대한방사선의학회지 1995: 33(4) : 폐기능검사가가능하였고 1 0명의환자는수술전에시행된 나선식 CT는 Somatome p lus S(Siem en s M edi cal Sys - 폐관류 캔과 CT의비교가가능하였다. 원인질환은 1 2명 t em, Er

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제훈 진
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1 대한방사선의학회지 1995: 43(4) : 나선식정량적 CT: 폐절제후폐기능예측에의유용성 1 정명진 암정기 구진모 조인철 연경모 목적 : 폐절제후폐기능의예측에있어서나선식정량적 CT의유용성을평가하고자하였다. 대상및방법폐절제를시행받은환자들중수술전에나선식 CT를시행받았으며, 수술전에폐관류스캔을시행받았거나 (10 염 ) 수술후추적폐기능검사를시행받은 (6 명 ) 14 명의환자를대상으로하였다. CT의영상에서각각전체폐야와절제대상인폐엽을포함하늠관심영역들을그린후연속화소방법 ( contiguous 미 xel method) 을이용, 관심영역내에서 -9 1O HU (Hounsfield Unit) 로부터 -500HU 사 01 의화소에대응하는면적을구하였다. 전체의단면적을누적하여폐부피를계산하였으며전체페부피와절제대상폐부피의비로부터절제후예측폐기능치를계산하였다. { 수술후예측폐기능치 = 수술전측정폐기능치 X ( 1 - 절제대상폐의기능가능한부피 / 전폐의기능가능한부피 ) }. 정량적 CT로부터얻어진예측폐기능치와폐관류스캔에서얻어진예측치및수술후실측된폐기능치를비교하였다. 결과 : 정량적 CT 예측치와추적실측치 (n =6) 를비교하였을때매우근접한수치로서유의한상호관계가있었으며 (FYC: r=0.988, p<o.ool : FEV1 : r=0.994, p<o.oo l), 정량적 CT 예측치와폐관류스캔예측치 (n= lo) 를비교하였을때역시근접한수치로서유의한상호관계가있었다 (FYC : r =0.976, p< 0.001: FEV1 : r=0.974, p<o.ool). 결론 : 정량적 CT는폐절제대상환자의폐절제후폐기능의정확한예측에유용한지표가될수있으며폐관류스캔을대치할수있는효과적인수단으로사료된다. 폐절제술은수술후폐용적과폐환기량의손실을필연적으로통반하므로수술전폐질환으로인해폐기능이감소되어있던환자에게는폐절제술후의폐기능소실로인해심각한환기장애가유발될수있다. 임상적으로수술후 l초간강제호기량 (FEV1) 이 O.8-1L 이하일경우환기장애가얼어날가능성이유의하게높다고알려져있다 (1). 그러므로폐절제술시행이전에절제후폐기능특히 1초간강제호기량의변화의예측은수술가능성여부를결정하는중요한지표가된다. 폐절제후폐기능의예측은절제되는폐엽의기능분율 (function ratio) 이수술후폐기능손실과비례한다는전제에서비롯된다 (2). 현재절제대상폐의기능분율을측정하기위하여대부분의경우동위원소를이용한폐관류스캔이이용되고있다. 폐관류스캔을이용한폐기능의예측은폐구역별의폐관류량의비로부터구하며, 이는폐관류량이펴l 환기량과비례한다는원리에서응용된것이다 (3, 4). 폐절제이전에대부분의환자는폐암빛기다질환의평가를위해흉부 CT를시행한다. 흉부 CT의영상에서폐 1 서울대학교의과대학진단방사선과학교실본연구는 199 5년도서울대학교병원지정연구비의지원을받은것임이논문은 1995 년 6월 29일접수하여 1995 년 9월 19일에채택되었음 단면적을계산할수있으며이로부터총폐부피를구할수 있고또한원하는각구역의부피를계산할수있다. CT의 영상에서폐관류스캔에서와마찬가지로각폐엽의부피 분율을구할수있다면폐절제후폐기능을예측하는데응 용될수있고, 폐관류스캔을이용한방법보다환자에게편 리하며정확한예측이가능할수있을것으로사료된다. 그러나과거에는상용으로지원되는 hardware 및 50- ftware 의제한으로말미암아 CT 를이용한폐부피의계산 은많은시간과노력이필요하여실용화되지못하였는데 최근상용의 hardware 및 50ftware 가비약적으로개선되 어위의노력을줄일수있게되었다. 이에저자들은정량 적 CT 를이용하여폐절제후폐기능을예측하는방법의유 용성을평가하고자하였다. 대상및방법 1993 년 11 월부터 1994 년 4 월사이의 6 개월간에폐엽또는일측폐절제를시행받은환자들중수술전에나선식 CT 를이용한흉부 CT 를시행받은환자중수술전에폐관류스 캔을시행받았거나수술후추적폐기능검사를시행받은 14 명의환자를대상으로하였다. 이중 6 명의환자는추적

