Ⅰ. 서 론
신경공 협착(neural foraminal stenosis)은 척추관 협착 (spinal canal stenosis)과 더불어 나이가 들어가면서 발생 하는 대표적인 퇴행성 척추질환이다. 척추관 협착증은 척수 신경이 지나가는 척추관이 좁아져 발생하고, 신경공 협착증 은 척추관에서 팔다리로 가는 신경이 지나가는 신경공이 좁 아져 신경이 압박되거나 손상되는 질환이다[1]. 경추 신경근 병증(cervical radiculopathy)은 팔과 손의 통증을 유발하 며, 이차적으로 경추 신경근(cervical nerve roots)을 압박 하거나 자극하게 된다[2]. 가장 흔한 검사 소견은 움직일 때 목의 통증과 근육 경련이다[3]. 신경공 협착의 원인은 퇴행 성 골증식증(degenerative osteophytes), 후관절면 비대 (facet hypertrophy), 측면 디스크 탈출(herniated discs) 등으로 알려져 있다[4, 5]. 경추에 존재하는 구상돌기 관절 (uncovertebral joint)은 퇴행성변화로 불필요한 가시뼈들 이 자라나면서 신경공 협착을 유발하게 되며, 신경공 협착 의 가장 큰 원인이라고 알려져 있다[6].
신경공 협착으로 인한 경추 신경근병증(cervical radiculopathy) 은 임상적으로 중요하다. 경추 신경공 협착증의 정확한 진 단은 말초 신경병증(peripheral neuropathy)의 가능성을 배제하고 예후를 예측하여 적절한 치료방법을 결정할 수 있 다[7]. 경추 신경은 골극(bony spur)에 충돌하면서 염증을 동 반한 신경근병증(radiculopathy)을 유발하므로 신경공 협 착을 영상화하는 것은 상당히 중요하다[6]. 경추 사위 단순 방사선검사(cervical oblique plain radiography)는 기본적 인 검사법으로 다른 검사법에 비교하여 쉽게 얻을 수 있다. 촬영법은 몸 전체를 우측 후사위(right posterior oblique; RPO)나 좌측 후사위(left posterior oblique; LPO) 45° 방 향으로 돌리고, X선관을 머리 쪽을 향해 15°, 중심선은 C4 높이로, 100 ㎝ 거리에서 촬영한다[8, 9]. 그러나 검사자의 능력에 따라서 차이를 보일 수 있으며, 판독 결과를 객관적 으로 제시하기 어렵다[10].
경추의 전산화단층촬영(computed tomography; CT)은 2차 원 혹은 3차원 영상 재구성을 통해서 후위골극(posterior spurring) 등의 골변화(bony change), 후관절 비대 등에 의 한 신경공 좁아짐(foraminal narrowing), 갈고리돌기 비대 (uncinate process hypertrophy) 및 골절(fracture)에 의 한 골 조각(bone fragment)을 잘 볼 수 있어서, 단면 영상 만을 보고 판독할 때보다 신경공 협착 진단에 도움을 주고 있다[11]. 또한, CT 검사 영상을 이용한 3차원 재구성 영상 으로 환자의 상태를 영상으로 직접 보여주면서 신경공 협착 정도를 설명하기 쉬우며, 신경공의 면적을 측정하여 신경공 협착 진단에 편리성을 주고 있다[12]. 그러나 경추 신경공의 협착 정도를 평가하기 위하여 정량적인 면적은 제공할 수 있으나, 정상인일 때의 면적을 알 수 없어서 협착률을 계산 할 수 없는 단점이 있다.
본 연구는 정상 성인의 신공경 면적의 평균을 제공하여, 신경공 협착 환자의 협착률 계산에 활용하고자 한다.
Ⅱ. 대상 및 방법
1. 연구 대상
진료 목적으로 검사한 경부 컴퓨터단층촬영(Neck CT) 영 상을 받아서 후향적으로 분석하였다. 2021년 5월부터 11월까 지 경부 조영증강 CT를 받은 대상자 중에서 경추에 질환이 없는 19명을 대상으로 분석하였다. 남자가 6명(31.5%), 여자 가 13명(68.5%) 이었다. 나이는 20~42세이었고 평균 나이는 32.0±6.59세이었다. CT 영상을 익명화로 전환한 후에 디지 털 영상 및 통신표준(Digital Imaging and Communications in Medicine; DICOM) 영상으로 획득하였다.
사용기기는 SOMATOM Definition Flash (Siemens Health Care, Forchheim, Germany) software versions syngo CT VA48A를 사용하였다. 검사조건은 100 kVp, Auto exposure control(AEC) mode를 사용하였으며 단편 두께 1 ㎜, convolution kernel은 B40s, 열과 행은 512 × 512, 비트 수(Bits Stored)는 12이었다(Table 1).
