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문제 정의
- 그러나 OCT는 비파괴적인 검사법으로 임상에서도 초기우식을 확인하는 데 사용하므로 본 연구에서는 200 µm 이상의 깊은 법랑질 초기우식에서의 OCT와 TMR에서 구한 integrated mineral loss값 간의 상관성을 확인하고자 하였다.
- 따라서 본 연구의 목적은 200 µm 이상의 깊이를 가지는 법랑질 초기우식 병소에서 병소의 심도를 의미하는 TMR의 integrated mineral loss (volume % mineral×µm, ΔZTMR)와 OCT에서 이와 상응하는 integrated reflectivity (dB×µm, ΔROCT)를 구하여 둘 간의 상관성을 확인해보고자 하였다.
가설 설정
- 이후 화소의 명암값이 0에서 100까지가 되도록 재구성하였으며, 이 값을 세로축으로 하고 우식병소의 깊이를 가로축으로 하는 그래프를 그렸다. TMR의 경우와 마찬가지로 OCT 영상에서도 세로축의 명암값을 무기질 함량으로 가정하였으며, 세로축에서 89%의 값을 정상치아의 무기질 함량으로 가정하였다. 이후 치아표면에서부터 89의 명암값과 만나는 x축의 거리까지를 컴퓨터 프로그램(OriginPro 9.
제안 방법
- 200 µm 이상의 깊이를 갖는 인공 초기우식병소를 제작하여 TMR (ΔZTMR)과 OCT (ΔROCT)에서 구한 integrated mineral loss를 각각 구하여 상관성 분석을 시행하였으며 Bland-Altman plot을 그려 두 값 간의 오차 분석을 시행하였다.
- 200 µm 이상의 다양한 깊이를 가지는 병소를 인공적으로 형성하기 위해서 37oC의 배양기에 저장된 탈회용액에 각 20개씩의 시편을 20일, 30일, 40일간 침적하였다.
- . OCT를 통한 이미지 영상은 치아시편의 측면이 노출되도록 절단한 면에 최대한 가깝게 probe를 위치시켜 촬영을 진행하였다. 이미지의 폭과 높이는 각각 5.
- TMR에서 얻어진 필름은 현미경(Optiphoto; Nikon, Tokyo, Japan)으로 관찰하여 8-bit 디지털 영상(digital images)으로 표준화된 상태 하에서 캡쳐하여 이미지 파일을 획득하였다. 이후 각 시편마다 치아표면에서부터 병소 깊이까지의 무기질 함량의 윤곽(mineral content profile)을 얻어, 치아표면(0)에서부터 병소 깊이까지의 적분값, 즉ΔZTMR을 이전 연구의 방법에 따라 컴퓨터 프로그램(OriginPro 9.
- 노출된 치아면에 2×4 mm의 창(window)이 형성되도록 내산성 바니쉬를 도포하였다(Fig. 1).
- 이미지 내 치아표면에서부터 우식병소 최하방까지의 backscattered light의 강도를 각 화소(pixel)에서 흑백 명암의 값으로 Image J software (public domain developed by National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA)를 이용하여 얻었다. 이후 화소의 명암값이 0에서 100까지가 되도록 재구성하였으며, 이 값을 세로축으로 하고 우식병소의 깊이를 가로축으로 하는 그래프를 그렸다.
- 이후 각 시편마다 치아표면에서부터 병소 깊이까지의 무기질 함량의 윤곽(mineral content profile)을 얻어, 치아표면(0)에서부터 병소 깊이까지의 적분값, 즉ΔZTMR을 이전 연구의 방법에 따라 컴퓨터 프로그램(OriginPro 9.0)을 이용하여 구하였다23).
- 이후 치아표면에서부터 89의 명암값과 만나는 x축의 거리까지를 컴퓨터 프로그램(OriginPro 9.0; OriginLab, Northampton, MA, USA)을 이용하여 적분하여 ΔROCT를 구하였다.
