The Comparison of Vibration-Controlled Transient Elastography and 2D-Shear Wave Elastography in Chronic Liver Disease

Heo, Jinyoung; Baik, Soon Koo; Kim, Moon Young; Jinyoung Heo; Soon Koo Baik; Moon Young Kim

doi:10.18525/cu.2018.3.2.56

Clin Ultrasound > Volume 3(2); 2018 > Article

만성 간질환에서 Vibration-Controlled Transient Elastography와 2D-Shear Wave Elastography의 비교 연구

Original Article

Clinical Ultrasound 2018; 3(2): 56-61.

Published online: November 28, 2018

DOI: https://doi.org/10.18525/cu.2018.3.2.56

만성 간질환에서 Vibration-Controlled Transient Elastography와 2D-Shear Wave Elastography의 비교 연구

허진영, 백순구, 김문영

연세대학교 원주의과대학 내과학교실

The Comparison of Vibration-Controlled Transient Elastography and 2D-Shear Wave Elastography in Chronic Liver Disease

Jinyoung Heo, Soon Koo Baik, Moon Young Kim

Department of Internal Medicine, Yonsei University Wonju College of Medicine, Wonju, Korea

Address for Correspondence: Moon Young Kim, M.D., Ph.D. Department of Internal Medicine, Yonsei University Wonju College of Medicine, 20 Ilsan-ro, Wonju 26426, Korea Tel: +82-33-741-1229, Fax: +82-33-741-0951 E-mail: drkimmy@yonsei.ac.kr

Received November 3, 2018 Revised November 8, 2018 Accepted November 8, 2018

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/) which permits unrestricted noncommercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

요약

목적

만성 간질환의 치료에서 간섬유화의 측정은 매우 중요 하나 간조직검사는 여러 가지 제약점으로 임상적으로 이용함에 한계가 있다. 최근 초음파를 기초로 하는 다양한 간탄성도검사가 도입되고 있으며 VCTE, 2D-SWE가 대표적이다. 이들 상호 간의 상관관계와 일치도를 알아보고자 하였다.

방법

만성 간질환 환자 161명에 대해서 VCTE와 2D-SWE를 동시에 검사하였다. 또한 serologic fibrosis marker인 Fib-4와 APRI를 측정하였다. 이들 지표들 간의 상관관계를 분석하였다.

결과

VCTE는 serologic fibrosis marker Fib-4 (r = 0.359, p < 0.001) 및 APRI (r = 0.333, p < 0.001)와 유의한 상관관계를 보여 주었다. 2D-SWE 또한 Fib-4 (r = 0.277, p < 0.001) 및 APRI (r = 0.250, p < 0.001)와 유의한 상관관계를 보여주었다. VCTE와 2D-SWE도 서로 간의 유의한 상관관계를 보여주었다(r = 0.895, p < 0.001). 검사 실패는 VCTE에서만 있었으며(9.9%) 가장 흔한 검사 실패의 원인은 비만이었다.

결론

VCTE와 2D-SWE는 상호 유의한 상관관계를 보여주었고 serologic fibrosis marker와도 유의한 상관관계를 보여주었다. 그러나 검사의 시행에 있어서는 2D-SWE가 검사 실패 없이 임상적 수행에 유용함을 보여주었다.

중심 단어: Vibration-controlled transient elastography (VCTE); 2-dimensional swear wave elastography (2D-SWE); 간섬유화; 만성 간질환

Abstract

Background/Aims

The evaluation of liver fibrosis is important in the management of chronic liver disease. Because of limitations of liver biopsy in clinical use, ultrasound base elastographies to estimate liver stiffness have been developed. We investigated the correlation and consistency between the vibration-controlled transient elastography (VCTE) and 2-dimensional swear wave elastography (2D-SWE).

Methods

For 161 patients with chronic liver disease, VCTE and 2D-SWE were measured simultaneously. In addition, serologic fibrosis markers Fib-4 and APRI were also estimated. The correlation between each other markers were analyzed.

Results

VCTE showed good correlation with serologic fibrosis marker Fib-4 (r = 0.359, p < 0.001) and APRI (r = 0.333, p < 0.001). 2D-SWE also showed good correlation with Fib-4 (r = 0.277, p < 0.001) and APRI (r = 0.250, p < 0.001). There was also good correlation between VCTE and 2D-SWE (r = 0.895, p < 0.001). The failure in examination was only observed in VCTE (9.9%) and the most common cause was obesity.

Conclusion

VCTE and 2D-SWE both showed good correlation with each other and with serologic fibrosis markers. However, 2D-SWE showed better performance in clinical practice.

