Korean Journal of Cerebrovascular Surgery 2005;7(1):54-60.
Published online March 1, 2005.
First-Pass Perfusion Computed Tomography and Transcranial Doppler in Hydrocephalus.
Paik, Seung Jung , Lee, Hui Keun , Hu, Chul , Lee, Myung Sub , Pyen, Jhin Soo , Kim, Hun Joo
Department of Neurosurgery, Wonju College of Medicine, Yonsei University, Wonju, Korea. chulhu@wonju.yonsei.ac.kr
Abstract
OBJECTIVE
S: The aim of this study are clinical application of perfusion computed tomography (perfusion CT) in hydrocephalus and comparison its cerebral blood flow parameters with transcranial doppler (TCD) and clinical outcome. METHOD: 25 patients with hydrocephalus took pre- and postoperative perfusion CT and TCD. 15 patients without neurologic deficit were also examined with same protocol as a control. Blood flow parameters of perfusion CT, such as cerebral blood flow (CBF), cerebral blood volume (CBV) and mean transit time (MTT) were analyzed according to clinical status and postoperative outcome. So did the TCD parameters, mean flow velocity (mFv) and pulsatility index (PI) with regard to clinical outcome. RESULTS: Perfusion CT parameters of the hydrocephalus showed decrease in CBF (gray matter P=0.035, periventricular region P=0.042) and increase in MTT (gray matter P=0.039, periventricular region P=0.045) compared to control. In postoperative improvement group, there noted reversal of perfusion parameters close to those of the control. TCD parameters showed increase in mFv (P=0.047), and decrease in PI (P=0.042) in cases with improvement. CONCLUSION: Perfusion brain CT and TCD can used as clinically useful tools to predict the postoperative outcome on hydrocephalus.
Key Words: Hydrocephalus, Perfusion computed tomography, Transcranial doppler, Pulsatility index

서     론


  
수두증 환자에서 뇌혈류 감소는 조직 손상의 기본적인 인자이며 뇌혈류 측정은 수두증 환자 상태의 평가 및 치료 방향 결정과 예후에 중요하다.23)25) 이러한 뇌혈류를 정량적으로 측정하는 데는 현재까지 주로 제논 증강 전산화단층촬영(Xenon-enhance CT)이나 양전자방출단층촬영(positron emission tomography:PET)을 주로 이용해 왔다.6)7)8)9)16)24) 최근에 시행되어지기 시작하는 관류 뇌전산화단층촬영(perfusion brain CT)은 이런 방법들보다 속도나 시간, 경제적인 면에서 많은 장점을 가지고 있으며18)19)20) 허혈성 뇌혈관질환의 조기진단과 치료방침 판단의 자료로 활용되고 있으며,19) 이론상으로 관류 뇌전산화단층촬영에 의한 뇌혈류 변수치는 절대적 수치를 나타내는 것으로 보고되고 있으며,29) 관류 전화단층촬영을 통해 측정된 뇌혈류치(cerebral blood flow value)가 기존의 정량적인 양전자방출단층촬영8)이나 제논 증강 전산화단층촬영7)22)의 뇌혈류치와 비교하여 임상적으로 큰 차이가 없을 만큼 신뢰할수 있을 만큼 절대치에 접근한다는 보고가 있다.
   이에 저자들은 수두증 환자의 관류 뇌전산화단층촬영상 뇌혈류 변수들을 대조군의 변수와 비교하여 보았고, 이 변수의 변화를 임상적 예후와 비교 분석하였으며, 또한 임상적 경과에 따른 경두개 도플러검사 변수치를 비교하여 수두증 환자에 있어 관류 뇌전산화단층촬영과 경두개 도플러검사의 유용성을 조사하였다.

