본 연구에서는 골절 위험도가 높은 대퇴골의 두꺼운 피질골판이 해면질골의 초음파 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위해 소의 대퇴골을 이용하여 12개의 해면질골을 제작하였으며, 피질골과 유사한 밀도 및 음속을 갖는 아크릴을 이용하여 피질골판을 모사하는 1.25, 1.80, 및 2.75 mm의 두께를 갖는 아크릴판을 제작하였다. 해면질골 양면에 부착된 아크릴판의 두께가 증가하더라도 음속과 해면질골의 겉보기 골밀도 사이에 Pearson 상관계수는 0.80-0.86의 값을 가지며, 높은 상관관계가 존재하는 것으로 나타났다. 또한 0.5 MHz에서 측정된 감쇠계수와 해면질골의 겉보기 골밀도 사이에 Pearson 상관계수는 0.84-0.91의 값을 가지며, 높은 상관관계가 존재하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과로부터 종골에 비해 상대적으로 더 두꺼운 피질골판을 갖는 대퇴골에서 측정된 음속 및 특정 주파수에서의 감쇠계수는 대퇴골의 골밀도를 예측하기 위한 지표로서 이용될 수 있음을 알 수 있다.
본 연구에서는 골절 위험도가 높은 대퇴골의 두꺼운 피질골판이 해면질골의 초음파 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위해 소의 대퇴골을 이용하여 12개의 해면질골을 제작하였으며, 피질골과 유사한 밀도 및 음속을 갖는 아크릴을 이용하여 피질골판을 모사하는 1.25, 1.80, 및 2.75 mm의 두께를 갖는 아크릴판을 제작하였다. 해면질골 양면에 부착된 아크릴판의 두께가 증가하더라도 음속과 해면질골의 겉보기 골밀도 사이에 Pearson 상관계수는 0.80-0.86의 값을 가지며, 높은 상관관계가 존재하는 것으로 나타났다. 또한 0.5 MHz에서 측정된 감쇠계수와 해면질골의 겉보기 골밀도 사이에 Pearson 상관계수는 0.84-0.91의 값을 가지며, 높은 상관관계가 존재하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과로부터 종골에 비해 상대적으로 더 두꺼운 피질골판을 갖는 대퇴골에서 측정된 음속 및 특정 주파수에서의 감쇠계수는 대퇴골의 골밀도를 예측하기 위한 지표로서 이용될 수 있음을 알 수 있다.
The present study investigated the influence of thick cortical endplates on the ultrasonic properties of trabecular bone in a femur with a high fracture risk. Twelve trabecular bone samples were prepared from bovine femurs, and acrylic plates with thicknesses of 1.25, 1.80, and 2.75 mm were manufact...
The present study investigated the influence of thick cortical endplates on the ultrasonic properties of trabecular bone in a femur with a high fracture risk. Twelve trabecular bone samples were prepared from bovine femurs, and acrylic plates with thicknesses of 1.25, 1.80, and 2.75 mm were manufactured to simulate the cortical endplates using acrylic with a density and a sound speed similar to cortical bone. Although the thickness of the acrylic plates attached to the two sides of the trabecular bone increased, high correlations were observed between the speed of sound and the apparent bone density of the trabecular bone, with Pearson's correlation coefficients of 0.80-0.86. High correlations were also observed between the attenuation coefficient at 0.5 MHz and the apparent bone density of the trabecular bone, with Pearson's correlation coefficients of 0.84-0.91. These results suggest that the speed of sound and attenuation coefficient at a specific frequency measured in a femur with relatively thick cortical endplates compared to the calcaneus could be used as indices for predicting the bone mineral density of the femur.
