Combined fluoroscopy-and CT-guided transthoracic needle biopsy using a C-arm cone-beam CT system: comparison with fluoroscopy-guided biopsy

authors

Cheung et al.

journal

Korean Journal of Radiology

year

2011

doi

10.3348/kjr.2011.12.1.89

category

biomedical-imaging

pdf

PDF

source

Source

업데이트

2026-07-30

요약

이 연구는 C-arm cone-beam CT 시스템을 활용한 combined fluoroscopy- and CT-guided transthoracic needle biopsy (FC-TNB)가 기존 fluoroscopy-guided TNB (F-TNB) 대비 폐 병변 진단 정확도, 시술 시간 및 방사선 선량에서 어떤 차이를 보이는지 평가하였다. 단일 의료진이 수행한 retrospective comparative study로, FC-TNB군(Group A, n=74)과 F-TNB군(Group B, n=97)을 비교 분석하였다. FC-TNB는 작은(< 30 mm) 및 깊은(≥ 50 mm) 병변에서 높은 sensitivity와 diagnostic accuracy를 보였으나, 통계적으로 유의한 우위는 확인되지 않았다(p > 0.05). 반면, FC-TNB군은 F-TNB군에 비해 procedure time과 patient skin dose가 현저히 높았다(p < 0.001). 특히 작은 병변(< 20 mm)에서 FC-TNB는 pneumothorax 발생률이 유의하게 낮게 나타났다(p = 0.037). 이 결과는 FC-TNB가 난치성 병변(작고 깊은 결절)에 유용하지만, 방사선 노출과 시간 비용이 크므로 적응증 선택이 중요함을 시사한다.

방법

Study design은 retrospective comparative study이며, Ewha Womans University Hospital에서 시행된 사례를 분석하였다. Group A (FC-TNB)는 2009년 1월부터 8월까지 한 명의 experienced thoracic radiologist가 수행한 74건(68명, M:F=37:31, 평균 연령 62.0세)을 포함하였다. Group B (F-TNB)는 동일한 의료진이 2005년 7월부터 2008년 12월까지 수행한 97건(90명, M:F=59:31, 평균 연령 52.1세)을 대상으로 하였다. FC-TNB의 적응증은 병변이 작음(< 30 mm), 흉벽에서 깊게 위치함(> 5 cm), 심장 후방 또는 mediastinum/hilum에 인접함, 혹은 necrotic mass로 특정 타겟 부위가 필요한 경우였다.

FC-TNB 시술 과정은 세 단계로 구성되었다. 첫째, fluoroscopy 하에 예상되는 needle 진입점에 metallic line marker를 부착하였다. 둘째, C-arm cone-beam CT (AXIOM Artis dBA)로 스캔을 수행(0.36 μGy/pulse, 30 pulses/sec, 8 sec scan time)하고, multiplanar reformation 이미지를 통해 정확한 entrance point와 puncture depth를 계획하였다. 셋째, fluoroscopy 하에 20-gauge automated cutting needle로 biopsy를 시행하였으며, coaxial technique은 사용하지 않았다. F-TNB는 digital fluoroscopy unit (Integris C2000)을 사용하여 동일하게 20-gauge needle로 시술되었다. Primary endpoint는 malignancy에 대한 sensitivity와 overall diagnostic accuracy였으며, secondary endpoints로는 pneumothorax 발생률, procedure time, patient skin dose가 포함되었다. Procedure time은 marker 부착부터 needle 제거까지의 시간으로 측정되었고, radiation dose는 AXIOM Artis에서 자동 측정된 skin entrance dose (mGy)를 사용하였다. Pneumothorax는 biopsy 후 1-4시간 이내에 촬영한 chest radiograph로 평가하였다. 통계 분석은 SPSS version 17.0을 사용하여 categorical variables에 대해 chi-square test 또는 Fisher’s exact test, continuous variables에 대해 unpaired Student t test를 적용하였다.

주요 결과

전체 malignancy에 대한 sensitivity와 diagnostic accuracy는 Group A (FC-TNB)가 Group B (F-TNB)보다 높았으나 통계적으로 유의하지 않았다. Group A의 sensitivity는 91% (48/53 malignant cases), specificity는 100%, overall diagnostic accuracy는 93%였다. Group B의 sensitivity는 85% (62/73 malignant cases), specificity는 100%, overall diagnostic accuracy는 89%였다 (sensitivity p=0.424, accuracy p=0.428). False-negative 사례는 Group A에서 5건(4건은 small nodules, 1건은 large mass), Group B에서 11건(8건은 small nodules, 3건은 large masses)으로 발생하였으며, 모두 nonspecific inflammation, necrosis 또는 no malignant cells 소견을 보였다.

