핵의학 Chapter 21. 심근관류영상법과 심혈관 질환

08
휴식기/자극기 영상시 사용하는 약제들 중 1) adenosine 2) dipyridamole 3) Acetazolamide 4) Captopril의 작용 기전을 설명하시오

10807.
1) Adenosine – cGMP를 증가시켜 혈관을 확장시킨다
2) Dipyridamole – Adenosine deaminase를 inhibition시켜 Adenosine의 농도를 증가시킨다
3) Acetazolamide – CO2 분압을 높여 뇌혈관을 확장시킨다
4) Captopril – ACE을 inhibition시켜 renal arteriole을 확장시킨다

 

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심근 관류 PET tracer를 심근 조직 추출률 높은 순으로 3개 나열

풀이:

표 21-1. 심근관류 SPECT에 사용되는 방사성의약품

	201Tl	99mTc-MIBI	99mTc-tetrofosmin
에너지	69~83 KeV	140 KeV	140 KeV
주살야	55.5~111 MBq	370~1,110 MBq	370~1,110 MBq
일회통과 추출률	0.85	0.65	0.54
심근섭취 백분율	4%	1~2%	1~2%
재분포	재분포	거의 재분포 안함	재분포 안함
섭취기전	세포막 Na/K ATPase 효소활성	미토콘드리아 막전하	미토콘드리아 막전하

표 21-2. 심근관류 PET에 사용되는 방사성의약품

	15O-H2O	13N-ammonia	82Rb
일회통과추출률(%)	100	80~100	50~60
반감기	2분	10분	1.25분
양전자 최대 에너지	1.72 MeV	1.19 MeV	3.35 MeV
섭취기전	자유 확산	수동확산, 대사	Na/K ATPase
생산	사이클로트론	사이클로트론	발생기

고창순 핵의학 제4판 2-21 p.582~

 

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심근영상 빈칸 채우기

정답: 

	에너지원	방사성의약품
공복	가. 지방산	다. 11C-palmitate PET, 123I-BMIPP PET
식후	나. 포도당	라. 18F-FDG PET

제4판에서는 해당 표 사라짐

 

07
Myocardial perfusion SPECT에서 fixed defect를 보이는 심근의 생존능을 평가하기 위한 검사 방법으로 바른 것은? 

가. Tl-201 재주사 후 스캔 
나. 18F-FDG PET 
다. Tl-201 24시간 지연영상 
라. 13N-Ammonia PET  

A. 가,나,다 B. 가,다 G 나,라 M 가,나,다,라 

정답: A. 가,나,다 
18F-FDG PET에 대해 제3판에서는 비심근관류 영상(생존심근 영상)으로 설명되었으나
제4판에서는 22장. 기타 심장 및 순환기계 질환에서 따로 다룸.

풀이: 
(1) 심근관류 SPECT에 사용되는 방사성의약품
① 201Tl
② 99mTc-MIBI(methoxyisobutylisonitrile, sestamibi)
③ 99mTc-tetrofosmin
 
(2) 심근관류 PET에 사용되는 방사성의약품
① [15O]H2O
② [13N]ammonia
③ 82Rb
④ 18F-flurpiridaz

고창순 핵의학 제4판 2-21 p.583~585

 

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Thalium에 대한 설명. (재분포 여부와 viability의 관계 / Na-K pump를 통해 섭취된다)

정답:

201Tl을 주사한 직후 영상에서 201Tl의 심근섭취는 심근관류 상태를 반영하고 2~24시간 이후의 지연영상에서는 칼륨 풀의 분포를 반영한다. Na/K ATPase의 활성이 유지되는 것이 201Tl의 세포 내 유지에 중요한 역할을 하므로 지연영상은 심근의 생존능 영상으로 이해하여야 한다.

201Tl은 세포막에 존재하는 Na/K ATPase에 의하여 세포 내에 저류되어 세포 내의 칼륨 풀과 평형을 이룬다. 심근세포주 실험에서 세포 안과 밖의 201Tl 농도비는 평형상태에서 50:1로 측정되었다.

