전국대머리협회

뇌혈류 SPECT 영상용 방사성의약품 개발

→ 이상적인 뇌혈류영상용 방사성의약품의 특성

① 혈액-뇌장벽을 자유롭게 이동할 수 있으면서 자유롭게 확산되어야 한다.

이를 위해서는 화합물은 지방친화적이고, 체내에서 중성 pH를 유지하여야 하며, 분자량이 작아야 한다.

또한, 가능한 한 혈액내에서 단백질과 결합이 적어야 한다.

② 체내 주사 후 최초순환뇌조직추출률이 높아야 한다.

③ 혈액-뇌장벽을 통과한 방사성의약품은 국소뇌혈류에 비례하여 분포하여야 한다.

④ 일단 뇌조직에 분포된 후 영상획득에 충분한 시간 동안 분포의 변동 없이 뇌조직에 정체되어야 한다.

⑤ 뇌조직에서 대사가 거의 일어나지 않아야 하며, 뇌조직에 섭취되지 않은 화합물은 배후조직에서 빨리 제거되어야 한다.

⑥ 표지된 방사성동위원소의 에너지나 반감기 등의 물리적 성질이 영상 획득에 적당하여야 한다.

→ 99mTc-HMPAO와 99mTc-ECD는 현재 상업화되어 가장 많이 사용되고 있는 뇌혈류영상용 방사성의약품이다.

① 99mTc-HMPAO

→ 99mTc-HMPAO는 중성의 지용성 물질로 뇌-혈액장벽을 자유롭게 통과하여 뇌혈류에 비례하여 분포한다.

99mTc-HMPAO의 뇌세포 내 정체기전은 확실하지 않으나 세포 내에서 강한 환원력을 가지고 있는 thio 구조의 글루타치온(glutathione)과 반응하여 수용성, 비확산성 대사물로 전환된 뒤 뇌조직에 정체되는 것으로 생각된다. 뇌조직에 섭취된 지용성 화합물의 일부는 수용성 대사물로 전환되지 않고 혈액으로 역확산된다. 또한, 혈중 99mTc-HMPAO는 적혈구 내에서 수용성 대사물로 신속하게 전환되어 적혈구 내에 포획된다.

→ 인체에 정맥주사된 99mTc-HMPAO는 1분 이내에 최대 뇌섭취에 도달하는데, 이때 투여량의 3.5~7.0%가 뇌로 섭취된다. 뇌방사능의 15%가 주사 후 2분 이내에 제거되며(초기역확산, initial backdiffusion), 이후 24시간 동안 99mTc의 물리적 붕괴를 제외하고는 뇌방사능의 변화가 거의 일어나지 않는다.

② 99mTc-ECD

→ 주사된 99mTc-ECD는 5분 이내에 최대 뇌방사능을 나타내며, 이때 투여량의 4.8~6.8%가 섭취된다.

99mTc-ECD는 뇌조직 내의 esterase에 의한 특이효소반응으로 혈액-뇌장벽을 통과하지 못하는 극성 대사물로 재빨리 탈에스테르화됨으로써 뇌조직에 정체된다.

→ 혈액 및 뇌 이외의 부위에서 99mTc-ECD는 신속히 제거되지만 뇌조직으로부터의 제거는 다른 어떤 장기보다 천천히 일어나므로, 투여 후 초기부터 높은 뇌/연조직방사능 비를 보이며 뇌/연조직방사능 비는 주사 후 적어도 수시간 동안 시간경과에 따라 더욱 높아진다. 폐로부터의 제거도 재빨리 일어나서 인접 배후방사능으로부터 야기되는 문제를 더욱 줄일 수 있다. 결국 99mTc-ECD는 질적으로 우수한 뇌혈류영상을 제공한다.

→ 뇌혈류검사에 사용되는 기존 방사성 추적자에서는 높은 순환혈액방사능이나 방사성의약품 투여 후 방사능의 변동이 문제점으로 지적되어 왔는데, 99mTc-ECD는 혈액으로부터의 제거가 신속한 반면 뇌조직에서의 제거가 비교적 느려 뇌혈류 검사에 적합한 방사성의약품이다.

특히, 99mTc-ECD는 신속한 혈액제거로 인하여 허혈성 뇌졸중에서 자동조절에 의한 국소뇌혈액량의 증가가 영사의 질에 미치는 영향을 최소화할 수 있기 때문에 허혈부위를 발견하는 데 유리하다.

일반적으로 99mTc-ECD영상이 99mTc-HPAO는 물론 123I-IMP보다도 허혈성 병소를 더 잘 발견할 수 있는데, 이는 병소-정사조직 대조비와 공간해상력이 더 높기 때문이다.

99mTc-ECD를 이용한 뇌혈류 SPECT의 최적 촬영 시간은 대부분의 연조직방사능이 제거되는 주사 후 1시간 또는 그 이후이다.

