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Original Article

Does Multiphasic Contrast Enhanced Fluid Attenuated Inversion Recovery Magnetic Resonance Imaging Enhance the Detectability of Small Intracerebral Metastases?다중시기 조영증강 액체감쇠역전회복 자기공명영상은 작은 뇌전이의 발견에 도움이 되는가?

Jung Hwan Kim, MD1,2, Kyung Sik Yi, MD1,2, Chi-Hoon Choi, MD1,2, Seung Tae Woo, PhD3, Sang-Hoon Cha, MD1,2,4*1Department of Radiology, Chungbuk National University Hospital, Cheongju, Korea 2Translational Brain Disease Research Lab, Clinical Research Institute, Chungbuk National University Hospital, Cheongju, Korea3Radiology, Bayer Healthcare Medical Care, Seoul, Korea4Department of Radiology, College of Medicine, Chungbuk National University, Cheongju, Korea

서론

뇌전이는 성인에서 발생하는 두개 내 종양 중 가장 흔하며,

전체 암환자의 약 9.6%에서 진단 시 뇌전이를 동반한다(1). 뇌

전이는 질병의 이환율과 사망률에 매우 중요한 요소로서, 치료

를 하지 않을 경우 평균 생존기간이 약 3개월로 예후가 매우

좋지 않은 것으로 알려져 있다. 임상적으로 뇌의 작은 전이는

큰 전이에 비해 치료에 반응이 좋고 조절이 더 잘 되는 것으로

알려져 있고 전이의 개수에 따라 환자의 예후와 치료법이 달라

지기 때문에 작은 크기의 뇌전이를 조기에 정확하게 진단하는

것이 중요하다(2-7).

일반적으로 뇌전이의 평가에는 조영증강 자기공명영상

(magnetic resonance imaging; 이하 MRI)이 주로 이용된다. 현

재 뇌실질에 발생한 전이를 평가하는 데에는 조영증강 T1강조

영상이 주로 이용되고 있으며, 또한 가돌리늄 조영증강 액체감

쇠역전회복(fluid attenuated inversion recovery; 이하 FLAIR)

Purpose: To determine adequate timing of acquisition of contrast-enhanced fluid attenuated inversion recovery (FLAIR) by using multiphasic contrast-enhanced FLAIR magnetic resonance imaging (MRI) and to evaluate added value in detecting small intracerebral metastases 5 mm or less. Materials and Methods: Twenty-nine patients, that underwent multiphasic con-trast-enhanced FLAIR MRI and contrast-enhanced T1 weighted image (T1WI) were included and total number of small intracerebral metastases was 131. Sensitivity, specificity and accuracy of lesion detection were evaluated. Contrast ratio (CR) and enhancement ratio of each lesion were compared and analyzed among each imag-ing sequence.Results: Sensitivity, specificity and accuracy of lesion detection were increased when contrast-enhanced FLAIR was added to contrast-enhanced T1WI. Area of un-der receiver operating characteristic curve significantly increased by addition of contrast-enhanced FLAIR than using contrast-enhanced T1WI alone (p < 0.05). CR was significantly higher in contrast-enhanced T1WI than FLAIR (p < 0.001). All of the above results were not different according to time of acquisition of contrast-enhanced FLAIR.Conclusion: There was advantage of conducting contrast-enhanced FLAIR MRI, but multiphasic contrast-enhanced FLAIR did not provide additional information for de-tection of small intracerebral metastases compared with single-phase FLAIR MRI.

Index termsBrainMetastasisMagnetic Resonance ImagingImage EnhancementContrast Media

Received July 6, 2017Revised August 14, 2017Accepted September 7, 2017*Corresponding author: Sang-Hoon Cha, MDDepartment of Radiology, Chungbuk National University Hospital, 776 1sunhwan-ro, Seowon-gu, Cheongju, Korea.Tel. 82-43-269-6473 Fax. 82-43-269-6479E-mail: [email protected]

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pISSN 1738-2637 / eISSN 2288-2928J Korean Soc Radiol 2018;78(3):179-189https://doi.org/10.3348/jksr.2018.78.3.179

http://crossmark.crossref.org/dialog/?doi=10.3348/jksr.2018.78.3.179&domain=pdf&date_stamp=2018-03-02

다중시기 조영증강 액체감쇠역전회복 자기공명영상은 작은 뇌전이의 발견에 도움이 되는가?

180 jksronline.org대한영상의학회지 2018;78(3):179-189

영상은 혈관이 거의 조영되지 않고 위상이동(phase-shift)인공

물이 적으며 병변 주위 부종을 쉽게 발견할 수 있기 때문에 조영

증강 T1강조영상과 함께 시행할 경우 뇌실질 전이의 발견율을

높일 수 있으며, 특히 뇌의 연수막전이를 발견하는 데 있어서는

조영증강 T1강조영상에 비해 우월한 것으로 보고된 바 있다

(8-13).

가돌리늄 조영제는 조직에 축적되면서 T1과 T2이완시간을

모두 단축시키고, 흔히 사용되는 임상용량에서는 T1이완시간

의 단축 효과가 병변의 조영증강에 중요한 역할을 하지만 조직

에 축적되는 조영제의 양이 증가할수록 T2이완시간의 단축효

과가 증가해 FLAIR영상에서 신호강도가 점점 감소한다. 따라

서 조영제 주입 후 시간의 경과에 따른 병변 내 조영제의 축적

농도가 병변의 조영증강 정도에 영향을 미치므로 적절한 영상

스캔 시간을 설정하는 것이 중요하다(12, 14-17).

