Usefulness of Radiology for Audiology

Hwang, Dae Hyun; Kang, Ik Won

Review

Auditory neuroscience

Korean Journal of Audiology 2002;6(2):76-82.

Usefulness of Radiology for Audiology

Dae Hyun Hwang, Ik Won Kang

Department of Radiology, College of Medicine, Hallym University, Seoul, Korea

청각학에 있어 방사선학의 유용성

황대현^, 강익원

한림대학교 의과대학 진단방사선과학교실

교신저자：황대현, 150-030 서울 영등포구 영등포동 94-200
전화) (02) 2639-5539(연구실), 5542(판독실) · 전송) (02) 2679-0121 · E-mail：mddhhwang@yahoo.com, mddhhwang@hanmail.net

서 론

과학이 구조(structure)와 기능(function)이라는 두 부분으로 이루어진다면 청각학은 기능에 가까울 것이고 방사선학이란 구조에 가까울 것이다. 톰 왓슨과 크릭에 의한 DNA구조가 밝혀진 후에 생명공학의 무한한 발전을 이루어가듯 구조와 가능은 서로 보완하면서 합목적적인 방향으로 나아가고 있으며, 청각학의 많은 의문점을 구조학적인 면에서 방사선과학의 여러 종류의 진단기기의 발달로 인해 상당한 부분을 해소할 수 있을 뿐만 아니라, 여러 방사선학 중 신경방사선학적 접근은 청각학의 이해와 발전에 더 많은 도움이 되리라 사료되며, 이에 이용되는 여러 가지 검사방법들을 소개해 보고, 청각학을 공부하는데 있어서 조금이라도 도움이 되었으면 한다.

단순두개촬영

단순두개촬영은 환자에게 아무런 처치 없이 머리의 전후면 및 측면 X-선 사진을 찍는 가장 간단한 영상진단 방법이지만, 전산화단층촬영과 자기공명영상의 등장 이후 청각계 질환의 진단에 있어서 단순두개 X-선 촬영의 효용가치는 급격히 감소되고는 있지만, 요즈음에는 외상으로 인한 두부의 금속성 이물질 유무와 두개골 골절 평가, 그리고 두개골 뼈의 비후나 경화증, 뼈의 파괴 여부 등 두개골 자체의 병변을 평가하는 데 주로 이용된다. 그 외에도 단순두개촬영에서는 두개내압의 상승, 뇌의 병적 석회와, 뇌하수체 종양으로 인한 터키안의 확장 등 일부 뇌병변을 시사하는 소견도 나타나나 이들 뇌병변들은 모두 CT(Computerized Tomography)나 MR(Magnetic Resonance) 영상에서 잘 나타나므로 단순두개촬영을 반드시 먼저 시행할 필요는 없다는 보고도 있지만, 인공와우 이식수술 후 가장 간단하게 전극의 위치 변화, 측두돌기의 염증 유무, 측두돌기의 골절, 내이·중이의 골절 유무를 알고자하는 초기검사로서의 유용성은 간과 할 수 없다.^1-11)

두개골 자체의 병변

골절의 경우에도 방사선 투과성을 보이는 단순골절선만 나타나는 선상골절, 골절 조각이 두개강 내로 함몰되어 보이는 함몰골절, 기존의 골융합선이 벌어지는 분리골절 등이 있고 정상봉합선, 혈관구(Vascular groove)와 구별이 어려운 경우도 가끔 있어 주의를 요한다.
두개골이 전체적으로 두꺼워지고 고음영의 경화증 소견을 보이는 경우 골화석증(Osteoporosis)이 대표적인 질환이며, 국소전 비후는 섬유성 이형성증(fibrous dysplasia), 골종(Osteoma), 수막종(Meningioma) 등에서 주로 나타난다.
두개골의 국소적 파괴로 인하여 다발성 방사선투과성 결손(Radiolucent defects)으로 나타나는 질환들은 조직구증(Histiocystosis), 골전이암(Bone metastases), 다발성 골수증(Multiple myeolma), 혈관종(Hemangioma), 표피양(Epidemoid) 등의 병변과 외이·중이, 내이등과의 연관성을 찾아봄으로서 직접 또는 간접적으로의 관계를 알아보고, 컴퓨터 단층 촬영을 시행할 것인지, 자기 공명영상을 시행할 것인지를 고려해본다.

