대한안신경의학회지 : 제 5 권제 2 호 ISSN: 2234-0971 REVIEW 형광안저촬영과빛간섭단층촬영 김응수 1,2 김안과병원 1, 건양대학교의과대학안과학교실 2 Fluorescein Angiography and Optical Coherence Tomography Ungsoo Samuel Kim, MD 1,2 1 Kim s Eye Hospital, Seoul; 2 Department of Ophthalmology, Konyang University College of Medicine, Daejeon, Korea In order to investigate retinal structures more precisely, fluorescein angiography (FAG) and optical coherence tomography (OCT) can be chosen. FAG is a useful device to detect vascular abnormalities of retina and choroid, and OCT is used to analyze the anterior and posterior segment of eye and it can be used to investigate the optic nerve head and retinal structures, especially, retinal nerve fiber layer. OCT is also used to investigate central nervous system disorders such as multiple sclerosis, neuromyelitis optica, Alzheimer s disease and Parkinson s disease through the examination of the retinal nerve fiber layer. Keywords: Fluorescein angiography; Optical coherence tomography 서론망막의해부학적형태를관찰하는방법으로는안저검사와안저촬영과같은일반적인검사가있고혈관변화를관찰할수있는형광안저촬영 (Fluorescein angiography, FAG) 이있다. 또한망막의평면적인측정이외에수직으로망막의층간변화를확인할수있는빛간섭단층촬영 (Optical coherence tomography, OCT) 이있다. 본론 1. 형광안저촬영 1) FAG의원리형광안저촬영은 1960년 Maclean과 Maumenee 에의해도입된후임상적으로는 1961년 Novotny and Alvis에의해사용이되기시작하여이후망막과맥락막의병변을검사하기위해사용되고있다. 1,2 490 nm 의청색파장을이용하여형광물질을자극하면형광물질은 530 nm 파장의빛을발산하고이후필터를거쳐형광물질에서나온광선을촬영하는기법이다. 형광물질을정맥내로주사하면 70-85% 는혈장단백질과결합하고나머지는결합되지않은형태로남게된다. 망막혈관은선택적투과성을지닌망막혈관장벽 (blood-retinal barrier) 이라는구조를가지고있고내측망막혈관장벽 (inner blood-retinal barrier) 과외측망막혈관장벽 (outer blood-retinal barrier) 으로나눌수있다. 내측망막혈관장벽은망막혈관내피세포사이의밀착연접 (tight junction) 을의미하고외측망막혈관장벽은망막색소상피세포 (retinal pigment epithelium) 간의결합소대 (zonula occludens) 를의미한다. 주맥락막혈관 (major choroidal vessels) 은이러한결합된형태와결합되지않은형태모두맥락막혈관을통과하지못하고맥락막혈관내에남게된다. 하지만맥락막모세혈관층 (choriocapillaris) 의혈관벽은매우얇아맥락막혈관밖으로유출된다. 하지만유출된형광물질은외측망막혈관장벽에막혀맥락막에서망막쪽으로흘러들어오지못한 Correspondence to: Ungsoo Samuel Kim, MD Department of Ophthalmology, Kim s Eye Hospital, Konyang University College of Medicine, 136 Yeongsin-ro, Yeongdeungpo-gu, Seoul 07301, Korea Tel: +82-1577-2639; Fax: +82-2-2677-9214; E-mail: ungsookim@kimeye.com Received: Sep. 17, 2015 / Accepted: Sep. 30, 2015 Copyright 2015 The Korean Society of Neuro-Ophthalmology http://neuro-ophthalmology.co.kr 57
