서     론

   두경부암 진단과 병기설정 및 치료 후 추적관찰 시에 세침흡인 세포검사, 조직 검사 및 단순 X-선 촬영, 초음파, 전산화 단층촬영(CT), 자기공명영상(MRI) 등의 영상 진단법이 주로 이용되고 있다. 특히 CT 및 MRI는 뛰어난 해상도로 종괴의 해부학적 양상을 영상화하고 위치를 판별하는데 유용하지만, 아직도 예민도 및 특이도가 문제가 되고 있다.¹⁾ 즉, 이러한 영상 진단법은 원발부위 불명의 경부종양(unknown primary neck node)의 원발병소 위치 파악, 전이 발견, 치료에 대한 반응, 재발과 수술에 따른 반흔과의 구별, 재발과 방사선 치료 후 조직변화와의 구별 등에 많은 한계가 있다.
   이러한 한계를 극복하기 위하여 암조직의 대사 측면을 영상화하기 위한 여러 가지 핵의학적 검사들로 단세포군 항체를 이용한 검사,²⁾ Tc-201 SPECT,³⁾ Tc-99m-pentavalent DMSA, Tc-99m-sestamibi SPECT⁴⁾ 등의 방법이 이용되고 있는데, 특히 2-[F-18]fluoro-2-deoxy-d-glucose(FDG)를 사용한 양전자 방출 단층촬영(Positron emission tomography；PET)이 유용한 것으로 밝혀졌다.^5-7) 이는 정상세포보다 암세포가 당분해(glycolysis) 능력이 더 항진되어 있는 것에 기초한 것으로, FDG 섭취정도는 암의 악성도에 비례한 것으로 알려져 있다.⁸⁾ 그러나, 고가의 장비에 따른 촬영 비용이 비싸다는 이유로 전신 PET scanner가 널리 이용되지 못하는 제한점 때문에 양전자 방출체의 511-keV 광자의 대체 영상화 방법으로 최근 동시계수(coincidence) 회로를 사용한 이중헤드 감마카메라(dual head gamma camera with coincidence module)가 개발되게 되었다.
   본 연구는 이러한 동시계수(coincidence) 회로를 이용한 이중헤드 감마카메라의 FDG 영상으로 두경부암의 일차성 병변과 전이 림프절의 발견 및 치료 후 잔존 또는 재발여부를 기존의 다른 영상 진단법(CT 또는 MRI)과 비교 평가하여 그 임상적 유용성을 알아보고자 하였다.

대상 및 방법

대  상

   임상적으로 두경부암이 의심되는 환자 7예와 이미 두경부암으로 진단 받고 치료를 받은 후 경과관찰을 위해 검사를 실시한 20예의 환자를 대상으로 하였다. 실제 대상은 26예(1예는 치료 전 후 각각 1회씩 검사를 받음)로 남자는 18예, 여자는 8예 였으며, 연령의 분포는 25세에서 79세(평균 나이 50.6세)였다. 암의 병리조직학적 진단은 악성 림프종 9예, 미분화암 8예, 편평상피암 7예, 유잉육종 1예, 선양낭성암 1예(adenoid cystic cancer)였다. 원발암의 위치는 비인두가 14예(55%)로 가장 많았고, 편도 4예, 후두, 비강 그리고 림프절이 각 2예, 기관, 하악이 각 1예였다(Table 1). 1명의 환자는 치료전후 각각 1회 검사를 받았고, 3명의 환자는 치료 후 3개월 간격으로 2회 검사를 시행 받아 모두 30예의 FDG Coincidence 영상을 얻을 수 있었다. 추적관찰기간은 9~73개월로 평균 1년 7개월이었다.

