[논문]소아 Hand AP영상에서 골연령 예측을 위한 TW3법의 응용

이진수

doi:10.7742/jksr.2015.9.6.349

소아 Hand AP영상에서 골연령 예측을 위한 TW3법의 응용
The Application of TW3 method for Prediction about Bone Age in Hand AP Image of Children 원문보기

한국방사선학회 논문지 = Journal of the Korean Society of Radiology, v.9 no.6, 2015년, pp.349 - 356

초록
AI-Helper

본 연구는 TW3법에서 골성숙 가중치가 가장 높은 7부위를 선정하여 성장판과 골 말단부 사이의 길이를 측정하여 연령과의 상관관계를 알아보고자 하였다. 실험은 2014년 3월에서 2015년 3월까지 성장판검사를 시행한 소아 72명(남 36명, 여 36명)을 대상으로 하였으며, 소아 손 전후영상에서 성장판과 골 말단부 사이의 길이를 측정하여 회귀분석을 하였다. 그 결과 각 연령마다 특정범위에 상응하는 평균과 표준편차 값이 나타났으며, 연령이 증가할수록 성장판과 골 말단부 사이 길이가 감소하였다. 또한 여아가 남아에 비해 평균값이 작게 나타났으며, 회귀분석 결과에서 성장판과 골 말단부 부위 측정 길이와 연령이 통계적으로 유의(p<0.001)한 것으로 나타났다. 따라서 소아 손 전후영상에서 TW3법의 응용을 통한 회귀방정식으로 골연령의 예측이 가능함을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The study is to recognize the interactions with bone ages by measuring the length between the end of the bone and the growth plate on selected highest weight of regions of seven for bone maturity in TW3 method. The experiment is subjected on seventy-two children (36 males, 36 females) who have examined the growth plate test from March, 2014 to March, 2015 and implemented a regression analysis by measuring the length between the end of the bone and the growth plate in Hand AP image of the children. In result, each bone age has produced a mean value and a standard deviation corresponding to the specific range and as bone age increases the length between the end of the bone and the growth plate decreased. In addition, female children showed lower mean value in comparison to male and also the measurement of the length between the end of the bone and the growth plate and its bone age are shown to be statistically valid(p<0.001) according to the results of regression analysis using its result value. Therefore, the probability of prediction on the bone age read off through the applied TW3 method and regression equation in the Hand AP image of the children.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

골연령의 측정은 인종이나 집단의 차이가 존재하기 때문에 각 인종 및 집단의 표준데이터를 이용하는 것이 정확한 골연령의 측정과 성인키 예측에 도움이 될 것이이다. 본 연구에서는 TW3법을 응용하여 소아의 골연령 측정에 적절한지에 대한 가능성을 알아보고자 디지털 방사선영상을 이용하여 소아 골 성장판과 골 말단부 부위의 길이 측정 및 통계적 유의성을 분석하였다. 그 결과는 연령 별 특정 평균분포 범위가 존재 하였고, 연령이 증가할수록 성장판과 골 말단부 부위 측정 길이가 감소함을 알 수 있었다.
본 연구에서는 왼손 전후 영상에서 TW3법을 응용하여 소아의 성정판과 골 말단부 사이 길이를 측정하고 측정 부위별 통계적 상관관계를 통한 골연령의 예측 가능성을 알아보고자 하였다. 그 결과 연령에 따른 성장판과 뼈 말단 부위 사이 길이 값을 측정한 평균과 표준편차 값은 각 연령 마다 특정 범위의 평균과 표준편차 값을 나타내었다.
따라서 소아의 골 성숙은 유전, 영양, 호르몬 및 질환에 의하여 영향을 받고 시대에 따라 변화하기 때문에 각 인구 집단과 세대에 따른 확립이 필요하다^[4]. 이에 본 논문은 TW3법을 응용한 성장판과 골 말단부 사이 길이의 측정결과를 이용한 회귀분석으로 연령과의 상관관계와 골연령 예측 가능성을 알아보고자 하였다.

