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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery > Volume 42(7); 1999 > Article
Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 1999;42(7): 824-829.
Three Dimensional Fourier Transformation Constructive Interferencein Steady State Magnetic Resonance Imaging (3DFT-CISS MRI) ofthe Inner Ear in Patients with Sensorineural Hearing Loss.
Sung Won Kim, Sang Won Yeo, Sang Hoo Kim, Jong Soo Kim, Jae Hong Cho, Dong Hee Lee, Seung Kyun Lee
Department of Otolaryngology-HNS, College of Medicine, The Catholic University of Korea, Seoul, Korea. entdpt@cmc.cuk.ac.kr
3DFT-CISS를 이용한 감각신경성 난청 환자의 MRI
김성원 · 여상원 · 김상후 · 김종수 · 조재홍 · 이동희 · 이승균
가톨릭대학교 의과대학 이비인후과학교실
주제어: 3DFT-CISS MRI감각신경성 난청.
ABSTRACT
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
Three dimensional fourier transformation constructive interference in steady state magnetic resonance imaging (3DFT-CISS MRI) allows fast and precise imaging of the inner ear structures and provides excellent cerebrospinal fluid-nerve contrast within the internal auditory canal and cerebellopontine angle. This study was performed to delineate the inner ear structure in patients with sensorineural hearing loss (SNHL) using 3DFT-CISS MRI and to evaluate the correlation between structural abnormality and clinical symptoms of the affected ear.
MATERIALS AND METHODS:
Fourteen patients with sensorineural hearing loss were studied using 3DFT CISS axial and coronal MRI scans of both ears. We observed the visualization of the inner ear structures and measured them individually. The radiological measurements were analyzed to compare the findings in non-affected ears with those in affected ears of SNHL patients. In addition, the onset of symptoms was also evaluated for any relationship to their MR findings.
RESULTS:
The inner ear structures including cochlea, semicircular canal, vestibule, and cranial nerve VII, VIII were precisely visualized. There was statistically no difference in the measurements of the inner ear structures between affected and non-affected ears in patients with sudden SNHL. However, statistically significant differences in the width and height of the vestibule were observed in the affected ears between sudden SNHL and idiopathic chronic SNHL.
