大 함 放 껴↑ 線 형 쩔 會 誌 第26卷 第 2 號 pp. 223-229 , 1990 Joumal of Korean Radiological Society. 26(2) 223-229, 1990

혈행성 전이 폐암:

가토 VX-2 Carcinoma를 이용한 실험 방샤선학적 연구

서울대 학교 의과대 학 방사선과학교실

입 정 기 • 정 은 칠* 한 문 흐I • 한 만 청 • 함의 二그** L

- Abstract-

Hematogeneous Pulmonary Metastasis:

An Experimental Study by Using VX-2 Carcinoma in Rabbit

Jung-Gi 1m, M.D" Eun Chu\ Chung, M.D.*, Moon Hee Han, M.D.

Man Chung Han, M.D. , Eui Keun Ham, M.D.*'

Department o[ Radiology, Col1ege o[ Medicine, Seoul National University

To evaluate sequenti외 radiological changes and detectability of various radiological

modalities in hematogeneous pulmonary metastasis we performed an experimental study

by using VX-2 carcinoma in rabbits . Hematogeneous pulmonary metastasis was induced

by injecting suspension of VX-2 carcinoma through the vein of the ear. Five rabbits in

each group were sacrificed after 3 , 7, 14, 21 and 30 days of injection. Sequential

follow-up chest radiography in vivo state and soft tissue radiography, high resolution CT ,

microradiography of the in f1ated and fixed lungs were done.

Gross pathological and radiological evidence of pulmonary metastasis were seen in all

rabbits sacrificed after 21 days. Chest radiographic evidence of pulmonary metastasis

began to appear after 14 days of injection and showed well defined nodules about 4 mm

in diameter. High resolution CT of the in f1ated and fixed lung showed metastatic nodules

at 7th day of injection as tiny nodules about 1 mm in diameter. Besides the nodules ,

HRCT and microradiography showed clearly peribronchovascular and perinodular lym­

phangitic tumor spread in all five rabbits sacrificed after 30 days. ln conclusion , even

with a guinuine hemotogeneous pulmonary metastasis , lymphangitic metastasis is

associated in late stage of the disease and HRCT provides early detection of the nodules .

Index Words: Lung neoplasms 60.33

Lung neoplasms , CT 60.1211

Lung neoplasms , secondary

Neoplasms , experimental

t 이 화대학교 의 과대학 방사선과학교실

• Department o[ Radiology, College o[ Medicine, Ewha Woman s University .. 서 울대 학교 의 과대학 병리학교실

•• Department o[ Pathology. College o[ Medicine. Seoul Nationa1 University • 본 논문은 1989년도 서 울대 학교병 원 대 단위 연구비 의 지원을 받은 것임 이 논문은 1 990년 l 월 1 5 일 접수하여 1 990년 2월 20일에 채택되었음

잃

- 大韓放射線훌훌學會誌 : 第 26 卷 第 2 號 1990 -

1. 서 론

폐장은 풍부한 모세혈관의 결집 체로서 전신으로부

터 유입 되 는 정맥혈내의 이물질이 일차적으로 걸러지

는 곳이며， 이로 인해 혈행성 암 전이의 주된 표적 기

관이기도 하다1) 폐로 전이된 암의 방사선학적 소견

으로 혈행성 전이의 경우 다발성의 폐결절로， 링프행

성의 경우 망상결절형의 병변으로 나타나는 것으로 알

려져 있다2 . 3 1 그러나 실제 임상 환자의 경우 양자의

소견 이 병 발되어 나타나는 경우가 많으며 이러한 경우

선행 요인을 파악하기는 실제적으로 불가능하다. 따

라서 순수한 혈행성 경로를 통한 폐전이의 모댈은 이

론적으로 실험적 동물을 이용할 수 밖에 없으나， 이와

같은 실험적 전이폐암에 관한 연구는 저자가 아는 한

발표된 바가 없다.

저자 등은 인체의 암과 병리생태학적 특성이 유사한

VX-2 carc inoma4 - 6 1 를 현탁액 상태로 가토의 귀정 맥

에 주입하여 폐에 혈행성 전이암이 발생함을 예비검사

로 확인하였으며， 이 를 바탕으로 순수한 혈행성 전이

폐암의 시기에 따른 방사선학적 소견의 변화와， 특히

병발되는 림프행성 전이 여부， 전이 폐암의 방사선학

적 검사 방법에 따른 검출능을 구명하기 위하여 본 연

구를 시행하였다.