Keywords: Vibration-controlled transient elastography; 2-dimensional swear wave elastography; Fibrosis; Chronic liver diseases

서 론

만성 간염에서 간세포 염증 및 괴사가 지속되면 간섬유화가 발생하고 간섬유화가 더욱 진행되면 결국 간경변증으로 이행한다[1]. 임상적으로 만성 간질환에서 간경변증으로 진행을 막는 것이 치료의 중요한 목표이며, 이는 간세포암을 비롯한 간경변증의 합병증으로 인한 사망을 감소시키므로 만성 간질환의 진행 과정에서 간섬유화를 평가하고 간경변증을 진단하는 것은 예후 및 치료 방침의 결정에 중요한 역할을 한다[2]. 간조직생검은 간섬유화와 간경변증을 검사하는 가장 정확한 방법이지만 침습적인 검사로 시술과 관련된 합병증이 발생할 수 있다[3]. 이로 인하여 모든 환자에게 시행하기 어려울 뿐만 아니라 반복적으로 시행하기도 어렵다. 또한 충분한 간조직이 얻어지지 않으면 진단이 어려운 경우도 있으며 충분한 간조직이 얻어졌다 하더라도 간실질의 전체를 대변하지 못할 가능성은 여전히 남아있다[4].

그래서 간조직생검을 대체하고자 직접적인 섬유화 지표, 생체분자적인 지표, 간경화도 측정 등의 검사법이 개발되었다. 이 중 초음파검사를 이용한 간탄성도검사법이 최근에 널리 보급되고 있으며, 이에는 작동 방식에 따라 다양한 방법이 있는데, vibrationcontrolled transient elastography (VCTE), point shear wave elastography (p-SWE), 2-dimensional swear wave elastography (2D-SWE) 등이 대표적이다[5,6].

VCTE는 FibroScan (Fibroscan^®; Echosens, Paris, France)이라는 장비를 통하여 측정할 수 있으며 초음파 탐촉자는 가벼운 진폭과 낮은 주파수의 진동을 생성하여 간조직으로 전파하고 이를 통하여 탄성 전단파(elastic shear wave)를 유도한다. 전단파의 이동속도는 조직의 강도에 비례하므로 간의 섬유화가 심할수록 이동속도가 빠르다. 탐촉자는 되돌아온 전단파의 속도를 측정하고 이를 압력의 단위인 kilopascal (kPa)로 표시한다. 비교적 간단하고 간조직생검에 비하여 안전한 검사로서 간조직생검과 비교하여 간섬유화의 정도를 진단하기 위한 많은 연구들이 진행되었다. B형간염, C형간염, 알코올성 간질환들을 포함한 메타분석 연구에 의하면 VCTE의 간경변증 진단 정확도는 0.9-0.99로 높은 정확도를 보였다.

2D-SWE는 비교적 최근에 개발된 탄성도검사법으로 고식적 초음파 탐촉자를 사용하여 5개의 초점에 음파를 연속적으로 집중시켜 크기가 큰 전단파를 발생시키고 이를 실시간으로 이차원적 탄성 영상으로 만든다. 마찬가지로 전단파의 이동속도를 측정하여 섬유화도를 계산하며 압력 단위인 kPa을 사용하여 표시한다. 최근에 만성 C형간염 환자를 대상으로 한 연구에서 F3 섬유화를 진단하는 area under a receiver operating characteristics curve (AUROC)값은 0.962, 간경변증 진단에서 AUROC값은 0.968의 우수한 값을 나타냈다. 226명의 만성 B형간염 환자를 대상으로 한 연구에서 F2 섬유화와 간경변증 진단의 AUROC값은 0.88, 0.98의 결과를 얻었다. VCTE보다 비만, 복수 등의 요인에 영향을 덜 받으며 검사 정확도는 높으나 검사자의 숙련도에 따라 차이가 나고 좀 더 많은 환자를 대상으로 한 연구가 필요하다[7-12].

현재 임상 현장에는 이와 같이 다양한 간탄성도검사가 이용되고 있으나 이들 각 검사는 서로 다른 기준값을 가지고 있고, 각각의 검사 간의 상관관계 및 일치도에 대한 자료는 매우 제한적이다. 이에 본 논문에서는 기존에 시행하던 TE와 2D-SWE 검사 간의 상관관계와 검사 일치도 및 검사 성공률을 평가하고자 하였다.

