호흡기 질환이 있는 개와 고양이의 흉부 CT 영상의 체계적 해석

[21 이유영]

<Basic CT principles and strategies to optimize studies>

 - 이 문단에선 저희가 일반적으로 알고 있는 호흡 유지법, 조영제의 사용 및 용량, triphasic pulmonary angiography 등에 관한 일반적인 내용이 서술되어있습니다. 

*Figure 1 : Window의 width(W)와 level(L)을 관심있는 조직에 맞게 선택해야 된다는 점을 설명하기 위한 figure입니다.

 - (A) : lung을 보기 위해 조정한 W&L/ (B) : soft tissue window / (C): bone window

<Anatomic considerations>

 - 다음은 anatomic considerations에 대한 내용으로 먼저 cross-sectional imaging에 관해 살펴보겠습니다.

 1) Cross sectional imaging

 - Cross-sectional image란 동물이 sternal recumbency 자세일때 cranial부터 caudal까지 연속 촬영한 이미지로, 흉부의 dorsal이 이미지의 위에 있고 ventral이 바닥쪽에 있으며 또다른 말로 ‘transverse image’라고도 명명합니다.  

 - 이 다음으로 sagittal plane, dorsal plane(=horizontal plane)의 이미지들은 어떤 CT 기계에서는 자동적으로 제공하거나 multiplanar reconstruction, 즉 MPR 과정을 통해 획득하게 됩니다.

 - 여기서 sagital plane은 외측상 흉부방사선 사진과 유사하며 임상가들로 하여금 빠르게 흉부의 병변 부위를 찾아 transverse image 상의 위치를 찾을 수 있게끔 도와줍니다.

 - 또한 dorsal plane, 또 다른 말로 horizontal plane은 VD 흉부방사선 사진과 유사하며 mass, pleural disorders 또는 관련된 atelectasis로 인한 구조물들의 좌/우측 변위를 확인하는데 도움이 됩니다.  

 - 이 외에도 3D MPR, MIP(maximum-intensity-projection), MinIP(Minimum-intensity-proejction) 등이 추가적으로 병변의 가시화를 위해 사용될 수 있습니다. 

*Figure 2 : transverse, dorsal, sagittal plane을 설명하기 위한 흉부 CT 사진으로, pulmonary blastomycosis로 진단된 8살의 mixed-breed dog의 사진입니다. A부터 차례대로 transverse, dorsal, sagittal plane에 해당합니다.

*Figure 3 : 다음 figue는 개에서 breath-hold CT 촬영을 진행한 흉부 사진으로 A-C-E-G는 inspiratory, B-D-F-H는 expiratory 모습이며, A-B, C-D, E-F, G-H는 각각 다른 환자들, 즉 총 4마리의 개에서의 흡기와 호기 사진에 해당합니다.

(1) A-B : 건강한 adult dog의 흡/호기 사진입니다. 

 - A에서 보시면, 충분히 팽창되어 hypoattenuating, 그리고 homogeneous한 폐 실질을 관찰할 수 있으며, airway는 공기로 차서 열려 있고 그로 인해 폐실질보다 더 낮은 HU값을 보이는 것을 확인할 수 있습니다. Lobar 및 segmental bronchi와 같은 large airway들은 흔히 측면으로 치우쳐 가측으론 폐동맥, 내측으론 폐정맥이 위치하고 있으며, (화살표) mediastinum은 우측 및 좌측 폐 사이에 위치하며 aorta, esophagus, CVC, heart와 같은 중요한 구조물들을 포함하고 있습니다. 

(화살표머리) 폐엽들은 얇은 pleural fissure line들에 의해 구분되는 것을 확인할 수 있습니다.