→ 시간경과에 따라 뇌조직으로부터 99mTc-ECD의 유의한 제거가 일어나나 그 제거 속도는 뇌의 전영역에서 동일하여 높은 혈류의 회백질에서의 99mTc-ECD 제거 속도가 혈류가 낮은 백질에서와 같다. 이는 99mTc-ECD의 뇌 제거가 뇌혈류와 일차적으로 연관되어 있지 않음을 시사한다. 따라서 뇌조직 내에서 재분포가 일어나지 않으며 회백질/백질방사능 비는 시간이 경과하여도 높고 일정하게 유지될 수 있다..

→ 99mTc-ECD는 99mTc-HMPAO와 달리 방사화학적 안정성이 뛰어나기 때문에 간질 발작과 같은 급성 신경학적 상태의 환자에게 미리 제조해 놓은 99mTc-ECD를 즉각 투여할 수 있으며, 따라서 99mTc-ECD를 이용함으로써 특히 급성 신경학적 질환에서 뇌혈류영상의 진단적 유용성을 더욱 확장시킬 수 있다.

뇌혈류 SPECT 영상법 및 정상뇌혈류 SPECT 소견

① 뇌혈류 SPECT 영상법

→ 99mTc0HMPAO는 화학적으로 불안정하여 합성 과정과 사용에 주의해야 한다.

99mTc는 24시간 이전에 용출한 적이 있는 발생기에서 용출한 후 2시간 이내에 합성에 사용해야 하며, 합성한 후 30분 이내에 사용해야 한다. 이러한 불안정성은 주석 이온의 양과 방사분해에 의해 발생하는 중간산물 때문이다.

또한, 시험관 내 불안정성 때문에 HMPAO 키트를 99mTcO4-로 재구성 한 후 30분 이내에 사용해야 하며, 안정제를 첨가한 경우에는 표지 후 4시간까지 사용이 가능하다.

99mTc-ECD의 경우 조제 후 6시간까지 사용이 가능하다.

뼈스캔의 개요

① 방사성의약품

→ 뼈 영상용 방사성의약품 중에서 가장 널리 사용되는 것은 99m을 표지한 이인산염(diphosphate) 제제이다.

→ 뼈 스캔은 방사성의약품 주사 2~6시간 후에 영상을 얻으므로 체내에서 효소 가수분해에 대하여 더 안정적인 P-C-P 구조의 이인산염이 P-O-P 구조를 가진 피로인산염(PYP, pyrophosphate)보다 더 널리 사용된다.

② 뼈 스캔의 영상획득

→ 뼈 스캔 전에 금식이나 식이제한은 필요하지 않다. 임신 이외의 특별한 금기증도 없다.

99mTc-이인산염의 주사 후에는 특별한 금기가 없다면 가능한 물을 많이 마시고 소변을 자주 보도록 한다. 이는 연조직의 배후방사능을 줄여서 영상의 질을 증가시키고, 방광 등의 방사능 피폭을 줄이기 위함이다.

③ 뼈 스캔의 판독

→ 뼈 스캔을 필름에 인화하여 판독하던 때에는 필름 영상으로는 window 조절이 자유롭지 못하므로 특정 카운트 이상은 짙은 음영으로 보일 뿐 영상의 대조도(contrast)가 현저히 저하된 경우가 있었고, 다발성 뼈 전이(multiple bone metastasis)나 신성뼈이영양증(renal osteodystrophy) 같은 대사성 뼈질환 환자의 영상은 현저하게 높은 뼈 섭취, 상대적으로 낮은 연부조직/신장섭취를 보여서 이를 super scan이라고 칭하기도 하였다.

→ 디지털 영상으로 판독하는 일이 보편화된 현재는 화소당 카운트의 최소값과 최대값을 자유롭게 조절할 수 있으므로 window 조절을 통해 뼈의 섭취가 높은 경우에도 대조도가 높은 영상을 판독에 사용하여 super scan이라 칭할 만한 뼈 스캔을 인지하는 일이 줄어들었다.

반면에 미만성으로 섭취가 증가하는 대사성 뼈질환은 오히려 주의깊게 보지 않으면 정상 뼈 스캔으로 오인하는 일이 생겨났다. 인화된 필름으로는 신성뼈이영양증이 super scan으로 보이는 반면에 디지털 영상으로는 높은 뼈섭취를 보이는 경우에도 window 조절을 통해 소위 beautiful bone scan으로 보일 뿐 이상소견을 감지하기 어려워진 것이다.

이러한 경우는 전신 영상의 전체 카운트(total counts)를 확인할 필요가 있고, 같은 날 같은 감마카메라로 영상을 얻느 환자들 중에서 성별과 연령대가 같은 환자들의 전체 카운트에 비하여 대상 환자의 전체 카운트가 현저하게 (약 2~3배) 높다면 신성뼈이영양증을 시사하는 소견으로 볼 수 있을 것이다.

