전산화 단층촬영을 이용한 폐혈역학에 따른 폐실질 미세순환의 특성 분석

Abstract

[한글]

폐 저항을 포함한 폐 혈역학 인자들은 선천성 심질환에서 치료 방침을 정할 때나 예후를 예측할 때 매우 중요한 인자로 사용되어 왔다. 선천성 심질환에 의해 나타나는 폐혈역학의 변화는 폐혈류의 증가, 감소와 폐혈관 저항의 증가로 대변될 수 있다. 이러한 폐 혈역학 인자들은 심도자를 통한 침습적인 직접적 측정에 의하여 혹은 측정치의 간접적인 계산에 의해서 얻어질 수 있었다. 그러나 이렇게 측정되는 인자들은 전체 폐의 혈역학을 대변할 뿐 국소적인 변화를 알 수는 없었다. 이러한 폐 혈역학의 변화를 비침습적으로 측정하고 또 국소적 변화를 평가하는 것은 매우 유용할 것이다.

본 연구에서는 20-25kg의 다 자란 개 5마리를 대상으로 폐혈류 증가모델, 감소모델, 폐저항 증가모델을 만들고, 전산화 단층촬영의 영화모드와 조영제의 일시 주사를 이용하여 관류영상을 얻은 다음, 관류 분석 프로그램을 이용하여 단위 부피와 시간당 혈류, 단위 부피 당 혈량, 조직 평균 통과 시간, 최대 조영증강 경사도를 비침습적으로 평가하였다.

이렇게 구해진 관류 인자들이 정상 상태에서 어떤 분포 특성을 보이며, 정상 상태에 비하여 혈역학적 비정상 상태에서 어떻게 달라지는지 비교하였고, 침습적으로 측정된 혈역학적 인자와의 상관성을 알아보았다.

정상 상태에서 폐혈류는 중력에 의해 영향을 받았으며, 의존 구역에서 혈류, 혈량이 증가되었고, 최대 조영증강 경사도와 평균 통과 시간이 감소되었다. 모든 모델에서 혈류 변화와 최대 조영증강 경사도는 아주 밀접한 상관성을 보였다. 폐혈류 감소 모델에서 혈량

은 정상이고, 평균 통과 시간이 길어졌다. 폐혈류 증가 모델에서는 혈량은 약간 증가, 평균 통과 시간은 약간 감소했으며, 폐 구역에 전반적인 변화를 보였다. 폐저항 증가 모델에서의 혈류, 혈량, 최대 조영증강 경사도는 모두 정상에 비하여 통계학적으로 유의한 감소를 보였고, 평균 통과 시간은 증가를 보였으나 유의한 수준은 아니었다. 그러나 평균 통과 시간은 정상 상태에서의 평균 통과 시간의 구역별 분포가 역전되어, 비의존 구역에서는 정상보다 작아지고, 의존 구역에서는 길어졌다.

Swan-Ganz 도관을 이용하여 열희석법으로 측정한 심박출량은 CT 관류스캔에서 측정한 전체 혈류의 변화와 유의한 상관성을 보였다 (p<0.001). 정상 상태와 폐저항 증가 모델에서 심도자술로 측정한 폐동맥 저항은 CT에서 측정된 혈류, 최대 조영증강 도달시간과 통계

학적으로 유의한 음의 상관관계를 보였다. 평균 통과 시간은 비의존 구역에서만 유의한 음의 상관관계를 나타냈다.

이상의 결과로 CT 관류스캔을 이용하여 비침습적 폐의 혈류 정량화와 관류 인자 분석이 가능하고, 정상 상태에서의 혈역학 인자의 분포 특성에 대한 이해를 바탕으로 비정상 상태에서의 변화를 발견 및 평가할 수 있으며, 고식적 침습적 방법을 통한 혈역학 인자와의 상관성을 고려하여 폐혈류의 변화 및 저항의 변화를 예측할 수 있을 것으로 생각된다.

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핵심 되는 말 : 폐 영상, 전산화단층촬영, 폐 국소 관류, 생리적 영상, 폐 미세순환, 폐 혈류, 폐 저항

[영문]

Hemodynamic parameters including pulmonary resistance have been the most important consideration when deciding the modality of treatment or anticipating prognosis in congenital heart disease. However, these parameters could be obtained clinically by invasive measurements with cardiac catheterization or indirect calculation from those measurements.

In addition, these parameters represent only the total sum of the pulmonary regional hemodynamics. It should be very useful to evaluate regional pulmonary hemodynamics noninvasively. The common and important change of pulmonary hemodynamics in congenital heart disease is represented by increased or decreased

pulmonary blood flow (PBF) and increased pulmonary vascular resistance (PVR).

Five dogs, having 20-25 kg, were included in this study. We made 3 models, that is, increased or decreased PBF model and increased PVR model. CT perfusion scan was used for perfusion imaging with bolus injection of contrast material at main pulmonary artery. Perfusion images were analyzed for obtaining perfusion parameters

including blood flow (BF), blood volume (BV), mean transit time (MTT), and maximal slope (MS). Analysis focused on the pattern of distribution of perfusion parameters in normal lung and on how the parameters changed according to change of hemodynamics compared to normal state. Finally, these parameters were correlated with invasively measured cardiac output and pulmonary resistance.

In normal state, blood flow was affected by gravity and dependent areas showed higher BF, BV and lower MS, MTT than non-dependent area. In every hemodynamic model, change of BF was well correlated with change of MS. First, decreased PBF model showed no significant change in BV and elongation of MTT. Secondly, increased PBF model showed slightly increased BV, decreased MTT on whole lung. Thirdly, increased PVR model showed significant decrease of BF, BV, and MS and slight increase of MTT without statistical significance. However, it was noticeable that the distribution of MTT according to gravity in normal lung was completely reversed in increased PVR model.

The cardiac output measured by thermodilution technique showed good correlation with blood flow measured on CT perfusion scan (p<0.001). Pulmonary vascular resistance calculated from invasively measured pulmonary pressure and flow revealed

negative correlation with BF, MS with statistical significance. MTT showed negative correlation with PVR in only non-dependent area.

In conclusion, noninvasive quantification of pulmonary flow and analysis of perfusion parameters are feasible with CT perfusion scan. On the basis of our understanding of perfusion characteristic in normal state, we can detect and evaluate the abnormal regional hemodynamic change in lung. Predicting the change of pulmonary vascular resistance should be possible by thorough analysis of CT perfusion parameters.