 발견되었으며， 15예에서는 대퇴 골두의 허탈이 있었다. 조영증강은 Tl강조영상에서 저신호강도， T2강조영상에서 고신호강도를 보이는 부위가 15예에서 조염이 되었고， Tl 과 T2강조영상에서 모두 저신호강도를 보이는 부위는 1예에서만 조영이 되었다.조영증강후에 괴사범위의 의미있는차이는 없었으며，조영증강후에 새로 발견된 병소 도 없었다.23예에서 고관절액이 있었으며， 18예에서는 활막의 조영증강을 보였다.

결 론:무혈성 괴사의 자기공명영상에서 조영증강은 괴사부위의 조직학적 소견을 예측하는 데에는 도움이 되지만， 병변의 범위판정에는도움이 되지 못할것으로사료된다.

서 ^료응

‘-

대퇴골두 무혈성 괴사는 대퇴골두로의 혈류가 차단되어 발생하는 질환으로써， 특발성이거나 스테로이드 사용， 외 상， 음주， 잠수병 등이 그 원인이다(1-3). 영상진단을 위하 여 단순촬영과 골주사 등이 이용되었으나， 자기공명영상

(Magnetic Res onance Imaging

, MR I)이 병변의 조기발 견과 병변의 범위 판정에 매우 우수함으로써 우선적인 진 단 방법이 되고 있다 (4-7). 무혈성 괴사가 발생한 대퇴골 두는 조직학적으로 지방성 골수， 괴사조직， 지주골 (

tra becular bone)

, 섬 유조직 등이 흔재 하여 자기 공명 영상에서 다양한 신호강도를 나타내는 원인이 되고， 그 조직소견과 자기공명영상소견과의 관계는기존의 연구에서 이마 다루 어진 바 있다 (8-10). 그러나 이러한 조직에서 조영제에 의 한 신호강도의 변화가 어떻게 나타나며， 어떤 도움을 받을 수 있는지에 대하여는아직 그 연구된 수가적어서 그의미 에 대하여는 잘 알려진 바가 많지않다 (11-15). 따라서 저 자들은 대퇴골두의 무혈성 괴사에서 조영증강된 자기공명

l 서울대학교 의과대학 방사선과학교실 2서울대학교 의과대학 정형외과학교실

이 연구는 94 년도 서울대학교병원 임상연구비 지원에 의한 걸과임 이 논문은 1994 년 4월 7일 접수하여 1995 년 5월 22일에 채택되었음

영상 소견을 알아보고， 그 효용과 의의를 찾고자 본 연구를 시행하였다.

대상및방법

1991년 3월부터 11월까지 본원에서 대퇴골두의 병변을 의심하여 MRI를 시 행한 환자에 대하여 조영증강을 시 행 하였다.그중 임상증상과 MRI소견으로무혈성 괴사로진

단받은 환자는 16명으로써， 남녀비는

12: 4

이었고， 연령분

포는 29세에서 70세까지로써， 평균연령은 42.8세였다. 환 자들의 증상은전 예에서 일측성 또는양측성의 통증을호 소하였으며， 원인으로써는 특발성이 8예， 외상후가 2예， 장 기간의 스테로이드 사용이 3예， 장기간의 음주가 3예였다.

14예서는대퇴골두의 고관절 치환술을시행하였다.

MR은

0.5Tesla Supertec -5000 (Goldstar ,

Seoul)을 사 용하여， 스핀에코법으로 T1강조영상 (TR/TE 500/30)과 T2강조영상 (TR/TE 2000/85) 을 얻은 후

gadopentetate dimeglumine (Magnevist

,

Schering

,

Berlin

,

Germany)

O.lmmol/ Kg를 정맥주사하여 조영증강 T1 영상을 얻었

다. 시야는

360 mm

, 절편두께와 간격은 각각

6mm

,

lmm

로하였다.