제안 방법

1st∼5th까지의 지절골(proximal phalanx) 부위는 성장판과 골 말단부위의 최소값의 길이를 측정하였으며, 통계적인 상관관계를 확인하기 위해 3회에 걸쳐 측정하였다.
성장판과 골 말단부 사이 길이 측정은 Hand AP 영상에서 길이 측정을 쉽게 하기 위해 Image J를 이용하여 Find edge 검출을 한 후 연부조직을 제거하기 위하여 영상을 반전(Invert) 시켜 길이 측정에 용이한 영상을 획득하였다[Fig 1]. 획득된 영상은 PACS를 통해 TW3법에 기초하여 골 성숙 가중치가 가장 높은 7개 측정부위를 선택한 다음 각각의 길이를 측정하였다[Fig 2].
1을 사용하였다. 영상 처리된 Hand AP 영상을 통해 성장판과 골 말단부 길이를 측정하였다.
성장판과 골 말단부 사이 길이 측정은 Hand AP 영상에서 길이 측정을 쉽게 하기 위해 Image J를 이용하여 Find edge 검출을 한 후 연부조직을 제거하기 위하여 영상을 반전(Invert) 시켜 길이 측정에 용이한 영상을 획득하였다[Fig 1]. 획득된 영상은 PACS를 통해 TW3법에 기초하여 골 성숙 가중치가 가장 높은 7개 측정부위를 선택한 다음 각각의 길이를 측정하였다[Fig 2]. 측정할 때 노뼈(Radius)와 자뼈(Ulna) 부위는 TW3법에서 가중치가 높아 좀 더 정확한 측정을 위해 양 끝단과 중심부 3 부위로 나누어 측정하였으며, 그 값의 평균값을 도출하였다.

대상 데이터

2014년∼2015년 P 병원에서 성장판 검사를 시행한 8세에서 14세 소아 72명(남 36명, 여 36명) Left Hand AP(왼손 전후) 영상을 이용하였으며, 선정한 소아는 2007년 발표된 질병관리본부의 정상인 기준을 근거하여 키와 몸무게가 표준성장도표의 95% 범위 이내에 속하며 선천적 질환이나 내분비 질환, 성조숙증과 같은 질환이 없고, 호르몬 치료를 받지 않은 소아를 대상으로 하였다.

데이터처리

도출한 값들을 통계 프로그램을 이용하여 평균과 표준편차를 구하였다^[6]. 결과에 대한 통계적 상관관계를 확인하기 위해 microsoft사의 엑셀 2007 프로그램을 이용하여 회귀분석을 하였으며, 회귀분석의 독립변수는 골연령, 종속변수는 성장판과 골 말단부 사이의 길이로 하여 각 측정 부위별 회귀분석을 시행하여 회귀방정식 및 상관계수를 분석하였다^[7],[8].
본 연구에서는 왼손 전후 영상에서 TW3법을 응용하여 소아의 성정판과 골 말단부 사이 길이를 측정하고 측정 부위별 통계적 상관관계를 통한 골연령의 예측 가능성을 알아보고자 하였다. 그 결과 연령에 따른 성장판과 뼈 말단 부위 사이 길이 값을 측정한 평균과 표준편차 값은 각 연령 마다 특정 범위의 평균과 표준편차 값을 나타내었다. 또한 연령이 증가할수록 성장판과 골말단부 사이의 길이 차이가 감소하는 것으로 나타났다.
1st∼5th까지의 지절골(proximal phalanx) 부위는 성장판과 골 말단부위의 최소값의 길이를 측정하였으며, 통계적인 상관관계를 확인하기 위해 3회에 걸쳐 측정하였다. 도출한 값들을 통계 프로그램을 이용하여 평균과 표준편차를 구하였다^[6]. 결과에 대한 통계적 상관관계를 확인하기 위해 microsoft사의 엑셀 2007 프로그램을 이용하여 회귀분석을 하였으며, 회귀분석의 독립변수는 골연령, 종속변수는 성장판과 골 말단부 사이의 길이로 하여 각 측정 부위별 회귀분석을 시행하여 회귀방정식 및 상관계수를 분석하였다^[7],[8].
획득된 영상은 PACS를 통해 TW3법에 기초하여 골 성숙 가중치가 가장 높은 7개 측정부위를 선택한 다음 각각의 길이를 측정하였다[Fig 2]. 측정할 때 노뼈(Radius)와 자뼈(Ulna) 부위는 TW3법에서 가중치가 높아 좀 더 정확한 측정을 위해 양 끝단과 중심부 3 부위로 나누어 측정하였으며, 그 값의 평균값을 도출하였다. 1st∼5th까지의 지절골(proximal phalanx) 부위는 성장판과 골 말단부위의 최소값의 길이를 측정하였으며, 통계적인 상관관계를 확인하기 위해 3회에 걸쳐 측정하였다.
회귀분석을 시행하여 골 연령 X축, 각 부위별 성장판과 골말단부 길이의 평균값을 Y축으로 하여 남아와 여아의 골연령에 따른 각 부위의 길이 변화를 선형회귀곡선으로 나타내어 회귀방정식을 도출하였다[Fig. 5].