이전의 연구들에서 뇌실질에 발생한 전이를 발견하는 데 가

장 적절한 조영증강 T1강조영상의 시행 시기에 대해서 연구된

바가 있었고 뇌의 연수막 질환을 발견하는 데 지연기 조영증강

FLAIR영상의 역할에 대해 연구된 바도 있었다(12, 18-23).

그러나 현재까지 보고된 문헌에서 뇌실질 전이를 발견하는

데 있어 조영증강 FLAIR영상의 가장 적절한 영상 획득 시기에

대해 연구된 바는 없다.

본 연구의 목적은 다중시기 조영증강 FLAIR영상을 이용하여

5 mm 이하의 작은 뇌전이를 발견하는 데 가장 적절한 영상 획

득 시기를 규명하고 부가적인 가치가 있는지 평가하고자 하였다.

대상과 방법

대상 환자 및 병변의 선택

본 연구는 본 병원의 임상시험심사위원회 승인을 받았으며

환자의 영상자료와 진료기록지를 후향적으로 검토하였고, 대상

환자의 서면동의는 생략하였다(CBNUH 2017-07-002-004).

2016년 5월 19일부터 2017년 5월 25일까지 본원에서 조영증

강 뇌 MRI를 시행한 환자 중 다중시기 조영증강 FLAIR영상을

얻은 410명의 환자를 대상으로 하였다. 뇌실질의 전이로 판단

한 기준은 첫째, 신체 다른 부위에 진단받은 암이 있을 것, 둘

째, 축상면 영상을 포함해 관상/시상면 중 적어도 1개 이상의

다른 평면에서 병변이 관찰될 것, 셋째, 추적 조영증강 뇌 MRI

를 시행하였고 추적검사에서 병변의 크기에 변화가 있을 것 등

을 모두 만족하는 경우로 제한하였다. 이 밖에 크기가 5 mm

보다 큰 병변들은 연구대상에서 제외하였고, 이전에 뇌전이에

대해 방사선치료나 항암치료를 받은 적이 있는 환자들 역시 연

구 대상에서 제외하였다. 뇌전이의 크기는 축상면 조영증강 후

(이하 조영 후) T1강조영상에서 측정하였고 조영 후 T1강조영

상에서 측정이 불가능한 경우에는 축상면 조영 후 FLAIR영상

에서 측정하였다.

총 410명의 환자 중 뇌전이로 의심되는 병변이 없는 경우(n =

299), 뇌전이로 의심되는 병변은 있으나 추적 MRI를 시행하지

않아 뇌전이로 정의할 수 없는 경우(n = 35), 뇌전이로 이미 방

사선치료나 항암치료를 받은 적이 있는 경우(n = 33), 5 mm

보다 큰 뇌전이만 있었던 경우(n = 21), 그리고 인공물이 너무

심하여 영상의 정확한 판독이 불가능한 경우(n = 3)들을 제외

한 총 나머지 29명의 환자들(남성 19명, 여성 10명; 연령 범위

48~84세; 평균연령 70.7세)에게서 발견된 총 131개의 병변

(크기 범위 1.8~5.0 mm; 평균 크기 3.7 mm)이 연구 대상에

포함되었다. 이때 총 29명의 환자들의 원발암 병소는 비소세포

폐암(n = 19), 소세포폐암(n = 6), 유방암(n = 1), 대장암(n =

1), 담낭암(n = 1), 요로계의 이행세포암종(n = 1) 등이었다.

영상 획득

MR 영상은 1.5T (Achieva; Philips Medical Systems, Best,

Netherlands) 스캐너를 이용하여 얻었으며 영상 획득에 사용된

영상 지표는 다음과 같았다: 스핀에코 조영증강 전(이후 조영

전) T1강조영상(반복시간/에코시간 477/10 ms, 숙임각 90°,

영상영역 21 cm, 행렬크기 224 × 209, 두께 5 mm, 간격 1 mm);

스핀에코 조영 후 T1강조영상(반복시간/에코시간 595/10 ms,

숙임각 90°, 영상영역 21 cm, 행렬크기 200 × 186, 두께 5 mm,

간격 1 mm); 조영 전 FLAIR영상(반복시간/에코시간

11000/120 ms, 숙임각 90°, 영상영역 21 cm, 행렬크기 224 ×

210, 두께 5 mm, 간격 1 mm); 조영 후 FLAIR영상(반복시간/

에코시간 11000/120 ms, 숙임각 90°, 영상영역 21 cm, 행렬크

기 224 × 210, 두께 5 mm, 간격 1 mm). 조영 후 T1강조영상은

spectral presaturation with inversion recovery 기법을 사용하

여 지방포화 영상을 얻었다. 조영 후 T1강조영상은 축상면 영상

과 관상면 혹은 시상면 영상 중 최소 한가지 이상을 포함하여

두 평면 혹은 세 평면의 영상을 얻었고, 조영 후 FLAIR영상은

축상면 영상만을 얻었다.

가돌리늄 조영제는 gadobutrol (Gadovist; Bayer Schering

Pharma, Berlin, Germany)(n = 69)과 gadoteridol (Pro-Hance; Bracco Diagnostics, Princeton, NJ, USA)(n = 62)을

사용하였고 두 조영제는 모두 0.1 mmol/kg의 용량으로 사용

하였다.

환자별로 무작위로 이중시기(n = 89) 혹은 삼중시기(n =

42) 조영증강 FLAIR영상을 시행하였다. 이중시기 조영증강

FLAIR영상을 얻은 경우에는 gadobutrol (n = 27) 혹은 gado-

김정환 외

181jksronline.org 대한영상의학회지 2018;78(3):179-189

teridol (n = 62)을 조영제로 사용하였고 삼중시기 조영증강

FLAIR영상은 gadobutrol (n = 42)을 조영제로 사용하였다. 이

중시기 검사에서 조영 후 FLAIR영상의 획득은 조영제를 정맥

주입한 후 각각 10분, 12분에 시행하였고, 삼중시기 검사는 각

각 7분 30초, 9분 30초, 11분 30초에 조영 후 FLAIR영상을

얻었다. 이중시기 검사와 삼중시기 검사에서 축상면 조영 후 T1

강조영상은 조영제 주입 후 4분 뒤에 획득하였다.

