다절편전산화단층촬영을이용한관상동맥영상€¦ ·...

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심장영상은 비침습적인 영상법으로 발전하고 있다. 움직임 에 의한 허상을 피하기위해 빠른 시간분해능과 작고 복잡한 관상동맥과 같은 구조물의 관찰을 위해 세밀한 공간분해능을 필요로 한다. 심장영상은 1990년대 초반 등장한 후향적 심전 도 동조화기능을 갖춘 한 단면회전 CT(single-slice spiral CT, 이하 SSCT 라함)가 체적 영상을 만들면서 본격화되었다. 지속적인 갠트리의 회전, 테이블 속도 및 다양한 데이터 획득 법 등이 소개되었다. 이후 Z-축의 공간분해능이 향상되고, 더 빠른 스캔속도와 큰 주사용적이 가능해지면서 CT 혈관조영술 이 발전되었다. 특히 다절편 CT(multi-detector CT, 이하 MDCT 라함)의 도입은 같은 조영제의 양으로 보다 넓은 부 위를 검사할 수 있고 역동적 검사가 가능하며 Z-축 공간 해 상도의 향상으로 3차원 영상, 가상내시경, 혈관분석을 위한 다 면 구성영상(multi-planar reformation: MPR)이 발전되었다. 가장 중요한 기술적인 발전은 검사 속도의 향상이라고 할 수 있다. 이는 크게 두 가지를 통하여 이루어지는데 하나는 다절 편 영상 자료를 얻음으로써 갠트리 회전당 획득영상수가 증가 하게 된 것이고 또 다른 하나는 갠트리 회전속도가 증가한 것 이다. 이로 인해 여러 임상영역의 영상진단에 획기적인 발전 이 이루어졌으며 그 중에서도 심장영상분야가 빠른 성장을 보 이고 있다. 관상동맥영상은 1984년 전자선 CT(electron beam CT)가 관상동맥의 비침습적인 영상법으로 소개되면서 발전해왔다. 빠 른 심장박동 중에도 이완기때 정지영상이 가능한 100 msec 의 시간분해능을 보여주었지만 한 번의 호흡정지로 얻을 수 있는 절편의 두께는 3 mm 이상으로 관상동맥의 3차원 영상 에 어려움이 있었고 신호대 잡음비가 낮아서 사용에 제한이 있었다. 이후 소개된 MDCT 초반 모델이었던 4열 MDCT의 경우 여전히 제한적인 Z-축 방향 해상도와 심장 전체를 포함 하는데 40초 내외의 긴 호흡정지 시간 등으로 말미암아 임상 적인 이용에는 어려움이 있었다(1, 2). 하지만 최근 소개된 16 열 MDCT는 관상동맥영상에 새로운 전기를 마련했다. 500 msec 이내의 갠트리 회전속도와 0.625 mm - 0.75 mm의 절편두께로 세밀한 영상구성이 가능해졌고, 심전도로 조절되 는 방사선량의 조절로 환자의 피폭량이 감소되었다. CT 기법 은 관상동맥 석회화의 정량화(coronary calcium scoring), CT 관상동맥 혈관조영술(coronary CT angiography: coronary CTA), 관상동맥 죽상경화반의 영상화, 폐정맥영상, 심장 기능 영상, 판막질환의 평가, 대동맥 영상 등으로 다양한 임상 영역 에 적용된다. 이에 저자들은 본 화보에서 주로 16열 MDCT를 이용한 관상동맥 조영술의 기술적인 측면에 대해서 알아보고 자 한다. MDCT를 이용한 관상동맥 혈관조영술의 기술적인 조건 및 문제 해결책 MDCT의 기술적 배경 구성 MDCT는 서로 마주보고 있는 X-선 튜브와 여러 열의 검 출기로 되어있으며 일정한 축을 중심으로 회전한다. 검출기 열 (detector row)을 통과한 광선을 여러 개의 광선 신호로 바꾸 어주는데 결과적으로 Z-축의 해상도는 검출기에서 결정된다. 시준된 단면넓이(collimated slice width)의 유동적인 선택을 위해 고정배열검출기(fixed-array detector: FAD) 또는 적응 배열검출기(adaptive-array detector: AAD)를 사용한다. 적 응배열검출기는 Z-축에 대해 다양한 크기의 검출기 열로 구 401 대한영상의학회지 2004;51:401-408 다절편 전산화단층촬영을 이용한 관상동맥영상: 1부 - 기술적 측면 1 김동훈·최상일 2 ·이경원 2 ·강성권 2 ·최성훈 3 ·서준범 3 ·임태환 3 ·박재형 2 심질환의 진단을 위해 다양한 침습적, 비침습적인 영상방법들이 사용되어왔다. 최근 소개된 다절편 CT는 빠른 스캔시간과 높은 시간분해능, 한 번의 호흡정지로 넓은 체적을 포함시킬 수 있다. 다절편 CT로 인해 심영상에 새로운 지평이 열렸으며, 특히 비침습적인 관상동맥 영 상이 가능해졌다. 이 화보에서 저자들은 다절편 CT를 사용한 관상동맥 조영술의 기술적인 측 면들을 살펴보고자 한다. 1 순천향대학교 의과대학 방사선과학교실 2 서울대학교 의과대학 진단방사선과학교실 3 울산대학교 의과대학 방사선과학교실 이 논문은 2004년 2월 16일 접수하여 2004년 8월 19일에 채택되었음.

