[H 한방시선의학회지 1998; 39: 825-830 경동맥의초고속조영증강자기공명혈관조영술 : 경동맥과경청맥의식판벌에대한시간조정변수의최적화 1 권우철 청태섭 주진양 2. Daisy Chien 3 Gerhard Laub 3 목적 : 초고속삼차원조영증강자기공명혈관조영술로경동맥질환을선별검사할때경동맥과경정맥의식판별을높이는최적의시간조정변수를정하고자하였다. 대상및방법 : 경동맥협착증및뇌혈관질환이의심되는환자 233명을대상으로다음과같은프로토콜에의하여시행한경동맥조영증강자기공명혈관조영영상을분석하였다. 환자는지연시간과획득시간에따라우선세군으로나누어전주정맥을통한조영제수동주업방식으로최적의시간조정변수를정하였다. 이렇게구한최적의지연시간과획득시간을이 용하여자동주입방식으로자기공명혈관조영영상을시행하여서로비교하였다. 영상의질은신호강도를기준으로 4등급으로분류하였고, 경동맥과경정액의식판별은정맥의조영증강의정도에따라 3등급으로분류하였다. 결과 : 지연시간 8초와획득시간 7초로조영제수동주업을시행한군에서의경동맥영상의질은 4등급중탁월한등급이 95.0%, 동맥과정맥의식판별은 3등급중명확한등급이 75.0% 인데반하여지연시간 5초, 획득시간 9초의군은각각 70.0%, 50.0% 이고, 지연시간 5 초, 획득시간 7초의군은각각 84.6%, 6 1. 5% 이였다. 지연시간 8초와획득시간 7초를이용한조영제자동주업군은각각 89.0%, 83.0% 로수동주업군과유의한차이를보이지않았다. 결론 : 경동맥질환의선별검사시초고속삼차원조영증강자기공명혈관조영술은지연시간을 8초, 영상획득시간을 7초로할때가장적절한영상을얻을수있였으며조영제수동주업군과자동주업군사이에큰차이가없었다. 경동맥질환의발견에있어서자기공명혈관조영술 (magne tic resonance angiography) 은크게유체속도강조기법 ( timeof-flight sequence: TOF) 과위상차대조기법 (phase contrast sequence) 으로대별된다. 그러나이러한기법들은심한경 동맥협착정도및협착후부혈류의흐름에대한정확한펑가는 불가능하였다. 최근빠른주사시간 (scan time) 의촬영법이개 발되면서일시주사 (b 이 us injection) 한조영제의 T1 이완시간 감소효과를이용한초고속조영증강자기공명혈관조영술 (ultrafast contrast-enhanced MR angiography) 이가능하게 되었다 (1, 2). 가장이상적인경동맥의초고속조영증강자기공 명혈관조영영상은경정맥의조영증강이없이조영제의농도가 동맥에서최고도일때얻을수있다. 이러한최적의경동맥영 상을얻기위하여경동맥의적절한조영제의농도에대하여많 은연구가진행되어왔으며그중에서 Gd-DTPA 의일시주사 시두배용량 ( 체중 1Kg 당 0.2mmol) 을사용하는것이적절 l 연세대학교의과대학진단방사선과학교실연세대학교방사선의과학연 구소 2 연세대학교의과대학신경외과학교실 3Siemens AG, Germany 이논문은 1998 년 6 월 10 일접수하여 1 998 년 8 월 31 일에채택되었음. 하다는연구결과가보고된바있다 (3). 그러나아직까지영상을얻는시간 ( 지연시간 [delay time] 및획득시간 [acquisition time]) 에있어서정형화된프로토콜 (protoco l) 이없는실정이다. 본연구에서는초고속삼차원조영증강자기공명혈관조영술 (ultrafast three-dimensional contrast-enhanced MR angiography) 로경동맥의질환을선별검사시최적의지연시간및획득시간을정하고자하였다. 아울러상기의방식으로조영제주업방법을달리하여수동식과자동식주업방식을실제엄상에서실시하여어느주업방식이경동맥의묘사에우월한지를비교형가하고자하였다. 대상및방법 1997년 6월부터 19981건 1월까지본원에내원하여경동맥협착및뇌혈관질환이의성되어초고속삼차원조영증강자기공명혈관조영술을시행한환자 233명을대상으로하였으며남자가 134명, 여자가 99명이었고나이는 19세에서 90세까지평균 55세였다. - 825 -