The present study investigated the influence of thick cortical endplates on the ultrasonic properties of trabecular bone in a femur with a high fracture risk. Twelve trabecular bone samples were prepared from bovine femurs, and acrylic plates with thicknesses of 1.25, 1.80, and 2.75 mm were manufactured to simulate the cortical endplates using acrylic with a density and a sound speed similar to cortical bone. Although the thickness of the acrylic plates attached to the two sides of the trabecular bone increased, high correlations were observed between the speed of sound and the apparent bone density of the trabecular bone, with Pearson's correlation coefficients of 0.80-0.86. High correlations were also observed between the attenuation coefficient at 0.5 MHz and the apparent bone density of the trabecular bone, with Pearson's correlation coefficients of 0.84-0.91. These results suggest that the speed of sound and attenuation coefficient at a specific frequency measured in a femur with relatively thick cortical endplates compared to the calcaneus could be used as indices for predicting the bone mineral density of the femur.
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문제 정의
본 연구에서는 골절 위험도가 높은 대퇴골의 두꺼운 피질골판이 해면질골의 초음파 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위해 소의 대퇴골을 이용하여 12개의 해면질골을 제작하였으며, 피질골과 유사한 밀도 및 음속을 갖는 아크릴을 이용하여 피질골판을 모사하는 1.
그러나 초음파가 투과하기에 용이하지 않은 해부학적 구조 및 종골에 비해 상대적으로 더 두꺼운 피질골판을 갖는 대퇴골에서의 초음파 특성 측정은 정확도에 대한 문제점을 갖고 있는 것으로 알려져 있다[8]. 본 연구의 목적은 골절 위험도가 높은 대퇴골의 두꺼운 피질골판이 해면질골의 초음파 특성에 미치는 영향을 조사하는 것이다. 이를 위해 소의 대퇴골을 이용하여 12개의 해면질골을 제작하였으며, 피질골과 유사한 밀도 및 음속을 갖는 아크릴을 이용하여 피질골판을 모사하는 1.
가설 설정
25, (c) A-1.80, 및 (d) A-2.75에서 측정된 SOS를 해면질골의 겉보기 골밀도 함수로 나타낸 것이다. 그림의 ○는 각각의 해면질골 샘플에 대해 샘플의 중심으로부터 위치를 변화시켜가며 서로 다른 10개의 관심영역에 대해 측정된 SOS의 평균값을 나타내며, 표준편차는 1% 이내의 값을 가졌다.
제안 방법
또한 부착된 아크릴판의 두께가 증가함에 따라 도달시간도 빨라지는 것을 알 수 있다. 기준신호 및 해면질골 샘플을 투과한 샘플신호의 도달시간 차이는 각 신호에서 최대진폭의 도달시간을 이용하여 결정하였다. Fig.
초음파 신호를 송/수신하기 위해 펄서/리시버 (Panametrics 5800PR)를 이용하였으며, 수신된 초음파 신호를 분석 및 수집하기 위해 디지털 오실 로스코프(LeCroy WS44Xs)를 이용하였다. 본 연구에서는 아크릴 판을 부착하지 않은 해면질골 샘플(A-0)과 각각 1.25, 1.80, 및 2.75 mm의 두께를 갖는 아크릴판을 초음파가 수직으로 투과하는 해면질골 양면에 얇은 고무줄을 이용하여 부착한 해면질골 샘플(A-1.25, A-1.80, 및 A-2.75)에 대해 초음파 특성을 측정하였다.
피질골판이 해면질골의 초음파 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해 피질골과 유사한 밀도(1185 kg/m3) 및 음속(2811 m/s)을 갖는 아크릴을 이용하여 피질골판을 모사하는 아크릴판을 제작하였다. 아크릴판은 대퇴골의 피질골판이 갖는 두께 범위를 고려하여 1.25, 1.80, 및 2.75 mm의 두께를 갖도록 제작하였다. 이와 같이 제작된 12개의 해면질골 및 아크릴판은 본 연구에서 이용된 초음파 트랜스듀서의 중심 로브 폭인 15 mm보다 큰 폭을 갖도록 제작하였다.
또한 약 1 mmHg의 압력을 갖는 진공 데시케이터에서 10시간 동안 보관하여 해면질골 내부의 기포를 모두 제거하였다. 피질골판이 해면질골의 초음파 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해 피질골과 유사한 밀도(1185 kg/m3) 및 음속(2811 m/s)을 갖는 아크릴을 이용하여 피질골판을 모사하는 아크릴판을 제작하였다. 아크릴판은 대퇴골의 피질골판이 갖는 두께 범위를 고려하여 1.
