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문제 정의
- 본 연구에서는 기존의 DIFOTF'^EOS Inc., USA) 시스템의 문제점을 파악하고 이를 개선하기 위하여 광원으로 light emitting diode (LED) 와 디지털 카메라를 접목시켜 부피를 줄이고 영상의 질을 높이는 방안을 모색하게 되었다.
- 본 연구에서는 탈회 정도의 절대 비교가 불가능한 단점을 극복하기 위하여 시편의 절반을 건전한 상태로 유지하여 상대 비교의 기준으로 삼았다.
- 이에 반해서 QLF 시스템의 경우 축적된 연구 결과와 임상 연구 결과를 바탕으로 매우 우수한 프로그램이 제작되어 영상 촬영과 동시에 탈회 정도를 절대 수치로 표현낼 수있다께 본 저자도 DIFOTI의 광원의 밝기과 카메라의 조리개등에 관한 실험 연구 결과가 축적되면 표준화 과정을 거쳐 차후에 탈회 정도와의 상관관계를 규명하고자 한다. 이를 위해서는연구 결과와 함께 영상 처리에 대한 프로그램을 능숙하게 다룰수 있는 우수한 인력이 요구되는 것이 현실이다.
- 이에 저자는 기존 DIFOTI™1 시스템이 무게가 무거워 다루기힘들고, 고열을 발생하는 광원과 아날로그 카메라를 사용함으로써 생기는 컴퓨터와의 호환성 문제점을 개선하고자 디지털카메라와 light emitting diode(LED)를 광원으로 하는 새로운시스템을 개발하고자 본 연구를 시행하였다.
- 저저는 기존 DIFOTI 시스템이 무게가 무거워 임상에서 다루기 힘들고, 고열을 발생하는 광원과 아날로그 카메라를 사용함으로써 생기는 컴퓨터와의 호환성 문제점을 개선하고자 디지털카메라와 LED를 광원으로 하는 새로운 시스템을 개발하고자본 연구를 시행하였다.
제안 방법
- 탈회 용액은 White】"의 방법에 따라 0.1 mol의 젖산과 0.2% Carbopol 907(Noveon Inc., Ohio, USA) 그리고 50%로 농축한 수산화인회 석 (hydroxyapatite)을 추가한 다음수산화나트륨을 점적하여 pH 5.0을 유지하면서 1 1 를 제조하였다.
- 1970년 Friedman과 Marcus% 구강 질환 진단에 사용하기 위하여 광원으로부터 발생된 빛을 구강내까지 전달하기 위하여 광섬유를 사용하였으며, 이로 인해 광원으로부터 발생되는 고열로부터 구강 조직을 보호할 수 있을 뿐만 아니 라 구강내조직들을 세밀히 진단할 수 있도록 하였다. 광섬유를 사용함으로써 그동안 사용되던 광투사를 이용한 진단법 에 광섬 유(fiber optic) 을 붙여서 fiber-optic trans-illumination(FOTI)으로 명명하여 사용되기 시작하였다.
- DIFOTI 영상에 대한 법 랑질 탈회 량에 대한 절대값을 산출하는 것은 현재까지 불가능하며, 상대 평가를 위해서 본 연구에서는 법 랑질 시편의 절반을 네 일 바니시를 도포하여 탈회 전 상태의 대조군으로 설정하여, 탈회 정도에 따른 명암의 변화를 상대평가하였다. 이에 반해서 QLF 시스템의 경우 축적된 연구 결과와 임상 연구 결과를 바탕으로 매우 우수한 프로그램이 제작되어 영상 촬영과 동시에 탈회 정도를 절대 수치로 표현낼 수있다께 본 저자도 DIFOTI의 광원의 밝기과 카메라의 조리개등에 관한 실험 연구 결과가 축적되면 표준화 과정을 거쳐 차후에 탈회 정도와의 상관관계를 규명하고자 한다.
- 두 시스템에서 촬영된 영상을 읽어 들여 각 시편의 특성을 가장 잘 나타내는 부분의 발광도 특성 (intensity profile)을 얻었다.