2 대한방사선의학회지 1995: 33(4) : 폐기능검사가가능하였고 1 0명의환자는수술전에시행된 나선식 CT는 Somatome p lus S(Siem en s M edi cal Sys - 폐관류 캔과 CT의비교가가능하였다. 원인질환은 1 2명 t em, Er l an gen, Ge rman y ) 를사용하였다. 종양의발견또 에서폐암이었으며 2명에서는말기기관지확장증이었다. 는병기진단에도움을주기위해 80cc의 68% m eglumine 평균연령은 5 1 세였으며남녀비는 10 : 4 였다. 8명은폐엽 i oglicate(rayvi st 300: Shering A G, G e rmany) 를전완부 절제술을받았으며 6명은일측폐절제술 (pneum onecto - 의정맥에주사한후 120 kvp, 1 65 mas 의조건과 1.0cm의 my) 을시행받았다. 절편두께와초당 1. 2 cm의테이블이동속도로 캔을시 Table 1. Compari son 01 Preoperative Spirometric, RI-predicted and CT-predicted, and Postoperative Spirometric Pulmonary Function Data Pati ent Age/ Operation Preoperative CT-predicted RI -predicted Postoperative Number Sex Name FVC FEV1 FVC FE V1 FVC FEV1 FVC FE V1 M/38 LLL Lobectomy M/49 LU L Lobectomy M/58 Rt Pneumonectomy F/39 Rt M&LL Lobectomy F/54 Rt Pneumonectomy M/64 RML Lobectomy M/56 Rt Pneumonectomy M/42 RUL Lobectomy M/64 RLL Lobectomy M/46 RUL Lobectomy F/53 Lt Pn eumonectomy M/45 Rt Pneumonectomy F/40 Rt U&M L Lobectomy M/67 Rt Pn eumonectomy Abbrebration : FVC : l orced vital capacity, FEV1 : lorced expiratory vol ume at 1 second, RI : radioisotope, -: data not obtained AII numerics indicate litter i듀r~ i.._- _.~ ~A 갤爛 iι- _ ::=;;;;å 했 b Fi g. 1. Quantitation 01 total lunctioning lung volume (TF LV) and regional lunctioning lung volume (RFLV) a. TFLV is determ ined by a region 01 interest (ROI) which includes whole lung lield. Pixels with attenuation value greater than -500 HU (soft tissue) and less than HU (emphysema) were excluded. b. RFLV is determined by a ROI which includes the lobe that will be resected - 560

3 정명진외 나선식정량적 CT Postop. 2 Postop. 1.5 measure 1.5 measure o 5 l O o o 2 3 CT predict CT predict a b Fig. 2. Simple regression analysis of CT predicted versus postoperatively measured lung function a. For forced vital capacity, two variables are correlated lin early (r=o.988, p<o.001) b. For forced exp iratory volum e at 1 second, two vari ables are correlated linearly (r=o.994, p<o. 001 ) predict t _ 흉융 뚫행 UiI 톨희 예측폐기능치 = 수술전측정폐기능치 x (1 절제대상폐의기능가능한부피 / 전폐의기능가능한부피 )} 정량적 CT로부터얻어진예측폐기능치와폐관류스캔에서얻어진예측치, 그리고수술후추적검사로실측된폐기능치를비교하여상관계수를구하였으며이의통계적유의성을검중하였다. 결과 0.5 o O CT predict Fig. 3. Simple regression analysis 01 CT predicted versus RI predicted lung function for forced vital capacity. Note lin ear correlati on between the two variabl es (r=o.976, p<o.001) 행하였다. 고공간해상도연산재구성 (high spatial-frequency reconstru ction algorithm) 을이용하여 1.2cm 간 격으로단면영상을재구성하였다. 재구성된단면영상에서 전체폐야를포함하는관심영역 (region of interest) 과절 제대상인폐엽만을포함하는관심영역을그런후연속화소 방법 (contiguous pixel method) 을이용, 관심영역내에서 통기되는정상적폐실질의감쇠계수에해당하는 910 Hounsfield Uni t { 이하 H U 로약함 ) 부터 pixel 에해당하는면척을구하였다 (5-8 ) 500 HU 사이의 (Fig. 1). 각단 면영상에서구한면적을전체폐에서누적하여부피를계 산하였다. 