3차원 영상처리에 사용한 소프트웨어는 Xelis (INFINITT, Korea) software versions Xelis 1.0.6.3를 사용하였다.
2. 연구방법
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1) Xelis 3차원 영상처리 프로그램을 이용하여 경추의 측 돌기(transverse process)와 후극돌기(posterior spinous process), 층뼈(lamina)를 제거하고 신경공이 잘 관찰되도 록 주변 뼈를 절제하였다. Fig. 1의 a와 같이 Image J를 이 용하여 3차원 영상의 신경공 면적을 포함하는 관심 영역을 설정하였다.
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2) 관심 영역을 원으로 설정하고 히스토그램 분석을 시행 하여 Fig. 1의 b와 같이 화소 값이 0(zero)인 화소의 총 개 수(1,224)를 얻었다. 경추 신경공의 위치를 C2-3, C3-4, C4-5, C5-6, C6-7, 5곳으로 나누어 각각 측정하였다.
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3) 획득한 화소 개수에 한 개의 화소가 가지는 크기 (pixels size)를 2번 곱하여 신경공 면적을 계산하였다.
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4) 가장 넓은 신경공 면적을 측정하기 위하여 측정 반대 쪽으로 40 ∼ 50° 사이와, 머리 쪽으로 10 ∼ 20° 사이에서 영상을 저장하고, 가장 크게 측정된 면적을 연구분석에 사 용하였다.
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5) 경추 위치 C4-5, C5-6, C6-7에 주로 신경공 협착이 발생하므로[13], 정상인의 C2-3 기준으로 하여 측정된 평 균 면적을 이용하여 참조표(Look up tables; LUT)를 작성 하고, 신경공 협착 환자의 면적에 ULT를 반영한 후에 신경 공 협착의 %를 구하였다.
사용한 통계학적 방법은 SPSS software(Version 12.0 ; Inc., Chicago, IL)의 t-test를 시행하여 p 값이 0.05 미만 일 때 통계학적으로 유의한 차이가 있는 것으로 판정하 였다.
Ⅲ. 결 과
1. 양측 신경공 면적 측정
양측 신경공 면적을 측정한 결과는 Table 2와 같다. 우측 신경공 C2-3 평균 면적은 44.32 ㎜2, 좌측 신경공 C2-3 평균 면적은 42.71 ㎜2으로 우측 신경공이 약간 컸으나 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 이하 C3-4, C4-5, C5-6 신경공 면적도 좌측과 우측의 평균에 유의한 차이는 없었다. C6-7 신경공 면적은 우측이 36.03 ㎜2, 좌측이 31.89 ㎜2으로 통계적으로 유의한 차이를 보였다.
2. 일반적 특성에 따른 신경공 면적 측정
20대와 30대 이상으로 분류하여 신경공 면적을 비교한 결과는 Table 3과 같다. 우측 신경공 C2-3 평균 면적을 비 교한 결과, 20대 8명은 평균 44.13 ㎜2, 30대 이상 11명의 평균은 45.89 ㎜2으로 유의한 차이가 없었다. 이하 C3-4, C4-5, C5-6, C6-7 신경공 면적도 좌측과 우측의 평균에 유의한 차이는 없었다.
남자와 여자의 신경공 면적을 비교한 결과는 Table 3과 같다. 우측 신경공 C2-3 평균 면적을 비교한 결과, 남자 평균 50.93 ㎜2, 여자 42.48 ㎜2으로 남자가 다소 크게 나타났지만 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 이하 C3-4, C4-5, C5-6, C6-7 신경공 면적도 좌측과 우측의 평균에 유의한 차이는 없었다.
좌측과 우측을 포함하는 정상인의 C2-3 평균 면적 43.51 ㎜2을 기준으로 하여 Fig 2와 같이 LUT를 작성하였다. 환자 측의 신경공 C2-3 측정 면적 34.25 ㎜2을 1.00으로 했을 때 C5-6의 면적은 27.22 ㎜2가 정상 신경공 면적이라고 할 수 있다. C5-6 측정 면적이 16.02 ㎜2으로 나타나 41%의 신경 공 협착률을 계산할 수 있다.
