Ⅰ. 서 론

최근 뇌혈관질환의 치료방법에는 전통적인 외과적 수 술보다는 최소 침습으로 시술이 가능한 혈관 내 중재 시술 이 급속도록 증가하고 있다[1]. 특히 뇌신경계 인터벤션 (intervention)은 뇌혈관의 협착(stenosis), 폐색(occlusion), 비정상적인 교통(fistular) 그리고 뇌동맥자루(cerebral aneurysm)등의 치료를 위해 뇌혈관의 직경이나 뇌동맥자 루 등의 정확한 측정이 중요하다. 측정값에 따라 크기에 맞 는 기구(device)나 치료재료의 선택을 통해 좁아진 혈관을 풍선 카테터나 스텐트를 이용하여 치료하거나, 비정상적인 혈관의 교통을 색전(embolization)하거나, 뇌동맥자루에 백금 코일을 채우는 등의 시술을 진행하기 때문이다[2].

뇌혈관의 직경측정을 위한 검사 방법으로는 혈관조영장비 를 이용한 3차원 회전 혈관조영술(3-dimension rotational angiography; 3DRA)과 뇌 컴퓨터단층 혈관조영술(brain computed tomoangiography; Brain CTA), 뇌 자기공명 혈관 조영술(brain magnetic resonance angiography; Brain MRA)등이 주로 이용된다[3-5]. 이 방법들 중에서 최종 진단 이나 치료의 필요성 유무 또는 혈관 내 인터벤션 시술을 통한 치료 시 뇌혈관 측정은 3DRA를 이용한 볼륨렌더링(volume rendering; VR)기법이 주로 이용되며 높이(hight), 깊이 (depth), 길이(length)등을 측정하여 치료에 이용하고 있다 [6]. 3DRA는 혈관조영장비를 이용하여 혈관이나 병변을 입 체적으로 묘사하여 정확한 정보를 제공해 주어 치료에 필요한 풍선 카테터(balloon catheter), 스텐트(stent), 코일(coil) 등의 치료재료 선택에 도움을 주고 있다[7-8]. 이에 본 연구 는 3DRA를 통한 뇌혈관 측정의 정확도를 실제 크기와 측정 크기를 각각 비교하고, 뇌혈관 측정 검사 중 혈관조영제를 사용하고 검사 시간이 빨라 응급 상황에서 선행 검사가 이루 어지는 컴퓨터단층촬영인 brain CTA 프로토콜로 검사하여 3DRA와 CTA에서 측정값을 비교하여 허용 오차범위 내에서 정확도가 어느 정도 일치하는지를 비교하여 뇌혈관 중재시술 시 진단과 치료 기구의 선택에 도움을 주고자 한다.

Ⅱ. 대상 및 방법

1. 대상 및 방법

실제 뇌혈관과 비슷한 크기로 사용되고 있는 안내 카테터 (guiding catheter), 풍선 카테터(balloon catheter), 크기 가 정해진 임의의 금속 막대와 너트를 이용하여 아크릴 막 대에 고정하는 방식으로 팬텀을 제작하여 3DRA 방법과 brain CTA로 각각 스캔(scan)하여 획득된 영상을 비교하여 길이를 측정하여 그 측정값의 차이를 검증하고, 측정 장비 간 차이가 있는지를 검증하였다.

2. 연구 장치

1) 실험 장비

본 연구에 사용된 혈관조영장비는 뇌혈관전용인 GE사의 Innova 3131-IQ bi-plane angiography image system을 이용하여 3DRA로 획득된 영상을 AW4.7 volumeshare5 workstation으로 post processing하여 측정하였고[Fig. 1], CT장비는 본원 장비 중 혈관조영장비와 출시연도가 비슷하 고 응급전용으로 사용하고 있는 PHILIPS사의 Brilliance 64CT를 사용하였다[Fig. 2].

