다발성 골수종에서 18F-FDG-PET/CT의 임상 적용
18F-FDG PET/CT in the Clinical Assessment of Patients with Multiple Myeloma: A Pilot Study
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Abstract
목적:
본 연구에서는 다발성 골수종 초기 진단 시에 PET/CT의 임상적 유용성을 알아보고자 하였다.
방법:
새로 진단받은 다발성골수종 환자에서 초기 진단 시에 골반과 전 척추부위에 대해 MRI와 PET/CT를 모두 촬영하였다. 얻어진 영상결과의 이상유무를 비교하였고, MRI 결과와 일치하지 않은 경우가 어떤 임상적 인자와 연관이 있는지 교차 분석하였다.
결과:
총 10명의 환자가 등록되었고, 중앙 연령은 57.5세였고, 대부분의 환자가 진행된 병기였으며 IgG 유형이 7명이었다. 모든 환자에서 PET/CT가 시행되었고, 경추, 흉추, 요추, 그리고 골반 부위중 36개의 부위에 대해 MRI 촬영되었다. MRI 촬영에서 대부분(69.4%) 미만성 병변이었고, 국소병변이 8.3%, 혼합된 경우가 5.6% 그리고 16.7%에서 정상소견을 보였다. MRI 영상과 비교하여 PET/CT의 일치율은 30개의 부분에서 나타나 83.3%였고, 13.9%에서 위양성 그리고 2.8%에서 위음성을 보였다. MRI와 PET/CT간의 불일치율과 임상인자 간에는 통계적으로 유의한 인자는 없었다.
결론:
다발성 골수종의 골병변 평가시 PET/CT의 유용성을 정확하게 평가할 수 있는 잘 짜여진 대규모 연구가 필요할 것으로 여겨진다.
Trans Abstract
Background/Aims:
This study investigated the clinical utility of positron emission tomography/computed tomography (PET/CT)for evaluating bone lesions in patients with multiple myeloma before therapy.
Methods:
Whole-spine and pelvic magnetic resonance imaging (MRI) and whole-body PET/CT were conducted in patients newlydiagnosed with multiple myeloma before therapy. We compared the PET/CT and MRI results for the entire spine and pelvis, and thediscordance rates were cross-analyzed with the clinical factors.
Results:
Ten patients were enrolled (median age 57.5 years). The majority were at an advanced stage, and IgG type multiplemyeloma occurred in seven patients. All patients underwent PET/CT and 36 sites were checked on MRI. Approximately 69% of thepatients had diffuse patterns, 8.3% had focal lesions, 5.6% had mixed lesions, and 16.7% had a normal pattern on MRI. Theconcordance rate of PET/CT compared with MRI was 83.3% (30 sites). The false-positive rate was 13.9% and the false-negativerate was 2.8%. No factor predicted the discordance between the PET/CT and MRI results.
Conclusions:
A well-designed, large-scale study is warranted to confirm the accuracy of PET/CT for detecting bone lesions inthese patients. (Korean J Med 2012;82:689-695)
서 론
다발성 골수종환자에서 진단 시 병기결정은 치료의 결정과 이후 예후를 판단하는 데 필수적 인자이다. 그중 뼈의 침범 정도를 아는 것은 병기결정의 중요한 요소이다[1]. 그런데 현재까지 다발성 골수종 환자에서 효과적이면서도 편리하게 뼈의 병변을 볼 수 있는 방법에 대한 연구가 있었지만 여러 제한점이 있어, 간편하고 효과적인 이상적인 단일방법은 없는 실정이다[2].
MRI (magnetic resonance imaging)는 다발성 골수종 환자의 뼈와 골수 침범을 평가하는데 단순 X-선 촬영보다 더 정밀하게 평가할 수 있어, 다발성 골수종의 초기평가 시, 특히 척수와 골반부위에 대해서는 다른 검사 방법보다 표준방법으로 사용되고 있다[3]. 하지만 MRI가 표준검사로 여겨지기에는 여러 제한점이 있다. 우선 검사 소요 시간이 길어서 환자가 불편해하고, 반복평가가 어려우며, 전신촬영을 하기에는 제한점이 있고, 또한 국내에서는 보험규정과 관련하여 시행이 어려운 경우가 많다.