- 저속 핸드피스(Lasungmedice, Incheon, Korea)를 이용하여 6×4 mm의 크기로 치아를 절단하여, 레진에 매몰하였다.
- 치아시편을 측면으로 절단하여 노출된 면에 대해 TMR 촬영을 할 수 있도록, 그 부위의 치아를 절단하여 100 µm의 slice가 될 수 있도록 silicon carbide paper (Allied High Tech Products)를 이용하여 편평하게 연마(grinding)하였다.
- 치아우식은 전통적으로 시진 또는 촉진, 그리고 방사선 장비를 이용하여 탐지하였다. 그러나 이러한 방법은 주관적인 평가법으로, 초기우식 부위에 대해 민감도(sensitivity)가 떨어질 수 있으며7,8), 초기우식의 심도에 따른 객관적인 수치화가 어렵다.
- 8의 lactic acid gel로 수산화인회석(hydroxyapatite)에 대해 50% 포화상태이며, 1% carbopol (Carbopol ETD 2050 polymer; The Lubrizol Corporation, Wickliffe, OH, USA)이 포함되어 있었다. 탈회 이후에는 모든 시편을 철저히 세척 후 치아의 측면, 법랑질과 상아질 층이 확인될 수 있도록 diamond saw (Techcut 4; Allied High Tech Products)를 이용하여 치아시편을 절단하였다.
대상 데이터
- 2 mm였다. OCT의 probe와 치아시편 표면 간에는 4 mm의 거리가 있었으며, backscattered light의 강도(intensity)에 대한 B-scan 영상을 획득했다.
- 그러나 본 연구에서 사용한 시편은 20일에서 40일까지 법랑질에 탈회를 진행하여 215.20 µm에서 450.49 µm의 범위의 깊은 병소 깊이를 가지고 있었다(data not shown).
- 본 연구의 제한점은 실제 사람치아에 형성된 초기우식병소가 아닌 우치에 인공적으로 형성한 초기우식병소를 이용하여 분석하였다는 것이다. 그러나 사람치아와 조성이 비슷한 우치를 연구에 이용하였으며, 치아표면의 소실이 없는 치아우식병소를 사용하였다. 본 연구결과, ΔZTMR과 ΔROCT 간의 유의한 상관관계를 확인하였으며(r=0.
- 본 연구에서 사용한 OCT는 spectral domain OCT(SD-OCT prototype; LG Electronics, Seoul, Korea)였다12). OCT를 통한 이미지 영상은 치아시편의 측면이 노출되도록 절단한 면에 최대한 가깝게 probe를 위치시켜 촬영을 진행하였다.
- 치아 시편은 건전한 우치 영구치의 전치를 이용하여 제작하였다. 저속 핸드피스(Lasungmedice, Incheon, Korea)를 이용하여 6×4 mm의 크기로 치아를 절단하여, 레진에 매몰하였다.
데이터처리
- ΔZTMR과 ΔROCT 간의 평균값의 차이는 paired t-test를 통해 확인하였으며, 탈회 시간에 따른 ΔZTMR과 ΔROCT의 평균값 간의 차이는 ANOVA 분석으로 검정하였다.
- 또한 ΔZTMR과 ΔROCT 간의 상관성은 Pearson correlation을 통해 확인하였으며, 이후 gold standard인 ΔZTMR과 OCT에서 구한 ΔROCT 간의 오차를 확인하기 위해 Bland-Altman plot을 그렸다.
- 또한 ΔZTMR과 ΔROCT 간의 상관성은 Pearson correlation을 통해 확인하였으며, 이후 gold standard인 ΔZTMR과 OCT에서 구한 ΔROCT 간의 오차를 확인하기 위해 Bland-Altman plot을 그렸다. 모든 통계분석은 PASW Statistics ver. 18.0(IBM Co., Armonk, NY, USA)을 이용하였으며, 유의수준은 p＜0.05를 기준으로 검정하였다.