m 삐m 때-m 때빠때[ 따 띠α띠따 따짜얀권무칠오 1: 겸동맥의초고속조염증강자기공명휠관조영술 이 모든환자에서조영제주업시작시정부터정해진지연시간 경과한후동일한영상획득시간의자기공명혈관조영술을 시간간격이없이연속하여네차례 (4 phase) 반복시행하였다. 이때환자는지연시간과획득시간의변화에따라 4 개의군으로 나누었다. 환자의배열은순서대로첫환자군을검사한후에 다음군의시간변수에따라진행하였다. 먼저처음세군은조영제의수동주입방식을이용한군이다. 첫번째군은지연시간 5 초후에획득시간 9 초를사용한 60 명을대상으로하였다. 조영 증강자기공명혈관조영술의시간 - 신호강도곡선을고려하면, 조영증강된동맥만선택적으로얻기위해서는동맥기에서조 영제의농도가최대인동시에정맥기로조영제가유압, 혼합되 기전의영상획득기간창 (acq ui sition window) 내에영상을얻 어야한다 (Fig. 1). 두번째군은보다선택적인동맥기를얻기 위하여영상획득기간창을좁게하여획득시간을 7 초로정하였 으며지연시간은 5 초를사용하여 1 3 명을대상으로하였다. 그 리고지연시간 8 초와획득시간 7 초의세번째군은 60 명을대상 으로하였다. 가장좋은일시조영효과를얻기위하여첫번째와 세번째군에서케이공간중심부의자료획득이조영제주입시작 부터 1 8.5 초에되도록하였으며따라서이는제 27 1( phase) 의 영상획득에해당한다. 네번째군은 100 명을대상으로하였으며 지연시간 8 초와획득시간 7 초의시간조정변수로조영제자동주업기 (Spectris MR Injector, model SBT 200: MedRad, Pittsburgh, USA) 를이용하였다. 모든환자의좌측전주정맥 (antecubital vein) 으로체중 1 Kg 당 0.2mmol 의조영제 (Magnevist, Schering, Germany) 를 18-Gauge 정맥내도관을이용하여주입하였다. 수동주입시 는 5 초내에 20ml 를일시적주사하였고, 자동주업시는 4 ml/sec 의속도로주사하였다. 양자모두그직후 20ml 의생 리식염수를같은도관을통해즉시주사하여조영제의전량이 정맥내로주입되도록하였다. 1.5T 초전도형자기공명영상기기인 Magnetom Vision{Sie mens AG, Erlangen, Germany) 을이용하였고경통맥영상을 주로얻기위하여 Neck CP array 코일을사용하여경동맥분 지부가중심이되도록하여촬영하였다. 초고속조영증강자기 공명혈관조영영상기법으로는 FISP 기법 (TR/ TE /FA = 3. 2/ 1.1 / 35 0 ) 을이용하였다. 획득시간 9 초의군은행렬 (mat rix) 96 x 160 화소, 관찰시야 (field of view : FOV) 175 x 280, 판두께 (s lab thickness) 는 80mm 으로촬영하였고, 획득시간 7 초의군은각각 87 x 160 화소, 130 x 260, 70 mm 이였다. 최대 강도투사 (max imum intensity projection : MIP) 로재구성한 관상변영상은두명의방사선과의사에의해독립적으로분석 되었다. 환자의임상적정보없이다음과같은기준에의하여분 류하였다. 경동맥영상의질은관찰자의육안으로, 신호강도 (signal intensity) 의균일성 (homogenei ty), 균등분포 (uniform distribution), 밝기 (brightness) 를고려하여 Excelle nt ( 선명하게 contrast tnl8ctlon delay ttme.. Tlme Fig. 1. Timing of contrast injection and data acquisition of ultrafast 3D contrast-enhanced MR Angiography of the carotid artery. Imaging acquisition is delayed after beginning of contrast injection. To fill the central K space during the period of peak arterial enhancement, the midpoint of data acquisition is adjusted to coincide with the midpoint of peak arterial enhancement 2,녔없D m pm m 삐m 때 m e n e r m - 아 m 쟁삐- e - 826 -
