Korean Journal of Cerebrovascular Surgery 2005;7(1):12-17.
Published online March 1, 2005.
Comparison of the Usefulness of the Computed Tomographic Angiography with Conventional Cerebral Angiography in Patients with Cerebral Aneurysm.
Kim, Kyeong Ki , Choi, Chang Hwa , Lee, Sang Weon , Cha, Seung Heon , Song, Geun Seung
Department of Neurosurgery, Pusan National University, College of Medicine, Busan, Korea. chwachoi@pusan.ac.kr
Abstract
OBJECTIVE
Computed tomographic angiography (CTA) is useful for rapid and relatively noninvasive detection of aneurysms in the circle of Willis. The purpose of this study is to compare CTA with conventional cerebral angiography (CCA) and to assess usefulness of CTA in detection of the anatomic delination of intracranial aneurysms of the circle of Willis in subarachnoid hemorrhage. PATEINTS AND METHODS: 126 consecutive patients with known SAH or suspected intracranial saccular aneurysms underwent CTA and CCA from January 2002 to June 2003. Using surface shaded display post-processing technique, CTA was interpreted for the presence, location and anatomic features of the aneurysms and also the image obtained with CTA was compared with CCA image. RESULTS: In 112 operated patients, 125 aneurysms were detected. CCA revealed 123 cerebral aneurysms and CTA revealed 113 aneurysms. Two of the 125 cerebral aneurysms were located outside of the imaging volume of CTA, 10 cases were not detected and false positive were 2 cases. The sensitivity of CTA was 90.3%. The results obtained with CTA comparing with that of CCA were almostly equal in detection of aneurysm location and delineation of aneurysmal neck. However, CTA provided a 3-dimensional representation of aneurysm and also it was very useful for surgical planning. CONCLUSION: CTA can be a diagnostic tool for the patients with acute subarachnoid hemorrge due to a ruptured aneurysm of the circle of Willis and provides adequate anatomic detail for surgical planning especially to complex cerebral aneurysms. However, it is obvious that CCA is necessary because of the limitations of CTA including its difficulty in detecting unusually located aneurysms including those in cavernous sinus or distal artery, and acquiring dynamic flow information.
Key Words: Computed tomographic angiography, Conventional cerebral angiography, Intracranial aneurysms, Circle of Willis

서     론


  
두개강내 뇌동맥류의 파열은 신경외과 영역에서 자주 접하는 뇌혈관 질환 중 하나로서 미세수술기법의 발달과 혈관연축에 대한 연구가 발전함에 따라 치료 성적이 지속적으로 향상되고 있으나, 아직도 높은 사망률과 이환율을 보인다.11)19) 따라서 뇌지주막하출혈 후 초기의 정확한 진단 및 재파열에 의한 사망률과 합병증을 줄이기 위한 조기 치료가 필요하다.
   뇌동맥류 파열에 대한 치료의 핵심인 성공적인 뇌동맥류의 결찰을 위해서는 뇌동맥류 주위의 주요 혈관이나 골 구조들과의 입체적 관계 및 정확한 뇌동맥류 기시부의 파악을 통한 수술 해부의 예측이 선행되어야 하며, 이를 위한 뇌동맥류의 진단법으로 여러 가지가 있으나 현재까지 동맥류 및 주위의 해부학적 관계를 알 수 있는 가장 기본적이고 확실한 방사선학적 검사로 고식적 뇌혈관조영술(conventional cerebral angiography, CCA)이 사용되어져 왔다.4)8)10)31)34)
   그러나 CCA는 검사자체의 침습성 및 조영제의 사용으로 인하여 중추신경계의 합병증이 발생할 수 있고 고령자 및 고위험도 환자에서는 합병증의 발생이 더 높으며 응급상황에서 시간지연으로 인하여 시행하지 못하는 경우가 발생하기도 한다.12) 
   최근 나선형 전산화 단층촬영술(Spiral computed tomography)의 발달로 스캔시간의 단축 및 체적정보수집(volumetric data aquisition)을 통해 3차원 영상 재구성이 가능하게 됨으로써 전산화 단층 혈관 조영술(computed tomographic angiography, CTA)의 사용이 현실화 되어 뇌혈관 질환의 진단에 보다 유용하게 이용할 수 있게 되었다. CTA는 검사시간이 짧고, 전산화 단층촬영(CT)을 할 때 바로 시행할 수 있으며, 선택적 뇌혈관 도관술을 할 필요가 없으므로 중추신경계의 손상이 적어 뇌지주막하출혈의 급성기의 진단7) 및 두개강내 동맥구조의 3차원적 영상을 제공하여 해부학적 구조 인식에 도움이 된다.10)
   본 연구는 임상적으로 뇌지주막하 출혈이 의심되는 환자에서 CTA와 CCA를 함께 시행하여 그 결과를 비교하고 이들 중 두개강내 뇌동맥류가 발견된 증례들에서 두 검사방법을 비교 분석함으로써 CTA의 뇌동맥류발견 및 선별검사(screening test)로써의 유용성에 대해 평가하고자 한다.