영상 분석 및 평가

뇌전이 발견의 민감도, 특이도, 정확도

각각 6년, 18년의 경력을 가진 2명의 신경영상의학과 전문의

들과 1명의 4년차 영상의학과 전공의가 합의 하에 팩스(picture

archiving and communication system; PACS; MAROSIS, In-finitt, Seoul, Korea)에서 조영 전 축상면 T1강조영상과 조영 후

축상면/관상면/시상면 T1강조영상, 다중시기 조영 전/후 축상

면 FLAIR영상을 모두 이용하여 위에서 열거한 뇌전이의 진단기

준에 맞는 총 29명의 환자에게서 131개의 뇌전이를 찾아냈다.

이로부터 2주 뒤에 환자의 임상정보를 가린 채 1) 축상면 조영

전/후 T1강조영상, 2) 축상면 조영 전/후 T1강조영상과 조영

전 FLAIR영상, 3) 축상면 조영 전/후 T1강조영상, 조영 전

FLAIR영상, 첫 번째 조영 후 FLAIR영상, 4) 축상면 조영 전/후

T1강조영상, 조영 전 FLAIR영상, 두 번째 조영 후 FLAIR영상,

5) 축상면 조영 전/후 T1강조영상, 조영 전 FLAIR영상, 세 번

째 조영 후 FLAIR영상으로 이루어진 총 5개의 영상세트를 이

용하여 각각 독립적으로 병변의 발견율을 측정하였다. 이후 각

평가자별로 병변 발견의 민감도, 특이도, 정확도를 구하였고

receiver operating characteristic (이하 ROC) 커브를 이용하여

각 영상 검사별 차이를 비교, 분석하였다. 처음 뇌전이를 진단할

때 조영 후 T1강조영상의 축상면/관상면/시상면 영상을 모두

이용한 것과 달리, 영상세트 구성 시 축상면 영상만을 이용한 이

유는 조영 후 FLAIR영상을 축상면만 얻었기 때문에 각 검사별

동일한 조건 하에서 비교하기 위함이었다.

뇌전이의 명암비와 조영증강비

병변의 정량적인 평가를 위하여 명암비(contrast ratio; 이하

CR)와 조영증강비(enhancement ratio; 이하 ER)를 측정하였

다. 이를 위해 축상면 조영 전/후 T1강조영상과 FLAIR영상에

서 각 병변의 신호강도(signal intensity; 이하 SI)의 평균값을

측정하였다. 신호강도 측정 시 region of interest (이하 ROI)의

범위는 최소한 병변의 1/2 이상을 포함하도록 하였다. 그리고

축상면 조영 전/후 T1강조영상과 FLAIR영상에서 뇌량의 신호

강도를 측정하여 이를 병변의 조영증강 정도의 기준으로 삼고

자 하였다. 뇌량을 기준으로 설정한 이유는 대상환자군의 연령

대가 상대적으로 높아 뇌백질에 소혈관의 허혈성 병변을 갖고

있는 경우가 많았고 뇌량은 비교적 이러한 소혈관의 허혈성 변

화가 드문 것으로 알려져 있기 때문이었다(24). 뇌량의 신호강

도 측정 시엔 ROI의 넓이를 10~15 mm2 사이로 고정하여 육안

적으로 병변이 없는 정상 부위에서 측정하였다.

위에 언급한 방법으로 구한 각 신호강도값을 다음의 계산식

에 대입하여 CR과 ER을 계산하였다(19).

CR (%) = (postcontrast SIlesion - postcontrast SIcorpus callosum)

× 100/postcontrast SIcorpus callosum

ER (%) = (postcontrast SIlesion - precontrast SIlesion) × 100/

precontrast SIlesion

위의 계산식을 통해 구한 병변의 CR과 ER을 삼중시기와 이

중시기 검사별로 차이를 분석하였고, 이중시기 검사에서는 두

가지 조영제(gadobutrol, gadoteridol)를 사용했기 때문에 각 조

영제별로 결과에 차이가 있는지 하위집단 분석을 추가로 시행

하였다.

통계 분석

통계 분석은 SPSS 24.0 (IBM Corp., Armonk, NY, USA)

프로그램을 사용하였다. T1강조영상과 다중시기 조영증강

FLAIR영상에서 각 영상 검사 간 병변의 CR과 ER을 비교하기

위해 일원배치 분산분석(one-way analysis of variance)을 사

용하였으며 사후검정은 Tukey법을 이용하였다. p값이 0.05 이

하인 경우 통계학적 의의가 있는 것으로 간주하였다. 3명의 평

가자 간 신뢰도를 평가하기 위해 Fleiss kappa (κ) 통계를 이용

하였고, 평가자 내 신뢰도를 평가하기 위해 Cohen’s kappa (κ)

통계를 이용하였다. κ값은 0.75보다 크면 평가자 간 뛰어난 일

치도를 보인다고 판단하고, 0.40~0.75 사이일 땐 타당하거나

좋은 일치도를 보이는 것으로 간주하며, 그 값이 0.40 미만일

땐 부족한 일치도를 보이는 것으로 판단한다.

