Address for correspondence : Young Sam Yoo, MD, Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, Sanggye Paik Hospital, College of Medicine, Inje University, 761-1 Sanggye 7-dong, Nowon-gu, Seoul 139-707, Korea
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서     론

   환자에서 기관지 혹은 식도 내의 이물이 의심되면 단순 엑스선 촬영 및 전산화단층촬영(CT)을 하고 연성내시경으로 진단 후 제거하는 것이 일반적인 치료법이다.¹⁾ 발병 기전은 음식을 먹다가 생기는 경우가 많고 아시아에서는 해산물 중 생선뼈가 가장 많은 원인 물질이며 신속한 진단 및 치료를 해야 식도 천공 등의 합병증을 예방할 수 있다.^2,3) 이물질을 내시경 혹은 수술적인 방법으로 제거하기 전에 이물질의 모양, 크기, 위치, 놓인 방향 등에 관한 정보를 알 수 있으면 식도나 기관지에 손상을 덜 주고 안전하게 제거 할 수 있고 대개 영상의학적인 방법으로 그 정보를 알아내게 된다. 기존에는 엑스선 사진이나 CT를 평면적으로 관찰하고 의사의 머릿속에서 이물에 관한 영상을 만들어 본 후 그 정보를 바탕으로 시술을 하였지만 최근에는 CT 자료를 입체적인 영상으로 바꾸어 관찰할 수 있는 삼차원 재건술로 많은 정보를 얻을 수 있다. 이는 위장관의 가상 내시경을 하는 수준으로 발전하였고⁴⁾ 내강(lumen)이 있는 장기의 내부를 볼 수 있는 유용한 기술로 사용되고 있다.^5,6) 가상 내시경 기술은 기관지의 이물을 진단하는 데 활용되고 있고⁷⁾ 식도 종양 등을 진단하는 데 사용되고 있지만⁸⁾ 문헌상 식도에 발생한 이물에 가상 내시경을 적용한 예는 없다. 또한 기관지 이물에서 가상 내시경을 적용한 보고에서도 입체 영상이 뚜렷하게 보이는 경우는 찾기 어려웠다.
   이에 저자들은 기관지와 식도의 이물 모델을 만들어 가상 내시경으로 입체적인 이물 영상을 만들어 보고자 하였고 이물의 입체 영상을 이용하여 이물의 모양, 크기, 위치, 놓인 방향(orientation)에 관한 정보를 알 수 있는지를 확인하고 가상 내시경의 활용 가능성을 알아보고자 본 연구를 시행하였다.

재료 및 방법

   흉강 모델을 제작하기 위해 PVC 수액병을 사용했다. 재료들의 부착 및 삽입을 위해 수액병의 상부를 잘라내고 늑골, 흉골, 척추 역할을 할 재료는 석고 플라스터를 반죽하여 두께 5 mm, 폭 1.5 cm, 길이 20 cm로 제작 후 24시간 실온에서 말렸다. 수액병 폭에 맞게 적당히 잘라서 3~4 조각을 스카치테이프를 이용하여 수액병의 한쪽 외면에 부착시키고 척추 모델로 만들 석고 막대는 직경 2 cm, 길이 25 cm로 제작하여 수액병 내부에 세웠다. 기관지 및 식도 모델의 제작을 위해 아동용 장난감에서 얻은 플라스틱 관, 식품 포장용 비닐 튜브를 15 cm 길이로 잘라 사용했다. 한쪽 끝에 구멍을 낸 후 이 구멍을 통해 이물질 역할을 할 물건을 넣고 밀봉했다. 플라스틱 관은 기관지 모델로, 비닐 튜브는 식도 모델로 사용했다.
   이물 모델 재료로 아동용 장난감 플라스틱 부속, 홍합 껍데기, 4 cm 길이의 생선 척추 뼈를 이용했다(Figs. 1 and 2).
   앞서 만든 재료들을 합쳐서 기관지 이물 모델과 식도 이물 모델을 만들었는데 방법은 다음과 같았다. 기관지 이물 모델은 장난감 플라스틱 부속을 플라스틱 관의 중간 정도에 밀어 넣으면 자체 탄성으로 고정된다. 0도 비내시경을 이용하여 기관지내의 이물을 관찰하면서 동영상 촬영 및 정지 영상 촬영을 했다. 이후 양측 끝을 고무막으로 밀봉했다.
   식도 이물 모델 제작은 비닐 튜브에 생선 뼈를 넣고 밀봉하는 것으로 가능하였다. 다른 비닐 튜브에는 홍합 껍데기를 넣고 밀봉했다. 각각의 비닐 튜브를 밀봉하기 전에 0도 비내시경을 이용하여 이물의 모습을 동영상과 정지 영상으로 촬영했다.
   앞에서 만든 기관지 이물 모델과 식도 이물 모델을 모두 척추 모델에 테이프로 부착시키면 기관지-식도 이물-척추 모델이 완성된다. 이 모델을 PVC 수액병에 세워 넣었고 수액병의 빈 공간에 어묵을 빈틈이 적게 생기도록 다져 넣었다. 빈 공간에 수돗물을 50 mL 넣은 후 수액병을 밀봉한 후 외부를 탄력 붕대로 감아 내부가 보이지 않도록 만들었다(Fig. 3).
   가상 내시경을 위한 준비는 다음의 순서대로 하였다.
   기관지-식도 이물 모델을 대상으로 CT 촬영은 다음의 조건으로 시행하였다. CT 기종은 Aquilion(TOSHIBA, Japan)이었고 Scan Options는 HELICAL_CT, Slice Thickness: 1.0, KVP: 120, X-ray Tube Current: 300, Pixel Spacing: 0.454×0.454, Acquisition Time: 9.367로 하였다. 모든 frame은 Dicom 형식의 파일로 저장했다(Fig. 4). 저장한 파일을 Rapidia 2.8(Infinitt, Korea)가 설치된 컴퓨터로 불러내어 가상 내시경 모드에서 영상 자료 처리를 하였다. 가상 내시경 기본 자료는 CT 자료를 volume rendering 한 영상으로, 가상 내시경(Virtual endoscopy)으로 이물에 관한 입체적인 정보를 재구성하여 만들었다. 역치(Threshold)는 보통 -500 HU(Hounsefield Unit) 설정하여 시행하였고 이물 모델과 식도 모델, 기관지 모델이 잘 보이도록 영상 처리를 하였다. 가상 내시경 영상은 이물의 특징이 가장 잘 이는 위치와 각도에서 만들도록 하였고 가상 내시경을 위한 공간이 넓은 부위에서 시행하였다. 가상 내시경으로 만들어진 영상은 화면을 갈무리(capture)하여 연구 자료로 사용하였다. 이물 모델의 실제 사진, 실제 내시경 영상, 가상 내시경 영상을 상호 비교하였고 크기, 모양, 공간상의 위치, 놓인 방향(orientation) 등에 관하여 검토하였다.

