[진단방사선과] CT를 이용한 가상 대장조영술과 가상 대장내시경

이 순 진 성균관의대 삼성서울병원 방사선과 Soon- Jin Lee, M.D. & Ph.D. Dept. of Radiology, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University School of Medicine.

서 론   1971년 영국에 처음으로 컴퓨터단층촬영기 (CT scanner)가 설치되었을 때, 한 영상을 얻기 위해 4분이 걸렸으며 재구성 하는 데는 이틀이 걸렸다. 그 후 CT의 중요성이 인식되어 CT를 설치하는 병원이 급속도로 늘어나게 되었다. 처음에는 횡단면만 볼 수 있었기 때문에 computer-assisted tomographic (CAT) scanning 이라 하였지만  후에 computed tomography (=CT)라 부르게 되었다. 그 후 혁신적인 발전을 거듭하여 새로운 세대의 기기들이 계속 개발되었고, software와 hardware의 발전으로, 최근에 multidetector CT (=MDCT) 시대에 이르게 되었다. 이런 MDCT는 영상을 얻는 시간이 빠르기 때문에 짧은 시간에 필요한 많은 영상을 얻을 수 있으며, 영상의 질도 향상되었다. 또한 이런 CT의 발전으로 다양한 2차원, 3차원 영상 재구성이 가능하게 되었고 우리 몸을 여러 단면으로 볼 수 있을 뿐만 아니라, 혈관, 기관지, 위장관 등의 내강 안을 들여다 볼 수 있게 되었다. 대장의 가상 내시경 (virtual colonoscopy =VC)의 개념은 1994년 David J. Vining에 의해 처음 소개 되었다. Vining는 1992년 부터 1993년 까지 Johns Hopkins Hospital에서 전임의를 하였으며, 이 때 spiral CT의 개발에 따른 새로운 기술과 컴퓨터 게임의 날으는 시뮬레이션 화면에 영감을 얻어, 몸 내부를 볼 수 있다는 가능성에 대하여 생각하였고, 연구를 시작하였다. 그래서 1993년 가을, 동료인 David Gelfand가 자원을 하여 그를 대상으로 처음으로 CT를 이용한 가상 대장내시경을 만들게 되었다.     검사기법   1. 대장 세척 정확한 정보를 얻기 위해서는 대장을 깨끗이 비우는 것이 가장 중요하며, 대장내의 대변과 물을 완전히 제거하는 것이 목표이다. 환자는 검사 이틀 전부터 대변이 적게 만들어 지는 음식을 섭취하는 것이 좋다. 대장세척은 대장 내시경 할 때 사용하는 polyethylene glycol solution이나 phospa-soda (soidum phosphate)제재를 검사 하루 전부터 스케줄에 맞춰 먹는다. polyethylene glycol solution은 거의 4리터 정도의 약물을 마시기 때문에 대장에 많은 양의 물이 남아 있게 된다 (wet preparation). phospa-soda 제재는 마시는 양은 적으나, 물은 적게 남는 (dry preparation) 대신 변이 많이 있는 경우가 있다. 또 신장, 심장과 간 기능 이상자에게는 사용하면 안 된다. 대장 세척과정이 환자에게 불편감을 주어 검사를 꺼려하기 때문에, 대장 청소 없이 검사하는 방법도 소개되어 있다. 즉 검사 전에 희석된 바륨이나 수용성 조영제를 마시면 대변에 조영제가 묻고, 섞이게 되어 대변과 용종의 농도 차이를 이용하여 용종을 찾는 방법이다. 이 방법을 이용할 경우에는 대변을 적게 만드는 음식을 섭취해야 하며, 스케줄에 따라 음식, 설사제, 조영제 등을 먹어야 하며 환자의 적극적인 도움이 필요하다. CT 촬영은 한번 대장 세척으로 대장 내시경과 같은 날에 실시할 수 있으며, 이 경우에 CT촬영을 먼저 하는 것이 좋다. 