종양성 뼈질환

① 뼈 전이(Bone metastasis)

→ 뼈 전이에 대한 평가를 위해 악성 종양이 진단되고 비교적 초기인 1기 혹은 2기에서 일률적으로 뼈 스캔을 시행하는 것에 대해서는 논란의 여지가 있다. 그러나 3~4기 이상, 혹은 재발한 암의 경우에는 일반적으로 뼈 스캔은 매우 유용한데, 이는 단순히 진단 목적으로서 가치가 있을 뿐만 아니라 향후 치료에 의한 반응을 평가하는데도 뼈 스캔은 반복검사가 용이하고 비용효과가 높기 때문이다.

→ 발적확장반응(flare phenomenon)

뼈 전이에 대한 항암요법 중 초기 3개월 내에 나타나는 발적확장반응은 특별한 주의가 필요하다. 효과적인 치료에 의하여 치유과정의 일환으로 뼈의 혈류가 증가하고 신생골형성 반응으로 뼈 스캔에서 섭취가 치료 전에 비하여 오히려 더 증가하거나 새로운 병변이 나타날 수 있는데 대개 치료 4~6개월 후에는 사라지는 것으로 알려져 있다. 따라서 뼈 전이에 대한 항암화학요법 후에 추적을 위한 뼈 스캔은 이러한 기간을 고려하여 실시하는 것이 권장된다.

② 뼈 전이를 흔히 일으키는 종양

→ 유방암

→ 전립선암

 : 뼈 스캔의 역할이 더욱 중요해진 것은 효과적인 뼈 전이 치료방법의 개발과도 연관이 깊다. 최근 칼슘동족체이면서 알파입자 방출체인 223Ra이 전이를 동반하고 거세저항성인 전립선암(mCRPC) 환자의 생존율을 증가시킬 수 있음이 알려졌고, 전립선특이세포막항원(prostate specific membrane antigen, PSMA)이 매우 암 특이적인 표적물질이고 이에 대한 리간드(glutamate-urea-lysine, GUL)에 여러 방사성동위원소를 표지하여서 효과적인 mCRPC 타깃팅이 가능함이 알려지면서 전립선암의 뼈 전이는 새로운 면에서 주목받게 되었다.

→ 갑상선암

 : 뼈 스캔 평면영상을 [18F]FDG PET이나 131I SPECT/CT와 비교하면 뼈 스캔의 정확도는 낮게 보고도니다. 원격 전이가 흔한 분화가 나쁜 갑상선암과 칼시토닌이 증가하는 갑상선 수질암은 뼈 스캔의 좋은 적응증으로 볼 수 있다.

→ 폐암

 : 유방암과 전립선암이 정맥혈에 의해 퍼지는 것과 달리 폐암의 전이는 동맥순환계를 통한 혈행성 전이가 가능하므로 손, 발 등의 말단뼈로 전이하는 경우가 있다. 즉 적색 골수 분포를 벗어난 부위에 뼈 전이가 일어날 수 있는 확률이 높다는 것이다.

비후성 골관절병증(hypertrophic pulmonary osteoarthropathy, HPO)은 말단의 긴 뼈나 관절을 침범하여 골막염, 관절염, 곤봉상 수지, 뼈 통증 등을 동반하고 뼈 스캔에서는 골피질을 따라 대칭적인 섭취증가 소견(double track sign)을 보이는 질환으로 부종양 증후군의 일종으로 발생하며 비후성 골관절병증의 10%에서는 폐암이 발견된다고 한다.

→비뇨기계암

→ 위장관암

비종양성 뼈질환

① 감염

→ 패혈성 관절염

→ 연조직염

 : 혈액풀영상에서 연조직 섭취증가가 있으나, 지연영상에서 뼈부위에 섭취증가가 관찰되지 않는다.

→ 99mTc-HMPAO 표지 백혈구를 이용한 골수염의 진단

→ 천장관절염(sacroiliitis)

→급성 통풍관절염

 : 주로 제1 발허리발가락관절(중족지관철, metatarsophalangeal joing)에 발생

② 뼈 외상

→ 뼈 스캔은 외상을 예민하고 신속하게 진단할 수 있다.

임상적으로 골절이 강력하게 의심되지만 단순촬영에서 골절이 보이지 않는 경우에는 1~2주 후 다시 촬영을 하거나 뼈 스캔을 시행한다. 수상 당시 같이 손상을 입은 주변 연부조직에 혈류가 증가하여 뼈 스캔에서 미만성 섭취증가를 보이는 경우가 있는데, 이 경우 3일 후에 재촬영하여 섭취증가 소견이 사라지는 거을 확인하여야 한다.