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Page 1: 다절편전산화단층촬영을이용한관상동맥영상€¦ · 은관상동맥석회화의정량화(coronary calcium scoring), CT ... SSCT 에서영상 ... method)이있다

심장영상은 비침습적인 영상법으로 발전하고 있다. 움직임

에 의한 허상을 피하기위해 빠른 시간분해능과 작고 복잡한

관상동맥과 같은 구조물의 관찰을 위해 세밀한 공간분해능을

필요로 한다. 심장영상은 1990년대 초반 등장한 후향적 심전

도 동조화기능을 갖춘 한 단면회전 CT(single-slice spiral

CT, 이하 SSCT 라함)가 체적 영상을 만들면서 본격화되었다.

지속적인 갠트리의 회전, 테이블 속도 및 다양한 데이터 획득

법 등이 소개되었다. 이후 Z-축의 공간분해능이 향상되고, 더

빠른 스캔속도와 큰 주사용적이 가능해지면서 CT 혈관조영술

이 발전되었다. 특히 다절편 CT(multi-detector CT, 이하

MDCT 라함)의 도입은 같은 조영제의 양으로 보다 넓은 부

위를 검사할 수 있고 역동적 검사가 가능하며 Z-축 공간 해

상도의 향상으로 3차원 영상, 가상내시경, 혈관분석을 위한 다

면 구성영상(multi-planar reformation: MPR)이 발전되었다.

가장 중요한 기술적인 발전은 검사 속도의 향상이라고 할 수

있다. 이는 크게 두 가지를 통하여 이루어지는데 하나는 다절

편 영상 자료를 얻음으로써 갠트리 회전당 획득영상수가 증가

하게 된 것이고 또 다른 하나는 갠트리 회전속도가 증가한 것

이다. 이로 인해 여러 임상영역의 영상진단에 획기적인 발전

이 이루어졌으며 그 중에서도 심장영상분야가 빠른 성장을 보

이고 있다.

관상동맥영상은 1984년 전자선 CT(electron beam CT)가

관상동맥의 비침습적인 영상법으로 소개되면서 발전해왔다. 빠

른 심장박동 중에도 이완기때 정지영상이 가능한 100 msec

의 시간분해능을 보여주었지만 한 번의 호흡정지로 얻을 수

있는 절편의 두께는 3 mm 이상으로 관상동맥의 3차원 영상

에 어려움이 있었고 신호대 잡음비가 낮아서 사용에 제한이

있었다. 이후 소개된 MDCT 초반 모델이었던 4열 MDCT의

경우 여전히 제한적인 Z-축 방향 해상도와 심장 전체를 포함

하는데 40초 내외의 긴 호흡정지 시간 등으로 말미암아 임상

적인 이용에는 어려움이 있었다(1, 2). 하지만 최근 소개된 16

열 MDCT는 관상동맥영상에 새로운 전기를 마련했다. 500

msec 이내의 갠트리 회전속도와 0.625 mm - 0.75 mm의

절편두께로 세밀한 영상구성이 가능해졌고, 심전도로 조절되

는 방사선량의 조절로 환자의 피폭량이 감소되었다. CT 기법

은 관상동맥 석회화의 정량화(coronary calcium scoring), CT

관상동맥 혈관조영술(coronary CT angiography: coronary

CTA), 관상동맥 죽상경화반의 영상화, 폐정맥영상, 심장 기능

영상, 판막질환의 평가, 대동맥 영상 등으로 다양한 임상 영역

에 적용된다. 이에 저자들은 본 화보에서 주로 16열 MDCT를

이용한 관상동맥 조영술의 기술적인 측면에 대해서 알아보고

자 한다.