내시경을 통한 조직 검사 후 CT촬영을 할 경우 대장을 공기나 가스로 팽창 시키면 대장 천공의 위험성이 있기 때문이다.      2. CT 촬영 전 환자 준비 환자를 CT 기기 테이블에 옆으로 눕힌 다음 항문을 통해 직장관을 삽입하고 삽입한 직장관을 통해 공기나 CO2를 주입하여 대장 전체를 팽창시킨다. 공기 주입은 손으로 pumping하여 넣거나 자동 주입기를 이용 할 수 있다. 손으로 pumping하는 경우 약 40회 정도면 대장이 팽창되며, 자동 주입기인 경우 주입된 양을 측정 할 수 있는데 보통 1,500 ~ 2,000 cc정도면 전체 대장이 충분히 팽창된다. 가스 주입하는 동안 환자의 불편감을 관찰한다. 일부 항문 괄약근이 약해져 있는 환자나 장폐색이 심한 환자에서 공기 주입이 어려운 경우가 있다. 대장의 장 운동을 억제 시키기 위해 장 운동 억제제를 사용하기도 하나, 영상의 질을 향상 시키는 데에 도움을 주지 못한다는 보고가 있으며, 촬영 시간이 짧기 때문에 사용하지 않아도 영상에 큰 영향을 주지 않는다. 가스 주입이 끝나면 정찰사진 (scout image) (Fig.1)을 얻어 대장이 가스로 충분히 팽창되었는지 확인한 후 CT 촬영을 시작한다. CT는 엎드린 상태와 바로 누운 자세에서 2번 촬영하게 되는데, 다음 자세로 바꾼 후에도 정찰사진을 찍어 대장이 잘 팽창되어 있는지 확인하여야 한다. 때로 복통을 호소하는 환자가 있으나 대부분 큰 불편감 없이 검사를 마칠 수 있다.     3. CT영상 획득 기법 최근 보급되는 MDCT (8-channel, 16-channel) 는 촬영 두께를 아주 얇게 할 수 있어 (0.625mm, 1.25mm, 2.5mm 등) 고질 (high-resolution)의 영상을 얻을 수 있다. 또, 많은 영상을 동시에 얻을 수 있어 촬영시간이 짧아, 한번 호흡정지로 횡격막 부위에서 골반강 까지 촬영이 가능하며 (20~25sec), 호흡으로 인한 인공물 (artifact)을 줄일 수 있다. VC를 위해서는 2.5mm, 1.25mm, 0.625mm의 두께로 촬영 하지만 너무 얇게 촬영하면 오히려 noise가 증가되고 방사선 피폭양이 증가한다. 대장에 공기를 주입하고 엎드린 상태와 바로 누운 자세에서 2번 촬영하는데, 대개 총 검사 시간은 20분을 넘지 않는다. 조영제 사용에 대한 논의는 다양하나, 용종이나 대장암의 선별 검사 (screening)를 위해서는 조영제를 주입하지 않고 촬영해도 되지만, 대장암의 수술 전 검사 시에는 2번 촬영 중 1번은 조영제를 주입한 후 촬영하여 대장암 수술 전에 CT를 이용한 병기 결정의 역할도 할 수 있다.   4. 영상 재구성과 해석 VC를 위해서는 2.5mm, 1.25mm, 0.625mm의 두께로 촬영한 영상을 1.25mm나 0.625mm로 재구성(reconstruction) 하여 CT 촬영대와는 따로 독립되어 있는 workstation으로 자료를 보낸다. 이 workstation에서 진단에 필요한 2차원 영상 (axial, coronal, sagittal), 3차원 영상 (ray-sum, surface rendering)과 가상내시경 등의 영상을 만드는 작업을 하게 된다. 가스로 차 있는 소장과 대장 중에 대장 만 남겨 놓은 shaded-surface display와 surface rendering을 이용한 3차원 영상은 바륨을 이용한 대장조영술과 유사한 영상을 얻을 수 있다 (Fig.2).     이 영상은 대장암 수술 전에 시행하는 바륨 대장조영술의 역할을 대신 하여 대장암의 모양과 정확한 위치를 알 수 있다 (Fig.3). 