애ι대한밤사선의학호 지 1998; 39: 825-830 보인다 ), Good ( 웬만큼보인다 ), Fair ( 희미하게보인다 ), Poor ( 보이지않는다 ) 로구분하였다 (Fig. 2). 경동맥과경정 액의식판별은경동맥이 Excellent 또는 Good 등최고의조 영증강을나타내는영상에서경정맥의조영증강이전혀없을 때 Definite 으로정하였고, 경정맥의조영증강이나타나면 Subtle, 경정맥의조영증강이두드러져서경동맥과의식판별 이어려울때를 Mixed 로정하였다 (Fig.3). 이러한구분은네 차례의연속영상중가장좋은영상으로비교하였다. 그리고 최대의식판별을나타낸상을선택하여조영제의수동및자동 주업방식에따른일시조영효과를비교하였다. 자료의통계적인분석으로영상질의 Excellent 등급과식 판별의 Definite 등급의각군간의유의성에대하여 Pear son's Chi 용 quare test 를사용하였다. 조영제의수통및자동 주업방식의일시조영효과는 Continuity Adj. Chi-square test 를사용하였다. 95%(p < 0.05) 신뢰구간에서유의성을검정하 였다. 결 자기공명혈관조영영상에서 188 예는특별한이상소견을발 견하지못하였고, 편측경동맥협착을 31 예, 양측경동맥협착 은 14 예를관찰하였다. 과 경동맥영상의질은 Excellent 등급이지연시간 5초와획득시간 9초로자기공명혈관조영술을시행한첫번째군에서 70.0 %, 지연시간 5초와획득시간 7초의두번째군은 84.6%, 지연시간 8초와획득시간 7초의세번째군은 95.0% 이였다 (p=o. 00 1)- (Table 1). 경동맥과경정액의식판별정도는 Definite 등급이지연시간 5초와획득시간 9초로시행한첫번째군에서 50.0 %, 지연시간 5초와획득시간 7초의두번째군은 6l.5%, 지연시간 8초와획득시간 7초의세번째군은 75.0 % 를나타내었다 (p = 0.002) (Table 2). 따라서지연시간 8초와획득시간 7 초의시간조정변수가영상의질과식판별에있어가장우수하였다. 자동주업방식과의비교를위하여수동주입방식에서결론을내린최적의시간조정변수를이용하였다. 100명을대상으로실시한결과, Excellent 등급의영상의질은 89.0%, 경동맥과경정맥의식판별은 Definite 등급이 83.3% 으로나타났다. 이는수동주입방식과비교하여볼때통계적유의한차이를보이지않았다 (p = 0.307) (Table 1, 2). 모든환자에서연속적으로얻어진네개의혈관조영상에서조영증강빛경동맥과경정액의식판별정도가가장적절히이루어진시기를분류하였다. 8초의지연시간후 7초의획득시간을이용한조영제의수동주입방식의군에서식판별이가장적절한시기는 171 에서 13.3 %, 2기는 48.3%, 3기는 36.7 %, 그리 Table 1. Image Quality of Carotid Artery on Ultrafast Contrast-Enhanced MR Angiography Delay time/acquisition time Excellent Good Fair Poor Manual Injection Group 1 5 sec /9 sec 42 (70.0%) 9(15.0%) 5 (8.3 %) 4(6.7%) Group 2 5 sec /7 sec 11 (84.6 %) 2(15.4%) Group 3 8 sec /7 sec 57 (95.0 %) 3( 5.0%) Mechanical In jection Group 4 8 sec /7sec 89 (89.0%) 7( 7.0%) 3 (3.0%) 1(1.0%) Fig. 3. Demonstration of the discrimination of the arterial phase from the venous phase on ultrafast 3D contrast-enhanced MR angiograph Y of the carotid artery.