대상 및 방법

   2002년 1월 1일부터 2003년 12월까지 수두증으로 진단되어 뇌실-복강간 단락술이나 요추지주막하-복강간 단락술을 시행 받은 환자 25예를 대상으로 하였다. 대조군으로 의식이 명료한 신경학적 결손이 없는 신경외과 환자 15명에 대하여 관류 뇌전산화단층촬영을 시행하였다. 두군 모두에서 관류 뇌전산화단층촬영시 동맥혈 검사를 시행하였다. 경두개 도플러 검사는 관류 뇌전산화단층촬영시 함께 시행하여 비교분석 하였다. 관류 뇌전산화단층촬영 혈류 변수로는 뇌혈류(CBF:ml/100 g/min)와 뇌혈량(CBV:ml/100 g) 및 평균통과시간(MTT:sec)을 측정하였다. 또한 단락술 이후 증상 호전 정도는 수술 전 보행 장애, 인지기능장애, 뇨실금의 3가지 증상을 각각 영등급에서 3등급으로(Table 1) 하고 이 등급의 수술 후 등급을 측정하여 회복된 정도를 회복지수(improvement index)로 하여 50% 이상의 호전 있었던 환자를 임상적으로 증상 호전군으로 하였으며 이하 함께 50% 미만 호전되거나 호전이 없었던 군을 호전이 없는 군으로 하여 비교 분석 하였다.
   Improvment index=sum of improvement/sum of preoperative severity
   통계는 SPSS 소프트웨어를 사용하였으며 student t-test상 p-value가 0.05 미만인 경우 유의성이 있는 것으로 하였다. 

1. 관류 뇌전산화단층 촬영
  
관 류 뇌전산화단층 촬영은 수술 전 및 수술 후 7일째 시행하였고, first-pass bolus-tracking 방법을 사용하였으며 80 kilovolt, 80 mA, 512×512 matrix size, 2 cm field of view, 1-mm slice 두께의 고속도 CT scanner(General Electric Medical Systems)를 사용하였다. 조영제는 초당 5밀리리터의 속도로 총 50 ml의 양을 16
~20초 동안 정주하였고, 2회 반복에 의하여 모두 4 슬라이스의 단층촬영 영상을 얻었으며, 단층촬영의 범위는 전뇌동맥, 중뇌동맥, 후뇌동맥의 혈류 분포가 모두 나타나는 부위와 뇌실 주변부위를 슬라이스를 택하였다. 영상은 기본 영상, 뇌혈류 지도, 뇌혈량 지도 그리고 평균통과시간 지도들을 얻었으며 전뇌동맥과 중뇌동맥의 영역의 회질과 백질(Fig. 1), 뇌실 주변 부위(Fig. 2)의 각각 5개 부위의 관심 부위(regions of interest:ROI)의 혈류 변수를 측정하였다.

2. 경두개 도플러 검사
  
경두개 도플러 검사는 2MHz frequency의 Trans Scan 3D를 이용하여 수술 전후의 윌리스 환 주위의 주요 동맥 및 두개강외 내경동맥등의 뇌혈류 속도를 측정하였다. 검사는 수술 전 및 수술 후 7일째 관류 뇌전산화단층촬영시 가장 가까운 시간대에 시행하였으며 수술 전후의 양측 중뇌동맥의 평균혈류속도(mFv)와 말초혈관의 저항을 나타내는 맥동 지수(PI)를 측정하였다.
   PI=Peak systolic velocity-End diastolic velocity/Mean flow velocity

결     과

1. 대  상
  
대조군은 15명으로 남자가 8명, 여자가 7명이었고 나이는 26세부터 77세로 평균연령은 57.87세였다. 환자군은 25명으로 남자가 16명, 여자가 9명이었고 나이는 56세부터 69세로 평균연령은 62.25세였다. 수두증의 원인으로는 외상이 11명으로 가장 많았고 뇌졸중 후가 10명, 선천성이 2명, 미상인 경우가 2명 이었다. 25명의 환자중 17명은 뇌실-복강간 단락술을, 8명은 요추지주막하 복강간 단락술을 시행 받았다. 모든 환자군과 대조군에서의 동맥혈 검사는 두군 사이 유의한 차이를 보이지 않았다(p=0.324)(Table 4).

