[의학] 혈액순환을 CT와 MRI로 알 수 있다!? <Perfusion imaging>

radiologist (57)in #kr • 7 years ago (edited)

안녕하세요. @radiologist입니다.
모든 분들이 혈액 순환이 중요하다는 것을 알고 계실겁니다. 일반적인 상황에서 흔히 쓰이지는 않으나, CT와 MRI로도 혈액순환, 즉 조직에의 관류(perfusion)을 평가할 수 있습니다. 오늘은 이에 대해 알아보겠습니다.

대표적인 관류 CT 영상. 알록달록하다.

원리

일반적으로 조영제를 사용합니다. MRI의 경우 조영제 없이 하는 기법도 있지만, 대개는 조영제를 씁니다. 조영제를 주사하면 (대개 정맥 주사) 대정맥을 거쳐 우심방 및 우심실->폐->좌심방 및 좌심실->동맥->장기->다시 정맥 의 순환을 가집니다. 장기를 지나게 되면서, 관류 영상을 찍는 부위도 지나게 되지요.

조영제는 혈액을 따라 심장을 거쳐 온몸을 순환한다.

이럴 때, 시간에 따라 장기를 지나는 조영제의 농도가 올라갔다가 다시 내려가게 됩니다. 이를 시간에 따른 조영제 농도 그래프로 그릴 수 있습니다. 당연히 이 시간 중에 이미지를 시행하면 마찬가지로 시간에 따른 CT 및 MRI 신호강도의 변화를 측정 가능합니다. 조영제는 혈액에 녹아 이동하므로, 이때 조영제=혈액의 대표값으로 이해할 수 있습니다.

관류 영상의 기초가 되는 그래프. 세로축의 HU는 CT에서의 밝기 정도이며 조영제 농도와 비례한다.

이 관류 영상을 이해하기 위해서는, 다음과 같은 파라미터들을 사용합니다. 주로 뇌영상 분야에서 사용 하여, ‘cerebral’이라는 단어가 붙습니다.

-CBV(cerebral blood volume): 단위 조직(100g)내의 혈액량(용적), 곡선의 적분값.
-CBF(cerebral blood volume): 단위 조직(100g)내를 시간(1분)당 통과하는 혈류량, CBV/MTT와 동일.
-MTT(mean transit time): 유입되는 혈류의 평균 통과 시간, 속도를 의미.
-TTP(time to peak): 조영제가 최대 농도까지 도달하는 시간

이런 복잡한 수치를 직접 구할 수도 있지만, 보통 직관적으로 컬러를 입혀 영상화 합니다. 처음 사진처럼 알록달록한 영상을 확인 할 수 있습니다.

뇌경색 환자의 관류 CT. 뇌혈류량, 시간당 뇌혈류량 감소, 혈류 평균 통과 시간 증가.

활용

이런 복잡한 관류 영상은 어떻게 활용할까요? 크게 두 부분에서 사용합니다.

뇌경색(cerebral infarction)

주로 검사 시간이 짧은 관류 CT에서 활용합니다.뇌경색이란 뇌에 혈액을 공급하는 뇌동맥이 어떤 이유에서든 막히면서 생기는 질환입니다. 뇌졸중(stroke) 중의 하나지요. 뇌 동맥이 막히면, 혈액 순환(관류)는 어떻게 될까요? 당연히 떨어지게 됩니다. 위 사진에서 보듯이, 뇌 경색 부위는 혈류가 줄어들면서 파랗게(CBF 감소) 보입니다. 그런데 이것으로 끝이 아닙니다. 뇌동맥이 막히면, 해당 뇌 동맥을 통해 영양을 받는 두뇌 부분이 서서히 죽어가게 되는데, 이 부위 중에 뇌경색 핵심 부위(infarction core)는 이미 소생이 불가합니다. 그러나 주변부의 경우 뇌혈류가 다시 공급된다면 살아 날 수 있는 부분이 있습니다. 이 부분을 penumbra 라고 합니다.

초급성 뇌경색에서는 살릴 수 있는 penumbra가 있다. 살려야한다!

Penumbra는 다음과 같이 알 수 있습니다.