두개강내 병변

두개강내의 병변소견으로는 두개내압 상승의 소견이 있는지, 뇌종양으로 인한 인접골의 미란 혹은 확장 소견이 있는지를 관찰하고, 그 가운데 석회화 소견으로는 정상적인 석회화 소견을 보이는 구조물로는 겸(Falx), 천막(tentorium), Petroclinoid ligament 등의 뇌경막(Dura), 송과체(Pineal gland), 맥락총(choroid plexus), 고삐교차연결(Habenular commissure), 거미막 과립(Arachnoid granulation) 등이다. 병적인 석회화로는 핍지교종(Oligodendroglioma)과 두개인두종(Craniopharyngioma)이 대표적이며, 동정맥 기형, 혈관종에서도 나타날 수 있다. 결핵성 뇌막염, 유구낭미충증, 뇌폐흡충증 등이 만성 염증성 질환에서도 석회화를 보일 수 있으나 드물다. 그 외에는, 뇌종양으로 인한 인접골의 미란 혹은 확장의 예로는 내이도내에 생기는 작은 청신경종(Acoustic neurinoma)에서는 압박미란에 의해 내이도가 커지는 경우를 관찰 할 수 있는지를 유심히 관찰한다.
위에 열거한 다양한 병변들이 청각이상을 진단하는 데 있어서 배제되어야 할 질환인지, 참고를 해야 할 질환인지를 잘 인지함으로서 청각이상의 유무를 진단하는데 있어서 상당한 도움을 주리라 사료된다.

전산화단층촬영

기본원리

인체의 한 단면에 X-선을 투과시키면 X-선이 지나간 조직들은 그 조직들의 X-선 흡수율에 따라 각각 다르게 X-선을 흡수하게 되고, 결국 흡수되지 않고 남은 X-선은 감약되어 인체를 뚫고 나온다. 인체를 투과하고 나온 남은 X-선의 양을 X-선 튜브 반대편에 촘촘하게 배열시킨 검출기로 하여금 측정하게 한다. X-선 튜브와 검출기를 인체 주위로 360°회전시켜 가면서 이런 과정을 여러 각도에서 되풀이 시행한다. 여러 각도에서 측정한 검출기의 많은 데이터를 컴퓨터를 이용하여 계산하면 인체 단면의 각 지점에서의 X-선 흡수계수를 산출할 수 있다. 이렇게 산출된 각 화소의 X-선 흡수계수를 CT번호라는 숫자로 표시하고, 각 화소에서 CT번호가 큰 것은 희게, 작은 것은 검게, 회색조 단계로 2차원 영상으로 재구성하여 화면에 나타낸 것이 CT의 기본 개념이다. 최근에는 많은 검출기와 튜브의 회전 속도를 증가시킴으로써 기존 CT에서 볼 수 없었던 작은 부위와 3차원 영상의 발달로 수술전후에 많은 도움을 주는 것으로 알려져 있다(Table 1).

