치의학 분야에 대한 광간섭 단층영상기기(optical coherence tomography)의 적용 가능성 고찰 Study on application to the field of dentistry using optical coherence tomography (OCT)원문보기
목적: 본 논문은 다양한 의료분야 진단에 사용되고 있는 비침습적 영상진단장치 중 낮은 투과 깊이를 가지지만 우수한 분해능과 실시간 영상획득이 가능한 광간섭 단층영상기기(OCT)의 기본 작동 원리, 종류, 장단점 및 응용분야 등을 소개한다. 재료 및 방법: 본 논문에 사용된 연구 데이터는 PubMed, 의료저널 및 관련논문을 검색하여 작성하였다. 결과: OCT를 이용하여 비치습적인 방법으로 실시간 영상 획득 및 고해상도의 생물학적 미세구조 관찰이 가능하며 이는 치아균열, 치아우식, 치아의 마모, 치주질환, 구강암, 그리고 수복물의 미세누출 평가 등에 유용하다. 결론: 현재 다양한 치의학적 진단에 OCT가 사용되고 있으며, 특히 치과보철학 분야에 있어서 지르코니아와 같은 재료의 발전과 함께 더욱 활용범위가 넓어질 것으로 판단된다.
목적: 본 논문은 다양한 의료분야 진단에 사용되고 있는 비침습적 영상진단장치 중 낮은 투과 깊이를 가지지만 우수한 분해능과 실시간 영상획득이 가능한 광간섭 단층영상기기(OCT)의 기본 작동 원리, 종류, 장단점 및 응용분야 등을 소개한다. 재료 및 방법: 본 논문에 사용된 연구 데이터는 PubMed, 의료저널 및 관련논문을 검색하여 작성하였다. 결과: OCT를 이용하여 비치습적인 방법으로 실시간 영상 획득 및 고해상도의 생물학적 미세구조 관찰이 가능하며 이는 치아균열, 치아우식, 치아의 마모, 치주질환, 구강암, 그리고 수복물의 미세누출 평가 등에 유용하다. 결론: 현재 다양한 치의학적 진단에 OCT가 사용되고 있으며, 특히 치과보철학 분야에 있어서 지르코니아와 같은 재료의 발전과 함께 더욱 활용범위가 넓어질 것으로 판단된다.
Purpose: This paper describes the basic principles and the feasibility of the field of dental diagnosis of optical coherence tomography (OCT) used in diverse field of medical diagnosis. Materials and methods: In this review, the research data of OCT were searched from PubMed, medical journal and rel...
Purpose: This paper describes the basic principles and the feasibility of the field of dental diagnosis of optical coherence tomography (OCT) used in diverse field of medical diagnosis. Materials and methods: In this review, the research data of OCT were searched from PubMed, medical journal and related papers. Results: Generally, OCT is noninvasive and is possible to secure an excellent spatial resolution and real-time images of biological microstructure. Conclusion: This review discusses not only the basic principles of operation, types, advantages, disadvantages of OCT but also the future applications of OCT technology and their potential in the field of dental diagnosis.
Purpose: This paper describes the basic principles and the feasibility of the field of dental diagnosis of optical coherence tomography (OCT) used in diverse field of medical diagnosis. Materials and methods: In this review, the research data of OCT were searched from PubMed, medical journal and related papers. Results: Generally, OCT is noninvasive and is possible to secure an excellent spatial resolution and real-time images of biological microstructure. Conclusion: This review discusses not only the basic principles of operation, types, advantages, disadvantages of OCT but also the future applications of OCT technology and their potential in the field of dental diagnosis.
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문제 정의
본 논문에서는 OCT의 기본적인 원리와 종류에 대해 자세히 알아보고 OCT가 현재 치의학적 진단에 어떻게 사용되고 있으며 앞으로 어떤 분야에 적용될 수 있는지에 대해 자세하게 알아보고자 한다.
현대 치의학에서 가장 보편적인 구강내 검사법은 시진 및 촉진 등의 방법이다. 비정상적인 부분에 대한 능동적인 관찰로 정보를 얻고, 임상 검사 정보를 바탕으로 환자의 상태를 진단하는 것이다. 이러한 시진, 촉진 등의 방법으로 확인이 불가능한 영역에 대해서는 임상 검사를 보완하는 방사선 촬영 검사를 시행한다.
13 SD-OCT의 경우에 파장성분을 검출하기 위해 회절격자를 이용하는데, 회절격자는 파장성분에 따라서 간섭무늬를 공간적으로 분산시킨다. 이렇게 공간적으로 분산된 파장성분에 따른 광세기를 광검출기를 가진 CCD카메라로 측정하는 것이다. 3세대 OCT인 SS-OCT는 고화질 및 고속 영상획득이 장점으로 TD-OCT에 비해 프레임 수에서 5배, 영상 획득시간에서 10배 이상의 성능향상을 가져올 수 있고, 5 cm의 혈관을 스캔할 경우 약 2 - 3초 내에 270 프레임 이상의 영상을 획득할 수 있다고 알려져 있다.
제안 방법
이 실험에서 사용된OCT의중심파장은 1310 nm로 12 ㎛의 분해능을 보여주었다. 비록 작은 영상이지만 비교적 깊은 깊이(3 mm)의 영상을 획득하였으며 치아의 법랑상아경계부(DEJ)와 치주 조직 영상까지 분석하였다. Feldchtein 등18은 경구개 점막과 치은 점막의 영상도 볼 수 있음을 확인하였다.
