대한방사선의학회지 1996; 34(6) : 825-830 결핵성과화농성척추염의감별 : 척추주위종괴의 자기공명영상특성 1 강흥식 연경모 목 적 : 척추주위종괴의모양과자기공명신호강도의특성을중심으로결핵성과화농성척추염간 의감별점을찾고자하였다. 대상및방법 : 자기공명영상을시행하고수술로진단된 63예의결핵성척추염과 15예의화농성척추염을대상으로하였다. 스핀에코 T1 -, T2 강조영상을얻었으며걸핵성척추염 37예와화농성척추염은 15 여 모두에서 gadolinium 조영증강 T1- 강조영상을얻었다. 자기공명영상에서척추주위의종괴의형성여부, 모양, 크기및 gadolinium 초영증강의형태와염증조직에의한척추주위인대의관통여부를중심으로감별점을분석하였다. 결과 : 척추주위의종괴형성은결핵성은 63예전예에서관찰되었으며화농성은 9예 ( 60% ) 에서만이관잘되었다. 척추주위종괴의크기는결핵성이평균 4.37H, 화농성은평균 1. 8개척추체의높이에해 당하는크기의종괴를형성하였다. 결핵성척추엽은종괴가인대에둘러싸여부드러운경계를강는데 반하여, 화농성척추염 15예중 9여 1 ( 60%) 에서염증조직이전종인대를뚫고혈관주위로의침윤과불규칙한경계를보였다. 그러나요추에서는결핵성척추염도측방으로는부분적으로종괴가요근쪽으로뚫고나가큰농앙을형성하였다. 조영제주입후에결핵성은조영증강을실시한 37예중 35예 (94.6%) 에서종괴에특징적인테두리조영증강을보인데반하여, 화농성척추염은앓고고른두께의테두리조영증강은관찰할수없었고대부분이광범위한조영증강이나두껍고불규칙한테두리조영증강을보였다. 결론 : 척추주위종괴의크기, 염증조직의인대관통여부, 종괴겸계부의모앙및조영증강앙상이자기공명영상에서결핵성과화농성척추염의주요감별점이었다. 우리나라에는아직도감염성척추염을드물지않게볼 수있으며 (1) 서구선진국에서도약물남용과후천성면역 결핍증 (AIDS) 의증가에따라감염성척추염은증가추세 에있다 (2, 3). 감염성척추염은조기에적절한치료를하 지않으면심각한후유증을남기기때문에정확한진단을 필요로하며원인균의규명이적절한치료에필수적이다 (3-5). 척추감염을일으키는대표적인원인균으로는결핵균을 들수있으며포도상구균등의세균이화농성척추염을일 으킨다 ( 3, 5). 결핵균은독성이약하여서서히진행하고, 척추주위로커다란농양을형성하며병리학적으로조기에 건락괴사 (caseation ne crosis) 를일으키는특정을갖는다 (6-8). 저자들은결핵의이와같은병리조직소견상의특정 이자기공명영상 (Magnetic R esonance Imaging: MRI) 1 서울대학교의과대학진단방사선과학교실 이논문은 1994 년도서울대학교병원임상연구비 ( q 177) 의보조로이루어졌 -=. 이논문은 1996 년 4 월 8 일접수하여 1996 년 6 월 3 일에채택되었응 - 825 - 에서화농성세균에의한척추염과의감별에도움을줄수 있을것이라는가정하에, 척추주위종괴의모양과 MR 신 호강도의특성을중심으로결핵성과화농성척추염간의 감별점을찾고자이연구를시도하였다. 대상및방법 MRI 를시행하고수술로진단된 63 예의결핵성척추염 과 1 5 예의화농성척추염을대상으로하였다. 진단의기준 은원인균이배양혹은도말검사에서발견된경우이를최 우선으로하였으며, 균이확인안된경우에는병리조직소 견에따랐는데화농성척추엽의원인균은 15 예중 2 예가포 도상구균이었고 2 예는살모넬라였으며나머지 11 예는원 인균이확인되지않았다. 연령분포는결핵성척추염은 6 세 에서 69 세까지로평균연령은 39 세였 a 며, 화농성척추엽 은 22 세에서 66 세까지로평균연령은 48 세였다. 스핀에코 T1 -, T2 - 강조영상을얻었으며결핵성척추염 37 예와화농 성척추염은 1 5 예모두에서 gadolinium 조영증강 T1 강조
二-V 대한방사선의학회지 1996 : 34( 6) : 825-830 Table 1. Longitudinal Dimension 01 Paraspinal Mass in Tuberculous and Pyogenic Spondylitides 시 이펀kU 여 t S Mass size - - - - - (Iongitudinal extent) - 3 A유Type 01 inlection 2 5 TS*(n = 63, mean size = 4.3 v. h +) PS**(n =9, mean size=1.8 v.h. +) * Tuberculous spondylitis.. Pyogenic spondylitis 5 11 얘 -ι- - 떼- 야15 8 6-3 3 0 + Vertebral body heights 4 20 영상을얻었다. 시상면 (sagi tta l) 과축상면 (axia l) 전예에서얻었고관상면 (corona l) 55 예, 화농성 15 예중 9 예에서얻었다. 