11 뇌종양
1. 서론
▶ 현재, 뇌종양의 진단에서 MRI가 가장 중요한 기본적 검사로 사용되고 있다. MRI는 종양의 크기와 위치, 2차적으로 생기는 압박 효과, 부종, 출혈, 괴사 등의 진단이 가능하다. 특히, 조영증강 MRI의 경우, 고등급 뇌종양에서 혈뇌장벽의 파괴로 인한 조영증강을 보이기 때문에 비종양성 질환과의 감별이나 종양 유형의 판별에 기본이 된다.
하지만, 혈뇌장벽의 파괴만으로는 저등급/고등급 종양의 구분에 제한이 있으며, 조영증강이 일어나지 않는 신경아교종의 1/3은 악성으로 알려져 있다. 또한, 방사선 치료와 연관된 괴사는 MRI에서 조영증강 영역의 일시적인 증가로 관찰될 수 있고, 이는 종양의 재발 및 악화로 오인될 수 있으므로, MRI를 이용한 뇌종양 평가에 제한점이 있다.
▶ 이러한 점에서, 양전자방출단층촬영(PET)은 뇌종양의 진단, 등급 설정, 예후 예측, 치료계획 수립 및 치료효과 판정, 방사선 치료계획 수립, 생검 위치 및 치료효과 판정, 방사선 치료계획 수립, 생검 위치 선정 등 뇌종양과 관련된 전 과정에서 중요한 수단으로 사용될 수 있다.
2. 방사성의약품
1) 당대사 : [18F]Fluorodeoxyglucose (FDG)
(1) 뇌종양의 진단, 등급 및 예후
▶ 원발성 뇌종양에서 FDG PET은 종양의 악성도를 반영하므로, 고등급일수록 섭취가 증가한다. 뇌종양의 등급은 뇌종양의 주요 예후인자로서, 치료방침의 결정에 필수적인 고려사항이다. 대부분의 저등급 뇌종양은 백질(white matter)의 섭취와 비슷하고, 고등급 뇌종양은 회백질의 섭취와 비슷하다.
▶ De Witte 등의 연구에서는 생검으로 확인된 저등급 신경아교종이더라도, FDG 섭취가 높은 경우에는 악성 전환(malignant transformation)의 가능성이 높기 때문에, 더 공격적인 치료전략이 필요할 수도 있음을 강조하였다. 이렇게 FDG 섭취와 뇌종양의 등급은 상관관계를 보이고 있다.
▶ 하지만, 뇌종양의 등급별 FDG 섭취의 범위가 겹치는 경우가 있으므로, FDG 섭취만으로 등급을 분명하게 나누기는 어려운 경우도 있다.
또한 FDG의 섭취는 조직형에 따른 차이가 관찰될 수 있다. 특히, 저등급 뇌종양인 털모양별아교세포종(pilocytic astrocytoma)과 신경절신경아교종(gangilioglioma)의 경우, 높은 FDG 섭취를 보인다. 이러한 양성 뇌종양 환자들의 경과 관찰 중, FDG 섭취가 증가하기 시작하면 악성으로의 병리학적 전환을 의심하고 적극적인 치료가 필요하게 된다.
(2) 방사선 괴사와 종양 재발의 구분
▶ 뇌종양에서 FDG PET의 유용성이 가장 높은 경우는 재발의 진단이다. 방사선 치료 이후 3~12개월경에 나타나는 방사선 괴사는 임상 증상을 더욱 악화시키므로, 방사선 괴사와 종양의 재발은 구분이 어렵다.
방사선 치료가 종료되고 수 주 후에 나타나는 새로운 FDG의 섭취는 종양의 재발 혹은 악성 전환으로 판단될 수 있다.
(3) 생검 위치 선정
2) 아미노산 대사
▶ 정상 뇌조직의 아미노산 섭취는 FDG 섭취보다 낮으므로, 뇌종양과 정상 뇌조직의 대조비는 아미노산 영상에서 더 높다. 뇌종양에서 관찰되는 아미노산의 섭취 증가는, 혈뇌장벽의 영향이 없는 것으로 알려져 있다.
▶ 아미노산을 이용한 초기 연구는 짧은 반감기(20분)의 11C을 이용하기 때문에, cyclotron 시설을 갖춘 경우에만 연구의 진행이 가능하였다. 하지만, 18F이 표지된 방사성의약품들의 개발로, 뇌종양 분야에서 아미노산 대사 영상의 활용이 늘어나고 있다.
이러한 아미노산 대사를 이용한 방사성의약품은 방사선 치료의 계획 수립에 효과적이며, 치료 반응 평가에도 도움을 준다.
(1) [11C]Methionine (MET)
▶ [18F]FDG의 섭취가 낮거나 주변 조직과 차이가 없는 환자에서, MET을 이용한 신경아교종 진단의 유용성은 잘 알려져 있다.
