Ferucarbotran 조영증강 T1, T2, T2* 강조 자기공명영상을이용한국소간병변의평가 연세대학교대학원 의학과 조은석 1

Ferucarbotran 조영증강 T1, T2, T2* 강조 자기공명영상을이용한국소간병변의평가 연세대학교대학원 의학과 조은석 1

Ferucarbotran 조영증강 T1, T2, T2* 강조 자기공명영상을이용한국소간병변의평가 지도김명순교수 이논문을석사학위논문으로제출함 2005 년 01 월일 연세대학교대학원 의학과 조은석 2

조은석의석사학위논문을인준함 심사위원 인 심사위원 인 심사위원 인 연세대학교대학원 2005 년 01 월일 3

감사의글 작지만하나의열매를만들어내는데도움을주신분들께감사를드립니다. 대학원기간동안따뜻한배려와가르침을주신김명순교수님께깊은감사를드립니다. 논문의기회를만들어주시고논문의시작부터완성까지세심하고자상한지도를해주신유정식교수님께머리숙여감사를드리며, 논문의계획과완성동안조언을아끼지않으신조미연교수님과박미숙교수님, 김성현교수님께진심으로감사를드립니다. 학사과정부터훌륭한가르침과용기를주시고대학원진학에동기뿐만아니라인생의방향을인도해주신박영우교수님께깊은감사를드리며, 대학원과정동안가르침과새로운학문에눈을뜨게해주신김현원교수님, 최종환교수님, 이중우교수님께진심으로감사를드립니다. 그리고논문을쓰는동안배려와격려를아까지않으신영동세브란스영상의학과교수님들과전공의선생님들께감사를드립니다. 저의근본이자든든한후원자신사랑하는아버지와어머니, 항상저의편에서도움을주고있는누나, 매형, 지연, 승준그리고앞으로의길을같이할승연에게감사와사랑의마음을전하며이논문을바칩니다. i

차례 그림차례 ii 표차례 iii 국문요약 1 Ⅰ. 서론 3 Ⅱ. 재료및방법 6 1. 환자및병변 6 2. 자기공명영상 7 3. 영상분석 8 가. 정량분석 8 나. 정성분석 8 다. 통계학적분석 9 Ⅲ. 결과 10 1. 정량분석 10 2. 정성분석 22 Ⅳ. 고찰 24 Ⅴ. 결론 29 참고문헌 30 영문요약 33 i

그림차례 그림 1. Ferucarbotran 조영전후의 T1, T2, T2* 강조영상, 중T2* 강조영상에서 55세남자의간세포암 14 그림 2. Ferucarbotran 조영전후의 T1, T2, T2* 강조영상, 중T2* 강조영상에서 76세여자전이암 15 그림 3. Ferucarbotran 조영전후의 T1, T2, T2* 강조영상, 중T2* 강조영상에서 56세남자혈관종 16 그림 4. Ferucarbotran 조영전후의 T1, T2, T2* 강조영상, 중T2* 강조영상에서 52세남자낭종 17 그림 5. Ferucarbotran 조영전후의 T1, T2, T2* 강조영상, 중T2* 강조영상에서 58세남자양성경변성결절 18 그림 6. Ferucarbotran 조영전후 T1강조영상에서국소간병변의 CNR의변화 19 그림 7. Ferucarbotran 조영전후 T2* 강조영상에서국소간병변의 CNR의변화 20 그림 8. Ferucarbotran 조영전후 T2강조영상에서국소간병변의 CNR의변화 21 그림 9. Ferucarbotran 조영후 T2* 강조영상과중T2* 강조영상에서국소간병변의 CNR의변화 22 ii

표차례 표 1. Ferucarbotran 조영전후의자기공명영상에서국소간병변의 CNR의변화 12 표 2. Ferucarbotran 조영후 T2* 강조영상과중T2* 강조영상국소간병변의 CNR의변화 13 표 3. 4-point scale으로매긴조영후 T2* 강조영상과중T2* 강조영상과의정성분석값 23 iii

국문요약 Ferucarbotrans 조영증강 T1, T2, T2* 강조자기공명영상을이용한국소간병변의평가 본연구의목적은간자기공명영상에서 ferucarbotran을이용하여조영전후 T1, T2, T2* 강조영상에서간의다양한국소간병변에대한대조대잡음비변화패턴및정도를분석함으로써간질환의감별진단에유용성이있는지를확인하는것이다. 또한 ferucarbotran의 T2* 효과를더욱강조하기위하여조영후 T2* 강조영상에서에코시간을더늘린영상을얻었으며이러한새로운영상방법이실제로병변의감별진단에도움이되는지알아보고자하였다. 62명의환자들에서간세포암, 전이암, 낭종, 혈관종, 양성경변성결절으로진단된총 105개의국소간병변을대상으로하였다. 1.5 T scanner를이용하여조영전과 ferucarbontran 조영후 10분지연영상으로얻었고, T1-weighted doubleecho chemical shift gradient echo technique for spontaneous acquisition of in-phase and opposed phase(sinop) 과 fat-suppressed T2-weighted breathhold turbo spin-echo(tse) 영상을얻었다. SINOP에서역위상영상을 T1강조영상으로사용하였고, 동위상영상을 T2* 강조영상으로간주하였다. Ferucarbotran 주입후의영상에서 T1강조경사에코를이용하여에코시간을 10 msec로하여새로운영상을추가하였으며본연구에서는중t2* 강조영상으로명명하였다. 각조영전후영상에서국소간병변의병변대간의대조대잡음비를측정하여정량분석하였고, 조영후 T2* 강조영상과중T2* 강조영상에서대조대잡음비차이에대한 1