II. 대상 및 방법

3-4 kg의 New Zealand 숫토끼를 정상대조군， 종

양세포 주입 후 3일 ( 제 1군) ， 7일 ( 제 2군 ) ， 14일 ( 제

3군) ， 21 일 ( 제 4군) 및 30일 ( 제 5군)에 희생시킨 군

으로 각 군에 5마리씩 총 30마리를 사용하였다.

Chl orpromazine (Sepamin) 20-25 mg을 대 퇴 부 근육

주사로 진 정 한 후 0.5 mg penthotal sodium을 40ml

생리식염수에 희석하여 kg당 3 ml를 천천히 정맥 주사

하여 마취하였다.

VX-2 carcinoma 종양은 냉동상태로 일본 국립암센

터에서 제 공받았다. 토끼의 양측 대퇴부 외측에 털을

제 거 소독한 후 종양 조각을 배 양액 RMPI -1640 (Ro­

sewell Park Memorial Institute , Roswell Park , New

York)에 섞 어 근육에 주사하였다. 주사 후 종양이 2-

4cm에 도달하면 (1 4일 내지 21 일) 종양을 분리하여

새로운 토끼에 근육 주사하여 보존하였다. 종양 세포

현탁액의 준비는 외과적으로 제거된 종양을 calcium

and magnesium-free Hank ’s balanced salt solution

(이하 HBSS로 약함 Grand Isl and Biological Co .,

Grand Is land , New York)에 넣은 후， 종양 조직을 죽

상태가 될 때까지 가위로 잘라 배양액에 넣어 침전시

킨 후 상층 액체만을 덜어내어 원심 분리하였으며， 이

의 침전물만을 분리하여 다시 배 양액에 넣은 후 세찬

plpe ttmg으로 종양 세포가 잘 섞이도록 하였 다. 이 용

액 0.5 ml를 trypan blue 0.5 cc와 혼합하여 hemocy

tometer를 사용 종양세포 농도가 20-30X107/ mm3

가 되도록 RPM I-1640 배 양액으로 희석하였다. 이와

같은 현탁액 1 ml를 토끼의 귀 정맥 에 서서히 주사하

였다.

종양세포 주입 직전과 주입 후 2일 간격으로 각 군

별로 희생시키기 직전까지 흉부 X선 촬영을 하였다.

각 군별로 정해진 시기에 희생시킨후 기관(trachea )과

함께 양폐 를 적 출한 후 Heitzman의 방법 을 1 0 1 이 용 폐

를 생존시의 용적과 유사하도록 공기에 의 하여 펴진

상태에서 고정시켰다. 이때 과팽창에 의한 폐포 파열

을 방지 하기 위하여 폐내로 유입되는 공기 압력은 20

25 cm H20를 넘지 않도록 하였다.

적출 및 고정된 폐를 연조직 X선 촬영， 고행상 CT

및 CT 영상 해당부를 1. 5mm 두께로 횡절단한 절편

의 미세방사선촬영 (microradiography)을 시행하

였다. 고해상 CT는 GE CT/T 9800 스캐너 (General

E lectric Medical System, Milwaukee )를 사용 1 cm

간격으로 스캔하였다(5 1 2 X 512 matrix , 1.5 mm Colli­

mation , 140 k Vp , 170 mA, 3 sec , bone algorithm ,

Field of View, 12 .5 cm)1l .12 1. 이때 스캔 부위를 펜으

로 표시하여 후에 시행될 미세방사선촬영시 통일 부위

절편을 얻을 수 있도록 하였다. 연조직 X선 촬영은

Mammorex-XR 촬영 기 (Pi cker International Inc. ,

Ohio)를 사용하였다_ CT 스캔시 표시된 부위를 1. 5

mm 두께 의 절 편 으로 자른 후 Faxi tron 43850 N

(Hewlett-Packard)을 사용 미세 촬영을 하였다(20-30

kVp , 30 mA , 30 minute). High resolution glass plate

2A (Kodak)를 필름으로 사용하였다13 )

병리조직 검사는 미세방사선 촬영이 끝난 각 절편을

일상적 방법으로 병리표본 슬라이드를 제작하였으며，

전이된 결절의 양상， 수효 및 크기를 측정하였다.