성능/효과
- ΔROCT과 ΔZTMR 간에는 유의한 상관성이 확인되었으며(r=0.491, p=0.003), Bland-Altman plot 상에서도 ΔZTMR과 ΔROCT값 간의 차이가 거의 대부분 오차 구간 내에 있는 것이 확인되어 두 측정 방법 간의 오차가 적은 것으로 확인되었다.
- ΔZTMR과 ΔROCT 간에 유의한 상관관계가 확인되었으며(r=0.491, p=0.003), Bland-Altman plot에서도 TMR과 OCT의 두 측정방법으로 구해진 ΔZTMR과 ΔROCT값 간의 차이가 거의 대부분 오차구간 내에 있는 것이 확인되어 두 측정방법 간의 오차가 적은 것으로 확인되었다(Fig. 1).
- ΔZTMR과 ΔROCT의 평균값 간에 20일간 탈회를 진행한 군에서는 유의한 차이가 없었으나, 30일(p=0.002)과 40일(p＜0.001)간 탈회를 진행한 군에서는 유의한 차이가 확인되었다.
- ΔZTMR의 평균값은 14,236.66±3,531.98 vol%×µm였으며, ΔROCT의 평균값은 10,366.26±2,840.038 dB×µm로 ΔZTMR이 ΔROCT보다 평균적으로 1.42배 컸다.
- 또한 탈회 기간에 따른 평균 ΔZTMR값 간에는 유의한 차이가 확인되었으나(p＜0.001), 평균 ΔROCT값 간에는 유의한 차이가 없었다(p=0.413, Table 1).
- 본 연구결과, ΔZTMR과 ΔROCT 간의 유의한 상관관계를 확인하였으며(r=0.491, p=0.003), Bland-Altman plot에서도 ΔZTMR과 ΔROCT 간의 차이가 오차 구간 내에 확인되었다.
- 본 연구결과에서 20일, 30일, 40일의 탈회기간에 따라 TMR로 측정하여 얻은 결과값인 ΔZTMR에서는 유의한 차이가 확인되었으나(p＜0.001), OCT로 측정하여 얻은 ΔROCT에서는 유의한 차이가 없었다(p=0.413).
- 본 연구에서도ΔZTMR과 ΔROCT 간의 유의한 상관관계가 확인되었으며(r=0.491, p=0.003), Bland-Altman plot에서 오차 구간 내에 둘 간의 차이가 확인되었다.
후속연구
- 003), Bland-Altman plot에서 오차 구간 내에 둘 간의 차이가 확인되었다. 따라서 TMR을 대신하여 OCT를 초기우식병소의 정성 분석 및 정량 분석에 이용할 수 있을 것으로 생각된다.
- 003), Bland-Altman plot 상에서도 ΔZTMR과 ΔROCT값 간의 차이가 거의 대부분 오차 구간 내에 있는 것이 확인되어 두 측정 방법 간의 오차가 적은 것으로 확인되었다. 따라서 치과임상에서 OCT를 활용하면 초기우식병소의 탐지 및 모니터링 그리고 초기우식병소의 심도 파악이 가능할 것으로 여겨진다.
- 본 연구의 제한점은 실제 사람치아에 형성된 초기우식병소가 아닌 우치에 인공적으로 형성한 초기우식병소를 이용하여 분석하였다는 것이다. 그러나 사람치아와 조성이 비슷한 우치를 연구에 이용하였으며, 치아표면의 소실이 없는 치아우식병소를 사용하였다.
- 따라서 TMR을 대신하여 OCT를 활용하면 비파괴적으로 초기우식병소 조직의 단층 영상 확인이 가능하다. 뿐만 아니라, 치과임상에서 OCT를 활용하면 초기우식병소의 탐지 및 모니터링, 그리고 초기우식병소의 심도 파악이 가능하며, 이에 따른 처치방법의 결정을 효과적으로 할 수 있을 것으로 생각된다.
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