결과

뇌전이 발견의 민감도, 특이도, 정확도

이번 연구에서 3명의 영상의학과 의사들이 찾아낸 병변은 진

양성 병변 131개 외에 위양성 병변 18개가 포함되어 총 149개였

다. 3명의 평가자들 모두 조영 전/후 T1강조영상에 조영 전/후

FLAIR영상을 추가하였을 때 민감도, 특이도, 정확도가 모두

증가하는 경향을 보였다. 각 평가자 내에서 조영 후 FLAIR영상

의 획득 시기에 따른 병변 발견의 민감도, 특이도, 정확도에는



모두 차이가 없었다(Table 1). FLAIR영상이 T1강조영상보다 진

단에 더 도움이 되었던 경우는 조영 전 FLAIR영상에서 병변 주

위부종이 뚜렷하거나 조영 후 FLAIR영상에서 병변이 T1강조영

상에서보다 더 강하게 조영증강되거나 고리모양의 조영증강을

보이는 경우들이 있었다. 또한 T1강조영상에서는 이상소견을

보이는 것으로 판단했던 피질혈관이나 위상이동인공물 등의 위

양성 병변들을 FLAIR영상을 통해 배제할 수 있는 경우들도 있

었다(Figs. 1-3).

ROC 커브를 이용하여 구한 커브아래면적(area of under

ROC curve)은 조영증강 T1강조영상만을 이용했을 때에는 각

각 0.656, 0.669, 0.673이었고 조영 전/후 FLAIR영상을 추가

로 시행했을 때에는 각각 0.877, 0.894, 0.866으로(Fig. 4)

그 값이 모두 유의하게 증가하였다(p ＜ 0.05)(Table 2).

평가자 간 신뢰도는 조영 전/후 T1강조영상, 조영 전/후 T1

강조영상과 조영 전 FLAIR영상, 조영 전/후 T1강조영상과 조

영 전/후 FLAIR영상을 이용한 경우 각각 κ값이 0.758, 0.812,

0.866이었고 평가자 내 신뢰도는 κ값이 각각 0.654, 0.879,

0.972이었다.

뇌전이의 명암비와 조영증강비

일원배치 분산분석을 통해 분석하였을 때 삼중시기 검사에서

는 조영증강 T1강조영상의 CR이 조영증강 FLAIR영상에서보

다 유의하게 낮은 반면, ER은 조영증강 T1강조영상에서 유의

하게 높았다(p ＜ 0.001)(Fig. 5). 또한 첫 번째, 두 번째, 세 번

째 조영 후 FLAIR영상 사이에는 CR과 ER의 유의한 차이가 없

었다(p ＞ 0.05)(Table 3). 이중시기 조영증강 FLAIR영상을

Table 1. Sensitivity, Specificity, and Diagnostic Accuracy in Three ReadersPre/Post T1WI Pre/Post T1WI + Pre FLAIR Pre/Post T1WI + Pre/Post FLAIR

Reader 1 Reader 2 Reader 3 Reader 1 Reader 2 Reader 3 Reader 1 Reader 2 Reader 3Sensitivity (%)

Number of lesionsSpecificity (%)

Number of lesionsDiagnostic accuracy (%)

Number of lesions

92.4121/131

38.97/1885.9

128/149

89.3117/131

44.48/1883.9

125/149

90.1118/131

44.48/1884.6

126/149

94.7124/131

44.48/1888.6

132/149

93.1122/131

55.610/1888.6

132/149

93.1122/131

55.610/1888.6

132/149

97.7128/131

77.814/1895.3

142/149

95.4125/131

83.315/1894.0

140/149

95.4125/131

77.814/1893.3

139/149

Because the results of 1st, 2nd, and 3rd postcontrast FLAIR are the same, the results of 2nd and 3rd postcontrast FLAIR are not mentioned in the table.Post FLAIR = 1st (or 2nd or 3rd) postcontrast fluid attenuated inversion recovery, Post T1WI = postcontrast T1 weighted image, Pre FLAIR = precontrast fluid attenuated inversion recovery, Pre T1WI = precontrast T1 weighted image

Fig. 1. 53-year-old female with brain metastases from non-small cell lung cancer. On axial image of postcontrast T1 weighted image (A), there is a suspicious enhancing nodular lesion in left frontal area confused with cortical vessels (arrow). And axial image of precontrast fluid attenuated in-version recovery (B) shows perilesional edema around the lesion (arrow). Therefore the lesion was assessed as metastasis, not a cortical vessel.

A B

김정환 외


시행한 경우에도 조영증강 T1강조영상의 CR은 조영증강

FLAIR영상의 CR보다 유의하게 낮았고, ER은 조영증강 T1강

조영상에서 유의하게 높았으며(p ＜ 0.001)(Fig. 5), 첫 번째

와 두 번째 조영 후 FLAIR영상 사이에는 CR과 ER 모두 유의

한 차이가 없었다(p ＞ 0.05)(Table 3).

이중시기 검사에서 gadobutrol을 사용한 경우(n = 27)와

gadoteridol을 사용한 경우(n = 62)별로 시행한 하위집단 분석

에서도 모두 조영증강 T1강조영상의 CR은 조영증강 FLAIR영

상의 CR보다 유의하게 낮았고, ER은 조영증강 T1강조영상에

서 유의하게 높았으며(p ＜ 0.001)(Fig. 6), 첫 번째와 두 번째

Fig. 2. 57-year-old male with brain metastases from non-small cell lung cancer. Axial image of postcontrast T1 weighted image (A) shows sus-picious enhancing nodular lesion in left cerebellar hemisphere (arrow). But axial images of precontrast FLAIR (B), 1st postcontrast FLAIR (C), and 2nd postcontrast FLAIR (D) do not show abnormal enhancement at the same location. Therefore the lesion was assessed as pulsating artifact, not a metastasis.FLAIR = fluid attenuated inversion recovery