정량분석과영상의질에대한정성분석을시행하였다. 조영후 T1강조영상에서모든병변의 CNR이조영전에비해증가하였다. 조영후 T2* 강조영상에서는양성경변성결절을제외한모든병변의 CNR이조영전에비해증가하였다. 조영후 T2강조영상에서혈관종은 CNR이감소하였고, 전이암과양성경변성결절은 CNR이증가하였다. 중T2* 강조영상을조영후 T2* 강조영상과비교하였을때일관성있는 CNR변화가보이지않았고인공물이많아영상의질이떨어졌다. Ferucarbotran 조영전후 T1, T2, T2* 강조영상에서대조대잡음비의패턴분석은국소간병변의감별진단에도움을준다. 기존의 T1강조영상을기본으로에코시간만증가시킨중T2* 강조영상은인공물의영향으로국소간병변분석에추가적인정보를제공하지못하였다. 핵심되는말 : 자기공명영상 간 ferucarbotran SPIO 2

Ⅰ. 서론 간질환환자의치료및예후를결정하는데있어간영상을시행하는주된목적은국소간병변의발견과특성화이다. 특히자기공명영상은연부조직의대조도가우수하며 gadopentetate dimeglumine같은세포외조영제를사용하여병변과병변주변의혈류역학적특성을평가할수있기때문에, 국소간병변을발견하고 감별진단하는데중요한역할을한다. 1,2 이러한세포외조영제를이용하여국소 간병변의조영증강패턴과조영소실 (contrast washout) 여부를분석하였으며, 이로서간병변의혈관성과간질구성 (interstitial component) 을유추하여병변의특성화에도움을받아왔다. 80년대말부터간구성성분에친화성이있는조영제들이적극적으로개발되었는데, ferumoxide나 ferucarbontran과같은초상자성 (supraparamagnetic iron oxide, SPIO) 조영제가대표적인예이다. 이들은식균작용 (phagocytosis) 과병변 내의혈관성에의존하여신호강도의변화를일으킨다. 3 SPIO 입자들은일차적으 로혈관을순환하면서간, 비장, 골수, 림프절같은세망내피계 (reticuloendothelial system) 의식균작용에의해혈류로부터제거되는데간에서 는 Kupffer cell 이그역할을한다. 4,5,6,7 섭취된 SPIO 는그자체가조직의 T1 과 T2 이완시간 (relaxation time) 을단축시키며, 또한조직내에산재되어국소자기장의불균일을초래하여 T2* 이완시간을감소시킨다. 특히 T2와 T2* 강조영상에서이효과로전체정상간실질의신호강도를감소시키지만 Kupffer cell이존재하지않는간종양에서는 SPIO 섭취가없으므로신호강도의변화가없다. 8 결과 3

적으로 SPIO 는음성조영제로작용하여정상간실질과종양과의신호강도차이가 커지게한다. 7 T1 효과또한같은용량의 gadolinium 계조영제보다 5~6 배가강 하기때문에 T1 강조영상에서양성조영제로도작용한다. 7 1997 년 FDA 에먼저승인되어상용화된 ferumoxide 는덱스트란분자로피막 을입힌산화철결정으로수역학적직경 (hydrodynamic diameter) 이 80~150nm 정도이며콜로이드수용액내에서안정성을갖도록만들어진 SPIO 이다. 4 임상시 험에서 ferumoxide 는정맥주입속도가빠를경우저혈압발생이나요통등의부 작용이있었기때문에, 4 조영제 5ml 를 100mL 의 5% dextrose 에섞어 30 분간정 맥을통해점적주사 (drip infusion) 를하고있다. 또한, 병변과간실질의대조도는조영제주입후 1시간이후에최대화되기때문에조영제주입전후의영상을모두얻기위해서는수기의번거로움이외에도시간과비용의손실이적지않았다. 5 최근에상용화된 ferucarbotran은 SPIO 입자 (Fe 3+ 2 O 3 Fe 2+ O) 에 carboxydextran으로피막을입혀수용성을높이고응집성을억제하였다. 이때평균수역학적직경이 62nm, 혈액내반감기가 3.9~5.8분이며정맥주입량의 80% 가간에섭취되는데정맥내주입 10분후에간실질의신호가유의하게감 소하기때문에짧은시간내에조영전후영상을얻기에적당하다. 3 Ferumoxide 와는다르게, 급속주입시 (bolus injection) 에도저혈압같은부작용이없기때문 에최근간의자기공명영상에활발히이용되기시작했다. 3,8 간자기공명영상에 ferumoxide 가이용된이후로국소간병변의발견률이증가 하였다. 9 하지만조영전후의영상을모두얻기에는문제점들이있고, 조영후영 상만으로는양성과악성을감별하는데어려움이있었다. 9-11 최근에 Ferucarbotran 이새롭게이용되기시작했고, 국소간병변의발견률을컴퓨터단층 4

촬영경동맥문맥조영술 (Computed tomography arterial portography, CTAP) 보 다높일수있었다. 12,13 또한짧은시간내에조영전후의영상을모두얻을수 있다는장점과더불어, 양성과악성의감별뿐아니라특정병변의정확한진단능력도향상시키는등, 국소간변병의특성화능력을증가시켰다. 10,14 이연구의첫번째목적은최근이용이증가하고있는 ferucarbotran를이용하여조영전후 T1, T2, T2* 강조영상에서간의다양한국소병변에대한대조대잡음비 (Contrast-to-noise ration, CNR) 의변화패턴및정도를분석함으로써간질환의감별진단에유용성이있는지를확인하는것이다. 또한일반적으로세포외조영제를이용한간영상에서이용하는영상들이외에 ferucarbotran의 T2* 효과를더욱강조하기위하여조영후 T2* 강조영상에서에코시간 (time to echo, TE) 을더늘린영상을얻었으며이러한새로운영상방법이실제로병변의감별진단에도움이되는지알아보고자하였다. 5