18F-fluorodeoxyglucose (FDG)를 사용한 양전자단층촬영술(positron emission tomography, PET)은 전신촬영을 한번에 할 수 있고, 세포의 대사적 활성도를 반영하여, 암환자에서 병기결정, 치료반응평가, 그리고 재발에 대한 평가에 있어 높은 정확도와 편리함으로 여러 고형암에서 현재 널리 사용되고 있는 검사방법이다[4]. 다발성 골수종에서는 전신을 한번에 촬영할 수 있다는 점과 활성 골수종(active myeloma) 병변을 찾을 수 있다는 점에서 PET이 다발성 골수종의 초기평가에 이용될 수 있는지 몇몇 연구가 시도되고 있고[5], 이후 다발성골수종의 치료 이후의 평가에 그 역할이 어떠한가에 대해서도 많은 연구가 이루어지고 있다[6,7]. 또한 PET/CT (computed tomographpy)는 PET의 결과와 더불어 CT 영상으로 골병변을 더 정밀하게 발견할 수 있을 것으로 여겨진다.
따라서 본 연구에서는 기존에 다발성골수종 환자의 골병변 평가에 표준검사 방법으로 여겨지고 있는 MRI와 전신평가가 용이한 PET/CT의 결과를 비교하여, 다발성골수종환자의 평가시에 PET/CT가 임상적으로 어떻게 이용될 수 있는지 알아보고자 하였다.
대상 및 방법
연구 대상
병리학적으로 확인되어 새로 진단된 18세 이상의 치료받지 않은 다발성 골수종 환자를 대상으로 하였다. 모든 환자는 충분히 정보를 제공받은 후 동의서에 서명하였으며, 타 장기에 이차암이 있는 환자는 배제하였다.
MRI 영상 획득 및 분석
모든 환자에서 경추, 흉추 및 요추 그리고 골반부위를 포함하여 1.5T MRI (Signa HDxt; GE Medical Systems, Milwaukee, Wis)를 시행하였다. 척추 MR 영상은 척추 전용 코일(coil)을 이용하여, 시상(saggital)면으로 T2 강조 영상(repetition time (TR)/echo time (TE), 3,000/100), 지방억제 T2 강조 영상(TR/ TE, 3,000/100)와 T1 강조 영상(TR/TE, 600/10)을 3.5 mm 두께로 얻었다. 골반 MR 영상은 몸통(torso) 코일을 사용하여, 관상(coronal)면으로 지방억제 T2 강조 영상(TR/TE, 4,000/88)을 5 mm 두께로 얻었다. 촬영시간은 척추 MR 검사가 9분, 골반 MR 검사가 3분 40초였다. 영상에 대한 분석 시에는 각각의 병변을 영상학적 특징에 따라 네 가지로 구분해 보았는데[8-10], 국소 병변과 미만성 침범 혹은 국소병변과 미만성 침범이 혼합된 경우, 그리고 정상소견 네 가지로 구분하여 각각 a, b, c, d로 표기하였다. 미만성 병변은 환자의 연령대에서 보일 수 있는 골수의 신호보다 균질한 신호감소가 보일 때로 정의하고, 국소 병변은 T1 강조영상에서 주위의 골수의 신호강도와 비교하여 저신호강도 T2 강조 영상에서 고신호강도를 보이는 것을 말하고, 혼합된 경우는 두 가지 병변이 혼재되어 보일 때로 정의한다[11].