A

C

B

D



Table 2. Area of Under Receiver Operating Characteristic Curve

Reader 1 Reader 2 Reader 3

AUC p-Value AUC p-Value AUC p-Value

Pre/post T1WI 0.656 0.032 0.669 0.02 0.673 0.018

Pre/post T1WI + pre FLAIR 0.696 0.007 0.743 0.001 0.743 0.001

pre/post T1WI + pre/post FLAIR 0.877 < 0.001 0.894 < 0.001 0.866 < 0.001

p-values between

AUC1 vs. AUC2 0.717 0.488 0.512

AUC1 vs. AUC3 0.024 0.016 0.047

AUC2 vs. AUC3 0.064 0.097 0.194

AUC = area of under receiver operating characteristic curve, Post FLAIR = postcontrast fluid attenuated inversion recovery, Post T1WI = postcontrast T1 weighted image, Pre FLAIR = precontrast fluid attenuated inversion recovery, Pre T1WI = precontrast T1 weighted image

A B CFig. 3. 78-year-old male with brain metastases from colon cancer. Axial image of postcontrast T1 weighted image (A) shows a subtle enhancing nodule in right frontal cortex (arrow). And axial images of 1st postcontrast FLAIR (B) and 2nd postcontrast FLAIR (C) also show strong rim-en-hancing nodule at the same location (arrows). Therefore the lesion was assessed as metastasis.FLAIR = fluid attenuated inversion recovery

Fig. 4. ROC curves for detectability of small brain metastases of three readers. The area of under ROC curve is significantly greater in T1WI + pre/postcontrast FLAIR as compared to that in pre/postcontrast T1WI or T1WI + precontrast FLAIR.FLAIR = fluid attenuated inversion recovery, ROC = receiver operating characteristic, T1WI = T1 weighted image

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0

Sens

itivi

ty

0.20.0 0.4 0.6 0.8 1.0

1-specificity

Reader 1

Pre/postcontrast T1WIT1WI + precontrast FLAIRT1WI + pre/postcontrast FLAIR

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0

Sens

itivi

ty

0.20.0 0.4 0.6 0.8 1.0

1-specificity

Reader 3


1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0

Sens

itivi

ty

0.20.0 0.4 0.6 0.8 1.0

1-specificity

Reader 2


김정환 외


조영 후 FLAIR영상 사이에는 CR과 ER 모두 유의한 차이가 없

었다(p ＞ 0.05)(Table 4).

고찰

MRI는 뇌질환의 진단에 있어 다른 영상기기들에 비해 많은

정보를 주지만 영상 획득에 시간이 오래 걸리기 때문에 시행 시

간을 단축하는 것이 임상적으로 매우 중요하다. 조영증강

FLAIR영상은 조영제의 농도가 낮을 때는 T1이완시간의 단축

효과에 민감하지만 조영제의 농도가 높을 때는 T2이완시간의

단축효과에 민감하기 때문에 조영제의 축적 농도가 증가함에

따라 병변의 신호강도가 감소한다(12, 14-17). 따라서 조영증

강 FLAIR영상의 적절한 시행 시기를 결정하는 것은 뇌전이의

발견에 중요한 역할을 할 수 있다.

뇌전이 발견을 위한 다중시기 조영증강 FLAIR

이번 연구는 다중시기 조영증강 FLAIR영상을 시행하여 뇌실

질에 발생한 전이를 발견하는 데 가장 적절한 영상 획득 시기를

규명하고자 하였다는 점에서 이전까지의 연구들과 차이가 있

다. 이번 연구에 따르면 조영제 정맥 주입 후 7분 30초에서 12

분 사이에 시행한 다중시기 조영 후 FLAIR영상 사이에는 5

mm 이하의 작은 뇌전이를 발견하는 데 있어 민감도, 특이도,

정확도에서 각 시행 시기별 차이가 없었고 CR과 ER에도 유의

한 차이가 없었다(Table 1, Fig. 5, Table 3). 또한 사용하는 조

Fig. 5. Comparison of CRs and ERs on multiphase contrast enhanced FLAIR MRI. In 3-phase MRI (A, B), CRs of small brain metastases in post-contrast T1WI are significantly lower than those in postcontrast FLAIR (p < 0.001) and ERs in pre/postcontrast T1WI are significantly greater than those in pre/postcontrast FLAIR (p < 0.001). In 2-phase MRI (C, D), the result is not different from the above. And there is no significant differ-ence between CRs and ERs with time delays in both 2-phase and 3-phase contrast enhanced FLAIR MRI.CR = contrast ratio, ER = enhancement ratio, FLAIR = fluid attenuated inversion recovery, MRI = magnetic resonance imaging, T1WI = T1 weight-ed image