 - B는 호기 시 촬영 사진으로 모든 폐엽들의 volume이 줄어듦에 따라 lung attenuation이 증가한 것을 관찰할 수 있으며, 이는 같은 level에서 ROI를 그려 HU 값을 비교함으로써 객관적으로 확인할 수 있습니다. (A: -908HU, B: -876HU)

(2) C-D : 6개월령 때 후두 수술을 받은 이후 호흡곤란을 보이던 6살 SF mixed-breed 개의 흡/호기 사진입니다. 비록 부검을 하진 않았지만, 반복적인 aspiration에 의한 acquired bronchiectasis 및 cystic malformation, 또는 congenital pulmonary emphysema로 추정 진단을 내려졌습니다. 

 - C : (양측 화살표) 우측 폐전엽의 enlargment로 median plane을 넘어서 두드러지게 확장되고 있으며, (화살표머리) 우측 및 좌측 cranial lobar bronchi의 dilation이 관찰됩니다. (화살표) 좌측 폐전엽의 dorsal aspect에서 ground glass opacification 위로 reticular pattern이 summation된 국소적인 ‘crazy-paving pattern’ area가 관찰됩니다. 

 - D : 호기 중에 우측 및 좌측 폐전엽의 expansion은 유지되고 있으며 호기로 인해 예상되는 lung attenuation의 증가보단 낮은 attenuation으로 관찰됩니다. 

(3) E-F : constrictive bronchiolitis가 있는 7살 SF Labrodor retriever의 흡/호기 사진입니다.

 - E : (화살표) 흡기 사진에서 폐엽 안에 attenuation의 variation이 관찰되는 ‘mosaic pattern’이 확인됩니다. 

 - F : 이는 호기 시 더욱 두드러지게 나타나며 이를 통해 low attenuating area에서 air trapping이 진단되어 airway disease가 있음을 확인할 수 있습니다. 

이와 같은 흡기 시 관찰되는 mosaic pattern의 또다른 differential로 vascular disease로 인한 mosaic perfusion, 그리고 patchy lung disease로 인한 regional attenuation 증가가 있으며 이 케이스의 경우 둘 다 확인되지 않았습니다.  

(4) G-H : 12살 miniature Schnauzer에서 호기 시 두드러진 bronchial collapse가 관찰되는 흡/호기 사진으로, 이를 통해 흡/호기 breath-hold를 통한 촬영 기법이 dynamic airway disorder의 진단에 유용함을 알 수 있습니다. (화살표머리) bronchial collapse 중에 lung attenuation의 급격한 증가를 통해 호기 시 airspace 내의 거의 완전한 air loss가 있음을 알 수 있습니다.

 2) Macroscopic (gross) anatomy

 - 다음으로 macroscopic, 즉 gross anatomy에 대한 설명으로 thoracic cavity의 정의, pleura의 구조, mediastinum, 그리고 airway에 대한 간략한 설명을 다루었습니다.

 3) Microscopic anatomy

 - 사람에서 SPL, 즉 secondary pulmonary lobule이 구조적으로 gorss하게 관찰되는 것과 달리, 개와 고양이에서 폐 실질의 microscopic organization은 사람과 달라 결합조직 septa로 구분되는 뚜렷한 다면체 구조가 없으며 따라서 SPL을 가지고 있지 않습니다. 그로 인해 폐 실질의 microscopic한 구분에는 한계가 존재합니다. 

 - 환기 중인 개/고양이에서 건강한 폐 조직은 일반적으로 homogeneous attenuation으로 관찰되나, 강한 진정이 된 경우나 마취 유도와 촬영 사이에 지연이 있는 경우 중력 의존성의 attenuation 증가가 관찰될 수 있습니다. 

 - Lung attenuation은 또한 lung expansion의 정도에 따라 다양하게 나타나며, obesity, abdominal enlargement, pleural cavity disorders, 그리고 exhalation 시 증가하게 됩니다. 

 - 폐동맥들은 bronchus의 lateral side에 가까이 위치하며 폐엽에 혈액을 공급하며, 기관지가 폐동맥과 같이 주행하며 점차 기관지벽이 혈관벽과 구분할 수 없게 될 때 이를 bronchovascular bundle이라 말하게 됩니다.