→ 골절이 뚜렷하지 않더라도 뼈막에 손상을 받았거나 단순 타박상을 입은 경우에도 반응성 뼈 형성이 증가하므로 해당 부위에 뼈 스캔 제제의 섭취가 증가한다. 따라서 뼈 스캔은 피로골절, 유아기 골절이나 고령자, 쇠약한 환자, 골다공증 환자에게 발생한 골절처럼 단순촬영에서 이상소견을 발견하기 어려울 때 도움이 된다.

한편, 피학대아동증후군 환자의 숨겨진 골절, 탈구 등을 진단할 때에도 뼈 스캔을 사용할 수 있다.

고령자의 경우에는 골절 후 10일까지도 뼈 스캔이 정상일 수 있으나 일반적으로 외상을 입은 이후 1주경에 시행한 뼈 스캔에서 정상일 경우 골절일 가능성은 매우 적다.

→ 골절 후 적절한 치유과정이 일어나지 않는 것이 골절의 가장 큰 합병증이다.

비후성 혹은 반응성 불유합에서는 골절부위에 화골반응이 증가되어 뼈 스캔 제제의 섭취가 증가된다.

반면 위축성 불유합에서는 골절부위에서 섭취가 감소된다.

③ 방사선 조사 후 뼈 변화

→ 3,000 cGy 미만에서는 영구적 골손상을 거의 일으키지 않지만,

5,000 cGy 를 조사하면 세포손상과 영구적 골손상을 유발한다.

5,000 cGy를 조사하면 1개월 안에 국소적인 혈류차단이 나타나고,

6,000 cGy 가량을 받게 되면 비가역적인 뼈괴사를 유발한다고 보고되어 있다.

→ 뼈 스캔에서는 방사선조사 시간에 의해 변화를 볼 수 있고 여러 가지 조건이나 인자에 따라서 다르지만, 통상의 조사 후 수시간부터 시작하여 몇 주 간은 집적이 증강하지만 2~3개월 이후로는 직접이 저하되고 1년 이내에 정상화되는 경우도 있다. 그러나 조사선량이 많다면 골의 집적은 비조사골보다 저하되는 것이 보통이다.

폐색전의 영상 진단

① 환기/관류스캔

→ 방사성동위원소를 이용한 환기/관류 스캔은 비침습적이며, 위험도가 적고 수년간 임상경험에서 그 유용성이 입증된 검사이다. 폐색전의 진단에서 1960년대부터 활용되어 왔으며, CT 혈관조영술이 소개되기 전까지는 유일한 비침습적 진단 방법으로 활용되어 왔다.

현재에도 CT 혈관조영술의 높은 방사선 피폭, 신부전 및 조영제 과민반응 환자 등에 대한 제한 등으로 인하여 널리 이용되고 있다.

→ 이외에도, 폐색전의 진단, 폐색전의 치료 후의 경과 관찰뿐만 아니라 ,만성 폐쇄성 질환에서의 환기 평가, 심장질환에 의한 폐관류 이상 평가, 수술 전 폐기능의 평가 등에서 이용된다.

→ 폐색전의 진단에 대해서는 Prospective Investigation of Pulmonary Embolism Diagnosis (PIOPED)의 진단 기준에 따른다.

② 환기/관류 단일광자방출컴퓨터단층촬영

→ 기존 환기/관류스캔과 비교하여 가장 큰 장점은, PIOPED를 통한 폐색전의 진단에서 indeterminate의 비율을 줄일 수 있다는 데 있다.

③ CT 혈관조영술

→ CT 혈관조영술은 흉통이나 호흡곤란을 호소하는 환자에서 다른 원인 질환에 대한 평가가 동시에 가능하며, 폐색전의 진단에서 PIOPED 진단기준에서의 indetermediate 비율이 적다.

→ CT 혈관조영술은 조영제에 부작용이 있는 환자나 신부전이 있는 경우, 임산부에게는 이용할 수 없다는 단점이 있다.

④ 방사선 피폭

→ 통상적인 CT 혈관조영술에 의한 방사능 피폭이 4~20 mSv인데 비하여, 환기/관류스캔의 피폭은 1~2 mSv이다.

환기/관류 스캔의 이해

① 해부 및 생리

→ 페 환기에 영향을 미치는 질환으로는 천식, 기관지염, 기관지 확장증, 폐기종 등이 있다. 이와 같은 질환으로 폐환기가 감소하면 해당 영역의 폐수축이 일어나 관류가 감소하고, 폐 환기가 유지되어 있는 폐부위로 혈루가 이동하는 단락(shunt)이 일어나게 된다. 이 현상을 환기-관류 일치(ventilation-perfusion match)라고 표현하며, 기관지 천식에서 특징적이다.