C

300

200

100

0

-100

Cont

rast

ratio

Postcontrast T1WI

1st postcontrastFLAIR

2nd postcontrastFLAIR

2 phase MRI

*

*

A

150

100

50

0

-50

Cont

rast

ratio

Postcontrast T1WI



3rd postcontrastFLAIR

3 phase MRI

D

300

200

100

0

-100

Enha

ncem

ent r

atio

Pre/postcontrast T1WI



2 phase MRI

**

****

B

200

150

100

50

0

-50

Enha

ncem

ent r

atio




3rd postcontrastFLAIR

3 phase MRI

**

**

****



영제의 종류에 따른 차이도 없었다(Fig. 6, Table 4). 이번 연구

에서 3명의 평가자 간 신뢰도와 평가자 내 신뢰도는 모두 신뢰

할 만한 수준이었다. 이번 연구는 20분에서 최대 2시간까지의

지연기 조영증강 FLAIR영상이 뇌의 연수막전이 발견에 효과적

이었다는 이전의 연구들과 비교해 봤을 때 지연 시간이 비교적

충분하지 못해서 조영증강 FLAIR영상의 각 시행 시기별로 차

이가 나타나지 않았을 수 있다(22, 23). 하지만 MR 영상 획득

의 시간을 단축하는 것이 중요한 실제 임상 상황에서 20분 이

상의 긴 지연기 영상을 찍는 것은 현실적으로 어려울 것으로 생

각된다. 따라서 이 결과는 임상적으로 시간을 절약할 수 있는

가장 적절한 조영 후 FLAIR영상의 시행 시기를 결정하는 데 도

움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

조영증강 FLAIR의 부가적 가치

이번 연구에서 분석한 바에 따르면 5 mm 이하의 작은 뇌전

이를 발견하는 데 있어 조영증강 FLAIR영상은 조영증강 T1강

조영상과 함께 시행하면 부가적인 가치가 있다. 우선 조영증강

FLAIR영상은 조영증강 T1강조영상에 비해 CR이 유의하게 높

기 때문에 병변의 가시성을 높일 수 있다. 또한 FLAIR영상은

병변 주위 부종을 발견하는 데 도움이 되고, 정상 피질혈관이

거의 조영되지 않으며, 위상이동인공물이 감소하기 때문에 조

영 후 T1강조영상에서 발견하지 못한 병변을 새로 발견하거나

애매했던 병변을 뇌전이로 확신하는 데에 도움이 되었고, T1강

조영상에서 발견한 위양성 병변을 감별하는 데에도 도움이 되

었다. 그 외에도 조영증강 FLAIR영상에서 T1강조영상보다 더

강한 조영증강을 보이거나 뚜렷한 고리모양 조영증강을 보여

진단에 도움이 되는 경우들도 있었다. 이 결과는 이전의 여러 연

구들과 크게 다르지 않았다(8-13).

다만 조영증강 T1강조영상만을 이용했을 때 ROC 커브를 이

용하여 구한 커브아래면적이 각각 0.656, 0.669, 0.673으로 이

전의 연구들에 비해 비교적 낮은 값을 보였다(11, 25, 26). 이는

크게 두 가지 원인 때문인 것으로 생각된다. 우선 삼차원 영상

을 이용했던 이전의 연구들과는 달리 이번 연구에서는 ROC 커

브를 분석하는 데 조영 후 T1강조영상의 축상면 영상만을 이용

하였다는 점이다(25, 26). 또한 이번 연구는 크기 5 mm 이하의

작은 병변만을 대상으로 하였기 때문에 크기가 비슷한 뇌의 피

질혈관이나 위상이동인공물과 감별이 어려운 경우가 많아 병변

의 발견율에 차이가 있었을 수 있다(11). 이러한 상기 원인들로

인해서 위양성, 위음성 병변이 이전의 연구들보다 많이 포함되

어 커브아래면적이 비교적 낮은 값을 보였을 것으로 판단된다.

연구의 제한점

이번 연구에서는 축상면 영상을 5 mm의 두께로 얻었기 때문

에 두께의 1/2 이하인 작은 병변들을 찾아내거나 비교하는 데

오차가 발생했을 가능성이 있고, 축상면 영상 간에 1 mm의 간

격을 두었기 때문에 크기가 작은 미세 전이의 경우 이 간격에

포함되어 발견되지 않았을 가능성이 있다.

또한 크기가 작은 병변들의 정량적 측정 과정에서 오차가 발

생했을 가능성이 있고, 뇌전이의 진단이 조직병리로 확진된 것

이 아니라 영상 검사만으로 이루어졌다는 점도 한계점으로 볼

수 있다.

결론적으로, 조영 후 FLAIR영상은 뇌전이의 발견에 부가적

Table 3. Effect of Time Delay after Contrast Injection on Multiphase CE-FLAIR3 Phase CE-FLAIR 2 Phase CE-FLAIR

CR ER CR ERCombination of sequences (mean ± SD)

1 17.73 ± 10.86 101.25 ± 26.87 22.12 ± 15.08 101.50 ± 53.18

2 43.28 ± 24.40 10.93 ± 14.94 84.84 ± 44.14 12.78 ± 22.27

3 46.36 ± 26.81 11.85 ± 16.36 80.02 ± 38.39 11.11 ± 19.08

4 46.86 ± 25.16 14.14 ± 16.89 - -

p-values between

1 vs. 2 < 0.001 < 0.001 < 0.001 < 0.001

1 vs. 3 < 0.001 < 0.001 < 0.001 < 0.001

1 vs. 4 < 0.001 < 0.001 - -

2 vs. 3 0.927 0.996 0.598 0.948

2 vs. 4 0.892 0.876 - -

3 vs. 4 1.000 0.951 - -

CE-FLAIR = contrast enhanced fluid attenuated inversion recovery, CR = contrast ratio, ER = enhancement ratio, SD = standard deviation, T1WI = T1 weighted image, 1 = precontrast T1WI + postcontrast T1WI, 2 = precontrast FLAIR + 1st postcontrast FLAIR, 3 = precontrast FLAIR + 2nd postcontrast FLAIR, 4 = precontrast FLAIR + 3rd postcontrast FLAIR

김정환 외


Table 4. Effect of Time Delay after Gadobutrol or Gadoteridol Injection on 2 Phase Contrast Enhanced FLAIR

Gadobutrol Gadoteridol

CR ER CR ER

Combination of sequences (mean ± SD)