이론/모형

실험은 Hand AP 영상을 실험에 용이하게 변환하기 위해 Image J(National Institutes of Health, ver. 1.48, USA)를 사용하였고, 성장판과 골 말단부 사이 길이를 측정하기 위해 PACS Plus view 5.1을 사용하였다. 영상 처리된 Hand AP 영상을 통해 성장판과 골 말단부 길이를 측정하였다.

성능/효과

그 결과 남아의 경우 노뼈 y = -0.0786x + 1.167, 자뼈 y = -0.0577x + 0.931, 1st 지절골 y = -0.1570x + 2.865, 2nd 지절골 y = -0.2054x + 3.576, 3rd 지절골 y = -0.2096x + 3.601, 4th 지절골 y = -0.2150x + 3.689, 5th 지절골 y = -0.2081x + 3.573로 나타났으며, 결정계수값(R²)은 0.895∼0.983으로 나타났다[Table 3].
본 연구에서는 TW3법을 응용하여 소아의 골연령 측정에 적절한지에 대한 가능성을 알아보고자 디지털 방사선영상을 이용하여 소아 골 성장판과 골 말단부 부위의 길이 측정 및 통계적 유의성을 분석하였다. 그 결과는 연령 별 특정 평균분포 범위가 존재 하였고, 연령이 증가할수록 성장판과 골 말단부 부위 측정 길이가 감소함을 알 수 있었다. 또한 회귀분석을 통한 결과에서 성장판과 골 말단부 부위 측정 길이와 연령이 통계적으로 유의한 상관관계를 가졌다.
또한 회귀분석을 통한 결과에서 성장판과 골 말단부 부위 측정 길이와 연령이 통계적으로 유의한 상관관계를 가졌다. 따라서 소아 Hand AP 영상에서 TW3법의 응용과 회귀방정식의 구현으로 골연령의 예측이 가능하다는 것을 알 수 있었다.
특히 노뼈와 자뼈는 다른 부위에 비해 골 성장이 빠르게 진행되어 측정 길이 평균값이 작게 나타났으며, 이는 연령의 증가에 따라 모든 뼈의 관절들이 골 간단부와 보다 많은 융합이 진행되었다는 것을 의미하는 것으로 골연령의 예측 가능성을 나타낸 결과이다. 또한 골연령을 예측하기 위해 측정부위를 7개로 지정하여 얻어진 결과로서 기존의 TW3법에 비해 간소화된 방법이다. 왼손의 13개 측정부위를 확인하여 적합한 골등급을 찾아 골등급을 부여한 다음 골등급별 점수를 가중하고 이를 합산하여 골 성숙점수를 계산하고 계산된 골 성숙점수는 골연령 표를 통해 골연령을 부여하는 TW3법은 TW2법에서 골 성숙점수를 산출하기 위해 사용된 뼈의 개수를 20개에서 13개로 감소시켜 검사시간을 단축하고자 하였지만^[11] 여전히 검사자의 숙련도가 요구되고 다소 많은 시간이 소요된다^[4].
그 결과 연령에 따른 성장판과 뼈 말단 부위 사이 길이 값을 측정한 평균과 표준편차 값은 각 연령 마다 특정 범위의 평균과 표준편차 값을 나타내었다. 또한 연령이 증가할수록 성장판과 골말단부 사이의 길이 차이가 감소하는 것으로 나타났다. 특히 노뼈와 자뼈는 다른 부위에 비해 골 성장이 빠르게 진행되어 측정 길이 평균값이 작게 나타났으며, 이는 연령의 증가에 따라 모든 뼈의 관절들이 골 간단부와 보다 많은 융합이 진행되었다는 것을 의미하는 것으로 골연령의 예측 가능성을 나타낸 결과이다.
그 결과는 연령 별 특정 평균분포 범위가 존재 하였고, 연령이 증가할수록 성장판과 골 말단부 부위 측정 길이가 감소함을 알 수 있었다. 또한 회귀분석을 통한 결과에서 성장판과 골 말단부 부위 측정 길이와 연령이 통계적으로 유의한 상관관계를 가졌다. 따라서 소아 Hand AP 영상에서 TW3법의 응용과 회귀방정식의 구현으로 골연령의 예측이 가능하다는 것을 알 수 있었다.
여아의 경우 남아와 비교했을 때 골 성장이 빠르게 진행되어 남아보다 여아의 성장판과 골 말단 부위 사이 길이 평균값이 작아지는 것을 확인할 수 있었다. 이는 김 등^[4]이 2005-2006년 건강한 한국인 소아를 대상으로한 연구결과와 한 등^[13]이 2003-2005년 한국인 성조숙증 소아를 대상으로 한 연구결과와 일치하는 결과로, 여아의 골연령이 남아의 골연령 보다 높게 측정됨을 알 수 있었다.
이러한 결과는 남아와 여아의 각 부위별 회귀분석 통계량의 결과로서 각각의 회귀방정식을 나타내었으며, 결정계수 값(R²)은 0.92～0.95로 나타났다.
또한 연령이 증가할수록 성장판과 골말단부 사이의 길이 차이가 감소하는 것으로 나타났다. 특히 노뼈와 자뼈는 다른 부위에 비해 골 성장이 빠르게 진행되어 측정 길이 평균값이 작게 나타났으며, 이는 연령의 증가에 따라 모든 뼈의 관절들이 골 간단부와 보다 많은 융합이 진행되었다는 것을 의미하는 것으로 골연령의 예측 가능성을 나타낸 결과이다. 또한 골연령을 예측하기 위해 측정부위를 7개로 지정하여 얻어진 결과로서 기존의 TW3법에 비해 간소화된 방법이다.