 

저산소증 상태의 심근에서 201Tl 섭취는 감소하지 않는 데 비하여 배출은 감소한다. 따라서 관상동맥협착에 의하여 관류감소와 저산소증에 있지만 생존능이 있는 심근은 주사 직후 관류영상에서는 결손을 보이지만 상대적으로 느린 배출과 재ㅜㄴ환에 의한 지속적인 201Tl의 재섭취로 인해 2~24시간 이후의 지연영상에서는 정상 심근과 유사한 정도로 201Tl 섭취가 증가한다. 이를 201Tl의 재분포 현상이라 한다.

 

관류감소 정도가 심하여, 생존심근이 있으나 지연영상에서도 201Tl의 재분포가 충분하지 못할 경우, 소량(37 MBq)의 201Tl을 재주사하여 이러한 생존심근을 찾을 수 있다. 201Tl을 재주사하면 정상심근에서도 섭취증가가 일어나나 아직 201Tl의 심근세포 내외의 평형이 이루어지지 않은 허혈성 생존심근에서는 평형상태에 도달하기 위하여 심근세포 내로 섭취되는 201Tl이 심근세포 밖으로 배출되는 201Tl보다 많으므로, 허혈성 생존심근에의 섭취가 정상심근보다 상대적으로 크므로 결국 재분폭 촉진되는 것과 같은 효과를 일으키는 것으로 이해할 수 있다.

 

고창순 핵의학 제4판 2-21 p.583

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Chapter 21. 심근관류영상법과 심혈관 질환

 

1. 서론

 
핵의학 심근관류 영상은 심근관류 SPECT와 심근관류 PET를 지칭하여 이 두 검사가 심장핵의학 분야 검사의 거의 대부분을 차지하고 있다. 심장 CT나 MR의 현저한 발전에도 불구하고 심근관류를 영상으로 평가하는 것은 여전히 심장 핵의학의 중요 영역으로 남아있다. 비침습적인 심근관류 평가를 통해서 관상동맥질환의 진단, 심혈관질환의 예후예측, 치료효과 판정 등이 효율적으로 이루어지며 최근에는 새로운 영상장비의 발전과 함께 영상 프로토콜의 개선 및 환자 중심의 심장 핵의학으로 진화를 거듭하고 있다. 
이와 같이 핵의학 심근관류 영상은 현재도 임상 핵의학에서 비중이 큰 검사이나 아직도 많은 병원에서는 기존의 영상장비, 기존의 영상 프로토콜을 고수하여 변화하는 진료환경에 따라가지 못하고 있는 것도 사실이다. 최근에는 환자에게 방사선피폭량을 줄이기 위해서 심장 핵의학 검사 시행에서도 더욱 특별한 노력이 요구되고 있다.
 

2. 심근관류 영상법

1) 방사성의약품 및 추적자동역학

(1) 심근관류 SPECT에 사용되는 방사성의약품
① Tl-201
Tl-201을 주사한 직후 영상에서 Tl-201의 심근섭취는 심근관류상태를 반영하고 2~24시간 이후의 지연영상에서는 칼륨 풀의 분포를 반영한다. Na/K ATPase의 활성이 유지되는 것이 Tl-201의 세포 내 유지에 중요한 역할을 하므로 지연영상은 심근의 생존능 영상으로 이해하여야 한다. 
저산소증 상태의 심근에서 Tl-201 섭취는 감소하지 않는 데 비하여 배출은 감소한다. 따라서 관상동맥협착에 의하여 관류감소와 저산소증에 있지만 생존능이 있는 심근은 주사 직후 관류영상에서는 결손을 보이지만 상대적으로 느린 배출과 재순환에 의한 지속적인 Tl-201의 재섭취로 인해 2~24시간 이후의 지연영상에서는 정상 심근과 유사한 정도로 Tl-201 섭취가 증가한다. 이를 Tl-201의 재분포(redistribution) 현상이라 한다.
혈류감소 정도가 심하여, 생존심근이 있으나 지연영상에서도 Tl-201의 재분포가 충분하지 못한 경우, 소량(37 MBq)의 Tl-201를 재주사(reinjection)하여 이러한 생존심근을 찾을 수 있다. Tl-201을 재주사하면 정상심근에서도 섭취증가가 일어나나 아직 Tl-201의 심근세포 내외의 평형이 이루어지지 않은 허혈성 생존심근에서는 평형상태에 도달하기 위하여 심근세포 내로 섭취되는 Tl-201이 심근세포 밖으로 배출되는 Tl-201보다 많으므로, 허혈성 생존심근에의 섭취가 정상심근보다 상대적으로 크므로 결국 재분포가 촉진되는 것과 같은 효과를 일으키는 것으로 이해할 수 있다.
 
