경희의학 : 제 27 권제 1 호 종 설 J Kyung Hee Univ Med Cent : Vol. 27, No. 1, 2011 확대와색조변화를이용한내시경진단 - 상부내시경에서 NBI 의활용 Magnifying Endoscopy, NBI and Others Usefulness of NBI in the Upper GI Tract 장재영 경희대학교의학전문대학원내과학교실 서 위장관암을치료함에있어서생존율을높일수있는방법은조기에발견하고조기에치료하는것이다. 조기에진단하기위한중요한요소들은내시경을받는무증상의대상군을확대하고정확하고감별력있는방법으로미세한병변을잘찾아내는것이다. 국내에서는전국민을대상으로한건강검진내시경의확대로, 무증상의성인에서우연하게위장관암이진단되는경우가증가하게되었다. 2000년이후위암중조기위암이차지하는비율이 50% 에가까운것으로보고되었다. 대상의확대에못지않게중요한것이내시경을통해위장관암을잘찾아내는것이다. 1950년대초반에개발된 gastrocamera는위의궤양이나용종형태의진행성암을관찰할수있었으나조기위암의감별은불가능하였다. 1980년대이르러 IIb형태의미세한조기위암이관찰되었으며 1980년대말에미세한형태의점막변화만보이는조기위암을진단하게되었다. 최근고해상도의전자내시경이개발되어미세한암을기존보다더진단하기수월해졌지만아직까지육안으로염증과암을구분하기가용이하지않아색소내시경과조직검사에진 론 책임저자 : 장재영, 경희대학교의학전문대학원내과학교실 Tel: 02-958-8260, Fax: 02-958-8199 E-mail: jyjang@khu.ac.kr 단을전적으로의존하고있는현실이다. 내시경으로암을염증과쉽게감별하고, 관찰하고싶은욕망은새로운광학기술을이용한내시경의개발을서두르게되었다. 최근에개발된협대역영상 (narrow band imaging, NBI) 은색조변화로점막의형태와혈관을보다두드러지게관찰할수있는광학기법으로, 위장관질환의진단에새로운전형을제시하였다. 본고에서는식도와위병변관찰시협대역영상의활용에대해서언급하고자한다. 협대역영상의개발배경 위장관암은점막에서발생하여진행하기때문에점막병변의병리학적인진단을보다객관화할수있도록점막병변의구조와형태와색을디지털화하는연구를시작하게되었다. 1994년에일본에서동경대개발팀과올림푸스사가공동으로연구를진행하였다. 암과염증병변과의파장의차이를분석하기위해식도, 위, 결장조직에서 2,000개가넘는샘플을분석하였다. 병변에빛을조영하였을때반사되어나오는빛의파장을수치화하여분석하는분광법 (spectroscopy) 을이용하였다. 결장암에서염증과는다른파장의차이를인지하였고, 주로청색 ( 파장이짧은 ) 의단파장가시광선에서특징적인차이가관찰되었다. 이를분석하여 1999년도에협대역영상의 - 1 -
경희의학제 27 권제 1 호 2011 유용성에관한첫연구가발표되었다. 2005년 12월에올림푸스사를통해상업적으로시판되었으며, 국내에서는 2006년도에대한소화기내시경학회산하신기기위원회를통해협대역영상의유용성이검증되었고현재대학병원은물론개원가까지협대역영상내시경이보급되어널리사용되고있다. 협대역영상의원리 기본원리는조직에빛을조영하였을때투과하는깊이는빛의파장의길이에비례한다는것이다. 위장관암은점막에서기원하기때문에점막까지만투과할수있는파장이짧은청색의단파장가시광선을이용한다면미세한초기위장관암을관찰하는데도움이될것으로생각할수있다. 또한암생성및전이에중요한이론으로생각되는혈관신생 (angiogenesis) 이론에따르면, 암은혈관이풍부하고, 신생혈관을촉진하기때문에, 정상과다른혈관상을인지할수있다면암진단에도움이될수있을것이다. 주로단파장가시광선은혈관내에헤모글로빈에흡수되어반사되지않기때문에단파장가시광선으로혈관을조영할경우검은색으로관찰이된다. 그러므로 415±15 nm ( 청색 ), 540±15 nm ( 녹색 ) 의파장의좁은영역 (30 nm) 의빛을조영할경우, 점막병변의미세한차이를색으로두드러지게표현할수있고, 점막표층의혈관상을보다명확하게관찰할수있다. 