- 曲! 두께의 법 랑질 시편을 제작하고 이를 10배율의 실체현미경으로 관찰하여 gold standard로 사용하였다. 또한 선명하지 못한 영상의 문제점을 개선하기 위해서는 광섬유의 지름이 0.
- 법 랑질 표면을 반으로 나누어 한쪽 면을 불소가 함유되어 있지 않은 바니쉬로 도포하여 대조군으로 선정하였고, 나머지 반쪽 면을 실험군으로 설정하여 탈회 과정을 진행하였다(Fig. 3).
- 본 연구는 기존의 DIFOTF1 시스템의 문제점을 개선하고자 LED와 디지털 카메라를 결합한 발전된 형태의 prototype DI FOTI 시스템을 만들고, 이를 인공 탈회시킨 법랑질 시편에 대해 1일부터 7일까지 영상을 촬영하고 두 시스템을 비교 분석한결과, 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 차후 LED의 전류량을 변화시켜 촬영된 DIFOTI 영상을 분석하여 대비가 가장 뚜렷하게 나타나는 광량을 산출할 예정이다. 본 연구에 사용된 LED 시스템은 최대 밝기로 고정된 상태로 제작되었기 때문에 가변 저항을 이용하여 밝기를조절하여 적정 영상을 위해 전류량을 산출할 필요가 있게 되었다.
- 발광도는 각 점의 밝기 정도를 나타내는 값으로 가장 어두운 0부터 가장 밝은 255의 값을 기지며, 한 영상 내에서 상대적 밝기 값을 갖는다. 영상 분석은 정상 법랑질과 탈회 법랑질이 모두 포함되도록 선분석하였다.
- 실험군에서 제외하였다. 이후 600, 1200번 연마지로 최종 활택 연마하였다.
- 선별되어 보관된 영구치 중 구조적 결함이 없는 치아 100개를 선택하였다. 처음 1주일간을 매일 5개씩 치아를 무작위로 배정하였다.
- 촬영된 영상은 영상 분석 프로그램 (Able image analyzer, USA)을 사용하여 정상 법랑질과 탈회 법랑질의 발광도(inten sity) 를 비교 평가하기 위하여 흑백 영상으로 변환하여 저장하였다.
- 최종 활택이 끝난 모든 표본을 다시 실체 현미경 (SMZ645, Nicon, Japan)으로 관찰하여 균열이나 상아질이 노출된 표본은 선별하여 제외시켰으며, 탈이온수가 담긴 용기에 활택 법랑질의 보호를 위해 거즈를 깔고 습윤 하에 보관하였다.
- 치아의 표면에 있는 이물질을 스케일러로 제거한 후 불소가포함되지 않은 퍼미스와 저속 핸드피스에 부착된 러버 컵을 사용하여 치면세마를 시행하고 0.1% thymol에 실험 전까지 보관하였다.
- 세척 후 100% 습윤 상태에서 보관하였다. 탈회 기간동안 매일 1회씩 용기를 흔들어 주었다.
- 탈회가 완료된 시편들은 각각 DIFOTITM 시스템과 proto type DIFOTI 시스템을 사용하여 법랑질 시편의 표면을 촬영하였다. Fig.
대상 데이터
- , USA) 시스템을 대조군으로 선정하였고, prototype의 새로 개발 중인 모델을 실험군으로 사용하였다. DIFOTFM 시스템의 광원은 50 watt arc 램프를 사용한 백색광을 사용하였으며, 사용된 카메라의 해상도는 640 X 480의 아날로그 방식으로 영상 저장 장치 (frame grabber) 를 통해서 컴퓨터에 8 bit bitmap file format의 흑백디지털 영상으로 저장되도록 구성되어 있다.
- DIFOTI™ 시스템으로 촬영된 영상은 640 X 480 pixel의흑백 BMP 파일이었고, prototype DIFOTI 시스템으로 촬영한 영상은 640 X 480 pixel의 컬러 JPEG 파일이었다.
- Prototype DIFOTI 시스템에 사용된 광원은 파장 470 nm 의 청색광을 방출하는 1 W 밝기의 LED 4개로 구성되었다.