→ 폐색전과 같은 혈관의 병변은 폐동맥 관류를 감소시킨다. 다른 기관과 달리 폐는 폐동맥과 기관지동맥에 의하여 동시에 혈류 공급을 받으므로 폐동맥 혈류가 중단되어도 폐 조직이 괴사에 이르지는 않는 경우가 많다. 따라서 폐색전에 의한 폐동맥 관류의 감소에도 불구하고 폐포의 환기는 유지되므로 환기-관류 불일치(ventilation-perfusion mismatch) 소견을 보인다.

② 폐관류스캔용 방사성의약품

→ 적혈구 직경은 8 ㎛보다 작으며, 모세혈관의 직경은 7~10 ㎛이다. 폐관류스캔에 이용되는 물질이 폐모세혈관에 걸려 작은 색전을 만들려면 모세혈관의 직경보다는 커야 하고, 폐 소동맥의 직경보다는 작아야 한다.

→ 현재 임상에서 이용되고 있는 폐관류스캔용 방사성동위원소는 99mTc을  표지한 거대응집알부민(ppmTc macroaggregated albumin, MMA)이다. 거대응집알부민의 직경은 10~50 ㎛이다. 거대응집알부민은 키트로 만들어져 판매되고 있으며 99mTc을 넣으면 빠르게 표지되도록 만들어졌다.

99mTc-MAA를 정맥으로 주사하면 우심방, 우심실을 거쳐 폐동맥으로 이동하며, 처음 만나는 모세혈관인 폐의 모세혈관에 걸려 폐에 침착하게 된다. 폐에 침착된 99mTc-MAA의 양은 폐의 국소혈류와 비례하며, 여기서 나오는 방사능의 양 역시 폐의 국소혈류와 비례하게 된다.

③ 폐환기/흡입스캔용 방사성의약품

→ 방사능을 내는 기체 중 폐환기스캔에 이용할 수 있는 동위원소는 133Xe이다. 그러나 사용의 편리성 때문에 99mTc-technegas 등의 에어로졸을 이용한 폐흡입스캔을 임상에서 많이 사용한다. 99mTc-technegas는 매우 작은 입자로 이루어진 가성 기체이다.

④ 폐관류스캔

→ 99mTc-MAA는 잘 가라앉고 응집이 일어나므로 환자에게 주사하기 전에 99mTc-MAA가들어있는주사기를 잘 섞어주는 것이 좋다. 23게이지 이하의 주사바늘을 이용하면 99mTc-MAA가 작게 나누어질 수 있으므로 23게이지 이상의 바늘을 이용하여 주사한다. 74~185 MBq (2~5 mCi)의 방사능을 가진 20만~50만 개의 입자를 누운 상태에서 환자의 정맥으로 서서히 주사한다. 주사기로 혈액이 역류하면 혈액과 99mTc-MAA가 응집을 일으키므로 주의한다. 혈액에 의하여 응집이 일어난 경우에는 응집된 입자에 의하여 다발성 열소가 나타난다.

→ 폐포의 모세혈관의 직경은 7~10 ㎛이므로 10~50 ㎛ 크기의 방사성 입자는 미세색전을 만들어 주사량의 95%가 폐모세혈관에 걸린다. 주사된 99mTc-MAA의 생물학적 반감기는 대략 6시간이다.

→ 99mTc-MAA를 주사할 때는 중력에 의한 혈류 공급의 차이를 줄이기 위하여 누운 자세에서 주사한다. 정맥주사 후 1회 순환에서 대부분의 동위원소가 폐모세혈관에 걸리므로 주사한 즉시 영상을 얻을 수 있다. 주사 후에는 자세를 바꾸어도 영상에 영향을 주지 않으므로 앉은 자세에서 영상을 얻는다. 앉은 자세에서 영상을 얻으면 폐하엽을 자세히 관찰할 수 있으며, 흉부 X-선 영상과 비교하기가 용이하다.

→ 폐관류스캔에 이용되는 99mTc-MAA 입자의 수는 20~50만 개이다.

→ 심한 폐동맥고혈압이나 우좌단락(R-L shunt)이 있는 경우 폐관류스캔의 상대적인 금기이다.

폐동맥고혈압 환자의 폐소동맥의 숫자는 정상보다 감소되어 있다. 따라서 일반적인 용량의 99mTc-MAA으로도 영향을 미칠 수 있으므로 10만~25만 개 정도의 99mTc-MAA만을 사용하는 것이 좋다.

우좌단락이 있는 경우에는 단락을 통하여 99mTc-MAA가 체순환으로 들어가게 되면 혈류가 많은 뇌, 신장 등에 색전이 형성된다. 그러나 뇌에 일어난 미세색전이 임상적인 문제를 일으키는 경우는 거의 없다. 따라서 우좌단락이 폐관류스캔의 절대적인 금기증은 아니며 10만~15만 개 정도로 99mTc-MAA의 용량을 줄여 검사를 시행할 수 있다. 우-좌 단락에서 폐관류스캔을 시행하면 단락의 양을 측정할 수 있다.

