02 임상 핵의학 진단 (9, 10) 고창순 핵의학 제4판 요약정리

09 임상 진단 기준 및 핵의학 통계

1. 임상 진단 기준

판정행렬		질병
		있음(D+)	없음(D-)
검사	비정상 (T+)	A(TP)	B(FP)	A+B
	정상 (T-)	C(FN)	D(TN)	C+D
		A+C	B+D

 예민도(sensitivit)는 진양성결과수를 질병이 있는 총 환자수로 나눈 값이며[A/(A+C)] 진양성율(true positive rate, TPR)이라고도 한다. 검사의 예민도는 질병이 있는 환자만 검사해도 구해지며 질병이 없는 환자의 검사결과에 대해서는 아무것도 알려주지 않는다. 따라서 예민도 단독으로는 정상과 질병상태를 구분하는 검사의 능력을 반영하지 못한다.

 특이도(specificity)는 진음성결과수를 질병이 없는 총 환자수로 나눈 값이며[D/(B+D)] 진음성율이라고도 한다. 검사의 특이도는 질병이 없는 환자만 검사해도 구할 수 있다. 특이도도 예민도와 마찬가지로 단독으로는 정상과 질병상태를 구분하는 검사의 능력을 반영하지 못한다. 예민도와 특이도 중에서 어느 지표가 더 중요한가는 상황에 따라 그리고 양성 또는 음성 검사결과가 가져오는 영향에 따라 다르다. 일반적으로 효과적인 치료가 있고 질병이 중하여 진단을 놓치면 대가가 큰 질병에는 예민한 검사가 좋으며 진단되어도 건강결과를 크게 바꾸기 어렵고 위양성으로 판정하면 부담이 큰 치료를 받게 만들 때에는 특이도가 높은 검사가 좋다.

 위음성율(false negative ratio, FNR)은 위음성 결과수를 질병이 있는 환자수로 나눈 값이다[C/(A+C)]. 진양성율(예민도)과 위음성율의 합은 항상 1이다(즉 위음성율=1-예민도).

 검사의 우도비(likelihood ratio)는 질병이 있으면서 특정검사결과가 나올 확률로 나눈 값이다.

 양성검사의 우도비(likelihood ratio of positive test; L+)는 진양성율(예민도)을 위양성율(1-특이도)로 나눈 값이다. 양성검사의 우도비가 높을 수록 양성검사 결과가 질병이 있는 환자를 없는 환자와 식별하는 능력이 좋은 것이다.

 음성검사의 우도비(likelihood ratio of negtative test; L-)는 위음성율(1-예민도)을 진음성율(특이도)로 나눈 값이다. 음성검사의 우도비는 낮을 수록 음성검사 결과가 질병이 없는 환자를 질병이 있는 환자와 구별하는 능력이 좋다. 지금까지 언급한 6개의 지표는 질병의 유병률(prevalance, [(A+C)/(A+B+C+D)]에 무관하며 따라서 검사 자체의 특성을 반영한다. 언뜻 생각하면 진양성 결과수와 진음성 결과수의 합을 총 검사대상수로 나눈 지표[(A+D)/(A+B+C+D)]가 검사의 정보내용을 반영하는데 있어서 가장 중요할 것 같다. 이 지표를 검사의 정화도(accuracy)라고 하는데 불행히도 이 지표는 질병의 유병률에 영향을 받으므로 검사의 정보내용을 잘 반영하지 못할 경우가 많다. 그림 9-3을 보면 질병의 유병률이 검사의 정확도에 미치는 영향을 알 수 있다. (가)와 (나)의 경우는 모두 예민도가 90%이고 특이도가 60%인데 유병률이 10%인 경우 (가)에는 정확도가 63%이고 유병률이 90%인 경우 (나)에는 정확도가 89%로 크게 차이난다.

 

2. 핵의학 통계

1) 계측통계

(1) 계수(count)의 분포 및 변이계수

 계측기(counter)로 우너자핵의 붕괴에서 생기는 방사선을 계측할 때 그 계수는 Poisson분포를 한다.

 그러므로, 특정시간에 있어서의 계수를 N이라 하면, Poisson 분포의 성질에 따라 그 평균과 표준편차는 N±√N으로 표시할 수 있으며, 이의 변이계수(coefficient of variaton, CV=표준편차/평균)는 √N/N=1/√N로 주어진다. 따라서, 계수 N은 1/(변이계수)^2이 됨을 알 수 있다.