CT의 유용성

MR영상이 등장한 이후 CT는 신경계질환의 진단에서 차지하는 비중이 점차 낮아졌으며, 최근에는 대부분의 신경계질환의 1차적인 영상방법으로 MR 영상을 이용하고 있다. 그러나 급성 두부 외상, 급성 지주막하출혈이 의심될 때, 두개골 또는 안면골의 골절, 미세한 뼈의 변화, 병변내의 석회화 발견, 측두골(외이도, 중이, 내이)질환 등에는 CT가 MR 영상보다 유용하다. EH한 MR 영상의 금기증일 때나 수술 직후 등 MR 영상을 시행하기 어려울 때는 CT가 당연히 대안이 될 수 있다는 보고처럼 측두골질환에 있어서는 CT가 MR 보다 우월할 뿐 아니라, 고해상 단층 촬영으로 1) 내이 기형의 유무, 2) 와우각의 폐쇄여부, 3) 경정맥구의 위치 또는 고경맥구의 유무, 4) 와우각 하부의 공기세포의 존재여부 등이다.
Seidman 등은 고해상 단층촬영이 와우각의 개방성 또는 골화를 판단하는데 22%에서 부정확하였으나, 특히 뇌막염에 의해서 농이 된 경우에는 그 정확도가 더욱 감소하여 실제 골화되어 있었지만 내이액으로 채워져 있는 것처럼 보이는 위음성이 60%에 이를 수 있다는 보고하였으며, 47%에서 와우각의 폐쇄를 발견하는데 실패하였다고 보고하였다.
뇌막염이 있는 환자에서는 뇌막염에 의한 염증 때문에 와우에 가는 혈류가 장애를 받으면 이골형성(ectopic bone formation)이 되고 이것은 수술시 하얀 연조직으로 관찰되는데 mineralization이 부족하기 때문에 잘못 판독 될 수 있다. 따라서 뇌막염을 앓았던 환자에서는 판독에 많은 주의를 기울여야 하고 수술시 이에 대비가 필요하다는 보고가 된 적이 있다.^2-4)
최근의 고해상 CT가 한 면 절편의 두께를 1 mm 정도로 얇게 할 수 있는데 voxel의 크기는(1 mm×0.5 mm×0.5 mm)가 된다. 측두골이나 안와처럼 영상이 필요한 경우 FOV를 적게, matrix를 적게, 그리고 절편의 두께를 얇게 함으로써 voxel의 크기를 작게 하여 고해상의 CT를 얻음으로서 위에 나타난 잘못된 판독율을 줄일 수 있지 않나 사료된다.
이어 개발된 Multislice CT는 외과의를 위한 virtual otoscopy 혹은 3차원 영상이 내이, 중이에서도 가능하게 되었고, 기존의 CT로 불가능했던 ossicle ligaments 나 stapedius muscle까지 볼 수 있게 되었다. inferior vestibular nerve와 canal을 구별할 수 있게 되었고, 단신경과 그들의 분지(bony cannal of the singular nerve and its branch)도 볼 수 있게 되었으며, 와우관의 석회화들을 찾아냄으로써, 와우관 이식환자들의 가장 정확한 진단적 자료로 자리매김하고 있다. 비록 작은 석회화라 할지라도, 그리고 와우관의 협소소견을 발견한다면, 외과적 수술계획을 세우는데 아주 중요한 역할을 하리라 사료되며, 만약 와우이식 후 기능이상이 일어날 경우 와우이식 전극의 창에 위치한 부위와 와우관과 안면내관과의 관계 등을 알아서 조율이 가능하리라 사료된다. 그리고 외과 수술을 계획하는 경우 재형성된 수직단면영상으로 안면신경 기능을 보호하는 역할을 하게 된다. 결론적으로 Multislice CT는 내이·중이의 해부학적 구조, 병리적 변화 등을 해결할 수 있을 뿐 아니라, 평면, 수직면으로 재구성된 영상으로 인해 자기공명영상으로 부족했던 영상 뿐 아니라, 수술자가 원하는 다양한 부위까지 다양한 정보를 제공하고 있으며, single slice spiral CT보다는 모든 면에서 우월함을 보여주었다.