2) 실험용 팬텀

TOD(table of distance)를 실제 환자의 두경부 혈관과 비슷한 위치가 되도록 50.0 ㎜ 아크릴 막대 두개를 포개어 100.0 ㎜가 되게 한 후 그 위에 길이 측정을 위해 실제 뇌혈 관과 비슷한 크기로 두께와 길이가 서로 다른 5.0 ㎜ 풍선 카 테터(balloon catheter), 8 F 안내 카테터(guiding catheter), 5.5 ㎜ 금속 막대와 10.0 ㎜ 너트를 각각 올려 측정할 팬텀 으로 제작하였다[Fig. 3].

풍선 카테터에는 현재 뇌혈관계 혈관조영에 가장 많이 사 용하는 조영제인 비지파큐(visipaque™, GE Healthcare) 270 ㎎ I/㎖와 생리식염수를 1:1로 희석하여 사용하였다.

3) 실험 기구

모든 기구들의 두께와 길이를 정확히 측정하기 위해 carbon fiber composites electronic digital caliper(Resolution: 0.1 ㎜/0.01" Accuracy: ±0.2 ㎜/0.01", China)를 사용하 였고, 뇌혈관 크기와 비슷한 정도의 크기인 안내 카테터는 8 F Guider Softtip XF(2.7 ㎜, Boston Scientific, USA), 풍선 카테터는 Mustang 5.0 ㎜ × 40.0 ㎜ 풍선 확장형 카 테터(Boston Scientific, USA)를 사용하였고, 풍선 카테터 의 기압(atm)은 nominal 10 atm(5.04 ㎜)으로 풍선 크기가 5.0 ㎜에 가장 가깝게 부풀렸다[Fig. 4].

3. 연구 방법

8 F(2.7 ㎜) 안내 카테터, 5.0 ㎜ 풍선 카테터, 금속 막대 와 너트를 electronic caliper를 이용하여 실제 측정하여 기 록한 후 10.0 ㎜ 높이의 아크릴막대에 올려 고정한 팬텀을 이용하여 혈관조영장비를 이용한 3DRA 방식과 컴퓨터단층 촬영 장비의 brain angio CT 3D 프로토콜을 이용하여 스캔 후 실제 측정된 크기와 각각의 장비에서 획득된 이미지에서 크기를 측정하여 비교한다. 측정은 측정값의 일반화를 위해 혈관조영실 근무 경력 5년차 이상 방사선사 3명과 방사선학 과 3학년 재학생 3명이 같은 방법으로 각각 10회 측정하여 평균값을 비교하였다[Fig. 5].

1) 3DRA 측정 방법

촬영조건은 정면 상(AP position)에서 iso center를 맞춘 후, 측면 상(LAT position)에서 table의 높이를 정중앙이 되도록 하고 FOV(field of view; FOV) 30 ㎝ × 30 ㎝, SID(source-image distance; SID) 119 ㎝(±0.55 ㎝), 89 to 119 ㎝ ±0.55 ㎝ 30 fps 40 deg/sec 512 sharp 영상을 획득한 후 post processing AW4.7 workstation에서 측정 하였으며 영상의 왜곡과 측정 오차를 줄이기 위해 3D는 VR(Volume Rendering)기법으로 확대율은 DFOV 12.9 ㎝ × 11.6 ㎝, WW(window width) 1534, WL(window level) -256으로 고정하여 측정하였으나 금속에 의한 영상 번짐 과 artifacts를 줄이기 위해 MIP(maximum intensity projection)기법으로 DFOV 12.9 ㎝ X 11.6㎝, WW: 2000, WL: 1000으로 길이를 직각이 되도록 측정하였다[Fig. 6].