예제)

 방사능의 계측에 있어서 계측의 변이계수를 0.05 이하로 유지하려면 계수를 어떤 범위에서 얻어야 하는 가를 살펴보면, 변이계수 1/√N<0.05, √N>1/(0.05)^2=400이 되므로 400 이상의 계수를 얻어야 한다(단, 배후 방사능 계수가 총계수의 1% 이상이 되면 위의 식이 성립하지 않는다).

(2) 계수율 및 신뢰 구간

예제)

 1분간 계측하여 100 count를 얻은 경우와 25분간 계측하여 2,500 count를 얻은 경우의 변이계수를 비교하여 보면 두 경우 모두 계수율이 100 cpm이나 전자의 경우의 변이계수는 1/√Rt1=1/√(100x1)=1/10, 후자의 경우 변이계수는 1/√Rt2=1/√(100x25)=1/50로서 결국 변이계수가 1/5로 감소되었음을 알 수 있다.

예제)

 어떤 방사성 시료를 계측한 결과 15분간 측정한 총계수율이 3,425 cpm, 2분간 측정한 배후계수율이 55 cpm이었다. 이 경우의 순계수율의 변이계수를 구해보면 순계수율 RN=Rt-RB+3,425-55=3,370,

표준편차 √(RT/tT+RB/tB)=√(3,425/15+55/2)=16이므로

변이계수는 16/3,370=0.005가 되며 95% 신뢰구간은 (3339, 3401)이 된다.

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11306. 영상검사의 특이도와 정상율의 개념?

풀이:
예민도(sensitivity)
 : 진양성결과수를 질병이 있는 총 환자수로 나눈 값이며[A/(A+C)] 진양성률이라고도 한다. 검사의 예민도는 질병이 있는 환자만 검사해도 구해지며 질병이 없는 환자의 검사결과에 대해서는 아무것도 알려주지 않는다. 따라서 예민도 단독으로는 정상과 질병상태를 구분하는 검사하는 능력을 반영하지 못한다.
특이도(specificty)
 : 진음성결과수를 질병이 없는 총 환자수로 나눈 값이며[D/(B+D)] 진음성률이라고도 한다. 검사의 특이도는 질병이 없는 환자만 검사해도 구할 수 있다. 특이도도 예민도와 마찬가지로 단독으로는 정상과 질병상태를 구분하는 검사의 능력을 반영하지 못한다.
유병률(prevalance)
 : [(A+C)/(A+B+C+D)]
정확도(accuracy)
 : 언뜻 생각하면 진양성 결과수와 진음성 결과수의 합을 총 검사대상수로 나눈 지표[(A+D)/(A+B+C+D)]가 검사의 정보내용을 반영하는데 있어서 가장 중요할 것 같다. 이 지표를 검사의 정확도라고 하는데 불행히도 이 지표는 질병의 유병률에 영향을 받으므로 검사의 정보내용을 잘 반영하지 못할 경우가 많다.

고창순 핵의학 제4판 2-9 p.288~

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10 핵의학 진단 개론

1) 양전자방출단층촬영술(PET)

① 기본원리

 GLUT라는 특별한 운반체에 의해서 포도당은 세포내로 들어간다. 여러 동종유형(isoform) 중 GLUT-1이 암세포에서 증가하여 있다.

 암세포는 정상세포보다 포도당 분해효소들이 증가되어 있고, 특히 헥소키나아제(hexokinase)의 농도가 증가된다. 포도당-6-인산분해효소(glucose-6-phosphatase)의 농도는 감소되어 있다.

 

② 촬영방법

 종양 및 뇌 영상의 경우 [18F]FDG 정맥주사 전 4~6시간, 심근대사 영상의 경우 6~12시간 공복이어야 한다. 혈당이 높은 경우 정맥주사한 [18F]FDG와 경쟁작용이 증가하고, 혈중 인슐린 상승으로 인한 근육 내 [18F]FDG 섭취 증가와 이로 인하여 관심영역의 [18F]FDG 섭취감소의 우려가 있다. 따라서, 대부분의 PET 센터에서 [18F]FDG 정맥주사 전 측정한 혈당이 150~200 mg/dL 이상이면 다른 날 촬영하는 것을 검토한다.

