본 연구의 목표는 측방 두부계측방사선 사진의 분석에 이용되는 소프트웨어의 소급성 확보와 측정값의 불확도를 계산하는 것이다. 또한 이를 이용해 소아에서 교정치료를 위한 계측값의 참고 표준을 얻기 위한 기반을 마련하고자 하였다. 교정치료를 위해 서울대학교 치과병원 소아치과에 내원한 6세에서 13세 사이 환아 중 1급 부정교합으로 진단 받은 환아 100명의 데이터를 수집하였다. 소급성 확보를 위해 방사선 촬영이 가능한 phantom 장비를 제작하였으며, 현재 사용중인 계측 소프트웨어를 이용하여 phantom 장비의 길이와 각도를 측정하여 소프트웨어의 교정값을 계산하였다. 불확도 계산을 위해 100명의 측방두부방사선영상 계측값과 반복측정에 의한 불확도와(A형 불확도) 최소분해능과 두부의 위치에 의한 불확도를(B형 불확도) 계산하였다. 이를 통해 합성표준불확도를 얻었으며 최종적으로 확장불확도를 계산하였다. 본 연구 결과 현재 사용중인 측방두부방사선사진 계측 프로그램이 높은 정확성과 신뢰도를 가지는 것을 확인하였다. 또한 교정값을 이용하여 계측값을 교정하였으며, 6 - 13세 한국인 소아에서의 교정계측치의 불확도를 계산하여 1급 부정교합 환아의 교정계측값의 95% 신뢰도를 가지는 분포범위를 제시하였다.
본 연구의 목표는 측방 두부계측방사선 사진의 분석에 이용되는 소프트웨어의 소급성 확보와 측정값의 불확도를 계산하는 것이다. 또한 이를 이용해 소아에서 교정치료를 위한 계측값의 참고 표준을 얻기 위한 기반을 마련하고자 하였다. 교정치료를 위해 서울대학교 치과병원 소아치과에 내원한 6세에서 13세 사이 환아 중 1급 부정교합으로 진단 받은 환아 100명의 데이터를 수집하였다. 소급성 확보를 위해 방사선 촬영이 가능한 phantom 장비를 제작하였으며, 현재 사용중인 계측 소프트웨어를 이용하여 phantom 장비의 길이와 각도를 측정하여 소프트웨어의 교정값을 계산하였다. 불확도 계산을 위해 100명의 측방두부방사선영상 계측값과 반복측정에 의한 불확도와(A형 불확도) 최소분해능과 두부의 위치에 의한 불확도를(B형 불확도) 계산하였다. 이를 통해 합성표준불확도를 얻었으며 최종적으로 확장불확도를 계산하였다. 본 연구 결과 현재 사용중인 측방두부방사선사진 계측 프로그램이 높은 정확성과 신뢰도를 가지는 것을 확인하였다. 또한 교정값을 이용하여 계측값을 교정하였으며, 6 - 13세 한국인 소아에서의 교정계측치의 불확도를 계산하여 1급 부정교합 환아의 교정계측값의 95% 신뢰도를 가지는 분포범위를 제시하였다.
The aim of this study was to obtain the traceability of the software used to analyze lateral cephalometry and to calculate the uncertainty of the measurements. Furthermore, this study aimed to provide a basis for obtaining standard references for measurement values for orthodontic treatment in child...
The aim of this study was to obtain the traceability of the software used to analyze lateral cephalometry and to calculate the uncertainty of the measurements. Furthermore, this study aimed to provide a basis for obtaining standard references for measurement values for orthodontic treatment in children. Cephalometric data were collected from 100 children diagnosed with class I malocclusion between the ages 6 to 13 years who visited the pediatric dentist at Seoul National University Dental Hospital. To ensure traceability, a phantom device was created. Correction values were calculated by measuring the length and angle of the phantom device using the software. Type A uncertainty was calculated by obtaining the standard deviation of cephalometric measurements of 100 persons and the standard error of repeated measurements. Determination of the type B uncertainty was induced by minimum resolution and the position of the head. Using these, the combined standard uncertainty was obtained and the expanded uncertainty was calculated. The results of this study confirm that the currently used software has high accuracy and reliability. Furthermore, the uncertainty of orthodontic measurements in Korean children aged 6 to 13 years was calculated, and distribution range for class I malocclusion with 95% confidence interval was suggested.
