Evaluation of the Efficiency of Use of Fixation Instruments in Computed Tomography-Guided Biopsy of Lung Lesions

전산화단층촬영 유도하 폐 병소의 생검시 고정기구 사용의 효용성 평가

Abstract

Minimizing patient movement during CT-guided lung biopsy is an important factor in the procedure. To minimize movement, a vacuum cushion was used to evaluate its effectiveness. The subjects of this study were 116 patients aged 40 years or older who had good coordination with postural fixation and breathing control. Posture measurements were performed in the supine position, prone position, oblique position, and lateral position according to each position of the lung lesion biopsy lesion. Measurement positions were measured in the anterior, posterior, right, and left positions based on the anatomical posture. In the prone position, the mean difference between the non-use and the use of the posterior was 1.7905, and t=2.913 (p<0.01), and the mean difference between the non-use/use was statistically significant. The difference between the unused and used averages of left was 2.4105, and the difference between the left averages was also significant with t=3.684 (p<0.01). The difference between the unused and used averages of the right was 2.3263, with t=3.791 (p<0.01). The mean difference between unused and used is statistically significant. As a result of statistical analysis, the biopsy of the lung lesion using a fixation device showed less movement in all postures. It is considered that it is meaningful in that it is possible to conduct a more accurate biopsy procedure and minimize the patient's posture movement by using a fixation device during the CT-guided biopsy of the lung lesion.

전산화단층촬영 유도하 폐 병소의 생검(CT guided lung biopsy)시 환자의 움직임을 최소화 하는 것은 시술에 있어 중요한 요소이다. 이에 움직임을 최소화 하고자 진공 고정기구(vacuum cushion)를 사용하여 그 효용성을 평가하였다. 연구대상은 자세 고정 및 호흡 조절이 잘 협조된 환자 40세 이상, 총 116명을 대상으로 하였다. 자세 측정은 폐 병소 생검 병변의 각 위치에 따라, 바로누운자세, 엎드린자세, 사방향자세, 측와위자세로 측정 하였다. 측정 위치는 해부학적 자세 기준으로 전방향, 후방향, 우측, 좌측에서 측정하였다. 엎드린자세에서 posterior의 미사용의 평균과 사용의 평균차는 1.7905이며 t=2.913(p<0.01)로 미사용/사용의 평균 차이는 통계적으로 유의미하다. 오른쪽방향의 미사용 평균과 사용 평균의 차는 2.4105로 나타났으며 t=3.684(p<0.01)로 왼쪽방향의 평균 차이 또한 유의미했다. 오른쪽방향의 미사용 평균과 사용 평균 차는 2.3263이며 t=3.791(p<0.01)로 미사용과 사용의 평균 차이는 통계적으로 유의미하다. 통계 분석 결과 고정기구를 사용하여 폐 병소의 생검을 시술 한 경우가 모든 자세에서 움직임이 적었다. CT유도하 폐 병소의 생검의 시술시 고정기구를 활용하여 보다 정확한 생검시술과 환자의 자세 움직임을 최소화 할 수 있음에 대한 연구를 진행하였다는 데에 의의가 있다고 사료된다.

l. 서론

영상의학과에서 시행하는 조직검사는 투시조영 (fluoroscopy), 컴퓨터 전산화 단층촬영(Computer Tomography, 이하 CT), 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, 이하 MRI), 초음파 등을 이용하고 있다[1]. 특히 폐 같은 경우, 영상의학 검사 후 체내의 종괴나 비 정상적으로 보이는 병변 발견 시 보다 정확한 병리학적 검사가 필요한 CT유도하 폐 병소의 생검을 시행한다[2]. 폐 생검은 영상의학 검사 상 의심되는 병변의 확진이나 감별진단에 도움이 될 뿐만 아니라, 병변의 치료여부 결정 및 치료계획 수립에 도움이 된다[3].

CT유도하 폐 병소의 생검(CT guided lung biopsy) 은폐 실질이나 종격동의 질환을 확인하는데 중요한 시술로서, 현재에도 많이 시행되어지고 있다[4]. 특히, 이 방법은 기관지 내시경 등으로 접근이 어려운 폐 말초 부위 병변의 조직을 얻어 조직검사 및 세포 진 검사를 가능하게 한다. 기관지 밖이나 폐 실질에 병변이 있어 기관지 내시경을 통해서는 조직검사가 어려울 경우에 조직학적 검사를 위한, 폐 조직 검체를 얻기 위해 직접 미세한 바늘을 삽입하여, 조직을 채취하는 검사로 임상에서 중요한 시술 행위이다[5].