 약 370 MBq (10 mCi)의 [18F]FDG를 정맥주사하고 45~60분 뒤 스캔을 얻으며, 촬영을 기다리는 동안 육체적인 운동을 하면 관련 근육에서 [18F]FDG 섭취가증가하므로 안정을 위하게 한다. 특히 말을 많이 하는 경우 성대근육에 [18F]FDG 섭취가 증가한다. 육체적 운동은 FDG 주사 전에도 영향으 미치기 때문에 검사 전날에도 안정을 취하게 한다. 소변으로 FDG의 배설을 돕기 위하여 500 ml의 물을 마시게 한 후 촬영에 들어간다. 경우에 따라 이뇨제를 촬영 전에 주사하기도 한다. 환자가 긴장하면 목 근육에 FDG 섭취가 증가하여 림프절 섭취와 구별이 힘든 경우가 있어 디아제팜(diazepam) 5~10 mg을 경구 투여하기도 한다. 우리나라 사람의 경우 장운동이 활발하여 대소장의 FDG 섭취가 증가하여 판독에 어려움이 있기도 한다. 이런 경우 메베베린(mebeverine) 135mg을 경구 투여 후 촬영한다.

 

③ 정량분석

 실제 임상에서는 반정량적인 방법인 SUV(standardized uptake value)로 종양 내 방사성의약품 집적 정도를 평가한다.

 SUV = 100x(조직에 모여든 방사능÷조직의 체적(ml))/(총투여 방사능÷환자의 몸무게(g))

표 10-1. SUV에 영향을 미치는 인자

환자 인자	환자의 체형 : 지방조직의 양 혈중 포도당 농도 종양의 크기 정상 조직의 섭취 증가 : 운동
촬영기기 인자	투과영상 방법 방사능 검출 회수율
촬영기법 인자	방사성 핵종의 누출 FDG 주사량 FDG 주사와 촬영 간격

 촬영기기에 따라서도 SUV가 변한다. 방사성 핵종으로 투과영상을 얻어 보정한 경우 CT로 보정한 경우보다 일반적으로 SUV가 낮게 나타난다.

 주사한 FDG가 혈액 내로 모두 들어가지 않고 일부 혈관 바깥으로 누출되면 SUV가 낮게 나타난다.

 

3) 상관영상(Correlativ imaging)

PET/MRI

① PET/MRI의 장점과 단점 : PET/CT와의 비교

 CT에 비해 MRI의 장점은 연부조직 해상도가 높다는 것과 방사선 피폭이 없다는 것이다.

 한편 기존 PET/CT에서 CT 촬영 이후 PET을 차례로 촬영하느 방식과 달리 PET/MRI는 PET과 MRI의 동시 계측을 시행할 수 있다는 장점이 있다. 반면 PET/MRI의 감쇠보정은 한계를 가지고 있다. CT 감쇠계수를 그대로 이용하는 PET/CT와 달리 PET/MRI에서는 atlas 기반, 혹은 image segmentation 기법을 통해 감쇠 보정을 시행하는데 이 두 방법 모두 아직 한계점이 있다.

 

표 10-3. PET/MR 감쇠보정 기법의 장단점

	Atlas 기반 감쇠보정	Image segmentation 기반 감쇠보정
장점	연속적인 감쇠계수를 얻을 수 있음	빠른 시행 가능 환자 특이적인 변이 고려 가능
단점	컴퓨터 계산 부하가 높음 환자 특이적인 변이 고려 불가능	연속적인 감쇠계수를 얻을 수 없음 뼈조직 segmentation 어려움

 

② PET/MRI의 종양 영상 이용

 PET/MRI는 높은 공간 해상도, 연부조직 구분 능력을 지닌 MRI로 인하여 T, M staging에 이점이 있을 것으로 여겨지고 조영증강을 포함한 다양한 MR 시퀀스 활용이 용이하여 원스톱 진단 장비로 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

 MRI의 확산 강조 영상(diffusion weighted image, DWI)은 종양의 발견, 감별 진단 및 치료 효과 판정에 유용한 것으로 알려져 있는데 이와 [18F]FDG PET으로부터 얻어진 대사 정보를 융합하는 것이 큰 관심을 받고 있다.