MDCT를 이용한 관상동맥 혈관조영술의기술적인 조건 및 문제 해결책

MDCT의기술적배경

구성

MDCT는 서로 마주보고 있는 X-선 튜브와 여러 열의 검

출기로 되어있으며 일정한 축을 중심으로 회전한다. 검출기 열

(detector row)을 통과한 광선을 여러 개의 광선 신호로 바꾸

어주는데 결과적으로 Z-축의 해상도는 검출기에서 결정된다.

시준된 단면넓이(collimated slice width)의 유동적인 선택을

위해 고정배열검출기(fixed-array detector: FAD) 또는 적응

배열검출기(adaptive-array detector: AAD)를 사용한다. 적

응배열검출기는 Z-축에 대해 다양한 크기의 검출기 열로 구

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대한영상의학회지 2004;51:401-408

다절편 전산화단층촬영을 이용한 관상동맥영상: 1부 - 기술적 측면1

김동훈·최상일2·이경원2·강성권2·최성훈3·서준범3·임태환3·박재형2

심질환의 진단을 위해 다양한 침습적, 비침습적인 영상방법들이 사용되어왔다. 최근 소개된

다절편 CT는 빠른 스캔시간과 높은 시간분해능, 한 번의 호흡정지로 넓은 체적을 포함시킬

수 있다. 다절편 CT로 인해 심영상에 새로운 지평이 열렸으며, 특히 비침습적인 관상동맥 영

상이 가능해졌다. 이 화보에서 저자들은 다절편 CT를 사용한 관상동맥 조영술의 기술적인 측

면들을 살펴보고자 한다.

1순천향대학교 의과대학 방사선과학교실2서울대학교 의과대학 진단방사선과학교실3울산대학교 의과대학 방사선과학교실이 논문은 2004년 2월 16일 접수하여 2004년 8월 19일에 채택되었음.

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성되어 있다(Fig. 1). 따라서 검출기 열에 따라 신호를 다시

여러 개로 나누어 처리할 수 있다(1).

원추선기하학(Cone Beam Geometry)

부채꼴 X-선의 중심선만을 선택하는 SSCT와 달리 MDCT

는 원추선 각도(cone-beam angle)로 기울어진 Z-축상의 정

보를 얻는다. 검출기의 중심부 열은 원추 각도가 작고 바깥쪽

에 위치한 열은 원추 각도가 커진다. 따라서 주변부의 검출기

열에서 오차가 발생할 수 있는데 각 장비회사마다 다양한 원

추선 재구성 방법으로 문제점을 최소화하고 있다. 원추선 허

상은 튜브 회전당 얻어지는 총 단면수의 증가와 단면 두께가

얇아질수록 심해진다.

피치(Pitch)

SSCT는 측정된 자료 궤적과 상대 궤적간 거리(피치라 함)

가 영상의 질을 좌우하는 반면, MDCT는 두궤적이 중복되면

서 문제가 발생한다. 피치가 늘어나면서 궤적 사이가 넓어지

고 좁아지는 것이 반복된다. 기기 회사마다 다른 재구성 방법

으로 이를 극복하고 있다. 한편, 피치의 증가에 따라 균일하게

영상의 질이 유지되는 선취적 피치(preferred pitch)가 존재

하기도 한다. SSCT에서 영상의 절편두께가 튜브의 광선 시준

(beam collimation)에 따라 달라지는데 MDCT에서는 검출기

에서 절편두께를 결정한다. 절편두께에 대한 테이블 이동 속

도의 비가 피치인데 다절편 회전 피치는 두가지 의미로 나뉜

다. 첫째로 회전당 테이블 이동거리(mm/rotation)/시준된 단

면의 길이(mm, 전체 검출기의 넓이)로 표현되는 것인데(beam

pitch라고 함) 단면의 수와 상관없이 사용한다. 둘째는 회전당

테이블 이동거리(mm/rotation)/시준된 한 단면의 길이(mm)

로 (slice pitch라고 함) 이때는 단면수(N)에 따라 피치값이

다르게 사용된다(1, 2).

시간분해능(Temporal Resolution)

시간분해능은 심장영상을 얻기 위한 가장 필수적인 조건이

다. 심장은 심방과 심실의 수축기에 가장 심한 운동을 하므로

심장영상은 심장 수축의 이완기에 얻는 것이 바람직하다. 심장

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김동훈 외: 다절편 전산화단층촬영을 이용한 관상동맥영상

Fig. 1. MDCT acquisition system for the adaptive array detec-tor.Differently-sized detector elements build the adaptive arraydetector for a 16-slice system. Different 16-slice collimationsettings are produced by electronic combination of adjacent el-ements.