대상 및 방법

2017년 6월 29일부터 2017년 8월 24일까지 만성 간질환으로 또는 간경변증으로 내원한 19세 이상의 환자를 대상으로 하여 복부 초음파검사를 시행한 161명의 환자에 대하여 진행하였다. 환자들에게 각각 복부 초음파검사와 함께 두 가지의 간탄성도검사 즉, VCTE (Fibroscan^®; Echosens), 2D-SWE (Aplio 500^®, Canon, Tochigi, Japan)를 측정하여 두 검사의 상관관계를 분석하였다. 검사실 검사(white blood cell, hemoglobin, platelet, aspartate aminotransferase [AST], alanine aminotransferase, alkaline phosphatase, gamma(γ)-glutamyl transferase, total bilirubin, prothrombin time, albumin, triglyceride, total cholesterol, high density lipoprotein, low density lipoprotein)를 시행하였으며 이를 통하여 APRI 및 FiB-4 점수를 계산하여, 혈청 섬유화 지표와 두 간탄성도검사법의 상관관계를 분석하였다.

복부 초음파검사를 통하여 각각 정상, 지방간(경증, 중등도, 중증), 미만성 간질환, 간경화로 분류하였으며 간질환 원인은 알코올, 만성 B형간염, 알코올과 만성 B형간염의 중복, 만성 C형간염, 원인 미상, 비알코올 지방간염, 원발성 담즙성 간경화로 분류하였다.

연구 제외 기준은 급성 간염 및 혈역학적으로 불안정한 환자들, 복수나 간뇌증을 동반한 비대상성 간경화증, 간부전, 자발성 세균성 복막염과 같은 조절되지 않는 감염질환을 가지고 있는 환자, 간세포암을 포함한 종양 환자였다.

Vibration-controlled transient elastography

VCTE는 숙련된 검사자에 의하여 M탐촉자로 시행하였다. 환자는 팔을 머리위로 올리고 앙와위 자세로 눕고 초음파 탐촉자는 우측 늑간 공간에 위치하여 간 우엽에서 측정하였다. 큰 혈관이나 쓸개 등이 없는 부위에서 측정하였으며 각 환자당 10회씩 측정하였다. 결과는 kPa 단위로 표시되며 중간값은 간탄성도의 대표값을 나타낸다.

2-dimensional swear wave elastography

2D-SWE 역시 숙련된 검사자에 의하여 시행하였다. 환자는 팔을 머리 위로 올리고 앙와위 자세로 눕고 초음파 탐촉자는 우측 늑간 공간에 위치하여 간 우엽에서 측정하였다. 가능한 VCTE와 동일한 부위를 관심 영역(region of interesting)으로 설정하였다. 각 환자 당 10회씩 측정하였고 중간값을 대표값으로 사용하였다.

혈청학적 간섬유화 지표

ARPI와 FiB-4를 계산하여 탄성도검사와 비교하였으며 계산법은 다음과 같다.

APRI = AST (U/L) / platelet count (109 /L)FiB-4 = age (years) × AST (U/L)/ 혈소판(109 /L) × AST (U/L)

결 과

General characteristics

총 161명의 환자를 대상으로 하였으며 평균 나이는 55.2 ± 14.7세였고 남자가 68.9%로 더 많은 비율을 보였다. 간경변증 환자가 52.8%로 가장 많았고 비알코올 지방간 환자는 3.7% 포함되었다. 만성 간질환의 원인으로는 알코올이 52.9%로 가장 많았으며 만성 B형간염이 27.0%로 뒤를 이었다(Table 1).

VCTE, 2D-SWE 검사 성공률

VCTE의 실패율은 9.9%였고 그중 비만이 8.1%로 가장 많았다. 그 외 복수가 1.2%, 두꺼운 피부가 0.6%를 차지하였다. 2D-SWE의 실패율은 0%로 VCTE보다 높은 성공률을 보였다(Table 2).

혈청학적 섬유화 지표와의 상관성

VCTE의 경우 혈청학적 섬유화 지표인 Fib-4 및 APRI와 각각 r = 0.359 (p < 0.001), r = 0.333 (p < 0.001)으로 유의한 상관성을 보여 주었다. 2D-SWE의 경우 각각 r = 0.277 (p < 0.001), r = 0.250 (p < 0.001)의 유의한 상관성을 보여주었으나, VCTE보다는 다소 낮은 경향을 보였다(Fig. 1).

VCTE, 2D-SWE 상관성

VCTE와 2D-SWE의 상관성 분석에서 둘은 r = 0.895 (p < 0.001)의 높은 상관성을 보였다(Fig. 2). 간섬유화 F2 이상 섬유화를 나타내는 기준치를 VCTE의 경우 7 kPa, 2D-SWE의 경우 8.4 kPa로 하였을 때, 두 검사의 일치도(Kappa value)는 0.431 (p < 0.001)로 다소 낮았다. 특히, VCTE가 F2 이상의 섬유화를 시사할 때는 2D-SWE와 일치율이 92.1% (52/68)였으나, VCTE에서 F2 미만인 경우에서는 46.3%에서 2D-SWE 상 F2 이상의 섬유화를 보여 큰 차이를 보여 주었다(Table 3).

