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우진 윤
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1 ISSN Journal of Multiple Sclerosis 2(1):11-15, 2011 REVIEW ARTICLE 건국대학교의학전문대학원건국대학교병원영상의학과, 울산대학교의과대학서울아산병원영상의학과 a, 성균관대학교의과대학삼성서울병원영상의학과 b, 서울대학교의과대학분당서울대학교병원영상의학과 c, 서울대학교의과대학서울대학교병원영상의학과 d, 가톨릭대학교의과대학서울성모병원영상의학과 e, 연세대학교의과대학세브란스병원영상의학과 f 문원진김상준 a 김성태 b 김재형 c 손철호 d 안국진 e 이승구 f Proposal of Standard MRI Protocol for Multiple Sclerosis and Neuromyelitis Optica Won-Jin Moon, MD, Sang Joon Kim, MD a, Sung Tae Kim, MD b, Jae Hyoung Kim, MD c, Chul-Ho Sohn, MD d, Gook Jin Ahn, MD e, Seung Goo Lee, MD f Department of Radiology, Konkuk University Medical Center, Konkuk University School of Medicine, Seoul; Department of Radiology, Asan Medical Center, University of Ulsan College of Medicine, Seoul a ; Department of Radiology, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University School of Medicine, Seoul b ; Department of Radiology, Seoul National University Bundang Hospital, Seoul National University School of Medicine, Seongnam c ; Department of Radiology, Seoul National University Hospital, Seoul National University School of Medicine, Seoul d ; Department of Radiology, Seoul St. Mary Hospital, The Catholic University of Korea School of Medicine, Seoul e ; Department of Radiology, Severance Hospital, Yonsei University College of Medicine, Seoul f, Korea ABSTRACT Neuromyelitis optica (NMO) and multiple sclerosis (MS) are both demyelinating disorders that can cause optic neuritis and transverse myelitis. Although the symptoms of both NMO and MS overlap considerably, NMO and MS have different natural histories, have different autoantibodies and respond to different drugs. Considering the fact that NMO is more common in Korean people than in Caucasians, early diagnosis and differential diagnosis of NMO from MS areparticularly important. Magnetic resonance (MR) imaging is a mainstay for the diagnosis and monitoring of patients with MS and NMO. This articlevprovides recommendations on the use of MR imaging in MS and NMO, based on a review of the recent evidence and personal experience shared at a recent consensus meeting of neuroradiologists (Korean Society of Neuro-and Head and Neck Radiology; KSNHNR). Journal of Multiple Sclerosis 2(1):11-15, 2011 Key Words: Multiple sclerosis, Neuromyelitis optica, Magnetic resonance imaging (MRI), Protocol 서론 다발성경화증 (multiple sclerosis, MS) 은중추신경계에발생하는대표적인자가면역성만성염증성탈수초질환으로질병의경과중재발과완화가반복되며, 진행성 으로악화될수있다. 