(2) 심근관류 PET에 사용되는 방사성의약품

① 15O-H2O

15O-H2O는 일회통과추출률이 100%인 심근관류 영상 방사성이약품이다.

15O는 물리적 반감기가 2분으로 매우 짧기 때문에 사이클로트론이 설치되어야 사용할 수 있다.

② 13N-ammonia

심근에서 13N-ammonia의 일최통과추출률은 80~100%이지만, 심근관류가 증가하면 추출률은 50%까지 감소한다.

물리적 반감기는 10분이며 주사 직후 2분간에는 대사된 13N이 혈류로 역확산되는 속도상수는 0이라는 가정하에 국소심근관류를 측정한다.

③ 82Rb

82Rb의 일회통과추출률은 휴식 시에는 50~60%이나, 운동 시에는 25~30%로 낮아진다.

82Sr/82Rb 발생기로부터 용출하여 사용할 수 있으므로 사이클로트론이 없이도 PET 영상이 가능하며 82Sr의 반감기가 25.3일이어서 발생기의 사용기간은 4~6주이다. 82Rb의 반감기가 75초로 짧기 때문에

④ 18F-flurpiridaz

반감기가 짧은 방사성의약품(15O-H2O, 13N-ammonia, 82Rb)의 단점을 보완할 수 있도록 반감기가 긴 18F 표지 방사성의약품에 대한 필요성이 증대되었고 pyridaben의 유도체로서 미토콘드리아에 결합하는 18F-flurpiridaz가 새로운 심근관류 PET 방사성의약품으로서 소개되었다. 18F-flurpiridaz는 201Tl이나 99mTc-MIBI보다 높은 일회통과추출률을 보이고 높은 심근관류 수준에서도 추출률이 감소하지 않으며 13N-ammonia보다 높은 심근/간 섭취비를 보이는 유망한 방사성의약품이다. 

2) 부하검사법

(1) 운동부하검사법
(2) 약물부하검사법
① 혈관확장제 - 아데노신/레가데노손/디피리다몰

관상동맥협착이 85~90%에 이를 때까지 휴식기 심근관류는 정상을 유지할 수 있다. 이것은 협착 관상동맥 원위부의 소동맥이 확장되어 심근관류에 대한 저항을 감소시켜 일정한 정도의 심근관류는 유지할 수 있기 때문이다.

소동맥의 확장에 의하여 심근관류가 안정 시에 비해 증가할 수 있는 여유분인 관상동맥 혈류여유량(coronary flow reserve, CFR)은 관상동맥 협착이 진행할수록 소모된다. 혈관확장제를 투여하여 CFR이 감소한 심근을 찾는다. 혈관확장제는 아데노신, 디피리다몰, 아데노신 A2a 수용체 작용제, 아데노신삼인산(ATP) 등이 있다.

관상동맥 혈관 확장은 평활근세포에서 A2a 수용체에 대한 아데노신의 작용에 의해 adenylate cyclase의 활성이 증가하고 cAMP의 농도가 증가하는 데 따른다.

디피리다몰은 아데노신의 세포 내 섭취를 억제하고 adenosine deaminase를 억제하여 아데노신의 분해를 감소시킴으로써 세포간질의 아데노신 농도를 증가시킨다.

② 도부타민

천식으로 테오필린제제를 사용 중이거나 심한 저혈압으로(수축기혈압 80 mmHg 미만) 혈관확장제를 사용하기 어려울 때 도부타민 부하의 적응증이 된다.

3) 촬영방법

(1) 심근관류 SPECT 프로토콜
① Tl-201을 이용한 프로토콜

Tl-201을 이용한 심근관류 SPECT는 심근관류뿐만 아니라 Tl-201의 재분포현상을 이용하여 심근의 생존능 판정에 유용한 정보를 제공한다. 휴식기에 Tl-201을 주사하여 휴식기 영상으로 심근관류를 평가하고 재분포영상에서 심근의 생존능을 평가할 수 있다. 심근관류가 감소하였으나 재분포영상에서 Tl-201의 섭취가 관찰되는 심근이 Tl-201의 재분포로 평가한 생존심근이다. 부하유발 허혈부위를 찾기 위하여 운동부하나 약물부하를 실시한다. 부하/재분포 프로토콜에 더하여 생존심근을 찾기 위하여 재주사를 실시하거나, 24시간 지연영상을 더한 프로토콜도 제안되어 있다.