CONCLUSION:
3DFT-CISS MRI allows detailed study of the normal and pathologic inner ears. Therefore, this MR technique can be a useful method as a routine protocol in the study of the inner ear diseases.
Keywords: 3DFT-CISS MRISensorineural hearing loss
서론 측두골의 고해상도 전산화 단층촬영이 임상에 도입된 이래 중이 및 유양동 병변의 진단에 획기적인 발전을 이룩하였으나 막미로로 이루어진 내이의 구조를 관찰하는데는 한계가 있었다. 자기공명영상(Magnetic Resonance Image, MRI)이 내이 질환의 진단에 이용되기 시작한 이후로 내이의 막미로 및 이와 연관된 뇌신경 등의 관찰도 가능해 졌으나, 일반적으로 시행되어지고 있는 MRI는 촬영시간이 길고 절편의 두께가 두꺼워 대단히 작고 섬세한 내이의 구조를 상세하고 정확하게 관찰할 수는 없었다. 근래에 사용되기 시작한 3DFT CISS MRI(three dimensional fourier transformation constructive interference in steady state MRI) 촬영법은 뛰어난 척수액-신경 대조도를 얻을 수 있어 내이 및 막미로의 구조를 선명하게 관찰할 수 있으며 비교적 짧은 촬영 시간내에 내이의 섬세한 구조를 파악할 수 있는 진단 방법으로 알려져 있지만1) 이 방법을 이용한 임상적 연구는 드문 실정이다. 이에 저자들은 3DFT-CISS MRI를 이용한 전향적 임상 연구로 감각신경성 난청환자에서 내이 및 그 주변 구조물을 관찰하여 원인 병변의 유무를 파악함으로써 이 방법의 내이 질환 진단을 위한 임상적 유용성을 알아보고자 하였고, 이러한 내이 증상을 나타내는 환자에서 내이의 막미로 및 주변 구조물을 3DFT-CISS MRI 기법을 이용한 측두골 촬영상에서 계측하여 방사선학적 접근을 통한 막미로의 변화를 봄으로써 난청의 발현 양상과의 관계를 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 1998년 6월부터 8월까지 가톨릭대학교 의과대학 부속병원에 내원하여 임상 증상과 각종 청력검사(순음청력검사, 임피던스 청력검사, 언어청력검사, 뇌간유발반응검사)를 통해 감각신경성 난청으로 진단받은 14명의 환자(남자 8명;여자 6명, 14세에서 65세까지;평균 46세)를 대상으로 하였고, 그중 10명의 환자는 돌발성 난청(sudden sensorineural hearing loss, SSNHL)으로 일측성 병변을 갖고 있었고, 4명의 환자는 원인 미상의 만성 감각신경성 난청(idiopathic chronic sensorineural hearing loss, ICSNHL)으로 양측성 병변을 갖고 있어 건측 귀 10개, 환측 귀 18개를 대상으로 하였다. 이 환자들의 양측 내이를 MRI(Magnetom Vision Plus, Siemens, Erlangen, Germany)를 사용해서 3DFT-CISS MRI법(12.3 msec/5.9 msec/70 degree, 0.7 mm in nominal thickness)으로 촬영하여 횡단상과 관상에서 내이의 구조를 관찰한 후 와우, 전정, 세 반고리관, 내이도 및 후측 반고리관에서 후두개와까지의 거리와 전정에서 후두개와까지의 거리를 1인의 측정자가 사진상 횡단면과 관상면을 오버헤드 영사기(M2150AJC, 한국쓰리엠주식회사, 한국)를 이용하여 임의로 백색 스크린에 확대하여 0.05 mm까지 측정할 수 있는 계측기(560∼110, Mitutoyo, Japan)를 사용하여 계측하여 사진에 표시된 자의 배율에 따라 비례식을 이용하여 환산하였고 전정도수관과 와우도수관의 관찰 여부를 조사하였다. 