또한 용종이 있는 경우 대장의 전체적인 모양에서 위치를 파악할 수 있으며, 2D 영상에서 확인하는데 도움을 준다. CT 가상내시경은 대장 내시경과 유사하게 대장 내부를 들여다 볼 수 있으며, CT 가상내시경에서 찾은 병변 (용종, 대장암 등)은 axial, coronal 그리고 sagittal 등 2차원 영상에서 확인하고, 엎드려 촬영한 영상과 누워서 촬영한 영상에서도 같은 위치에 있는 병변 임을 확인하여야 정확한 진단을 할 수 있다 (Fig.4 A~D). 용종인 경우 2번 촬영한 영상에서 모두 같은 위치에 있지만, 대변인 경우에는 자세를 바꾸는 것에 따라 위치가 변하기 때문에 용종과 감별 할 수 있다.       정상 대장   정상 대장의 내부 모양은 대장의 팽창 정도에 따라 매우 다르게 보일 수 있다. 대장이 충분히 팽창 된 경우에는 haustration이 사라지고 점막 표면은 밋밋하게 보인다 (Fig. 5). 이런 특징은 특히 하행대장과 직장에서 뚜렷하다. 대장 내강은 대부분 원형이나 삼각형 모양으로 보인다 (Fig. 6 A~B). I-C valve가 뚜렷한 경우에 용종이나 대장암 처럼 보일 수 있는데, 2D 영상에서 특징적인 위치와 방향으로 감별 할 수 있다 (Fig. 7 A~B).       임상적 유용성   1. 선별검사 (screening) 현재 발표되거나 진행 중인 연구들은 대부분 고위험도 환자에 대한 결과이며, 선별검사에 대한 연구는 드물다. CT 가상내시경이 임상에서 제 구실을 하려면, 선별검사에 적용되어야 한다. 그렇게 되기 위해서는 일반 위험군에서의 진단 정확도와 비용 대비 효과에 대한 연구가 좀 더 있어야 한다. 고위험도 환자를 대상으로 한 여러 보고에 따르면, 평균 1cm 이상 크기의 대장 선종에 대한 민감도는 75~90%이다 (Fig. 8 A~B).     이 민감도는 용종의 크기가 작을수록 감소하게 되는데, 6~9mm 용종은 50~80%, 5mm이하는 30~50% 이다. Boston University Medical Center의 Fenlon 등의 보고에 따르면 가장 좋은 결과를 보이는데, 전체 민감도는 71%이고, 10mm 이상은 91%, 6~9mm 는 82%, 5mm이하는 55%이다 (Table 1).     대장암의 선별 검사로는 직장수지검사, 대변 잠혈반응, S자 대장 내시경이었으나 최근에는 대장 전체를 검사해야 한다는 의견이 많아지면서, 2001년 American Cancer Society에서는 10년에 한번씩 대장내시경이나 5년에 한번씩 바륨 대장조영술을 권하고 있다. 대장내시경은 장천공이나 출혈 등 합병증이 생길 수 있고, 환자 상태나 장의 모양에 따라 검사를 못하거나 완전히 실행할 수 없는 경우가 있다. 또한 많은 사람을 대상으로 하는 선별검사에서는 대장내시경을 모두 시행하기는 어렵다. 바륨 대장조영술은 쉽게 시행할 수 있고 합병증이 거의 없으며 중간에 검사를 실패하는 경우도 드물다. 하지만 작은 용종을 찾는 데는 대장내시경보다는 정확도가 낮다. 이런 이유 등으로 미국에서는 CT 가상내시경을 선별검사로 이용하려는 의견이 제안되고 있으며 실행에 옮기려 노력 중이다.      2. 수술 전 병변의 위치 결정 (pre-operative localization of colorectal cancer) 대장암 수술을 위해서는 대장내시경을 통한 조직검사와 함께 대장암의 정확한 위치와 병기결정이 필요한데, 이를 위해 수술 전 복부 CT와 바륨 대장조영술를 시행하게 된다. 이 때 단순 복부 CT 촬영 대신 가상내시경과 가상 대장조영술을 위한 영상 <Fig. 9>을 얻으면 대장암의 위치를 알기 위해 시행하는 바륨 대장조영술을 피할 수 있을 것으로 생각한다. 즉 CT colonography를 위한 CT촬영으로 두 가지 검사 (복부 CT와 바륨 대장조영술)의 역할을 해 낼 수 있다. 