- 본 연구에서는 DIFOTim(EOS Inc., USA) 시스템을 대조군으로 선정하였고, prototype의 새로 개발 중인 모델을 실험군으로 사용하였다. DIFOTFM 시스템의 광원은 50 watt arc 램프를 사용한 백색광을 사용하였으며, 사용된 카메라의 해상도는 640 X 480의 아날로그 방식으로 영상 저장 장치 (frame grabber) 를 통해서 컴퓨터에 8 bit bitmap file format의 흑백디지털 영상으로 저장되도록 구성되어 있다.
- 선별되어 보관된 영구치 중 구조적 결함이 없는 치아 100개를 선택하였다. 처음 1주일간을 매일 5개씩 치아를 무작위로 배정하였다.
- 지름 3 mm 의 hollow core drill (Continental Diamond Tool Corp., USA)을 사용하여 법랑질 표면에 수직이 되도록접근시키고 주수 하에서 작동시켜 1.5 mm이상의 상아질이 포함된 법랑질 표본을 채취하였다. 채취된 법랑질 시편은 지름 9 mm의 레진 봉(polymethylmethacrylate resin rod)에 지름 4 mm, 깊이 10 mm의 구멍을 뚫고 자가 중합형 의치상 이장재인 Dura base (Reliance, USA) 를 사용하여 고정시켰다.
- 5 mm이상의 상아질이 포함된 법랑질 표본을 채취하였다. 채취된 법랑질 시편은 지름 9 mm의 레진 봉(polymethylmethacrylate resin rod)에 지름 4 mm, 깊이 10 mm의 구멍을 뚫고 자가 중합형 의치상 이장재인 Dura base (Reliance, USA) 를 사용하여 고정시켰다.
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(2) 실험 치아
치주 및 교정 목적으로 발거된 영구치를 발거 즉시 0.1% thym이에 보관하여 수집한 후, 치아우식증이 없고 균열이나 변색이 없는 치아들을 선별하였다.
데이터처리
- DIFOTI*시스템으로 촬영한 영상을 영상 분석 프로그램을 사용하여 정상 법랑질과 탈회 법랑질의 발광도(intensity of luminance)를 분석한 결과를 Fig. 12부터 Fig. 18에 나타내었다. 발광도는 각 점의 밝기 정도를 나타내는 값으로 가장 어두운 0부터 가장 밝은 255의 값을 기지며, 한 영상 내에서 상대적 밝기 값을 갖는다.
성능/효과
- 1. 실험 기간에 따라 두 시스템 모두 우식 법랑질의 광투과도 (index of transillumination) 가 감소하는 양상을 보여주었다.
- 2. DIFOTI™ 시스템은 건전 법랑질과 탈회 법랑질간의 발광도(intensity of luminance)의 차이가 3일군에서는 약 20〜40이었고, 7일군에서는 약 100〜L30로 증가하였으나, prototype DIFOTI 시스템은 3일군에서 약 5〜10 정도였고, 7일군에서 50〜60으로 증가하여 차이가 적은 것으로 나타났다.
- 4일군에서 DIFOTI 시스템이 약 40〜50, pro totype DIFOTI 시스템에서 15〜20정도로 나타났다. 가장 큰차이를 보이는 7일군을 비교해 보면, DIFOTITM 시스템이 약 100—130, prototype DIFOTI 시스템이 으¥ 50〜60의 차이를보여, DIFOTI™ 시스템이 prototype DIFOTI 시스템에 비해건전 법랑질과 탈회 법랑질간의 차이를 더 뚜렷하게 보여 주었다. 이는 prototype DIFOTI 시스템의 광원이 디지털 카메라의조리개를 최대로 닫은 상태에서도 노출 과다로 일어난 결과이거나 컬러 영상을 흑백으로 변환하는 과정에서 올 수 있는 결과로 추측된다.
- 사용하여야 한다고 하였다. 그러나 그 당시의 기술로는보다 가는 광섬유를 제작하기 어려웠으며, 0.5 mm 직경의 광섬유가 보다 선예도가 높은 영상을 얻을 수 있으리라고 결론을내렸다.