임산부에서 폐색전이 의심되는 경우 폐관류스캔은 적은 방사능 노출만으로 폐색전을 진단할 수 있게 해준다. 일반적으로 용량을 줄여서 주사하는 것이 권장되나 폐동맥고혈압이나 우좌단락의 경우와 마찬가지로 99mTc-MAA의 수를 10만개 이하로 줄여서는 만족할 만한 영상을 얻지 못하므로 10만~15만 개의 99mTc-MAA를주사해야한다.

⑤ 폐환기스캔

→ 133Xe 영상을 얻는 경우에는 폐관류스캔보다 먼저 시행해야 한다. 폐관류스캔에 사용되는 99mTc-MAA의 에너지가 133Xe보다 높으므로 환기스캔 영상에 영햐을 미친다.

99mTc-DTPA나 technegas를 이용하는 경우에는 에너지가 같으므로 나중에 시행하는 영상의 방사성동위원소를 3배 정도로 높게 투여한다. 보통 99mTc-MAA의 경우 충분한 용량을 투여해야 하므로, 두 검사를 같은 날 시행하는 경우에는 환기스캔을 먼저 시행하고 관류스캔을 나중에 시행한다.

폐색전의 진단기준

① 폐색전의 진단기준

→ PIOPED (prospective investigation of pulmonary embolism diagnosis)

관류결손의 크기와 수, 환기스캔이나 흉부 X-선 영상과의 일치도 등을 고려하여 폐색전의 가능성을 정상, 매우 낮은 확률, 저확률, 중증도 확률, 고확률 등의 5가지 범주로 나누어 판단하였다.

→ Revised PIOPED criteria

→ Modified PIOPED II criteria

이 진단기준에서는 정상과 고확률 범주들 이외에 기타 다른 범주들은 모두 비진단적 범주로 통합함으로써, 임상의에게 검사결과를 전달하기가 간결해졌다.

→ PISAPED (prospective investigative study of acute pulmonary embolism diagnosis)

환기스캔 없이 관류스캔 단독으로 폐색전을 평가하는 접근방법이 제안되었는데, 폐색전의 진단에서 기존의 폐 환기/관류스캔과 유사한 민감도와 특이도를 가지며 비진단적 결과를 폐 환기/관류스캔이나 CT 혈관조영술에 비해 더 적다고 보고되었다.

→이후 폐환기 스캔 대신 흉부 X-선 영상과의 일치도 유무를 고려한 폐관류스캔 단독 PIOPED II 진단기준과 폐관류스캔 단독 PISAPED 진단기준이 제안되었고 이들 진단기준이 수정된 PIOPED II와 유사한 진단성능을 가진 것으로 보고되어 병원 규모가 작거나 환자 수가 적어서 폐환기스캔을 시행하기 어려운 경우에 폐관류스캔만으로도 폐색전에 대한 검사를 시행할 수 있는 길이 열렸다고 하겠다. 최근에는 폐환기스캔과 수정된 PISAPED 진단기준을 이용한 접근방법이 기존의 진단기준들보다 향상된 진단성능을 보여준다는 보고도 있다.

② 개정된 PIOPED II 진단기준을 이용한 폐 환기/관류스캔의 판독

③ 주의해야 할 특이 소견

→ 외곽선 징후(stripe sign)

관류결손과 흉막 사이에서 방사능이 폐의 경계를 따라 나타나는 것.

외곽선 징후가 나타나면 매우 낮은 확률로 분류한다.

그러나 외곽선 징후가 측면상에서만 나타날 경우에는 정상 폐의 방사능에 의하여 오인된 것일 수 있으므로 주의해야 한다.

→ 틈새 징후(fissure sign)

원인으로는 흉막삼출에 의한 경우가 가장 흔하고 흉막 자체의 비후가 원인인 경우도 있으므로 페색전에 의한 것으로 오인하지 않도록 판독 시 주의해야 한다.

④ 폐 환기/관류스캔의 정확도

→ PIOPED II 진단기준의 결과에 의하면

고확률의 양성 예측도가 높으므로 고확률인 경우 폐색전이 있는 것으로,

정상과 매우 낮은 확률은 음성 예측도가 높으므로 폐색전이 없는 것으로 분류하고,

나머지 경우를 불분명한 경우로 비진단적 범주로 분류하였다.

임상이용

→ ICRP의 보고에 따르면, 100 MBq의 99mTc-MAA을 투여하여 시행한 폐관류스캔에서 보통의 성인이 받게 되는 방사선피폭량은 1.1 mSv 정도로 CT 혈관조영술에서 받게 되는 2~6 mSv보다 현저하게 적은 것으로 알려져 있다.

또한 폐 환기/관류스캔은 임상적으로 폐색전의 확률이 낮거나 정상 흉부 X-선 영상, 젊은 연령, 임산부, 심한 신기능 저하, 또는 조영제 과민증의 과거력이 있는 경우 등에서 보다 선호되는 검사법이라 하겠다. 