국내에서시판되는협대역영상의본체 (EVIS LUCERA SPECTRUM system, CV-260SL, Olympus Medical Systems Co., Ltd., Tokyo, Japan) 는 415±15 nm, 54015nm 파장의빛만을투과시키는필터가있어기존의백색광 (white light) 으로관찰하다가협대역영상으로전환하기위해스위치를누르면이필터가삽입되어두파장의좁은영역만투과하게된다. 병변을조영하고반사되는빛을단색집광판 (monochromal charge coupled device) 에서흡수하여영상을구현하게된다. 흑백의영상은해상도가낮기때문에단색집광판에흡수된빛을다시 RGB 색으로합성하여컬러영상을구현한다 (Fig. 1). 그러므 로영상의주된색은갈색과녹색으로구성되어, 흑백의컬러보다는높은해상도로병변을관찰할수있다. 협대역영상의역할및응용 협대역영상은크게두가지의역할로요약할수있다. 첫째, 전자색소내시경 (optical/digital chromoendoscopy) 의역할과둘째, 확대내시경과함께사용하여조직검사를시행하지않고관찰만으로병리진단을가능케하는 optical biopsy의역할이다. 병변관찰을위해사용되는색소는병변에분무하고, 세척하는데시간이오래걸리며, 함몰형병변의경우색소가병변에고이게되어병변의점막변화를관찰할수없는단점이있다. 협대역영상을이용하면색소를병변에도포하지않더라도스위치를누름으로써간단하게협대역영상을구현할수있으며, 색소내시경에버금가는병변의관찰이가능한것으로보고되었다. 또한확대내시경과함께사용하여미세혈관과미세구조물을더욱확실하고간편히관찰할수있게되었다. 결장용종의 pit 양상을보다명확하게관찰할수있어조직검사를시행하지않더라도제거해야할선종성용종인지제거하지않아도되는염증성, 과증식성용종인지구별이가능하게되었다. 기존의백색광내시경검사에서구분이잘되지않았던바렛식도의경계및위-식도접합부의관찰, 역류성식도염진단이협대역영상으로인해한결수월해졌다. 그러나식도와결장과같이관강이좁아단파장가시광선 (400~500 nm) 의어두운광원에서도병변을잘관찰할수있는장기와달리위와같이관강이넓은장기에서는어두운광원때문에협대역영상으로는병변을관찰하기가용이하지않으며화질이거칠고어둡다는단점이대두되었다. 현재까지협대역영상만으로는위병변관찰의유용성이검증되지못했으며, 확대내시경과함께사용했을경우기존의색소를대체할수있다고보고되었다. 확대내시경은병변의미세표면과미세혈관의변화를최대 80배까지확대하여관찰함으로써병변의조직학 - 2 -
장재영 : 확대와색조변화를이용한내시경진단 - 상부내시경에서 NBI 의활용 Fig. 1. Conventional medical video endoscope system with the RGB sequential illumination method and the NBI system. 적진단을시각적으로가능하게한검사법이다. 여러병변에대한 pit 모양이기술되었고, 조직검사와의결과를일치시키기위한 pit 양상분류가다양하게보고되었다. 그러나 pit 양상을잘관찰하기위해확대내시경전에도포하는아세트산 (acetic acid) 이점막세포를파괴하여병변관찰이용이하지않은단점과색소도포로인한오랜검사시간은확대내시경이극복해야할과제였다. 최근에확대내시경시도포하는색소를대신하여협대역영상을이용하여위점막의미세구조와미세혈관을보다명확하게구분하였고검사시간이단축되는등기존의확대내시경연구를한단계발전시키게되었다. 본체및내시경기기 협대역영상내시경본체 (EVIS LUCERA SPECTRUM system, CV-260SL, Olympus Medical Systems Co., Ltd., Tokyo, Japan) 확대내시경 (GIF-Q240Z, GIF-H260Z, Olympus Medical Systems, Co., Tokyo, Japan) 협대역영상으로식도관찰 식도는위장과는달리점막이편평상피이므로위장에서관찰되는 pit이관찰되지않는다. 협대역영상으로관찰할경우전반적인식도점막의색은윤기를띤옅은녹색으로관찰된다. 옅은녹색을보이는것은점막하층의풍부한혈관때문이며점막내표층혈관은 415 nm 파장대부분이흡수되고반사되지않으므로짙은갈색을띠게된다. 식도는녹색, 위는갈색으로관찰되므로위-식도접합부는협대역영상으로기존의백색광내시경보다 3배이상잘관찰할수있는것으로보고되었다. 편평한형태인 IIb형의조기식도암은붉은색의색조변화만보이는경우 - 3 -