발병초기에치료를시작하면자연경과보다좋은결과를얻을수있어발병후빠른시기에정확한감별진단을시행하고되도록빨리치료를시행하는것이예후를좋게하는데매우중요하다. 현재 MS의진단에자기공명영상 (magnetic resonance imaging, Received December 21, 2010 / Revised February 20, 2011 / Accepted February 21, 2011 Address for correspondence: Won-Jin Moon Department of Radiology, Konkuk University Medical Center, 4-12 Hwayang-dong, Gwangjin-gu, Seoul , Korea Tel: , Fax: , mdmoonwj@kuh.ac.kr or mdmoonwj@naver.com Journal of Multiple Sclerosis Vol. 2, No. 1,

2 문원진김상준김성태김재형손철호안국진이승구 MRI) 은중심적인역할을하고있다. MRI는첫째, MS의특징적인임상증상과더불어병변의시간적, 공간적파종 (dissemination) 를확인함으로써조기에좀더확실한진단을하는데기여를하고 1 둘째, MS의병태생리를이해하고어떤병태생리적변화가임상증상과연관되는지에관한이해에돕는다. 2 마지막으로 MRI는임상시험에서치료의효과를추적하고, 개개의환자에서치료효과를판정하는데중요한역할을한다. 3 척수시신경염 (neuromyelitisoptica, NMO) 은역시중추신경계를침범하는특발성염증성질환으로시신경과척수를주로침범하고뇌병변도동반될수있다 % 의환자에서시신경과척수증상이재발하고, 4 MS와다르게 NMO환자는심한발병을자주경험하고, 재발로부터불완전한회복으로인한장애를조기에가지는경우가많으며, 5 이차진행형경과를갖는경우가거의없다. 6 최근에는 water channel aquaporin 4 (AQP4) 에대한자가면역항체 (NMO immunoglobulin G, NMO-IgG) 가특이적으로발견되어 MS와는독립적인질환임이밝혀지고있다. 7 MS의유병률이높은서구와달리, 국내의경우정확한통계는없으나유병률이현저히낮은것으로알려져있으며, 상대적으로 NMO의유병률은서구에비하여높은것으로추정되고있다. 따라서 MS와 NMO의영상진단에있어서서구권에서제안하는 MRI의표준 protocol 을그대로이용하기보다는이러한유병률을차이를고려한표준화된 MR protocol를이용하는것이좀더정확한진단과추적검사에이로울것으로판단된다. 이에본논문에서는 2010년 9월 14일대한신경두경부영상의학회 (Korean Society of Neuro and Head and Neck Radiology, KSNHNR) 에서전문가의토의를통한합의사항들을정리하여발표한다. 새로운 MRI protocol 을위하여고려할점 MS의경우뇌량을비롯한뇌실주변백질에초기병변이발생하며, 특징적으로뇌병변의장축이뇌실표면에직각방향으로위치한다. 8 서구권에서제안하는 MRI의표준 protocol은이와같은 MS의병리소견을고려하여정중선을중심으로한시상 (sagittal) fluid-attenuated inversion recovery (FLAIR) 혹은 dual echo (proton density 및 T2) 영상을포함한다. 9,10 MS와달리 NMO의뇌병변은드물거나비특이적이다. 하지만최근연구에의하면뇌병변은비교적흔하게발견되며 AQP4의발현이높은뇌실막주변 (periependymal area), 시상하부 (hypothalamus) 및뇌간 (brain stem) 에주로분포하는것으로알려져있 다. 11,12 시상하부의병변이나제3뇌실주변의병변의경우관상 (coronal) 영상에서좀더잘관찰할수있다는것이토의에참가한전문가의견해이다. 13,14 NMO의빈도가높은우리나라의경우두질환을동시에감별진단하고추적검사를하는데는 sagittal 영상의유용성보다는 coronal 영상의유용성이더클것으로추정된다. 이에따라표준 protocol에는 coronal T2영상을반드시얻고, sagittal T2 혹은 FLAIR 영상은추가적으로시행할수있겠다. 서구권에서제안하는 MRI의표준 protocol은 proton density강조영상을포함한 dual echo영상을아직까지기본영상으로삼는다. 이의근거는 FLAIR영상이천막상부병변의진단에는좀더민감함에도불구하고천막하병변에서는 FLAIR영상이뇌척수액인공물등으로인하여민감도가떨어지고 proton density강조영상이좀더나은영상의질을보장한다고하는것이다. 15 그러나 3T도입이후 T2강조영상으로도충분한고해상도와높은신호대잡음비로매우작은병소의진단도가능해졌다는점에서 proton density강조영상을계속유지해야하는지에대하여서는논란의여지가있다. 또한제한된시간에얻어진 dual echo영상의 T2강조영상은 T2강조영상을단독으로얻었을때와비교하여조직대조도및신호대잡음비가떨어진다. 