1 29.37 ± 17.36 104.99 ± 40.22 18.96 ± 12.55 99.98 ± 60.73

2 97.73 ± 47.41 18.09 ± 28.19 79.23 ± 36.62 10.47 ± 16.98

3 91.23 ± 34.94 12.45 ± 22.96 75.14 ± 38.13 10.52 ± 17.99

p-values between

1 vs. 2 < 0.001 < 0.001 < 0.001 < 0.001

1 vs. 3 < 0.001 < 0.001 < 0.001 < 0.001

2 vs. 3 0.779 0.786 0.749 1.000

CR = contrast ratio, ER = enhancement ratio, FLAIR = fluid attenuated inversion recovery, SD = standard deviation, T1WI = T1 weighted image, 1 = pre-contrast T1WI + postcontrast T1WI, 2 = precontrast FLAIR + 1st postcontrast FLAIR, 3 = precontrast FLAIR + 2nd postcontrast FLAIR

B

250

200

150

100

50

0

-50

Enha

ncem

ent r

atio




Gadobutrol

*

*

D

300

200

100

0

Enha

ncem

ent r

atio




Gadoteridol

****

A

300

200

100

0

-100

Cont

rast

ratio

Postcontrast T1WI



Gadobutrol

*

*

C

200

150

100

50

0

-50

Cont

rast

ratio

Postcontrast T1WI



Gadoteridol

Fig. 6. Comparison of CRs and ERs for contrast media on 2 phase contrast enhanced FLAIR magnetic resonance imaging. When gadobutrol is used (A, B), CRs of small brain metastases in postcontrast T1WI are significantly lower than those in postcontrast FLAIR (p < 0.001) and ERs in pre/postcontrast T1WI are significantly greater than those in pre/postcontrast FLAIR (p < 0.001). When gadoteridol is used (C, D), the result is not different from the above. When gadobutrol and gadoteridol are used, there is no difference in CRs and ERs according to time delays.CR = contrast ratio, ER = enhancement ratio, FLAIR = fluid attenuated inversion recovery, T1WI = T1 weighted image



인 도움을 주지만, 다중시기 조영증강 FLAIR영상은 단일시기

조영증강 FLAIR영상에 비해 뇌전이 발견에 추가적인 정보를

주지 못한다. 따라서 뇌실질 전이를 평가하기 위해서는 단일시

기 조영증강 FLAIR영상만으로 충분하다.

RefeRences

1. Barnholtz-Sloan JS, Sloan AE, Davis FG, Vigneau FD, Lai P,

Sawaya RE. Incidence proportions of brain metastases in

patients diagnosed (1973 to 2001) in the Metropolitan De-

troit Cancer Surveillance System. J Clin Oncol 2004;22:2865-

2872

2. Patchell RA. The management of brain metastases. Cancer

Treat Rev 2003;29:533-540

3. Ranjan T, Abrey LE. Current management of metastatic brain

disease. Neurotherapeutics 2009;6:598-603

4. Hall WA, Djalilian HR, Nussbaum ES, Cho KH. Long-term sur-

vival with metastatic cancer to the brain. Med Oncol 2000;

17:279-286

5. Stelzer KJ. Epidemiology and prognosis of brain metastases.

Surg Neurol Int 2013;4(Suppl 4):S192-S202

6. Chang EL, Hassenbusch SJ 3rd, Shiu AS, Lang FF, Allen PK,

Sawaya R, et al. The role of tumor size in the radiosurgical

management of patients with ambiguous brain metasta-

ses. Neurosurgery 2003;53:272-280; discussion 280-281

7. Lin J, Jandial R, Nesbit A, Badie B, Chen M. Current and

emerging treatments for brain metastases. Oncology (Wil-

liston Park) 2015;29:250-257

8. Ahn SJ, Chung TS, Chang JH, Lee SK. The added value of

double dose gadolinium enhanced 3D T2 fluid-attenuated

inversion recovery for evaluating small brain metastases.

Yonsei Med J 2014;55:1231-1237

9. Ercan N, Gultekin S, Celik H, Tali TE, Oner YA, Erbas G. Diag-

nostic value of contrast-enhanced fluid-attenuated inver-

sion recovery MR imaging of intracranial metastases. AJNR

Am J Neuroradiol 2004;25:761-765

10. Fukuoka H, Hirai T, Okuda T, Shigematsu Y, Sasao A, Kimura

E, et al. Comparison of the added value of contrast-enhanced

3D fluid-attenuated inversion recovery and magnetization-

prepared rapid acquisition of gradient echo sequences in

relation to conventional postcontrast T1-weighted images

for the evaluation of leptomeningeal diseases at 3T. AJNR

Am J Neuroradiol 2010;31:868-873

11. Tomura N, Narita K, Takahashi S, Otani T, Sakuma I, Yasuda

K, et al. Contrast-enhanced multi-shot echo-planar FLAIR

in the depiction of metastatic tumors of the brain: compar-

ison with contrast-enhanced spin-echo T1-weighted imag-

ing. Acta Radiol 2007;48:1032-1037

12. Lee EK, Lee EJ, Kim S, Lee YS. Importance of contrast-en-

hanced fluid-attenuated inversion recovery magnetic reso-

nance imaging in various intracranial pathologic conditions.