후속연구

왼손의 13개 측정부위를 확인하여 적합한 골등급을 찾아 골등급을 부여한 다음 골등급별 점수를 가중하고 이를 합산하여 골 성숙점수를 계산하고 계산된 골 성숙점수는 골연령 표를 통해 골연령을 부여하는 TW3법은 TW2법에서 골 성숙점수를 산출하기 위해 사용된 뼈의 개수를 20개에서 13개로 감소시켜 검사시간을 단축하고자 하였지만^[11] 여전히 검사자의 숙련도가 요구되고 다소 많은 시간이 소요된다^[4]. 따라서 본 연구에서 제안된 방법은 골연령 측정을 위한 프로세서의 간소화와 검사 시간 단축에 도움이 될 것이며, 측정된 길이를 기초로 하였기 때문에 정량적이고 정확한 성인키의 예측이 가능할 것으로 판단된다.
본 연구결과는 정상소아만을 대상으로 하였으며, 성조숙증 소아와 성장지연 소아를 포함하지 못하였다. 또한 전체적인 표본수가 적었기 때문에 실험을 통해 얻은 정량적인 값들을 표준화시키기 위해 향후 더 많은 대상으로 연구를 진행하여 골 성숙도의 표준치를 국내 소아에 적용할 수 있는 추가적인 연구가 필요하다고 사료된다.
본 연구결과는 정상소아만을 대상으로 하였으며, 성조숙증 소아와 성장지연 소아를 포함하지 못하였다. 또한 전체적인 표본수가 적었기 때문에 실험을 통해 얻은 정량적인 값들을 표준화시키기 위해 향후 더 많은 대상으로 연구를 진행하여 골 성숙도의 표준치를 국내 소아에 적용할 수 있는 추가적인 연구가 필요하다고 사료된다.
05보다 낮은 범위를 나타내어 유의한 상관관계가 있음을 알 수 있었다. 이는 왼손 전후 영상에서 TW3법을 응용하여 소아의 성정판과 골말단부 사이 길이를 측정으로 구현된 회귀방정식을 통해 골연령의 예측이 가능할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	성장 평가 방법의 종류는 무엇이 있는가?	성장은 성인의학에서는 경험하지 못하는 소아 대상 의료만의 독특한 특성 영역이라 할 수 있으며, 영아기 이후의 소아에서는 체중보다는 키의 성장이 더 중요하게 된다[2]. 성장 평가 방법에는 크게 신장 및 몸무게를 이용한 방법과 골연령을 이용한 방법이 있다. 신장 및 몸무게를 이용한 방법은 대상자의 신장 및 몸무게를 질병관리본부에서 공고한 성장도표의 백분위 수와 비교하여 정상성장 여부를 판별하는 방법이지만 이 방법은 영양과 호르몬, 유전적 요인에 의한 영향 때문에 편차 범위가 넓어 정확한 평가를 위해서는 부모의 키와 사춘기 발단 정도 등의 추가적인 요소들에 대한 정보가 필요하다는 단점이 있다[3].
	소아의 성장에 영향을 미치는 요인은 무엇이 있는가?	소아의 성장은 유전, 호르몬, 영양적 요인뿐만 아니라 여러 복합적인 요인들이 작용하여 성장이 이루어지며, 성장이 정상 수준에서 벗어난다면 내분비적 혹은 비 내분비적인 모든 신체질환의 첫 번째 신호로 볼 수 있다[1].
	성장을 평가하는 방법 중 신장 및 몸무게를 이용한 방법과 골연령을 이용한 방법 각각의 특징은 무엇인가?	성장 평가 방법에는 크게 신장 및 몸무게를 이용한 방법과 골연령을 이용한 방법이 있다. 신장 및 몸무게를 이용한 방법은 대상자의 신장 및 몸무게를 질병관리본부에서 공고한 성장도표의 백분위 수와 비교하여 정상성장 여부를 판별하는 방법이지만 이 방법은 영양과 호르몬, 유전적 요인에 의한 영향 때문에 편차 범위가 넓어 정확한 평가를 위해서는 부모의 키와 사춘기 발단 정도 등의 추가적인 요소들에 대한 정보가 필요하다는 단점이 있다[3]. 반면에 골연령을 이용한 성장 평가 방법은 신체의 성장 정도를 반영하고 또한 성인키를 예측하는데 도움을 주며 내분비 질환을 갖고 있는 소아의 성장 정도를 평가하여 적절한 치료가 이루어지고 있는지 추적하는데 유용하기 때문에 임상에서 성장을 평가에 많이 이용되고 있는 방법이다[4].