척추주위의종괴형성은결핵성은 63 예전예에서관찰되 었으며화농성은 9 예 (60%) 에서만이관찰되었다. 척추주위종괴의종축크기는결핵성이 1 개내지 137B, 평균 4.37B 척추체의높이에해당하는크기의종괴를형성하였는데 반하여, 화농성은 l 개내지 5 개, 평균 1. 8 개척추체의높이 에해당하는크기의종괴를형성하였고 6 개이상의척추체 높이에해당하는큰종괴는형성하지않았다 (Table 1). 시 상영상에서염증조직이전종언대를뚫은예가결핵성척 추염에서는관찰되지않았는데반하여, 화농성척추염 15 예중 9예 (60% ) 에서염증조직이전종인대를뚫고혈관주 위로의침윤이있었다. 관상영상에서결핵성척추엽은흉 추를침범한 33 예 모두에서늑막간혈관들 (j ntercosta l vessels) 을외측으로전위시키고이들혈관들에의해움푹 파인모양을하는부드러운경계를갖는종괴를형성하였 으나 (F ig. 영상은 영상은결핵성 63 예중 MRI 에서척추주위의종괴형성 (paraspinal mass formation) 여부및크기, 전종인대 (anterior longitudinalligament) 의관통 (penetration) 여부및종괴의신호강도 특성과 gadolinium 조영증강의형태를중심으로분석하였 다. 척추주위종괴의크기는종축의길이를척추체의갯수 로나타냈으며병변의전종인대의관통은시상영상에서 염증조직이전종인대를산발적으로뚫고대동맥혹은대 정맥주위로침범하였을때를관통이있다고하였고염증 조직에의해전종인대가밀려있기만한경우에는관통이 없는것으로간주하였다. 테두리 (rim) Gadolinium 조영증강의형태는 조영증강과광범위 ( diffuse) 조영증강의두 가지형태로분류하였는데앓고고른두께의벽이조영증 강되는부분이있을때를테두리조영증강이있는것으로 하였다. 결 1) 화농성척추염에서는척추주위종괴를형성 한 9 예모두늑막간혹은요 Oumbar) 혈관들보다종괴가 외측으로뚫고나가불규칙한경계를보였다 (Fig. 2). 그러 과 종괴가요근 (psoas muscl e) 쪽으로뚫고냐가큰농양을형 성하였다. 그렇지만전방측으로는전종인대를전방으로전 위시키기만하고뚫지는않았다. 한편척추주위에형성된종괴의자기공명영상신호강도는결핵성과화농성척추염 모두 T1 강조영상에서는저신호강도를, T2 강조영상에서는 고신호강도를보여양자간에투렷한차이를발견할수없 었다. 그러나조영제주업후에병변의조영증강양상은결 핵성은조영증강을실시한 37 예중 35 예 (94. 6%) 에서종괴 에특정적인태두리조영증강을보인데반하여 (Fig.1), 화 농성척추엽은 2 예에서만이두껍고불규칙한테두리조영 증강을보였을뿐, 대부분이광범위한조영증강을보이고 앓고고른두께의테두리조영증강은관찰할수없었다 (Fig. 2)(Table 2). 나요추에서는결핵성척추염도측방으로는부분적으로 Note ALL = anterior longitudinal ligament 고 감염성척추엽의진단은이학적검사등의간단한임상검 사에이어영상진단에의존하게되는데, 단순 X 선촬영, 단 층촬영, CT, MRI 등이이용되며 (9-18), 최종진단은수 술혹은침생검으로균을확인하거나병리조직소견으로하 게된다.MRI가감염성척추엽의진단에이용된역사는짧지만뛰어난조직간의대조도와다평면상을얻을수있는잇점이있어가장예민하게감염을발견할수있을뿐만아 니라, 침범된범위파악이정확하고용이하여감염성척추 엽의진단에필수적인영상진단법으로각광을받고있다 (13-15). 감염성척추염의 MR 영상은척추체와추간판 Table 2. Difference 01 MR Imaging Findings between Tu. berculous and Pyogenic Spondylitides MR Imaging Tuberculous Pyogenic lindings spondylitis spondylitis Paraspinal mass prevalence 100 %(63 /63) 60%(9/15) size in number 01 vertebral height 4.3 1.8 margln smooth irregul ar Enhancement pattern rim(35/37) diffuse(15/15) Perforation 01 ALL o 9/15 찰 - 826 -