  폐정맥은 처음엔 lobar bronchus의 medial side에서 주행하다 말초 쪽으로 가며 점차 inconsistent하고 less well-defined path로 주행하게 됩니다.

<Systematic approach to thoracic CT interperetation>

 - 다음으로 흉부 CT 판독에 대한 체계적인 접근법에 대한 설명입니다. 

 - Extra-pulmonary soft tissues, bones, airways, 그리고 lung parenchyma의 총 4가지 region에 대한 평가는 체계적으로 진행되어야 하며, 특히 parenchyma의 이상에 대한 평가에 집중해야 합니다. 

 - 우선, CT 촬영 전 study type에 대해서 충분히 고민해야 되는데, 예를 들어 air trapping 및 dynimic airway collapse의 경우 흡/호기 촬영 시 진단될 수 있으며, PTE의 경우 기존의 single-phase series보단 triphasic angiography 사용 시 가장 잘 확인할 수 있습니다. 

 - 다음으로 figure 4 및 figue 7의 체계적인 접근법에 따라 전체적인 구조물들을 평가해야 됩니다.

*Figure 4 : Lung parenchym를 제외한 3가지 region인 extra-pulmonary soft tissue, osseous structure, 그리고 airway의 평가를 위한 체계적 접근법에 대한 figure입니다.

*Figure 5 : 이는 CT pulmonary angiography가 특히 소동물에서 PTE 진단에 도움이 된다는 것을 설명하는 그림으로, pulmonary hypertension과 chronic bronchiolar disease가 있는 7살의 SF American Staffordshire terrier의 흉부 CT 사진입니다. A는 transverse plane, B/C/D는 MPR 과정을 통해 획득한 영상으로, thrombus 또는 embolus에 의한 폐동맥의 occlusion은 동맥 내 partial 또는 complete filling defect(*)로 확인할 수 있습니다.

*Figure 6 : 이는 흉부 CT scan에서 IV iodinated contrast medium의 유용성에 대해 설명하는 그림으로, pulmonary carcinoma가 있는 11살 CM mixed-breed dog의 (A)pre-contrast, (B)post-contrast 사진입니다.

 - Post-contrast 결과 동맥, 정맥 및 주된 cardiac structure들이 구분될 수 있으며, esophageal wall은 약간의 enhancement가 확인됩니다. 또한 (세모)enhancing soft tissue와 (동그라미)pleura 내 non-enhancing fluid accumulation을 구분할 수 있으며, enhance가 되지 않는 large mass 내의 necrotic zone들을 확인할 수 있습니다. 

<CT lung patterns>

  - 다음은 4가지 region 중 가장 핵심을 두고 평가해야 할 lung parenchyma에 대한 내용으로, distribution 및 anatomic localization을 바탕으로 한 pattern-based approach가 흉부 CT 판독의 핵심입니다. 

 - 따라서 저자들은 인의학 내용을 바탕으로 4가지의 major pattern(incrased attenuation, decreased attenuation, nodular patterns, linear patterns + mixed patterns)과 함께 각각에 관련된 specific descriptive terminology를 사용할 것을 제안합니다. 

*Figure 7 : pulmonary parenchymal abnormalities의 평가에 대한 체계적인 접근법에 대한 그림입니다.

 1. Increased lung attenuation

 - Increased lung attenuation은 폐실질 density의 증가 또는 air 양의 감소를 의미합니다. 

 - 원인은 크게 3가지이며, (1) 세포수 증가에 의한 폐조직 증가(염증성, 구조적, 종양성, 감염성) (2) 혈관 내 혈액량의 증가 (3) 폐포 내 air volume의 감소(호기, 비만 또는 pleural disorder에 의한 저환기, atelectasis) 가 있습니다.