CT유도하 폐 병소의 생검은 needle tip이 병변에 도달하는 것을 실시간으로 확인하면서, 고해상의 영상을 이용한 3차원적 위치 측정을 함으로써 체내 병소에 needle tip을 정확히 위치시켜 조직을 채취할 수 있는 검사법이다[6.

하지만, CT유도하 폐 병소의 생검은 여러 장점에도 불구하고, 불편한 자세로 인한 움직임 및 국소마취 needle punchure 등 통증으로 인한 움직임으로needle이 작은 병변으로 들어가기 전에 방향이 틀어질 수가 있다. 이로 인한 검사시간의 증가 및 재 시술로 인해 기흉, 출혈 등 합병증이 생길 확률이 높아지게 된다 [7-9]. 환자 안전적인 측면에서 이 시술은 기흉, 출혈 등 합병증을 동반할 수 있는 시술 이므로 환자 움직임으로 인한 중복으로 puncture를 하게되는 상황을 방지하기 위함이다.

본 연구를 통하여 환자의 움직임을 최소화 하기 위한 방법으로, 방사선 치료 시 환자자세의 고정에 사용하는 진공쿠션인 고정기구(Vac-lok)를 활용하였다. 시술전에 환자 자세를 고정하여, 환자가 최대한 편한 자세를 맞추어 검사를 함으로써, 시술 전후 움직임 오차 분석을 통한 고정기구 사용의 유용성을 평가하고자 한다.

Ⅱ. 연구방법

1. 연구대상 및 실험장비

본 연구는 2019년 9월부터 2022년 4월까지 상급종합병원에 입원한 CT유도하 폐 병소의 생검을 시행받은 환자를 대상으로 하였다. 그 중 시술 전, 호흡 조절과 자세유지 교육에 대해 잘 이해하고, 의료영상저장전송 시스템(Picture Archiving and Communication Systems, 이하 PACS)에서 영상 비교가 가능한 42~ 88세 남녀 총 116명을 대상으로 하였다. 총 4가지 자세는 각각 바로누운자세 11명, 엎드린 자세 19명, 사방향 자세 14명, 측와위자세 14명이다[표 1].

표 1. 고정기구 사용유무시 환자 자세 및 대상 인원수

본 연구에 사용된 장비는 TOSHIBA사의 Aquilion ONE 640 MDCT를 사용하였고, 방사선종양학과에서 방사선치료시 사용하고 있는 고정기구를 사용하였다.

그림 1. Vac-lok (Vacuum cushion)

그리고 고정기구의 고정틀 제작을 위하여 CT실 내의 벽면에 설치되어 있는, vacuum suction wall outlet 을 사용하였다. CT영상에서 환자의 자세별 움직임 차이를 비교하기 위하여 OHP film을 사용하였다.

2. 실험과정

시술과정중 환자의 움직임으로 좌표가 틀어지거나 부분마취 혹은 needle이 들어갈 때 통증 때문에 움직이며, needle이 병변에 정확하게 들어가지 못하는 경우가 있다[10]. 이러한 단점을 극복하기 위한 방법으로, 자세를 유지하고 움직임 없이 고정할 방법으로 방사선치료시 환자를 고정할 때 사용하는 고정기구를 활용하였다. 고정기구는 우레탄 재질의 겉면과 스티로폼 비드로 채워진 알갱이로 구성되어 있다. 방출밸브를 통하여 안의 공기를 채우면 스티로폼 비드가 흩어지면서 고정이 안되지만, 방출밸브를 통해 공기를 빼면 빈 공간들이 스티로폼 비드로 안의 공간을 빼곡히 채워진 상태로 굳어버린다. 이 원리를 이용하여 환자와 CT 테이블 사이에 고정기구를 위치시키고, 환자의 몸을 최대한 편한 자세로 고정을 시킨다. 공기가 충분히 채워진 고정기구를 환자가 최대한 편한 자세로 맞춘 후에 환자의 몸에 맞게 고정기구를 제작 후, 방출밸브를 통하여 vacuum suction wall outlet에 연결하여 공기를 뺀다.