수술후예측폐기능치는수술전측정폐기능치에절제 대상폐의기능가능한부피를전체폐의가능가능한부피 로나눈값을 1 에서감한치를곱하여계산하였다. { 수술후 직선회귀분석법을이용하여정량척 CT로부터얻어진예측폐기능치와폐관류스캔에서얻어진예측치또는수술후추적검사로실측된폐기능치간의상관계수를구하였다. 정량적 CT 예측치와추적실측치는매우근접된치를보였으며유의한상호관계가있었다 (FVC : r=0.988, p<o.ool : FEV1 : r=0.994, p <O.OO1) (Fig. 2). 또한정량적 CT 예측치와폐관류스캔예측치를비교하였을때역시매우근접된치로서유의한상호관계가있었으며 (FVC: r=0.976, p <0.001 : FEV1 : r=0.974, p<o.ool) 이를일측폐절제 (pneumonectomy) 를받은환자군 (FVC : r=0.876, p<0.01 : FEV1 : r=0.877, p <O.0 1) 과폐엽절제 (I obecto my) 를받은환자군 (FVC : r=0.980, p<0.001: FEV1 : r = 0.979, p < ) 으로구분하였을때에도양군모두에서폐관류스캔과비교하여유의한상호관계가유지되었다 (Fig.3). 고찰폐절제술전의절제후폐기능평가는매우중요한데, 이의평가원리는수술후폐기능감소의정도는절제대상인폐의전체폐에대한용적혹은폐혈관관류량분율에해땅한다는데기초하고있다 (2, 4)

대한방사선의학회지 1995: 33(4) : 559-564 a b Fig. 4. Methods for isolation of the functioning lung parenchyma a.

4 대한방사선의학회지 1995: 33(4) : a b Fig. 4. Methods for isolation of the functioning lung parenchyma a. CT scan shows region of interest (ROI) determined by drawing a line manually along the pleura (Ieft lung, arrows). Histogram f the ROI shows single peak at -900 HU HU b. CT scan shows ROI determined by drawing a line in outer perimeter of the lung (Ieft hemithorax, arrows). Histogram of the ROI shows double peak at -900HU--500HU and at -200HU-100HU. CT에서폐실질의 X선강쇠 (attenuation) 도는일차적으로혈액, 공기, 체액, 그리고폐조직의상대적비율에의해결정된다. Hedlund 등 (9) 의연구에의하면 CT에서의감쇠도는 OHU 이하에서대상의밀도와비례한다. 즉 1000mg/mL의밀도를가진물은 OHU로표현되며거의 Omg/mL 의밀도인공기는 1000HU로표현되며이사이의밀도를갖는물질들은밀도와감쇠도간에직선적인비례관계가있다. 동일한가정을폐에적용하면폐실질의감쇠도가폐밀도즉공기를포함한정도를반영한다고사료된다. 정상인에서측정된폐감쇠계수는비교적좁은범위내에국한된다. 또한환자의호홉상태에따라폐내공기분율이변하므로감쇠계수도변화한다. Kalender 등 (1 0) 에의하면정상인의폐감쇠계수는폐활량 (vi tal capacity) 의 80% 흡기상태에서 HU, 20% 흡기상태에서 HU 이었다. 폐실칠의정량화를위해서는관심영역에서종격동이나흉벽을제외하여폐실질만을분리하는과정이필요한데이를수작엽으로관심영역을설정하여계산하는방법은대단히힘들며동시에부정확할것이다. 컴퓨터를이용하여폐섣질을분리하는방법은변연추적법 (e dge tracking method) 과연속화소법이있다 (11). 변연추적법은폐와주변조직간의경계를이루는감쇠계수의급격한변화를컴퓨터가인식하여경계를연속적인션으로이어서관심영역으로설정하는방법으로처리속도가빠르고사용이간편한장점이있으나폐실질내에고법되어있는병변 ( 기포, 종괴, 부분적경화등 ) 을배제할수없는단점이있다. 연속화소법은대략설정된관심영역내에서지정된감쇠계수범위내 에속한화소만을선멸하는방법으로변연추적법과비교 하여상대적으로처리속도가늦고수작업이많은단점이 있으나고럽된폐내의상태를모두평가할수있는장점이 있다. 이러한장점이기능가능한폐용적의정량화의정확 성에중요한역할을하므로저자들은후자의방법을사용 하였다. 폐환기의변화를유발하는다양한질환에서 CT 상폐감 쇠도의변화를통반한다. 폐기종환자의경우, 폐실질중많 은부분이 -900HU 내지 -91O HU 이하의감쇠계수를 나타내며이보다낮은감쇠계수로나타나는 pixel들은병리적으로확인된폐기종과일치하였다 (5, 6). 또한 CT에 서보이는폐기종의범위는폐기능검사의수치와상호관 계가있다 (7). 저자들의경우와같이조영제를사용한경 우폐실질의감쇠계수도증가하나폐기종은정상실질에 비해감쇠의증가도미약하므로상기의기준이변화될필 요는없을것이다 ( 5). 미만성간질성폐질환환자에게서 -699 HU 이상의감쇠을보이는범위의비율도폐기능검 사수치와상호관련이있다 (8). 이러한연구결과들로부 터폐기능의대부분이 - 9 1O HU 에서 -699HU 사이의, 정상인의호기및흡기시감쇠계수사이에속하는폐실질 에의해이루어진다고인정할수있다. CT 의도수분포도 ( hi stogr am) 에서흉곽을포함한관심 영역의화소분포를보면대략 -400HU 에최저점이위치 하며수작업으로폐실질만을선택한관심영역의화소분 포는 -400HU 이하의곡선과매우유사하다 (Fig.4). 그 러므로 -400HU 를상한으로하여화소를헤아린다면가 장정확한연척을구할수있을것이다. 또한 CT에서보여