방  법

   모든 환자들은 8~12 시간이상 금식한 상태에서 검사를 시행하였다. F-18-FDG 3~10 mCi(185~370 MBq)를 정맥 주사한 후 1시간 경과 후에 Coincidence module을 가진 이중 헤드 감마 카메라(VariCam, Elscint, Haifa, Israel)를 사용하여 경부를 중심으로 FDG 영상을 시작하였다. 납, 주석, 구리로 된 고에너지 필터(high energy filter)와 고에너지 격벽(high energy septa)을 장착하였고, 단일 회전 이중 헤드로 3분간 한번 회전하여 물리적 붕괴를 교정하였으며, 한 부위 당 10회전을 실시하여 30분간 영상을 획득하였다. 영상은 횡단면, 시상면, 관상면을 0.6~1.2 cm 간격으로 구성하였다.
   FDG CoDe PET는 시각적 분석을 통해 정상적 섭취가 있는 곳을 제외한 국소적 섭취를 보이는 곳을 종양에 의한 섭취로 보았다. 이러한 FDG 국소적 섭취를 보이는 병변 또는 CT/MRI에서 병변이 의심되는 부위는 다른 방사선 소견과 연관하여 해부학적 위치를 결정하고 세침흡인 세포검사나 생검 등으로 확진하였고, 그 외의 경우에서는 3개월 이상의 임상 및 방사선 검사의 추적관찰로 평가하였다. 따라서 대부분의 환자들은 조영 증강 MRI(1.5 Tesla, Signa, GE Medical systems)를 이용하여 조영제 사용 전 후의 T1, T2 영상을 5 mm 간격으로 얻어 비교하였다. 일부 환자들은 CT 영상을 얻어 비교하였다. 영상에서 조영제 증가와 함께 침습하는 종괴가 있는 경우, 그리고 1 cm 이상의 직경을 갖거나, 내부괴사가 있는 경우 악성 림프절로 판정하여 양성으로 판단하였다. FDG의 정량적 분석을 위해 FDG 섭취가 뚜렷한 면을 골라 병변에 꼭 맞게 관심영역을 설정하고 반대편의 상동조직에 대조영역을 두어 픽셀 당 평균 계수율로 섭취비를 구하였다. 위양성 섭취와 진양성 섭취는 Mann-Whitney U-test를 이용하여 유의한 차이가 있는지 알아보았다.

결     과

   치료 전 검사를 시행한 군(pretherapy group)의 7예 중 FDG CoDe PET을 이용하여 원발병소의 FDG 섭취를 보인 경우는 7예 중 5예로 71%의 예민도(sensitivity)를 보였고, CT/MRI의 경우는 6예에서 양성을 보여 86%의 예민도를 보였다. 비강의 악성 림프종 1예는 FDG CoDe PET과 CT/MRI 모두에서 위음성을 보였고, 비인두의 미분화암 1예는 FDG CoDe PET에서만 위음성을 보였다. 경부 림프절을 좌우로 구분하여 평가한 경우, FDG CoDe PET과 CT/MRI 모두에서 미분화암 1예가 음성으로 나타나 예민도는 모두 82%였다(Table 2).
   치료 후 추적관찰 기간동안 검사를 시행한 군(posttherapy group)의 20예에서는 원발암의 경우, FDG CoDe PET에서는 위양성이나 위음성이 없었으나(예민도 100%, 특이도 100%), CT/MRI에서는 6예의 위양성을 보였다(예민도 100%, 특이도 67%). 좌우 경부 림프절의 경우, PET에서는 4예의 위양성을 보였고(예민도 100%, 특이도 91%), CT/MRI에서는 2예의 위양성을 보였다(예민도 100%, 특이도 95%)(Table 2). Figs. 1 and 2는 증례에 대한 설명이다.
   원발암 부위와 림프절에서 FDG 섭취가 있었던 부위(진양성)의 FDG 섭취비는 평균 4.96±3.1(1.89~11.3) 였으며, 위양성으로 판정되었던 부위는 평균 1.67±0.07 였다. 통계적으로 진양성과 위양성의 FDG 섭취비는 유의한 차이(p＝0.005)가 있었다(Table 3).