PET/CT 영상 획득 및 분석
공복 혈당은 180 mg/dL 이하일 때만 PET을 시행하였다. 환자는 FDG 0.7 MBq/kg를 정맥주사 후 50분간 안정을 취하고 2분 30초 동안 PET 영상을 얻었다. PET/CT 카메라(biograph 2, Siemens)를 이용하여 CT 영상을 얻고, PET 감쇄보정영상을 얻었다. 경추, 흉추, 요추, 그리고 골반으로 각각 4부위를 구분하여 국소섭취증가 여부를 한 명의 핵의학과 전문의와 한 명의 영상의학 전공의가 함께 합의하에 판독하였다. 척추의 국소섭취 증가가 뚜렷한 경우와 섭취증가가 경미하게 보이는 경우를 모두 척추 침범의 양성으로 분류하였다.
MRI 영상과 PET/CT 영상의 비교 분석
MRI 영상을 표준검사 방법으로 하여, 이와 PET/CT 영상을 비교하여 이상소견여부에 대해 경추, 흉추, 요추, 골반으로 각 부위별로 MRI와 PET/CT 영상의 일치 여부를 분석하였다. 이때에 MRI의 영상학적 특징은 고려하지 않았다.
통계 분석
영상의 일치도 분석 시에는 각 척추 부위에 대한 병변의 유무에 관하여 일치도를 비교하였고, 이러한 일치도와 임상적 특징과의 연관성을 확인하기 위해서 각각의 요소에 대해 교차 분석을 하였다. 교차 분석 시에는 Fisher의 직접 확률계산법을 통해 p 값을 계산하였고, p 값이 0.05 미만인 경우에 통계적으로 유의성이 있다고 정의되었다.
결 과
초기 환자의 특성
2007년 7월부터 2010년 5월까지 10명의 환자가 등록되었다. 모든 환자에서 전신 PET/CT와 MRI가 시행되었다. MRI는 모든 환자에서 경추와 흉추, 요추 및 골반촬영이 추천되었지만 2명의 환자의 4개의 부분에서 환자의 거부로 촬영이 누락되었다.
전체 10명 환자 중 남성이 3명, 여성이 7명이었고, 중앙 연령은 57.5세였다. 질병의 아형은 IgG유형이 7명으로 가장 많이 차지 하였고, IgA유형이 한 명, 경쇄질환(light chain disease)이 2명이었다. Durie & Salmon 병기에 의하면 모든 환자가 III기였으며 IIIA가 8명, IIIB가 두 명이었다. 국제 병기 분류법(International staging system, ISS)에 따르면 I기 2명, II기 4명, 그리고 III기가 4명이었다. 혈색소와 칼슘, 알부민, 혈청 크레아티닌의 중앙값은 각각 9.2 g/dL, 11.1 mg/dL, 3.4 g/dL, 그리고 4.2 mg/dL였다. 또한 혈중 β2-microglobulin은 중앙값이 7,823.8 ng/mL (범위 2,165.8-12,647.6)였다. 위의 환자들의 특성에 대한 내용을 표 1에 정리하였다(Table 1).
Patient characteristics
MRI의 특성
10명의 환자에서 각각의 부위에 대해 총 36가지의 영상을 얻었다. 대부분 미만성 병변이었는데 전체 36개의 부분 중 25개(69.4%)였고, 국소 병변이 3부분(8.3%), 혼합된 경우가 2부분(5.6%) 그리고 6개(16.7%)의 부분에서 정상소견을 보였다. 각각 환자들의 MRI에서의 골수침범에 대한 특성을 표 2에 정리하여 기술하였다(Table 2).
The MRI characteristics of the lesions
PET/CT 영상의 특성 및 MRI와의 비교
10명의 환자에서 전신 PET/CT가 촬영되었다. 모든 환자에서 골병변 외에 골수종의 침범은 보이지 않았고, case 4에서 척추 외에 양측 대퇴골과 늑골에 골수종의 침범이 확인되어, MRI에서 확인된 병변 외에 추가 병변을 발견할 수 있었다.