병변의 size와 depth에 따른 subgroup 분석 결과, size가 < 30 mm인 병변에서 Group A의 sensitivity (91%)와 accuracy (94%)는 Group B (73%, 81%)보다 높았으나 유의하지 않았다 (p=0.240, p=0.134). Depth가 ≥ 50 mm인 병변에서도 Group A (sensitivity 92%, accuracy 94%)가 Group B (84%, 88%)보다 우수했으나 유의하지 않았다 (p=0.303). 반면, size ≥ 30 mm 및 depth < 50 mm인 병변에서는 두 군 간 결과가 유사하였다.

안전성 및 시술 효율성 지표에서 Group A는 Group B에 비해 현저히 불리하였다. Mean procedure time은 Group A가 13.6 ± 4.0분 (range 7-25 min)으로 Group B의 9.0 ± 3.5분 (range 5-15 min)보다 길었다 (p < 0.001). Patient skin dose는 Group A가 157.1 ± 76.5 mGy (range 46.3-389.0 mGy)로 Group B의 21.9 ± 15.2 mGy (range 5.2-58.2 mGy)보다 유의하게 높았다 (p < 0.001). Pneumothorax 발생률은 Group A에서 26% (19/74), Group B에서 14% (14/97)였다. 그러나 lesion size가 < 20 mm인 하위 군에서는 FC-TNB군의 pneumothorax 발생률 (1/19, 5.3%)이 F-TNB군 (6/17, 35.3%)보다 유의하게 낮았다 (p = 0.037). Chest tube 삽입이 필요한 경우 Group A는 1건 (1%), Group B는 4건 (4%)이었다.

통계 분석

분석 설계 — 이 연구는 C-arm cone-beam CT를 활용한 combined fluoroscopy- and CT-guided transthoracic needle biopsy (FC-TNB)와 conventional fluoroscopy-guided TNB (F-TNB)의 진단 정확도, 합병증, 시술 시간 및 방사선 노출량을 비교하기 위해 수행되었다. 연구 설계는 retrospective cohort study로, 2009년 1월부터 8월까지 시행된 FC-TNB 74례(group A)와 2005년 7월부터 2008년 12월까지 시행된 F-TNB 97례(group B)를 대상으로 하였다. Primary endpoint는 malignancy에 대한 sensitivity와 overall diagnostic accuracy였으며, secondary endpoints로는 pneumothorax 발생률, procedure time, patient skin dose 등이 포함되었다. 표본은 모두 한 명의 experienced thoracic radiologist가 수행한 사례로 제한하여 operator bias를 통제하려 했으나, 두 군의 시술 기간이 서로 달라 temporal confounding이 존재할 수 있는 구조이다.

무엇을 위해 어떤 분석을 썼는가 — 연구자들은 SPSS version 17.0 for Windows를 사용하여 통계 분석을 진행했다. categorical variables(예: malignancy 여부, pneumothorax 발생 여부) 간의 차이를 비교하기 위해 chi-square test 또는 Fisher’s exact test를 사용하였다. continuous variables(예: lesion size, depth of lesion, procedure time, radiation dose)의 평균 차이를 평가하기 위해 unpaired Student t test를 적용했다. 특히, lesion size(< 30 mm vs ≥ 30 mm)와 depth (< 50 mm vs ≥ 50 mm)에 따른 subgroup analysis를 수행하여 각 하위 군에서의 sensitivity와 diagnostic accuracy를 비교하였다. 또한, pneumothorax 발생률과 lesion size/depth의 연관성을 분석하기 위해 stratified analysis를 실시했다.