고     찰

   F-18-FDG를 이용하여 당 대사를 영상화할 수 있게 된 후 PET는 암 환자의 영상진단 및 추적 검사에 CT/MRI 등에 상호 보완적으로 사용할 수 있는 검사가 되었다. F-18-FDG는 포도당과 같은 방식에 의해 암 세포내로 이동되어 인산화되므로 더 이상 대사가 일어나지 않고 세포내에 머무르게 된다.⁹⁾ 또한 암세포는 세포 표면에 포도당 운반체의 수가 정상 세포보다 증가되어 있다.¹⁰⁾ Haberkorn 등¹¹⁾은 편평세포암에서 암세포의 증식률과 FDG 섭취정도를 비교하여 상관관계를 입증하였다. 이러한 포도당 대사율의 상대적 차이에 근거해 암을 찾아내는 F-18-FDG PET는 이미 많은 종류의 암 환자에서 임상에 적용되어 영상화에 성공하였다.¹²⁾
   두경부암에서의 F-18-FDG PET의 예민도, 특이도는 CT/MRI 등의 해부학적 영상보다 높은 것으로 알려져 있다.^7)13)14) 그러나 CT/MRI 등이 자세한 해부학적 정보를 제공하면서 암의 위치를 구체적으로 알 수 있고 비교적 촬영비가 저렴한 반면에, PET는 해상도가 떨어지고 촬영비가 고가라는 단점이 있어 그 사용에 제한이 되어 왔다. 실제 전신 PET은 스캐너와 싸이클로트론 등이 필요하며 시설비가 약 550만 달러로 고가이고, 촬영비는 국내에서 약 95~150만원에 달한다. 이러한 기존 PET의 한계를 극복하면서 장점을 살리기 위하여 이중헤드 감마 카메라를 이용한 Co-De PET이 개발되게 되었는데, 이는 싸이클로트론 등을 직접 필요로 하지 않으며, 시설비가 55만 달러, 촬영비가 30만원 정도로 전신 PET의 1/10에 불과하다. 반면, 전신을 1회에 찍을 수 없고 상대적으로 해상도가 떨어진다는 단점이 있다. Lapela 등¹⁵⁾은 두경부암의 재발판정에 FDG Co-De PET이 유용하다고 보고한 바 있으나, 아직 장비가 널리 보급되어 있지는 않은 실정이고, 본원에서 사용중인 CoDe PET은 아시아에서 유일한 것으로 알려져 있다.
   두경부 영역에서 원발암 및 악성 림프절의 발견에 대한 F-18-FDG PET의 예민도는 88-100%로 CT/MRI의 60~88% 보다 높다고 보고되고 있다^.7)13)14) 본 연구에서도 원발암의 경우 CoDe PET의 예민도는 71%, CT/MRI는 86%였으며, 림프절의 경우 CoDe PET과 CT/MRI 모두 예민도가 82%로 유사하였다. 본 연구에서 CT에서 발견한 병변을 FDG CoDe PET에서 위음성으로 판독한 1예는 T1 병기로서 병변의 크기가 작아 partial volume effect가 있었거나, 낮은 당 대사율로 주변 정상 조직과 구분이 되지 않았기 때문에 발생한 것으로 여겨진다.¹⁶⁾ 이렇듯 FDG CoDe PET의 정확도가 CT/MRI등의 정확도에 견줄 만 하지만 암의 침습 깊이나 파급범위를 정확하게 평가하지는 못하는 단점이 있어 병기결정에 널리 사용될 수 없는 단점이 있다. 하지만 암의 대사적 측면을 이용한 PET의 기능적 영상으로 원발부위 미상의 악성 림프절의 경우 원발부위 발견 및 10 mm 이하의 작은 악성 림프절 발견에 유용하리라 여겨진다.
   수술, 방사선 치료 및 항암화학요법을 받은 두경부암 환자는 치료에 따른 조직 반흔 및 부종, 섬유화 등으로 암조직의 잔여 또는 재발 여부를 확인하기가 쉽지 않다. 가장 좋은 방법은 세침흡인검사나 생검을 통한 조직학적 확진이지만, 침습적이고 부위에 따라 쉽지 않을 수도 있고, 표본오차(sampling error)가 있기 때문에 기능적 영상이 보완적으로 필요하게 된다. 본 연구에서도 치료 후 군에서는 원발부위의 경우 FDG CoDe PET은 100%의 특이도를 보여 CT/MRI의 67%보다 높았고, 경부 림프절의 경우 FDG CoDe PET은 91%의 특이도로 CT/MRI의 95%와 유사한 결과를 보였다. 특히 CT/MRI에서 위양성을 보인 6예 중 5예가 비인두였으며, 이는 모두 FDG CoDe PET에서 진음성으로 영상화되어 비인두의 치료 후 조직변화에 따른 CT/MRI의 판독 오류를 PET이 충분히 보완 할 수 있으리라 생각된다(Figs. 1 and 2). 따라서 FDG CoDe PET을 이용한 기능적 영상이 치료 후 두경부암 환자의 추적관찰에 CT/MRI 이상으로 유용하게 사용 될 수 있을 것이다. 특히 CT/MRI 등에 잔여, 재발로 의심되는 병소가 발견되었지만 임상적으로 재발이 의심되지 않는 경우, PET의 높은 예민도와 특이도를 이용하여 진단함으로써 반복적 생검 등을 피할 수 있으리라 여겨진다.¹⁴⁾
   치료 후 군의 경부 림프절의 평가에서, FDG는 위양성이 4예로 CT/MRI의 1예보다 많았는데, 이는 경부 근육에 의한 정상적인 섭취를 림프절 침습으로 해석한 결과이다. 환자들이 FDG 주사 후 검사 시까지 경부 근육에 힘을 많이 가한다거나, 영상을 얻을 때 환자의 자세가 한쪽으로 치우쳐서 비대칭적 경부 섭취를 가져온 것으로 생각된다. 이러한 위양성을 줄이기 위해 근육 이완제를 검사 전에 투여하거나¹⁷⁾ 성대의 섭취를 줄이기 위해 발성을 금지하는 등의 노력이 시도되고 있다. 한편 L-[¹¹CH3-]methionine¹⁸⁾과 L-1-[C-11]-tyrosine¹⁹⁾ 등의 다른 PET 영상 의약품이 소개되고 있으나, PET 스캐너와 싸이클로트론 등의 고가 장비가 필요하기 때문에 널리 쓰이기는 힘들다.
   따라서 최근 핵의학 영상의 정량적 분석을 통하여 이러한 문제점을 극복하기 위한 노력이 시도되고 있다. TL-201이나 Tc-99m-MIBI 등의 방사선 의약품을 종양 환자에 적용한 예에서는 반대편 상동조직에 대한 섭취비를 구하는 것이 보통이다. 전신 PET에서는 SUV(standard uptake value)를 구하여 악성과 양성을 감별하는 것이 널리 이용되고 있으며, 두경부 종양에서도 매우 유용한 것으로 나타났다.⁶⁾²⁰⁾ 본 연구에서는 SUV를 구하는 것이 불가능하므로 감마 카메라가 이용되는 다른 방사선 의약품과 마찬가지로 육안적으로 FDG 섭취가 있었던 부분에 관심영역을 그려 반대편에 대한 섭취비를 구하여 본 결과 암의 침범이 있는 조직과 없는 조직이 통계적으로 유의한 차이(p＝0.005)를 보였다(Table 3). 이러한 결과는 보다 객관적이고 정량적으로 종양 대사의 데이터를 제시할 수 있어 치료 전후의 비교에 도움이 될 것으로 보인다.
   본 연구는 수술적 치료를 받은 환자가 2예에 불과해 실제 원발병소의 광범위한 제거 및 경부곽청술을 시행한 경우에도 PET이 유용한 지 쉽게 판단하기 힘든 한계가 있다. 이는 특히 구강이나 비강의 점막, 인후두 등에 FDG가 본래 강한 정상 섭취를 보이고, 수술로 인한 해부학적, 조직학적 변화로 그 섭취가 변화한다는 것을 고려할 때 그 유용성을 구체적으로 평가해 볼 필요가 있다. 또한 경부곽청술에 따른 좌우 또는 영역의 차이가 어떠한 결과를 보이는 지도 앞으로 시행할 과제이다.