MRI 영상과 PET/CT 영상을 각각 척추 부위에 대해 이상소견의 유무를 비교하여 보았는데, 총 10명의 환자 중 2명의 환자에서 누락된 4개의 부분을 제외하고 36개의 부분에 대해 일치율을 분석하였다(Table 3). MR 영상과 비교하여 PET/CT의 일치율은 30개의 부분에서 나타나 83.3%였다. MR 영상과 일치하지 않은 6개의 영상 중 5개는 위양성을 보인 경우였고(13.9%), 나머지 한 개의 부위에서는 위음성을 보였다(2.8%). 어떤 임상인자가 PET/CT 영상과 MR 영상의 불일치율에 대해 관련이 있는지 각각의 인자와 교차분석을 하였을 때 통계적으로 유의한 인자는 없었다(Table 4).
Comparison of the accuracy of PET/CT and MRI
Cross-table analysis of the discrepancies in the imaging results and clinical factors
고 찰
다발성 골수종은 형질세포로 구성된 클론성 B세포 종양의 원형으로 형질세포의 골수 침윤, 단 클론단백 생산 및 면역결핍에 의한 증상이 나타난다. 이 중 형질세포의 골수 침윤으로 특징적으로 척추통증이 많이 발생하며, 이러한 뼈의 통증은 진단 시부터 발생하여 진단 시 2/3에서 나타날 정도로 주 증상이다. 이러한 골 병변은 다발성 골수종에서 진단, 병기판정, 그리고 예후판정에 중요한 의미를 갖는다[1]. 이와 같이 다발성 골수종에서 골 병변을 평가하는 것은 임상적으로 매우 중요한데, 그것을 평가하는 방법에 대해서는 아직까지 많은 논란이 있는 상태이다. 전통적으로 단순 X-선 검사가 골 용해성인 다발성골수종의 병변을 발견하는 데 가장 중요한 검사방법이며, 대체적으로 아직까지 표준방법으로 여겨지고 있다. 단순 X-선 검사는 비용적으로도 저렴해서 다발성골수종환자에서 진단 시에 무증상부위까지 골 용해성 병변을 확인하기 위해 촬영되는데, 용해성 골 병변을 발견하는 데는 유용하나, 골 파괴를 일으키지 않는 병변이나 골수 외 병변을 진단하는 데 어렵고, 병변의 활성도를 알 수 없어 치료 후 추적관찰에 제한적이다[12]. 이러한 제한점으로 교과서적으로는 표준방법으로 여겨지나 실제 임상에서는 진단의 표준방법으로 사용되기가 어려운 점이 있다. 이와 함께 전신을 촬영할 수 있다는 용이성 때문에 Tc-99m을 이용한 골스캔(bone scan)도 사용되는데, 골스캔은 다발성골수종이 특징적으로 골 용해성 병변을 보이기 때문에 단순 X-선 촬영보다 추천되지는 못한다[13]. 이와 함께 MRI도 다발성 골수종의 골 병변을 평가하는 데 추천되는 방법이다. MRI는 무증상적 병변을 확인할 수 있다는 점과 골침범양상이 예후와 관련된다는 점에서 다른 방법보다 우월하며, 특히 척추와 골반을 평가하는 데는 척수압박증후군을 진단할 수 있어 다른 어떤 영상방법보다 우선되는 검사방법으로 여겨지고 있다[14,15]. 하지만 MRI도 몇 가지 제한점을 갖는데, 우선 전신을 촬영하기 어렵다는 점과 매우 고가라는 점, 그리고 골수 외 형질 세포종을 발견하기 어렵다는 점에서 국내에서 임상의들이 표준방법으로 사용하기에는 제한점이 있고, 골 파괴 병변을 잘 구분하지 못해 실제보다 높게 병기가 측정될 수 있다는 점과 치료 후 반응평가가 어렵다는 단점이 제시되고 있다[16].