Korean J Radiol 2016;17:127-141

13. Terae S, Yoshida D, Kudo K, Tha KK, Fujino M, Miyasaka K.

Contrast-enhanced FLAIR imaging in combination with pre-

and postcontrast magnetization transfer T1-weighted im-

aging: usefulness in the evaluation of brain metastases. J

Magn Reson Imaging 2007;25:479-487

14. Essig M, Knopp MV, Schoenberg SO, Hawighorst H, Wenz F,

Debus J, et al. Cerebral gliomas and metastases: assess-

ment with contrast-enhanced fast fluid-attenuated inver-

sion-recovery MR imaging. Radiology 1999;210:551-557

15. Mathews VP, Caldemeyer KS, Lowe MJ, Greenspan SL, We-

ber DM, Ulmer JL. Brain: gadolinium-enhanced fast fluid-at-

tenuated inversion-recovery MR imaging. Radiology 1999;

211:257-263

16. Mathews VP, Caldemeyer KS, Ulmer JL, Nguyen H, Yuh WT.

Effects of contrast dose, delayed imaging, and magnetiza-

tion transfer saturation on gadolinium-enhanced MR imag-

ing of brain lesions. J Magn Reson Imaging 1997;7:14-22

17. Melhem ER, Bert RJ, Walker RE. Usefulness of optimized

gadolinium-enhanced fast fluid-attenuated inversion re-

covery MR imaging in revealing lesions of the brain. AJR

Am J Roentgenol 1998;171:803-807

18. Yuh WT, Tali ET, Nguyen HD, Simonson TM, Mayr NA, Fisher

DJ. The effect of contrast dose, imaging time, and lesion size

in the MR detection of intracerebral metastasis. AJNR Am

J Neuroradiol 1995;16:373-380

19. Jeon JY, Choi JW, Roh HG, Moon WJ. Effect of imaging time

in the magnetic resonance detection of intracerebral me-

tastases using single dose gadobutrol. Korean J Radiol 2014;

15:145-150

20. Cohen-Inbar O, Xu Z, Dodson B, Rizvi T, Durst CR, Mukher-

jee S, et al. Time-delayed contrast-enhanced MRI improves

detection of brain metastases: a prospective validation of

김정환 외



김정환1,2 · 이경식1.2 · 최치훈1,2 · 우승태3 · 차상훈1,2,4*

목적: 다중시기 조영증강 액체감쇠역전회복(fluid attenuated inversion recovery; 이하 FLAIR) 자기공명영상을 이용하여

5 mm 이하의 작은 뇌전이를 발견하는 데 가장 적절한 영상 획득 시기를 규명하고 부가적인 가치가 있는지 평가하고자 하

였다.

대상과 방법: 조영증강 T1강조영상과 더불어 이중시기 혹은 삼중시기 조영증강 FLAIR영상을 시행한 환자 중 5 mm 이

하의 뇌전이가 발견된 29명의 환자에게서 발견된 총 131개의 병변을 대상으로 뇌전이의 발견율, 명암비와 조영증강비를

구하여 각 영상 검사별 차이를 분석하였다.

결과: 조영증강 T1강조영상만을 단독으로 시행했을 때보다 조영증강 FLAIR영상을 추가로 시행했을 때 뇌실질 전이 발

견의 민감도, 특이도, 정확도가 증가하는 경향을 보였으나 조영증강 FLAIR영상의 획득 시기별 차이는 없었다. Receiver

operating characteristic 커브의 커브아래면적도 조영증강 FLAIR영상을 추가로 시행했을 때 그 값이 유의하게 증가하였다

(p ＜ 0.05). 뇌전이 병변의 명암비는 조영 후 FLAIR영상에서 유의하게 높았고(p ＜ 0.001), 조영증강비는 조영증강 T1

강조영상에서 유의하게 높았으나(p ＜ 0.001) 조영증강 FLAIR영상의 획득 시기별 병변의 명암비와 조영증강비에는 차이

가 없었다.

결론: 조영증강 FLAIR영상은 작은 뇌전이 발견에 부가적인 가치가 있지만 다중시기 조영증강 FLAIR영상별 차이는 없었다.

1충북대학교병원 영상의학과, 2충북대학교병원 임상의학연구소 난치성뇌질환중개연구실, 3바이엘 코리아 영상의학사업부, 4충북대학교 의과대학 영상의학교실

diagnostic yield. J Neurooncol 2016;130:485-494

21. Kushnirsky M, Nguyen V, Katz JS, Steinklein J, Rosen L, War-

shall C, et al. Time-delayed contrast-enhanced MRI improves

detection of brain metastases and apparent treatment vol-

umes. J Neurosurg 2016;124:489-495

22. Kremer S, Abu Eid M, Bierry G, Bogorin A, Koob M, Dietemann

JL, et al. Accuracy of delayed post-contrast FLAIR MR im-

aging for the diagnosis of leptomeningeal infectious or

tumoral diseases. J Neuroradiol 2006;33:285-291

23. Hirota T, Ishihara K, Akazawa K, Kubota T, Yamada K, Nishimu-

ra T. Case report: delayed post-contrast fluid-attenuated

inversion recovery image for depicting meningeal carcino-

matosis. Br J Radiol 2004;77:528-531

24. Kazi AZ, Joshi PC, Kelkar AB, Mahajan MS, Ghawate AS. MRI

evaluation of pathologies affecting the corpus callosum: a

pictorial essay. Indian J Radiol Imaging 2013;23:321-332

25. Yoshida A, Tha KK, Fujima N, Zaitsu Y, Yoshida D, Tsukahara

A, et al. Detection of brain metastases by 3-dimensional

magnetic resonance imaging at 3 T: comparison between

T1-weighted volume isotropic turbo spin echo acquisition

and 3-dimensional T1-weighted fluid-attenuated inversion

recovery imaging. J Comput Assist Tomogr 2013;37:84-90

26. Kato Y, Higano S, Tamura H, Mugikura S, Umetsu A, Murata

T, et al. Usefulness of contrast-enhanced T1-weighted sam-

pling perfection with application-optimized contrasts by

using different flip angle evolutions in detection of small

brain metastasis at 3T MR imaging: comparison with mag-

netization-prepared rapid acquisition of gradient echo im-

aging. AJNR Am J Neuroradiol 2009;30:923-929

does multiphasic contrast enhanced fluid attenuated inversion recovery … · 2018-03-02 ·...

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