A BFig. 2. Comparison of image reconstruction with segmented volume reconstruction. A, B. For a patient with 81 beats/min, substantial reduction of motion artifact can be achieved with M=2 segments (A, temporalresolution 105 ms) compared to M=1 segment (B, temporal resolution 210 ms). M=2, two subsegments from adjacent heart cyclescontribute to the partial scan data segment; M=1, one segment of consecutive multi-slice spiral data (Image courtesy of Kim TH,Yongdong Severance Hospital).

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영상을 얻기 위한 이완기의 영상획득창(acquisition window)

은 심박동이 빨라질수록 짧아지는데 심장의 정지영상을 얻기

위해서는 보통 심박동수가 분당 70회 이내일 경우에는 250

msec 정도의 시간분해능이 요구되고, 심박동수가 분당 100회

로 오르면 150 msec 이하의 시간 분해능이 요구된다(Figs.

2A, B). 그러나 수축기에서의 심장운동은 더욱 빨라지므로 정

지영상을 얻기위한 시간분해능은 50 msec로 짧아지며, 이는

현재의 기술 수준 이상이라고 할 수 있다.

현재 이용되는 16열 MDCT의 경우 장비 회사에 따라 차이

가 있으나 갠트리의 1회 회전시간이 370-500 msec 이며 이

중 1/2 회전만으로도 영상을 구성할 수 있으므로 일반적인 시

간분해능은 210-250 msec이다. 이는 심박동수가 70회 이하

인 경우 ECG 신호와 동조하여 이완기의 심장 정지영상을 얻

기에 충분하다고 할 수 있다(3-5). 그러나 심박동이 매우 빠

른 환자에서는 더 짧은 영상획득창을 요구하게 되는데 이 경

우에는 특정 심박동주기의 영상정보를 두 개 혹은 그 이상의

심박동으로 분할하여 획득하는 방법(multisector approach or

adaptive cardiac volume approach)을 쓰고 있다(Fig. 3). 각

장비 회사에 따라 구체적으로는 다른 해결책을 제시하고 있으

나 환자의 호흡정지 기간중의 심박동수의 변화 등으로 말미암

아 아직 영상의 질이 충분히 우수하지 못하며 일부 장비에서

는 테이블 이동속도 즉, 피치를 감소시켜야 하므로 영상획득

시간이 길어지거나 Z-축 방향으로의 공간분해능을 감소시켜

야 하는 불이익을 감수하여야 한다. 따라서 아직도 대부분의

병원에서는 심박동수가 분당 70회를 넘는 경우 베타 차단제

(beta blocker)를 이용하여 심박동수를 60회 이하로 낮춘 후

CT 검사를 할 것을 권장한다.

공간분해능(Spatial Resolution)

심장은 삼차원 공간 상에서 복잡한 해부학적 양상을 가지고

있고, 특히 관상동맥은 구조도 복잡하지만 그 직경이 매우 작

다. 임상적으로 중요한 의미를 갖는 좌전하행동맥(left anterior

descending artery)이나 좌회선동맥(left circum-flex artery)

의 말초부에서는 그 내경이 1 mm 정도로 좁아지므로 관상동

맥의 영상을 위한 공간분해능은 최소한 1 mm 이내가 요구된

다. 또한 다양한 방향으로 영상을 재구성하여야 하므로 횡단

면과 Z-축 방향의 공간분해능이 같아야(isotropic voxel

resolution)한다. 현재 16열 MDCT의 경우 검출기의 두께는

0.5-0.75 mm로 이러한 공간분해능의 요구를 만족하고 있다.

특히 검출기의 두께보다 작게 영상을 겹쳐서(overlapping

reconstruction) 재구성하는 경우 Z-축 방향의 공간분해능을

더욱 향상시킨다(5).