Kim US Fluorescein Angiography and Optical Coherence Tomography 다. 이러한망막혈관장벽때문에정맥내주사한형광물질이혈관의 병변이없는정상적인경우망막혈관과주맥락막혈관에남게되어혈 관을관찰할수있다. (4) 정맥기 (venous phase) 동정맥기이후 5-10 초경정맥은형광물질로충만하게된다. 이시기 를정맥기라한다. 2) 정상형광안저촬영정맥내주사된형광물질은다음과같은순서에따라나타난다 (Fig. 1). (1) 맥락막순환기 (choroidal phase) 형광물질을정맥에주입 10-15초후짧은뒤섬모체동맥을통해맥락막순환계로들어가고망막중심동맥형광이나타나기 1-2초전에나타난다. (5) 재순환기 (recirculation phase) 정맥주사후 30초경형광물질이맥락막과망막순환에서빠져나가기시작한다. 이후낮은농도의형광물질이다시차오르는시기이다. (6) 후기 (late phase) 약 10분정도지나면거의모든형광물질이맥락막과망막혈관에서빠져나가고일부병변부위에서과형광이관찰되는시기이다. (2) 동맥기 (arterial phase) 맥락막형광이나타난후 1-3 초에중심망막동맥에형광이나타나 는시기이다. 3) 비정상적인형광안저촬영소견 (1) 과형광 과형광은크게 Fig. 2 와같이 4 가지로분류할수있다. (3) 동정맥기 (arteriovenous phase) 형광물질주입후 12-15초이후에망막동맥이관찰된다. 이후에동맥과정맥에결흐름 (laminar flow) 형태로정맥벽부터차오르기시작하는시기이다. 평균적으로망막동맥에형광이나타나고정맥에완전히찰때까지의시간은 11초이하이다. 가 ) 주사전과형광형광물질을주사하기전에필터를사용하여촬영한영상에서비정상적인형광이보이는경우로비타민 A나리포푸신 (Lipofuscin) 에의한자가형광과필터간파장의중첩으로발생하는위형광이있다. A B C D E F Fig. 1. Normal findings of fluorescein angiography. (A) Fundus photo. (B) Preinjection. (C) Arterial phase. (D) Arteriovenous phase. (E) Venous phase. (F) Late phase. 58 http://neuro-ophthalmology.co.kr
형광안저촬영과빛간섭단층촬영 김응수 나 ) 창문비침망막색소상피세포의멜라닌색소가맥락막혈관에서보이는형광을차단하는데망막색소상피세포의손상이나멜라닌색소가줄어들게되면맥락막형광이과도하게관찰된다. 가 ) 형광차단망막혈관보다전방에혼탁이발생하여뒤로보이는형광이가려보이는경우이다. 또한망막혈관과맥락막혈관사이에혼탁이발생하면망막혈관은관찰되나맥락막혈관만보이지않게되는경우도있다. 다 ) 혈관이상다양한질병에의해혈관이확장되거나동맥과정맥간의단락 (shunt) 이발생하거나신생혈관, 혈관류, 모세혈관확장증등의혈관에이상이발생하여과형광을보이는경우이다. 이러한경우는맥락막혈관에의해서도나타날수있다. 라 ) 형광누출형광물질의정맥주입후 5-10분이지나면거의모든형광은소실되게되나혈액망막장벽에문제가발생하여새어나오는형광을의미한다. 위치에따라유리체형광누출, 시신경유두형광누출, 망막형광누출, 맥락막형광누출로나눌수있다. (2) 저형광저형광은형광물질이다른물질에의해차단되어나타나는형광차단과혈류순환에문제가발생하여나타나는혈관충만장애로나눌수있다 (Fig. 3). Preinjection fluoresence Window defect Hyperfluoresence Abnormal vessels Leak 나 ) 혈관충만장애혈관계의위치에따라망막과시신경, 맥락막으로나눌수있고망막혈관은부위에따라망막동맥, 망막정맥, 모세혈관과같이분류할수있다. 4) 형광안저촬영의부작용형광안저촬영은조영제를사용하기때문에그에따른경미한부작용부터심각한부작용이발생할수있다. 흔한증상으로는오심이약 3-15% 에서나타나고 0-7% 에서는구토증상을호소할수있다. 위와같은증상은정맥주사후 1분이내에나타난다. 소양증은정맥주사후수분이지난후나타날수있으며항히스타민제가효과적이다. 일부에서는형광물질이정맥에서유출되는경우주위조직이괴사할수있으므로주의하여야한다. 그외심각한부작용으로는수만명에한명정도아나필락시스 (anaphylaxis) 가나타날수있어주의를요한다. 2. 빛간섭단층촬영빛간섭단층촬영은비침습적인방법으로조직의단면을관찰할수있는방법으로 1991년도에개발되어임상적으로는 2002년 Carl Zeiss 에서 Stratus OCT라는모델로처음사용되었다. 이후안과영역뿐아니라심혈관계, 치과, 피부과등에서도사용되고있으며가장널리사용되는안과영역에서는시신경유두, 망막및각막을포함한전안부의구조를파악하고정량적으로분석할수있어매우유용하게사용되고있다. 3 Fig. 2. Hypofluorescence of fluorescein angiography. Blocked Retina Choroid Hypofluoresence Retina Vascular filling defect Optic disc Choroid Fig. 3. Hyperfluoresence of fluorescein angiography. Fig. 4. Principle of optical coherence tomography. http://neuro-ophthalmology.co.kr 59