Ⅱ. 재료및방법 1. 환자및병변 2003년 3월부터 2004년 3월까지간악성종양의가능성이있거나초음파나 CT에나타난국소간병변의특성화를위해 ferucarbotran를이용하여간자기공명영상을시행한 62명의연속적인환자들의영상을후향적으로분석하였다. 자기공명영상과조영제의사용에대해환자들의서면동의서를얻은후자기공명영상촬영이이루어졌으며원내연구위원회 (Institutional Review Board) 의결정에따라후향적연구에대한서면동의는보류되었다. 총 105개의국소간병변이확인되었는데, 13명의환자에서 15개의간세포암, 13명의환자에서 19개의전이암, 13명의환자에서 14개의낭종, 25명의환자에서 32개의혈관종, 7명의환자에서 25개의양성경변성결절이최종적으로진단되었다. 간전이암의원발성병변은대장암 (n=9), 직장암 (n=3), 유방암 (n=2) 이었고, 원발성병변을찾지못한경우도 5개가있었다. 각병변의직경은간세포암이 1.2~7.0cm( 평균 2.28cm), 전이암이 1.0~7.0cm( 평균 3.17cm), 낭종이 0.5~1.6cm( 평균 1.06cm), 혈관종이 0.6~6.7cm( 평균 1.98cm), 양성경변성결절은 0.9~2.2cm( 평균 1.18cm) 이었다. 낭종은 T1, T2강조영상에서전형적인자기공명영상소견과초음파, 컴퓨터단층촬영 (Computed tomography, CT) 에서 6개월추적검사상크기증가가없는것을조합하여진단을내렸다. 혈관종은초음파와 3중시기역동적 CT, 6개월추적검사상크기증가가없는것으로진단을내렸다. 간세포암은수술후조직검사 (n=3) 또는임상적소견, 검사실소견과추적검사상진행성병변을조합하여 (n=12) 확 6

진하였다. 전이암은원발성병변과연관하여 (n=11), 조직생검후조직학적검사 (n=6), 수술후조직검사 (n=3) 로확진하였다. 2. 자기공명영상 모든자기공명영상은 body-array coli을이용한 1.5 T scanner(vision; Siemens, Erlangen, Germany) 를사용하여얻어졌다. 모든환자는조영전과 ferucarbontran(resovist ; Schering, Berlin, Germany) 조영후 10분지연영상으로얻었고, T1-weighted double-echo chemical shift gradient echo technique for spontaneous acquisition of in-phase and opposed phase(sinop) 과 fat-suppressed T2-weighted breath-hold turbo spin-echo(tse) 영상을얻었다. SINOP(TR/TE, 140 msec/2.7 msec for opposed-phase and 5.3 msec for in-phase imaging; flip angle, 90 ; matrix, 128x256; slice thickness, 9mm with 1.8 mm interslice gap) 에서역위상 (opposed-phase) 영상을 T1강조영상으로사용하였고에코시간이긴동위상 (in-phase) 영상을 T2* 강조영상으로간주하였다. Ferucarbotran 주입후의영상에서 T1강조경사에코를이용하여에코시간을 10 msec로하여새로운영상을추가하였으며본연구에서는 T2* 대조도를보는데이용한 SINOP영상의동위상영상과대비하여중T2* 강조영상 (heavily T2*- weighted imaging, TR/TE=140/10; flip angle, 90 ; matrix, 140x256; slice thickness, 7 mm with 0.7mm interslice gap) 으로명명하였다. 모두 7개의간세포암, 25개의전이암, 18개의혈관종, 12개의낭종, 25개의양성경화결절에서중 T2* 강조영상에대한평가가가능하였다. T2강조영상은기본적으로 TSE(TR/TE, 7

3500~4000/138; matrix, 116x256; slice thickness, 10 mm with 2mm interslice gap) 를사용하였지만, 촬영당시운동인공물이많아영상의질이떨어지는경우에서는 half-fourier acquisition single-shot turbo spine echo(haste, 부분푸리어획득단발터보스핀에코 ; TR/TE, /90; matrix, 140x256; slice thickness, 9mm with 1.8mm interslice gap) 를추가하였다. 모든영상은호흡정지시의급속영상으로획득하였으며조영전영상을획득한후 1.4ml(Fe 39.2mg, 0.7mmol) 의 ferucarbotran을정맥주입하고 10분후조영후영상을얻었다. 3. 영상분석 ( 가 ) 정량분석 국소간병변과주변간실질의조영정도는 ferucarbotran 정맥주입전후신호강도 (signal intensity, SI) 를측정하였다. 병변의신호강도는가능한가장넓은 region of interest(roi) 에서측정하였다. 정상간실질의신호강도는위상신호 (phase-encording) 축상의동일병변주위에서측정을하였고, 인공물 (artifact) 이나혈관은 ROI에서제외시켰다. Background noise의표준편차 (standard deviation, SD) 는환자의몸밖, 복부의전면 (ventral) 에서측정하였다. 병변대간 (lesionto-noise) 의대조대잡음비 (contrast-to-noise ratios, CNR) 는 [SI lesion SI liver /SD noise ] 로계산하였다. 여기서 SI lesion 과 SI liver 는병변과주변간실질의신호강도이고, SD noise 는 background noise의표준편차이다. ( 나 ) 정성분석 조영후 T2* 강조영상과중 T2* 강조영상의영상의질비교하기위해, 간윤곽의 8