조영전 T1강조영상은관습적으로대부분의의료기관에서기본 protocol 내에포함되어있으나부가적인정보가없는경우가많다. 또한축상 (axial) T1강조영상과 3D-T1 강조영상 (3D SPGR 혹은 3D FSPGR) 중어느영상이우월한지대하여합의된견해는없다. 단연구목적이나임상적필요에의하여뇌의퇴행성변화를장기적으로추적관찰한다면 3D volume영상이도움이된다. T1 조영증강병변은혈관-뇌장벽 (blood brain barrier, BBB) 의손상에따른국소적삼투성증가로새로생긴 MS 병변에서보이는소견으로급성병변에특이적으로알려져있다. NMO의경우도급성기에는병변이조영증강을보이게된다. 적절한조영제의양은 0.1 mmol/kg이지만용량을증가함에따라조영증강이잘된다. 하지만신원성전신섬유증 (nephrogenic systemic fibrosis) 과같은가돌리니움제재의부작용에대한우려로현재는조영제의양은증가하지않고 T1 shortening이가장큰조영제를쓰는것이권고된다. 16 이때 T1 조영제 (Gadolinium 조영제 ) 의투입은 MRI 검사의어느시기에하는것이적정한가에대하여는여러가지의견이있다. MS의경우지연조영증강영상에서좀더뚜렷하게병변을볼수있다고알려져있고이는특히 Gadobutrol (Gadovist) 의 12 대한다발성경화증학회지제 2 권제 1 호, 2011

3 경우에 5분이후 10분까지지속적으로조영증강이증가하는경향을보인다. 17 이에따라적어도조영제주입 5분이후지연영상을얻도록하는권고하며적어도첫번째영상을시행하기전조영제주입이되도록하여야한다고미국의 MS 연구그룹에서제안하고있다. 10 조영강조지연영상을얻기위하여종종조영제주입후확산강조영상이나 FLAIR를얻은후조영증강 T1-강조영상을얻는경우가있다. 하지만조영제효과로확산강조영상에서얻어지는현성확산계수와같은정량적수치가변할수있고 FLAIR의경우 T1효과로조영증강이나타날수있다는점을고려하면, 조영제를주입한후 T2-강조영상을획득한후 T1강조조영증강영상을얻는것이최선의방법이될것이다. 조영증강영상을 spin-echo 영상으로얻을지 gradient echo영상 (SPGR) 을얻을지혹은 T1강조 inversion recovery 영상을얻을지는역시논란의여지가있다. 아직합의가도출되지않았으며, 각각신호대잡음비및대조도의차이가있으므로동일한연구를위해서는동일한 sequence를사용해야한다. 혈관염이나소혈관질환 (small vessel disease) 등에의한작은뇌경색및뇌허혈과의감별을위하여확산강조영상 (diffusion weighted imaging, DWI) 를시행하는것은매우중요하다. DWI는표준 protocol안에포함함으로서다양한감별질환들을 MRI를통하여진단할수있다. 그러나척수및시신경영상에서의확산강조영상의역할은크지않으며, 임상적용가능한적절한영상을얻기가어려워일상적으로시행하기는어렵다. 척수영상에서의최적의영상기법에대해서는몇몇연구가있었으나대부분의 protocol제안에서는 T2강조영상을권고한다. KSNHNR 전문가들의견해로는일반적으로사용되지는않으나, fast-stir영상이매우뛰어난병변대조도를보여서병변의발견을좀더용이하게함으로향후척수영상에서는포함되어야한다는것이다. 18 MS 와 NMO 를위한 MRI protocol 제안 1. 뇌영상 (brain imaging) 에대한제안 뇌영상은적어도다음영상 sequence는필수적으로포함되어야한다. 현재의영상기법상 1.5T 이상기종에서 fast spin echo 기법으로얻으면충분하다. DWI의경우는 b value는 1,000 mm 2 /s를권고한다. 조영제는 1 mmol/kg 의용량을주입하며주입후 T2WI를먼저얻은후 Axial T1 조영증강영상을얻는다. 조영제는추적검사시혹은같은연구를위하여서는동일한조영제를선택한다. 절 편두께는적어도 5 mm 이하로 gap은 1 mm 이하로한다. Sagittal FLAIR 영상은추가적으로시행할수있고일반적으로는정중선을중심으로중심부만얻는것으로충분하며, 3D FLAIR 가가능하다면획득하는것이도움이된다. 다음의영상은필수적으로얻는것이바람직하다. ㆍSagittal T1WI ㆍAxial FLAIR, Axial T2WI ( 연구및임상적필요에따라 dual echo로얻는다.) ㆍAxial DWI ㆍCoronal T2WI ㆍAxial Gd-enhanced T1WI ㆍCoronal Gd-enhanced T1WI ㆍSagittal FLAIR (optional) 2. 시신경염을위한안와영상 (orbit imaging) 에관한제안안와영상은충분한 resolution의 axial, coronal 영상을시행하여야정확한시신경침범을평가할수있다. Orbit 의 coronal 영상은적어도 orbit에서 brain stem직전까지얻어야한다. oblique sagittal 영상은추가적으로시행할수있다. 거의모든경우에뇌영상을같이얻게되므로그와같은경우적어도다음의영상은필수적으로수행하기를제안한다. 