Comparison of Malignant Tumor and Inflammatory Lesion using Time-Varying Features from Quadruple-phase Dynamic CT

Abstract

Background: Computed tomography (CT) is a common imaging modality in the evaluation of malignant tumor and inflammatory lesion with bone invasion. Due to the limitation of the static contrast enhanced CT image in the differential diagnosis, dynamic CT using the information of the degree of vascularity and the dynamics of the blood flow of a lesion has been introduced. However, there have been few studies for the differential diagnosis between malignant tumor and inflammatory lesion in the head and neck region by using multiphase dynamic CT. Objectives: The present study was carried out to investigate the possibility of differentiation between malignant tumor and inflammatory lesion by using the quadruple-phase dynamic CT images. Materials and Methods: Of the patients who underwent quadruple-phase dynamic CT, 14 patients (6 men, 8 women; 13-79 years, mean age 57.0±20.3) with inflammatory lesion (I group, n = 16) and 19 patients (12 men, 7 women; 48-80 years, mean age 67.2±9.7) with malignant tumor were selected. Malignant tumors with central low attenuation were analyzed after being divided into peripheral and central area. Finally all the malignant tumors were classified into three groups according to enhancement pattern: 1) Peripheral area of Malignancy (MP group, n = 12), 2) Central area of Malignancy (MC group, n = 12), and 3) Homogeneous Malignancy (MH group, n = 8). Quadruple-phase dynamic CT images were acquired at 40, 100, 160, and 220 seconds, respectively, after the injection of the contrast agent. The regions of interest (ROIs) were defined within the lesions and the CT numbers (HU) were measured. Each group was analyzed in the following methods. 1) Comparison of the CT numbers at each phase 2) Comparison of time-varying feature of the CT numbers measured over four phases 3) Investigation of relevance between CT numbers of the lesion, CT numbers of internal carotid artery (ICA), gender and age. The comparison of the CT numbers in each phase between four groups was performed using the one-way analysis of variance (ANOVA). The comparison of the time-varying features between four groups was evaluated using the repeated measures ANOVA. To investigate factors affecting the CT number of lesions, gender, age and the CT number of ICA were examined using multiple linear regression analysis. Results: The statistically significant difference in the change of CT numbers over four phases between groups was shown using repeated measures ANOVA (p < 0.05). The CT numbers of lesions tended to decrease over time in MC group and MH group, but those in MP group and I group did not show consistent pattern of increase or decrease over time. In all phases the CT numbers of I group were greater than those of MH, MC group (p < 0.05). The CT numbers of ICA had relevance to those of each lesion in all phases (p < 0.05), but they showed a same pattern between all groups. Conclusion: Quadruple-phase dynamic CT may be helpful in the differential diagnosis between malignant tumor and inflammatory lesion.

1. 목 적 빠른 성장 속도와 광범위한 골파괴 양상을 보일 수 있는 악성종양과 염증질환은 정적인 전산화단층촬영 영상만으로는 감별진단이 어려운 경우가 종종 있다. 역동적 조영증강 전산화단층촬영을 이용하면 질환의 혈관분포와 혈행에 대한 추가적인 정보를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 각 질환의 시간에 따른 조영증강의 변화를 관찰할 수 있는 사중시기 역동적 전산화단층촬영을 이용하여 악성종양과 염증질환을 비교하고 이 같은 시간변화 특성을 이용하여 두 질환을 감별진단할 수 있는 가능성을 알아보고자 하였다.

2. 방 법 2008년 2월~2009년 6월까지 서울대학교치과병원에 내원하여 사중시기 역동적 전산화단층촬영를 실시한 33명의 환자의 영상을 분석하였다(남성 18명, 여성 15명; 나이 13-80세, 평균 나이 62.9±15.7세). 염증질환 환자군은 14명이었으며(남성 6명, 여성 8명; 나이 13-79세, 평균 나이 57.0±20.3세; Inflammation, I group, n =16), 악성종양 환자군은 19명(남성 12명, 여성 7명; 나이 48-80세, 평균 67.2±9.7세)이었는데 질환의 중심부가 낮은 조영증강을 보이는 경우는 가장자리와 중심부를 나누어서 분석하여 최종적으로 조영증강 양상에 따라 악성종양을 3개의 군으로 구분하였다. 1) 가장자리군(peripheral area, MP group, n = 12), 2) 중심부군(central area, MC group, n = 12), 3) 균질군(homogeneous malignancy, MH group, n = 8). 영상은 조영제 투입 완료 후 40, 100, 160, 220초에 각각 CT scan을 시행하여 총 4회 촬영하였다. 각 질환에서 조영증강 양상이 뚜렷한 곳의 위치를 선정한 후, 4회에 걸쳐 촬영된 각 영상의 동일 위치에서 ROI를 설정하여 그 내부의 전산화단층촬영 값(CT number, Hounsfield unit)을 측정하였다. 각 군의 CT 값의 비교를 위해 일원분산분석을 실시하였고 CT 값의 시간변화 양상은 반복측정분산분석을 통해 확인하였다. 질환의 CT 값과 내경동맥, 성별, 나이 등과의 연관성 확인을 위해 다중선형회귀분석을 실시하였다.

3. 결 과 4회 촬영시기 동안 CT 값의 시간변화 양상이 각 군 사이에서 차이가 있음이 확인되었다(p < 0.05). 중심부군(MC group)과 균질군(MH group)은 시간에 따라 CT 값이 감소하는 경향을 보였으나, 염증질환군(I group)과 가장자리군(MP group) 에서는 시간에 따라 증가 또는 감소양상이 뚜렷하지 않았다. 모든 촬영시기에서 염증질환군(I group)의 CT 값이 균질군(MH group) 및 중심부군(MC group)보다 크게 나타났다(p < 0.05). 내경동맥의 CT 값은 모든 촬영시기에서 각 질환의 CT 값과 연관성이 있었으나(p < 0.05), 각 군에서 동일한 시간변화 특성을 보였다. 이번 연구를 통해 염증질환(I group)과 악성종양(MH group, MC group) 사이에 CT 값의 시간변화 특성에 차이가 있음이 발견되었고 이 같은 특성을 이용하여 악성종양과 염증질환을 감별할 수 있는 가능성을 확인하였다.