해면질골 샘플의 SOS 및 nBUA는 Fig. 2에 나타낸 실험장치 개략도와 같이 16.5°C의 온도를 갖는 수중에서 투과법을 이용하여 측정하였다.
해면질골은 전기톱을 이용하여 초음파가 수직으로 투과하는 양면이 서로 평행한 직육면체의 형태를 갖도록 제작하였으며, 12개의 해면질골이 갖는 두께는 14.15 ± 1.65 mm (평균값 ± 표준편차)였다.
대상 데이터
이와 같이 제작된 12개의 해면질골 및 아크릴판은 본 연구에서 이용된 초음파 트랜스듀서의 중심 로브 폭인 15 mm보다 큰 폭을 갖도록 제작하였다. Fig. 1은 본 연구에서 이용된 하나의 대표적인 해면질골 및 1.25, 1.80, 및 2.75 mm의 두께를 갖는 아크릴판을 나타낸다. Table 1은 겉보기 골밀도(apparent bone density) 측정법을 이용하여 측정된 12개 해면질골의 겉보기 골밀도를 나타낸다.
5°C의 온도를 갖는 수중에서 투과법을 이용하여 측정하였다. 본 연구에서 이용된 25.4 mm의 직경 및 0.5 MHz의 중심주파수를 갖는 한 쌍의 광대역, 비집속형 초음파 트랜스듀서(Panametrics V301)는 근거리 음장 길이(54 mm)의 두 배가 되는 거리에 서로마주 보도록 위치하였다. 해면질골 샘플은 그 중심이 트랜스듀서의 빔폭이 가장 좁아지는 근거리 음장 길이와 일치하는 지점에 위치하였다.
본 연구에서 이용된 총 12개의 해면질골은 소의 대퇴골을 이용하여 제작하였다. 해면질골은 전기톱을 이용하여 초음파가 수직으로 투과하는 양면이 서로 평행한 직육면체의 형태를 갖도록 제작하였으며, 12개의 해면질골이 갖는 두께는 14.
본 연구에서 이용된 해면질골 샘플은 초음파가 수직으로 투과하는 해면질골 양면에 피질골판을 모사하는 아크릴판이 부착된 구조로서, 식(1)의 Δt를 아래의 식(3)과 같이 새롭게 정의하면 해면질골 샘플의 SOS를 예측할 수 있다.
본 연구의 목적은 골절 위험도가 높은 대퇴골의 두꺼운 피질골판이 해면질골의 초음파 특성에 미치는 영향을 조사하는 것이다. 이를 위해 소의 대퇴골을 이용하여 12개의 해면질골을 제작하였으며, 피질골과 유사한 밀도 및 음속을 갖는 아크릴을 이용하여 피질골판을 모사하는 1.25, 1.80, 및 2.75 mm의 두께를 갖는 아크릴판을 제작하였다.
75 mm의 두께를 갖도록 제작하였다. 이와 같이 제작된 12개의 해면질골 및 아크릴판은 본 연구에서 이용된 초음파 트랜스듀서의 중심 로브 폭인 15 mm보다 큰 폭을 갖도록 제작하였다. Fig.
초음파 신호를 송/수신하기 위해 펄서/리시버 (Panametrics 5800PR)를 이용하였으며, 수신된 초음파 신호를 분석 및 수집하기 위해 디지털 오실 로스코프(LeCroy WS44Xs)를 이용하였다. 본 연구에서는 아크릴 판을 부착하지 않은 해면질골 샘플(A-0)과 각각 1.
성능/효과
6 MHz의 주파수 영역에서) 주파수가 증가함에 따라 감쇠계수가 선형적으로 증가할 때 감쇠계수의 기울기로 주어진다. Fig. 7에서 볼 수 있듯이 본 연구에서 이용된 0.3부터 0.6MHz까지의 주파수 영역에 대해 해면질골 양면에 아크릴판이 부착되지 않은 경우(A-0)에 주파수가 증가함에 따라 감쇠계수가 선형적으로 증가 하는 것으로 나타났다. 그러나 해면질골 양면에 아크릴판이 부착된 경우(A-1.