2) CTA 측정 방법

Brain angio CT 3D helical mode로 120 kVp 200㎃s, FOV 250, 512 matrix, collimation 64 × 0.625, pitch 0.298, rotation time 0.5 sec, CTDI vol (mGy) 258, head 16 ㎝ type phantom으로 스캔하여 얻어진 영상을 ZeTTA PACS Viewer(Taeyeong Soft, south korea)에서 길이 측정 tool을 이용하여 측정하였으며, 측정된 영상은 측정 오차를 줄이기 위해 팬텀의 구조물이 가장 잘 구별되어 보이도록 히 스토그램을 조절하여 확대율 154.96%, WW(window width) 1727, WL(window level) 668로 고정하여 측정하였다[Fig. 7].

3) 통계처리 방법

통계분석 프로그램 IBM SPSS ver. 22를 이용하여 기술 통계분석과 독립표본 T-test를 통해 측정자 간 차이, 측정 장비 간 평균오차 값의 차이에 대한 유의성을 평가하고 실 제크기와 측정크기와의 오차율을 분석하여 비교하였다.

Ⅲ. 결 과

1. 측정결과

혈관조영과 CT 장비회사별 측정오차에 대한 명확한 규정 이나 형식은 없었으며, 대부분 장비 회사별로 장비에서 지 원하는 허용오차를 ±10%로 표기하고 있어[8] 그것을 기준 으로 평균 측정오차를 비교하였다. 먼저 3DRA로 검사해 측 정한 평균 오차율은 모두 허용오차(±10%) 범위 이내인 ±5% 이하로 측정되었다[Table 1].

같은 방법으로 CTA에서 평균 측정오차를 비교한 결과 평 균 오차율은 모두 허용오차(±10%) 범위 이내인 ±5%이하 로 측정되었으나 최고 5.65%의 평균 오차율을 보여 3DRA 에 비해 오차범위 이내에서 조금 높은 오차율을 나타냈다 [Table 2].

측정의 객관성과 일반화를 위해 측정자 그룹 간 평균 오 차율을 비교한 결과 방사선사 그룹이 ±3.955, 재학생 그룹 이 ±3.331로 방사선사 그룹의 평균 오차율이 조금 높았으 나 모두 허용오차(±10%) 범위 이내였다. 방사선사가 오차 율이 근소하게 높았던 이유는 제한된 시간 내에 측정해야 하고 필요한 만큼의 오차 범위를 미리 알고 있어 학생들이 시간제한 없이 세밀하게 측정했던 것과 근소한 차이가 생겼 다고 판단되며, 두 관찰자 간 차이가 있는지에 대한 유의성 을 검증하기 위해 독립표본 T-test 결과 t=0.879, p=0.394 (p>0.05)로 통계적으로 두 측정자 간 차이를 보이지 않았다 [Table 3].

측정 방법에 대한 정확도를 비교한 결과 3DRA에서 평균 오차율은 ±2.654%이고 CTA는 ±4.508%로 측정되었으며 모두 장비에서 허용하는 허용오차(±10%) 이내로 측정되었 고, 두 측정 방법 간 차이 검증을 위한 독립표본 T-test 결 과 통계적으로 3DRA가 CTA보다 좀 더 정확한 것으로 확인 되었다(t=-4.878, p<0.05)[Table 4]