역시조영제주입후 T2WI를먼저얻은후 Axial T1 조영증강영상을얻는방식으로 5분지연조영증강영상을얻을수있다. ㆍOrbit: Axial T1WI (3 mm) ㆍOrbit: Axial and coronal orbit T2WI fat-sat (3 mm) ㆍOrbit: Axial and coronal orbit enhanced T1 fat-sat (3 mm) ㆍBrain: Axial FLAIR, Axial T2WI ( 연구및임상적필요에따라 dual echo로얻는다.) ㆍBrain: DWI ㆍBrain: Axial enhanced T1WI (brain 전체를포함 ) ㆍBrain: Sagittal FLAIR (optional) or Coronal T2WI (optional) 3. 척수영상 (spinal cord imaging) 에관한제안적어도다음의영상은반드시포함한다. Fast-STIR가가능하다면 sagittal fast-stir를시행한다. ㆍSagittal T2 (whole spine) 3 mm ㆍSagittal T1 (cervicothoracic spine) 3 mm ㆍSagittal T2 (cervicothoracic spine) 3 mm ㆍSagittal enhanced T1 (cervicothoracic spine) 3 mm ㆍAxial T2 (throught suspicious lesion) 5 mm ㆍAxial enhanced T1 (through suspicious lesion) 5 mm Journal of Multiple Sclerosis Vol. 2, No. 1,

4 문원진김상준김성태김재형손철호안국진이승구 4. 임상증상에따른초기 MRI protocol의선택뇌병변이의심되는환자의경우 brain MRI protocol를하고 dissemination in space를충분히만족하지않는다면 spine imaging을추가로한다. 시신경염을증상으로온환자의경우시신경염에만초점을맞춘영상이아닌뇌영상을포함한포괄적인 protocol ( 상기안와영상참조 ) 를시행한다. 척수증상으로온환자의경우 spine MRI protocol과함께 brain MRI protocol을시행하여부가적인병변이있는지확인하여야한다. 5. 고급영상기법 MS의고식적인 MRI의단점은뇌회색질병변및미만성뇌백질병변에대한민감도가떨어지는점과임상증상의정도를예측하는데대한부정확하다는점등이다. NMO에대하여는아직까지정립된연구가없지만 MS의경우와마찬가지로임상증상의정도를예측하는데 MRI가정확도가낮은점이고식적인 MRI의단점으로지적될수있다. 최근에는이에따라 double inversion recovery (DIR) 영상과같은뇌회색질병변의발견에뛰어난해부학적영상기법이개발되고있다. 19 또한다양한기능적 MRI 영상기법중 MR spectroscopy, 확산텐서영상 (diffusion tensor imaging), 관류영상 (perfusion-weighted imaging), permeability imaging 등이 MS와 NMO를병태생리에대한이해를넓히고, 진단및추적하는데향후도움을줄수있을것이다. 2 또한미래에는다양한고농도조영제및나노조영제등새로운조영증강기법등이 MS및 NMO 영상에응용될수있을것이다. 결론 MS및 NMO의진단및추적검사에 MRI는중요한역할을하며, 영상진단을위하여가장기본이되는영상은 T2강조영상, FLAIR영상및조영증강영상이다. NMO의병태생리를고려할때 coronal T2강조영상이도움이될수있다. DWI는 MS및 NMO를보다흔한혈관성질환과감별하기위하여반드시같이시행하여야한다. 감사의글본연구는보건복지가족부보건의료기술진흥사업희귀질환진단치료기술연구사업단의연구비 (A ) 지원으로이루어졌다. REFERENCES 1. Polman CH, Reingold SC, Edan G, Filippi M, Hartung HP, Kappos L, et al. Diagnostic criteria for multiple sclerosis: 2005 revisions to the mcdonald criteria. Ann Neurol 2005;58: Bakshi R, Thompson AJ, Rocca MA, Pelletier D, Dousset V, Barkhof F, et al. Mri in multiple sclerosis: Current status and future prospects. Lancet Neurol 2008;7: Kappos L, Polman CH, Freedman MS, Edan G, Hartung HP, Miller DH, et al. Treatment with interferon beta-1b delays conversion to clinically definite and mcdonald ms in patients with clinically isolated syndromes. Neurology 2006;67: Wingerchuk DM, Hogancamp WF, O'Brien PC, Weinshenker BG. The clinical course of neuromyelitis optica (devic's syndrome). Neurology 1999;53: de Seze J, Lebrun C, Stojkovic T, Ferriby