고정기구 내부의 스티로폼 비드는 CT number 값이공기의 CT number 값에 가까워서 인공물(artifact)이 생기지 않으며 CT number 값을 조절하지 않는 이상은 영상에 보이지 않아 고정기구의 사용이 영상에 영향을 미치지 않는다[11]. 또한, 고정기구는 환자의 어깨에서부터 골반 및 하지까지 고정할 수 있는 크기를 선택하여, 환자의 몸을 편안한 자세로 유지될수 있도록 하였다[그림 2].

그림 2. 폐 생검 준비자세(바로누운자세)

3. 환자 자세별 오차 평가

환자의 자세는 보통 바로누운자세나 엎드린자세를 하는데, 종양의 위치에 따라 자세를 변형 시켜서 시행한다. 또한 환자의 중요장기 및 혈관을 최대한 피하고 최소 침습을 위한 자세를 유지하게 되면, 사방향자세와 측와위자세로 시술을 하는 경우도 있다[12]. 따라서, 본 연구의 방법은 환자의 자세를 바로누운자세, 엎드린자세, 사방향자세, 측와위자세 각각의 자세별로 오차의 차이가 얼마인지, 환자 흉부기준으로 anterior, posterior, right, left 방향에서의 움직임을 측정하였다.

4. 평가 방법

CT유도하 폐 병소의 생검 시술 전 위치확인을 하기 위하여 검사한 CT 영상위에 OHP film을 위치시킨 후방사선 치료계획시 사용하는 방법인 body contouring 을 하며, 환자의 체표윤곽을 설정하였다[그림 3].

이후에, 그 자리에 needle이 들어간 image section 을 overlapping 하였다. mm 단위로 4개의 방향에서 각각 측정하여, 오차를 평가하였다.

그림 3. Positioning error measurement

통계 분석 방법은 SPSS ver.19를 이용하여, 오차의 최대값, 평균, 표준편차, 분산 값을 각각 비교 분석하였다. 또한 통계분석을 통한 방사형차트로 오차의 차이를 시각화하여 나타내었고, 추론통계를 사용하였다.

Ⅲ. 연구결과

1. 바로누운자세

모두 0인 posterior를 제외하고 3개 방향을 대상으로 독립표본 t-test를 실시했다. Anterior의 경우 미사용의 평균과 사용의 평균차는 1.2455이며 t=3.202(p<0.01) 로 나타나 평균의 차이는 통계적으로 유의미했다. 마찬가지로 left의 미사용 평균과 사용 평균의 차는 1.2818 로 나타났으며 t=2.541(p<0.05)로 left의 평균 차이 또한 유의미했다. Right의 미사용 평균과 사용 평균 차는0.8182이며 t=2.657(p(0.05)로 right에서 미사용과 사용의 평균차는 통계적으로 유의미하다.

표 2. 바로누운자세 기술통계

표 3. 바로누운자세 고정기구 미사용/사용 독립표본 t-test

그림 4. 바로누운자세 방사형 차트

2. 엎드린자세

모두 0인 anterior를 제외한 3개 방향을 대상으로 독립표본 t-test를 실시했다. Posterior의 미사용의 평균과 사용의 평균차는 1.7905이며 t=2.913(]p<0.01)로 미사용/사용의 평균 차이는 통계적으로 유의미하다.

Left의 미사용 평균과 사용 평균의 차는 2.4105로 나타났으며 t=3.684(p<0.01)로 left의 평균 차이 또한 유의미했다. Right의 미사용 평균과 사용 평균 차는 2.3263이며 t=3.791(p<0.01)로 미사용과 사용의 평균차이는 통계적으로 유의미하다.