방법론 평가 — 이 연구의 통계 처리에서 잘 된 점은 operator를 단일 인물로 제한함으로써 기술적 편향을 줄이려 했다는 것이다. 또한, lesion size와 depth라는 중요한 임상적 변수에 따라 subgroup을 나누어 분석한 것은 해석의 유용성을 높인다. 그러나 의심스러운 점도 명확하다. 첫째, 두 군의 시술 기간이 완전히 다르기(FC-TNB: 2009년, F-TNB: 2005-2008년) 때문에 temporal confounding(예: 장비 성능 향상, 의사의 경험 축적 등)을 통제하지 못했다. 둘째, multivariable analysis를 수행하지 않아 lesion size, depth, patient age 등의 교란 변수(confounders)를 보정하지 못했으며, 이는 group 간 비교의 타당성을 약화시킨다. 셋째, multiple testing에 대한 보정(예: Bonferroni correction)이 명시되지 않았으며, subgroup analysis에서 p-value만 보고하고 effect size와 confidence interval(CI)을 제공하지 않아 결과의 정량적 해석이 제한적이다. 넷째, 결측치 처리 방법이 원문에 명시되지 않음으로 인해 데이터 완전성에 대한 의문이 남는다. 마지막으로, proportional hazards assumption과 같은 model assumption 검증 과정이 언급되지 않았으며, internal/external validation cohort가 없어 결과의 일반화 가능성이 낮다.

설계에 참고할 점 — 유사한 연구를 설계한다면, operator를 단일 인물로 제한하는 대신 multi-center prospective study를 고려하여 external validity를 높이고, temporal confounding을 피하기 위해 concurrent control group을 설정해야 한다. 또한, multivariable logistic regression 또는 Cox proportional hazards model을 사용하여 lesion size, depth, patient characteristics 등의 교란 변수를 보정하고, effect size와 95% CI를 함께 보고하여 결과의 임상적 의미를 명확히 해야 한다. 마지막으로, multiple testing에 대한 적절한 보정 방법(예: false discovery rate control)을 적용하고, 결측치 처리 전략을 사전에 정의하여 데이터 품질을 확보해야 한다.

강점

이 연구의 주요 강점은 C-arm cone-beam CT 시스템이라는 특정 imaging modality를 활용한 FC-TNB 기법의 효용성을 체계적으로 비교 평가했다는 점이다. 단일 experienced thoracic radiologist가 두 군 모두를 시술하여 operator bias를 통제하려는 노력이 돋보인다. 또한, 병변의 size와 depth라는 구체적인 anatomical characteristics에 따라 diagnostic accuracy와 complication rate를 세분화하여 분석함으로써, 각 기법의 최적 적응증을 명확히 제시하였다. 특히 작은 결절(< 20 mm)에서 FC-TNB가 pneumothorax 발생률을 낮출 수 있다는 발견은 기존 문헌과 차별화된 임상적 통찰을 제공한다.

한계

이 연구는 retrospective design으로 인해 selection bias의 가능성이 존재한다. Group A (FC-TNB)는 본질적으로 더 작고(< 30 mm), 더 깊은(≥ 50 mm) 병변을 대상으로 선택되었기 때문에, 두 군 간 baseline characteristics (mean size: 32 vs 43 mm, mean depth: 58 vs 51 mm)에 유의한 차이가 있었다. 이로 인해 FC-TNB의 overall diagnostic accuracy가 실제 일반 인구군보다 과소평가되었을 수 있다. 또한, pneumothorax 발생에 중요한 요인 중 하나인 number of needle passes per biopsy는 Group B (F-TNB)의 대부분 사례에서 기록되지 않아 두 군 간 비교가 불가능하였다. 마지막으로, on-site cytopathologic review를 수행하지 않았기 때문에 false-negative rate가 보고된 값보다 높을 가능성이 있다.

해석

FC-TNB는 small (< 30 mm) 및 deep (≥ 50 mm) pulmonary lesions에 대해 높은 diagnostic accuracy를 제공하며, 특히 작은 결절에서 pneumothorax 위험을 줄일 수 있는 잠재력을 보인다. 이는 cone-beam CT의 multiplanar reformation을 통한 정확한 depth 측정과 needle path 계획이 복잡한 해부학적 위치의 병변 생검 성공률을 높인 결과로 해석된다. 그러나 F-TNB는 large 및 superficial lesions에 대해 낮은 radiation dose와 짧은 procedure time으로 여전히 유효한 옵션이다. 따라서 임상 현장에서는 병변의 size, depth, location을 고려하여 FC-TNB와 F-TNB를 선택적으로 적용하는 hybrid approach가 최적의 전략일 수 있다. 이 연구는 C-arm cone-beam CT 시스템이 단순한 imaging tool을 넘어, 시술 기법의 유연성을 통해 diagnostic yield와 safety profile을 최적화할 수 있음을 보여준다.