결     론

   본 연구를 통하여, 전신 PET 대신에 동시계수 회로를 이용한 이중헤드 감마카메라의 FDG 영상이 두경부암 환자에서 원발암 발견 및 병기 결정에 CT나 MRI의 방사선학적 검사와 견줄 만한 대등한 결과를 보였음을 알 수 있었다. 또한 치료 후 군에서 원발병소의 치료 후 변화와 암의 잔류 또는 재발여부를 구분하는데 있어서 CT/MRI(67%) 보다 높은 특이도(100%)를 보였다. 특히 비인강암의 치료 후 추적관찰에 CT/MRI 보다 유용함을 알 수 있었다. 한편 경부 림프절의 경우 CT/MRI 보다 PET이 많은 위양성을 보였는데, 이는 근육의 긴장 또는 자세의 변화에 기인한 것으로 여겨지며 정량적 분석을 통하여 개선될 수 있으리라 사료된다.
   따라서 전신 PET이 싸이클로트론 등의 고가의 장비를 필요로 하는 것에 비해 감마카메라를 이용한 CoDe PET이 저렴한 시설비와 촬영비로 높은 정확도를 갖는 영상임을 감안할 때 두경부암 영역의 진단 및 치료 후 추적 관찰에 널리 사용될 수 있으리라 생각된다.

1. Steinkamp HJ, Heim T, Zwicker C, Mathe F, Schorner W, Felix R. The value of nuclear magnetic resonance tomography in tumor staging of laryngeal/hypopharyngeal cancer. HNO 1992;40:339-45.