→ 폐 환기/관류스캔에서 정상 혹은 매우 낮은 확률 소견을 보이는 환자의 폐색전의 가능성은 0~5% 이다. 따라서 폐관류스캔에서 정상이라면 임상적으로 문제될 만한 폐색전이 없다고 판단한다. 폐 환기/관류스캔에서 정상이거나 매우 낮은 확률인 환자는 항응고치료 없이 경과를 관찰하여도 심각한 부작용이 발생하지 않았고, 폐색전이 재발하지도 않는다.

→ 폐색전의 진단 시 폐 환기/관류 SPECT는 CT 혈관조영술에 비해 검사에 따른 방사선 피폭량이 낮고 비진단적 결과가 적으며 조영증강 CT의 촬영이 어려운 환자를 포함한 보다 많은 환자에서 시행이 가능하다는 등의 장점들이 있어 최근 그 임상적 이용이 늘어나는 추세이다.

폐색전 이외의 폐질환에서의 핵의학 영상

① 폐암의 수술전후 평가

② 만성 폐쇄성 폐질환

③ 우좌단락의 정량적 평가

핵의학적 영상 진단은 특정 방사성동위원소나 이러한 방사성동위원소를 각종 생화학적 물질에 표지한 방사성추적자(radiotracer)를 체내에 주입해주고 방사성동위원소에서 방출되는  감마선의 위치 및 양적 정보를 영상화하는 방법으로 이루어진다.

이러한 핵의학 영상을 위하여 사용되는 감마선 방출 방사성동위원소는 크게 두 종류로 분류할 수 있는데, 그 첫째는 불안정한 원자핵이 주로 알파붕괴나 베타붕괴 직후 들뜬 상태의 딸핵종이 붕괴하면서 원자핵으로부터 방출하는 하나의 광자(주로 감마선)를 검출하는 것이고 또 다른 한 종류는 원자핵에서 방출된 양전자가 주변 자유전자를 만나 소별되며 두 개의 감마선을 서로 반대 방향으로 방출하는 것이다.

가. 단일광자영상법

첫 번째 종류의 방사성동위원소를 이용하는 핵의학 영상기법을 단일광자영상법(single photon imaging)이라 하며 이를 위한 영상시스템을 통한 통상 감마카메라(gamma camera) 또는 섬광카메라(scintillation camera)라고 한다. 이는 일정 방향으로 카메라에 입사되는 감마선만을 검출하기 위한 조준기(collimator)를 필수적으로 사용하는 특징을 가진다.

이러한 감마카메라를 환자 주변으로 회전시키면서 여러 방향의 투사영상을 얻고 이들 투사영상에서부터 영상재구성 기법을 이용하여 단면영상을 얻는 기법을 단일광자단층촬영(single photon emission computed tomography, SPECT)이라 하며 심근이나 뇌혈류를 측정하는 등 생리적 영상에 널리 활용되고 있다.

나. 양전자단층촬영

두 번째 종류인 양전자 소멸에 이어 발생하는 감마선 쌍을 동시계측회로를 이용하여 측정하는 영상 방식을 양전자단층촬영(PET; positron emission tomography)이라 하며 각종 에너지원의 대사 영상 및 신경수용체 시스템 영상에 널리 쓰이는데 그 사용이 최근들어 급격히 증가하고 있다.

※ PET은 원자핵 내의 양성자 수에 비해 중성자 수가 상대적으로 적어 불안정한 방사성동위원소인 18F, 11C, 13N, 15O등을 이용하는 영상법이다.

이러한 방사성동위원소는 원자핵에서 하나의 양성자가 중성자로 변환되면서 양성자를 방출하고 안정된 상태가 된다. 이렇게 방출된 양성자는 일정거리를 비행한 후 주변의 전자와 만나 소멸되고, 511keV의 에너지를 갖는 두 개의 감마선을 방출하게 된다.

이때 두개의 감마선은 에너지와 운동량 보존법칙에 의하여 아주 적은 오차 범위 내에서 180˚의 반대방향으로 방출되며, 이들을 동시에 검출하여 감마선이 방출된 방향과 위치를 기록하는 것이 PET 장치이다.

현재 의료용 방사성핵종은 모두 원자로(reactor)나 사이클로트론(cyclotron)에서 만들어 사용하고 있다. 한편 이와 같이 생산된 인공방사성동위원소 중 일부는 병원에서 대량으로 쉽게 쓰기 위해 발생기(generator) 상태로 공급되어 사용되고 있다.

1) 원자로

131I, 99mTc, 113In, 99Mo, 32P, 14C, 166Ho, 186Re, 188Re 등 수많은 핵종이 원자로에서 생산되고 있다.

① 핵분열(n, f) 반응

235U 자체가 붕괴되어 다양한 핵종으로 변화하는데, 이로부터 임상적으로 유용한 131I, 99Mo, 133Xe, 137Cs 등을 생산할 수 있다.