2. 환자의 주요 증상
   2등급 이상의 장애를 보인 경우가 보행 장애의 경우 18예(72%)였으며, 인지기능 장애는 10예(40%), 뇨실금은 18예(72%)였고(Table 2) 수술 후 증상호전군은 18예(72%)였다(Table 3).

3. 관류 뇌전산화단층촬영 비교

1) 대조군과 수술 전 수두증 환자 비교
  
관류 뇌전산화단층촬영상 전뇌동맥과 중뇌동맥의 회질과 백질에서의 뇌혈류치는 대조군 경우 전뇌동맥의 회질에서 40.01±6.25 ml/100 g/min 백질에서 25.83±4.25 ml/100 g/min, 중뇌동맥의 회질에서 39.22±5.32 ml/100 g/min 백질에서 25.53±4.38 ml/100 g/min였으며 뇌실주변부위는 23.45±4.36 ml/100 g/min이었다. 수두증 환자군에서 뇌혈류는 전뇌동맥의 회질에서 25.27±2.12 ml/100 g/min 백질에서 20.42±2.37 ml/100 g/min, 중뇌동맥의 회질에서 24.54±2.32 ml/100 g/min 백질에서 21.12±1.74 ml/100 g/min였고 뇌실주변부위에서는 18.12±3.25 ml/100 g/min였다. 수두증 환자의 회질 뇌혈류는 대조군에 비해 저하된 소견을 보였으며(p=0.035), 백질에서는 환자군과 대조군 사이에 차이를 보이지 않았고(p=0.078), 뇌실 주변 부위에서는 대조군에 비해 수두증 환자의 경우 유의한 저하를 보였다(p=0.042). 뇌혈량은 대조군과 비교하였을때 회질(p=0.089), 백질(p=0.074), 뇌실 주변 부위(p=0.067)에서 세부위에서 두군 사이에 차이를 보이지 않았다. 평균 통과시간의 경우 수두증 환자를 대조군과 비교 하였을때 회질에서는 저하된 소견을 보였고(p=0.039), 백질에서는 차이가 없었으며(p=0.081), 뇌실 주변 부위는 저하된 소견을 보였다(p=0.045)(Table 5).

2) 대조군과 수술 후 증상 호전군 비교
  
관 류 뇌전산화단층촬영상 증상호전군의 경우 뇌혈류는 전뇌동맥의 회질은 31.37±2.42 ml/100 g/min, 백질은 21.26±2.98 ml/100 g/min이었고 중뇌동맥의 회질은 29.38±3.54 ml/100 g/min, 백질은 23.14±2.21 ml/100 g/min로 대조군과 비교 하였을때 회질(p=0.077), 백질(p=0.407)로 유의한 차이가 없었고 뇌실 주변 부위의 뇌혈류도 22.12±2.14 ml/100 g/min로 대조군과 유의한 차이가 없어(p=0.632) 수술이후 뇌혈류가 정상치에 가까워지는 경향을 나타냈었다. 뇌혈량은 회질(p=0.236), 백질(p=0.195), 뇌실 주변 부위(p=0.267)로 증상호전군은 대조군과 유의한 차이가 없었으며 수술 전후에도 차이를 보이지 않았다. 평균통과시간의 변화는 수술 후 증상 호전군의 경우 대조군과 비교할때 회질(p=0.065), 백질(p=0.381), 뇌실 주변 부위(p=0.525)로 유의한 차이를 보이지 않아(Table 6) 역시 정상에 가까워지는 소견을 보였다.

4. 수두증 환자에서의 경두개 도플러 검사
  
증상 호전군에서 전뇌동맥의 수술 전 평균 혈류속도는 34.56±6.12 cm/sec 수술 후에는 49.25±9.27 cm/sec(p=0.047), 중뇌동맥은 수술 전 평균혈류속도는 37.46±8.21 cm/sec 수술 후에는 43.21±9.54 cm/sec(p=0.044) 모두 유의한 증가를 보였으며, 맥동지수는 전뇌동맥의 수술 전 0.96±0.12 수술 후에는 0.72±0.08(p=0.031) 중뇌동맥은 수술 전 0.84±0.09 수술 후에는 0.61±0.07(p=0.029)로 유의한 감소를 보였다. 하지만 증상 호전이 없었던 군과 대조군의 비교에서는 평균 혈류속도(전뇌동맥:p=0.143, 중뇌동맥:p=0.125), 맥동지수(전뇌동맥:p=0.071, 중뇌동맥:p=0.064)로 큰 차이를 보이지 않았다(Table 7).