각 영상에서 대퇴골두의 신호강도와 조영증강되는 부위 의 신호를비교하였고，조영 전과조영 후의 영상에서 병변 의 범위를비교하여 보았다.또한대퇴골두주변조직，특히

-953-

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활막의 조영여부를 조사하였고， 조영여부와 골두의 허탈 package의 MH Chi -square test로 통계처리하여 분석하 이나 관절액의 유무와의 관계도 조사하였다. 자료는

SAS

^였다.

a

b

c

Fig. 1. 58-year old man

T1-weighted image(a) shows dark line in the right femoral head, and diffuse low signal intensity area in the left femoral head. On T2-weighted image(b), inner portion of the lesion in the left femoral head shows bright high signal intensity. Joint effusion(asterisk) is seen. Contrast enhanced scan(c) shows a band-like enhancement along inside the dark line on left side (arrows) and synovium(open arrows), but the innermost portion remains unenhanced

결 과

16명의 환자중 MRI상에서 대퇴골두에 비정상 신호강 도를 보이는 예는 양측성이 11 명이였고， 일측성이 5명으로 써， 총 27예의 대퇴골두에서 대퇴골두의 무혈성 괴사의 소 견을 보였다. 전 예에서 조영전 T1 강조영상에서 대퇴골두 내에 비정상적인 저신호강도를 나타낸 부위가 존재하였 다. 조영증강후 27예중 23예에서 조영증강되는 부위가 나 타났다. 조영증강이 되는 부위는 T1강조영상에서는 정상 골수보다 저신호강도를 보였고， T2강조영상에서는 정상골 수보다 고신호강도를 보이는 부위가 15예 (Fig. 1

,

2)

,

등신 호강도가 7예， 정상골수보다 저신호강도를 보이는 부위는 1예로 T2강조영상에서 고선호강도를 보이는 부위가 조영 되는 경우가 많았다 (p<O.05) 조영증강은 병변 전체가 조 영되는 예는 없었고， 병변의 일부에 국한되어 나타났다.

대퇴골두의 허탈이 있는군과없는군을비교하였을때，

허탈이 있는 경우는 15예중 15예 천부 조영증강되는 부위 가 있었다. 허탈이 없이 대퇴콜두의 형태가 유지된 군에서 는 12예중 8예가 조영증강을 보였다 (p<O.05).

병변의 범위는 24 예에서는 조영전과 조영후의 범위에 차이가 없었으며， 3예에서는 조영전 T1강조영상이 조영증 강후보다 병변의 범위가 더 넓어 보였으나 조영증강후에 병변이 더 넓어보인 예는 없었다.

관절액은 23예에서 관찰되었으며， 관절액자체가 조영되 는 경우는 없었다. 활막의 조영증강은 18예에서 있었으며，

허탈이 있던 군에서 13예， 허탈이 없는 군에서는 5예에서 조영이 되어 허탈이 있는 군의 활막이 더 잘 조영되었다 (p<O.05).

고 찰

대퇴골두의 무혈성 괴사는 동맥이 차단되거나 대퇴골두 내의 압력이 높아져서 결국 대퇴골두로의 혈행이 장애를 받고 궁극적으로는 골수의 괴사와 대퇴골두의 변형을 유 발하는 병변이다(1 -3， 12

,

15). 조직학적으로는 골수의 괴 사와 재생에 따르는 변화가 발생하고， 발병단계에 따라 여 러 조직형이 나타나며， 같은 골두내에 여러 형태가 흔재되 어 나타나기도한다.MRI는대퇴골두무혈성 괴사의 진단 에 가장 민감한 검사로써 조기발견이 가능하고， 대퇴골두 괴사의 여러 조직 구성분을구별할수있다.대퇴골두괴사 의 치료에는병변의 범위와함께 재생 조직의 정도여부도 수술 방법 결정이냐 치료시기 설정에 중요하므로 (3，

5),

MRI로이를규명하고자하는노력이 기울여 졌다.

Mitchell 등 (4， 7) 은 괴사된 조직을 T1과 T2강조영상에 서의 신호강도에 따라 크게 4가지 형태로 분류하여， 병변 이 진행될수록 지방과 같은 (fat-like) 조직에서 섬유유사

(3)

(f

ibrous -like) 조직으로 바뀐다고 하였다. 그러나 이로써 는 재생력이 있는 (viable) 조직과 비가역적 변화를 가진 조직을 엄밀히 구별하기는 어려워서 양자가 모두 물과 같

a

b

c

Fig. 2. 29-year old man.

Coliapsed right femoral head shows irregular low signal intensity(arrow) on T1-weighted image(a). And the lower part of it shows high signal intensity(arrow) on T2-weighted image(b)^‘ Contrast enhanced scan(c) reveals enhancement(arrow) at the area of which signal is high on T2-weighted image. Left fem-

。ral head shows linear dark band on (a), and the width of the band becomes narrowed on T2-weighted (b) and contrast enhanced T1-weighted image(c).