표 4. 엎드린자세 기술통계

표 5. 엎드린자세 고정기구 미사용/사용 독립표본 t-test

그림 5. 엎드린자세 방사형 차트

3. 측와위자세

측와위자세의 3개 방향을 대상으로 독립표본 t-test 를 실시했다. Anterior의 미사용의 평균과 사용의 평균차는 2.3429이며 t=4.833(p(0.001)로 미사용/사용의평균 차이는 통계적으로 유의미하다. Posterior의 미사용 평균과 사용 평균의 차는 2.0786로 나타났으며 t=4.447(p(0.01)로 posterior의 평균 차이 또한 유의미했다. Upper direction의 미사용 평균과 사용 평균차는 1.1064이며 t=2.795(p<0.05)로 미사용과 사용의 평균 차이는 통계적으로 유의미하다.

표 6. 측와위자세 기술통계

표 7. 측와위자세 고정기구 미사용/사용 독립표본 t-test

그림 6. 측와위자세 방사형차트

4. 사방향자세

사방향자세의 4개 방향을 대상으로 독립표본 t-test 를 실시했다. Upper direction의 미사용의 평균과 사용의 평균차는 1.8571이며 t=4.035(p<0.001)로 미사용/사용의 평균 차이는 통계적으로 유의미하다.

Lower direction의 미사용 평균과 사용 평균의 차는 1.0500로 나타났으며 t=3.349(p<0.01)로 lower direction의 평균 차이 또한 유의미했다.

Right의 미사용 평균과 사용 평균 차는 0.8214이며 t=2.635(p<0.05)로 미사용과 사용의 평균 차이는 통계적으로 유의미하다. Left의 경우 미사용 평균과 사용평균의 차는 0.5071로 나타났으며 t=1.758, 유의확률은 p=0.090 유의수준 0.05에서 통계적으로 유의미하지 않은 것으로 나타났다. 정리하자면, oblique의 4개 방향중, left를 제외한 3개 방향에서 미사용과 사용의 차이가 통계적으로 유의미했다.

표 8. 사방향자세 기술통계

표 9. 사방향자세 고정기구 미사용/사용 독립표본 t-test

그림 7. 사방향자세 방사형차트

IV. 고찰

CT유도하 폐 병소의 생검의 시술은 폐 실질과 종격동의 질환을 확인할 수 있는 중요한 검사법이다.

흉부 X-선 사진상, 한 개 혹은 여러개의 폐 결절 또는 폐 종괴 등의 원인을 찾기 위해 주로 시행한다. 특히, 감염성 질환의 폐 실질 침윤 병변에서 미생물학적 염색과 배양을 위한 검사물을 채취하기 위해 시행하는 조직검사의 한 방법이다[12].

기관지 밖이나 폐 실질의 병변에 기관지 내시경을 통하여 조직검사가 어려울 경우에는, 폐 조직 검체를 얻기 위해 직접 미세한 바늘을 삽입하여 조직을 채취하여 검사를 시행한다[13].

최근 건강검진 및 진단 의료기기 발달로 CT유도하폐 병소의 생검 시술 건수가 증가하고 있지만, 그럼에도 불구하고 이 시술 검사로 인한 부작용들이 보고되어지고 있다.

이런 부작용들을 감소시키기 위한 방법으로 Elisabeth Appel 등은[14] 유도 폐 생검 중 환자의 자세 위치가 시술의 결과에 미치는 영향을 연구하였다.

그의 연구에 의하면 생검을 시행한 총 423명의 환자중에서 194명에게 위험한 출혈이 발생하였는데, 특히 Lesion-trachea-table angle(LTTA)로 생검의 병변과 trachea 테이블 간의 각도가 중요함을 제시하였다. 따라서 환자의 자세 위치가 중요한이 시술법에서 저자의 본 연구인 고정기구의 활용이 환자의 편안함과 시술의 정확성에 의의를 줄수 있겠다.

CT유도하 폐 병소의 생검은 시술을 받는 환자가 움직이면 시술시간이 늘어나고, 검체 채취에 어려움이 생길 수 있다[15].

본 연구의 결과, 총 4개의 모든 자세에서 오차가 발생하였다. CT로 위치 확인을 위해 scan 후, 시술을 하기까지 대략 10분 정도 시간이 소요된다. 그 시간동안 병변 주변의 마취 주사 및 두꺼운 바늘로 천자를 할 때에 통증으로 인하여 움직임이 생길 수 있다.

