고관절 MRI (Hip MRI) 영상진단

[조영훈]

고관절 MRI (Hip MRI) 영상진단

1. 고관절 통증을 평가하는 일차적 방사선학적 평가는 무엇인가?

 단순 방사선영상이 고관절 통증을 평가하는데 첫번째 선택 영상 도구에 해당한다. 단순 방사선영상이 값이 싸고, 얻기 쉬우며, 고관절 통증의 병인학적 요인을 종종 상세하게 기술할 수 있다.

2. 언제 고관절의 MRI 촬영이 수행되는가?

 고관절 MRI는 단순 영상 평가후에 진단할 수 없는 상황에 놓인 증상이 있는 환자에게서 선택된다. 흔하게 확인할 수 있는 것은 골괴사, 방사선학적인 잠재 골절을 가지는 외상, 피로 골절과 불충분한 골절(insufficiency fractures), 관절와순 파열(labral tears), 근골격계 종양, 화농성 관절염(septic arthritis)과 고관절의 골수염(osteomyelitis), 일과성 골다공증(transient osteoporosis), 골수부종 등이다.

3. 고관절의 의심되는 골관절염(퇴행성 변화)를 평가하는 데 최고의 영상진단도구는 무엇인가?

 단순 방사선 영상이 고관절의 의심되는 골관절염을 평가하는 데 최고의 영상진단도구에 해당한다.

4. 고관절의 MRI 검사는 대개 한쪽만 수행되나, 아니면 양쪽 다 수행되는 것인가?

 고관절 양쪽이 대개 MRI 검사에 수행된다. 심지어 한 환자가 한쪽의 고관절 통증을 호소함에도 장기간 스테로이드 치료에서의 골괴사와 같은 양측성 질환이 의심될 때에는 고관절 양쪽 모두가 검사되어야 한다. 대부분의 고관절 MRI 검사에서 골절, 종양, 골괴사 등의 진단을 위해 수행되기 때문에, 종종 다른 병변을 찾기 위해서 골반 전체의 영상을 얻는 것이 유용하다. 한쪽만 찍은 영상진단은 잠재 골절의 임상적 느낌을 가지고 있는 외상 환자와 같은 대측성의 질환의 느낌이 없는 편측성의 고관절 통증의 환자를 평가하는 데 이용된다. 만약 매우 높은 해상도 영상을 요구될 때, 한쪽만 찍은 영상진단이 더 작은 영역과 더 높은 해상도를 위해 감안된다.

5. 고관절 MRI 검사에 정맥 조영제(intravenous contrast agent)가 도움이 되는가?

 정맥 조영제(Intravenous contrast agent)는 단지 매우 드물게 도움이 된다. 정맥 조영제는 낭성 또는 괴저성 종양의 생존 종양(viable tumor)을 감별하는데 도움에 되는 경피생검(percutaneous biopsy)의 안내에 도움이 될 수 있다. 조영증가영상은 또한 연부조직농양을 국소화하고 외과 배농(surgical drainage) 안내에 도움을 줄 수 있다. 또 대조영상은 종양이나 골괴사에서의 조직 생존률(tissue viability)을 평가하는 데 도움이 될 수 있다.

△ 비구(acetabulum)에서의 낭종(cyst) 관상면 MRI

△ 비구(acetabulum)에서의 낭종(cyst) 시상면 MRI

(이미지 출처 : http://www.mercurywebsolutions.net/demo/learn-how-to-read-a-hip-mri/)

6. 고관절의 무혈성 괴사(avascular necrosis)는 무엇인가?

 무혈성 괴사(Avascular necrosis) 또는 무균성 괴사(aseptic necrosis)로 이전에 언급된 골괴사증(osteonecrosis)은 혈액 공급의 감소 또는 중단으로 인해 속발된 연골하골 괴사(subchondral bone necrosis)의 과정을 말한다. 병리학적인 상황은 골경색(bone infarct)의 경우와 매우 흡사하지만, 고관절 무혈성 괴사의 관절 위치가 대부분의 골경색보다 임상적으로 더 심각한 상황을 만든다.

