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CT(Computed Tomography)검사와 조영제
  • 기사제공 브라코이미징코리아
  • 승인 2018.04.15 14:37
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[엠디저널]브라코 그룹은 1927년 이탈리아에서 제약회사로 창립한 이래
Imaging, ACIST medical systems 및 Health services를 담당하는 자회사들을 통해 보건의료분야에 적극적인 활동을 하고 있는 글로벌 기업이다. 브라코 그룹의 자회사인 브라코이미징은 진단의학을 위한 의약품의 혁신적이고 전문적인 연구를 위해 노력을 강화해 왔으며, 세계 진단 영상시장을 이끄는 회사 중 하나이다. 1970년대에 처음으로 비이온성 요오드 조영제인 이오파미로의 개발을 성공적으로 도입한 이래, 1980년대 말부터 미국시장을 선두로 하여 국제 시장을 개척하기 시작했다. 현재, 전 세계 100여개 국가에서 CT 및 X-ray 영상, 자기공명영상(MRI), 조영증강초음파(CEUS), 그리고 핵의학(Nuclear Medicine)등 모든 진단 어플리케이션에 적용이 가능한 제품군과 솔루션 포트폴리오를 제공하고 있다. 또한, 브라코이미징의 자회사인 브라코 인제니어링은 새로운 CT 및 MRI 인젝터의 개발 및 서비스를 제공함으로써 Injection technology의 발전에도 기여하고 있다. 국내에서는 브라코이미징코리아를 통해 CT조영제, MRI 조영제, 초음파조영제 및 인젝터를 판매하고 있다.

■ CT란 무엇인가?

CT란 인체의 목적부위를 여러 방향에서 조사하여 투과한 X-선을 검출기로 수집하고 그 부위에 대한 X-선의 흡수차이를 컴퓨터가 수학적 기법을 이용하여 재구성하는 촬영기법을 말하며 종래의 X-선 사진상에 비하여 혈액, 뇌척수액, 백질, 회백질, 종양 등을 구분하는데 우수한 분해능과 대조도를 가지며 미세한 부분의 흡수차를 표현할 수 있어 영상진단분야에 있어서 아주 중요한 영역을 차지하고 있다. 기본적인 원리는 X-선 tube가 인체의 한 단면주위를 돌아가면서 X-선 beam을 조사하여 각각의 강도를 검출기가 수집하고 그 데이터에 의해 컴퓨터가 부위별 흡수강도를 계산하여 계산된 자료에 따라 영상을 재구성하여 모니터 상으로 보여주는 것을 의미한다.

▲ 그림 1. CT검사실

■ CT검사에 사용되는 조영제의 특성

오늘날 대부분의 영상의학 검사는 X-선 투시 장비를 이용한 영상유도를 통해 이뤄지고 있다. 그러나 뼈나 위장관 내의 공기를 제외한 대부분의 인체조직은 방사선비투과성의 차이가 작기 때문에 투시 영상에서 잘 구분되지 않는다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서 인체에 투입하여 방사선 영상에서 조직을 서로 구분하게 하는 물질을 ‘조영제’라고 한다. 조영제의 종류에 따라 촬영 영상의 품질이 영향을 받게 될 뿐만 아니라 발생 가능한 유해반응의 양상 및 빈도가 다르므로 상황에 따라 적절한 조영제를 선택하여야 한다.

I. 조영제의 종류
수용성 요오드화 조영제는 영상의학 검사에서 가장 많이 사용되는 조영제로 삼요오드화 벤젠고리를 기본으로 하며, 그 변형에 따라서 삼투압, 요오드 농도, 이온성 등의 물리적, 화학적 성질이 달라진다. 크게 이온성 단량체인 고장성 조영제와 이온성 이합체 또는 비이온성 단량체인 저장성 조영제, 등장성 조영제로 구분된다. 여기서 저장성은 고장성 조영제와 비교하여 삼투압이 낮다는 의미이며, 등장성 조영제보다 삼투압이 높다.

* 비이온성 저장성 조영제
단일 벤젠고리에 이온화하는 탄산기 대신 친수성 수산기를 가진 곁사슬을 붙여서 수용성을 부여한 조영제이다. 이온화하지 않으므로 삼투압이 고장성 조영제의 반으로 감소하고, 수용액 상태에서 요오드 원자 3개당 입자 1개가 존재하여 삼투압은 600~800 Osm/kg·H2O정도이다. 오늘날 혈관조영에 가장 흔하게 사용되는 조영제 군이며, 다양한 제품이 이에 속한다.

* 비이온성 등장성 조영제
비이온성 이합체로서 혈액과 삼투압이 같다. 등장성 삼투압은 혈관 내에 주입되는 물질로서 매우 유리한 물리화학적 특성이다. 그러나 덩치 큰 곁사슬을 가진 분자가 이합체를 형성하여 분자량이 크기 때문에 상대적으로 점도가 높다는 것이 단점이다. 또한 다른 조영제에 비해서 가격이 비싸다.

▲ 그림 5. 비이온성 단량체의 예. Tri-iodinated benzene ring에 3개의 유기 곁사슬(R1, R2, R3)이 있으며, carboxyl group이 없어서 이온화하지 않는다.