대상 및 방법

1. 연구대상
   2002년 1월부터 2003년 6월까지 본원에 내원하여 뇌전산화단층촬영에서 자발성 뇌지주막하출혈로 진단된 환자 116명과 임상적으로 뇌동맥류의 존재가 의심되어 CTA 및 CCA를 시행한 환자 10명을 대상으로 하였다. 이들 환자의 연령 분포는 24세에서 84세까지(평균 53세)였으며 이 중 남자는 50명, 여자는 76명으로서 남녀 성비는 1:1.5로 나타났다.
   자발성 뇌지주막하 출혈 환자에서는 CTA와 CCA를 같이 시행하는 것을 원칙으로 하였으며, 가족력과 임상 양상으로 뇌동맥류의 존재가 의심되어 선별 검사로 시행한 총 10명의 CTA에서 10명 모두 미파열 뇌동맥류가 발견되었다.
   CTA는 126명 환자에서 내원 후 0
~1일 이내에 시행 하였으며, CCA는 126명중 95명은 내원 후 1일 이내, 17명은 1~3일 이내, 14명은 4~14일 이내에 시행하였다.
   내원한 환자 126명 중 Hunt-Hess Grade Ⅰ이 15명, Ⅱ가 31명, Ⅲ가 41명, Ⅳ가 20명, Ⅴ가 9명이었고 뇌동맥류파열로 인한 뇌지주막하 출혈의 가족력이 있는 Grade 0의 환자가 10명이 있었으며, Fisher Grade Ⅰ이 13명, Ⅱ가 16명, Ⅲ가 49명, Ⅳ가 38명이었다.

2. 방  법
   CCA는 디지털 감산 혈관 촬영기 Multistartop(Simens, Erlangen, Germany)을 사용하였으며 모든 환자에서 대퇴동맥을 통하여 양측 내경동맥 및 일측 혹은 양측 척추동맥을 각각 선택하여 혈관 촬영을 시행하였다. 각각의 내경동맥 및 척추동맥 조영시 전후면과 측면 영상을 기본으로 얻었고, 또한 필요에 따라 사위면(oblique view), 경안면(transfacial view), 또는 악하경정위면(submentovertical view)와 같은 추가의 투사 영상을 얻었다.
   CTA는 나선식 CT기기 GE LIGHT SPEED PLUS(GE Medical System, Milwaukee, USA)를 이용하였으며 두경부의 국소영상(topogram)을 얻은 후 상안와 외이도선(superior orbitomeatal line)을 기준으로 하여 터키안(sella turcica)부분으로부터 상방으로 스캔하였다. 매개변수는 DFOV (Display Field OF View)는 15 cm, 매트릭스(matrix)는 512×512, 120 kV, 230 mA를 사용하였다.
   상지의 주전정맥(antecubital vein)에 18 G 주사바늘로 혈관을 천자 하여 혈관을 확보한 후 120 ml의 비이온성 조영제(Ominpaque, 300 mgI/ml)를 자동주입기(power injector, MEDRAD, EnVisionCT)를 사용하여 초당 4 ml의 속도로 30초간 급속 주입하였고 조영제 주입 후 20초 후에 윌리스환(circle of Willis)부위를 테이블 이동속도(table feed speed)는 3.75 mm/sec, CT 절편두께(section thickness)는 1.25 mm로 촬영, 35 mm 길이를 스캔한 후 두께를 0.5 mm로 재구성하여 이를 검토한 후 MIP(Maximum Intensity Projection)기법과 SSD(Shaded-Surface Display)기법으로 3차원 영상를 만들었으며 필요한 경우 검사자가 원하는 대로 다양한 방향의 영상을 얻을 수 있었다.