이러한 방사선학적 내이의 계측 결과를 난청의 유무(전체 환측 귀와 건측 귀간 비교, 돌발성 난청의 환측 귀와 건측 귀의 비교, 및 만성 감각신경성 난청의 환측 귀와 건측 귀의 비교)와 발현 양상(돌발성 난청과 만성 감각신경성 난청의 환측 귀간의 비교)에 따라서 비교 분석하였고 이 결과를 SAS 프로그램을 이용한 Student t-test로 p〈0.05를 유의수준으로 하여 통계학적 검증을 하였다. 결과 대상자의 3DFT-CISS MRI상 뇌척수액과 미로액은 고신호 강도로, 청신경과 안면신경 및 상하 전정신경은 뇌간에서 시작되어 내이도로 지나가는 저신호 강도의 직선 구조물로 관찰되었고 혈관은 분지를 동반한 곡선의 저신호 강도를 나타내어 구별이 용이하였고 내이 및 주변 구조물의 특이 병변 소견은 관찰되지 않았다(Figs. 1 and 2). 전체 감각신경성 난청 환자의 환측 귀와 건측 귀 계측의 비교에서, 또한 돌발성 난청 환자의 환측 귀와 건측 귀 계측의 비교에서는 내이의 각 구조물의 계측간에 통계학적으로 유의한 차이가 없었고, 건측 귀와 만성 감각신경성 난청 환자의 환측 귀 계측 비교에서는 전정의 폭(width)과 높이(height)가 각각 3.4±1.0:3.1±0.4 mm, 5.3±0.5:4.6±0.8 mm로 유의한 차이를 보였으며(p〈 0.05), 돌발성 난청과 만성 감각신경성 난청의 환측 귀간 비교에서는 3.4±0.9:3.1±0.4 mm로 전정의 폭만 유의한 차이를 보이고 있었고(p〈 0.05), 전정도수관과 와우도수관은 전체 28귀중 환측과 건측에 관계없이 각각 4귀에서만 관찰이 가능하였다(Figs. 1 and 2, Table 1). 고찰 감각신경성 난청은 매우 흔한 질환중 하나로, 난청을 거의 느끼지 못할 정도의 경미한 환자에서 사회 생활이 곤란할 정도로 심한 난청을 호소하는 환자에 이르기까지 다양하게 나타나며, 원인 질환으로는 유전성 질환, 감염, 이독성 약제, 신장 질환 등의 내과적 질환, 외상, 중추신경계 질환, 자가면역 질환, 혈관 및 혈액학적 이상 질환, 종양 등이 보고되고 있으며 근래에 CT나 MRI 등의 영상학적 검사법의 발달로 감각신경성 난청 환자에서 원인 질환의 감별을 위해 영상학적 접근이 보편화 되고 있다.2) 내이의 구조물들은 매우 작은 연조직이며 치밀한 골조직에 의해 둘러싸여 있다. 이러한 구조를 관찰하기 위해 고해상도 전산화 단층촬영(high resolution CT) 등이 사용되었으며 이 방법으로 골조직의 미세 묘사가 가능해져 이경화증, 유양돌기염, 외상, 진주종, 및 골미로의 선천성 질환 등 중이강과 골성 병변의 진단에 큰 도움이 되었으나 연조직과 골조직의 부분체적평균(partial volume averaging)과 골단부에 생기는 선경화 효과(beam hardening effect), 및 제한된 두께의 절편(1 mm) 등의 문제로 내이질환의 진단에서 연조직의 병적 변화를 관찰하는데는 부적절하다고 알려져 있다.3) 그러므로 연조직에 대한 대조도가 뛰어난 자기공명영상(MRI)이 내이질환의 진단에 널리 쓰이게 되었다. MRI 촬영기법에 대해서는 여러 방법이 소개되어 왔는데 현재 일반적으로 쓰이고 있는 spin echo MRI는 소뇌교각 질환 진단의 표준으로 시행되고 있으나 내이 질환의 적용에서는 절편의 두께가 두껍고 신호대 잡음비가 높아 해상도가 오히려 HRCT 보다 못하며 긴 촬영시간으로 인한 환자의 움직임으로 인해 인공물이 생기는 단점이 있어 유용성이 떨어지는 것으로 알려져 있고,3)4) 근래에 사용되기 시작한 fast spin echo MRI는 비교적 단시간 내에 중강조 T2 영상을 높은 해상도로 얻을 수 있는 방법으로 일반적으로 사용되는 spin echo MRI와 유사한 소견을 보여 촬영 시간이 긴 T2 강조영상을 대치할만 하다는 장점이 있으나5) 3 mm 이하의 절편 두께를 얻기 위해서는 촬영 시간을 증가시켜야 하므로 미세한 내이도를 관찰하기 위해서 시간적인 제약이 따른다. 