PET은 전신촬영을 한번에 할 수 있고, 세포의 대사적 활성도를 반영하여, 암환자에서 병기결정, 치료반응평가, 그리고 재발에 대한 평가에 있어 높은 정확도와 편리함으로 여러 고형암에서 현재 널리 사용되고 있는 검사방법이다[4]. 다발성 골수종에서도 이러한 이점과 함께 활성골수종 병변을 찾을 수 있다는 장점으로 유용한 영상학적 방법이 될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 이러한 기대하에 여러 연구가 진행되었는데, 주로 예후 예측과 함께 치료 효과판정에 유용하다고 알려져 있으며[5,17] 특히 자가골수 이식 후 예후를 예측하는데 효과적이라고 알려져 있다[7]. 이와 달리 다발성 골수종의 초기 평가에 대한 연구는 적은 편인데[18], 대표적으로 최근에 발표된 Mulligan 등[6]과 Sager 등[19]의 연구가 있는데, 이에 의하면 PET에 의한 골병변의 발견 예민도는 92.7%였고, 단순 X-선 촬영에서 발견되지 않은 추가 병변이 PET에 의해 14명에 발견되었다고 하였다. 하지만 국소 혹은 미만성과 혼재된 병변의 예측도는 100%였으나, 상대적으로 미만성 병변의 예측도는 75%로 낮았다. 더불어, PET/CT는 CT상 골파괴 병변을 관찰할 수 있어, PET보다 유용할 것으로 여겨진다[6,20].
본 연구에서는 현재 다발성 골수종의 척수 및 골반 병변에 대한 표준방법으로 제시되고 있는 MRI [15]와 비교하여 PET/CT의 결과를 분석해 보았다. 총 10명의 환자, 36개의 부위 중 대부분에서 병변의 유무를 파악하는 데 MRI와 일치하는 결과를 보였으며, 일부 6개의 부위에서는 MRI와 다른 결과를 보여, 결국 83.3%의 높은 정밀도를 보였다. 본 연구에서 확인된 불일치의 경우를 조직검사로 특정부위의 침범부위를 확인하지 않은 상황에서 PET/CT의 위음성 혹은 위양성이라고 단정할 수는 없지만 아직 PET/CT의 정밀성이 확정되지 않은 상황이어서 더욱 연구가 필요할 것으로 여겨지며, 추가적인 조직검사나 추적 검사를 통해 더욱 정확한 영상적 도구가 어떤 것이지 밝혀낼 수 있을 것이다. 이런 불일치의 경우가 어떤 임상적 특징과 관련되는지 알아보고자 본 연구에서는 연령, 성별, 알부민, 헤모글로빈, 칼슘, 그리고 β2-microglobulin과 교차분석을 시도해보았지만 의미 있는 변수는 찾지 못했다. 이는 적은 환자수로 인해 통계적 차이를 얻지 못했을 가능성이 있다. 단 젊은 연령과 높은 β2- microblulin에서 불일치의 경향을 보이는 것을 확인할 수 있었고, 특히 젊은 연령에서 골수의 활성도가 높아 위양성을 보이는 것으로 추정된다. 또한 본 연구에서는 소규모 연구라는 제한점이 있기는 하지만 다른 영상에서 단번에 확인하기 어려운 추가적인 골병변 외의 병변은 발견되지 않았다. 또한 압박성 골절이 동반된 경우에 FDG 섭취가 증가되어 판독이 용이하였는데, 경추 부위는 압박성 골절 동반이 적고, 골용적이 적어 다른 부위보다 육안적으로 판독하기가 어려운 경향이 있었다.
정리하면, 본 연구는 다발성 골수종에서 골 병변을 파악하는데, PET/CT는 MRI와 비교하여 비교적 높은 정밀도를 보였으며, 대체로 젊은 연령에서 위양성인 경우가 많았다. PET/CT의 정밀도를 더욱 정확하기 증명하기 위해서는 조직검사와 함께 장기적인 추적검사를 토대로 분석이 필요할 것으로 여겨진다. 본 연구가 소규모 연구라는 제한점이 있지만 다발성 골수종의 초기 평가 시 PET/CT의 유용성을 알아 보고자 했던 사전조사로서 의미를 가지며, 이를 토대로 추후 대규모 연구가 계획될 때 본 연구의 결과가 이후의 연구 계획 설정 시 도움이 될 것으로 여겨진다.