결     과

  
전 체 126명의 환자 중 CTA 혹은 CCA상 뇌동맥류가 발견된 환자는 120명이었으며 6명은 검사에서 뇌동맥류가 발견되지 않아 비동맥류성 뇌지주막하출혈 환자로 분류하였고 112명의 환자에서 수술적 치료를 시행하였다. 뇌동맥류는 수술로써 뇌동맥류를 확인한 112명의 환자에서 125개가 발견되었으며 이들의 위치는 내경 동맥(internal carotid arery) 7예, 후교통 동맥(posterior communicating artery) 30예, 전교통 동맥(anterior communicating artery) 39예, 중대뇌 동맥(middle cerebral artery) 32예, 전대뇌 동맥(anterior cerebral artery) 9예, 기저 동맥(basilar artery) 및 척추 동맥(vertebral artery) 8예였으며 다발성 뇌동맥류를 가지고 있었던 환자는 12명으로 11명의 환자에서 2개씩의 동맥류가, 1명의 환자에서 3개의 동맥류가 발견되었다(Table 1).
   뇌동맥류의 크기는 뇌동맥류가 발견되어 수술한 112명의 환자 125예에서 장경이 최소 2 mm에서 최대 17 mm로서, 25 mm이상의 거대동맥류를 제외하고 3군으로 나누었을때 <3 mm경우가 25예, 3
~12.5 mm가 87예, 12.5~25 mm가 13예로 나타났다(Table 1).
   수술을 시행한 112명의 환자에서 CCA를 통해 124예의 뇌동맥류가 의심되었으며, 내경동맥부위에서 혈관의 팽대가 뇌동맥류로 오인된 1예가 위양성으로 확인되었고 후교통동맥과 중대뇌동맥분지부에서 다른 유출동맥과 겹쳐진 영상으로 발견하지 못한 2예의 뇌동맥류가 위음성이었음이 수술시야에서 확인되었다. CCA를 통한 검사에서 최종적으로 123예의 뇌동맥류가 발견되어 민감도는 99.2%였다. CTA를 시행한 환자 중에서 115예의 뇌동맥류가 의심되었으며, 후교통동맥부위에서 후상돌기의 잔류영상이 후교통동맥류로 오인된 2예가 위양성이었고 영상에서 발견되지않은 12예의 뇌동맥류가 위음성으로 수술시야에서 확인되었다. CTA를 통한 검사에서 113예의 뇌동맥류가 발견되어 민감도는 90.3%였다. CTA에서 발견된 113예의 뇌동맥류는 CCA와 수술시야에서 동일한 위치에 있는 것으로 확인되었으며, 뇌동맥류가 CCA에서 발견되지 않고 CTA에서 발견된 경우는 중대뇌동맥 분지부 동맥류 1예가 있었다(Table 1).
   CTA에서 뇌동맥류가 발견되지 않았던 12예의 뇌동맥류 중 8예는 크기가 직경 3 mm이하로서 내경동맥 동맥류 1예, 후교통동맥 동맥류 2예, 전교통동맥 동맥류 1예, 중대뇌동맥 동맥류 1예, 기저동맥 및 척추동맥 동맥류 3예였다. 나머지 2예는 전대뇌동맥 동맥류로 CTA의 주사범위 밖에 있었다.
   한편 CTA와 CCA를 같이 시행한 126명 중 수술로 뇌동맥류를 확인한 112명 125예에서 뇌동맥류의 경부를 확인할 수 있었던 경우는 CCA에서는 99예로 79.2%, CTA에서 93예로 74.4%의 발견율을 보여 서로 유사한 결과가 나타났다(Table 2). 
   전체 CCA와 전체 CTA의 각 검사방법에 따른 분석은 McNemer 검사로 하였으며 뇌동맥류의 발견에 있어서 CCA와 CTA의 뇌동맥류 발견 민감도는 각각 99.2%, 90.3%로 통계학적 유의성은 없었다(p=0.030).