D, Chatel M, Vermersch P. Is devic's neuromyelitis optica a separate disease? A comparative study with multiple sclerosis. Mult Scler 2003;9: Wingerchuk DM, Pittock SJ, Lucchinetti CF, Lennon VA, Weinshenker BG. A secondary progressive clinical course is uncommon in neuromyelitis optica. Neurology 2007;68: Lennon VA, Wingerchuk DM, Kryzer TJ, Pittock SJ, Lucchinetti CF, Fujihara K, et al. A serum autoantibody marker of neuromyelitis optica: Distinction from multiple sclerosis. Lancet 2004;364: Ge Y, Law M, Herbert J, Grossman RI. Prominent perivenular spaces in multiple sclerosis as a sign of perivascular inflammation in primary demyelination. AJNR Am J Neuroradiol 2005;26: Simon JH, Li D, Traboulsee A, Coyle PK, Arnold DL, Barkhof F, et al. Standardized mr imaging protocol for multiple sclerosis: Consortium of ms centers consensus guidelines. AJNR Am J Neuroradiol 2006;27: Lovblad KO, Anzalone N, Dorfler A, Essig M, Hurwitz B, Kappos L, et al. Mr imaging in multiple sclerosis: Review and recommendations for current practice. AJNR Am J Neuroradiol 2010;31: Pittock SJ, Lennon VA, Krecke K, Wingerchuk DM, Lucchinetti CF, Weinshenker BG. Brain abnormalities in neuromyelitis optica. Arch Neurol 2006;63: Pittock SJ, Weinshenker BG, Lucchinetti CF, Wingerchuk DM, Corboy JR, Lennon VA. Neuromyelitis optica brain lesions localized at sites of high aquaporin 4 expression. Arch Neurol 2006;63: Saleem SN, Said AH, Lee DH. Lesions of the hypothalamus: Mr imaging diagnostic features. Radiographics 2007;27: Viegas S, Weir A, Esiri M, Kuker W, Waters P, Leite MI, et al. Symptomatic, radiological and pathological involvement of the hypothalamus in neuromyelitis optica. J Neurol Neurosurg Psychiatry 2009;80: Yousry TA, Filippi M, Becker C, Horsfield MA, Voltz R. Comparison of mr pulse sequences in the detection of multiple sclerosis lesions. AJNR Am J Neuroradiol 1997;18: Stecco A, Migazzo E, Saponaro A, Scarabino T, Tesser F, Monaco F, et al. Gadolinium dose optimisation in patients with multiple sclerosis: Intra- and inter-individual comparisons. Eur J Radiol 14 대한다발성경화증학회지제 2 권제 1 호, 2011

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The Window of Multiple Sclerosis

THE WINDOW OF MULTIPLE SCLEROSIS Vol.2 No.1 MAR 2009 Topic Review Article Review 01. 02. 03. 04. Case Review The Window of Multiple Sclerosis THE WINDOW OF MULTIPLE SCLEROSIS The Window of Multiple Sclerosis