권루칠오 1 : 경동맥의초고속조영증감자기공명훌관조영술 Table 2. Discrimination of Arterial Phase from Venous Phase on Ultrafast Contrast-Enhanced MR Angiography of Carotid Artery Delay time/acquisition time Manuallnjection Group 1 5 sec /9 sec Group 2 5 sec /7 sec Group 3 8 sec /7 sec h echanical Injection Group 4 8 sec/7 sec Definite Subtle Mixed 30(50.0 %) 21(35.0 %) 9(15.0%) 8 (6 1.5 %) 5 (38.5 %) 45 (75.0 %) 15 (25.0 %) 83 (83.0 %) 13(13.0 %) 4( 4.0%) 고 4 기는 1.7 % 의분포를나타내었다. 이에반하여조영제의자 동주입방식의군은 1 기에서 0%, 271 에서 68.0%, 371 는 26.0%, 그리고 471 는 6% 의분포를보였다. 따라서조영제의일시조영 효과는자동주입기를사용한군 (68.0 % ) 이같은시간조정변수의수동주입방식의결과 (48.3%) 보다월등하였다 (p = 0.022). 고 자기공명혈관조영술은비침습적인검사방법이면서조영제의 부작용이극히드물어경동액내막절제술 (caro tid endarterectomy) 전의검사방볍으로써고식적인경피혈관조영술을대치 하려는과정중에있다 (4, 찰 5, 6). 최근삼차원유체속도강조자 기공명혈관조영술이임상에서가장널리이용되고있으며이는 이차원유체속도강조기법에서흔히발생하는절편오등록효과 (slice misregistration artifact) 를제거할수있는기법이다. 이러한기존의조영제를사용하지않는자기공명혈관조영술에 비하여초고속조영증강자기공명혈관조영술은 in-plane satu ration 을제거하여보다정확한협착부위를관찰할수있으며 T1 이완시간을짧게하여유동인공물 (flow artifact) 을줄일 수있는새로운기법이다 (7). 또 slice interpolation 기볍을함 께사용함으로써케이공간의일부 (60% 내외 ) 에만자료를넣 음으로써촬영시간을줄일수도있다. 따라서평균 40% 까지촬 영시간이감소될수있으므로절약된시간을기본절편영상을 더앓게만들수있거나해상도를높이는데이용할수있다. 또 한촬영시간의단축으로환자의호홉에의한운동인공물을줄 일수있으며정맥기의출현을최대한억제할수있고조영제의 과도사용을자제할수있어초고속조영증강자기공명혈관조 영술은점차보편화되고있다. 급속획득기법을이용한초고속조영증강자기공명혈관조영 술은자료획득 (data acquisition) 과연관한적절한조영제주 엽의시기가영상의질을좌우동 } 는관건이다 (8). 이론적으로 동맥기에서의최대조영증강시기는케이공간의중심부가채워 지는자료획득의시기와일치하여야하며그렇지않으면영상 이흐려지거나혈관의조영증강이균등하지않다. 따라서자료 획득의최적의시간을알아내기위하여여러방법들을이용하 기도한다. 약 1ml 정도적은양의조영제를미리주업하여최고 의동맥조영증강시간을알아낸후검사를시행 õ} 는방법이있 다 (9). 이방법은실제검사시간이외의시간이필요하다는것 과미리주입된, 비록적은양이기는하나, 조영제의영향으로배경조직의조영증강효과가나타나는단점이있으며소량의조영제유업에따른혈류흐름과대량의유업에따른혈류흐름의통과지연효과가다를수있다. 최근조영제의감지및자료획득의시작을실시간이차원평면촬영하여자동으로해결히는방법이개발되는추세이다 (1 0, 11). 이방법또한긴검사시간이필요하다는것과동맥기와정맥기의분별력이떨어지는단점이있다. 또한환자의호흡이나움직임에의하여제대로유발 (triggering) 이안되면실효를거두지못하며어느정도경험적요소의지연시간이첨가된다. 이번연구에서는단지선별검사가목적인경우도많이있었지만심각한증상이있음에도불구하고침습적인고식적혈관조영숭을꺼려 õ} 는경우도있였다. 따라서검사방법이간편하고신속하면서도한편으로는뇌및경동맥질환의비중을고려할때질병의유무및정도를평가할수있는양질의영상이필요하였다. 따라서불특정다수의환자에게시도하더라도어느정도이상의영상을얻을수있는간편한조영주업방법의개선이시급하였다. 이러한모든개인의정확한순환시간을미리알기에는어느정도한계가있음을전제로하고, 영상을얻는시간을일률적으로정하였다. 정맥을통한일시주사후첫순환의조영제의농도는전체혈액과희석된 ( 죽재순환된 ) 후보다높다. 실제첫순환의조영제의농도는환자의혈액순환속도, 심박출량, 싱장박동률, 나이, 체격, 그리고혈관질병의유무및정도에따라다르다. 일반적으로한고정된시점에서동액기를얻는다변경우에따라적절한영상을얻지못할가능성이있는것이사실이다. 따라서저자들은임의로고정된시점에서한번의동맥기를얻는대신조영제주업후빠른영상획득시간으로짧은시간내에다수의연속영상을얻어어느시점에서인가는촬영될수있도록하여동맥기에대한개인적편차범위를극복하고자하였다. 이번연구의결과로이러한동맥기의개인적편차범위는짧은영상획득시간에의해극복되었음을밝힐수있었다. 경동맥의최척의자료획득시간에관하여지금까지발표된결과 (1 2, 1 3 ) 및이번연구결과를바탕으로, 크게세가지의요소가결정적인역할을하는것으로생각된다. 같은케이공간의중앙정임에도불구하고자료획득시간이더짧을수록 ( 즉영상획득기간창을더좁힐수록 ) 영상의질이높아졌으며, 적절한지연시간이동맥과정맥간의식판별을높일수있는요소가되었다. - 828 -