고     찰

   CTA는 최근 사용되기 시작한 비침습적인 혈관 영상기법으로 두개강내 뇌동맥류를 진단하는데 있어 기존의 CCA를 대체할 수 있는 유용한 기구로 각광받고 있으며,4)29)34) 일차적 진단 기구로서 CTA의 유용성에 대한 보고가 증가되고 있다.13)32)36)39) CTA는 나선식 CT의 개발과 3차원 재구성 기술의 발달로 가능하게 되었고 이의 촬영을 위해서는 얇고 많은 절편두께의 중복된 절편영상을 혈관내 조영증강이 최고에 이르렀을 때 얻을 수 있어야 하며 나선식 CT는 이러한 목적에 적합하다고 할 수 있다.21)
   현재까지 뇌동맥류를 포함한 두개내 혈관질환의 진단에 CCA가 널리 사용되고 있으나 이는 침습적인 검사방법으로 검사시간이 비교적 많이 걸리고 건강한 사람에게서도 약 0.1
~2.6% 정도의 중추신경계 합병증을 유발할 수 있으며 노인이나 환자에서는 위험도가 더 증가할 수 있고 CCA후 환자 7.1%에서는 신장기능 이상이 나타난다고 알려져 왔다.4)5)8)27)31)32) 또한 검사시간이 길어 환자의 의식이나 전신상태가 나쁠 때에는 시행하기 어렵고, 혈관의 선택적 도관술이 불가능한 경우가 있으며, 혈관패색이나 혈관연축이 있는 경우 또는 작은 뇌동맥류 주위로 혈관이 돌아가거나 겹쳐 있을 때 입체적 영상을 얻을 수 없어 정확한 해부학적 구조를 보는데 어려움이 있다. CCA는 침습적 검사이므로 혈관의 자상, 뇌허혈, 국소혈종, 알러지, 고열, 패혈증 등의 합병증을 야기할 수 있으며, 특히 초기출혈이후 첫 6시간 이내에 CCA를 시행할 경우 뇌동맥류의 파열로 인한 재출혈의 위험도가 증가하여 조기검사에 어려운 점이 있다.2)12) 미세수술 및 혈관연축에 대한 연구의 발전으로 뇌동맥류의 치료성적은 크게 향상되었지만 뇌동맥류의 유병률 및 사망률은 변화가 없어 뇌동맥류의 파열전 진단과 조기치료의 중요성이 제기되어 CCA외에 정맥내 혈관조영술, 자기공명 뇌혈관조영술(magnetic resonance angiography, MRA) 및 CTA가 시도되었다.15)17)30) 그러나 정맥내 뇌혈관조영술은 부적절한 영상과 많은 양의 조영제가 필요하여 사용하기 어려우며, 자기공명 혈관조영술은 비교적 일찍 개발되어 두개강내 혈관질환에서 유용성을 인정받고 있으나37) 특히 뇌동맥류내의 난류(turbulent flow) 또는 혈류속도의 감소로 인해 뇌동맥류의 진단에 어려움이 많으며 영상을 얻는데 비교적 많은 시간을 필요로 하기 때문에 응급 상황이나 심각한 의식 저하가 있는 환자에서 협조가 불가능한 경우는 시행이 불가능하다. 또한 여러 가지 감시 장치를 필요로 하며 자장의 영향을 미칠 수 있는 물질(indwelling electrical device 또는 ferromagnetic intracranial clip)이 있는 경우에는 유용하지 못하였다.
   최 근 나선형 전산화 단층촬영술의 발달은 조영제를 정맥내로 주입한 후 고속의 연속적인 스캔을 하는 CTA를 가능하게 함으로써 비교적 빠른 시간 내에 비침습적 방법으로 두개내 혈관영상을 얻을 수 있고 선별 검사 및 추적 검사로서도 효과적인 결과를 얻을 수 있다.1)8)25)26)33)38) CTA는 연속적인 테이블 이동과 동시에 스캔을 시행함으로써 단락이 없는 체적정보수집(volumetric data acquisition)을 얻을 수 있고 CT촬영 후 즉시 시행할 수 있으며 1분 이내 고속 스캔을 함으로써 바로 3차원 영상을 얻을 수 있는 장점이 있다. Katz와 Napel20)은 Willis환을 이루고 있는 뇌혈관들의 해부학적 구조를 발견하는데 있어 CCA와 CTA의 차이는 거의 없다고 하였고, Schwartz32)는 3 mm이상의 뇌동맥류는 CTA로 진단이 가능하다고 하였으며 일부 보고에서는 뇌동맥류의 방향과 모양에 있어서 CTA가 CCA에 비해 더 자세한 정보를 제공할 수 있다고 보고하였다.3)10)18)23)37)
   한편 방사선 피폭량이 다소 많은 것이 단점이나 Dixon과 Dendy9)는 동일한 스캔 길이에서 고식적 CT의 10개의 절편과 나선형 CT의 10개의 절편에서 받는 피폭량은 동일하다고 하였다.
   본원의 경우 찰영기법으로 MIP(Maximum Intensity Projection)와 SSD(Shaded-Surface Display)방법을 사용하였다. MIP는 혈관과 주위구조물과의 상관관계를 잘 볼 수 있으며 크기가 작은 동맥류의 발견에 유용한 반변 SSD는 크기가 10 mm이상의 뇌동맥류의 발견은 가능하나 작은 뇌동맥류의 경우 주위의 골조직과 혼합되면 발견하지 못할 수도 있다.24)28)39) 따라서 이들 두가지 촬영기법을 병용하므로써 보다 정확한 진단과 정보를 얻을 수 있다. CCA와 비교하여 CTA의 뇌동맥류 발견율은 CT의 기종과 기술적 문제에 따라 달라질 수 있는데 대부분의 보고에서 90%이상의 높은 발견율을 보고하고 있다.16)20)24)36)39)
   본원의 경우 CTA의 뇌동맥류 발견에 대한 민감도 90.3%, 뇌동맥류 경부확인율이 CTA에서 74.4%, CCA에서 79.2%로 CTA를 이용한 뇌동맥류의 발견 및 경부확인에 있어 CCA의 결과와 비교할 때 통계학적 차이는 없었다.
  