△ Avascular Necrosis or Osteonecrosis

(이미지 출처 : http://www.epainassist.com/joint-pain/avascular-necrosis-or-osteonecrosis)

7. 골괴사의 자연경과(natural history)는 어떠한가? 왜 관절 부위가 그렇게 치명적인가?

 약화된 혈액 공급(Compromised blood supply)이 대퇴골두의 관절표면 아래의 연골화골의 경화를 초래한다. 무게 부하면(Weight-bearing surface)이 결국 붕괴되고 부서지는데, 관절역학을 교란시키고 고관절의 심각한 골관절 변화가 발생된다. 골괴사 발현(Developing osteonecrosis)의 위험은 골절의 유형에 의해 크게 영향을 받는다. 비전위 골절(Nondisplaced fracture)은 약 10%로 낮은 골괴사 발현의 위험률을 가진다. 전위된 대퇴골 경부 골절은 약 80%의 위험률을 가지게 되는데, 혈관의 해부학적 위치에 달려있다.

8. 대퇴골두의 혈액 공급은 어떻게 이뤄지는가?

 대퇴골두는 대퇴 내회선 동맥(medial femoral circumflex artery)과 원형인대동맥(ligamentum teres artery)의 가변하는 복합구조물에 의해 대부분 영양분을 공급받는데, 원형인대와 함께 주행한다. 고관절 탈구는 원형인대동맥의 파열을 일으킬 수 있는 반면, 대퇴골 경부 골절은 대퇴 내회선 동맥과 그 분지들의 파열을 일으킬 수 있다. (그림 45-1)

 

△ 그림 45-1. 대퇴골과 경부의 동맥 해부학

 A = 심부대퇴동맥(deep femoral artery), B = 대퇴 내회선 동맥(medial femoral circumflex artery), C = 대퇴 외회선 동맥(medial femoral circumflex artery), D = 대퇴 내외회선 동맥 문합(anastomosis of medial and lateral circumflex femoral arteries), E = 대퇴골두의 원형인대의 동맥(artery of round ligament of the femoral head)

9. 골괴사증은 편측성으로 진행되는가, 양측성으로 진행되는가?

 병인학적 요소에 따라 달라진다. 편측성 골괴사증은 대개 대퇴골두의 혈액공급의 외상적인 중단에 의해 속발되며, 고관절 탈구 또는 대퇴골 경부 골절의 후유종으로 종종 나타난다. 양측성 골괴사증은 대개 병인학적으로 비외상성이다.

10. 편측성 골괴사증과 양측성 골괴사증 중 어느 것이 더 흔한가?

 양측성 질환이 증례의 약 50~80%를 차지한다. 미국에서 가장 흔한 원인은 스테로이드 요법이다.

11. 아동에 있어서 골괴사증의 특발성 원인은 무엇인가?

 레그-깔베-페데스병(Legg-Calve-Perthes disease) 또는 편평고(coxa plana)라고 알려진 페데스병(Perthes disease)은 대개 3~12세 아동에 발병하며, 대퇴골두의 불충분한 혈액공급의 결과로 나타난다. 대부분의 경우(87%)에 단지 한쪽 고관절에만 발생한다. 페데스병이 발병한 대부분의 아동들은 결국 회복되지만, 대퇴골두가 재생되는 데는 약 2~5년이 걸릴 수 있다. 치료는 대퇴골두를 기능적인 형태로 자라게 하는 것을 이용할 수 있다.

△ 정상 고관절과 페데스병을 가진 고관절 (이미지 출처 : http://dor.ky/perthes/)

12. 골괴사증을 치료하는데 MRI가 어떻게 유용한가?

 MRI는 초기 발견을 가능하게 할 수 있기 때문에 골괴사증 치료에 유용하다. MRI는 대퇴골두 외피 붕괴전의 초기 골괴사증을 감지하는데 가장 민감도가 높은 검사이다. 조기 발견은 스테로이드 감소(steroid reduction)와 같은 관절 보존적 치료(joint-sparing therapy), 무게부하가 없는 보존적 치료, 핵심감압술(core decompression)을 가능하도록 해준다. 