 

②

 

③ Tl-201, 99mTc-MIBI 이중동위원소 프로토콜

Tl-201을 사용하여 휴식기 영상을 먼저 얻고 연이어서 부하를 가한 후에 99mTc-MIBI 혹은 99mTc-tetrofosmin을 주사하여 부하기 영상을 얻는 방법이다. 검사를 2시간 이내에 끝낼 수 있으므로 환자의 편이성이 증가하고 Tl-201의 지연 영상을 추가로 얻으면 Tl-201의 재분포 형상을 이용한 심근생존능 평가가 가능한 장점이 있다. Tl-201의 감마선에너지에 비해 99mTc의 감마선에너지가 높아 Tl-201

(2) 영상 재구성
(3) 게이트 영상법

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09
동면심근(hibernating)이 의심되는 환자에서 N-13 ammonia PET와 F-18 FDG PET를 시행했다. 
(1) N-13 ammonia PET와 F-18 FDG PET의 소견은? 
(2) 1번처럼 보이는 기전을 써라.

정답: 

13N-ammonia PET : 혈류 감소

18F-FDG PET :포도당대사 증가

 

불안정 협심증의 원인인 관상동맥 협착이 더욱 진행하면 수축능 감소와 함께 궁극적으로 안정 시 혈류도 감소하는 소위 동면심근(hibernating myocardium) 상태가 되고, 이때는 특징적으로 포도당대사가 증가하여 [18F]FDG PET에서 상대적으로 높은 섭취를 보이게 된다.
고창순 핵의학 제4판 2-21 p.600

 

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Tl-201 SPECT, 부하 영상에서 심장의 하벽의 관류 결손. CT로 보정시 사라짐. 원인에 대해 기술하세요.

지금까지 motion artifact 내용인 줄 알았는데 attenuation artifact를 물어보는 문제였나 봄.

정답: 

(2) 기술적 인공산물

① 감쇠 인공산물(attenuation artifact)

② 움직임 인공산물(motion artifact)
고창순 핵의학 제4판 2-21 p.601~602

 

13
Reverse redistribution 소견 myocardial SPECT 사진, 틀린 것은?

가. Artifact로 인한 비특이적 소견일 수 있다.  
나. Transmural infarction소견일 수 있다.
다. 반흔과 기절심근이 혼재된 경우에 저렇게 보일 수 있다.
라. 재관류 후 나타날 수 있는 소견이다

정답: 나. Transmural infarction소견일 수 있다.

풀이:
나. Transmural infarction소견일 수 있다. -> non-transmural infarction

stunned myocardium vs hibernating myocardium
Both the hibernating and the stunned myocardium are characterized by reversible contractile dysfunction. In hibernating myocardium ischaemia is still ongoing, whereas in stunned myocardium blood flow is fully or almost fully restored.

고창순 핵의학 제4판 2-21 책에는 없는 내용인 듯

 

“Reverse redistribution,” “reverse distribution pattern,” and “paradoxical pattern” on single-photon emission computed tomography (SPECT) myocardial perfusion imaging (MPI) refer to the presence of a myocardial perfusion defect significantly worse at rest than stress (all will be referred to as “RR.”). The term originates from thallium-201 (Tl-201) MPI being performed with post-stress images acquired initially followed by delayed images at rest, during which time the Tl-201 “redistributes” between myocardium and blood pool, allowing resting perfusion within an area of myocardial ischemia, and has also been reported with MPI agents that do not significantly redistribute [technetium-99m (Tc99m) sestamibi, Tc99m tetrofosmin]. This phenomenon has been reported in areas of accelerated radiotracer washout in regions of subendocardial infarct or ischemia; in hibernating viable myocardium that will recover from post-revascularization stunning and show improvement in perfusion, wall motion, and wall thickening; coronary artery disease with or without revascularization; with shifting attenuation artifact on SPECT MPI; endothelial dysfunction;1 subendocardial infarct or ischemia seen on 64-slice multidetector computed tomography MPI and Tl-201 SPECT MPI;2 and with microsphere myocardial contrast echocardiography and SPECT MPI.3