고     찰

   수두증에서 뇌혈류의 감소는 뇌실의 증가에 의한 뇌실 주변 혈관의 만곡이나 미세 동맥이나 정맥의 압박에 의한 혈류 저항의 증가에 의한 것으로 생각되어진다.28)30) 단락술을 시행하거나 뇌척수액을 제거한 후 신경학적 증상의 회복은 뇌혈관의 경로와 직경의 정상화에 따른 뇌혈류의 회복과 관계가 깊다.17) 따라서 정상압 수두증의 환자에서 뇌혈류를 측정하는 것은 환자의 임상적 예후를 예측하는데 큰 도움이 된다고 한다.

1. 관류 뇌전산화 단층촬영
  
뇌혈류를 측정 수 있는 방법으로 양전자방출단층촬영, 단광자방출전산화단층촬영(single photon emission CT:SP-ECT), 제논증강 단층촬영, 자기공명영상촬영등이 이용되어 왔다.14)
   Kimura 등17)은 수두증 환자에 있어서 제논 증강 단층촬영을 통하여 전두엽, 측두엽, 두정엽의 피질과 뇌실주변 저음영의 뇌혈류 변수의 수술 전 후 양상을 비교하였는데 이 연구에서 뇌혈류는 수술 전에 비해 수술 후 전두엽 피질부위는 수술 전보다 약 50%의 뇌혈류의 증가를 보였으며 두정엽, 측두엽 후두엽의 피질부위에서도 20%이상 뇌혈류가 증가 되었다고 보고하였다, Meyer 등21)은 제논 증강 단층촬영을 통해 수두증 환자에서 대조군에 비해 뇌실주변 백질 부위에 국소적인 뇌혈류 감소를, 그리고 수술이후 증상 호전군에서는 뇌혈류가 증가하였다고 보고 하였다. Oweler 등4)은 양전자방출단층촬영을 통하여 수두증 환자에 있어 전반적인 뇌혈류 및 국소적 부위의 뇌혈류를 측정하였는데 수두증 환자에서는 대조군에 비해서 대뇌 및 소뇌에서 모두 전반적인 뇌혈류 감소가 있다 하였으며 기저핵, 시상부등의 국소적 뇌혈류도 대조군보다 감소되었으나 다른 백질부위에서는 대조군과 큰 차이가 없었다고 보고하였고, Diez 등5)은 단일광자방출전산화단층촬영을 이용하여 수두증 환자에서 수술 전후의 국소적 뇌혈류를 측정하여 비교하였는데 수술전 감소되어 있던 뇌흡수(Brain uptake)가 전두엽 및 두정엽에서 수술 이후 증가되는 것을 관찰하였다. 저자들의 경우도 관류 뇌전산화단층촬영상 환자군에서 대조군에 비해 수술 전 뇌혈류는 회질은 감소된 소견을 보이고 백질은 큰 차이가 없었고 수술 이후 뇌혈류는 수술 전과 비교 하였을때 회질은 유의한 증가를 보였으며 백질은 큰 변화를 보이지 않았다.
   뇌혈량의 경우 수두증 환자군과 대조군 사이의 경우 회질 백질 뇌실 부변부위 모두 유의한 차이를 보이지 않았으며 수술 전후 비교에서도 증상 호전군이나 증상 호전이 없었던 군 모두 변화가 없어 Heiss 등15)의 PET을 이용한 뇌졸중 환자 연구에서 뇌혈량은 뇌허혈을 예측하는데 뇌혈류나, 평균주행시간 보다 감수성이 떨어진다고 보고와 같은 소견을 보였다.
   평균통과시간은 본 연구에서 대조군에 비해서는 수두증 환자에서 더 높은 수치를 보였으며 수술 후 증상 호전군에서는 평균통과시간이 수술 전에 비해 유의한 감소보이고 증상 호전이 없었던 군에서는 수술 전후 차이를 보이지 않았다. 