Table 1은 겉보기 골밀도(apparent bone density) 측정법을 이용하여 측정된 12개 해면질골의 겉보기 골밀도를 나타낸다. 겉보기 골밀도는 직육면체의 형태를 갖는 해면질골의 체적과 질량의 비로부터 결정되었으며, 본 연구에서 이용된 12개 해면질골의 평균 겉보기 골밀도는 464 g/mm3로서 59부터 90세까지의 연령 분포를 갖는 사람의 종골로부터 제작된 해면질골의 평균 골밀도(262 g/mm3)보다 높게 나타났다[9].
6 MHz까지의 주파수 영역에 대해 해면질골 양면에 아크릴판이 부착된 경우에는 주파수가 증가함에 따라 감쇠계수가 비선형적으로 증가하여 해면질골 샘플의 nBUA를 결정할 수 없는 것으로 나타났다. 그러나 0.5 MHz에서 측정된 감쇠계수와 해면질골의 겉보기 골밀도 사이에 Pearson 상관계수는 0.84-0.91의 값을 가지며, 높은 상관관계가 존재하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과로부터 종골에 비해 상대적으로 더 두꺼운 피질골판을 갖는 대퇴골에서 측정된 SOS 및 특정 주파수에서의 감쇠계수는 대퇴골의 골밀도를 예측하기 위한 지표로서 이용될 수 있음을 알 수 있다.
75)에는 주파수가 증가함에 따라 감쇠계수가 비선형적으로 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서 해면질골 양면에 아크릴판이 부착되지 않은 경우를 제외하고, 해면질골 양면에 아크릴판이 부착된 경우에는 해면질골 샘플의 nBUA를 결정할 수 없는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과로부터 해면질골 양면에 부착된 아크릴판은 골다공증 진단지표인 nBUA 측정에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있다.
75)에 SOS가 더 큰 값을 갖는 것으로 나타났다. 또한 부착된 아크릴판의 두께가 증가함에 따라 해면질골 샘플의 SOS도 증가하는 것으로 나타났다. 사람의 대퇴골에서 측정된 해면질골 및 피질골판의 SOS는 각각 1500-1812 m/s 및 2500-3600 m/s의 분포를 갖는 것으로 알려져 있다[6,11].
초음파가 수직으로 투과하는 해면질골 양면에 부착된 아크릴판의 두께가 증가함에 따라 해면질골 샘플의 SOS도 증가하는 것으로 나타났다. 또한 해면질골 양면에 부착된 아크릴판의 두께가 증가하더라도 SOS와 해면질골의 겉보기 골밀도 사이에 Pearson 상관계수는 0.80-0.86의 값을 가지며, 높은 상관관계가 존재하는 것으로 나타났다. 한편 0.
따라서 해면질골 양면에 아크릴판이 부착되지 않은 경우를 제외하고, 해면질골 양면에 아크릴판이 부착된 경우에는 해면질골 샘플의 nBUA를 결정할 수 없는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과로부터 해면질골 양면에 부착된 아크릴판은 골다공증 진단지표인 nBUA 측정에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 즉 종골에 비해 상대적으로 더 두꺼운 피질골판을 갖는 대퇴골에서는 nBUA의 측정이 용이하지 않음을 알 수 있다.
88 이상의 Pearson 상관계수를 가지며, 매우 높은 상관관계가 나타나는 것을 알 수 있다. 이와 같은 결과로부터 해면질골 양면에 아크릴판이 부착된 경우에도 특정 주파수에서 측정된 감쇠계수는 해면질골의 겉보기 골밀도와 높은 상관관계를 갖는 것을 알 수 있다.