Kim US Fluorescein Angiography and Optical Coherence Tomography 1) OCT의 원리 tomography, TD-OCT)은 기준거울이 앞뒤로 움직여 두 곳에서 돌아 OCT는 빛을 만들어 내는 광원으로부터 빛을 둘로 분리시켜 한 빛 오는 빛의 시간차를 분석하므로 분석에 시간이 소요되나 2006년 푸 은 조직으로 보내고 한 빛은 기준이 되는 거울로 보내게 된다. 조직과 리에(Fourier) 분석을 이용하여 영상을 해석하는 스펙트럼 영역 빛간 거울로부터 반사되어 오는 두 빛을 융합시켜 영상을 분석하는데 조직 섭단층촬영(Spectral domain OCT, SD-OCT, Fourier domain OCT)이 으로 들어가 반사되어 나오는 빛은 그 반사되는 위치에 따라 시간차 개발되어 검사소요시간을 줄이고 해상도를 향상시켜 3-5 µm 정도로 가 발생하여 돌아오게 되어 거울에서 반사되어 돌아오는 빛과 간섭현 해상력을 향상시켰다.4 상을 일으키게 되고 이 간섭현상을 측정하여 분석하여 영상을 얻게 된다(Fig. 4). 초기의 시간 영역 빛간섭단층촬영(Time-domain optical coherence 2) OCT의 임상적용 망막은 속경계막(internal limiting membrane)부터 시작되어 망막 Fig. 5. The correlation between anatomy and spectral domain optical coherence tomography. ILM, internal limiting membrane; NFL, nerve fiber layer; GC, ganglion cell layer; IPL, inner plexiform layer; INL, inner nuclear layer; OPL, outer plexiform layer; ONL, outer nuclear layer; MLM, middle limiting membrane; XLM, external limiting membrane; RC, photoreceptor cell; IS, inner segment; OS, outer segment. Fig. 6. Macular thickness map of Cirrus HD-OCT (Carl Zeiss Meditec, Dublin, Calif). 60 http://neuro-ophthalmology.co.kr
형광안저촬영과 빛간섭단층촬영 김응수 A B Fig. 7. (A) Peripapillary retinal nerve fiber layer analysis map. (B) Macular ganglion cell analysis map. Inferior peripapillary RNFL loss and inferior ganglion cell loss are noted in the left eye. http://neuro-ophthalmology.co.kr 61
Kim US Fluorescein Angiography and Optical Coherence Tomography 색소상피층까지 10개의층으로구성되어있다. 이러한망막구조를관찰하기위해서는고식적인방법으로는병리조직을얻어야하나이제는 OCT를통해생체내계측이가능해졌다 (Fig. 5). OCT의재현성 (reproducibility) 은우수하여병의진행경과를객관적으로관찰하는것이용이하여현재폭넓게사용되고있으며그영역이점점넓어지고있다. 5 (1) 황반부분석망막의중심에해당하는부위를황반이라하는데이부위가시력에중요한역할을하고있으며 OCT에서는황반부의다양한분석이가능해졌다 (Fig. 6). OCT를이용하여황반부에구조적으로변화가일어날수있는다양한망막병증 ( 나이관련황반변성, 중심장액맥락망막병증, 망막전막, 잠복황반병증등 ) 을파악할수있고, 황반부의두께를정량적으로측정할수있어황반부종의변화를객관적으로측정할수있다. 또한시간영역 OCT에서는구분이모호하던광수용체층의해부학적구조가스펙트럼영역 OCT에서는명확하게구분되어잠복황반병증과같은질환의진단에큰역할을하고있다. 6 (2) 망막신경섬유층분석망막신경섬유층은망막신경절세포 (retinal ganglion cell) 에서나와가쪽무릎체 (lateral geniculate body) 로이어지는축삭의모임을말한다. OCT를이용한망막신경섬유층의측정은고식적인방법으로시신경유두주위에서측정하였으나 (Fig. 7A) 최근황반부의망막신경절세포의형태학적분석도가능해져망막신경섬유층의손실을초기에진단할수있는장점이있어이에대한연구가진행되고있다 (Fig. 7B). 7 이러한분석을통해망막신경섬유층의결손이발생하는녹내장, 다양한시신경병증, 퇴행성대뇌질환등에서망막신경섬유층의감소를 OCT를통해정량적으로분석이가능하게되었다. (3) 시신경유두의분석시신경유두는형태학적으로다양한소견을보일수있다. 이러한경우일부에서는병적인소견인지생리적소견인지모호한경우가있으며검사자간의해석이다를수있다. 하지만 OCT를이용하면정량적, 형태학적분석을객관적이고우수한재현성을통해분석이가능하므로시신경유두질환의감별에용이하다. 3) 신경안과영역에서의 OCT (1) 시신경병증과황반병증의감별스펙트럼영역 OCT의경우망막의미세한변화가잘관찰되어과거시신경병증으로오인되던잠복황반병증같은질환의감별이가능 해졌다. 8 또한미세한시신경유두의창백이나독성시신경병증의초기에도시신경주변의망막신경섬유층의분석을통해유추할수있다. 9 (2) 시신경유두부종의감별안저검사에서시신경유두의부종이관찰되는경우이부종이가성시신경유두부종인지진성시신경유두부종인지감별하는것이매우중요하다. 가성시신경유두부종의가장흔한원인인시신경유두드루젠 (optic disc drusen) 의경우망막내증밑으로드루젠에해당하는균일한종괴모양이관찰되어유두부종 (papilledema) 과의감별에큰도움을준다. 10 (3) 시신경병증의감별우성유전시신경위축 (autosomal dominant optic atrophy) 의경우시신경창백이진행되지않은경우감별이어려운경우가있는데 OCT를이용한경우감별진단에도움이되며망막신경섬유층의두께가시력과높은연관성을보이는것으로알려져있다. 