실제로 환자는 한번 대장 청소를 하고 병원을 방문하여, 대장 내시경과 CT colonography를 같은 날에 검사 할 수 있으며, 바륨 대장조영술을 피할 수 있기 때문에 수술 전 방사선과 검사 기간은 단축되게 된다.     3. 장 패색이 있는 대장암의 경우 (occlusive Colon Carcinoma) 대장암이 있는 경우, 동시에 다른 부위에 대장암이 있는 경우는 약 1.5~9%이며, 선종이 있는 경우는 악 27~55%이다. 그래서 수술 전에 대장암이 있는 부위 외에 전체 대장을 검사하는 것이 원칙이다. 그러나 대장암이 대장의 내강을 좁히거나 막는 경우, 대장 내시경이 통과하지 못하여, 그 상부의 대장을 검사할 수가 없게 된다. 이 때 바륨 대장조영술을 이용하게 되는데 바륨 대장조영술 경우에는 바륨은 통과하지만 막힌 상부의 대장 청소가 충분하지 않아 정확한 검사가 어려운 문제점이 있다. 하지만 CT colonography의 경우에는 대장 내시경과 동일한 대장 청소 방법을 쓰기 때문에 바륨 대장조영술 검사 때보다 장 청소가 잘되며, 공기만 통과하면 대장 전체를 관찰할 수 있기 때문에 막힌 상부의 대장에 대장암 외에 다른 선종이나 암이 있는지 알아 볼 수 있다 (Fig.10A~C).     4.대장외 복부 내 다른 장기 관찰 (extracolonic findings) 대장 내시경은 대장 내부만 검사하는 반면 CT검사는 대장외에 복부에 있는 다른 장기들을 모두 관찰할 수 있다. 실제로 CT colonography 영상에서 대장이외의 복부 장기에 의미 있는 병변이 발견되는 경우가 약 10~13% 정도이며 이로 인해 치료를 받거나 다른 검사를 하게 된다.   5.Combination of 3D Angiography and 3D Colonography 조영제 주입하여 CT colonography를 촬영하는 경우에는 CT 혈관조영술도 얻을 수 있으며, CT 혈관조영술와 CT 대장조영술을 합성하여 대장과 혈관의 해부학적 관계를 보여 줄 수 있다, 또 직장암인 경우 골반강과의 관계를 3차원 영상으로 만들어 보여 줄 수 있다 (Fig. 11).     결 론   앞으로 CT colonography에 대한 기술적인 발전은 급속도로 이루어질 것이다. 이렇게 기술이 발달되면 용종발견 정확도가 증가하고 위 양성율도 감소할 것이다. CT colonography는 대장내시경보다 합병증 없이 쉽게 촬영하고 영상을 만들 수 있다. 그러나 우리나라에서는 아직 적절한 보험 수가를 받을 수 없으며, 보험 수가에 비해 시간과 노력이 많이 필요하고, 선별검사로 사용하기에는 비용이 너무 비싸기 때문에 널리 사용하지 못하는 형편이다. 많은 예를 대상으로 하는 임상연구가 이루어져 그 유용성이 증명되면 임상적 응용에 많은 도움을 줄 것으로 생각한다.     CT 가상내시경의 장점   1. rapid and complete visualization of colon 2. no sedation 3. no complication 4. higher acceptance than barium enema or colonoscopy 5. proximal to obstruction 6. additional information outside the colon   CT 가상내시경의 제한점   1. complete and through colon cleansing 2. lack of therapeutics and biopsy 3. low sensitivity for small polyp 4. radiation 5. time and manpower 6. cost   [출처 : DiaTreat VOL.4 , NO.2]