사람의 대퇴골에서 측정된 해면질골 및 피질골판의 SOS는 각각 1500-1812 m/s 및 2500-3600 m/s의 분포를 갖는 것으로 알려져 있다[6,11]. 이와 유사하게 본 연구에서 소의 대퇴골을 이용하여 제작된 12개 해면질골의 SOS는 1608 m/s의 평균값을 갖는 것으로 나타났으며, 아크릴판의 SOS는 2811 m/s의 값을 갖는 것으로 나타났다. 즉 아크릴판은 피질골판과 마찬가지로 해면질골에 비해 더 큰 SOS를 가지며, 해면질골 양면에 부착된 아크릴판의 두께 증가는 해면질골 샘플의 SOS를 증가시키는 원인이 된다고 할 수 있다.
75 mm의 두께를 갖는 아크릴판을 제작하였다. 초음파가 수직으로 투과하는 해면질골 양면에 부착된 아크릴판의 두께가 증가함에 따라 해면질골 샘플의 SOS도 증가하는 것으로 나타났다. 또한 해면질골 양면에 부착된 아크릴판의 두께가 증가하더라도 SOS와 해면질골의 겉보기 골밀도 사이에 Pearson 상관계수는 0.
86의 값을 가지며, 높은 상관관계가 존재하는 것으로 나타났다. 한편 0.3부터 0.6 MHz까지의 주파수 영역에 대해 해면질골 양면에 아크릴판이 부착된 경우에는 주파수가 증가함에 따라 감쇠계수가 비선형적으로 증가하여 해면질골 샘플의 nBUA를 결정할 수 없는 것으로 나타났다. 그러나 0.
후속연구
91의 값을 가지며, 높은 상관관계가 존재하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과로부터 종골에 비해 상대적으로 더 두꺼운 피질골판을 갖는 대퇴골에서 측정된 SOS 및 특정 주파수에서의 감쇠계수는 대퇴골의 골밀도를 예측하기 위한 지표로서 이용될 수 있음을 알 수 있다.
91 이상의 Pearson 상관계수를 가지며, 매우 높은 상관관계가 나타나는 것을 알 수 있다. 이와 같은 결과로부터 종골에 비해 상대적으로 더 두꺼운 피질골판을 갖는 대퇴골에서 측정된 SOS는 대퇴골의 골밀도를 예측하기 위한 지표로서 이용될 수 있음을 알 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
골다공증 진단 방법 중 가장 정확한 방법은 무엇인가?
현대사회에서 당뇨병 및 심혈관 질환과 함께 가장 심각한 노인성 질환 중의 하나인 골다공증은 골량의 감소 및 골구조의 파괴로 인해 작은 충격에도 골절이 쉽게 발생하는 전신적 골질환으로 정의된다[1]. 골다공증 진단을 위한 여러 가지방법 중에서 이중에너지 X-선 흡수계측법을 이용하여 단위면적당 또는 단위체적당 골밀도를 측정하는 것이 가장 정확한 골다공증 진단방법으로 알려져 있다[2]. 골밀도를 측정하는 이유는 골밀도가 골강도의 60%-80%를 대변할 뿐만 아니라 골생검 없이 비침습적으로 측정할 수 있는 지표이기 때문이다.
골다공증은 어떻게 정의되는가?
현대사회에서 당뇨병 및 심혈관 질환과 함께 가장 심각한 노인성 질환 중의 하나인 골다공증은 골량의 감소 및 골구조의 파괴로 인해 작은 충격에도 골절이 쉽게 발생하는 전신적 골질환으로 정의된다[1]. 골다공증 진단을 위한 여러 가지방법 중에서 이중에너지 X-선 흡수계측법을 이용하여 단위면적당 또는 단위체적당 골밀도를 측정하는 것이 가장 정확한 골다공증 진단방법으로 알려져 있다[2].
SOS사이에서 Pearson 상관계수를 통해 알 수 있는 것은 무엇인가?
91 이상의 Pearson 상관계수를 가지며, 매우 높은 상관관계가 나타나는 것을 알 수 있다. 이와 같은 결과로부터 종골에 비해 상대적으로 더 두꺼운 피질골판을 갖는 대퇴골에서 측정된 SOS는 대퇴골의 골밀도를 예측하기 위한 지표로서 이용될 수 있음을 알 수 있다.
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