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11003. FDG-PET 틀린것 고르시오 

① 암세포에서 GLUT의 발현이 증가되어 있다 
② 열쇼크, 감염, 허혈시 순간적 이동에 의해 GLUT의 발현이 증가 
③ 암세포에서 포도당 분해효소가 증가되어 있고, hexokinase 증가 
④ 포도당-6-인산화효소가 증가되어 있다

풀이: 
고창순 핵의학 제4판 2-10 p.303~

11305. F-18 FDG PET/CT 촬영 전 혈당 Check 했더니 285 mg/dl. 바른 것은?

가. 인슐린 주고 혈당 정상일 때 imaging
나. 경구 혈당 강하제 주고 혈당 정상일 때 imaging
다. 운동을 통해 혈당을 떨어뜨리고 혈당 정상일 때 imaging
라. 기다렸다가 혈당 안 떨어지면 검사 취소 후 연기

정답: 라. 기다렸다가 혈당 안 떨어지면 검사 취소 후 연기

풀이:
 따라서, 대부분의 PET 센터에서 [18F]FDG 정맥주사 전 측정한 혈당이 150~200 mg/dL 이상이면 다른 날 촬영하는 것을 검토한다.

고창순 핵의학 제4판 2-10 p.305

11507. F-18 FDG PET/CT 영상을 시행할 때 준비사항 3가지

정답:  

② 촬영방법

 종양 및 뇌 영상의 경우 [18F]FDG 정맥주사 전 4~6시간, 심근대사 영상의 경우 6~12시간 공복이어야 한다. 혈당이 높은 경우 정맥주사한 [18F]FDG와 경쟁작용이 증가하고, 혈중 인슐린 상승으로 인한 근육 내 [18F]FDG 섭취 증가와 이로 인한 관심영역의 [18F]FDG 섭취감소의 우려가 있다. 따라서, 대부분의 PET 센터에서 [18F]FDG 정맥주사 전 측정한 혈당이 150~200 mg/dL 이상이면 다른 날 촬영하는 것을 검토한다.

 약 370 MBq (10 mCi)의 [18F]FDG를 정맥주사하고 45~60분 뒤 스캔을 얻으며, 촬영을 기다리는 동안 육체적인 운동을 하면 관련 근육에서 [18F]FDG 섭취가 증가하므로 안정을 취하게 한다. 특히 말을 많이 하는 경우 성대근육에 [18F]FDG 섭취가 증가한다. 육체적 운동은 FDG 주사 전에도 영향을 미치기 때문에 검사 전날에도 안정을 취하게 한다. 소변으로 FDG의 배설을 돕기 위하여 500 ml의 물을 마시게 한 후 촬영에 들어간다. 환자가 긴장하면 목 근육에 FDG 섭취가 증가하여 림프절 섭취와 구별이 힘든 경우가 있어 디아제팜(diazepam) 5~10 mg을 경구 투여하기도 한다. 우리나라 사람의 경우 장운동이 활발하여 대소장의 FDG 섭취가 증가하여 판독에 어려움이 있기도 한다. 이런 경우 메베베린(mebeverine) 135 mg을 경구투여 후 촬영한다.
고창순 핵의학 제4판 2-10 p.305

11102. SUV가 높게 측정될 수 있는 경우로 잘못된 것은? 

1) F-18 대신 C-11을 사용한 경우 
2) 원래보다 늦게 주사한 것으로 오인한 경우 
3) 체중이 원래보다 적게 기록된 경우 
4) 혈관 외 유출

풀이: 
1) F-18 대신 C-11을 사용한 경우  -> decay correction을 더 적게해서 SUV가 낮아진대 
2) 원래보다 늦게 주사한 것으로 오인한 경우  -> decay correction을 더 적게해서 SUV가 낮아진대 
3) 체중이 원래보다 적게 기록된 경우  -> 높게 측정 
4) 혈관 외 유출  -> 낮게 측정

 

 주사한 FDG가 혈액 내로 모두 들어가지 않고 일부 혈관 바깥으로 누출되면 SUV가 낮게 나타난다.

고창순 핵의학 제4판 2-10 p.306 

10704. 18F-FDG PET의 indication에 해당되는 것은? 

가. 악성 종양의 진단.                      
나. 악성 종양의 전이 여부 진단. 
다. 조기 알츠하이머 질환의 진단.           
라. 제 2형 당뇨병의 진단. 