 - Increased lung attenuation의 major pattern은 총 3가지로, ground glass opacity(GGO), consolidation, 그리고 ‘attenuation greater than soft tissue’가 있습니다. 

  -> GGO : attenuation은 증가하나 여전히 bronchial wall 및 혈관들은 식별되는 상태

  -> Consolidation : GGO와는 달리 bronchial wall 및 vascular marking들이 소실되는 complete opacification

  -> Attenuation greater than soft tissue : soft tissue, mineral or metallic attenuation으로 바륨오연, 칼슘과 같은 미네랄 축적, 그리고 만성 출혈 또는 hemosiderosis에서 관찰

2. Decreased lung attenuation

 - Decreased lung attenuation은 비정상적인 air volume의 증가(e.g. air trapping), 또는 혈관 내 혈액량의 비정상적 감소(e.g. vascular obstruction 또는 vasoconstriction에 의한 hypoperfusion)에 의해 나타날 수 있으며, 이는 다시 air-filled cystic lesions, cavitary lesions, 또는 emphysema로 분류할 수 있습니다.

 3. Nodular patterns

 - Nodular opacity는 Fleishner Society Glossary of Terms for Thoracic Imaging에 근거하여 직경 3mm 미만은 micronodules, 3-10mm는 small nodules, 10-30mm는 large nodules, 그리고 30mm 이상은 masses로 분류할 수 있습니다. 

 - 이러한 nodular opacity는 추가적으로 attenuation에 따라 GGO 또는 consolidated, 그리고 appearance에 따라 well-defined 또는 ill-defined로 묘사할 수 있습니다.

*Figure 9 : A는 decreased lung attenuation pattern 중 cystic lesion, B는 linear pattern 중 honeycomb pattern에 대한 영상들입니다.

 - A : 10살 SF Irish setter에서 air-filled cystic lesion들을 확인한 영상으로, well-circumscribed, well-defined, thin-walled(<3mm), 그리고 circular 또는 mildly irregular한 병변으로 관찰됩니다. 

 - B : Fibrotic lung disease가 있는 9살 CM miniature poodle의 영상으로, honeycomb pattern을 의미하는 다양한 수로 나란히 놓인 small, well-defined, thin-walled, air-filled lesion들이 좌측 폐전엽에서 확인되며, 이 병변으로 인해 정상 폐 architecture의 완전한 distortion, 그리고 정상 폐실질의 완전한 소실이 확인됩니다. (별표 & 양쪽화살표) 또한 우측 폐중엽의 consolidation과 내부 air bronchogram이 확인됩니다.

*Figure 10 : A는 linear pattern에 대한 영상이며, B는 mixed pattern 중 tree-in-bud pattern에 대한 영상입니다.

 - A : primary bronchiolar disorder가 있는 5살 CM DSH 고양이로, subpleural interstitial thickening, 그리고 두꺼워진 pleural fissure line이 확인되며, (작은화살표) 두꺼워지고 확장된 작은 직경의 airway들이 확인됩니다.

 - B : 10살령의 SF DSH 고양이에서 (화살표머리)tree-in-bud pattern이 확인되며, 이는 고양이에서 bronchiolar disorder를 강하게 암시하는 CT finding입니다.  

 4. Linear patterns

 - Linear oapcity는 크게 3가지, 즉 (1) 세포, 섬유조직, fluid 또는 다른 물질들의 infiltration에 의한 interstitial thickening (2) lymphatics의 수 또는 사이즈의 증가 (3) airway 또는 vascular wall의 thickening 에 의해 나타나게 됩니다. 

 - Linear pattern은 다시 reticular pattern, subpleural interstitial thickening, peribronchovascular interstitial thickening, parenchymal band, honeycomb pattern으로 나눌 수 있습니다.