바로누운자세에서는 다른 3가지의 자세들에 비하여, 움직임이 적었다. 하지만, 5분 이상 손을 머리 위로 올리는 자세로 인한 어깨 불편이나 통증을 호소하며 움직임이 발생하였다. 엎드린 자세에서는 CT테이블 위에 엎드려 있기 때문에 호흡으로 인한 불편함으로 움직이는 경우가 있다. 특히 사방향과 측와위자세에서는 자세가 불안정하여 고정기구 없이 5분이상 움직이지 않고 자세유지를 하는 것이 어렵다.

고정기구 사용후에 차이가 줄어드는 이유는 바로 누운자세에서는 환자의 어깨를 안정적으로 받쳐주고, 가슴 양옆이 고정이 되어 움직임을 줄여준다. 엎드린 자세에서는 딱딱하고 평평한 CT Table에 환자의 가슴 및 배의 불편함을 감소시켜서 움직임을 줄인다. 특히 4 개의 자세 중 불안정한 자세인 사방향자세와 측와위자세는 고정기구를 사용하게 되면, 옆으로 누운 불안정한 자세로부터 흉부 앞뒤를 안정적으로 유지할 수 있다.

Carol C.Wu의 연구에 의하면, 이 시술의 상당한 방사선 피폭선량에 대해 언급하며 처음 스캔 이후에 영상획득 동안kVp 및 mAs를 감소시켜 방사선피폭을 줄이기 위해 노력해야 한다고 하였다[16]. 이는 시술자와 환자 모두에게 피폭의 영향을 미치기 때문에, 본 연구의 고정기구 사용으로 환자의 움직임을 감소시켜, 시술시간의 감소의 이점을 시사한다.

F Laspas[17]등이 후향적 연구를 통한 총 369명의 환자중 이 시술의 합병증은 기흉이 17명(4%), 8명(2%) 의 환자에서 생검 후 CT에서 병변 주변이나 바늘 자국을 따라 혈액 삼출이 나타났다고 하였다. 특히 기흉은 발병 후 재발 확률이 약 50 % 정도이고, 한번 재발한 경우에는 다시 발병할 확률이 더 높아지기 때문에 합병증의 최소화가 중요함을 강조하였다[18].

경피적 폐 생검시 환자 자세와 호흡에 따른 병변의 깊이 변화와 계측 방법의 정확도를 측정한 백[19등은 호흡(Inhalation and Exhalation)으로 중심부와 평균의 차이를 7.3 mm이라 하였다. 본 저자의 연구결과로부터 고정기구 사용 전후의 차이는 4개의 자세에서 모두 7 mm 미만이었다. 즉, 어느 자세에서도 고정기구를 사용하면 호흡에 의한 차이 미만의 오차로 제한할 수 있음을 알 수 있다.

이 검사시 기흉의 발생에 관해 분석한 Y Shiekh[20] 등은 흉막과 needle 각도가 90 에 가까울수록, 기흉의 발생을 최소화할 수 있다고 제시하였다.

본 연구의 엎드린 자세에서 고정기구 미사용시 오차는 최대9.5 mm 였다. 이러한 약 1 cm 정도의 큰 차이는 needle의 정확하지 못한 각도의 천자로 기흉 발생의 증가를 더 야기시킬 수 있다.

이 시술을 시행한 325명의 후향적 연구를 분석한 T Kuriyama[21]등의 연구에 의하면 49.2 %인 160건의 기흉발생 원인은 환자 위치와 생검 바늘 각도라고 주장하였다. 특히 엎드린 자세와 측와위자세에서 타월을 사용하여 환자 자세시 이용하였다. 하지만, 타월을 덧대는 것은, 딱딱한 CT 테이블의 불편함은 완화시킬 수 있겠지만 바늘의 각도와 환자 위치의 움직임 없는 정확성이 요구되어지는 이 시술에서는 저자가 연구한 고정기구의 사용이 더 의의가 있겠다.

본 연구는 침습적인 시술이고, 반복할 수 없는 시술의 특성상 동일한 환자를 대상으로 총 4개의 환자의 자세를 비교하지 못하였다는 제한점이 있다.

그러나 CT유도하 폐 병소의 생검의 시술시 고정기구를 활용하여 보다 정확한 생검 시술과 환자의 자세 움직임을 최소화 할 수 있는 연구를 진행하였다는 점에서 그 의의가 크다고 사료된다.