고 찰

간질환 환자의 검사에 있어 초음파검사는 비침습적이며 방사선 피폭 위험이 없어 매우 안전하고 유용한 검사이다. 기존의 초음파검사에 더하여 최근 탄성도검사가 개발됨에 따라 간의 섬유화 정도까지 측정할 수 있어 앞으로 그 역할이 더욱 중요해 질 것으로 생각된다. 그러나 아직까지는 탄성도검사의 정확성 및 이에 대한 기준의 정확성에 대한 자료가 부족하고 더욱이 다양한 작동 방식의 탄성도검사법이 각각의 초음파 개발 회사로부터 출시되고 있어 그들 간의 상호 상관성과 장단점에 대한 연구가 필요한 실정이다.

현재 간탄성도검사법은 크게 VCTE, pSWE, 2D-SWE의 3가지 유형으로 나눌 수 있다[6]. VCTE는 가장 먼저 개발되어 많은 임상 연구를 통해서 그 유용성이 입증된 검사법으로 탐촉자를 우측 늑골 사이에 위치하여 측정한다. 본 검사법은 비교적 간단하고 비의료인도 시행할 수 있는 장점이 있는 반면, 초음파 영상의 확인 없이 진행하기에 정확도의 문제가 제기될 수 있고, 비만, 복수 등을 비롯한 여러 임상 상태에서 측정이 불가한 경우가 많다. 이에 비해서 pSWE나 2D-SWE는 초음파 영상을 기초로 하여 측정하기에 VCTE에 비해서 좀 더 정확한 위치의 검사가 가능한 장점이 있으나, 의료인에 의하여 검사가 이루어져야 하고 초음파 영상이 제한될 때는 이러한 검사도 제한될 수 있다는 단점이 있다. 최근에 pSWE나 2D-SWE의 보급이 증가됨에 따라 이들 검사의 정확성과 VCTE와의 차이점에 대한 관심이 증대되고 있다[13-16].

본 연구에서 VCTE와 2D-SWE는 모두 간섬유화를 평가함에 있어서 유의한 결과를 보여 주었다. 두 검사 모두 간섬유화 혈청검사와 유의한 양의 상관성을 보여줌으로써 검사의 신뢰도를 확인할 수 있었다. 그러나 실제 임상적으로 유의한 F2 이상의 간섬유화를 진단함에 있어서 두 검사는 낮은 일치도를 나타내었다. 특히, VCTE에서 F2 이상으로 나타나는 경우에는 대부분에서 2D-SWE에서도 F2 이상의 섬유화로 나타났으나, VCTE가 F2 미만으로 나타나는 경우의 절반 가까이에서 2D-SWE 상 F2 이상으로 측정됨으로써 상당한 차이를 나타내었다. 이는 2D-SWE에서 사용된 기준치가 아직 충분한 데이터를 바탕으로 하지 않았기 때문일 가능성과 각 기기마다 기준치가 차이가 날 가능성에 의한 것일 수 있다. 향후 실제 간조직검사를 바탕으로 2D-SWE의 정확한 간섬유화 진단 기준치의 제시와 VCTE와의 비교 연구가 필요할 것으로 생각된다.

일반적으로 각 기관의 여건에 따라 VCTE와 2D-SWE 두 검사법 모두를 보유하기 어려우며, 이 중 하나의 검사만 진행하는 경우가 많다. 따라서 한 가지 검사만으로도 충분히 신뢰할 만한 결과를 얻을 수 있고, 검사법에 따른 간섬유화 진단의 차이가 없어야 간탄성도검사의 저변 확대와 임상적 유용성이 확대될 수 있다. 이러한 의미에서 정확한 기준치의 제시가 중요하다.

2D-SWE는 일반적으로 의사에 의해서 진행되는 것을 원칙으로 하고 있는 것에 반해서 VCTE는 비의료인에 의해서도 진행이 가능한 것으로 되어 있다. 따라서 VCTE는 일반 개원가나 검진센터 등에서도 쉽게 수행되고 보급될 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나 검사의 성공률에 있어서 2D-SWE는 모든 환자에서 간탄성도의 측정이 가능하였던 것에 반해서 VCTE는 비만과 복수 등이 동반된 경우 측정에 실패하는 경우가 높았다. 이는 VCTE의 주요 제약점으로 임상에서 검사를 시행함에 있어서 2D-SWE가 더 유리할 수 있음을 시사한다.