신용문 외 · 대퇴골두 무혈성 괴사

은(f!uid -like) 신호강도를 보일 수도 있다는 문제점 이 있 다. Lang 등(1 0) 은 조직학적 비교연구를 통해 조직형을 좀 더 세분하여 괴사된 골수와 재생력이 있는 간질조직이 모 두 T1강조영상에서 저 신호강도를 보이나， T2강조영상에 서 재생력이 있는 조직은 고신호강도를 보이므로 구별할 수가 있다고 하였으나， 이 역시 절대적인 것은 아니다. 그 리하여 조직학적 소견을 더욱 분류하기 위하여 병변내 괴 사조직과정상조직과의 사이의 이행대에서 조직층은근위 부에서부터 괴사조직， 재생이 이루어 지는 층， 섬유조직이 나 비후된 지주골 등의 순서로 배열하는 종열적 관계를 가 지는 경향이 있음을 이용하여， 조직의 신호강도외에 병변 내의 위치도 고려하면 보다 정확한 조직형의 예측을 할 수 있을 것이라고 하였다(1 0).

대퇴골두의 무혈성 괴사에서 조영증강을 이용한 예로는 혈관의 관류상태를 알아보고자 역동적 자기공명영상을 얻 었을때，골주사나 MR로도아직 병변이 나타나지 않는초 급성기에서도 침범된 골수에 조영증강이 되지 않는 것을 보고， 조기 진단에 이용할 수 있을 것으로 생각되었다( 12

, 13 , 15).

이렇듯 초급성기의 무혈성 괴사는 관류결손과 부 종으로 인하여 조영이 되지 않으나， 병변이 진행됨에 따라 혈관의 재생이 일어남으로 재생력이 있는 조직에는 조영 증강이 될 것으로 기대할 수 있다 (6). 이는 골 주사상에서 도 재생기의 조직에는 동위원소의 집적이 일어남을 보는 것과 같은 기전으로 설명될 수 있을 것이다(1 6).

조영제를사용한 MR과조직학적 비교연구에서 조영증 강을보이는부위는재생력이 있는간질 조직으로써 T1 강 조영상에서 저신호강도를보이고， T2강조영상에서는중등 도 또는 고신호강도를 보인다고 하였다(1 4). 그러나 같은 연구에서 진행된 괴사조직이 T1 과 T2강조영상에서 모두 저신호강도를 보이므로 조영전에도 재생조직과 구별을 할 수가 있다고 하였는데， 이는 저자들의 예 (Fig. 1)에서 보듯 이 T1강조영상에서 저신호강도를 보이고， T2강조영상에 서 고신호강도를 같이 보이는 병변도 조영증강시에 조영 이 되는부위와안되는부위가확연히 구별됨을보면，조영 증강전의 신호강도만으로 조직형의 예측은 어려울 것으로 보이고， 조영제의 이용이 T1과 T2강조영상에서 통일한 신 호강도를 보이는 조직형들의 자세한 구분에 도움이 되리 라 생각된다 (Fig.1).

저자들의 예에서도 조영이 되는 부위는 대부분 T1 강조 영상에서는 저신호강도를， T2강조영상에서는 고신호강도 혹은 등신호강도를 보였다. 이러한 신호강도를 보일 수 있 는 무혈성 괴사내의 조직은 기존의 조직학적 비교연구상

에서 보면， Mitchell의 분류에서 물과 같은 조직으로 혈관 이 풍부한 조직， 염증조직， 다양한 지방과 섬유조직， 간질 이 풍부한 비후된 지주골조직 등 다양하게 표현되는 조직 이 포함된다 (4，

8 , 9 , 10).

이러한 부위는 특정적인 “ double line sign" 으로 표현되는 부위 의 안쪽에 잘 분포하여， T1 강조영상에서는 저신호강도를， T2강조영상에서는 고신호 강도를 보염으로써， T2강조영상에서 외측의 저신호강도대

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가 T1 강조영상보다 그 두께가 앓게 보이는 원인이 되기도 한다 (4， 7， 8). 두께가 앓아진 부분만큼은 재생력이 있을 가 능성이 있을 것이고， 이는 조영증강영상에서 확인해 볼 수 있다 (Fig.

2).