-224-

- 엄정기 외 : 혈챙성 션이 폐앙-

m. 결 과

흉부 X선 소견

종양 현탁액 주입 후 추적 검사상 16일째에 10마리

중 1마리에서 결절이 발견되었으며， 그 이후 18일 (3

/9) , 20일 (3/8) 및 22일 (2/2 ) 째에는 급속히 출

현 빈도가 증가하였다(Fig. 1, 2). 사진상 발견되는 결

절의 직경은 4 mm 이상의 것이었고 그 이하의 결절은

정상구조물이나 인공산물(artifact)과 감별이 어려

웠다. 병변의 양상은 대부분 경계가 분명한 결절로 나

타났으며， 주입 21 일 이후의 군인 제 4 및 제 5군에서

는 일부 경색에 의한 경결 및 늑막삼출， 국소적 늑골

파괴가 있는 경우도 있었다.

적출된 폐 표면의 육안적 소견

주입 후 7일째인 제 2군부터 평균 1. 4 mm 크기의 회

백색 결절이 관찰되었으며 결절의 평균 직경은 제 3군

3.3 + 1. 4 mm, 제 4군 6.6+2.9mm , 및 제 5군 7.0+5.

1 mm로 증가하였으며 ， 결절의 수효도 제 4군으로 갈

수록 증가하였다(Fig. 3 , 4). 제 3군에서 1마리 ， 제 4군

에서 l마리가 폐 경색의 소견을 보였으며， 제 5군 중 1

마리는 종격동 종괴 외에도 심낭 및 횡격막 침습 소견

이 있었다.

고해상 CT 소견

적출된 폐의 고해상 CT에서 제 2군의 3마리， 그리

고 제 3군부터는 전예에서 결절이 관찰되었다. 결절의

크기 및 수효는 육안적 소견과 같이 주입 후 오래된 군

일수록 증가하였다(Fig. 5A , C). 결절 주위 또는 기관

지나 혈관 주위로 선상의 침윤으로 간질올 통한 종괴

의 확산 소견이 제 2군에서 1마리， 제 3군에서 3마리 ，

그리고 제 4군 이후에는 전예에서 나타났다(Fig. 2).

연조직 X선 촬영 소견

제 2군의 1마리에서 1.5 mm , 제 3군의 3마리 에서 2

-3mm의 결절을 관찰할 수 있었으며， 선상의 간질성

침윤 소견은 제 3군에서 1마리， 제 4군에서 2마리， 제

5군에서 3마리에서만 관찰되었다(Fig. 2, 3).

Fig. 1. Sequential chest radiographic changes in a rabbit after intravenous injectlon of VX.2 carci. norna. a. Chest radiograph taken at 20th day of !njection shows no significant abnorrnality. b . At 30th day of injection, there are rnultlple well rnarginated pulrnonary nodules (white arrowheads) as well as band like atelectasis (black arrows) and rnediastinal rnass (black arrowheads).

미세 방사선 촬영술 소견

높은 해상력으로 1 mm 이하의 결절을 뚜렷하게 영

상화였으며 (Fig.5B) ， 특히 제 4 및 제 5군의 표본에서

는 결절 주위의 기관지나 혈관을 따라서 선상 혹은 관

상으로 확산되고 있는 종양을 뚜렷하게 보여， 선행된

혈행성 전이에 2차적 립프행성 전이가 있음을 강력히

시사하였다(Fig . 5D).

-225-

- 大韓放射線훌훌學會誌 : 第 26 卷 第 2 號 1990 -

No. 01 Rabbits

6 1- eHRCT

Fig. 2. Comparison of detectability of tumor nodules by three radiological modalities on sequen­tial examlnation. Number of rabbits that show metastatic pulmonary nodules increases with increasing days after In­travenous tumor iniection. Note HRCT Is most sensitive In detecting nodules. CXR: chest radlograph. HRCT: high resolution CT

g1 야갖찢:::::::=====--= o 7 14 21 28

Days after iniection

a b

c d

Fig. 3. !nflated and fixed lung with Gross speclmen photograph (a. c) and soft tlssue technique radlograph (b. d) . Gross inflated lung taken at 21 th day of i띠ection shows variable slzed tumor nodules subpleurally (a) . and specimen radiograph of the same lung shows also multiple small nodules (b). Specimen taken at 30th day of i미ection (c. d) shows increased pulmonary nodules both in size 며ld number. Specimen radiograph shows not only pulmonary nodules but also linear infiltration suggesting interstltial tumor spread (arrowheads).