2. De Bree R, Roos JC, Qual JJ. Clinical imaging of head and neck cancer with Tc-99m-labeled monoclonal antibody E481gG or F (ab')2. J Nucl Med 1994;35:775-83.

3. Wang SJ, Hsu CY, Lin WY, Kao CH, Jan JS, Yeh SH. Comparison of Tl-201 and Tc-99m-MIBI SPECT imaging in nasopharyngeal carcinoma. Clin Nucl Med 1995;20:800-2.

4. Watkison JC, Clarke EM, Shaheen OH. An evaluation of the uptake of technetium-99m (V) dimercaptosuccinic acid in patients with squamous carcinoma of the head and neck. Clin Otolaryngol 1987;12:405-11.

5. Zeitouni AG, Yamamoto YL, Black M, Gjedde A. Functional imaging of head and neck tumors using positron emission tomography. J Otolaryngol 1994;23:77-80.

6. Reisser C, Dimitrkopoulou-Strauss A, Seifert LG. Chemotherapeutic management of head and neck malignancies with positron emission tomography. Arch Otolaryngol Head Neck Surg 1995;121:272-6.

7. Braams JW, Pruim J, Freling NJ, Nikkels PG, Roodenburg JL, Boering G, et al. Detection of lymph node metastasis of squamous cell cancer of head and neck with FDG-PET and MRI. J Nucl Med 1995;36:211-6.

8. Minn H, Joensuu H, Ahonen A, Klempi P. FDG imaging: A method to assess the proliferative activity of human cancer in vivo. Cancer 1988;61:1776-81.

9. Gallalgher BM, Fowler JS, Gutterson NI. Metabolic trapping as a principle of radiopharmaceutical design; Some factors responsible for the biodistribution of fluorine-18-FDG. J Nucl Med 1978;19:1154-61.

10. Higashi T, Tamaki N, Honda T, Torizuka T, Kimura T, Inokuma T. Expression of glucose transporters in human pancreatic tumors compared with increased FDG accumulation in PET study. J Nucl Med 1997;38:1337-44.

11. Haberkorn U, Strauss LG, Dimitrakoupilou A, Seihert E, Oberdorfer F. Fluorodeoxyglucose imaging of advanced head and neck cancer after chemotherapy. J Nucl Med 1993;43:12-7.

12. Rigo P, Paulus P, Kachen BJ, Hustinx R, Bury T, Jerusalem G, et al. Oncological applications of positron emission tomography with F-18-fluorodeoxyglucose. Ear J Nucl Med 1996;23:1641-74.

13. Bailet JW, Abemayor E, Jabour BA, Hawkins RA, Ho C, Ward PH. PET：A new, precise imaging modality for detection of primary head and neck tumors and assessment of cervical adenopathy. Laryngoscope 1992;102:281-9.

14. McGuirt WF, Greven KM, Keyes JW Jr, Williams DW 3rd, Watson NE Jr, Geisinger KR, et al. PET in the evaluation of laryngeal carcinoma. Ann Otol Rhinol Laryngol 1995;104:274-8.

15. Lapela M, Grenman R, Kurki T, Joensuu H, leskinen S, Lindholm P, et al. Head and Neck cancer: Detection of recurrence with PET and 2-[F-18] fluoro-2deoxy-D-glucose. Radiology 1995;197:205-11.

16. Di Chiro G. Positron emission tomography using [18F]fluorodeoxyglucose in brain tumors: A powerful diagnostic and prognostic tool. Invest Radiol 1986;22:360-71.

17. Barrington SF, Maisey MN. Skeletal muscle uptake of fluorine-18-FDG: Effect of oral diltiazem. J Nucl Med 1996;37:1127-9.

18. Leskinen-Kallio S, Nagren K, Lehikohinen P, Ruotsalainen U, Teras M, Joensuu H. Carbon-11-methionine and PET is an effective method to image head and neck cancer. J Nucl Med 1992;33:691-5.

19. Braams JW, Pruim J, Nikkels PGJ, Roodenburg JLN, Vaalburg W, Vermey A. Nodal spread of squamous cell carcinoma of the oral cavity detected with PET-tyrosine, MRI and CT. J Nucl Med 1996;37:897-901.

20. Sakamoto H, Nakai Y, Okamura T, Ochi H. Positron emission tomographic imaging of head and neck lesions. Eur Arch Otorhinolaryngol 1997;254:S123-6.