11,12 4) 대뇌질환과관련된망막신경섬유층연구 (1) 시신경염 Trip 등 13 은 2005년연구에서시신경염을경험한환자에서대조군에비해시신경염을앓은눈에서는 33%, 건안에서는 11% 의망막신경섬유층의감소를보고하였다. 이러한망막신경섬유층의감소의 90% 정도는평균 2.38개월이내에이루어진다. 14 (2) 다발성경화증다발성경화증 (multiple sclerosis, MS) 은탈수초질환으로시신경염이발생하지않은경우에도망막신경섬유층의감소가보고되었다. Paisi 등 15 은시신경염을앓은눈에서는 46%, 건안에서는 26% 의망막신경섬유층의감소를보고하였다. 또한한연구에서는 75 μm의두께가시력예후를판별하는경계라주장하였고이보다감소했을때는시력예후가불량하다고보고하였다. 16 하지만일부연구에서는망막신경섬유층의감소와시력예후와상관관계가없다는연구도있다. 17 (3) 시신경척수염 (neuromyelitis optica, NMO) OCT를이용한망막신경섬유층연구는시신경척수염과다발성경화증의감별에이용될수있다. 18,19 NMO의망막신경섬유층감소는시신경염에비해훨씬심한데, Ratchford 등 20 의연구에서 26명의 NMO와 378명의다발성경화증, 그리고 77명의건강한대조군을대상으로망막신경섬유층의두께를비교하였을때 NMO는 63 μm, MS는 88 μm, 그리고대조군은 102 μm로세군간에유의한차이를보인다고하였 62 http://neuro-ophthalmology.co.kr
형광안저촬영과빛간섭단층촬영 김응수 다. 또한두눈의망막신경섬유층두께차이가 15 μm 이상일때 MS (24%) 보다는 NMO (75%) 로진단될확률이높다. (4) 퇴행성질환알츠하이머병 (Alzheimer s disease) 이나파킨슨병 (Parkinson s disease) 의경우에도망막신경섬유층의감소가보고되고있다. 21 알츠하이머병에서는 OCT를이용한망막신경섬유층분석에서상측망막신경섬유층의감소가특징적이며이부위는시피질의 cuneal gyrus로전달되는경로로알려져있다. 하지만이망막신경섬유층결손과병인과의인과관계에대해서는불분명한상황이다. 22 파킨슨병에서는시신경의하이측부위의감소가흔하다고보고되었으며이는알츠하이머병과는반대되는소견이다. 23 (5) 시각로질환가쪽무릎체이후의병변의경우에 trans-synaptic degeneration이발생하므로시야검사를통하지않고도병변의위치를유추해볼수있다. 24 (6) 앞으로의 OCT 중심장액맥락망막병증, 고도근시, 나이관련황반변성등의병리기전에서맥락막이중요한위치를차지하고있으며스펙트럼영역 OCT 의경우맥락막의 70-75% 정도까지관찰이가능하다. 25 최근들어 swept-source OCT의경우는맥락막의전층을확인할수있어맥락막과관련된질환에대한연구가용이해졌다. 26 최근에는기존의 2차원적인망막및시신경유두의분석뿐아니라소프트웨어의발달로 3 차원적영상분석이가능해져 en-face 이미지를획득하여망막및시신경유두질환의생태병리기전을밝히는데이용되고있다. 27 또한도플러원리를이용한망막과맥락막의혈류를분석하는 OCT에대한연구가진행되고있어비침습적으로안구의혈류에대한연구가진행중이다. 28 결론형광안저촬영은망막과맥락막의혈관이상을파악하는데유용한검사이고 OCT는비침습적으로해부학적요소들을뛰어난해상력으로관찰및분석이가능하여임상적으로유용하며최근다양한장비와의연계가이루어져빠른발전을이루고있는광학기기이다. 따라서형광안저촬영과 OCT를이용하여망막및시신경에대한미세한변화의관측이가능하여다양한질환을감별하는데적용할수있을것으로생각된다. REFERENCES 1. Maclean AL, Maumenee AE. Hemangioma of the choroid. Am J Ophthalmol 1960;50:3-11. 2. Novotny HR, Alvis DL. A method of photographing fluorescence in circulating blood in the human retina. Circulation 1961;24:82-86. 3. Huang D, Swanson EA, Lin CP, Schuman JS, Stinson WG, Chang W, et al. Optical coherence tomography. Science 1991;254:1178-1181. 4. Leitgeb R, Hitzenberger C, Fercher A. Performance of fourier domain vs. time domain optical coherence tomography. Opt Express 2003;11:889-894. 5. Branchini L, Regatieri CV, Flores-Moreno I, Baumann B, Fujimoto JG, Duker JS. Reproducibility of choroidal thickness measurements across three spectral domain optical coherence tomography systems. Ophthalmology 2012;119:119-123. 6. Kim YG, Baek SH, Moon SW, Lee HK, Kim US. Analysis of spectral domain optical coherence tomography findings in occult macular dystrophy. Acta Ophthalmol 2011;89:e52-e56. 