경희의학제 27 권제 1 호 2011 로, 백색광내시경으로진단하기매우어렵다. 붉은색의색조변화는표층혈관이두드러지기때문에관찰되는것인데협대역영상에서는갈색으로주변의옅은녹색과는선명하게관찰되어경계를명확히관찰할수있다. 그러나실제로염증과궤양흔적도짙은갈색으로관찰되기때문에짙은갈색병변만으로염증과암을구별하기는어렵다. 한연구에서확대내시경없이협대역영상만으로관찰하였을때, 짙은갈색병변이보일경우루골액에염색되지않는소견과비교하여식도암으로진단할수있는특이도는높았지만민감도는낮았다고보고하였다. 그러므로확대내시경을이용하지않고협대역영상만으로는염증과조기암을구별하기는매우어려운문제이다. 협대역영상을이용한확대내시경으로식도병변관찰 1. 바렛식도 국내에서는바렛식도에서발생한식도선암이매우드물기때문에바렛식도환자에서추적검사나치료지침이확립되어있지않은실정이다. 그러나서구에서는바렛식도에의한선암의발생이매우높아바렛식도의진단, 추적검사에대한연구가매우활발히이루어지고있다. 내시경적으로바렛식도가의심되지만조직검사로장화생 (intestinal metaplasia) 을진단할수있는정확도는낮아단분절바렛에서진단의정확도는 25~50%, 장분절바렛에서는 80% 로보고되었다. 그러므로진단의정확도를높이기위한다양한연구가이루어졌으며, 확대내시경으로원주상피의모양을관찰하여장화생을유추하고표적조직검사를시행하는검사의유용성연구가이루어졌다. 메틸렌블루를이용한확대내시경에서점막이 tubule/villous형태로관찰될경우, 특수장화생 (specialized intestinal metaplasia) 을진단할수있는양성예측도, 민감도, 특이도는 90%, 56%, 95% 로백색광내시경의 40%, 24%, 67% 보다더높은것으로보고되 었다. 또한점막이부정형으로관찰될경우모든예에서고이형성증으로진단되었다. 협대역영상을이용한확대내시경연구에서도색소를산포하는것과같은진단적가치를보였으며오히려색소산포보다간편하게시행할수있는것으로보고되어현재는협대역영상이메틸렌블루, 아세트산등의색소를대체하여널리사용되고있다. 2. 식도암식도점막을확대하여관찰할경우, 테니스라켓모양의짙은갈색의미세한혈관이관찰되는데, 이것은점막하층혈관의분지에서기원한점막내혈관으로, intra-epithelial papillary capillary loop (IPCL) 로불린다. IPCL의모양변화로염증과식도암의감별이가능하며, 나아가식도암의침범깊이를유추할수있는것으로보고되었다. 저자들은 IPCL의형태를 4가지형태로기술하여혈관의확장, 구불구불한모양, 한혈관내에서직경의변화, 여러 IPCL이다양한모습으로관찰되는경우등, 이네형태가각각또는혼합하여관찰되는정도에따라 I~V형으로분류하였다. Type I ( 정상점막 ), II ( 재생상피또는염증 ), III ( 저이형성증 ), IV ( 고이형성증 ), V ( 암 ) 로구분할수있으며, Type V를세분화하여 V-1형 (m1), V-2형 (m2), V-3형 (m3, sm1), V N 형 (sm2이상침범 ) 으로분류하였다 (Fig. 2). 조기식도암의경우관찰되는 IPCL 모양에따라치료방향을결정할있다고하였고, IV~V-2형은내시경절제술을, V-3형은진단을위한내시경절제술을시행하며, V N 형은수술을권고하였다. 그러나실제로임상적으로적용하기에관찰자간에일치율이높지않고, 많은경험과관찰이필요한부분이다. 그러므로식도관찰동안백색광내시경에서붉은색조변화가관찰되거나, 협대역영상에서짙은갈색병변, 루골액에서염색되지않는병변이관찰되면확대내시경으로크게 V형의 IPCL만감별할수있다면염증과암을구별하는게용이할것으로생각된다. - 4 -