5 정명진외 : 나선식정량적 CT 지는대조되는두조직간의경계는두조직의감쇠의중간 값을보이는점이가장실제에근사하므로폐와주변연부 조직의경계는 350 HU 에서 -400HU 사이가될것이다. 이러헌결과와 Rienmuller 등 (8) 의 HU 를기준으로정상폐실질을구분하였다. 결과를고려하여 저자들의연구에서정량적 CT 를이용한절제후폐기능 예측치는술후추적실측치와매우좋은상호관계가있었 으며이는폐관류스캔을이용한여러연구 (3, 4) 의결과와 비교하여우월하였다. 또한폐관류스캔과 C T 를직접비 교하였을때두방법간에도유의한상호관계가있었다. 그 러므로절제후폐기능을예측하는데있어정량적 CT 가폐 관류스캔과비교하여우수하거나적어도동등한수준의 정확도를갖는다고사료된다. 또한 Wu 등 (1 2 ) 의연구와 비교하여서도좀더우수한결과를얻을수있었으며, 이는 저자들이나선식 CT 를이용하므로써 Wu 등 (1 2) 의연구 에서제한점으로지적되였던스캔간의호흡상태의불일치 로인한오차를극복할수있었던점에기인하는것으로 사료된다. 결론적으로, 정량척 CT 는비교적쉽게사용할수있 3 며, 폐절제후폐기능의정확한예측과동시에병변의발견 및병기결정에도도움이되므로폐절제대상환자의평가 에유용한지표가될수있으며폐관류스캔을대치할수 있는효과적인수단으로사료된다. 2. Ali MK, Mountain CF, Ewer MS, Jonston 0, Haynie TP. Predicting loss 01 p 비 monary lunction alter pulmonary resection lor bronchogenic carcinoma. Chest 1980 ; 77: Wernly JA, DeMeester TR, Kirchner PT, et al. Clinical value 1 quantitative ventilation-perlusion lung scans in the surgical management 01 bronchogenic carcinoma. J Thorac Cardiovasc Surg 1980 ; 80 : Olsen GN, Block AJ, T 이 as JA. Prediction 01 postpneumonectomy pulmonary lunction using quantitative macroaggregate lung scanning. Chest 1974;66 : Muller NL, Staples CA, Miller RR, Abboud RT Density mask" : an objective method to quantitate emphysema using computed tomography. Chest 1988;94 : Gould GA, MacNee W, Mclean A, et al. CT measurements 01 lung density in lile can quantitate distal airspace enlargement: an essential delining leature 01 human emphysema Am Rev Respir Dis 1988 ; Kinsella M, Muller NL, Abboud RT, Morison NJ, DyBuncio A Quantitation 01 emphysema by computed tomography using a density mask" program and correlation with p 비 monary lu nction tests. Chest 1990 ; 97 : Rienmuller RK, Behr J, Kalender WA, et al. Standardized quantitative high-resolution CT in lung disease. J Comput Assist Tomogr 1991 ; Hedlund LW, Vock P, Ellmann EL. Computed tomography 01 the lung densitometric studies. Radiof Cfin North Am 1983; 21 : Kalender WA, Rienmulle R, Seissler W, et al. Measurement 1 P 비 monary parenchymal attenuation: use 01 spirometric gating with quantitative CT. Radiofogy 1990 ; 175: Hedlund LW, Anderson RF, Goulding PL, Beck JW, Effman C그 *~ ~ 고 = 헌 EL, Putman CE. Two methods lor is이 ating the lung area 01 a - CT scan lor density inlormation. Radiofogy 1982 ; 144: Burrows B, Strauss RH, Niden AH. Chronic obstructive lung 12. Wu MT, Chang JM, Chiang AA, et al. Use 01 quantitative CT disease Inter-relationships 01 pulmonary lunction data. to predict postoperative lung lunction in patient with lung Am Rev Respir Dis 1965 ; 91 : cancer. Radiology 1994; 191 :