선명도 (sharpness of hepatic contour), 간내혈관의가시도 (visibility of intrahepatic vessels), 인공물의여부 (presence of artifacts) 를측정하였다. 간윤곽의선명도와간내혈관의가시도를측정하는데 4-grade scale(1, not visualized; 2, poorly visualized; 3, definitely visualized; 4, sharply visualized) 을사용하였고, 인공물 (motion, vascular pulsation, chemical shift, susceptibility artifacts) 의여부도각각 4-grade scale(1, severe; 2, moderate; 3, mild; 4, absent) 을이용하여평가하였다. 정성분석에대한각각의점수는두명의판독자가합의로결정하였다. ( 다 ) 통계학적분석 국소간병변의 ferucarbotran의조영전후의 T1, T2*, T2강조영상과중T2* 강조영상에서 CNR 변화정도는 t-검정으로평균치를비교하여통계적유의성을결정하였다. 조영후 T2* 강조영상과중T2* 강조영상의정성분석의통계적유의성은 Wilcoxon s matched-pair signed rank test을이용하였다. 모두 p value가 0.05이하일때통계적유의성이있는것으로간주하였다. 9

Ⅲ. 결과 1. 정량분석 표 1에 ferucarbotran 조영전후의 T1강조, T2* 강조, T2강조영상에서국소간병변의 CNR값을정리하였고, 표 2에서는조영후 T2* 강조영상과중T2* 강조영상에서국소간병변의 CNR값을나타내었다간세포암 ( 그림 1) 과전이암 ( 그림 2) 은조영후 T1, T2* 강조영상에서조영전에비해 CNR이유의하게증가하였다 (p<0.05). 조영후 T2강조영상에서전이암은유의한 CNR 증가를보였지만 (p<0.05), 간세포암은유의한 CNR변화가없었다 (p=0.27). 중T2* 강조영상에서조영후 T2* 강조영상에서의 CNR과비교하였을때, 간세포암과전이암모두유의한 CNR 차이가없었다 ( 간세포암 ;p=0.15, 전이암 ;p=0.08). 혈관종 ( 그림 3) 도조영후 T1, T2* 강조영상에서조영전에비해 CNR이유의하게증가하였으며 (p<0.05), 조영후 T2강조영상에서는혈관종만이유일하게 CNR 감소를보였다 (p<0.05). 중T2* 강조영상에서혈관종의 CNR은조영후 T2* 강조영상에비해유의하게컸다 (p<0.05). 낭종 ( 그림 4) 또한조영후 T1, T2* 강조영상에서조영전에비해 CNR이유의하게증가하였지만 (p<0.05), CNR이 0에가까워져주변간실질과의대조도가떨어졌다. T2강조영상에서낭종은다른국소간병변과구별될정도의높은 CNR 가져주변간실질과대조도가높지만, 조영전후에유의한 CNR 변화가없었다 (p=0.18). 중T2* 강조영상에서낭종은조영후 T2* 강조영상에비해유의하게낮았다 (p<0.05). 양성경변성결절 ( 그림 5) 은다른국소병변과달리조영후 T1강조영상에서조영전에비해 CNR이유의하게 10

감소하였지만 (p<0.05), 조영후 T2* 강조영상에서는유의한변화가없었다. 조영후 T2강조영상에서는조영전에비해 CNR이유의하게증가하였고 (p<0.05), 중T2* 강조영상에서 CNR값은조영후 T2* 강조영상에비해유의하게컸다 (p<0.05). 조영전후 T1, T2* 강조영상에서국소간병변들의 CNR 변화패턴을비교해보면, 조영후 T1강조영상에서양성경변성결절은유의한 CNR 감소를보였고조영후 T2* 강조영상에서는유의한변화가없었으나, 이외의다른병변은두영상에서조영후에유의한 CNR 증가를보였다 ( 그림 6, 7). T1강조영상과 T2* 강조영상에서 11

표 1. Ferucarbotran 조영전후의자기공명영상에서국소간병변의 CNR 1 의변화 Lesion s Pre T1 WI T2* WI T2 WI Post P value 2 Pre Post P value 2 Pre Post P value 2 HCC -7.0 ± 9 25.6 ± 14 <.05-5.7 ± 17 35.2 ± 18 <.05 15.8 ± 16 18.6 ± 23.7 0.27 Mets -8.6 ± 20 26.2 ± 24 <.05-14.1 ± 14 42.3 ± 21 <.05 17.4 ± 8 26.6 ± 11 <.05 HMG -22.1 ± 10 22.6 ± 21 <.05-20.5 ± 12 36.9 ± 15 <.05 38.1 ± 16 14.1 ± 12 <.05 Cyst -22.0 ± 9 0.5 ± 10 <.05-21.5 ± 11 6.9 ± 7 <.05 62.7 ± 31 66.7 ± 30 0.18 BCN -2.2 ± 8-11.6 ± 10 <.05-8.1 ± 15-11.14 ± 8 0.18-4.4 ± 6-2.2 ± 3 <.05 1 CNR 값은평균 ± 표준편차로나타냄. 2 Ferucarbotran 조영전후의 CNR 값의변화를 t- 검정으로분석하였고, 유의수준 α=0.05 로함. CNR: 대조대잡음비, T1 WI:T1강조영상, T2* WI:T2* 강조영상, T2 WI:T2강조영상, Pre:ferucarbotran 조영전자기공명영상, Post:ferucarbotran 조영후자기공명영상, HCC: 간세포암, Mets: 전이암, HMG: 혈관종, Cyst: 낭종, BCN: 양성경변성결절.