CT의 문제점

CT는 앞서 기술한 바와 같이 인체 단면 주위를 X-선 튜브와 검출기가 같은 축으로 동시회전하며 영상을 얻기 때문에 횡단면만을 얻게 되며, 머리를 뒤로 신전하면 관상면 영상도 얻게 되지만, 최근 multislice spiral CT가 출현하여 어느 정도는 보안 했지만, 연부조직을 입체적으로 평가하는 데는 MR영상보다 못하다.
CT에서는 금속물질이 있으면 별모양의 국소적인 인공물이 생긴다. 따라서 금속성 치과 보철물 등이 있으면 양질의 영상을 얻지 못할 때가 많다(Table 2).^10)28-38)

자기공명(Magnetic resonance；MR) 영상

기본원리

자기공명의 원리상 어떤 물체라도 홀수의 원자번호를 가지는 원자핵(예：원자번호 1번인 수소, 원자번호 31번인 인, 원자번호 23인 나트륨)은 모두 자기공면현상을 일으키므로 MR영상에 이용할 수 있으나, 수소원자핵이 인체에 가장 많이 존재하고 수소 원자핵에서 나오는 자기공명 신호가 가장 크기 때문에 현재 임상적으로 이용되는 것은 수소원자핵의 자기공명현상을 이용한 MR 영상이다. 기본 원리를 간단히 요약하면 다음과 같다. 인체를 강력한 자장속에 눕힌 후 수소원자핵만을 공명시키는 고주파를 순간적으로 발사하면 조직내의 수소원자핵에서 고주파를 흡수하게 되고 이어서 고주파를 다방출하는데 이 고주파 신호를 얻은 것이 MR 영상이다. 이때 신호의 크기는 각 조직의 고유한 수소원자의 농도, T1의 이완시간 및 T2 이완시간에 의해 좌우된다. 수소원자를 함유하는 조직의 물리화학적 성질에 따라 각 조직마다 T1 및 T2가 다른데 이러한 T1, T2의 차이를 영상으로 나타낸 것이다 그 외에 신호강도와 영상의 질에 영향을 미치는 주요 외적 변수들로는 조직의 T1, T2, 양자농도, 혈류 등이 영상의 신호강도와 대조도에 영향을 미치는 조직 고유의 내적 변수라고 한다면, TR, TE 등은 외부에서 마음대로 조절할 수 있는 외적 변수라고 할 수 있다. 외적 변수에는 TR, TE 이외에 주 자석 자장의 세기, 고주파의 flip angle, 고주파 펄스연쇄 방법, 절편두께, 시야수, 여기 횟수, 조영제 등이 있다.^11-20)

MR의 유용성

MR은 CT에 비해 연부조직의 대조도가 훨씬 뛰어나고, 횡단면 영상뿐만 아니라 관상면 영상과 시상면 영상 등 원하는 어떤 단면의 영상도 얻을 수 있는 장점 때문에 거의 모든 신경계 질환의 방사선 진단에서 CT를 이미 대치하였다. 그러나 지주막하출혈을 포함한 급성 출혈, 석회화 등의 진단에는 CT가 더 유용하다.
신경초종(Schwanoma or neurilemmoma)은 슈반세포에서 기원하는 양성종양이다. 슈반세포는 신경능 파생물 등에서 기원하기 때문에 비교성종 신경외배엽 종양으로 분리할 수 있다. 신경초종은 원발성 신경종양의 75~80%로 가장 흔하다. 대부분이 단일 종양으로 나타나며 다발성 종양으로 나타나는 경우는 5% 가량 된다. 신경조총은 주로 40~50대에 발생하는 성인종양이다. 소아에서는 뇌종양 중 0.1%를 차지하고 대부분은 신경섬유종증 제 2 형과 동반 되는 경우이다 여성에게서 약간 더 많다. 전정 와우신경초종(제 8 뇌신경)은 주로 전정신경부분에서 발생하며 가장초기의 증상은 이명과 청각 소실이 나타나고 전정 증상은 가장 늦게 나타난다. 또한 이러한 증상은 종양 크기와 범위에 좌우된다, 특히 종양의 크기가 큰 경우에 뇌관을 압박하거나 폐쇄성 수두증을 유발할 수 있다. 삼차신경초종(제 5 뇌신경)의 경우에 삼차 신경장애를 일으킨다. 증상은 통증, 감각이상 및 저작근위축 등의 증상이 있다. 안분지를 침범하면 안구의 돌출이나 복시 등의 증상이 나타난다. 후뇌와의 크기가 큰 삼차신경 초종은 운동 실조 및 안면 또는 청각 신경장애를 유발할 수 있다. 가장 흔하게 침범되는 신경은 제 8 뇌신경이고 그다음이 제 5 및 제 7 뇌신경의 순서로 나타난다. 전정와우신경은 두개내 신경초종의 90~ 95%를 차지하고 특히 전정 vestibular신경의 하부 및 상부에서 발생하며 와우신경초종은 드물다.^{1)11)12)14)15)}