대조도(Contrast-to-Noise Ratio)

관상동맥의 협착이나 죽상경화반의 진단이 가능하기 위해서

는 주위조직과 혈관의 내경이 구별될 수 있도록 높은 대조도

가 요구된다. 죽상경화반의 경우 석회화 음영을 보이는 경우

에서부터 지방 음영을 보이는 경우까지 다양하며, 주변 심근

과 밀착된 작은 관상동맥의 분지까지 보여주어야 하므로 CT

에서도 일상적인 관상동맥 조영술과 마찬가지로 조영제를 사

용하게 된다(Fig. 4). 조영제의 주입방식은 병원마다 다르지

만 대개 80-150 ml정도의 조영제를 초당 3.5-4 ml의 속도

로 주입하는 경우가 대부분이다. 100 ml 조영제를 주입한 후

조영제가 일정한 속도로 계속 주입되도록 식염수를 추가로 추

입하는 경우 조영제의 양을 절약하고, 보다 균질한 조영증강

을 얻을 수 있는 것으로 알려져 있다. 또한 식영수를 추가로

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대한영상의학회지 2004;51:401-408

Fig. 3. Adaptive cardiac volume approach and multisector im-age reconstruction approach.Retrospectively ECG-gated reconstruction using the adaptivecardiac volume (ACV) algorithm with 500-ms rotation time.Reconstruction with M=1 sector (Trot/2 temporal resolution)is performed for heart rates <65 beats/min and M=2 sectors(Trot/4 temporal resolution) are used for heart rates ≥ 65beats/min. Using the adaptive approach of ACV, gap-less vol-ume reconstruction is possible. Trot, the gantry rotation timefor sufficiently centered objects.

Fig. 4. Multiplanar reformation(MPR) image shows non-calci-fied plaque (arrow) in right coronary artery. Arrowhead repre-sents calcified plaque.

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주입하는 경우 우심방의 조영제에 의한 인공물이 발생하지않

아 우관상동맥을 명확하게 조영할 수 있다. 사용하는 조영제

의 농도에 대한 정확한 연구는 없으나 대조도를 높이기 위하

여 일정농도 이상의 조영제를 사용하는 게 좋겠다(300-370

mgI/ml). 조영제가 관상동맥 내에 가득 차 있을 때 검사를 해

야 하는데 환자마다 심박출량 등의 차이로 인하여 적절한 검

사 시작시간에 많은 차이가 있다. 미리 소량의 조영제를 주입

한 후(test bolus) 주폐동맥 높이의 상행대동맥에서 시간-농

도 곡선(time-density curve)을 그려보고 적절한 시간을 결

정하는 것이 정확하지만 검사시간의 증가와 불편함이 있다. 다

른 방법으로 상행대동맥에 관심영역(ROI)을 그린 후 조영제

를 주입하면서 이 부위의 CT 값을 실시간으로 관찰하여 일정

역치를 넘는 경우 검사를 시작하는 방법(bolus tracking

method)이 있다.

영상획득시간(Image Acquisition Time)

16열 MDCT를 이용하더라도 한 번의 회전으로 심장 전체

의 영상을 얻는 것은 불가능하며 일정시간 동안 테이블이 움

직이면서 영상정보를 얻게 된다. 이때 환자는 호흡을 정지하

게 되는데 호흡에 의한 운동성 허상(respiratory motion

artifact)은 좋은 영상을 얻는데 큰 장애가 된다. 따라서 호흡

정지 기간 내에 영상을 얻는 것이 필수적이다. 현재 16열

MDCT를 이용하는 경우 심장전체를 20초 내외의 시간에 검

사할 수 있다.

심박동주기동조화

(Cardiac-phase-consistent Synchronization)

앞서 살펴본 바와 같이 16열 MDCT를 이용하더라도 한번

의 회전으로 전체 심장의 영상을 얻을 수 없다. 따라서 Z-축

방향으로 검출기가 진행하면서 서로 다른 심박동 시간에 영상

정보를 얻게 된다. 효과적인 정지 영상을 얻기 위해서는 다른

심박동 시간 간에 얻은 영상은 같은 심장주기(수축기 혹은 이

완기)의 것이어야 하는데 이를 위하여 심전도 신호를 이용하

게 된다. 이러한 심주기 동조화를 위하여 사용되는 기준점은

심전도상의 R 파가 된다. 동조화 방법은 크게 전향적 동조화

(prospective gating)와 후향적 동조화(retrospective gating)

로 나눌 수 있다(6).

전향적동조화(Prospective Gating)

전향적 동조화는 먼저 심전도의 R 파를 인식한 후 지정된

지연시간에 방사선이 노출되는 방법이다. 심실의 이완기에 주

로 영상을 얻게 되어 정지영상을 얻을 수 있으며 후향적 재구

성 방법에 비하여 영상 재구성 수가 적고 데이터를 처리하기

간편하다(Fig. 5A). 또 방출되는 방사선량이 심전도에 따라 변

화되기 때문에 환자의 피폭량이 감소된다(ECG-controlled

dose modulation). 그러나 전향적 동조화는 호흡정지 기간 중

에 심박수의 변화에 따른 R파의 변화를 반영하지 못한다는 단

점이 있다. 주로 관상동맥 석회화 점수(coronary calcium

scoring)에 사용되는 방법이며 CT 관상동맥영상에는 사용하

지 않는다.