The aim of this study was to obtain the traceability of the software used to analyze lateral cephalometry and to calculate the uncertainty of the measurements. Furthermore, this study aimed to provide a basis for obtaining standard references for measurement values for orthodontic treatment in children. Cephalometric data were collected from 100 children diagnosed with class I malocclusion between the ages 6 to 13 years who visited the pediatric dentist at Seoul National University Dental Hospital. To ensure traceability, a phantom device was created. Correction values were calculated by measuring the length and angle of the phantom device using the software. Type A uncertainty was calculated by obtaining the standard deviation of cephalometric measurements of 100 persons and the standard error of repeated measurements. Determination of the type B uncertainty was induced by minimum resolution and the position of the head. Using these, the combined standard uncertainty was obtained and the expanded uncertainty was calculated. The results of this study confirm that the currently used software has high accuracy and reliability. Furthermore, the uncertainty of orthodontic measurements in Korean children aged 6 to 13 years was calculated, and distribution range for class I malocclusion with 95% confidence interval was suggested.
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문제 정의
본 연구에서는 측방두부계측방사선사진의 분석에 이용되는 소프트웨어의 소급성을 확보하고 계측치의 불확도를 계산하고자 하였다. 또한 이를 이용해 소아에서 교정치료를 위한 계측값의 참조표준을 얻기 위한 기반을 마련하고자 하였다.
본 연구에서는 측방두부계측방사선사진의 분석에 이용되는 소프트웨어의 소급성을 확보하고 계측치의 불확도를 계산하고자 하였다. 또한 이를 이용해 소아에서 교정치료를 위한 계측값의 참조표준을 얻기 위한 기반을 마련하고자 하였다.
가설 설정
불확도는 A형 불확도와 B형 불확도로 분류된다. A형 표준불 확도는 반복 측정값의 빈도 분포에 근거한 확률밀도함수에서 구하는 반면, B형 표준불확도는 기존의 정보 또는 문헌을 통해 측정값이 가질 수 있는 확률밀도함수를 가정하여 구한다[1].
하지만 일반적으로 정밀측정에서는 측정량이 어떠한 분포를 가지는지에 대한 정보가 충분하지 않고, 입력량의 한계값(a) 만 추정이 가능한 경우가 있다. 이런 경우 그 구간 내에서는 입력량이 존재할 확률이 같다고 가정하여 균등 분포(uniform dis-tribution) 즉, 직사각형(rectangular) 분포를 가정한다[1]. 입력량이 한계값이 a인 균등 분포를 따를 때 이 확률 분포의 표준편차를 식을 통해 유도하면 다음과 같으며, 이는 B형 표준불확도가 된다[1].
이론적으로 angulation이 발생할 수 있는 확률은 각도의 정도와는 무관하게 일정할 것을 가정하여 확률분포로 직사각형 분포를 가정하였고, 이를 통해 측정되는 길이와 각도에 대한 B형 불확도는 각각 다음과 같이 계산하였다.
제안 방법
동일 환자에서 계측점을 10번 반복 측정하여 표준오차를 A형 불확도로 사용하였다.
본 연구에서는 서울대학교 치과병원에서 사용하고 있는 두부 계측방사선영상 분석 프로그램의 소급성을 확보하여 분석 프로그램이 높은 정확성 및 신뢰도를 가짐을 알 수 있었고, 교정값을 이용하여 계측값을 교정하였다. 또한 교정치료를 시작하는 만 6 - 13세 사이의 한국인 소아에서의 교정계측치의 불확도를 계산하여 1급 부정교합 환아의 교정계측값의 95% 신뢰도를 가지는 분포범위를 제시하였다.
하지만 측정값이 계산되는 과정에서 수없이 많은 불확실성을 유발하는 요소가 있으며, 이와 같은 불확실성은 측정값의 결과를 왜곡시킬 수 있다. 본 연구에서는 측정값의 불확실성을 유발할 수 있는 요인으로 반복측정을 통해 구할 수 있는 A형 불확도 요소는 분석프로그램의 반복측정 및 개인간 교정계측값의 차이를 고려하였고, 선험적 확률분포를 통해 계산 가능한 B형 불확도 요소는 최소 분해 능, 3차원 공간이 2차원으로 투영되는 과정에서 생기는 angula-tion으로 인한 불확도, phantom 장비 자체의 표준불확도를 고려하였다. 각 불확도 요소를 통해 계산되는 합성 불확도에 개인 간 교정계측값 편차가 가장 큰 영향을 미치는 요소로 작용한다는 것을 확인하였다.