CTA 는 검사시간이 짧아 운동허상이 적고, 동맥의 유속만 있으면 조영증강이 되어 뇌동맥류를 볼 수 있고, 다각도의 영상을 얻을 수 있어 보다 나은 해부학적 구조인식 및 의심스러운 혈관병변의 확인이 가능하며, 특히 거대동맥류의 주위 구조가 동맥류에 의해 가려져 안 보이는 경우에 유용하다.8)10)22)30)32) 그러나 많은 양의 조영제가 필요하여 재검사가 불가능하며, 영상의 질이 시술자의 기술에 크게 의존되는 단점이 있다. 또한, 전맥락막동맥과 같은 작은 중요혈관이나 천공동맥, 측부혈관, 동맥경화성 변화 및 혈관연축을 CCA처럼 잘 보여주지 못하며, 뇌기저골에 의해 뇌동맥류가 가려질 수 있어 Willis환 내의 작은 뇌동맥류를 찾는데 주의를 요한다. 또한 방사선 조사영역에 제한이 있어 뇌동맥류가 주사범위밖에 위치한 경우에는 진단할 수 없다.7)30)32) 한편 뇌동맥류의 크기가 3 mm이하인 경우는 CTA에서 발견하기 어렵다는 보고가 있으며 이는 CT의 기종과 기술적인 문제에 따라 차이가 있을 수 있겠다.3)32)34)35)39) 본 연구의 경우 CTA에서 크기가 3 mm이하로 인해 뇌동맥류를 발견할 수 없었던 위음성의 경우는 8예로 내경동맥 동맥류 1예, 후교통동맥 동맥류 2예, 전교통동맥 동맥류 1예, 중대뇌동맥 동맥류가 1예, 기저동맥 및 척추동맥 동맥류 3예로서 CCA로서 뇌동맥류를 확인할 수 있었다.
   뇌동맥류의 위치에 있어서 크기가 3 mm이하인 내경동맥 동맥류 1예, 후교통동맥 동맥류 2예와 같이 두개저의 상돌기부위(paraclinoid) 뇌동맥류인 경우 주위 골로 인해 발견율이 떨어져 추가적인 CCA가 필요하였다. 또한 Preda 등28)의 보고와 같이 CTA에서 뇌동맥류의 발견은 되었으나 누두부확장(infundibular dilatation)이나 뇌동맥류 경부의 확인이 명확하지 않은 경우 추가적인 CCA가 필요하였고 주변골조직과의 영상간섭이나 누두부확장의 돌출영상이 뇌동맥류로 판단된 위양성의 경우도 있었다. 그러나 Brown 등6)은 뇌동맥류가 의심되는 환자의 경우 CTA가 유용할 수 있다고 하였으며 Hope 등16)은 CTA가 뇌지주막하 출혈환자의 일차적 검사방법으로서 CCA를 대체하기는 아직 부족하나 뇌동맥류의 존재를 강력히 시사하는 동안신경 마비 등의 증상이 있는 환자나 뇌동맥류 파열로 인한 뇌실질내 출혈이 동반되어 혈종제거를 위한 응급수술이 필요한 환자의 경우 유용하다고 하였다.8)14)28) 또한 Dillon 등8)은 경부 내경동맥의 협착 등의 검사시에도 CTA의 유용성을 보고하고 있다.