폈

m 매 M

U

m 8

6

--=동

-t

냉 ←냉 동〈-{】

DIAMETER

NUMBER

- 엄정기 외 : 혈행성 션이 폐암 -

4.5

4.0

3.5

3.0

Fig. 4. Sequential changes in diameter and number of tumO l" nodules with 1.5 cmX 1.5 cm grid of gross lung specimen. Note steep increase both in dia­meter and number of nodules between 14 to 21 days after 띠ection of VX-2 carcinoma.

2.5 co:

‘“ 2.0 똘 =그

1.5 z:

1.0

0.5

Fig. 5. High resolution CT of the inflated and fixed lung (a, c) and microradiography of the sliced lung section at corresponding level (b. d). a . High resolution CT of the lung sacrificed at 2 1th day of i띠ection shows variable sized round nodules throughout the lung. Nodules less than 1 mm are visible. White bar in right lower indicates 5 mm. b. Microradiography of the sliced specimen at corresponding level to (a) shows tiny well marginated nodules. Nodules less than 0.5 mm are sharply demonstrated. c . High resolution CT of the lung sacrificed at 30th day of i미ection shows m비tiple nodules containing nodules bigger than 5 mm in diameter. There are linear extension of the tumor creeping bronchovascular bundle (arrowhead) , a이acent to a big nodule (arrowl. seen in left upper lobe. d. Microradiography of the sliced lung at corresponding level to (c) shows the band like tumor extension along the bronchovascular bundle (arrowhead) adjacent to a nodule (arrow) , as was seen on (c) , but more clearly. Note a lso thickened bronchial wall by tumor infiltration in the right lung (black arrow).

E

- 大韓放射線훌훌學會誌 , 第 26 卷 第 2 號 1990 -

광학 현미경적 소견

혈행성 전이 결절 이외에 국소적으로 파급된 기관지

및 혈관 주위 결체 조직에 종양세포 침윤이 있었으며，

기관지점막， 폐포 및 기관지강 내에서도 유두상의 암

세포 성장을 관찰할 수 있었다(Fig.6).

Fig. 6. Mlcroscoplc flndlngs of hematogenously In­duced metastatlc VX-2 carclnoma of the lung show­Ing evldence of intertitial (or lymphangitic) spread Bronchial wall is infiltrated by the tumor cells (straight arrows) and a paplllary growing of tumor mass is seen within the lumen (curved arrow). Sac­rificed at 2 1th day of injection. H & E. X200)

N. 고 잘

실험적 동물에서 사용되는 대표적 종양으로 백서의

Leydig cell tumor , 마우스의 악성 섬 유종， 백 서 의

Walker carcinoma, 토끼 의 VX-2 carcinoma가 있는데

이 중 VX-2 carcinoma는 VlTUS에 의해서 유발된 Sho­

ppe 유두종(papilloma)의 악성 변성의 결과로 생성된

것으로， 쉽게 이식시킬 수 있고 국소적 침윤이 강하며

급속히 성장하는 종양으로 형태적， 생화학적， 생물학

적 양상이 인체의 종양과 유사한 특정이 있다4 ) 이와

같은 VX-2 carcinoma를 이용한 실험적 연구는 간동맥

색전5) 뇌종양 유발6 ) 골격계에 대한 전신적 효과7)

실험적 고칼습중8.9) 동의 분야로 연구 발표된 바 있으

나， 폐 전이 유발의 모댈은 본 연구가 첫 보고로 믿어

진다.