또한 액체의 움직임이나 박동에 예민하여 인공물이 생길 수 있으므로 맥동이 적은 막미로의 구조는 잘 보이지만 소뇌교각 및 주위 구조물의 관찰에는 부적합하다고 할 수 있다.1)5) 경사에코(gradient echo) 촬영법은 촬영시간을 줄이면서 스핀에코(spin echo, SE) 촬영법과 비슷한 영상을 얻을 수 있어 심장 영상, 근골격계 영상, 자기공명혈관조영술, 3차원영상, 기능적 자기공명영상술 등에 널리 사용되고 있다.6)7) 경사에코가 근본적으로 스핀에코와 다른 점은 스핀의 rephasing을 위해 180° radio frequency(RF) pulse를 사용하는 것이 아니라 첫째, 주파수 경사 자장(frequency encoding gradient)을 반전하여 에코 신호를 받으며 둘째, 90° RF pulse 보다 작은 RF pulse를 가하고 셋째, repetition time(TR)과 echo time(TE)을 매우 짧게 한다는 것이다.6-8) 자기공명의 magnetic bore에는 main static magnetic coil이 감겨 있고 이 coil에 전기가 가해져 균일한 주자장을 형성한다. 경사 자장은 이와 달리 자장의 세기가 일정한 방향을 따라 선형적으로 크기가 변화(linear gradient) 하는 것을 말한다. 주파수 경사 자장이 가해지면 스핀의 위상이 흩어지는 원리를 이용하여, 반대극성(negative)의 경사 자장을 가해준 후 다시 극성을 바로(positive) 하면 주경사 자장의 면적이 같아지는 시점에 스핀 위상이 다시 모이므로 마치 메아리처럼 커지는 신호를 관찰할 수 있다.6-8) 즉 경사에코 촬영법은 빨리 촬영하고자 할 때나, 신호대 잡음비가 저하되더라도 호흡이 정지(br-eath hold)된 영상이 필요할 때, 척수 조영이나 혈관 조영의 효과를 필요로 할 때 사용할 수 있는 기법이다.6)7) 본 연구에서 사용한 3DFT-CISS MRI 촬영법은 경사에코 촬영법의 한 변형이며 true fast imaging with steady-state precession(FISP) sequence를 기본으로 하여 RF pulse의 극성을 변화(alternating:+/-)시킨 영상과 변화시키지 않고 촬영한 영상(nonalternating:+/+)을 합성하여 하나의 영상을 만드는 것이다.6-8) 이것이 CISS의 기본 원리로서 자화가 두가지의 연속적인 sequence에서 서로 건설적으로 간섭하여(constructive interference) 검은 띠 모양의 인공물이 사라지게 된다.6-8) 다른 경사에코 촬영법에 비해 비교적 촬영시간이 길지만(8∼9분), 3D에서 뛰어난 해상도와 액체의 대조도를 보이며 인공물이 없으므로 흐름이 비교적 느린 액체가 있는 부위(inner ear imaging, MR sialography, MR dacryocystography)의 고해상 영상에 유용하게 사용되고, 0.5 mm까지 절편 두께를 줄일 수 있어 내이 구조물을 3∼4개 절편으로 나누어 자세히 관찰할 수 있는 장점이 있다. 6-9) 본 연구에서는 0.7 mm의 절편 두께로 CISS법을 이용하여 내이의 횡단상 및 관상 촬영을 하였으며, 뇌척수액과 신경간의 대조도가 뛰어나 내이도에서 와우, 안면, 및 상하의 전정신경을 뇌척수액과 비교적 명확히 구별해 낼 수 있었고 내이의 막미로 구조물을 자세히 관찰할 수 있었으나 상전정신경과 하전정신경의 구별은 쉽지 않았다. 이와 같은 CISS법으로는 혈액-신경 장벽(bloodnerve barrier)을 구별할 수 없으므로 내이염, 신경염, 종양의 신경침범정도, 뇌막침범 등을 알기 위해서는 조영증강 T1 강조영상이 필요한 단점이 있다.10) 그러나 CISS법은 뇌척수액-신경 대조도가 뛰어나므로 내이도의 청신경 혹은 안면신경의 미세한 종양이나 혈관기형 등과의 감별이 필요한 경우 조영제 주입없이 이루어질 수 있으며, 또한 컴퓨터 프로그램을 이용하여 막미로를 삼차원적으로 재구성하여 내림프계의 누출이나 협착 등을 진단할 수 있다.1)6) 실제 임상에서 난청이나 어지러움증 등의 내이 질환에 대한 진단적 검사로 영상학적 방법을 이용하여 분석했던 연구들은 주로 감각신경성 난청이나 메니에르병에 대해 시행되었는데, Weber 등11)은 16명의 돌발성 감각신경성 난청환자에서 조영증강 MRI를 질환의 치료 전,후에 촬영하여 청신경 종양(acoustic neuroma), 다발성 경화증(multiple sclerosis), 뇌수막종(meningioma)을 각 1예씩 발견하여 모든 돌발성 난청환자에서 조영 증강된 MRI 촬영을 권유하였으며, Albers 등12)은 5명의 돌발성 감각신경성 난청환자의 내이를 발병 당시와 6개월 후 촬영하여 막미로내에 섬유성 혹은 골성 유착 등의 변화가 없음을 관찰하여 바이러스 감염에 의한 발병기전을 주장하였다. 