3차원 관상동맥 병변 형상 경계조건과 CAMS 값을 이용한 CT-FFR 개선

Abstract

현대인의 심혈관 질환 사망률이 높아지면서 관상동맥 질환 진단 중요도 역시 높아지고 있다. 현재 임상에서 관상동맥 질환 환자에서 중재시술 여부를 판단하는 표준 진단 지표는 관상동맥 조영술(Coronary Angiography)이지만 중증 협착병변의 경우엔 영상에 사각이 발생할 수 있어 조영술로만으로는 심근허혈 유발 여부를 명확히 평가하기 어려운 경우가 있다. 심근허혈 유발여부를 정량적으로 측정하기 위해 압력철선을 이용한 심근분획혈류예비력{Fractional Flow Reserve(FFR)}이 현재 GoldenStandard로써 도입되어 사용되기 시작했지만 관상동맥 내부에 압력철선을 삽입해야 하고, 혈관확장제를 반드시 사용해야 한다는 단점이 존재한다. CT-FFR은 환자의 컴퓨터 단층 촬영{Computer Tomography(CT)} 영상정보에서 추출한 3차원 심혈관 모델을 전산유체역학{Computational Fluid Dynamics(CFD))을 이용해 풀이하는 방법으로써, 비침습적이고 투약이 필요없는 압력/혈류 측정술이다. 대표적으로 많이 사용되는 CT-FFR방법은 Lumped Parameter를 사용하여 관상동맥을 전자회로화한 후, 환자 개개인에 맞는 맞춤형 계산을 하기위해 Dirichlet, Neumann 경계조건등의 여러 조건들을 저항화 시켜 회로에 대입하는 형식으로 진행된다. 각 저항에는 계산된 혈관 벽면의 변위 값, 혈관 벽 탄성 값, 심장박동시의 관상동맥의 움직임 등이 포함되며, 이 조건들이 많을수록 정확도는 올라가나 계산시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 본 연구에서는 환자의 심혈관 병변 형상정보에만 해당되는 값인 관상동맥 혈관내 초음파{IntraVascular UltraSound(IVUS)}를 이용한 MLA(Minimal Lumen Area)값과 환자 개개인의 관상동맥 혈관 기반 심근 분할{Coronary artery-based myocardial segmentation(CAMS)}값만을 가지고 푸아죄유의 법칙(Poiseuille’s law)을 통해 수식적으로 풀이된 진단지표가 높은 정확도를 보인다는 것에 기인하여 복잡한 경계조건 없이 환자의 병변형상정보만을 가지고 빠른 시간내에 수행될 수 있는 CT-FFR 진단지표를 제시하고자 하였다. 개선된 CT-FFR 방식은 2011년 5월~2015년 7월까지 서울아산병원에서 관상동맥조영술 및 FFR 측정을 시행한 환자 639명을 대상으로 CFD 계산이 가능한 환자 220명 246개의 병변에서 진행되었으며, 같은 환자군을 대상으로 민감도 75.0%, 특이도 68.5%, 0.77의 AUC값(CI 95%)을 갖는 기존의 CT-FFR방식에 비해 민감도 50.0%, 특이도 83.2%, 0.74의 AUC값(CI 95%)으로 민감도 부분이 낮다는 단점이 있지만 전체 관상동맥이 아닌 병변 혈관만을 대상으로 계산이 진행되기에 계산시간이 평균 5시간에서 1시간으로 5분의1가량으로 줄었으며, 복잡한 경계조건을 대입하지 않으므로 과정이 간단하다는 장점이 있다.