이번 연구에서는 소급성이 확보된 phantom 장비를 이용하여 소프트웨어의 정확성을 평가하였다는 점에서 기존 연구와 차이점을 가진다. 표준과학연구원에서 표준화된 과정을 거쳐서 제작된 phantom 장비 자체의 길이, 각도 값과 프로그램을 이용해 실제 측정한 거리 및 각도를 비교하여 교정값을 구하였고, 이를 교정계측값의 범위를 추정하는 데 활용하였다. 교정값은 길이 0.
대상 데이터
교정치료를 위해 서울대학교 치과병원 소아치과에 내원한 6 -13세 사이 환아 중 측방두부계측방사선사진을 촬영하고 1급 부정교합으로 진단 받은 환아를 대상으로 연구를 진행하였다.
본원 영상치의학과에서 확대율이 약 110%인 장비(Toshiba, DRX-61A)를 이용하여 두부계측방사선 사진을 촬영한 후 Vceph 5.5(Osstem, Seoul, Korea)을 이용하여 계측을 한 환아 100 명의 데이터를 수집하였다. 분석에 사용된 계측점과 분석항목 Fig.
데이터처리
본 연구는 측정장비의 소급성 및 불확도를 고려하여 한국 소아에서 교정계 측값의 분포범위를 정확하게 구한 데 의의가 있다. 1차 표준으로 사용이 가능한 높은 정확도를 나타내는 공인된 phantom 장비를 이용하여 교정값을 추정하였고 측정 계측값의 최선의 추정값의 분포범위를 불확실성을 유발하는 모든 요소를 고려하여 계산하였다. 본 연구에서 제시된 값은 1급 치성부정교합을 가진 6에서 13세 사이 한국 소아에서 측방두부계측방사선사진 계측을 시행 하면 95%의 신뢰도로 각 계측값이 불확도 분포범위 내에 위치함을 의미한다.
3). 이 값을 표준과학기술연구원에서 제공해준 phantom에서 강구간의 길이와 좌표를 통해 계산되는 계측점 간의 각도와 비교하였으며, 확대율(1660/1500 ≒ 1.11)을 고려하여 교정값을 계산하였다.
총 100명의 소아 환자의 교정계측값을 V-ceph 소프트웨어를 이용하여 측정하였으며 표준편차를 A형 표준불확도로 사용하였다.
성능/효과
82°값을 얻었다. Phantom 장비 각도는 평균 44.93°으로, V-ceph을 통해 측정되는 각도값은 실제값보다 0.11° 작게 측정됨을 확인하였다. 따라서 교정값은 0.
68 mm이였다. Phantom 장비의 실제길이와 두부계측방사선사진의 확대율을 감안한 강구 간의 길이는 평균 27.72 mm이였다. 즉, V-ceph을 통해 측정되는 길이값은 실제값보다 0.
본 연구에서는 측정값의 불확실성을 유발할 수 있는 요인으로 반복측정을 통해 구할 수 있는 A형 불확도 요소는 분석프로그램의 반복측정 및 개인간 교정계측값의 차이를 고려하였고, 선험적 확률분포를 통해 계산 가능한 B형 불확도 요소는 최소 분해 능, 3차원 공간이 2차원으로 투영되는 과정에서 생기는 angula-tion으로 인한 불확도, phantom 장비 자체의 표준불확도를 고려하였다. 각 불확도 요소를 통해 계산되는 합성 불확도에 개인 간 교정계측값 편차가 가장 큰 영향을 미치는 요소로 작용한다는 것을 확인하였다. 이는 소아에서 교정계측값을 계산하는 경우 계측값이 분포되는 범위를 결정하는데 있어서 개인간 차이가 가장 큰 영향을 미친다는 것을 의미한다.
본 연구 결과와 현재 본과에서 사용하고 있는 참고 표준치와 비교 시 L1 to APo (degree), U1 to APo (degree), L1 to Mand.pl, interincisal angle과 같이 치아와 관련된 계측 항목의 범위가 크게 나타났다. 이는 1급 부정교합의 경우 골격적 부조화로 인한 부정교합이 아닌 치아의 위치로 인한 것이기 때문에 이와 연관된 개인간 편차가 크게 나타났기 때문인 것으로 보인다.