결     과

   흉강, 기관지 및 식도 이물 모델은 손쉽게 구할 수 있는 재료로 제작 가능하였고 흉강은 늑골, 흉골, 척추에 의해 보호되며 가상 내시경으로 촬영 하는 경우 이들이 시야를 가리므로 이를 반영하도록 모델을 제작하였고 석고 붕대로 만든 골 모델이 그 역할을 하였다. 가상 내시경으로 기관지 이물 모델을 관찰한 결과 내강의 안쪽 모습이 그대로 재현되고 이물의 입체적인 정보 및 놓여진 위치, 방향에 대한 정보를 정확하게 알 수 있고 계측이 가능하였다. 또한 실제 내시경 화면과 가상 내시경 화면이 유사하였다(Table 1, Fig. 5).
   가상 내시경으로 식도 이물 모델을 관찰한 결과 가상 내시경으로 본 이물의 영상이 실제 내시경과 유사하였다. 좁은 공간에서 가상 내시경을 하여 보이는 범위 안에서의 계측은 가능하였다. 이물의 입체적인 위치 관계는 판단할 수 있고 실제 내시경의 영상보다 가상 내시경의 영상이 좁게 보였다(Table 1, Fig. 6).

고     찰

   기관지나 식도의 이물은 발생 후 가능한 한 빨리 진단과 치료를 해야 한다. 진단이 늦거나 이물의 제거에 실패하는 경우 천공 및 종격동염 등의 합병증을 일으켜서 생명에 위협이 될 수도 있다.^1,3,9,10) 아시아에서는 해산물을 많이 먹어서 어패류의 껍질이나 뼈로 인한 이물질이 많이 발생하는 편이고 상기 물질들은 칼슘 성분이 많아 엑스선 사진상 밀도가 증가한 영상으로 보인다. 하지만 크기가 작은 경우 일반 엑스선 촬영으로 보이지 않고 CT를 촬영하여도 발견이 어려운 경우가 많다.³⁾ 최근 기관지나 식도의 이물은 연성내시경으로 진단과 치료를 동시에 하는 경우가 대부분이라 합병증이 우려되는 경우 이외에는 CT를 많이 촬영하지 않지만 CT를 촬영하는 경우 평면적인 사진만 보지 않고 CT 자료를 기반으로 삼차원 재건을 시행 후 기관지나 식도의 내면을 가상 내시경 영상으로 만들어 이물에 대한 충분한 입체적인 정보를 얻은 후 치료에 임하게 된다. 
   가상 내시경은 위, 대장, 방광, 혈관, 침샘의 도관 등의 내부를 촬영하여 보여주는 수단으로 많이 활용되고 있고 대장의 가상 내시경은 실제 대장 내시경을 힘들어하는 환자를 대상으로 이루어지고 있다.^{6,11,12,13,14,15)} 이비인후과 분야에서는 비강, 중이강, 인두 및 후두, 기관지 등을 대상으로 가상 내시경 연구가 있으나 이 부위들은 내시경이나 현미경으로 쉽게 관찰할 수 있어서 활발하게 활용되고 있지는 않다. 하지만 관찰하고자 하는 부위를 종물이 막고 있거나 환자의 협조가 잘 안되어 내시경 등의 도구를 사용하지 못한다면 가상 내시경을 시도해 볼 수 있으리라 생각한다.^7,16,17,18) 최근 기관지 이물이 의심되는 환자에서 가상 내시경으로 이물의 진단에 도움을 받거나 식도의 종물을 가상 내시경으로 확인한 보고들은 있으나 식도 이물 환자에서 가상 내시경을 적용한 보고는 없다. 그 이유는 연성내시경만을 사용해서 이물을 용이하게 진단 및 제거할 수 있어서인 것으로 보인다. 또한 가상 내시경으로 식도의 병변을 진단하는 경우 CT를 촬영하기 전에 근육이완제 및 기체를 발생하는 발포제를 사용하는데^7,8) 식도 이물 환자에서 인위적인 식도 팽창을 유발시키면 손상 받은 식도의 천공 등의 우려가 있어 가상 내시경을 시행하지 않는 것으로 보인다. 