강흥식외 결핵성과화농성척추엽의감별 이 T1 강조영상에서는저신호강도를 T2 강조영상에서는 고신호강도를보이는데, MR 영상에서연속된 2개의척추체와사이에있는추간판을침범하였을때감염성척추염이라고진단할수있다 (1 4, 15). 화농성척추염은대개항생제의사용반드로치료가되지만 (1 5 ), 결핵성척추염은많은경우에수술적치료를필요로하며일반항생제와는다른항결핵치료제를사용하여야하는등치료방법이다르기때문에이들두가지를감별 하는것은임상적으로매우중요하다. 결핵성척추염은서서히진행을하는데척추체의전방부에서시작하여척추체를파괴시켜척추허탈과척추후만증을일으키고, 척추체전체와척추후체, 경막외공간을침범하기도한다. 추간판은늦게침벙하는것으로알려져있으며척추주위연부조직흐로석회화를동반하는큰놓양을형성하고염증조직은척추주위인대의밑으로 (subligamentous) 파급되는특정을갖고있고, 정상척추체를사이에두고멀리떨어진척 a b c Fig. 1. Tuberculous spondylitis in the thoracic spine of a 22-year-old woman Sagittal spin-echo T1WI(a:TR/TE = 500/30), T2WI(b : TR/TE=2500/80) and gadolinium enhanced T1 WI(c : TR /TE = 500/30) MR images show a large prevertebral mass with smooth anterior margin and erosion of anterior margin of vetebral bodies(straight arrows), The mass shows low signal intensity on T1WI, high signal intensity on T2WI and typically thin rim enhancement(small curved arrows) on gadolinium enhanced T1 WI. Vertebral bodies also show abnormal signal intensity and enhancement. Anterior longitudinal ligament(curved open arrows) and intercostal vessels(arrow heads) are displaced anteriorly. Intervertebral discs are preserved, linium enhanced T1WI(d TR/TE = 500/30) shows large paraspinal mass with thin rim Coronal gadod enahncement and psoas abscess formation(straight arrows) through focal peforation of paraspinal ligament(curved arrow), Intercostal vessels(arrow heads) are displaced, Axial T1 WI(e : TR /TE = 500/30) and gadolinium enhanced T1 WI(f TR /TE = 500/30) show that paraspinal ligament is displaced without perforation, and that the periphery of the mass is enhanced like a thin rim(small curved arrows).(t1 WI : T1-weighted image, T2WI : T2-weighted image) 얘@
대한방사선의학회지 1996 : 34( 6) : 825-830 추를침범하기도 ( s k i p lesion ) 한다 ( 3, 9, 16). 이에반하여화농성책추엽은추간판을일찍침범하며척추체의허탈이드물고척추후체의침범이적으며척추주위농양의크기가적고석회화는일으키지않는다 ( 3 ). 단순 X선촬영에의한결핵성척추염과화농성척추염의감별은결핵성척추염이더많은척추체들을침범하며, 추간판의침범이늦게오며, 크고석회화된척추주위종괴를형성하며뼈의경화 ( s cler osis) 가없는것으로어느정도가능하지만정확한감별은 어려운것으로알려져있다 ( 3, 19). 근래에와서 CT 와 MRI가척추영상진단에이용이되면서감염성척추염에서의 CT와 MRI 소견에관한많은보고가있었다. 감염성척추염중에서도결핵성, 화농성, 브루셀라척추염등의 MRI 소견들이비교적자세히기술되어있으며, 감염성척추염과종양, 원인균에따른감염성척추염간의차잇점에관한연구보고들이있었으나결핵성척추염과화농성척추염간의정확한감별점은알려져있지않다 (4). 우리의연구에서는척추주위종괴의모양과 MR 신호강도빛조영증강의형태에초점을맞추어결핵성척추염과화농성척추염간의감별점을찾고자하였다. 척추주위에 형성되는종괴는결핵성척추염에서흔하고크게형성되며 Gadolinium 주업후에특정적인테두리조영증강을보이는것으로알려져있으나 (4) 화농성척추염에서형성되는척추주위종괴와의차이점은알려져있지않으며척추주위종괴의모양으로결핵성과화농성을감별하려는연구보고는아직없다. 