△ 핵심감압술 (Core ducompression technique)

(이미지 출처 : http://icjr.net/article_64_osteonecrosis_hip.3.htm#.VVRIXo7tlBc)

 대퇴골두의 무게부하 정도가 25% 미만과 관련된 작은 병변은 대퇴골두 괴사의 진행이 없이 치료적 반응의 더 좋은 가능성을 가진다. 골괴사증의 넓은 영역은 핵심감압술과 같은 최소한의 칩습적 치료에 반응하지 않는다. 관절표면의 50%이상 연류되면 결국 괴사와 대퇴골두의 파편화로 이어져 고관절 전치환술이 요구된다.

13. 골괴사증의 MRI 특징은 무엇인가?

 MRI 특징은 이질적인 신호 특징을 가지는 변화가 다양한 특징을 지닌다. 지방 포화 T2 강조영상 또는 STIR 영상에서는 환자의 80%가 대퇴골수의 '이중선(dobule line)'의 특징을 가질 수 있다. (그림 45-2) 이 신호는 바깥 고리의 높은 신호 강동에 의해 둘러싸인 내부의 낮은 신호 강도의 고리를 가지는 동심원의 고리로 구성된다. 불규칙적인 내부 낮은 신호강도 라인은 괴사성 분절의 주변부 영역 또는 반응 경계면을 표시하는 것이다. 이는 골수종의 높은 신호 강도 선과 유사하다. 

△ 그림 45-2. 양측 대퇴골부 무혈성 괴사의 STIR 영상(A)과 T1 강조 영상(B)

14. 방사선학적인 잠재성 고관절 골절(occult hip fractures)은 무엇인가?

 방사선학적인 잠재성 고관절 골절은 단순 방사선 영상 상으로 분명하지 않은 골절을 말한다. 비전위성의 외상성 골절, 피로 골절, 불충분한 골절이 이에 해당한다. MRI는 이러한 골절을 감지하는 데 매우 유용한 도구라고 할 수 있다.

15. 왜 MRI가 방사선학적인 잠재성 고관절 골절의 감지하는 데 유용한 도구로 이용되는가?

 MRI은 매우 높은 민감도를 가진다. 외상성 골절은 때때로 비전위성일 수 있고, 종종 단순 방사선 영상 상으로 확인하기 불가능할 수 있다. 골절이 발생하자마자 연관된 부종이 나타나는데, 골수 신호 강도(지방 포화 T2 강조 영상 또는 STIR 영상에서 증가된 신호)의 즉각적인 변화를 보여 MRI 상에서 쉽게 발견될 수 있다. (그림 45-3) 골절은 T1 강조 영상에서는 골수가 저강도 신호를 보인다. 그리고 미묘한 피층의 골절 라인은 치유의 가시적인 증거가 있을 때까지 수일 또는 수주 동안 단순 방사선상으로는 명백하게 나타나지 않을 수가 있는데,MRI 상에서는 쉽게 보일 수 있다.

△ 그림 45-3. 우측 잠재성 고관절 골절의 STIR 영상(A)과 T1 강조 영상(B)

 골절의 라인은 T1 강조 영상에서는 골수가 저강도로 나타나며, 주변의 부종을 보여주는데, STIR 영상에서는 고강도로 보인다.

16. 급성 골절의 MRI 신호상 특징은 무엇인가?

 골절 라인은 모든 펄스 시퀀스 상에서 낮은 신호 강도를 보인다. 골절과 관련있는 부종은 T1 강조 영상에서는 낮은 신호 강도를 보이고, T2 강조 영상과 STIR 시퀀스 상에서는 높은 신호 강도를 보인다. 외상성 골절은 때때로 비전위성일 수 있고, 종종 단순 방사선 사진 상으로는 확인하기 불가능할 수 있다. MRI는 비전위성 골절의 존재를 확인하는 데 매우 민감도가 높다. 대개 골절 라인은 가시적이지만, 이따금 골절 라인의 존재 없이 단순히 부종만 확산될 수 있다.