장재영 : 확대와색조변화를이용한내시경진단 - 상부내시경에서 NBI 의활용 협대역영상을이용한확대내시경으로위병변관찰 확대내시경으로위장관을관찰할때기본적으로관찰할수있는해부학적인구조물은미세혈관과미세표면구조물이다. 기존의백색광을이용해서는미세혈관만을관찰할수있지만협대역영상으로는미세혈관뿐만아니라미세표면구조물까지명확하게관찰할수있다. (1) Subepithelial microvascular (MV) architecture (2) Mucosal microsurface (MS) structure 1. 정상위점막 Fig. 2. IPCL (intra-epithelial papillary capillary loop) pattern classification. 협대역영상으로위관찰 관강이넓은위를단파장가시광선의협대역영상으로관찰하면매우어둡고, 화면이거칠어병변을제대로관찰하기힘들다. 그러므로백색광내시경으로관찰하다가병변이관찰되면병변에근접해서협대역영상으로관찰해야한다. 확대내시경없이협대역영상으로위의장상피화생과선종을관찰한연구에의하면장상피화생과선종을협대역영상으로진단할수있는민감도, 특이도, 양성예측도, 음성예측도는각각 71%, 58%, 65%, 66% 로백색광내시경의 51%, 67%, 62%, 55% 보다진단적인가치가높다고보고하였다. 그러나어둡고낮은해상도로인해협대역영상만으로유용성을관찰한연구는거의보고된것이없다. 정상위점막의확대내시경및협대역영상소견은위부위에따라다르게관찰된다. 위체부에서의정상미세혈관분포양상은집합세정맥 (collecting venule) 이보이는무수한작은벌집모양의 subepithelial capillary network (SECN) 으로관찰된다. 미세표면구조물은둥글고타원형의조밀한 pit 양상으로관찰된다. 위전정부에서는미세혈관이나선형의 SECN 양상으로관찰되며전정부의점막이체부의점막보다두껍기때문에고유판에위치한집합세정맥은잘관찰되지않는다. 미세표면은선또는그물망형태의 pit으로관찰된다. 2. 만성위염확대내시경으로관찰한미세혈관과미세표면변화를통해위염의조직학적변화를유추하려는다양한시도가보고되었다. 이것은조직검사를시행하지않더라도확대내시경소견만으로다양한병변을진단할수있는가에대한의문에서연구가시행되었고결과는연관성이높은것으로보고되었다. Helicobacter pylori (H. pylori) 관련위염의소견은위체부에서두가지양상으로관찰되었다. 첫째, 집합세정맥이관찰되지않는벌집모양의 SECN과둥근모양의 pit이일정하게배열되어있는소견과둘째, 정상 SECN과집합세정맥이관찰되지않고발적소견을동반한정상보다커진 pit 양상이었다. 민감도, 특이 - 5 -
경희의학제 27 권제 1 호 2011 도, 양성예측도, 음성예측도는각각 100%, 92.7%, 83.8%, 100% 로보고되었다. 전암병변인위축성위염의경우에는정상 SECN과둥근 pit이소실되고부정형의집합세정맥이나열되어있는소견으로관찰되었다. 위의장상피화생은협대역영상을이용한확대내시경소견에서 Light blue crest (LBC) 라는특징적인소견이관찰되었고이소견은조직학적으로장화생을대변하는특이도가높은소견으로보고되었다. LBC는협대역영상을이용한확대내시경에서관찰되는위점막미세표면능선을따라나타나는가늘고푸른형광선이다. 위의장화생에서솔가장자리 (brush border) 에단파장가시광선이반사되어나타나는소견으로추정된다. 3. 위선종융기된형태의위선종을확대내시경으로관찰할경우, 미세혈관이드물게관찰되어혈관차이에따른특징을기술하기가어렵다. 최근연구에의하면융기된형태의위선종을협대역영상과확대내시경으로관찰할경우, 점막표면을따라특징적인 white opaque substance (WOS) 가관찰되었다. 46예의융기형의선종과암을분석하였을때선종은전례 (100%) 에서규칙적인형태의 WOS가관찰되었으며, 위암은 83% 에서불규칙한형태로 WOS가관찰되었다. 위에서융기형병변이관찰될경우협대역영상과확대내시경으로관찰하였을때규칙적인형태의 WOS가관찰될경우위선종을시사하는특징적인소견이라고보고하였다. 4. 조기위암 1) 분화도협대역영상을이용한확대내시경으로분화도를짐작할수있다는여러연구가보고되었다. 