Ⅳ. 고 찰

뇌혈관 인터벤션 시술은 어느 한 질병에 국한된 치료방법 이 아니며 혈관조영장비를 이용하여 비 침습적인 방법으로 여러 질병을 진단 및 치료하는 전문의료 분야이다. 뇌혈관 질환은 대부분 혈관이 좁아지거나, 막힘, 비정상적인 교통, 동맥과 정맥의 비정상적인 연결, 뇌동맥자루로 인해 문제를 일으킨 경우가 대부분이다. 그리고 이와 같은 문제로 좁아 진 혈관을 넓히고, 막힌 혈관을 뚫어주거나, 비정상적인 개 통을 차단, 부풀어 오른 뇌동맥자루를 막아주는 등의 인터 벤션 시술을 하게 된다. 이 경우 혈관의 직경이나 뇌동맥자 루의 크기를 정확하게 측정하여 그 크기에 알맞은 치료재료 를 선택하는 것이 중요하다. 혈관조영장비를 이용한 3DRA 측정 방법은 특히 정교함이 필요로 하는 뇌혈관 인터벤션 시술에서 혈관직경이나 동맥자루의 측정에 매우 중요한 역 할을 하게 된다[10-14]. 그러나 혈관조영장비의 3DRA에 대한 정확한 규정이나 평가, 오차에 대한 규정이 모호하며 단지 장비회사별로 장비의 측정허용 오차율을 ±10% 이내 로만 규정하고 있다. 특히 3D 영상평가에 대한 정확한 규정 이 없어 생길 수 있는 오차에 대해 정확성과 재현성에 문제 가 있을 수 있다. 다만 장비회사별로 차이가 있지만 대략 6 개월을 주기로 3D calibration을 시행하도록 하지만 대부분 장비의 SID 변화나 spin speed에 대해 시행하고, 영상평가 에 대한 정확한 tool을 가지고 있지 않은 것이 현실이다. 또 한 시술자가 제한된 시간 내에 측정하기 때문에 시술자의 개인적 요인과 성향에 따라 주관적인 측정으로 오차가 발생 할 수 있다. 그 결과 부정확한 측정으로 치료재료 선택의 오 류가 발생한다면 치료받는 환자에게는 치명적인 결과를 초 래할 수도 있어 측정에 대한 검증이 필요하다고 생각된다.

CTA의 경우도 마찬가지이다. 뇌혈관질환 응급환자 발생 시 CTA 검사 후 바로 수술을 하는 경우가 있는데 CT 장비 에서 지원하는 측정값이 얼마나 신뢰할 수 있는지에 대한 검증과[13] 장비 특성상 동맥의 선택적 조영을 하는 혈관조 영장비와 정맥을 통해 조영제를 주입하여 검사하는 CT장비 의 특성의 차이를 고려하여 두 장비 간 측정의 정확도를 각 각 비교하여 허용오차 범위 내에 있는지, 오차율을 비교하 여 정확도의 차이가 있는지를 검증할 필요가 있다고 생각한 다[15].

측정결과를 보면 3DRA를 이용한 측정법과 CTA를 이용 한 측정법 모두 허용된 오차 범위 인 ±10% 이내로 정확성 이 검증되었으나 정맥에 조영제를 주입하여 뇌혈관 동맥으 로 조영제가 주입될 때 스캔 하는 CTA 방법보다는 보고자 하는 혈관에 직접 선택적 조영을 하는 3DRA 방법이 오차범 위 내에서 좀 더 정확한 측정이 가능한 것으로 나타났다. 그 러나 두 방법 모두 측정하는 사람에 따라 조금씩 차이가 생 길 수 있기 때문에 영상의 품질관리나 규정된 프로토콜을 통해 측정자 간 차이에 따른 오차를 줄이기 위해 프로토콜 의 표준화와 철저한 정도관리를 통해 허용오차 이상의 오차 가 발생하지 않도록 노력해야겠다.

본 연구의 제한점으로는 현재 병원들에서 사용하는 회사 들의 모든 장비를 실험하지 못했고 측정자가 적어 일부 객 관성이 부족할 수 있으며, 단일 기관에서 측정하여 그 결과 데이터에 대한 통계자료의 정확성을 일반화하기에 부적합 할 수 있다는 점이다.

Ⅴ. 결 론

뇌혈관 직경 측정방법은 CTA 측정방법 보다는 3DRA를 통한 측정방법이 통계적으로 더 정확한 것으로 나타났다. 따라서 뇌혈관 중재 시술을 시행할 때는 가능하면 3DRA 방 법을 이용하여 뇌혈관을 측정하는 것이 시술 시에 치료재료 로 사용하는 스텐트나 풍선 카테터, 분리형 코일 등을 선택 하는 것이 좋겠다고 판단된다.