본 연구의 제한점으로는 우선 간조직검사를 기초로 하지 않았다는 점을 들 수 있다. 이를 보완하기 위하여 가장 널리 이용되는 혈청학적 간섬유화 평가 방법을 이용하여 각 간탄성도검사의 정확성 및 혈청학적 검사와의 상관성을 제시하였다. 또한 간질환의 원인의 다양성으로 각 원인별 만성 간질환에서 간탄성도 검사의 특성과 차이를 밝힘에 제한점이 있다. 향후 각각의 원인 질환에 따른 다수의 전향적 연구를 통해서 이에 대한 보완이 필요하다.

Figure 1.

The correlation between VCTE and serum fibrosis marker Fib-4 (r = 0.359, p < 0.001) (A) and APRI (r = 0.333, p < 0.001) (B). The correlation between 2D-SWE and Fib-4 (r = 0.277, p < 0.001) (C) and APRI (r = 0.250, p < 0.001) (D). VCTE, vibration-controlled transient elastography; 2D-SWE, 2-dimension swear wave elastography.

Figure 2.

The correlation between VCTE and 2D-SWE (r = 0.895, p < 0.001). VCTE, vibration-controlled transient elastography; 2D-SWE, 2-dimension swear wave elastography.

Table 1.

General characteristics

Variable	Value
Age (years)	55.21 ± 4.68 (16-85)
Sex (M:F)	111:50 (68.9:31.1)
Body mass index	24.29 ± 4.6 (12.96-58.27)
WBC	5,944.16 ± 1,784.37 (2,280-12,510)
Hb	13.78 ± 2.25 (4.5-18.8)
PLT	208.63 ± 86.72 (18-568)
AST	43.57 ± 38.96 (10-248)
ALT	42.81 ± 61.99 (7-591)
ALP	86.66 ± 59.59 (19-537)
rGTP	118.65 ± 209.18 (7-1,892)
T.Bil	0.88 ± 0.77 (0.18-6.35)
Alb	4.3 ± 0.58(2.3-5.2)
PT INR	1.09 ± 0.14 (0.87-1.69)
Fib-4	2.9 ± 5.4 (0.26-61.7)
APRI	0.9 ± 1.9 (0.1-20.48)
VCTE	10.67 ± 13.08 (2.6-75)
VCTE IQR	1.35 ± 1.42 (0-9.6)
2D-SWE	12.24 ± 9.23 (5.7-82.9)
2D-SWE IQR	1.78 ± 1.76 (0.3-18.7)
Diagnosis
LC	85 (52.8)
CHB	26 (16.1)
CHC	6 (3.7)
NAFLD	6 (3.7)
Unknown chronic hepatitis	28 (17.4)
Normal	10 (6.2)
Etiology of cirrhosis
Alcohol	45 (52.9)
HBV	23 (27.0)
Alcohol and HBV	3 (3.5)
HCV	4 (4.7)
Cryptogenic	7 (8.2)
NASH	2 (2.3)
PBC	1 (1.2)

Values are presented as mean ± standard deviation (range) or number (%).

M, male; F, female; WBC, white blood cell; Hb, hemoglobin; PLT, platelet; AST, aspartate aminotransferase; ALT, alanine aminotransferase; ALP, alkaline phosphatase; rGTP, gamma(γ)-glutamyl transferase; T.Bil, total bilirubin; Alb, albumin; PT INR, prothrombin time International Normalized Ratio; VCTE, vibration-controlled transient elastography; IQR, interquartile range; 2D-SWE, 2-dimensional swear wave elastography; LC, liver cirrhosis; CHB, chronic hepatitis B; CHC, chronic hepatitis C; NAFLD, non-alcoholic fatty liver disease; HBV, hepatitis B virus; HCV, hepatitis C virus; NASH, non-alcoholic steatohepatitis; PBC, primary biliary cirrhosis.

Table 2.

Failure of vibration-controlled transient elastography

Cause	Frequency
Obesity	13 (8.1)
Ascites	2 (1.2)
Thick skin	1 (0.6)
Total	16 (9.9)

Values are presented as number (%).

Table 3.

The consistency for hepatic fibrosis VCTE and 2D-SWE

	2D-SWE		Total
	< F2	≥ F2	Total
VCTE
< F2	44 (53.7)	38 (46.3)	82 (100.0)
≥ F2	5 (7.9)	58 (92.1)	63 (100.0)

Values are presented as number (%).

VCTE, vibration-controlled transient elastography; 2D-SWE, 2-dimensional swear wave elastography.

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