자기공명 혈관조영술(Magnetic resonance angiography；MRA)

MR영상에서는 혈류에 대한 다양한 정보를 얻을 수 있고, 움직이는 혈류를 움직이지 않는 주변 조직과 분리하여 별도로 영상화할 수 있다. 이러한 기본개념으로 MR혈관조영술이 개발되어 임상에 이용되고 있다. 방법상 크게 Time of Flight와 Phase Contrast의 두 가지가 있으며 이들은 각각 2차원과 3차원 영상법으로 얻을 수 있는데 각 방법의 특징을 요약하면 다음과 같다.^14-16) 가끔 뇌혈관내 동맥에서 발생하는 동맥류, 뇌동정맥 기형, 내경 동맥에서 발생하는 동맥류나 경동정맥루 등의 질환을 진단함으로써 청각질환 진단과의 감별에도 도움을 줄 수 있다.

MR영상의 문제점

MR 영상을 얻는 방법은 통상 2D 혹은 3D Fourier변환을 이용하며, 여러 단면의 영상을 5~10분 동안에 한꺼번에 얻는다. 따라서 5~10분 동안에 환자가 많이 움직이면 1~2단면의영상이 아니라 모든 영상에서 심한 motion artifacts가 보이게 된다(CT에서는 움직였을 당시의 단면영상 에서만 인공물(artifacts)이 나타난다).¹¹⁾¹²⁾
MR에서는 아주 작은 철분이라도 자장에 영향을 주는 금속물질이 있으면 자장의 균질성이 깨져 국소적인 철자성 인공물(ferromagnetic artifacts)을 나타낸다. 따라서 금속성 치과 보철물이나 금속성 이식물질이 있으면 양질의 영상을 얻지 못할 때가 많다. MR의 금기증으로는 강력한 자석에 영향을 받을 수 있는 심박동기(cardiac pacemaker)를 부착한 환자, 내이 이식(cochlear implant) 환자, 안구 내 금속성 이물질을 가진 환자를 들 수 있다.¹⁴⁾

초음파촬영(Ultrasonography) 및 도플러검사(Doppler method)

인체 내에 짧은 초음파 펄스가 발사되면 이 펄스는 체내의 acoustic impedance가 다른 경계면과 만날 때까지 일정한 속도로 조직 속을 진행하다가 경계면에 부딪치면 초음파 속의 일부는 진원 쪽으로 반사되는데 이러한 원리를 이용하여 영상을 만드는 것이 초음파 영상이다. 초음파 검사의 장점은 방사선 장해가 없고, 실시간 단면영상을 얻을 수 있으며, 연부조직간의 구별이 가능하고, 검사비가 저렴하며, 비교적 단순하고, 비침습적인 점을 들 수 있다. 따라서 간 담도계, 췌, 신, 방광, 자궁 등의 복부와 심혈관계 질환, 사지 및 두경부의 표재성 종괴 등에서는 일차적인 검사방법으로 이용된다.¹⁾ 그리고 내경동맥의 폐색정도, 혈류의 속도등을 관찰함으로써 내경동맥의 폐색 여부를 관찰함으로써 청각소음의 원인 질환으로서의 연관성 유무를 아는데 유용하다.