비정상적인 부분에 대한 능동적인 관찰로 정보를 얻고, 임상 검사 정보를 바탕으로 환자의 상태를 진단하는 것이다. 이러한 시진, 촉진 등의 방법으로 확인이 불가능한 영역에 대해서는 임상 검사를 보완하는 방사선 촬영 검사를 시행한다. 방사선 검사는 육안상으로 알 수 없는 치조골 상태 및 개개 치아의 상세한 정보를 제공한다.
대상 데이터
이를 개선하기 위한 연구로 2000년 Otis 등20은 인간의 치아 조직을 대상으로 한 생체 내 실험결과를 보고하였다. 이 실험에서 사용된OCT의중심파장은 1310 nm로 12 ㎛의 분해능을 보여주었다. 비록 작은 영상이지만 비교적 깊은 깊이(3 mm)의 영상을 획득하였으며 치아의 법랑상아경계부(DEJ)와 치주 조직 영상까지 분석하였다.
성능/효과
43,44 또한, 임플란트 영역에서는 임플란트와 지대주 사이의 변연 적합도를 알아보는데 있어서도 효과가 있는 것으로 나타났다.45 Fig.
은 SS-OCT를 이용하여 편평상피세포암(squamous cell carcinoma) 의진행정도에따라Mild dysplasia(MiD), Moderate dysplasia (MoD), Early-stage SCC (ES-SCC), Well-developed SCC (WD-SCC)의 4단계로 분류하였다. 각 단계에 따른 OCT의 영상을 비교하였을 때, MiD와 MoD의 전암병소와 ESSCC와WD-SCC의 암병소는 구별이 가능한 것을 확인하였다. 그리고 Lee 등39은 구강점막하 섬유증(oral submucous fibrosis)에서도 OCT를 통한 진단이 가능할 수 있음을 보여주었다.
Warren 등21은 치축에 따라 치아 구조를 세로로 더욱 자세히 살펴보았다. 그 결과, 치관측은 법랑질에서 상아질까지, 그리고 치근쪽의 백악질에서 상아질까지의 영상을 얻을 수 있었다. OCT는 이와 같은 치아 구조의 형태 분석뿐만 아니라, 치아의 균열(crack)과 미세누출 (microleakage)을 탐지하는데 있어서도 효과적으로 사용될 수 있다.
최근에는 OCT를 이용하여 치수-상아질 복합체의 영상을 분석한 발표도 있었다. 이 연구에서는 OCT 영상으로 상아질과 치수를 구별할 수 있음을 보여주었고, 결과적으로 치수 상방에 남은 상아질 양을 평가하는데 효과적이라는 결론을 내렸다. Fig.
후속연구
구강 내에는 법랑질, 상아질 등과 같은 치아의 경조직뿐만 아니라 금속이나 세라믹으로 이루어진 보철물이 있는 경우도 흔하다. 따라서 일반적으로 개발되어 사용되고 있는 1310 nm의 파장보다긴 파장의 광원을 사용하는 등 새로운 광원이 개발된다면 경조직 및 보철물의 진단까지 영역을 확장하여 치의학 분야에서 더 좋은 결과를 가져올 수 있을 것이라 판단된다.
하지만 이 연구에서는 당시OCT의 충분하지 못한 조직투과능력으로 인해 단순히 치아의 표면특성만을 분석하였다는 한계가 있다. 또한, 생체 외에서 적용한 실험으로서 돼지의 치아 모델에서 백악법랑경계부와 치은치아경계부의 영상이라는 한계점이 있었다. 이를 개선하기 위한 연구로 2000년 Otis 등20은 인간의 치아 조직을 대상으로 한 생체 내 실험결과를 보고하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
증상이 없는 구강내 초기 질환은 조기에 발견이 어렵고, 어느 정도 진행된 질환만이 나타나게되는 이유는?
현재 활용되고 있는 영상 치의학적 접근법으로는 파노라마 방사선 촬영 및 치근단 방사선 촬영, 3차원적인 정보를 제공하는 전산화 단층촬영(CT; computerized tomography), 그리고 경조직을 포함한 연조직의 상태까지 알려주는 자기공명영상(MRI; magnetic resonance imaging) 검사법 등이 있다. 하지만 현재 영상학적 검사법으로는 마이크론 단위의 미세한 부위를 검사하기에 많은 한계가 있다. 따라서 증상이 없는 구강내 초기 질환은 조기에 발견이 어렵고, 어느 정도 진행된 질환만이 나타나게 된다.
마이켈슨 간섭계의 원리는?
마이켈슨 간섭계의 원리는 Fig. 1에서 보이는 것처럼 광원에서 나온 빛이 반은도금 거울에서 반사광과 투과광으로 분할되며 두 개의 빛이 각각의 거울에 반사하여 다시 한 곳으로 모이는데, 이때두거울의광경로(거리)의 차이에 따라 간섭무늬가 다르게 나타나는 것을 푸리에(Fourier) 변환과 같은 수치해석학적인 방법을 이용하여 영상으로 구현하는 것이다. Fig.
OCT의 장점과 특징은?
이러한 두 가지 장치의 원리를 적용시킨OCT의 장점은 비교적 넓은 영역(30 mm2)을 측정할 수 있고 10 ㎛ 이하의 분해능을 가지고 있으며, 실시간 확인이 가능할 정도로 빠른 데이터 수집과 그로 인한 고해상도의 영상변환이 그 특징이라고 할 수 있다. 또한, 일반적으로는 광섬유를 기반으로 장치를 제작하므로 기기의 크기를 소형화하여 다양한 부위에 적용할 수 있는 가능성을 보여준다.
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