- 본 연구에 사용된 청색 LED 광원에 대한 pilot study 결과에서 전류량이 증가함에 따라 온도와 광량이 증가하는 양상을보였으며, 2.0 A를 기준으로 가장 좋은 효율을 보여 주었다(Fig. 1).
- 연구 결과를 살펴보면, 육안으로 보이는 백색 병소가 두 시스템 모두에서 어둡게 나타나 Friedman과 Marcus', 의 연구 결과와 일치하며 , 탈회 기간이 증가함에 따라 그 정도가 함께 증가하는 양상을 확인하였다. 그러나 영상 분석 프로그램을 사용하여 정상 법랑질과 탈회 법 랑질의 발광도를 분석한 결과 보면 3일군에서부터 뚜렷한 변화 양상을 관찰 할 수 있다.
- 이상의 결과를 종합해보면 prototype DIFOTI 시스템은 전류 소모량이 적은 LED를 사용하여 배터리를 사용한 무선 시스템으로의 개발 가능성을 보여 주었고, 디지털 카메라는 디지털영상 기술의 발달과 함께 무선 전송시에도 매우 높은 화질을 기대할 수 있어 차후에 보다 작고 사용이 편리한 DIFOTI 시스템을 개발할 수 있는 가능성이 크다 할 수 있다.
- 7%로 나타났다고 보고하였다. 이상의 연구 결과들을 통해 FOTI가 교익 방사선 사진을 대체할 수 있는 매우 우수한 장비라는 것을 입증한다고 할 수 있다.
- 이에 반해서 본 연구를 위해서 개발된 prototype DIFOTI 시스템은 아날로그 카메라와 캡쳐 장치를 한꺼번에 해결할 수 있는 디지털 카메라를 수용하여 보다 안정되고 연결 장치가 없으며 , 기술의 발달과 더불어 영상의 질을 쉽게 높일 수 있는 장점이 있다.
- 정상 법랑질과 탈회 법랑질의 발광도의 차이는 5일군에서 약 60-80 정도로 나타났으며 , 6일군에서는 8()~100정도로 나타났고. 7일군에서는 100〜130정도로 나타났다.
후속연구
- LED는 높은 효율을 보이는 광원이며 현재 LED의 개발은매우 활발하게 진행되고 있어 멀지 많은 장래에 보다 고효율의 LED가 개발될 것으로 예측되며, 이는 배터리를 이용한 광원으로써의 가능성을 보여 주었다. 저자는 향후 DIFOTI 시스템의최종 형태를 무선 방식의 핸드피스 형식으로 개발을 고려중이며 우수한 성능의 디지털 카메라와 결합된다면 기존 DIFOTITM 시스템에 비해 경량, 고화질의 영상 그리고 사용이 편리한 di- FOTI 시스템을 개발 할 수 있을 것으로 생각된다.
- 가능성을 보여 주었다. 저자는 향후 DIFOTI 시스템의최종 형태를 무선 방식의 핸드피스 형식으로 개발을 고려중이며 우수한 성능의 디지털 카메라와 결합된다면 기존 DIFOTITM 시스템에 비해 경량, 고화질의 영상 그리고 사용이 편리한 di- FOTI 시스템을 개발 할 수 있을 것으로 생각된다.
- 이는 prototype DIFOTI 시스템의 광원이 디지털 카메라의조리개를 최대로 닫은 상태에서도 노출 과다로 일어난 결과이거나 컬러 영상을 흑백으로 변환하는 과정에서 올 수 있는 결과로 추측된다. 차후 LED의 전류량을 변화시켜 촬영된 DIFOTI 영상을 분석하여 대비가 가장 뚜렷하게 나타나는 광량을 산출할 예정이다. 본 연구에 사용된 LED 시스템은 최대 밝기로 고정된 상태로 제작되었기 때문에 가변 저항을 이용하여 밝기를조절하여 적정 영상을 위해 전류량을 산출할 필요가 있게 되었다.
- 향후 LED와 디지털 카메라를 일체화하여 보다 간편하게 촬영할 수 있는 시스템 개발과 함께 영상 관리 및 분석 프로그램의 개발이 이루어져 야 할 것으로 사료된다.
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