혈관조영술(Angiography)

혈관조영술은 뇌혈관질환의 진단을 위해 현재 사용되는 방법들 가운데 가장 침습적인 방법의 하나이다. 혈관 질환의 유무 및 양상을 진단하는 여러 가지의 비침습적인 방법들이 임상에 이용되면서 고식적 혈관조영술의 이용은 많이 감소하였으나 혈관의 형태학적 양상을 가장 정확히 평가할 수 있는 방법이라는 점에서 혈관질환에 대한 정밀한 검사를 목적으로 이용된다. 최근 기본적으로 혈관조영술의 기법을 이용하는 중재적 신경방사선과학이 뇌혈관질환의 치료에 중요한 역할을 담당하게 되었고, 이에 따라 한때 MR 혈관조영술, CT혈관조영술 등 비침습적 검사들에 의해 그 효용성이 감소된 진단목적의 혈관조영술의 이용이 다시 중요하게 인식되고 있다.^1)17)18)
기본적으로 동맥 내로 접근하여 검사하는 방법이므로 다른 영상 진단방법들과는 달리 뇌혈관의 해부학적 지식과 함께 선택적 혈관조영술의 수기가 매우 중요하며, 혈전증, 동맥박리 등 합병증이 혈관조영술의 수기와 밀접한 관계가 있다. 시술 전후에 세심한 주의가 필요한데 뇌혈관의 해부학적 지식이나 구체적인 혈관조영진단 방법에 관한 내용에 앞서 먼저 다음의 순서로 중추신경계 혈관조영술에 관한 기본적인 내용을 정리하고자 한다.
가끔 드물긴 하지만 청각소음의 원인 질환으로 보고되고 있는 내경동맥류(Internal carotid artery aneurysm), 내경동정맥류(Carotid arteriovenous fistular)의 진단과 함께 중재적 시술을 통해 수술을 하지 않고 내동맥류 인 경우 동맥류의 목 크기가 적을 경우는 코일만으로 색전이 가능하며 목이 큰 경우는 풍선이나 스텐트를 보조적으로 사용한 후 코일로 색전이 가능하며, 내경 동맥루인 경우는 풍선을 이용한 색전이 가장 보편화 되어 있는 치료법이며 풍선 치료가 불가능한 경우는 코일만 이용하거나, 스텐트와 코일을 함께 사용하는 경우, 안와정맥을 이용한 코일 색전 등 여러 가지 방법이 있다.

결 론

청각학의 눈부신 발전과 함께 이에 도움이 될 수 있는 진단학적 기기들을 미약하나마, 신경방사선학 교과서, 청각학회지, 몇 편의 논문을 통한 고찰을 시도 하였으나 사용기기들만이 가지는 유용성과 한계성을 숙지하시고, 청각계 질환 환자의 임상적 고찰과 함께 진단학적 기기를 이용함으로써 환자의 진단이나 치료에 조금이나마 도움이 되었으면 한다. 단순 촬영은 초기적 검사이긴 하지만 골절유무, 두개골 비후, 두개골 결손, 두개내압 상승, 석회화, 뇌종양으로 인한 인접골의 미란 혹은 확장에 유용했고, CT의 경우 급성기 신경계질환과의 감별, 그리고 Multi slice CT 만으로도 virtual otoscopy 혹은 내이 중이의 3차원적 영상이 가능 하지만,^23-32) 이어 Multi detector CT에 관하여서는 청각계 질환에 대한 경험이 적은 관계로 다음 기회에 문헌고찰, 진단 경험을 통한 재구성이 필요할 것으로 사료됩니다. MR 역시 연부 조직에 있어서 특히 전정와우신경초종(제 8 뇌신경)에 있어서는 탁월한 연부 조직의 대조도가 훨씬 뛰어나고 모든 면의 영상을 얻을 수 있는 관계로 신경계 질환의 방사선 진단에서는 CT를 이미 대치했지만, 내이·외이의 구조, 병리적 변형에 있어서는 CT의 해상력을 따를 수 없다.^33-38) 앞에서도 언급한바와 같이, 청각계 질환의 진단과 치료에는 Multi slice CT에 이어 Muti detector CT 출현으로 보다 유용한 정보가 제공 되리라 기대해본다.

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