한연구에서함몰형의고분화도선암 ( 장형 ) 에서는규칙적인 SECN 양상이소실되었고, 암과의경계구분선 (demarcation line) 과, 불규칙한미세혈관양상이관찰되었다고보고되었다. 미분화도선암 ( 미만형 ) 에서는미세혈관이감소된양상으로관찰되었다. 그러나다 른연구에서는미분화도선암에서도경계구분선이관찰되었다고보고하여, 경계구분선만으로는분화도를예측할수없다고주장하였다. 미세혈관의모양을관찰한다른연구에서는고분화도선암의 68.4% 는미세혈관이 fine net pattern으로관찰되었고, 미분화도선암에서는 85.3% 가 corkscrew patten으로관찰되었다고보고되었다. 2) 경계조기위암의경계를명확히관찰할수있으면내시경점막하박리술시행시국소재발을줄일수있다. 최근연구에서협대역영상을이용한확대내시경에서경계구분선으로위암의경계를명확히관찰할수있는지인디고카민색소내시경과비교하였다. 협대역영상을이용한확대내시경으로암경계를인디고칼민색소내시경보다정확히관찰할수있었다 (97.4% vs 77.8%). 3) 침범깊이최근연구에서조기위암에서관찰되는미세혈관모양에따라 mesh pattern, loop pattern, interrupted pattern으로분류하였다. Mesh type은 88.9% 에서원형 pit 양상으로관찰되었고, loop type은 100% 에서비원형 pit 양상으로관찰되었다. Mesh type과 loop type을보일경우 94.9% 가점막에국한된암이었고, interrupted type은 92.3% 에서점막하층을침범하였다고보고하였다. 현재까지의연구결과를종합해보면, 조기위암을관찰할때협대역영상을이용한확대내시경검사는 pit 양상의구분이조직학적진단을대신할수있을정도로높은진단의일치를보였지만, 연구자간에 pit 양상과미세혈관모양분류가일치하지않았고다양하며, 확정된분류가없어관찰자간의재현성이부족한것으로판단된다. 맺음말 협대역영상내시경검사만으로상부위장관의병 - 6 -
장재영 : 확대와색조변화를이용한내시경진단 - 상부내시경에서 NBI 의활용 변을관찰하는것은색소내시경이상의의미를찾기가어려우며, 유용한결과를보인연구도드문실정이다. 식도에서짙은갈색의색조변화만으로식도암을진단하기에는민감도가낮으며, 관강이넓은위를관찰하는것은화면이어둡고거칠기때문에병변관찰시도움이되지않는다. 그러나확대내시경시협대역영상을이용함으로써수월하게점막의미세구조나미세혈관을선명하게관찰하게되었고자세한병변의평가가가능해졌다. 그러나미세구조와미세혈관의관찰과분석에많은노력과경험, 시간이필요하고관찰자간에진단의불일치를극복하는것이앞으로의극복해야할과제이다. 향후에협대역영상과연관한확대내시경검사의미세혈관, 미세구조물의분류가통일되어야하고, 더자세한정보를얻을수있도록많은연구가이루어져야할것으로생각된다. 그럼으로써협대역영상내시경검사가전자색소내시경으로서의역할뿐만아니라확대내시경과연관하여조직검사를시행하지않더라도병변의진단이가능한 optical biopsy 로서의역할을수행할수있을것으로기대해본다. ABSTRACT Magnifying Endoscopy, NBI and Others Usefulness of NBI in the Upper GI Tract Jae Young Jang Division of Gastroenterology, Department of Internal Medicine, College of Medicine, Kyung Hee University, Seoul, Korea The desire to better recognized such malignancies, which may be difficult to distinguish from inflammation or trauma, has accelerated the development of endoscopy with new optical technologies. Narrow-band imaging (NBI) is a novel endoscopic technique that may