폐의 혈행성 전이암은 혈류중 미세 암입자가 폐 소

동맥 및 모세혈관에 걸림으로써 유발되며 14 ) 이 암종

괴는 폐동맥으로부터 자양혈관을 받아 성장하고 1 5)

원발생 폐암과 달리 주위 조직으로의 침윤이 적기 때

문에 흉부 X선 혹은 CT 상의 소견은 경계가 분명한

원형 의 결절로 나타난다. 본 연구에서도 압도적 다수

의 전이성 결절이 흉부 X선， 고해상 CT 및 절편의 미

세촬영에서 경계가 분명한 결절로 나타났으나， 종양

세포 주업 21 일 이후의 폐에서는 결절 주위로 국소적

파급은 물론 기관지 및 폐혈관속 동의 간질을 통한 파

급이 뚜렷하여 (Fig.5) ， 전이 폐암이 순수한 혈행성인

경우에도 경과에 따라 간질 및 림프행성 파급이 병발

됨을 밝히고 있다. 이러한 사실은 폐의 림프행성 암

전이 통로로 알려진 폐문부 립프절로부터의 역행성 파

급， 횡격막을 통한 폐장내 렴프관으로의 직접 침습，

선행된 혈행성 전이로부터의 2차적 림프관 침습 풍의

통로 중16 ) 가장 후자의 경로에 해당된다.

폐 간질을 통한 암의 전이로 고해상 CT상 뚜렷한

소견은 기관지-혈관속올 따르는 파급으로 이 주위의

종괴에 의한 두께 증가와， 제 2소엽간중격 (interlob­

ular septa)의 비후인데 1 7.18 ) 가토의 폐를 대상으로한

본 연구에서는 기관지-혈관속을 따른 종양의 파급은

뚜렷한 반면 제 2소엽간중격의 비후소견은 뚜렷하지

않는데， 이는 가토 폐의 해부학적 구조상 소엽간중격

의 발달이 인체에 비하여 미약하기 때문으로 판단

된다.

전이성 폐결절의 검출에 있어서 본 연구의 흉부 X

선상 16일 이후에 4mm 이상의 크기일때 비로소 주위

혈관 둥의 구조물과 구분되어 나타났는데， 이는 인체

의 경우 2-3mm 크기의 결절을 흉부 X선상 발견 가

능한 점과 비교할 때 인체보다 왕성한 호홉 운동에 의

한 artifact로 공간분해능의 저하에 의한 것으로 보

인다. 적출 후 고정된 폐의 고해상 CT에서는 종양 주

입 후 7일부터 lmm 내외의 결절을 발견할 수 있어서

적출된 폐에서 육안적으로 관찰 가능한 결절은 모두

영상화가 가능함을 보여주고 었다. 실제 본 연구에서

사용된 CT의 pixel 횡단면 크기는 O. 24XO. 24 mm이

므로 1 mm 이 하의 결절올 영 상화하는데 무리 가 없다.

이에 비하여 적출된 폐의 연조직 X선 촬영에서는 이

의 공간분해 능은 고해 상 CT보 다 높으나， 고해 상 CT

에 비하여 투과된 중첩영상이라는 점과 대조해상력이

상대적으로 날은 점으로 인하여 소결절의 검출능은 고

해상 CT보다 낮은 점이 (Fig.2) 설명된다.

본 연구의 의의는 실험 동물올 사용하여 혈행성 전

-228-

-엄 정기 외 : 혈행성 천이 폐암-

이 를 인위적으로 유발시키는 방법을 개발하였다는 점

과 이 방법을 이용 혈행성 전이에서도 병변이 진행함

에 따라， 림프행성 전이가 병발되어 나타남을 밝힌 점

이라 하겠다.

V . 결 론

혈행성 전이 폐암 병변의 진행에 따른 방사선학적

소견의 변화와 흉부 X선， 고해상 CT 동의 방사선학

적 검사법의 전이폐암 검출능을 구명하고자， 가토 V.

X.2 carcinoma를 귀정맥에 종양세포 현탁액을 주입

전이 폐암을 발생시키는 방법을 개발하였으며， 이와

같은 방법을 사용하여 유발시킨 전이 폐암의 시기에

따른 방사선학적 검사 및 적출된 폐장의 병리조직학적

소견을 분석한 결과， 초기의 소결절 상태에서는 전형

적인 혈행성 전이의 방사선학적 소견을 보이나 진행되

어 결절 이 커진 상태에서는 기관지-혈관속 혹은 결절

주위의 간질로의 종양의 파급 소견을 보여 림프행성

전이 가 병 발됨을 시사하였다. 소결절의 검출능은 고

해상 CT가 흉부 X선이나， 적출된 폐의 연조직 X선

보다 우월하였다.

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