② 중성자포획(n, γ) 반응

131Te, 99Mo, 197Hg, 59Fe, 51Cr 등이 이 방법으로 생산되는 방사성핵종이다. 이들 방사성핵종은 주로 중성자 과잉이며 따라서 베타선을 방출하며 붕괴한다.

2) 사이클로트론

① 감마선 방출핵종 : 67Ga, 123I, 111In, 201Tl

② 양전자방출핵종 : 15O, 13N, 11C, 18F

3) 발생기

① 99Mo-99mTc 발생기

② 68Ge-68Ga 발생기

③ 81Rb-81mKr 발생기

④ 113Sn-113mIn 발생기

⑤ 82Sr-82Rb 발생기

⑥ 188W-188Re 발생기

⑦ 62Zn-62Cu 발생기

1) 치매의 뇌혈류 및 포도당대사 영상

→ [18F]FDG PET : 신피질연합부위의 대사/혈류 저하

2) 치매의 단백질병리 영상

→ [18F]FDDNP : naphtalene 유도체로 베타아밀로이드뿐만 아니라 신경섬유매듭(NFT) 모두에 결합하는 특징을 보여 최근에는 타우영상을 위한 방사성의약품으로 사용되고 있다.

→ [11C]PIB : 현재 조직병리에 의한 확진을 제외하고는 아밀로이드 병리를 확인하는 데 골드 스탠다드로 사용되고 있는 아밀로이드 영상용 방사성의약품이다. [11C]PIB의 국소적 분포는 전두엽과 측두-두정엽에서 가장 두드러진다. 반면에 소뇌에서의 섭취는 거의 없으며, 이는 사후 뇌조직 병리에서 관찰되는 아밀로이드반의 분포와 일치한다.

※ [11C]PIB의 우수성에도 불구하고 11C의 짧은 반감기(20분)로 인한 사용의 제약으로 [18F]로 표지된 다양한 방사성 리간드가 계속 개발되고 있다.

→ [18F]flutemetamol (Vizamyl™)

→ [18F]florbetapir (Amyvid™)

→ [18F]florbetaben (Neuraceq™)

심근경색 영상

→ 심장의 관류나 대사의 결손, 기능 이상 등으로부터 심근 경색을 진단하는 것은 정확도가 높지 않고, 특히 경색부위를 과대평가하는 경우가 많기 때문에 심근경색을 직접 표적으로 하는 영상법이 오래 전부터 개발되어 왔다.

→ 경색의 진단에 있어 troponin과 같이 보다 정확도가 높은 혈액검사법이 일반화되고, 증상 발생 초기의 적극적인 치료가  표준으로 정착되면서 현재 활발히 시행되지는 않으나 보조적 진단방법 및 예후 인자로 이용할 수 있다.

1. 99mTc-피로인산

→ 99mTc-피로인산(pyrophosphate)은 원래 칼슘과 결합하는 특성을 가지는 뼈 영상용 방사성의약품이었으나 심근경색 부위에도 섭취를 보이는 것이 오래 전붙 알려져 왔다.

→ 심한 허혈 상태가 지속되면 심근 내로 칼슘이 다량 유입되고, 세포가 비가역적으로 손상되면 미토콘드리아에 칼슘이 침착한다. 99mTc-피로인산은 이렇게 침착되는 인산칼슘 또는 유기 거대분자에 결합한다.

→ 그러나 99mTc-피로인산의 섭취에는 혈류량도 영향을 미치기 때문에, 혈류량이 정상의 20~40% 정도로 중증도의 감소를 보이는 경색의 변연부에서 최대섭취를 보이고 경색의 중심부에서는 오히려 섭취가 떨어지기 때문에 '도넛' 징후를 보이기도 한다.

2. 111In으로 표지한 항미오신항체

→ 111In으로 표지한 항미오신항체(anti-myosin antibody)도 경색영상에 이용된다.

→미오신은 근육의 수축 단백질로서 중쇄와 경쇄로 구성되어 있는데, 심근세포가 손상될 경우 용해도가 낮은 중쇄는 세포외액으로 희석되어 나가지 않고 경색부위에 머물러 있어 이에 대한 항체를 표지해 경색을 영상화 할 수 있다.

→ 항미오신항체의 경색부위 도달은 혈류량에 비레하기 때문에 혈류량이 급격히 감소되어 있는 심한 급성 경색 부위보다는 재관류 부위에서 높은 섭취를 보인다.

3. 99mTc-annexin V

→ 99mTc-annexin V 역시 경색부위에서 섭취를 보인다.

→ 세포자멸사는 프로그램되어 조절 받는 세포사망 기전으로, 심장질환에서는 심근허혈 및 재관류, 심근경색, 이식 거부반응 등에서 나타난다.