표 2. Ferucarbotran 조영후 T2* 강조영상과중 T2* 강조영상국소간병변의 CNR 1 의변화 Lesions Post T2*WI Heavily T2*WI P value 2 HCC 40.1 ± 20 31.8 ± 15 0.15 Mets 33.2 ± 10 40.5 ± 16 0.08 HMG 37.4 ± 17 51.0 ± 20 <.05 Cyst 7.1 ± 7 1.4 ± 5 <.05 BCN -11.4 ± 8-6.4 ± 6 <.05 1 CNR 값은평균 ± 표준편차로나타냄. 2 Ferucarbotran 조영후 T2* 강조영상과중 T2* 강조영상에서 CNR 값의변화를 t- 검정으로 분석하였고, 유의수준 α=0.05 로함. CNR: 대조대잡음비, Post T2*WI: 조영후 T2* 강조영상, Heavily T2*WI: 중 T2* 강조영상, HCC: 간세포암, Mets: 전이암, HMG: 혈관종, Cyst: 낭종, BCN: 양성경변성결절. 13

a. Pre T1WI -7.0 ± 9 b. Post T1WI 25.6 ± 14 c. Pre T2WI 15.8 ± 16 d. Post T2WI 18.6 ± 23.7 e. Pre T2*WI -5.7 ± 17 f. Post T2*WI 35.2 ± 18 g. Heavily T2*WI 31.8 ± 15 그림 1. Ferucarbotran 조영전후의 T1, T2, T2* 강조영상, 중T2* 강조영상에서 55세남자의간세포암 ( 화살표 ). 그림의값은각영상에서간세포암의 CNR값으로, 평균 ± 표준편차로표시함. CNR: 대조대잡음비, Pre T1WI: 조영전 T1강조영상, Post T1WI: 조영후 T1강조영상, Pre T2WI: 조영전 T2강조영상, Post T2WI: 조영후 T2강조영상, Pre T2*WI: 조영전 T2* 강조영상, Post T2*WI: 조영후 T2* 강조영상, Heavily T2*WI: 중T2* 강조영상. 14

a. Pre T1WI 8.6 ± 20 b. Post T1WI 26.2 ± 24 c. Pre T2WI 17.4 ± 8 d. Post T2WI 26.6 ± 11 e. Pre T2*WI -14.1 ± 14 f. Post T2*WI 42.3 ± 21 g. Heavily T2*WI 40.5 ± 16 그림 2. Ferucarbotran 조영전후의 T1, T2, T2* 강조영상, 중T2* 강조영상에서 76세여자전이암 ( 화살표 ). 그림의값은각영상에서전이암의 CNR값으로, 평균 ± 표준편차로표시함. CNR: 대조대잡음비, Pre T1WI: 조영전 T1강조영상, Post T1WI: 조영후 T1강조영상, Pre T2WI: 조영전 T2강조영상, Post T2WI: 조영후 T2강조영상, Pre T2*WI: 조영전 T2* 강조영상, Post T2*WI: 조영후 T2* 강조영상, Heavily T2*WI: 중T2* 강조영상. 15

a. Pre T1WI -22.1 ± 10 b. Post T1WI 22.6 ± 21 c. Pre T2WI 38.1 ± 16 d. Post T2WI 14.1 ± 12 e. Pre T2*WI -20.5 ± 12 f. Post T2*WI 36.9 ± 15 g. Heavily T2*WI 51.0 ± 20 그림 3. Ferucarbotran 조영전후의 T1, T2, T2* 강조영상, 중T2* 강조영상에서 56세남자혈관종 ( 화살표 ). 그림의값은각영상에서혈관종의 CNR값으로, 평균 ± 표준편차로표시함. CNR: 대조대잡음비, Pre T1WI: 조영전 T1강조영상, Post T1WI: 조영후 T1강조영상, Pre T2WI: 조영전 T2강조영상, Post T2WI: 조영후 T2강조영상, Pre T2*WI: 조영전 T2* 강조영상, Post T2*WI: 조영후 T2* 강조영상, Heavily T2*WI: 중T2* 강조영상. 16

a. Pre T1WI -22.0 ± 9 b. Post T1WI 0.5 ± 10 c. Pre T2WI 62.7 ± 31 d. Post T2WI 66.7 ± 30 e. Pre T2*WI -21.5 ± 11 f. Post T2*WI 6.9 ± 7 g. Heavily T2*WI 1.4 ± 5 그림 4. Ferucarbotran 조영전후의 T1, T2, T2* 강조영상, 중T2* 강조영상에서 52세남자낭종 ( 화살표 ). 그림의값은각영상에서낭종의 CNR값으로, 평균 ± 표준편차로표시함. CNR: 대조대잡음비, Pre T1WI: 조영전 T1강조영상, Post T1WI: 조영후 T1강조영상, Pre T2WI: 조영전 T2강조영상, Post T2WI: 조영후 T2강조영상, Pre T2*WI: 조영전 T2* 강조영상, Post T2*WI: 조영후 T2* 강조영상, Heavily T2*WI: 중T2* 강조영상. 17

a. Pre T1WI -2.2 ± 8 b. Post T1WI -11.6 ± 10 c. Pre T2WI -4.4 ± 6 d. Post T2WI -2.2 ± 3 e. Pre T2*WI -8.1 ± 15 f. Post T2*WI -11.14 ± 8 g. Heavily T2*WI -6.4 ± 6 그림 5. Ferucarbotran 조영전후의 T1, T2, T2* 강조영상, 중T2* 강조영상에서 58세남자양성경변성결절 ( 화살표 ). 그림의값은각영상에서양성경변성결절의 CNR값으로, 평균 ± 표준편차로표시함. CNR: 대조대잡음비, Pre T1WI: 조영전 T1강조영상, Post T1WI: 조영후 T1강조영상, Pre T2WI: 조영전 T2강조영상, Post T2WI: 조영후 T2강조영상, Pre T2*WI: 조영전 T2* 강조영상, Post T2*WI: 조영후 T2* 강조영상, Heavily T2*WI: 중T2* 강조영상. 18