2. 경두개 도플러 검사
  
경 두개 도플러 검사는 뇌혈관 조영술에 비해 비침습적이며 반복이 용이한 방법이지만 뇌혈류의 변화를 직접적으로 제공하지 못하며 투사 각도에 따라 오차의 가능성이 있다. 맥동지수는 같은 투사각도로 측정한 2가지 혈류속도의 비율로 나타냄으로써 이런 오차를 줄일 수 있어3)10) 본 연구에서는 평균혈류속도와 맥동지수를 함께 측정하였다.
   Ajindal 등1)은 수두증 환자에 있어서 뇌혈류 속도 및 수술 전후 맥동지수를 비교하여 수술 후 증상이 호전됨에 따라 수술 전에 비해 중뇌 동맥의 뇌혈류 속도는 수술 후 증가하고 맥동지수는 감소한다고 보고 하였다. 본 연구에서도 수두증 환자에서 증상 호전군에서 수술 전후 비교하였을때 수술 후 중뇌동맥의 뇌혈류속도 수술전에 비해 증가하였고 맥동지수는 감소하여 위 연구와 일치하였으나, Bakker2) 등은 정상내압 수두증에 있어 수술 전 후의 중뇌 동맥 혈류를 비교하였는데 수술 후 증상의 호전 있었던 군에서의 중뇌동맥 평균 혈류속도는 수술 전과 비교 하였을때 수술 후 오히려 감소하는 소견이었다하며, 예후 역시 수술 전 평균혈류속도가 높았던 군에서 수술에 대한 반응이 좋은 것으로 보고 하였다. 뇌혈류에 대해 더 많은 연구가 필요하겠지만 수두증에서 수술 전 두개강 내압이 높았던 군에서의 연구에서는 수술 전에 비해 수술 후 뇌혈류의 감소가 나타난 보고가 있다.25) 또한 정상뇌압 수두증에 있어서도 뇌 용적의 감소에 따른 뇌 대사의 감소로 환자군이 대조군에 비해서 혈류속도가 감소되어 있다는 보고가 있다.11)12)13)23)
   Vajda 등26)27)은 경두개 도플러 검사를 통해 소아의 비교통성 수두증에서 수술 전후의 맥동지수를 측정 비교하였는데 증상 호전군에서 수술 후 맥동지수는 수술 전에 비해서 유의한 감소를 보여 예후 예측에 비침습적인 표지자로 사용할 수 있다고 보고하였다. 본 연구에서도 수두증 환자에서 증상 호전군의 경우 수술 후 감소되는 소견을 보여 Vajdae 등의 연구와 일치하는 소견를 보였다.
   따라서 관류 뇌전산화단층 촬영과 경두개 도플러 검사를 함께 사용함으로써 수두증 환자에 있어서 임상양상을 예측하고 수술 여부 및 예후를 예측하는데 도움이 될 수 있을 것으로 사료된다.

결     론

   저자들의 연구에서는 수두증 환자의 경우 수술 전 관류 뇌전산화단층촬영상 뇌혈류는 대조군에 비해서 감소되어 있었으며 평균주행시간은 대조군에 비해 증가되어 있었다. 수술 후 증상호전이 있었던 환자에서는 뇌혈류와 평균주행시간은 대조군과 거의 비슷한 수준으로 정상화되었고 경두개 도플러 검사에서는 수술 전과 비교하여 수술 후 평균 혈류 속도는 증가하였으며, 맥동 지수는 감소하는 소견을 보였다. 따라서 비교적 간단하고 신속하게 시행할 수 있는 관류 뇌전산화단층촬영과 경두개 도플러 검사는 수두증 환자에서 시행함으로써 환자의 수술 전후의 뇌혈류 변수 평균 주행 속도 맥동 지수를 통하여 예후 예측에 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다. 


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