MET의 섭취는 등급과 관련성이 있었으며, MET의 섭취가 높을수록 예후가 불량했다. MET의 섭취는 저등급 뇌종양보다 고등급 뇌종양에서 더 높지만, 실제로 종양의 등급을 예측하는 데에는 제한이 있다. 하지만, 양성 신경교종에서 종양의 범위를 확인하기에는 MET이 유리하다고 알려져 있다. 그러므로 FDG와 MET을 함께 사용하면, 진단에 추가적인 정보를 제공할 수 있다.
▶ 또한, MET은 FDG에 비해서 방사선 괴사와 재발을 구분 시, 더 예민하다고 알려져 있다. 특히 두개강저, 안구, 해면정맥동(cavernous sinus) 주변 등 일부 위치에서는 종양에 대한 치료 표적 설정에 MRI 단독보다 MET PET을 추가하는 것이 더욱 유용하다고 알려져 있다. 뿐만 아니라, MET PET은 치료의 반응을 조기에 예측할 수 있는 것으로 알려져 있다.
(2) [18F]Fluoroethylthrosine (FET)
▶ FET을 이용한 PET 영상은 뇌종양의 발견에 용이하다.
▶ 최근 Bevacizumab과 같은 antiangiogenic therapy의 반응 평가 시, MRI에 비해서 치료 반응 평가에 용이할 뿐만 아니라, 방사선 괴사와 뇌종양 재발의 구분에도 용이하며, 비용효과적인 면에서 우수하다는 보고가 있다.
▶ FET는 정상적으로 선조체(striatum)의 섭취가 관찰되지 않으므로, FDOPA에 비해서, 뇌종양의 delineation에 용이할 수 있다.
(3) [18F]Fluorodopa (FDOPA)
▶ FDOPA PET은 저등급 뇌종양을 찾아내거나, 종양의 재발 확인 시, FDG PET에 비해 정확도가 높다.
▶ FDOPA의 섭취는 종양의 등급과의 관련성이 관찰되었다.
▶ FDOPA PET을 이용하여 확인된 종양의 경계는 MRI에 비해서 더 정확하며, FDOPA의 섭취 범위는 MRI의 조영 증강 부위보다 넓었다.
특히, 최근 bevacizumab과 같은 antiangiogenic therapy의 반응 평가 시, 치료 초기에 반응을 예측할 수 있다는 보고가 있다.
3) DNA 합성 : [18F]Fluorothymidine (FLT)
▶ FLT는 세포 내부에서, DNA 합성 시 발현되는 효소인 thymidine kinase-1에 의해서 인산화된 후 세포 내부에 갇히게 된다.
▶ FLT는 MET보다 종양의 등급 분류와 Ki-67과 같은 proliferation index와의 관련성이 더 높다고 알려져 있다. 하지만, 저등급 뇌종양의 발견에서 MET보다 민감도가 낮다. 또한 FLT의 섭취는 고등급 뇌종양의 재발에 예민하고, 예후의 예측에 도움이 되지만, 저등급 뇌종양에서는 섭취가 뚜렷하지 않은 경향이 있다.
MET의 섭취와 비교 시, FLT의 뇌종양에서의 섭취 자체는 낮지만, 뇌종양과 정상뇌조직의 섭취비는 더 높게 관찰된다.
▶ FLT는 뇌종양 환자의 예후를 예측하는 인자로서의 가능성을 지니고 있으며, 방사선 괴사와 뇌종양 재발의 구분에도 이용이 가능하다. 하지만, FLT는 정상 뇌조직의 혈뇌장벽의 통과에 제한이 있을 수 있으며, 뇌종양의 혈뇌장벽이 파괴된 곳에서만 관찰될 수 있다.
4) 기타
(1) 저산소증(hypoxia) : [18F]Fluoromisonidazole (FMISO)
▶ 저산소증을 보이는 부위는 항암치료 혹은 방사선 치료에 저항성을 보이기 쉽기 때문에, FMISO 섭취로 확인되는 종양의 저산소 부위는 종양의 침습성 및 치료 이후의 예후 등과 관련이 있다.
▶ FMISO PET은 뇌종양 환자의 예후 예측과 치료 반응 평가의 도구로 사용될 수 있을 것이다.
하지만, FMISO는 전반적으로 지질친화성을 띄며, 백질에서 느리게 배출되어, tumor-to-background ration가 낮다는 단점이 있다.
(2) 소마토스타틴수용체2 Somatostatin receptor2 (SSTR2) : 68Ga-DOTATATE
▶ DOTATATE PET은 뇌수막종(meningioma)의 진단에 우수한 성적을 보였고, 병리 조직에서 확인된 SSTR2의 발현과 DOTATATE의 섭취는 유의한 상관관계를 보였다.
(3) Translocator protein (TSPO) : [11C]PK11195
(4) Lipid metabolism : [18F]Fluorocholine
(5) Deoxycytidine kinase : [18F]Clofarabine
(6) Chemisorption on the surface of hydroxyapatite matrix of bone : [18F]NaF
▶ [18F]NaF를 이용하여 meningioma의 osseous involvement를 술전에 미리 발견해낼 수 있다.