△ 단순 방사선 영상 상으로는 급성 고관절 골절의 명백한 증거가 보이지 않는다.

일반적인 골감소증이 보이며, 좌골치골가지(ischiopubic ramus)의 변형이 존재한다.


△ 관상면 CT 상으로는 급성 고관절 골절의 명백한 증거가 보이지 않는다.


△ 축상 CT 상으로 좌골치골가지 이전에 치유된 골절의 흔적이 보인다.


△ T1 강조 MRI 영상으로 좌측 대퇴골의 대퇴전자간의 비전위성 골절(화살표)이 나타나고 있다.

△ 액체 민감도가 높은(Fluid sensitive) STIR 영상에서 보이는 좌측 대퇴골 근위부에서 골수 부종

골절 부위에 인접한 연부 조직 부종(작은 화살표)이 보이고 있다.

(이미지 출처 : http://www.mridoc.com/mskatlas/Discussions/HipFx/)

17. 외상과 관련된 잠재 골절이 임상적으로 의심이 되지만, 단순 방사선 상으로는 정상 결과로 나오고 MRI로는 어떠한 어두운 골절 라인 없이 단지 부종만 확산됨이 나타났을 때, 이 경우는 골절을 배제할 수 있는가?

 그렇지 않다. 이러한 결과는 골타박상(bone contusion)으로 나타날 수 있는데, 부종과 혈종과 연관된 해면골의 미세골절이다. MRI 상으로는 골타박상은 해면골에서 얼룩덜룩한 영역으로 나타나는데, T1 강조영상에서는 낮은 신호를, T2 강조영상에서는 높은 신호를 보인다. 피층과의 연관성 없음은 단순 방사선 사진상 가시적인 병리적 상황의 부재인 동시에 MRI가 잠재성 골절을 진단하는 데 CT보다 훨씬 더 우월한 이유를 나타내는 것이기도 하다. 피질의 파괴가 없다면, CT에서 특히 골타박상의 미세골절과 같은 골절이 보여지지 않을 수 있는 반면, MRI에서는 이러한 변화가 보여진다. 대퇴골두의 연골하 부분의 타박상은 차후의 골흡수와 빠른 골관절염 진행을 초래할 수 있다.

18. 피로 골절(Stress fracture)의 유형은 어떤 것들이 있는가?

 피로형(Fatigue)과 불충분(Insufficiency) 두 가지 형태의 스트레스 골절이 있다. 피로형 골절(Fatigue fracture)은 흔하게 스트레스 골절(stress fracture)로 언급된다. 피로형 스트레스 골절(Fatigue stress fracture)은 정상뼈에서의 반복되는 스트레스로 인해 발생한다. 불충분 골절(Insufficiency fracture)은 감소된 미네랄화와 일상적이고 정상적인 활동에서 발생하는 스트레스에 의한 골절에 의해 약화된비정상적인 뼈에서 발생한다.

19. 고관절 어디에서 주로 스트레스 골절이 발생하는가?

 스트레스 골절은 주로 경부쪽에서 발생한다. 스트레스 골절은 대퇴전자간 부위에 드물게 연관된다. 대퇴골 경부에서의 스트레스 골절은 단순 영상에서는 종종 보이지 않는데, 67%가 피질골보다는 단지 해면골에만 연관될 수 있기 때문이다. 대퇴골 경부의 골절은 대개 신장성(tension) 또는 압박성(compression)의 둘 유형 중 하나로 분류될 수 있다. 신장성 피로 골절(Tension stress fracture)은 대개 대퇴골 경부에서 힘 전달의 수직으로 나타나고, 대개 경부의 상부면에서 기원하며, 전위(displacement)의 위험이 증가된다. 압박성 피로 골절(Compression stress fracture)은 명백한 피질 붕괴 없이 대퇴골 경부 아래쪽에 가골 형성(callus formation)의 방사선학적인 변화를 보인다.

△ 스트레스 골절의 유형

(이미지 출처 : http://www.eorthopod.com/stress-fracture-of-the-hip/topic/55)

20. 고관절의 스트레스 골절은 대개 어떻게 치료되는가?