Core의 주변부에 있으면서 MTT가 길어지고 CBF는 좀 감소되지만 CBV는 증가된 부위 (살아있는 혈관이 확장되며 어떻게든 혈류를 공급하기 때문. Core에서는 MTT가 길어지고 CBF, CBV 모두 감소).
확산 강조 영상(diffusion weighted image, DWI)에서는 뇌경색 핵심 부위(core)만 밝게 나타나기 때문에, DWI에서는 정상이나 perfusion image (CT 혹은 PWI MRI)에서만 관류가 감소된 부위 (PWI-DWI dismatch).

확산강조영상(DWI)와 관류강조영상(PWI)간에 차이 부위가 penumbra이다. 살려야한다!

Penumbra 부위가 많다면, 적극적인 치료 (혈전용해술이나 혈전제거술)를 하여 신경학적 후유증을 최소화 할 수 있습니다. (이런 시술은 시간이 지난 뇌경색에서는 의미가 없습니다. 살릴 수 있는 penumbra가 없기 때문입니다.) 그 외에도 경동맥 협착이나 혈관 기형 환자의 평가에 쓰이기도 합니다.

종양

다른 또 하나의 쓰임은 종양의 등급 예측이나 재발 여부, 혹은 전이암 감별입니다. 응급 질환은 아니고 정확한 병변 평가가 중요하기 때문에 MRI에서 주로 활용합니다. 나쁜 뇌종양일수록 (악성일수록) 신생혈관을 많이 만들고 세포들이 빽빽하게 존재하기 때문에 관류가 높습니다. 이를 주로 CBV를 통해 평가 할 수 있습니다. 마찬가지로 뇌종양의 재발 여부를 관류 증가 유무를 통해 판단 할 수 있는데, 재발 부위에서 CBV가 높습니다. 전이암과 원발성 뇌종양과의 감별은 PSR(percent signal recovery, 조영제 주입 후 신호 회복 정도)를 활용하는데, 전이암에서 PSR 값이 낮은 것으로 알려져 있습니다 (뇌혈류장벽이 없기 때문).

악성 교종과 일부 다른 교종에서 관류가 증가한다.

미래

주로 뇌질환에서만 사용되었지만 다른 부분에서도 연구가 이루어지고 있습니다. 주로 간질환 및 유방암 등의 영역에서도 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 이전에 포스팅 했던 MRS와 마찬가지로 앞으로의 미래가 기대되는 기법입니다.

간세포암의 평가에 관류 CT를 활용하는 예.

Reference

장기현 외. 신경영상의학. 일조각. 2011.
장건호 외. 관류 자기공명상의 원리 및 기술. 대한자기공명의과학회지 15:91-101(2011)
신수정 외. 급성 허혈성 뇌졸중치료 패러다임의 전환. J Neurocrit Care 2008;1:1-11.
Bernd F. Tomandl et al. Comprehensive Imaging of Ischemic Stroke with Multisection CT. RadioGraphics 2003; 23:565–592.
Y.W. Lui et al. Evaluation of CT Perfusion in the Setting of Cerebral Ischemia: Patterns and Pitfalls. AJNR Am J Neuroradiol Oct 2010; 31:1552– 63.
D. Leander Rimmele et al. Wake-up stroke: clinical characteristics, imaging findings, and treatment option – an update. Front. Neurol., 26 March 2014.
R. Mangla et al. Percentage Signal Recovery Derived from MR Dynamic Susceptibility Contrast Imaging Is Useful to Differentiate Common Enhancing Malignant Lesions of the Brain. AJNR Am J Neuroradiol Jun-Jul 2011;32:1004–10.
A.J. Prager et al. DiffusionandPerfusionMRItoDifferentiateTreatmentRelatedChangesIncludingPseudoprogressionfromRecurrent TumorsinHigh-GradeGliomaswithHistopathologicEvidence. AJNR Am J Neuroradiol. 2015 May;36(5):877-85.
Hayri Oğul et al. Perfusion CT imaging of the liver: review of clinical applications. Diagn Interv Radiol 2014; 20:379–389.

투명배경.png