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김동훈 외: 다절편 전산화단층촬영을 이용한 관상동맥영상

A BFig. 5. Technical principles of cardiac image acquisition.A. Sequential volume coverage with prospectively ECG-triggered MDCT. Multiple adjacent images with a slice thickness accord-ing to the collimation are acquired at a time with Trot/2 temporal resolution. MDCT scanners can acquire multiple slices withinone heart beat. Slices are acquired with miminum exposure time in consecutive heart beats (every other heart cycle) within equiv-alent phases of the cardiac cycle. The total scan time is related to the heart rate of the patient. B. Continuous table-feed and continuous exposure is required for retrospective ECG-gated 16-slice spiral scanning. Stacks of over-lapping images can be reconstructed with Trot/2 temporal resolution in every cardiac cycle.

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후향적동조화(Retrospective Gating)

후향적 동조화는 먼저 정해진 테이블 속도와 회전속도로 CT

영상을 얻으며 이때 동시에 심전도를 기록한 후 영상을 재구

성할 때 심전도 신호와 영상데이터를 동조화 함으로써 심장주

기의 같은 시기의 영상을 얻는 방법이다(Fig. 5B). 재구성 시

점을 결정하는 방법은 R파와의 관계에 따라 크게 세 가지 방

법으로 나뉜다. 첫째는 매 R파로부터 상대적 지연(relative

delay) 시점을 시작점으로 하는 방법으로, 이 방법은 주어진

R파로부터 R-R 간격의 일정% 만큼 떨어진 지점을 영상 재

구성의 시작점으로 하는 것이다. 둘째는 주어진 R파로부터 일

정한 시간이 경과한 절대적 지연(absolute delay) 시점을 영

상 재구성의 시작점으로 하는 방법이고, 셋째는 영상재구성을

위한 절대적 지연 시간을 다음 R파로부터 일정 시간을 되돌

아옴으로써 확보하는 방법이다(absolute reverse). 일반적으

로 이완기 말 정지영상을 얻는 데는 절대적 역전(absolute

reverse)방법이 좋고, 수축기 말 정지영상을 얻기 위해서는 절

대적 지연(absolute delay)방법이 좋으며, 관상동맥처럼 작은

구조물을 심장운동이 가장 적은 이완기에 얻기 위해서는 상대

적 지연이나 절대적 역전 방법이 좋은 것으로 되어 있으나, 가

장 좋은 결과를 얻기 위해서는 영상획득 지연시간을 매 환자

마다 적절히 최적화하여야 할 것이다. 후향적 동조화 방법은

이미 심장의 전체주기에 해당하는 영상 데이터를 가지고 있으

므로 재구성한 영상에서 움직임에 의한 인공음영이 있는 경우

다시 재구성해 볼 수 있다는 장점이 있다. 하지만, 전체심장주

기의 영상을 모두 얻어야 하므로 데이터가 많고 처리가 어렵

다는 단점과 방사선 피폭량이 많다는 단점도 있다. 후향적 동

조화 방법은 심장의 각 시기별 영상을 재구성할 수 있으므로

영화영상(cine image)을 얻을 수 있어서 기능적인 평가가 가

능하고, 환자의 호흡정지기간 중에 부정맥이 발생하는 경우 그

시기에 재구성 창을 수정함으로써 부정맥에 의한 영상의 일그

러짐을 보완하는 것도 가능하다.

관상동맥평가를위한영상제작(Postprocessiong)

16열 MDCT를 이용하여 관상동맥을 평가하는 경우 한가지

심장주기만을 재구성하더라도 200-250 단면 이상의 횡축상

(transverse images)이 생긴다. 또한 관상동맥은 심장을 둘러

싸며 다양한 방향으로 주행하므로 횡축상영상을 분석하더라도

동맥 협착을 평가하기 어려운 경우가 있다. 그러므로 각 혈관

의 주행을 따라 혹은 직각 방향으로 영상을 재구성하는 것이

필요하다. 분석해야 할 영상의 수를 줄이기 위하여 적절한 두

께의 최대농도 투시영상(maximal intensity projection image)