enhance the accuracy of diagnosis using narrow-bandwidth filters in a red-green-blue (RGB) sequential illumination system. The sensitivity of this technique is too low to diagnose esophageal cancer based only on the resulting dark brown color change. Furthermore, observing lesions in the stomach, which has a wide lumen, is not useful because the result is dark, rough images. Microstructures and the microvasculature in the mucosa could be clearly observed using narrow band imaging during magnification endoscopy, and detailed evaluation of the lesions was possible. Thus, narrow band imaging can be expected to not only assume the role of electronic chromoendoscopy but also to act as an optical biopsy, making the diagnosis of lesions possible without performing biopsies through its association with magnification endoscopy. Key Words: Narrow-band imaging, Magnification Endoscopy, Chromoendoscopy 참고문헌 1. Yasushi S, Manabu M, Hisao T, Atsushi O, Shigeaki Y. Optical/digital chromoendoscopy during colonoscopy using narrow-band imaging system. Dig Endosc 2005;17:S43-8. 2. Muto M, Katada C, Sano Y, Yoshida S. Narrow band imaging: a new diagnostic approach to visualize angiogenesis in superficial neoplasia. Clin Gastroenterol Hepatol 2005;3(Suppl 1):S16-20. 3. Yoshida T, Inoue H, Usui S, Satodate H, Fukami N, Kudo SE. Narrow-band imaging system with magnifying endoscopy for superficial esophageal lesions. Gastrointest Endosc 2004;59:288-95. 4. Boyce HW. Barrett esophagus: endoscopic findings and what to biopsy. J Clin Gastroenterol. 2003;36(5 Suppl):S6-18; discussion S26-8. 5. Hamamoto Y, Endo T, Nosho K, Arimura Y, Sato M, Imai K. Usefulness of narrow-band imaging endoscopy for diagnosis of Barrett's esophagus. J Gastroenterol 2004;39:14-20. 6. Sharma P, Weston AP, Topalovski M, Cherian R, - 7 -
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