6 대한방사선의학회지 1995: 33(4) : Journal of the Korean Radiological Society 1995 : 33(4): Quantitative Spiral CT: Clinical Usefulness in Prediction of Postoperative lung Function in Patients with Pulmonary Resection' Myung Jin Chung, M.D., Jung-Gi 1m, M.D., Jin Mo Goo, M.D., In Cheol Jo, M.D., Kyung Mo Yeon, M.D. 1 Department 0' Radiology, Seoul National University College 0' Medicine Purpose: We evaluated the usefulness of quantitative spiral CT to predict postoperative lung function in patients undergoing p비 monary resection Materials and Methods : Fourteen patients in whom pneumonectomy or segmentectomy were performed underwent preoperative chest spiral CT and pulmonary function test( PFT). Six patients underwent postoperative f이 low-up PFT. Ten patients underwent preoperative radioisotope(ri) lung perfusion scan. Preoperative CT data were postprocessed with contiguous pixel method ranged from HU to -500 HU to quantify total functional lung volume(tflv) and regional volume to be resected(rflv). Postoperative lung function was predicted by following formula;predicted postoperative PFT value=preoperative PFT X (1 - RFLVITFLV). CT predicted value was compared with postoperative measured PFT value and those value of RI perfusion scan. Results: CT predicted values were very close to postoperative measured value and RI predicted value, and were correlated well with postoperative measured values (FVC : r=0.988, P< ; FEV1 : r=0.994, P< 0.001) and RI predicted values (FVC : r=0.976, P< ; FEV1 : r=0.974, p< 0.001). Conclusion: Quantitative spiral CT was useful to predict postoperative lung function and could be an effective alternative to RI perfusion scan. Index Words: Lung, CT Lung, surgery Computed tomography(ct), helical Address reprint requests to: Jung-Gi Im, M.D., Department of Radiology, Seoul National Uni ver si ty, College of Medicine ï 28, Yongon 깅 ong, Chongro-gu, Seoul Korea. Tel Fax

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317 318 319 320 1 3 5 5 5 5 2 321 : 1.,,,,, 06 2. X-ray beam penetration (density) (contrast) 03 3. patch coating, precipitation, flaking 03 4. centering 03 5. Esophagus, cardia, fundus, body, angle, antrum,