을 재구성하여 평가하기도 하며 다면상 구성 영상을 이용하기

도 한다. 저자들은 심장의 축에 따라 단축(short axis), 사방

(4 chamber), 이방(2 chamber) 영상을 제작하여 판독에 이

용하고 있는데 이를 이용하면 각 주요 혈관분지를 주행에 따

라 혹은 수직으로 분석할 수 있다. 체적표현(volume rendering)

기법을 이용한 영상은 통상적인 관상동맥 혈관조영상과 가장

비슷한 영상을 만들 수 있고 심장이 함께 보여 평가가 유리하

다. 그러나 영상제작 조건에 따라 위양성 또는 위음성 병변이

만들어지며 관상동맥 석회화를 동반한 부위에 대해서는 평가

가 어려운 단점이 있다(7, 8). 그러므로 체적표현 기법의 영

상만을 이용하여 병변을 진단하는 것은 위험하다.

관상동맥석회화영상

피폭이 적은 축상 전향적 동조화(axial scan prospective

gating) 기법을 사용한다. 호흡정지기법으로 검사하며 관상동

맥의 분지별로 계산된 석회화값을 합산하고 기준값과 비교하

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대한영상의학회지 2004;51:401-408

A BFig. 6 Representative case example of MDCT for quantification of coronary calcifications. A. Prospectively ECG-triggered MDCT provides continuous volume image data with appropriate temporal resolution within veryshort scan times for calcium scoring. B. Score and location of small calcified lesions is reported by a table. RCA, right coronary artery; LM, left main coronary artery;LAD, left anterior descending artery; LCX, circumflex branch of left coronary artery; PDA, posterior descending artery.

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여 판정한다. 관상동맥 석회화의 판정기준은 총 칼슘 값이 10

이하이면 심각한 강내 폐색이 없는 상태이고, 11-100은 경한

관상동맥질환이 의심되고 101-400은 비폐쇄성 관상동맥질환

이 강력히 의심되고, 400 이상이면 적어도 한 개의 심한 관상

동맥협착을 의미한다(9). 향후 허혈성 심질환의 발생 빈도면

에서 보면 수치 100 이상은 20배, 160 이상은 35배의 위험

성을 나타낸다(9) (Figs. 6A, B).

축상재구성(Axial Scanning Reformation)

다면-단위상(multi-slice, single-phase)과 단면-다위상

(single-slice, multi-phase)으로 구성할 수 있다. Achenbach

등(10)의 보고에 의하면 심주기동안 관상동맥의 움직임이 우

관상동맥(69.5 mm/sec±22.5), 좌회선동맥 (48.4 mm/sec±

15.0), 좌전하향동맥 (22.4 mm/sec±4.1) 순으로 느리기 때

문에 재구성 창의 적정화가 필요하다. Kopp 등(5)에 의하면

우관상동맥, 좌회선동맥, 좌전하향동맥 순으로 R-R 간격의

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김동훈 외: 다절편 전산화단층촬영을 이용한 관상동맥영상

A BFig. 9. Case example of curved multi-thin sliced MPR.A. Curved MPR image for curved vessel tracking shows presence of short-segmental stenosis in left circumflex artery (arrow). B. Displayed bar-point in diagram represents stenosis of coronary artery with depiction of lumen diameter

Fig. 7. Case example of multi-thin sliced multi-planar reforma-tion (MPR) images.Multi-thin sliced MPR images display various view planes.Artificial mitral valve is seen.

Fig. 8. Volume rendering (VR) reconstruction of coronary CTangiography data.VR image shows high-grade stenosis located in proximal leftanterior descending artery (arrow). Peripheral coronary ves-sels and side branches are well assessed due to good spatialresolution (asterisks).

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40%, 50%, 60-80%에서 적정영상을 얻을 수 있었다.

다면구성영상(Multi-planar Reformation: MPR)

단축상, 장축상, 사방상(4 chamber view) 또는 이방상(2

chamber view) 등을 합성하여 해부학적 구조의 관찰에 이용

한다(Fig. 7). 심근, 심낭, 판막등을 관찰하고 심박출율, 용적

측정 및 관류검사를 위한 기본적 영상 자료가 된다.

삼차원구성영상(3D Reconstruction: Volume Rendering)

후향적 심전도 동조화의 빠른 용적 범위로 한번의 호흡정지

동안 관상동맥을 관찰할 수 있는 등방성(isotropic) 해상력이

가능해졌다. 삼차원 영상은 1 mm 정도의 단면 조준과 밀리

미터 미만의 영상 증가량(image increment)을 재구성하여 얻

는다(Fig. 8). 진단적 역할보다는 보조적 영상수단으로 이용

하는 것이 좋다. 앞에서 언급한 바와 같이 석회화나 스텐 트

삽입병변은 경우에 따라 위양성 내지는 위음성으로 진단하는

오류를 범하기 쉽다.