대한밤사선의학호 지 1998; 39 :825-830 급속자료획득기법을이용한이번연구에서는조영제의수동 주입으로도경동맥영상의질및정맥과의분별력을높은수준 으로유지할수있다. 조영제의수동주업은사용하기쉽고환자 와의직접적인접촉을통하여안심을시키며, 호흡정지 (breath -hold) 를직접지시할수있는등의장점이있다. 이러 한요건들과조영제자동주업기가보편화되지않음을고려할 때아직까지수동주업을선호동 } 는실정이다. 이와반대로조영 제자동주엽의장점으로는주업속도가엄격히지격지며생리 식염수정주 (saline flushing) 에따른시간오차를줄일수있 다. 즉빠른속도의조영제주업은조영제가폐순환계를거치는 동안에희석되어필요이상의조영증강지연과동시에원치않 는정맥조영증강이되는것을억제할수있는장점이있다. 그 러나지금까지두가지조영제주업방법에대한객관적인비교 결과는충분하지않았다. 간자기공명영상의간동맥기의최적 화에관하여조영제의자동주입조영증강자기공명영상 (93 % ) 이수동주입영상 (61 % ) 보다성공적이라는연구가보고된바가 있으나 (14), 저자들이시행한경동맥자기공명혈관조영영상에 서의결과와는차이가있었다. 영상의질및경동맥과경정맥간 의식판별정도는두가지방식간에유의한차이를보이지않았 다. 다만조영제의일시조영효과에있어서 X 똥주업방법이수 동주업방법에비하여우수한결과를나타내었다. 결론적으로선별검사를목적으로시행한경동맥의초고속삼 차원조영증강자기공명혈관조영술은지연시간이 8초, 영상획 득시간이 7 초일때가가장적절한영상을얻을수있었다. 일시 조영효과는조영제자동주업기를사용할때가우수하였으나수 동주업만으로도영상의질및경동맥과경정맥의식판별에는 큰차이가없었다. 3. Chung T-S, Lee DH, Hong KS, et al. What is optimal dose o[ Gd-DTPA in aortic blood during breath-hold 3D-TOF MRA? In Oudkerk M, Edelman RR High-poωe r gradient MR -imaging. Berlin: Blackwell Science, 1997; 313-314 4. Nicholas GG, Osborne MA, Jaffe JW, Reed III JF. Carotid artery stenosis: preoperative noninvasive evaluation in a community hospital. J Vasc Surg 1995; 22: 9-16 5. Vanninen RL, Manninen HI, Partnen PK, Tulla H, Vanio PA. How should we estimate carotid stenosis using magnetic resonance angiography. Neuroradiology 1996; 38: 299-305 6. Patel MR, Kuntz KM, Klufas RA, et al. Preoperative assessment of the carotid bifurcatioh. Stroke 1995; 26: 17 53-1758 7. Prince MR. Gadolinium-enhanced MR aortography. Radiology 1994; 191: 155-164 8. Mezrich R. A perspective on k space (tutorial). Radiology 1995 ; 195: 297-315 9. Earls JP, Rofsky N1ι DeCorato DR, Krinsky GA, Weinreb JC. Breath-hold single-dose Gadolinium-enhanced three-dimensional MR aortography usefulness of a timing examination and MR power injection. Radiology 1996; 201: 705-710 10. Foo TKF, Saranathan MS, Prince MR, Chenevert TL. Automated detection of bolus arrival and initiation of data acquisition in fa st three-dimensionaj, gadolinium-enhanced MR angiography Radiology 1997 ; 203 : 275c280 11. Prince MR, Chenevert TL, Foo TKF, Londy Fι Ward JS, Maki JH. Contrast-enhanced abdominal MR angiography: optimization of imaging delay time by automating the detection of con trast material arrival in the aorta. Radiology 1997 ; 203: 109-114 12. Boos M, Scheffler K, Seelig J, Bongartz G. First pass contrasten hanced MR angiography, timing and contrast agent concentration in carotid imaging. In: Book of abstracts: International Society for Magnetic Resonance in Medicine 1997. Vancouver, Canada : International Society for Magnetic Resonance in Medi cine, 1997; 204 13. Hany TF, McKinnon GC, Pfammatter T, Debatin J F. Optimizatz 띠 10 on o[ contπras t tzmu 참 고 문 헌 Book of abstracts: International Society for Magnetic Resonance in Medicine 1997. Vancouver, Ca nada International Society for 1. Bongartz GM, Boos M, Winter K, Ott HW, Scheffler K, Stein- Magnetic Resonance in Medicine, 1997; 786 brich W. Clinical utiiity of contrast-enhanced MR angiography. 14. EarIs JP, Rofsky NM, DeCorato DR, Krinsky GA, Weinreb JC Eur Radiol 1997; 7(suppl. 5): S178-S 186 Hepatic artetial-phase dynamic gadolinium-enhanced MR imag 2. Leung DA, McKinnon Gc, Davis CP, pfamma - 829 -