우리의연구에서결핵성과화농성척추염간에척추주위에형성되는종괴모양의차이점들로는결핵성에서종괴형성의빈도가높고종괴의크기가크다는점이외에 1) 결핵성은척추주위인대를전위만시킬뿐염증조직이인대를뚫고나가지않는반면에화농성은염증조직이인대를뚫고나가대동맥, 대정맥등의혈관주위로의침윤이많고, 2) 결핵성은종괴의경계가분명히잘지어지는반면에화농성은불규칙한경계를보이고 3) 흉추에발생하였을때결핵성은늑막간혈관들을외측으로전위시키는반면에화농성은종괴가늑막간혈관들보다외측으로뚫고나가혈관들을둘러싸고였는점, 4) 조영제주업후에결핵성은특정적인앓고고른테두리조영증강을보이는반면에화농성은광범위한조영증강이나두껍고불규칙한테두리조영증강을보이는뚜렷한차이를보였다. a d b c Fig. 2. Pyogenic( Staphylococcus aureus) spon dyliti s in th oracic spine 01 a 52-year-old man Plain AP(a) and lat eral(b) radi ographs sh ow narrowing 01 T4-5 intervertebral disc space(straight arrow) with blurring 01 end plates. Coronal gadolinium enhanced T1 WI (c: TR /TE = 600/30) shows paraspinal mass(straight arrows) with irregular margin and diffuse enhancement. Intercostal vessels(arrow heads) are not displaced but surrounded by th e mass. T4 and T5 vertebral bodies with their intervening intervertebral disc show enhancement. Axial gadolinium enhanced T1 WI (d : TR /TE = 600/30) sh ows the paraspinal mass (straight arrows) with irregul ar margin and diffuse enhancement. Anteri or longi tud inal(curved arrow) ligament is perlorated.( T1 WI : T1-weighted image) 828
강흘식외 결핵성과화농성척추엽의감별 척추결핵병변은척추뼈를뚫고나와척추주위의연부조직을침범할때특정적으로척추주위인대의밑으로파급 (subligam entou s spread) 되는것으로알려져있다 (3). 우리의연구에서도결핵성척추염은전예에서척추주위로파급되어종괴를형성한염증조직이척추체와전종인대의사이에위치하기때문에 MRI 에서종괴의경계가인대와붙어있어분명한경계를보이며대동맥과대정맥주위로의침윤도볼수없었다. 또한늑골간혈관들도인대에싸여있는종괴에의하여전위되고혈관들때문에인대에둘러싸인종괴에굴곡이지어졌다. 이에반하여화농성척추염은염증조직이척추주위연부조직침범의양상에관한정확한기전을알수는없지만많은경우에서 (9 / 1 5 ) 염증조직이전종인대를뚫고대혈관주위로침윤을보여종괴의경계가불분명하여지고대혈관주위의지방조직이소실될뿐만아니라늑골간혈관들도언대를뚫고나온염증조직에둘러싸여있는점들이결핵성척추엽과는확연히구별이되였다. 그러나요추부의결핵성척추염의척추주위종괴는부분적으로외측방향으로뚫고나가요근 (psoas muscle) 과의사이에큰농양을형성하기도하는데이런경우에도종괴의경계는부드럽고분명하며염증조직이전종인대를뚫지는않아대혈관주위로의침윤은없는점이화농성과는구별이되었다. 이처럼염증조직의인대관통이결핵성척추염과화농성척추염간에차이가나는것은결핵균이단백질분해효소를분비하지않기때문에 (11) 나타나는현상으로설명할수있을것이다. 결핵성척추염의 CT 흑은 MR I 에서조영증강을하였을때테두리조영증강을보이는것은알려진사실로 (4) 우리의연구에서도양자간의주요한감별점이되었다. 결핵병변은염증이서서히진행하여육아종 (granul oma) 을형성하고병변의중앙부에괴사를일으킨다. 이중앙부괴사는 치즈같은물질을만드는건락괴사 (caseation necrosis) 에의한것이며, 원인은언체의결핵균에대한과민반응 (hyp ersensiti vi ty ) 에의한것으로알려져있는데 (6) 이와같이중앙부에괴사를잘일으키는특성때문에병변의주변부가조영증강되는특정적인테두리조영증강을보일것으로생각되며특히한냉농양은앓은벽을갖는고름주머니로되어있어앓고고른두께의테두리조영증강을보일것으로생각한다. 그러나화농성척추염도균의독성과인체의반응에따라결핵과비슷한형태의테두리조영증강을보일수있을것으로예상할수있으나우리의연구에서는화농성척추엽 1 6예중 2예에서만두껍고불규칙한테두리조영증강을보여결핵성과의주요감별점이되었다. 우리의연구에서다음과같은문제점이제기될수있다. 첫째는대상환자전부가수술로확인이된예들이기때문에, 즉수술의대상이될만큼상당히진행된예들이기때문에초기의병변에서는위와같은감별점을적용하기어려우며, 둘째는결핵이외의박테리아에의한감염을화농성으 로분류하였는데화농성균의종류에따라독성이나인체 의반응이다를것이다. 