협착분석(Stenosis Analysis)

고해상도의 체적 데이터를 측면 다면상 구성영상, 측면 최

대 강도 투시영상, 삼차원 구성기법, 가상내시경 기법과 같은

2차원 내지는 3차원 표현기법으로 나타낸다. 1 mm 미만의 단

면을 갖는 말단 관상동맥까지 관찰할 수 있다. Kopp 등(5)의

보고에 의하면 MDCT가 50%이상의 고위험도 협착을 민감도

86%, 특이도 96%의 높은 진단율로 찾아낼 수 있다고 했다.

최근 MDCT는 최대 강도 투시영상(maximum intensity

projection: MIP)을 이용한 다양한 굴곡혈관 추적(curved

vessel tracking)기능을 갖고 있어서 협착이 있는 분지의 가

시적 표현이 가능하다(Figs. 9A, B). 최대 강도 투시영상은 혈

관경로 뿐만 아니라 조영제의 유입을 보여주거나 관심부위의

체적을 제거하는데도 응용되는 영상방법이다.

기능분석(Functional Analysis)

관상동맥 질환의 직접적인 혈관병변 진단 방법은 아니지만

추정검사내지는 보조검사로 의미가 있다. 심장 수축 및 이완

기능을 수치와 동영상으로 평가할 수 있다. 혈류의 분석에는

제한적이지만 심실분석에는 매우 유용한 검사가 될 수 있다.

심실 체적, 심장의 질량, 국소적 또는 전 심실의 평가, 시간에

따른 심실 체적변화와 심근두께등을 측정한다.

가상내시경기법(Virtual Angioscopy)

가상내시경 기법은 가상 현실에서의 체적 데이터를 원근법

과 광선 추적이라는 렌더링 기법을 사용하여 관상동맥의 내부

를 혈관내시경을 통하여 보는 것 같은 영상기법이다. 관상동

맥 분지등 협착과 폐색이 의심되는 부위의 관찰에 사용할 수

있다.

심장 MDCT 의 미래

시간 분해능과 등방성체적(isotropic volume) 획득에 의해

공간분해능이 향상되었다. 그러나 여전히 심박동이 빠르거나

비정기적 박동을 보이는 환자의 검사에는 한계가 있다. 갠트

리 회전시간과 체적수용속도(volume-coverage speed)의 개

선이 필요하며, Z-축으로 더 넓은 검출기가 개발되어 많은 체

적을 수용할 수 있어야 하겠다. 이런 의미에서 체적 CT

(volume CT)와 같은 다음 세대 CT의 효용성이 기대된다. 또

한, 관류영상 및 심기능검사의 발달로 심근의 생존능(viability)

검사가 CT에서 활발해 질 것이다.

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김동훈 외: 다절편 전산화단층촬영을 이용한 관상동맥영상

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Address reprint requests to : Sang Il Choi, M.D., Department of Diagnostic Radiology, Seoul National University Bundang Hospital300 Gumi-dong, Bundang-gu, Seongnam-si, Gyeonggi-do 463-707, Korea.Tel. 82-31-787-7609 Fax. 82-31-787-4011 E-mail: drsic @ radiol.snu.ac.kr

Coronary Angiography with Multidetector row Computed Tomography: Part I - Technical Aspects1

Dong Hun Kim, M.D., Sang Il Choi, M.D.2, Kyung Won Lee, M.D.2, Sung-Kwon Kang, M.D.2, Seong Hoon Choi, M.D.3, Joon Beom Seo, M.D.3,

Tae-Hwan Lim, M.D.3, Jae-Hyung Park, M.D.2

1Department of Diagnostic Radiology, College of Medicine, Soonchunhyang University 2Department of Diagnostic Radiology, Seoul National University

3Department of Radiology, College of Medicine, University of Ulsan

Various invasive and non-invasive imaging techniques have been used for the diagnosis of cardiac disease.The recently introduced multidetector row CT (MDCT) shows rapid scan speed, high temporal resolution andlarge volume coverage in a single breath-hold. MDCT opens a new horizon for cardiac imaging because nonin-vasive coronary artery imaging has become feasible using MDCT. In this article, we illustrate the technical as-pects of coronary CT angiography using MDCT.

Index words : Heart, CTPhysics Coronary vessels, CT