  -> Reticular pattern : 이는개/고양이에서 microscopic functional unit(=SPL)과관련없는 linear opacity를 묘사하기 위한 pattern으로, 그물망과 유사한 모양으로확인

  -> Subpleural interstitial thickening : fissure를 따라 peripheral lung 부위, 또는 폐가 흉벽 또는 종격동과 접족하는 부위에 나타나는 pattern으로, irregular, smooth 또는 nodular하게 확인

  -> Peribronchovascular interstitial thickening : airway wall 및 폐동맥들 주위로 결합조직 sheath 내에 attenuation이 증가한 부위를 의미. 이를 primary bronchial wall thickening인 ‘peribronchial cuffing’ 또는 ‘폐동맥 직경의 증가’와 감별하는 것은 다소 어려우나, 둘은 interstitial disease냐 airway disease냐의 차이이므로 감별이 중요함. 만약 bronchiectasis 또는 기관지벽 thickening과 관련된 임상병리적 증거가 있는 경우 airway disease의 가능성이 높아짐

  -> Parenchymal band : pleural surface로부터 일반적으로 기원하여 폐실질을 가로지르는 thick, long linear opacity를 의미하며, 특정 해부학적 구조에 제한되지 않음

  -> Honeycomb pattern : 조직의 destruction, fibrosis에 의한 대체, 그리고 architectural distortion을 반영하는 pattern. Honeycomb cyst들은 주로 3-10mm 사이로 다양한 size를 가지며, well-defined wall과 함께 반드시 3개 이상으로 multiple하며, 주로 air-filled 구조로 cluster 또는 row 형태로 발생함 (*Figure 9B)

 5. Mixed pattern

 - 때로는 몇몇 병변 type들이 동시에 존재할 수 있으며, 이는 이전에 존재하던 만성적인 폐질환에 겹쳐진 새로운 병변으로 인해 발생하거나, 또는 같은 disease 내에서 발생한 다른 microscopic pathologic process를 반영할 수 있습니다.

 - 이러한 combination pattern에는 mosaic attenuation, tree-in-bud, crazy-paving, 그리고 halo & reverse halo sign들이 포함됩니다. 

  -> Mosaic attenuation pattern : well-defined border를 가진 증가 및 감소된 attenuation의 patchy area를 반영하는 non-uniform disease로 정의. Mosaic pattern의 주된 원인은 크게 airway disease(=airway disease와 관련된 airway narrowing으로 인한 air trapping; 검게 보임), pulmonary vascular disease(=PTE 등에 의한 hypoperfusion; 검게 보임), 그리고 primary parenchymal disease(=원발성 infiltrative lung disease; 하얗게 보임)의 3가지로 나눌 수 있음. 이때 mosaic pattern에서 attenuation이 증가한 부분이 문제인지, 감소한 부분이 문제인지, 또는 둘 다 문제인지를 결정하는 것이 다소 challenging함.  

  -> Tree-in-bud pattern : small airway 내부가 정상 air가 아닌 mucus, pus 또는 fluid, cell들로 차있으며 주로 확장된 경우에 확인되며, 정상 airway 주행을 따라 서로 연결된 nodular 및 linear branching pattern으로 관찰됨. 이는 bronchial 및 bronchiolar disorder가 있는 고양이, 그리고 diffuse aspiration bronchiolitis로 추정되는 개에서 묘사되었음 (*Figure 10B)

  -> Crazy-paving pattern : GGO region 위로 reticular pattern이 중첩된 것으로, leptospiral pulmonary hemorrhage가 있는 개와 pulmonary alveolar proteinosis가 있는 고양이에서 묘사되었음

  -> Halo sign : consolidated circular lesion 주위로 GGO rim이 둘러싸는 것

      Reverse halo sign : GGO lesion 주위로 더 dense한 consolidation이 ring 또는 초승달 모양으로둘러싸는것

*Figure 11 : 다양한 CT pattern들을 표현한 모식도

Thoracic computed tomographic interpretation for clinicians to aid in the diagnosis of dogs and cats with respiratory disease.pdf

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