그러나우리의연구에서화농성척 추염의예가숫적으로적음은물론균종별로병원균이확 인된예는아주적어균에따른 MRI 소견의특성은알수 없었으며이러한연구는더많은예의화농성척추염을대 상으로하는연구에서이루어져야할과제로사료된다. j<:~ C그 고 C 그.,., 1 김성문, 강흥식, 장기련, 한문희, 한만청척추걸핵 gadolinium 조 영증강자기공염영상대한방사선의학회지 1991 ; 27 567-571 2. Sunderam G, McDonald R. Maniatis T, et al. Tuberculosis as a manilestation 01 the acqui red immunodeliciency syndrome (AI DS). JAMA 1986 ; 256 :362-366 3. Resnick 0, Niwayama G. Osteomyelitis, septic arthritis and soft tissue infection: Th e axial skeleton. In Resn ick 0 eds. Di agnosis 01 bone and joint disorders. 3rd ed. Philadelphia: WB Saunders, 1995 : 2419-2447 4. Sharil HS. Role 01 MR imaging in the management 01 spinal 헌 inlection. AJR 1992 ; 158 : 1333-1345 5. Kitchel SH, Ei smont FJ. Pyogenic infections of the spine. In Evarts CM eds. Surgery 01 the musculoskeletal system. New York: Churchill Livingstone, 1990: 2277-2298 6. Pratt.PC. Pathology 01 tuberculosis. Semin Ro entgenol 1979 ; 14: 196-204 7. Chapman M, Murray RO, Stoker DJ. Tuberculosis 01 the bones and joints. Semin Roentgenol 1979 ; 14 : 266-282 8. Kahn DS, Pritzker KPH. Th e pathophysiology 01 bone inlection. Clin Orthop Relat Resear 1973 ; 96 : 12-19 9. Weaver P, Lileso RM. The radiological diagnosis 01 tuberculosis 01 th e adul t spine. Skeletal Radiol 1984; 12 : 178-1 86 10 임승수, 김충현, 이병철, 조준식척추결핵의전산화단층촬영술에 대한고찰대한방사선의학회지 1986 ; 22 848-857 11. Whelan MA. Naidich DP, Post JD, Chase NE. Computed tom g raphy 01 sp inal tuberculosis. J Comput Assist Tomogr 1983 ; 7 : 25-30 12. Whelan MA, Scholeld S Post JD, et al. Computed tomography 01 nontu berculous spinal inlection. J Comput Assist Tomogr 1985 ;9 280-287 13 강흥식, 장기현, 한만청척추결핵의자기공염영상대한방사선의학 회지 1988 ; 24 : 421-427 14. Modic MT, Feigin DH, Piraino DW et al. Vertebral osteomyelitis : assessment using MR. Radiology 1985 ; 157 : 157-166 15. Thrush A, En zmann D. MR imaging 01 inlectious spondylitis. AJNR 1990 ; 11 :1171-1 180 16. Shanley DJ. Tuberculosis 01 the spine: imaging leatures. AJR 1995 ; 164 : 659-664 17. Post JD, Sze G, Quencer RM, Eismont FJ, Green BA, Gahbauer H. Gadolinium-enhanced MR in spinal inlection J Comput Assist Tomogr 1990 ; 14: 721-729 18. Ahmadi J, Bajai A, Destian S, Segall HD, Zee CS. Spinal tuberculosis : atypical observations at MR imaging. Radiology 1993 ; 189 : 489-493 19. Smith AS, Weinstein MA, Mizushima A, et al. MR imaging characteristics 01 tuberculous spondylitis vs vertebral osteomyel iti s. AJR 1989; 153 : 399-405 - 829 -