Ⅳ. 고 찰
경추 신경공 협착은 목으로부터 나오는 신경이 관통하는 척추관이 좁아져 척수의 신경을 눌러 목, 어깨, 팔, 손까지 저린 증상과 통증이 나타나는 질환이다. 증상이 목디스크와 유사해 경추 신경공 협착증의 효과적인 치료를 위해서는 정 확한 진단이 필요하다. 최근에 구상돌기 비대가 가장 큰 원 인이라고 밝혀지면서 구상돌기 비대 측정에 관한 관심이 높 아졌다. 영상검사법으로 단순방사선 검사는 필수적인 검사 법으로 쉽게 얻을 수 있는 장점이 있으나 촬영 각도에 따라 판독이 어려울 수 있고, 신경공의 협착을 정량적으로 평가 할 수 없다. 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging: MRI) 검사는 경추 신경근병증의 원인을 정확하게 진단하 는 것에 유용하며, 특히 디스크 탈출증 및 경추 신경공 협 착의 진단에 있어 경사 시상면(angled sagittal) MRI가 더 정확한 검사임을 보고하고 있다[13]. 그리고 신경근 원위부 (extraforaminal nerve root) 지름을 측정하고 신경공이 가장 좁은 곳에서 폭을 측정하여 신경공 협착률 등급을 제 안하고 있다. 0등급은 협착이 없음, 1등급은 50% 미만일 때, 2등급은 50% 이상일 때로 제안하며, 경추 신경공 협착 의 새로운 등급 평가 시스템이 관찰자 간의 높은 일치도와 관찰자 내의 높은 일치도를 보였다고 보고하고 있다[14]. 또 한, T2 MRI 가중 영상 결과에 따라 4가지 등급으로 분류하 는 방법이 제시되고 있다. 0등급은 협착 없음, 1등급은 형 태학적으로 신경근을 둘러싼 지방소실(fat obliteration)이 신경근 둘레(nerve root circumference)의 50% 미만일 때, 2등급은 신경근을 둘러싼 지방소실이 신경근 둘레의 50% 이상일 때, 3등급은 형태학적 변화 또는 신경근 붕괴 (collapse)를 보이는 심한 신경공 협착으로 정의하고 높은 재현성이 있음을 보고하고 있다[15]. 그러나 MRI 검사는 구 상돌기 등 뼈에 대한 정보를 영상화하기 어려운 단점이 있 다. 이에 반하여 CT는 갈고리돌기 비대(uncinate process hypertrophy) 및 구상돌기를 검사하는 데에는 유용하다. 문[5] 등은 C5-6 수준에서 갈고리돌기 면적을 이용하여 경 추 신경공 협착을 예측하는 연구를 보고하였다. 실험결과에 의하면 정상인의 갈고리돌기 면적은 15.52 ㎜2, 경추 신경공 협착 환자에서는 29.97 ㎜2으로 나타나 형태학적 파라메타 로 갈고리돌기 면적을 사용하여 경추 신경공 협착을 예측하 였고, 갈고리돌기 면적 21.12 ㎜2를 절단점으로 하였을 때 민감도 91.8%, 특이도 93.4%로 매우 높게 나타났다.
이번 연구에서 분석 대상이 경부 CT 검사를 받았으며 100 kVp를 사용하였다. CT 검사에서 뼈의 부피는 KeV의 증가에 따라서 감소하게 되어있다[16, 17]. 임상 적용을 위해 서는 일관된 C-spine CT 프로토콜 적용하여야 한다.
연구의 제한점으로 객관적인 연구자료의 신뢰성을 확보 하기에는 정상인 표본의 수가 부족하였다. 향후 기계적 학 습을 통해서 추가적인 연구를 진행할 예정이다.
Ⅴ. 결 론
연구에서 C6-7 신경공 면적은 우측이 36.03 ㎜2, 좌측이 31.89 ㎜2으로 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 원인으로 생각되는 것은
첫째, 뼈의 3차원 영상을 추출할 때 HU 역치(threshold) 값 때문으로 생각된다. 분석 대상이 경부 CT 검사를 받았으 며 100 kVp를 사용하였다.
둘째, AEC mode를 사용하였는데 어깨가 포함되는 부분 에서 mAs는 최대 2.6배 이상 차이가 발생하는 점이다.
셋째, 영상을 분석하면서 관찰자내(intra-observer) 불 일치 때문으로 생각된다. 히스토그램 카운트에서 픽셀값 0 만을 카운트 하였다. Fig. 1에서 보면 픽셀값 1이나 2를 가 지는 픽셀 수도 많았으나 카운트하지 않았다.
경추 질환이 없는 성인의 CT 영상을 3차원으로 재구성하여 영상을 분석하므로 추가의 방사선 피폭 없이 신경공 면적을 획득하였다. 정상인에 비교하여 신경공 협착의 정도를 정량 적으로 계산할 수 있다. 이 자료는 경추 신경공 협착증의 진단 에 기초 자료로 유용하게 사용할 수 있을 것으로 기대한다.