국소간병변의조영전과후의 CNR 변화정도를비교해보면, 양성경변성결절을제외한병변에서더긴에코시간을가진 T2* 강조영상에서더큰증가를보였다. 조영전후 T2강조영상에서는혈관종만이유의한 CNR 감소를보였고, 전이암과양성경변성결절은유의한 CNR 증가를보였으며, 간세포암과낭종은유의한변화가없었다 ( 그림 8). 국소간병변의중T2* 강조영상에서 CNR을조영후 T2* 강조영상과비교하였을때, 혈관종과양성경변성결절은유의하게큰 CNR를가졌고낭종은유의하게작은 CNR을가졌다. 전이암은큰 CNR값을가졌으나, 차이가통계학적으로유의하지않았다. 반대로, 간세포암은작은 CNR값을가졌고, 차이가통계학적으로유의하지않았다 ( 그림 9). Pre and Post T1WI CNR 60 50 40 30 20 10 0-10 -20-30 -40 HCC* Mets* HMG* C yst* BCN* Pre T1WI Post T1WI 그림 6. Ferucarbotran 조영전후 T1강조영상에서국소간병변의 CNR의변화. 그림의값은각국소간병변의 CNR 평균값과표준편차임. Ferucarbotran 조영전후의 CNR 값의변화를 t-검정으로분석하였고, * 는 CNR 값의변화가 p<0.05 임. Pre T1WI: 조영전 T1강조영상, Post T1WI:ferucarbotran 조영후 T1강조영상, CNR: 대조대잡음비, HCC: 간세포암, Mets: 전이암, HMG: 혈관종, Cyst: 낭종, BCN: 양성경변성결절. 19

Pre and Post T2 * WI CNR 70 60 50 40 30 20 10 0-10 -20-30 -40 HCC* Mets* HMG* Cyst* BCN Pre T2*WI Post T2*WI 그림 7. Ferucarbotran 조영전후 T2* 강조영상에서국소간병변의 CNR의변화. 그림의값은각국소간병변의 CNR 평균값과표준편차임. Ferucarbotran 조영전후의 CNR 값의변화를 t-검정으로분석하였고, * 는 CNR 값의변화가 p<0.05 임. Pre T2*WI: 조영전 T2* 강조영상, Post T2*WI:ferucarbotran 조영후 T2* 강조영상, CNR: 대조대잡음비, HCC: 간세포암, Mets: 전이암, HMG: 혈관종, Cyst: 낭종, BCN: 양성경변성결절. 20

Pre and Post T2WI CNR 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0-10 -20 HCC Mets* HMG* Cyst BC N* Pre T2WI Post T2WI 그림 8. Ferucarbotran 조영전후 T2강조영상에서국소간병변의 CNR의변화. 그림의값은각국소간병변의 CNR 평균값과표준편차임. Ferucarbotran 조영전후의 CNR 값의변화를 t-검정으로분석하였고, * 는 CNR 값의변화가 p<0.05 임. Pre T2WI: 조영전 T2강조영상, Post T2WI:ferucarbotran 조영후 T2강조영상, CNR: 대조대잡음비, HCC: 간세포암, Mets: 전이암, HMG: 혈관종, Cyst: 낭종, BCN: 양성경변성결절. 21

Post T2 * WI and Heavily T2 * WI CNR 80 70 60 50 40 30 20 10 0-10 -20 HCC Mets HMG* Cyst* BCN* Post T2*WI Heavily T2*WI 그림 9. Ferucarbotran 조영후 T2* 강조영상과중T2* 강조영상에서국소간병변의 CNR 의변화. 그림의값은각국소간병변의 CNR 평균값과표준편차임. Ferucarbotran 조영후 T2* 강조영상과중T2* 강조영상에서국소간병변의 CNR값을 t-검정으로분석하였고, * 는 CNR 값의변화가 p<0.05 임. Post T2*WI:ferucarbotran 조영후 T2* 강조영상, Heavily T2*WI: 중T2* 강조영상, CNR: 대조대잡음비, HCC: 간세포암, Mets: 전이암, HMG: 혈관종, Cyst: 낭종, BCN: 양성경변성결절. 2. 정성분석 표 3에서조영후 T2* 강조영상과중T2* 강조영상의정성분석결과를보이고있다. 조영후 T2* 강조영상과중T2* 강조영상의질을평가하는데있어서, 간윤곽의선명도와간내혈관의가시도에는두영상에서유의한차이가없었다 (p>.05). 하지만중T2* 강조영상에서는조영후 T2* 강조영상보다유의하게인공물이많아서 (p<.05), 결과를종합해보면중T2* 강조영상의질이조영후 T2* 강조영상보다나빴다. 22

표 3. 4-point scale 으로매긴조영후 T2* 강조영상과중 T2* 강조영상과의정성분석값 1 Post T2*WI Heavily T2*WI P value 2 Liver Contour 2.82 ± 0.48 2.80 ± 0.50 0.16 Vascular landmark 2.61 ± 0.52 2.73 ± 0.64 0.06 Artifacts 2.97 ± 0.24 2.04 ± 0.46 <.05 1 정성분석값은평균 ± 표준편차로나타냄. 2 조영후 T2* 강조영상과중 T2* 강조영상의정성분석의통계적유의성은 Wilcoxon s matched-pair signed rank test 을이용하였고, 유의수준 α=0.05 로함. Post T2*WI: 조영후 T2* 강조영상, Heavily T2*WI: 중 T2* 강조영상. 23