   저자의 기관지 이물 모델과 식도 이물 모델은 이물이 내강(lumen)이 유지되는 기관지나 식도에 들어가 있는 상태를 보여 준다. 따라서 가상 내시경 영상에서 기관지나 식도의 내강이 충분히 보이고 이물의 윤곽도 적절히 보여서 크기, 모양, 위치, 놓인 방향 등을 식별할 수 있었다. 기관지 모델은 약간 단단한 플라스틱 튜브를 사용해서 내강이 완벽하게 유지되었고 식도 모델은 얇은 비닐 튜브로 제작하여 PVC 통으로 만든 흉강 모델에 넣고 어묵으로 주위를 채우는 경우 압력에 의해 찌그러져서 내강이 좁아지고 가상 내시경을 적용할 공간이 상대적으로 적었다. 따라서 기관지 이물 모델에서는 플라스틱 장난감 이물의 모양이 가상 내시경에서 사실적으로 충분히 만들어졌다. 반면 식도 이물 모델에서는 이물로 넣은 홍합 껍질이나 생선 뼈의 일부만 가상 내시경에서 관찰할 수 있었다. 본 연구의 결과와 같이 기관지나 식도 이물 환자를 대상으로 가상 내시경을 시행하여 좋은 영상을 얻을 수 있으면 이물 제거 시술을 할 때 많은 도움을 얻을 것이다. 본 연구에서는 가상 내시경으로 이물의 모양, 크기, 위치, 놓인 방향 등에 대한 정보를 확보할 수 있었다. 
   실제 임상에서는 생선 뼈나 조개 껍질 등이 기관지나 식도에 들어가 이물이 되면 주위 점막에 부종과 염증이 바로 생기고 육아 조직이 둘러싸게 된다. 따라서 진단 및 치료를 위해 내시경을 삽입하면 내부를 깨끗한 영상으로 관찰하는 것은 불가능하다. 내시경 시술 시 이물 주위의 분비물을 제거하고 공기도 주입하면서 팽창을 시키는 등의 처치를 해야 보이는 경우가 많다. 가상 내시경을 시행하는 경우 기관지 이물의 경우는 기관지 내강의 모습은 어느 정도 보일 것이고 이물 주위는 염증으로 인해 매몰되어 있어 구별이 안 갈 것이다. 식도 이물의 경우는 식도의 연동 운동으로 인해 식도가 닫혀 있는 경우가 많아 식도의 내강이 충분히 확보되지 않고 이물로 인한 염증 반응으로 가상 내시경이 거의 불가능할 것으로 예측된다. 이물이 박힌 식도에서 가상 내시경을 한다면 앞서 언급한대로 근육이완제 및 발포제로 전처치를 해야 좋은 영상을 얻을 수 있을 것이나 합병증 발생에 대비해야 할 것이다. 
   향후 염증이나 부종이 심한 식도 이물의 가상 내시경에 대해서는 별도의 연구가 필요한데 CT를 여러 평면으로 잘라서 볼 수 있는 MPR(multi-planar reconstruction)이나 소프트웨어에서 이물 주변의 연부 조직 영상을 편집 시 제거 후 관찰하는 방법 등을 활용한다면 도움이 될 것이다.
   가상 내시경 기법은 내시경처럼 영상으로 관찰할 목적으로 개발되었지만 길이, 각도 등을 측정할 수 있어 이물의 위치나 크기 등을 알 수 있으며 CT를 삼차원 재건 기법으로 처리한 자료는 다른 소프트웨어를 사용하면 이물 자체만의 모양을 입체 영상으로 만들어 이를 바탕으로 손으로 만질 수 있는 실물 모델(Prototype)을 만들어 활용할 수 있다. 실제로 심장 기형이나 악안면 수술 시 실물 모델을 만들어 수술에 도움을 받기도 한다.^19,20,21) 기관지나 식도 이물에서도 기관지, 식도, 이물의 실물 모델을 만들어 모의 수술을 시도할 수 있다면 진단 및 치료에 도움이 되리라 생각한다. 
   결론적으로 본 연구의 기관지 및 식도 이물 모델에서 가상 내시경을 시도하였고 이물의 모양, 크기, 위치, 놓인 방향성에 대한 입체적인 정보를 얻을 수 있었다. 본 방법을 이물 환자에 적용하면 유용하리라 생각한다.

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