어지러움증을 동반한 돌발성 감각신경성 난청 환자에서 청력 검사와 전기안진검사 및 MR 영상과의 관계를 알아본 연구10)에서는 청력검사 및 전기안진검사에서 이상을 보인 경우에만 조영 증강된 와우나 전정이 관찰되었고 증상의 소실과 함께 조영 증강도 사라지므로서 이러한 영상학적 특징이 미로 질환의 진단에 이용될 수 있다고 하였다. Casselman 등13)은 CISS법과 조영증강 T1 강조영상의 조합이 막미로 질환의 진단에 가장 적합한 MR 기법이며 추가적으로 조영 증강을 시키지 않은 T1 강조영상을 시행하므로써 내이염, 단백질성 용액(proteinaceous fluid), 아급성 출혈, 및 미로내의 종양을 진단하는데 도움을 준다고 하였으며, 3DFT-CISS상은 막미로내림프액의 섬유성 유착(fibrous obliteration)을 볼 수 있는 유일한 방법으로 막미로내의 병변을 보기위해 반드시 필요하다고 하였다.7) 또한 이들은 650명의 감각신경성 난청환자의 내이를 MRI 촬영하여 15명(2.3%)에서 내림프관 및 내림프낭의 비후를 관찰하였고 이와 같은 내이 이상(inner ear malformation)을 관찰하기 위해 일반적으로 시행하는 unenhanced, Gd-enhanced T1 강조영상과 T2 강조영상 이외에 3DFT-CISS법이 반드시 필요한 방법이라고 하였다. 내이의 구조중 전정은 직경 4 mm 크기의 난원형 구조로 전하방으로는 와우와 연결되고, 후상방으로는 반고리관과 연결되어 있으며 횡단상과 관상에서 모두 잘 보이나, 감각신경성 난청 환자 내이의 CT 촬영에서 전정의 확장과 함께 외측 반고리관의 발육부전을 보이거나 하나의 공동을 형성하는 이상 소견을 보였다는 보고도 있다. 4) 세개의 반고리관은 횡단면의 직경이 0.4 mm(골성 반고리관의 직경은 1 mm)이고 직경이 6.5 mm인 전체 고리의 2/3를 형성하며,14) 내이도는 정상인에서 중간 지점의 폭은 2.3∼6.8 mm(평균 4.2 mm)이며 내이의 선천성 병변에서 내이도의 이상적 확장이나 감소를 보일수 있다. 15) Chang 등16)의 보고에서 감각신경성 난청 환아의 측두골 CT상 이상 소견으로 와우의 저형성 즉, Mondini 기형이 가장 많이 발견되었다고 보고하였는데 본 연구에서 모든 대상자의 와우는 기저 회전부터 중간 및 첨부 회전까지 잘 관찰되었지만 와우의 이상은 관찰되지 않았으며 전정과 반고리관 및 내이도 등의 이상도 발견되지 않았다. 전정도수관은 내이의 내림프관과 내림프낭을 전정의 내측벽으로부터 후두개와까지 연결하는 통로로 후하방으로 향하고 있기 때문에 CT상 주로 횡단상에서 원위부의 관찰을 할 수 있고 16) 와우도수관은 내이의 외림프강과 지주막하를 연결하는 관으로 기저회전의 고실계에서 시작하여 후내방으로 주행하여 내이도의 후하방에 위치하는데 이는 횡단상이나 관상의 CT에서 관찰이 가능하다고 알려져 있다.16) 그러나 본 연구에서는 두 도수관의 관찰이 각각 4예에서만 가능하였는데 이는 주변골과 미로 사이의 susceptibility effect에 의한 영향으로 생각된다. 본 연구에서 시행되었던 내이의 계측 결과 만성 감각신경성 난청환자의 전정의 계측 결과 비교 대상이 되었던 건측 귀나 돌발성 난청환자의 환측 귀보다 낮은 계측치를 얻었는데, 적은 수의 환자를 대상으로 한 연구이었으므로 이러한 계측의 차이가 과연 난청의 발현 양상에 따른 변화로 보여지는지 여부는 확실치 않다. 결국 이러한 계측의 차이와 임상 증상과의 관계는 대상 환자의 증가와 난청 이외의 이명이나 어지러움증 등의 동반된 내이 증상 및 증가된 대상자에 대한 각 연령군별 비교를 함으로써 확인 될 수 있을 것으로 생각된다. 또한 이러한 방사선학적 접근으로 만성 감각신경성 난청 환자에서 막미로를 관찰함으로써 증상의 진행 양상이나 동반된 내이 증상에 따른 병리학적 변화를 예측해 볼 수 있을 것이다. 결론 3DFT-CISS MRI 촬영법은 짧은 시간내에 내이, 소뇌교각의 신경과 막미로의 뛰어난 영상을 얻을 수 있는 검사법으로 감각신경성 난청환자 및 어지러움증이나 이명 등의 내이질환 환자에서 진단 및 치료를 위한 방사선학적 검사법으로 매우 유용하며, 만성 감각신경성 난청 환자에서 이러한 촬영 기법을 통한 방사선학적 접근으로 막미로의 병리학적 변화를 예측해 볼 수 있을 것으로 생각된다.
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