Ⅳ. 고찰 Ferumoxide 는최초로임상에적용된간조직에친화력을지닌 SPIO 제재로서 급속주입시저혈압과요통등의부작용으로인해 30 분간정맥을통해점적주 사 (drip infusion) 하여사용해왔다. 15 또한조영제주입후 1 시간을기다려야하는 번거로움때문에조영전영상없이조영후영상만을얻는경우에는병변의특성 1,7, 16, 17 을잘알수없어양성과악성병변을감별하는데어려움이적지않았다. 한편, ferucarbotran 는 Kupffer cell 에포획되어 T1 과 T2 이완시간감소를일으 키는기본적인영상적원리와특성이 ferumoxide 와동일하지만급속주입시에 도저혈압이나요통등의부작용이없으며, 조영제정맥주입후수분내에주입 량의 80% 가간의 Kupffer cell 에의해포획되고, 주입 10 분후간실질의신호감 소가최대화된다. 3,8 이렇게조영후영상의지연시간이짧아짐에따라다양한 sequence의조영전후영상을모두얻을수있게되었다. 조영제주입전후의 T1, T2* 강조영상에서각국소간병변의 CNR 변화패턴과변화정도를비교한결과, 조영후영상에서양성경변성결절을제외한간세포암, 전이암, 혈관종, 낭종에서모두 CNR이증가한것을볼수있었다 ( 그림 6, 그림 7). 이두영상에서 CNR이증가한병변들은대부분 Kupffer cell을가지고있지않은병변들로조영후에 ferucarbotran의포획이없어신호강도의변화가미비하지만, 조영제가포획된정상간실질은 ferucarbotran의 T2* 효과로인해신호강도가떨어져서상대적으로병변의 CNR이증가한것으로판단된다. 특히혈관자체로이루어진병변인혈관종은병변내 blood pool에조영제가포함된혈액에 24

서강한 T1감쇄효과가추가되어신호강도가상승하였기때문에다른병변들에비해 CNR의상승폭이월등했던것으로보인다. 양성경변성결절은정상간실질과같은정도의 Kupffer cell을가지고있기때문에조영후영상에서주변간실질과구별이어렵다. 그러나간경변이심한경우 (advanced cirrhotic liver) 에는조영후 T1과 T2* 강조영상에서간실질의섬유성조직 (fibrotic tissue) 의신호강도가높기때문에오히려병변의 CNR이감소하는경향을보였다. 또한 T2* 강조영상에서 CNR 증가폭이 T1강조영상에서보다큼을알수있으며이는 T2* 강조영상의긴에코시간에따라 T2* 감쇄효과가강조되어주변간실질의신호강도감소가증폭되기때문이다. 정상적인 Kupffer cell을갖고있는양성경변성결절에대해서도 CNR감소가 T1강조영상의감소량보다커지게되는데이역시진행된간병변성변화로상대적으로 Kupffer cell의개수가감소하였고, 섬유성조직의신호강도감소가미비하기때문이다. 본조영후영상에서에코시간이길수록 T2* 효과가증대되어국소간병변의 CNR의변화량이더커져주변간실질과대조도가증가할것으로기대하고이미사용한 T2* 강조영상보다에코시간을더늘려 TE가 10ms인중T2* 강조영상을적용해보았다. 그러나 T1강조영상과 T2* 강조영상에서와같이일관성있는변화패턴은보이지않았는데 ( 그림 9), 간세포암과전이암은유의한 CNR변화가없었고낭종은오히려중T2* 강조영상에서유의한 CNR 감소를보였으며양성경변성결절은중T2* 강조영상에서유의한 CNR 증가를보였다. 이러한결과는주로조영후 T2* 강조영상과중T2* 강조영상의정성분석에서도나타났듯, 중T2* 강조영상이복부장기의미세한움직임에따라특히혈관을중심으로위상축에따라관측내위상오류 (within-view error) 가증가하여유령인공물 (ghost artifact) 같 25

은인공물이증가함으로인해대상물의신호강도가오염되었기때문으로판단된다. 본연구의결과에따르면정량분석으로중T2* 강조영상에서추가적인정보를얻을수없었고, 정성분석에서인공물에의해영상의질이떨어졌으므로단순히에코시간을길게한영상은도움을주지않는다. Ferucarbotran의 T2* 효과를잘표현하기위해서는경사모멘트무효화 (gradient moment nulling) 등의유도보상 (flow compensation) 을사용하면영상경사에의해생긴관측내위상오류를감소시킬수있어보다나은 T2* 강조영상을얻을수있다. 시험적으로기계가허용하는유도보상영상을 1회의호흡정지중에 512 x 512 matrix의고해상도로 4개의절편을얻을수있었다. 이영상들을 4~5회반복적으로시행하면간전체를영상화할수있었으며이때인공물이감소하고병변의대조도도우수한영상을얻을수가있었다 (unpublished data). 향후 3T(tesla) 등의고자장기기에서는증가된신호대잡음비에근거하여짧은시간안에고해상도의 T2* 강조영상을얻을수있을것으로기대한다. 이번연구에서는 T2강조영상은터보스핀에코또는부분푸리어획득단발터보스핀에코등의고속스핀에코기법을사용하였다. 고속스핀에코는고식적스핀에코기법과마찬가지로 T2* 효과가없으며에코열길이 (echo train length) 가길수록후반부의에코에서감지되는신호의양이적어지므로 T2이완시간이짧은물질은영상을만들었을때신호가거의남아있지않게된다. 특히 1회의자극펄스후모든에코열을얻어내는부분푸리어획득단발터보스핀에코는에코열길이가 88로서공간해상도 (spatial resolution) 를결정하는신호의획득이낮아간내구조물의윤곽의흐림 (marginal blurring) 이나타났다. 터보스핀에코기법에서도에코열길이가 29로긴고속영상이고에코시간이 138ms로서비교적중T2강조영상 26