대한방사선의학회지 1996 : 34( 6) : 825-830 Journal of the Korean Radiological Society 1996: 34(6) : 825-830 Differentiation between Tuberculous and Pyogenic Spondylitis: MR Imaging Characteristics of Paraspinal Mass' Heung Sik Kang, M.D., Kyung Mo Yeon, M.D. 1 Department 0' Radiology, Seoul National University College 0' Medicine Purpose: To determine the MR imaging findings for the differentiation of tuberculous spondylitis(ts) and pyogenic spondylitis(ps) with emphasis on the shape and MR signal characteristics of paraspinal mass. Materials and Methods : We obtained spin-echo T1- and T2-weighted MR images of 63 surgically proved cases of TS and 15 cases of PS. Gadopentetate dimeglumine(gd)-enhanced T1-weighted MR images in 37 cases of TS and in all 15 cases of PS were also obtained. Paraspinal mass formation, the size, shape and Gd-enhancing pattern of this mass and penetration of paraspinal ligaments by inflammatory tissue were analyzed. Results: Paraspinal mass was found in both TS(63 /63) and PS(9/15). The mean longitudinal dimension of this mass was 4.3 vertebral body heights in TS and 1.8 in PS. The margin of the mass was smooth in TS due to subligamentous spread of inflammation, while PS showed an irregular margin and invaded the para-aortic or para-caval space(9/15) due to penetration of inflammatory tissue through the paraspinal ligament. In the lumbar spine, however, TS showed focal penetration of the paraspinal ligament and formed psoas abscesses. After Gd enhancement, TS showed irregular thick or uniformly thin rim enhancement(35/37), suggesting caseation necrosis and cold abscess, while PS showed diffuse enhancement, suggesting abundant granulation tissue Conclusion : MR imaging findings helpful for the differentiation of TS and PS were size, shape and enhancing pattern of paraspinal mass and penetration of paraspinal ligament by inflammatory tissue. Index Words: Spine, infection Spine, MR Tuberculosis, skeletal Address reprint requests to : Heung Sik Kang, M.D., Department of Radiology, Seoul National University Hospital ï 28, Yongon-Dong, Chongno-Gu, SeoulllO-744, Korea. Tel. 82-2-760-3217 Fax.82-2-743-6385 - 830 -