1차 표준으로 사용이 가능한 높은 정확도를 나타내는 공인된 phantom 장비를 이용하여 교정값을 추정하였고 측정 계측값의 최선의 추정값의 분포범위를 불확실성을 유발하는 모든 요소를 고려하여 계산하였다. 본 연구에서 제시된 값은 1급 치성부정교합을 가진 6에서 13세 사이 한국 소아에서 측방두부계측방사선사진 계측을 시행 하면 95%의 신뢰도로 각 계측값이 불확도 분포범위 내에 위치함을 의미한다. 다시 말하면, 100명의 소아에서 교정계측값을 측정 하면 적어도 95명의 소아에서 측정된 계측값은 본 연구에서 계산된 범위 내에 분포함을 의미한다.
후속연구
하지만 본 연구에서는 이에 대한 고려가 되지 않았는데 이러한 점이 본 연구의 한계점이다. 따라서 정상교합의 참조표준을 마련하기 위해서는 정상교합에 해당하는 아이들을 대상으로 한 전향적 연구가 필요하며, 조사 대상 아동 수를 늘려 추가적 연구가 진행되어야 될 것이다.
하지만 병원마다 사용하는 영상장비의 종류가 다르고 각 장비마다 영상 촬영방법과 영상획득방 법이 차이가 나며, 분석프로그램의 계산 알고리즘이 상이하므로 본 연구를 통해 구한 교정값과 차이가 날 수 있으며, 이는 분석 소프트웨어의 개발 및 수정을 통해 개선될 수 있을 것이다. 또한 본 연구에서 사용한 공인된 phantom 장비를 이용해 분석소프트웨어의 소급성을 확보하고 이를 바탕으로 교정값을 반영하는 처리과정이 필요하리라 생각된다.
다시 말하면, 100명의 소아에서 교정계측값을 측정 하면 적어도 95명의 소아에서 측정된 계측값은 본 연구에서 계산된 범위 내에 분포함을 의미한다. 본 연구에서 사용되는 방법을 이용하면 추후 정상교합 환아의 교정계측값의 범위를 예측할 수 있는 참조표준 설정 시 활용할 수 있을 것으로 생각된다.
81 mm의 오차는 받아들여질 수 있다는 기존 연구 결과와 비교해 볼 때 현재 본원에서 사용되고 있는 장비 및 분석 소프트웨어의 경우 교정이 매우 잘 이루어져 있으며, 높은 신뢰도를 가지고 있음을 의미한다[18]. 하지만 병원마다 사용하는 영상장비의 종류가 다르고 각 장비마다 영상 촬영방법과 영상획득방 법이 차이가 나며, 분석프로그램의 계산 알고리즘이 상이하므로 본 연구를 통해 구한 교정값과 차이가 날 수 있으며, 이는 분석 소프트웨어의 개발 및 수정을 통해 개선될 수 있을 것이다. 또한 본 연구에서 사용한 공인된 phantom 장비를 이용해 분석소프트웨어의 소급성을 확보하고 이를 바탕으로 교정값을 반영하는 처리과정이 필요하리라 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
소급성이란?
하지만 이러한 분석프로그램을 통해 계산된 계측값의 정확도를 확인하기 위해 소급성을 확보한 상태로, 불확도를 고려하여 계측치를 계산한 연구는 거의 전무하다. 소급성(Traceability)이란 “모든 불확도가 명확히 기술되고 끊어지지 않는 비교의 연결 고리를 통하여, 명확한 기준(국가 또는 국제표준)에 연관시킬 수 있는 표준 값이나 측정결과의 특성”으로 정의된다[1]. 측정장비의 정확성을 위해서는 더 높은 정확도를 가진 측정장비, 일차 표준과 비교하여 측정의 정확성을 확인 받는 것이 필수적이다.
불확도란?
이를 위해 근래에 는 불확도의 개념이 도입되어 널리 사용되고 있다[1,2]. 불확도 (Uncertainty)는 “측정량 값을 합리적으로 추정한 값들의 분산특 성을 나타내는 파라미터”로 정의되며 측정량의 최선의 추정값뿐만 아니라 추정값 범위의 신뢰 정도를 의미한다[1]. 즉, 측정결과의 불확도란 여러 번 측정을 하였을 때 측정값이 분포하는 범위를 어느 정도 신뢰할 수 있는지에 대한 개념이다.
불확도의 개념이 도입된 이유는?
물리량에 대한 측정 결과를 보고할 때는 그 값의 신뢰도를 나타내는 어떤 정량적인 값을 함께 나타내어야 한다. 이를 통해 측정 결과를 이용하는 사람들이 그 결과의 신뢰도를 평가 할 수 있고, 다른 측정 결과나 표준과 비교 할 수 있다. 이를 위해 근래에 는 불확도의 개념이 도입되어 널리 사용되고 있다[1,2].
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