7. Na JH, Lee K, Lee JR, Baek S, Yoo SJ, Kook MS. Detection of macular ganglion cell loss in preperimetric glaucoma patients with localized retinal nerve fibre defects by spectral-domain optical coherence tomography. Clin Experiment Ophthalmol 2013;41:870-880. 8. Ahn SJ, Ahn J, Park KH, Woo SJ. Multimodal imaging of occult macular dystrophy. JAMA Ophthalmol 2013;131:880-890. 9. Kim U, Hwang JM. Early stage ethambutol optic neuropathy: retinal nerve fiber layer and optical coherence tomography. Eur J Ophthalmol 2009;19: 466-469. 10. Lee KM, Woo SJ, Hwang JM. Morphologic characteristics of optic nerve head drusen on spectral-domain optical coherence tomography. Am J Ophthalmol 2013;155:1139-1147 e1. 11. Ronnback C, Milea D, Larsen M. Imaging of the macula indicates early completion of structural deficit in autosomal-dominant optic atrophy. Ophthalmology 2013;120:2672-2677. 12. Russo A, Delcassi L, Marchina E, Semeraro F. Correlation between visual acuity and OCT-measured retinal nerve fiber layer thickness in a family with ADOA and an OPA1 mutation. Ophthalmic Genet 2013;34:69-74. 13. Trip SA, Schlottmann PG, Jones SJ, Altmann DR, Garway-Heath DF, Thompson AJ, et al. Retinal nerve fiber layer axonal loss and visual dysfunction in optic neuritis. Annals of Neurology 2005;58:383-391. 14. Henderson AP, Altmann DR, Trip AS, Kallis C, Jones SJ, Schlottmann PG, et al. A serial study of retinal changes following optic neuritis with sample size estimates for acute neuroprotection trials. Brain 2010;133: 2592-2602. 15. Parisi V, Manni G, Spadaro M, Colacino G, Restuccia R, Marchi S, et al. Correlation between morphological and functional retinal impairment in multiple sclerosis patients. Invest Ophthalmol Vis Sci 1999;40:2520-2527. 16. Costello F, Coupland S, Hodge W, Lorello GR, Koroluk J, Pan YI, et al. Quantifying axonal loss after optic neuritis with optical coherence tomography. Annals of Neurology 2006;59:963-969. 17. Outteryck O, Zephir H, Defoort S, Bouyon M, Debruyne P, Bouacha I, et al. Optical coherence tomography in clinically isolated syndrome: no evidence of subclinical retinal axonal loss. Arch Neurol 2009;66:1373-1377. 18. Petzold A, de Boer JF, Schippling S, Vermersch P, Kardon R, Green A, et al. Optical coherence tomography in multiple sclerosis: a systematic review and meta-analysis. Lancet Neurol 2010;9:921-932. 19. Bichuetti DB, de Camargo AS, Falcao AB, Goncalves FF, Tavares IM, de Oliveira EM. The retinal nerve fiber layer of patients with neuromyelitis http://neuro-ophthalmology.co.kr 63
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