II. 조영제의 특성
일반적으로 좋은 조영제의 조건은 방사선비투과성이 크고, 수용성이며, 점도와 삼투압이 낮고, 전신 및 국소적 내성이 뛰어나며, 혈장 단백질과의 결합이 적고, 인체에서 빨리 배출되는 것이다. 또한 다른 조건이 비슷할 경우 경제성도 조영제를 선택하는 데 고려 요소가 될 수 있다.

* 방사성비투과성
방사성비투과성이 낮으면 동일한 영상의 질을 얻기 위해서 조영제의 투입 속도 및 양을 증가시켜야 하는데, 이는 조영제의 최대 주입 속도가 상대적으로 느린 미세카테터를 이용한 선택적 혈관조영술에서 영상의 질을 결정하는 중요한 요소로 작용한다. 방사선비투과성은 조영제의 요오드 농도(mgI/mL)에 의해 결정되며 이는 다시 용액 내 조영제 분자의 개수와 각 분자당 요오드 원자 수에 비례한다. 그런데 용액 내의 조영제 분자가 증가하면 삼투압이 함께 증가하게 되므로, 같은 삼투압에서 방사선비투과성을 높이려면 요오드입자비가 높은 조영제가 필요하다.

* 수용성
조영제는 혈액으로 직접 주입되므로 수용성이어야 하는데, 조영제의 뼈대인 벤젠고리는 수용성이 없다. 따라서 벤젠고리에 탄산기를 붙여서 이온화하거나, 다수의 친수성 수산기를 탄화수소 곁가지에 붙이는 방법으로 수용성을 부여한다.

* 점도
점도가 높으면 작은 구경의 미세카테터를 통해서 주입 가능한 속도가 느려진다. 점도는 분자의 크기가 클수록, 조영제의 농도가 높을수록 증가하고, 온도가 높을수록 감소한다. 따라서 단량체보다는 이합체의 점도가 높으며, 같은 성분의 조영제라면 요오드 농도가 높을수록 높아진다. 또한 인체에 주입하기 전에 체온 정도로 온도를 높여 주면 점도를 낮출 수 있다.

* 삼투압
삼투압은 용액 속에 녹아 있는 입자의 수에 의해 결정된다. 삼투압이 높은 고장성 조영제는 혈관확장과 혈압강하, 삼투성 혈액과다, 혈관내피 손상, 혈액뇌장벽의 장해, 통증, 혈전형성, 폐동맥압 증가, 이뇨 등 물리화학적 독성 기전의 급성 유해반응을 유발할 가능성이 높다.

* 혈장 단백질과의 결합
조영제가 혈장 단백질과 결합하면 신장을 통한 배설이 이루어지지 않아서 독성반응과 과민반응을 일으킨다. 이온성 조영제는 5% 정도가 혈장 단백질과 결합하는 것으로 알려져 있고, 비이온성 조영제는 혈장 단백질과 거의 결합하지 않는다.

* 배설
혈중으로 주입된 수용성 조영제는 95% 이상이 신장으로 배설되며, 나머지 5% 정도가 간담도계, 위장관 점막, 침샘, 눈물샘 등으로 배설될 수 있으며, 신장 기능이 나쁠 경우 이러한 이차 경로를 통한 배출이 증가한다.

■ CT검사에서 조영제의 역할

CT 조영제는 무색 투명한 액체로서 한번 검사할 때 약 100~150cc의 양을 초당 2~3cc의 속도로 정맥주사하며 CT검사를 시행한다. 이 액체 속에는 요오드 화합물이 들어 있는데, 요오드는 뼈의 대부분을 차지하는 칼슘처럼 X선을 거의 대부분 흡수한다. X선을 많이 흡수하는 물질은 단순촬영에서나 CT 영상에서 모두 흰색으로 표현된다.

정맥 주사된 조영제가 심장을 통해 온몸의 혈관 속에 퍼지게 되면, 혈관들이 모두 하얗게 나타나므로, 대개 회색으로 표현되는 종양 병소와 정상 혈관 구조물과의 구별이 가능하게 되어 진단의 정확도를 높인다.

또한 혈관성이 풍부한 종양은 혈액 속의 조영제 성분도 많이 도달하기 때문에 주위 정상 조직보다 하얗게 보여 병소의 발견과 크기 판정에 매우 중요한 역할을 담당한다. 반대로 혈관성이 거의 없는 병소는 주위 정상조직보다 혈액을 적게 공급받으므로, 조영제 성분도 적게 도달하여 다른 부위보다 더 어둡게 표현되어 단면영상에서 발견할 수 있다.

또한 이렇게 발견된 종양이 혈관성이 풍부한지 그렇지 않은지를 확인할 수 있으므로, 발견된 종양이 암인지, 양성종양인지 감별을 좁히는데도 매우 유용하다.

참고자료 : 이오파미로 제품설명서, 이오메론 제품설명서, 인터벤션 영상의학 제2판/대한인터벤션영상의학회

기사제공 브라코이미징코리아  emd@mdjournal.net

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