참고문헌 (13)

Lee KH, "Growth Assessment and Diagnosis of Growth Disorders in Childhood", J Korean Pediatrics Soc, Vol. 46, No. 12, pp.1171-1177, 2003.
Sung IK, "Monitoring Growth in Childhood: Practical Clinical Guide", J. Korean Med Assoc, Vol. 52, No. 3, pp.211-224, 2009.

상세보기
Oh YJ, "Development and Evaluation of Semi-automatic Bone Age Estimation Method", The graduate school of Ewha Womans University, 2011.
Kim SY, Oh YJ, Shin JY, Lee YJ, Lee KH, "Comparison of the Greulich-Pyle and Tanner Whitehouse (TW3) Methods in Bone Age Assessment", J Korean Soc Pediatr Endocrinol, Vol. 13, No. 1, pp.50-55, 2008.
Kim DH, "Assessment of Bone Age During Pubertal Age", Diagnostic Pathology, J Korean Soc Pediatr Endocrinol, Vol. 16, No. 3, pp.135-138, 2011.

상세보기
Park GC, Lee KE "A linearity test statistic in a simple linear regression", J Korean Data & Information Science Society, Vol. 25, No. 2, pp.305-315, 2014.

원문보기 상세보기
Kim SY, "Development of MS Excel Macros to estimate regression models and test hypotheses of relationships between variables(Application to regression analysis of subway electric charges data)", J Korea computer industry education society, Vol. 10, No. 5, pp.213-220, 2009.
Jang YS, Kim DW, Mun SH, Jang BK, "Proposal for the Estimation of the Hydraulic Conductivity of Porous Asphalt Concrete Pavement using Regresstion Analysis", J Korean Society of Road Engineers, Vol. 15, No. 3, pp.45-52, 2013.
Jeon MJ, "For assumption recurrence equation by energy consumption on female's stepbox aerobic exercise", The graduate school of Pukying National University, 2009.
Yeon KM, "Standard bone age of infants and children in Korea," J Korean Society of Medcine, Vol. 12, No. 1, pp.9-16, 1997.

상세보기
Tanner JM, Healy MJR, Goldstein H, Cameron N, "Assessment of skeletal maturity and prediction of adult height: TW3 method 3rd edition London: W.B Saunders", 2001.
Aahiawa K, Kumakura C, Zhou X, JIin F, Cao J, "RUS skeletal maturity of children in Beijing", Annals of Human Biol, Vol. 32, Issue. 3, pp.316-325, 2005.

상세보기
Han MY, Sohn WY, Paik KH, Jin DK, "Relationship between Chronology age and Bone age at diagnosis of Central precocious puberty, J Korean Soc Pediat Endocrinol, Vol. 10, No. 1, pp.90-94, 2005.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증