 신장성 피로 골절(Tension stress fracture)은 불안정성이 있고, 종종 안정성을 위해 수술이 요구된다. 압박성 피로 골절(Compression stress fracture)의 치료는 대개 휴식의 보존적인 조치와 무게 부하 보호와 같은 비수술적인 치료가 실시된다.

키 포인트 : 고관절의 MRI

1. 단순 영상이 고관절 골절의 확인을 위한 첫번째 선택 도구이지만, MRI가 비전위성 골절과 단순 영상에서 보이지 않는 미세골절을 보여준다.
2. 미국에서 고관절 골괴사증의 가장 흔한 원인은 스테로이드 요법이다.

21. 언제 고관절의 스트레스 골절이나 다른 잠재성 골절을 진단을 내리는가? 팔로우-업을 위한 최적의 도구는 어느것인가?

 단순 방사선 영상이 팔로우-업을 위한 최적의 도구이다. 루틴 단순 영상이 골절의 어떠한 변화나 전위를 감지하는 데 이용될 수 있다. 젊은 성인에서의 전위성 대퇴골 경부 스트레스 골절은 수술적 응급으로, 관혈적 정복(open reduction)과 내부 고정(internal fixation)이 요구된다.

△ 우측 고관절의 관혈적 정복(open reduction)과 내부 고정(internal fixation)

(http://www.presentationgroup.com/portfolio_tags/open-reduction-internal-fixation/)

22. 피로성 스트레스 골절(Fatigue stress fracture)의 경향이 있는 환자는 어떤 환자인가?

 마라톤 선수, 발레 무용수, 군인의 젊고 활동적인 사람에게서 피로성 스트레스 골절(fatigue stress fracture)이 나타나는 경향이 있다. 스트레스 골절의 발달은 종종 새로운 활동 초기와 관련되거나 일상적 육상 활동의 빈도나 강도가 증가됨과 연관이 있다.

23. 누가 불충분 스트레스 골절(insufficiency stress fracture)의 경향성이 가장 큰가?

 여성이나 노인과 같은 골다공증의 경향이 있는 사람이나 대사성 골질환을 가지고 있는 환자에서 불충분 스트레스 골절의 가장 큰 경향성이 있다. 젊은 성인에 있어서는 낙상이 급성 대퇴골 골절의 원인으로 생각되지만, 낙상이 사실상 긴 잠복성 불충분 골절의 전위의 결과로 초래될 수 있다. 대퇴골 경부의 불충분 골절의 전위는 고관절이 안정성을 잃어버림으로 인해서 낙상을 초래할 수 있는 것으로 생각된다. 불충분 골절(Completed insufficiency fracture)과 급성의 외상성 대퇴 고절과의 방사선학적 차이는 없다.

24. 골절 라인 없는 골수 부종 확산은 항상 골타박상이나 미세골절을 암시하는가?

 그렇지 않다. 종종 과도한 부종이 골절 라인이 보이지 않는 연골하 타박상 또는 잠재 골절과 연관되는데, 고관절의 골괴사증이나 일과성 골다공증으로 잘못 진단할 수도 있다.

25. 고관절의 일과성 골다공증(transient osteoporosis)은 무엇인가?

 고관절의 일과성 골다공증(transient osteoporosis)은 50~70세 남성에서도 흔하게 발생할 수 있지만, 임신 후기의 여성에서 가장 흔하다. 무게 부하가 증가된 갑작스런 통증의 발병이 나타날 수 있다. 원인은 알려져 있지 않지만, 일반적으로 6~12개월 정도의 보존적 치료로 해결된다. MRI 상 고관절의 일과성 골다공증은 STIR 영상 상으로는 현저히 증가된 골수 신호와 T1 강조 영상에서는 골수 부종의 존재가 반영됨과 함께 감소된 골수 신호를 보인다. (그림 45-4)

△ 그림 45-4. 좌측 고관절의 일과성 골다공증의 STIR 영상(A)과 T1 강조 영상(B)

골수 부종은 STIR 영상에서는 정상에서 고강도 신호로 T1 강조 영상에서는 저강도 신호로 나타난다.