A. 가,나,다  B. 가,다  G 나,라  M 가,나,다,라

새롭게 추가된 내용인 PET/MRI 내용에 대해 공부하는 게 좋을 것 같음. 다시 볼 때 꼼꼼히 공부해 볼 것!
풀이: 

(5) PET/MRI

 

① PET/MRI의 장점과 단점 : PET/CT와의 비교

 PET/CT와 PET/MRI의 차이점은 CT와 MRI의 차이, PET 기기의 차이 두 가지로 나누어 볼 수 있다. CT에 비해 MRI의 장점은 연부조직 해상도가 높다는 것과 방사선 피폭이 없다는 것이다. 따라서 PET/MRI는 높은 연부 조직 해상도가 필요한 뇌조직, 두경부암, 부인암 분야에, 방사선 피폭을 최소화하는 것이 좋은 소아나 젊은 여성에서 그 유용성이 크다. 반면, MRI는 강한 전자기장을 형성하기 때문에 심박 조율기, 이식형 심장 제세동기, 기계식 심장 판막을 가지고 있는 사람은 PET/MRI 검사가 불가능하다. 또한 일반적으로 조영제를 사용하지 않는 PET/CT에 비하여 조영제를 사용하는 PET/MRI는 신장 기능의 저하, 드물게 신원성 전신섬유증의 위험이 있다는 단점이 있다. 그 다음은 기기에서 사용되는 PET/CT에서 쓰이던 photomultiplier tube 대신 전자기장의 영향을 받지 않는 avalanche photodiode 등 반도체 기반의 신호 증폭 장치를 사용한다. MR compatible PET의 발전으로 영상의 공간해상도는 거의 대등한 것으로, 그리고 민감도는 PET/MRI의 PET이 높은 것으로 보고되고 있다(표 10-2).

 한편 기존 PET/CT에서 CT 촬영 이후 PET을 차례로 촬영하는 방식과 달리 PET/MRI는 PET과 MRI의 동시 계측을 시행할 수 있다는 장점이 있다. 반면 PET/MRI의 감쇠보정은 한계를 가지고 있다. CT 감쇠계수를 그대로 이용하는 PET/CT와 달리 PET/MRI에서는 atlas 기반, 혹은 image segmentation 기법을 통해 감쇠 보정을 시행하는데 이 두 방법 모두 아직 한계점이 있다.

(생략)

 

② PET/MRI의 종양 영상 이용

 PET/CT는 다양한 암질환의 발견, 병기 설정, 재발 발견, 치료 효과 평가에 유용한 것으로 밝혀져 암 환자 진료에 큰 영향을 주었다. 하지만 PET/CT는 상대적으로 낮은 PET의 공간 해상도와 조영증강하지 않은 CT 영상 이용 때문에 T staging이나 간이나 뇌의 전이 병소 발견하는 데에는 한계가 있으며 여전히 대부분의 임상 상황에서 보조적인 진단 검사로 여겨지고 있다. 한편 PET/MRI는 높은 공간 해상도, 연부조직 구분 능력을 지닌 MRI로 인하여 T, M staging에 이점이 있을 것으로 여겨지고 조영증강을 포함한 다양한 MR 시퀀스 활용이 용이하여 원스톱 진단 장비로 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 또한 MRI의 다양한 시퀀스로부터 얻어진 정보와 PET의 정보를 함께 이용하면 더욱 많은 영역에서 유용성을 찾을 수 있을 것으로 보인다. 특히 물분자의 확산 정도를 반영하여 조직의 세포치밀도를 나타낼 수 있는 MRI의 확산 강조 영상(diffusion weighted image, DWI)은 종양의 발견, 감별 진단 및 치료 효과 판정에 유용한 것으로 알려져 있는데 이와 [18F]FDG PET으로부터 얻어진 대사 정보를 융합하는 것이 큰 관심을 받고 있다.

가. 뇌종양

나. 뇌전이

다. 두경부암

라. 폐암

마. 유방암

바. 자궁경부암

사. 림프종

 

③ 순환기에서의 PET/MRI

가. 심근관류 평가

나. 생존 심근 평가

 

④ 신경계에서의 PET/MRI

가. 간질

나. 퇴행성 뇌질환

 

고창순 핵의학 제4판 2-10 p.309~317

11010. FDG PET/CT에서 흔히 관찰되는 소견이다. 무엇인가? 
가. 날씨가 따뜻한 여름에는 잘 안보이나, 겨울에 잘 보이는 섭취? 
나. Vocal cord에 흔히 보이는 섭취를 방지하기 위해 환자에게 알려야 하는 사항? 
다. 당뇨환자에서 장 섭취를 증가시키는 약제?

Brown fat에 대한 내용은 교과서에는 없는 듯?