혈관재생이 없는 비가역적괴사 부위라도 수 분함량과 변성된 지방의 함량에 따라， 재생력이 있는 조직 과 MR상에서 유사한 신호강도를 보일 수 있으므로， 이를 구별하기 위하여는 기존의 방법과 다른 방법이 필요하겠 고， 조영제의 사용이 그 한가지가 될 수 있을 것이다.

T1강조영상과 T2강조영상에서 모두 고신호강도를 보이

a

b

c

Fig. 3. 36-year old man

Diffuse low-signal intensity area in the left femoral head shows no signal increase on T2-weighted image(b) and contrast-enhancement. indicating fibrosis or sclerotic change.

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는 병변은 초기 괴사 흑은 미이라화된 지방골수 조직으로

(9, 10) ,

혈관재생이 없으므로 조영증강의 효과를 나타내

지 못할 것으로 생각되며， 본 연구에서도 이와같은 신호강 도를 보이는 조직은 조영증강을 보이지 못하였다. T1 강조 영상과 T2강조영상에서 모두 저신호강도를 보이는 조직

은 Mitchell 등 (4) 의 섬유유사조직에 해당하는 것으로써，

지주골이나 골경화조직， 섬유화된 재생조직이 포함되어，

물과 같은 조직에 비하여는 조영증강이 거의 되지않으나，

저자들의 예중 1 예에서 조영증강을 보였고， 다른 보고에서 도 일부 조영증강이 될 수 있음을 보여주고 있다(1 4). 이는 섬유조직내에 일부 혈관조직이 많이 발달한 경우에 있을 수 있는 것으로 설명할 수 있을 것이나， 그 부분이 재생력 이 있다고 판단할 수는 없을 것으로 생각된다.

조영제의 사용으로 새로운 병변의 발견이나 범위판정에 는 도리어 열등한 것으로 나타났다. 정상 골수가 T1 강조영 상에서 고신호강도를 보이므로 이상조직이 잘 대비되어 나타나고， 조영되는 부위는 정상골수와 신호강도가 유사 하여 구별되기 어려운 점이 병변의 범위 판정에는 조영제 의 사용이 도움이 되지 못하는 이유가 될 수 있을 것이다.

지방억제 방법에 의하여 정상골수의 신호강도를 줄이고 조영제를 사용한다면， 병변부위에 관류결손에 의한 조영 증강결손을 보일 수 있을 것이므로 초급성기에는 병변의 발견과 범위판정에 모두 유리할 것으로 여겨진다 (11，

13).

또한 재생조직은 정상골수에 비하여 조영증강이 더욱 잘 되므로 (11) ， 기존의 스핀에코법에 비하여 지방억제하에 조영제의 사용은 재생력이 있는 조직의 조영증강을 더욱 잘보여 줄수있을것으로기대되는바 이는 앞으로더 많 은 연구가 필요할 것으로 생각된다.

조영제의 사용에 의하여 주변조직， 특히 고관절강의 활 막의 조영증강을 볼 수 있는데， 이는 주로 골두의 허탈이 있는 군에서 더욱 높은 빈도로 나타났다. 골두의 허탈은 Arlet 등(1 7) 의 분류에 따르면 stage 3이 상의 경 우에 해 당 된다. 활막의 조영증강은 활막의 병변을 시사하는 소견으 로써(1 8) ， 병의 단계가 진행된 경우의 주변조직의 2차적 변화를 보여줌으로써， 치료 특히 수술시에 더 많은 정보를

호 여줄 수 있으리라고 기대된다. 활막의 조영증강과 함께，

관절액의 증가가 관찰횟는데 전체의 85%에서 나타나서，

Mitchell 등 (7) 의 64%에 비하여 약간 높은 빈도를 보였

다.이러한활막의 조영증강이나，관절액의 증가는모두대 퇴골두의 허탈이 있는 경우에 증가되므로， 이러한 소견이 동반시에는 대퇴골두의 형태에 더욱 주의를 기울여야할 것이다.

결론적으로 대퇴골두의 무혈성괴사에서， 조영제의 사용 은 MR영상에서 동일한 신호강도를 보이는 조직간의 구별 을 통해， 재생력이 있는 조직의 정도를 밝혀줄 수 있기 때 문에 치료방첨 선정에 도움을 줄 수 있으며， 주변 조직의 변화에도 조영전 영상에 비하여 많은 정보를 줄 수 있으나，

병변의 범위판정에는 큰 도움이 되지 못하리라고 사료된 다.

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