뭔루칠오 1 : 경동맥의초고속조염증강자기공명힐관조영술 J Korean Radiol Soc 1998; 39 : 825-830 Ultrafast Contrast-Enhanced MR Angiography of the Carotid Artery : Time Optimization for Discrimination of the Arterial from the Venous Phase 1 Woo-Cheol Kwon, M.D., Tae-Sub Chung, M.D., Jin-Yang Joo, M.D. 2, Daisy Chien, Ph.D. 3, Gerhard Laub, Ph.D 3 ld ep 띠 arπtmentμt of Di 띠 Q 앵 gno s tμiκc Ra 띠 d i o 이 lωogy, Yonse 잉 i U 마 J nit Reseaαrπ.c 이이 h Ins띠tμ 따ztμωu 띠iμte of Radiological Science, Yonsei University 2Department of Neurosurgery, Yonsei University College of Medicine 3Siemens AG, Germany Purpose: To investigate the optimal delay and acquisition time for discrimination of the arterial from the venous phase in ultrafast 3D contrast-enhanced MR angiography of the carotid artery Materials and Methods:We reviewed the MR angiographic findings of 233 patients in whom carotid stenosis and cerebrovascular disease were suspected. On the basis of delay and acquisition time they were divided into four groups. In the first three, contrast material was injected manually, and after the optimal time, mechanical injection was used for the last group. On the basis of signal intensity of the carotid artery, image quality was graded in four steps. Discrimination of the arterial from the venous phase was graded in three steps, based on the degree of venous enhancement Results:The best grade of image quality was 70 % in the first group, 85 % in the second, and 95 % in the third. In discrimination of the arterial-venous phase, the most definite grade was 50 % in the first group, 62 % in the second, and 75 % in the third. Between manual and mechanical injection groups, there was no significant difference in image quality and discrimination of the arterial-venous phase. Conclusion: These results suggest that for ultrafast 3D contrast-enhanced MR angiography of the carotid artery, with manual injection of contrast material 8-second delay time and 7-second acqusistion time are optimal. Index words: Carotid arteries, MR Magnetic resonance (MR), contrast enhancement Magnetic resonance (MR), vascular studies Address reprint requests to: Tae-Sub Chung, ν1 D., Department of Diagnostic Radiology, Yonsei University ColJege of Medicine, YongDong Severance HospitaL I 146-92, Dogok-Dong, Kangnam-Ku, SeouL 135-270, Korea Tel. 82-2-3497-3 514, Fax. 82-2-3 462-5472 - 830 -