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3. 관상동맥질환의 진단

 
3) 심근관류 SPECT 판독 시 고려할 점

(1) 좌심실 기능과 관류의 연결
휴식기 관류가 정상일 때 좌심실의 수축능은 정상일 수도 있고 이상일 수도 있다. 그러나 휴식기 관류가 감소하면 좌심실 수축능이 정상일 수 없다. 따라서 수축능이 정상인 부위에 심근관류가 감소하여 보이면 이는 인공산물로 해석할 수 있다. 특히 하벽과 같이 감쇠가 흔한 부위에서 관 감소 양상이 나타날 경우 정상 관류 하의 감쇠 인공산물인지 실제 존재하는 관류 결손인지 감별하기 위한 판단기준으로 이용하라 수 있다.

휴식기 관류는 정상인데 수축능에 이상이 있는 경우는 기절심근(stunned myocardium)으로 해석할 수 있다. 기절심근은 관상동맥혈류감소가 일시적인 경우에 주로 나타난다. 이외에 불안정 협심증에서도 기절심근이 나타날 수 있는데, 이는 반복되는 짧은 기간의 허혈에 의하여 수축능이 지속적으로 감소되어 있으나 현재의 심근관류는 정상인 상태로 설명된다. 불안정 협심증의 원인인 관상동맥의 협착이 더욱 진행하면 수축능 감소와 함께 궁극적으로 안정시 혈류도 감소하는 소위 동면심근(hibernating myocardium) 상태가 되고, 이때는 특징적으로 포도당대사가 증가하여 18F-FDG PET에서 상대적으로 높은 섭취를 보이게 된다. 수축능과 관류가 함께 감소한 상태에서 18F-FDG 섭취가 낮다면, 이는 간단하게 심근경색으로 설명된다. 흔히 생존심근(viable myocardium)을 찾는다고 할 때는 수축능과 관류가 감소해 있으나 심근경색이 아닌 심근을 찾는 것이다. 즉 18F-FDG PET와 같은 검사로 생존심근의 증거(증가된 포도당 대사)를 찾으려 하기 전엔 수축능 감소와 관류감소가 전제되어야 한다. 예를 들어 관상동맥조영술에서 관상동맥의 완전막힘(total occlusion)을 보여도 수축능 감소가 없다면 대상 심근은 생존심근이 아니고 이러한 경우는 측부순환의 발달이 충분하여 허혈이 유발되지 않은 상태로 이해할 수 있다. 수축능 감소가 있어도 혈류가 충분하다는 객관적인 증거가 있다면 역시 18F-FDG PET와 같은 검사로 생존심근을 찾으려는 노력도 무의미하다. 심근관류 SPECT에서 안정 시 혈류가 좋을수록 생존심근의 가능성이 높다는 사실이 이를 뒷받침한다. 종합하면 생존심근을 찾으려는 노력은 수축능 감소와 혈류감소가 동시에 있는 심근에 대하여 CABG나 PCI와 같은 중재시술을 고려할 때에만 의미가 있는 것이다. 이때 수축능의 감소라 함은 심부전(heart failure)과는 다른 좁은 의미의 국소 심근 기능이상으로 해석하는 게 좋다. 심근 생존능이 있어도 전반적인 심부전이 동반되어 있는 경우에는 CABG와 같은 재관류술이 적극적인 약물치료보다 더 나은 치료성적을 보이지 못한다.

 

(2) 기술적 인공산물

① 감쇠 인공산물(attenuation artifact)

심근관류 SPECT에서 얻는 카운트는 감마선이 심장으로부터 몸 밖으로 나오는 도중에 감쇠되거나 산란된 이후의 카운트로서 정확한 정량적 데이터를 얻기 위해서는 감쇠와 산란을 보정하여야 한다.

남자에서는 횡경막이, 여자에서는 유방이 감쇠를 일으키는 주요한 인자로 인식되었고 이러한 감쇠를 보정하기 위하여 많은 연구들이 진행되었다.

특히 최근에는 SPECT/CT 스캐너의 도입으로 CT 영상을 이용한 감쇠 보정이 점차 도입될 것으로 보인다. 

 

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