결     론

   CTA는 혈류 역동학적인 영상 표현의 미흡, 미세한 혈관 형태 묘사의 한계, 상돌기부위 뇌동맥류나 뇌동맥류의 크기가 3 mm이하인 경우 동맥류의 발견에 장애가 발생할 수 있고 검사범위의 제한 등으로 기존의 CCA를 완전히 대체하기에는 미비하다고 판단된다. 그러나 CTA는 비침습적이고 짧은 검사 소요시간으로 심각한 의식 저하로 인한 응급 수술시, CCA검사를 기다리던 중 뇌동맥류의 재출혈로 인한 조기 수술이 필요한 경우나 CCA로 인한 합병증의 가능성이 있는 고령의 환자에서 효과적으로 사용될 수 있으며, 혈관 연축이나 경부 내경동맥 협착으로 인해 CCA가 어려운 경우 CCA의 보조적 검사로 가치가 있고 입원하지 않고 외래에서 검사할 수 있는 장점도 있어 뇌동맥류의 선별 검사(screening test)로 사용할 수 있을 것이다. 
   CTA가 뇌동맥류의 진단시 단독적인 방법으로서 CCA를 대체하기에는 무리가 있는 것으로 생각되나 CCA에 비해 골 구조와 혈관 구조를 동시에 표현하는 3차원적 입체 영상을 바탕으로 수술 시계를 포함하는 다양한 영상을 제공하여 수술시 직면하는 여러 상황을 예측하고 대처할 수 있도록 하여 CCA의 결점을 보완하는 진단 방법으로 매우 유용하다고 생각한다.


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