(heavily T2-weighted image) 에가깝기때문에 T2이완시간이길지않은조직의신호강도가떨어지며이러한이유로고형종괴의신호강도가낮았다. 본연구의결과에서보듯이러한고속스핀에코영상을이용한 T2강조영상에서는 SPIO를섭취한조직이라할지라도 T2효과가크게나타나지않아조영전후신호강도변화가크지않았다. 조영전후의 T2강조영상에서국소간병변의 CNR변화를보면, 전이암만이조영후에유의한 CNR증가가있는반면, 간세포암과낭종은유의한변화가없었다. 혈관종은 blood pool내에조영제의관류로인해병변내에 T2감쇄효과가나타나신호강도가상대적으로더감소하였고다른국소간병변과는구별되는 CNR의감소를보였다. 본연구에서나타난특이한결과중의하나로서양성경변성결절이조영제주입후의 T2강조영상에서도유의한 CNR증가를보인바있다. 그이유는분명치않으나한가지가정으로주변간실질의섬유조직에 SPIO 가확산 (diffusion) 되는경우에 T2감쇄효과로주변간실질의신호강도가상대적으로감소할수있으며 T2* 효과가배제된상태에서병변내부의 Kupffer cell에의한 T2감쇄효과가상대적으로작게나타났을가능성을추정해볼수있겠다. Ferucarbotran는 gadopentate dimeglumin과비교했을때같은양에서는 5~6 배강한 T1감쇄효과에도불구하고투입조영제의양이 gadolinium조영제의 10 분의 1정도로절대적으로적어최적의동맥기영상을얻을수있는시간간격이 매우좁다. 3 이런이유로 gadolinium 조영제를사용하는방법과동일한기법으로 역동영상을얻는경우최적의동맥기영상을얻어내기가쉽지않으며소량의조영제에의해혈중농도가상대적으로낮기때문에 T1효과가상대적으로낮아지게된다. 3 Ferucarbotran의임상적용단계에서이조영제를단독으로사용하여역동영상과지연기영상을동시에얻음으로써기존의 gadolinium조영제의경정맥역 27

동영상에서가능했던종괴내의관류특성에대한정보를얻으려는노력이있었으나위와같은이유로경우에따라최적의동맥기영상을얻는데실패하는경우가많았다. 3 이번연구의결과로서역동영상을생략하더라도조영전후의영상분석만을통해서도다양한간국소병변을감별할수있는충분한정보를얻을수있음을알수있다. 하지만향후두가지조영제를사용하는데따른높은비용의문제가해결된다면 gadopentetate dimeglumin등의상자성조영제 (paramagnetic agent) 를동시에사용하여 T1강조역동영상을추가함으로써병변내관류에관한추가정보를얻을수있을것으로생각한다. 본연구의한계로서대상환자와병변의수가적고조직학적진단 (histologic confirm) 이없는경우가많았으며추적기간이충분히길지않아각각의병변에대한확진은일부오류가있을수있겠으나총괄적으로병변의종류에따른대조대잡음비의변화유형을나누는데는무리가없었던것으로사료된다. 28

Ⅴ. 결론 Ferucarbotran 조영전후 T1, T2, T2* 강조영상에서대조대잡음비의패턴분석은국소간병변의감별진단에도움을준다. 기존의 T1강조경사에코기법을기반으로에코시간만길어진중T2* 강조영상은인공물의영향으로국소간병변분석에추가적인정보를제공하지못하였다. 향후운동인공물을억제한 T2* 강조영상의최적화와 gadolinium 조영제등을이용한역동영상의조합은보다작은병변에대한발견률을높이고병소내혈역학에근거한특성화에더욱도움을줄것으로기대한다 29

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ABSTRACT Assessment of focal hepatic lesions through ferucarbotran-enhanced enhanced MRI with T1, T2 and T2*- weighted imaging sequences Cho, Eun-Suk Dept. of Medicine The Graduate School Yonsei University The purpose of this study was to characterize focal hepatic lesions through pre and post ferucarbotran-enhanced T1, T2 and T2*-weighted image and to help differentiate benign and malignant lesions. After getting post-enhanced T2* WI with longer echo time, we make a comparative study of the increased CNR of focal hepatic lesions with conventional T2*WI. Consecutive 62 patients with 105 hepatic lesions that included hepatocellular carcinomas, metastases, hemangiomas, cysts and benign cirrhotic nodules underwent a magnetic resonance imaging before and after intravenous bolus injection of ferucarbotran. T1-weighted spontaneous inphase (regard as T2*WI) and opposed-phase (regard as T1WI) gradient recalled echo sequence and fat-suppressed T2-weighted breath-hold turbo spin-echo were obtained before and after ferucarbotran IV injection. And 33

additional heavily T2*WI at 10min delay after ferucarbotran IV injection was obtained. Contrast-to-noise ratio (CNR) from regions of interest was measured, and the change of CNR on each pre- and post- enhanced images was analyzed quantitatively. The qualitative analysis of post T2*WI and heavily T2*WI was performed. On post-ferucarbotran enhanced T1WI and T2*WI, hemangiomas, metastases, hepatocellular carcinomas and cysts had a significantly increased CNR. On post enhanced T2WI, hemangiomas had a significantly decreased CNR and metastases and benign cirrhotic nodules had a significantly decreased CNR. Heavily T2*WI shows no consistent change of CNR of focal hepatic lesions and has more artifacts. Pre and post-ferucarbotran T1, T2 and T2*WI would be helpful to characterize focal hepatic lesions. Heavily T2*WI have no additional information about analysis of focal hepatic lesions. Key words : Magnetic Resonance Imaging Liver Ferucarbotran SPIO 34