방사선 일반 정면검사에서 허리뼈 추간판 계측 값에 따른 입사각 적용 Application of Incidence Angle on Lumbar Spine Anteroposterior General Radiography Image according to Measured Intervertebral Disc Angle원문보기
정상인을 대상으로 체질량지수, 전만각도에 따른 L-spine 3~4, L-spine 4~5, L-spine 5~Sacrum 1의 각각의 추간판각도를 비교 분석하여 입사각을 제시하였다. 체질량지수의 L-spine 3~4, L-spine 4~5, L-spine 5~Sacrum 1의 정면 입사각도는 머리 쪽 방향으로 5.66도, 13.23도, 29.13도였으며, 전만각도의 L-spine 3~4, L-spine 4~5, L-spine 5~Sacrum 1의 정면 입사각도는 머리 쪽 방향으로 6.32도, 16.09도, 35.36도였다. 체질량지수, 전만각도에 따른 정면 입사각도에 따라 적용한 팬텀의 일반 전후방향 영상의 왜곡정도를 면적비율로 비교한 결과 L-spine 4~5, L-spine 5~Sacrum 1의 추간판각도에서 유의미한 차이가 있었고(p<0.05), 전만각도와 추간판각도는 양의 상관관계를 보였다(p<0.05). 팬텀의 전만각도에 따른 추간판각도 계측 값을 머리 쪽 방향으로 입사각을 L4는 11도, L5는 26도로 적용하여 영상의 유용성을 평가한 결과, 왜곡비율면적은 L4에서 14.90%에서 12.11%로 줄어들었고, L5에서는 15.25%에서 13.72%로 줄어들었다. 계측된 추간판 각도에 따른 입사각을 적용한 허리뼈 일반 전후방향 영상에서 허리뼈 4번, 5번을 목적으로 하는 허리뼈 정면 영상에서 왜곡을 줄여, 정확한 구조의 정면 추체상과 인접하는 관절 간 영상을 얻을 수 있었고, 목적하는 부위의 영상의 질과 진단적 정보를 향상시킬 수 있었다.
정상인을 대상으로 체질량지수, 전만각도에 따른 L-spine 3~4, L-spine 4~5, L-spine 5~Sacrum 1의 각각의 추간판각도를 비교 분석하여 입사각을 제시하였다. 체질량지수의 L-spine 3~4, L-spine 4~5, L-spine 5~Sacrum 1의 정면 입사각도는 머리 쪽 방향으로 5.66도, 13.23도, 29.13도였으며, 전만각도의 L-spine 3~4, L-spine 4~5, L-spine 5~Sacrum 1의 정면 입사각도는 머리 쪽 방향으로 6.32도, 16.09도, 35.36도였다. 체질량지수, 전만각도에 따른 정면 입사각도에 따라 적용한 팬텀의 일반 전후방향 영상의 왜곡정도를 면적비율로 비교한 결과 L-spine 4~5, L-spine 5~Sacrum 1의 추간판각도에서 유의미한 차이가 있었고(p<0.05), 전만각도와 추간판각도는 양의 상관관계를 보였다(p<0.05). 팬텀의 전만각도에 따른 추간판각도 계측 값을 머리 쪽 방향으로 입사각을 L4는 11도, L5는 26도로 적용하여 영상의 유용성을 평가한 결과, 왜곡비율면적은 L4에서 14.90%에서 12.11%로 줄어들었고, L5에서는 15.25%에서 13.72%로 줄어들었다. 계측된 추간판 각도에 따른 입사각을 적용한 허리뼈 일반 전후방향 영상에서 허리뼈 4번, 5번을 목적으로 하는 허리뼈 정면 영상에서 왜곡을 줄여, 정확한 구조의 정면 추체상과 인접하는 관절 간 영상을 얻을 수 있었고, 목적하는 부위의 영상의 질과 진단적 정보를 향상시킬 수 있었다.
L-spine 3~4, L-spine 4~5, and L-spine 5~Sacrum 1 intervertebral disc(IVD) angle according to gender, age, body mass index(BMI), lumbar lordosis angle(LLA) were compared and analyzed. The anteriorposterior incidence angle of L-spine 3 ~ 4, L-spine 4 ~ 5 and L-spine 5~Sacrum 1 in body mass index were ...
L-spine 3~4, L-spine 4~5, and L-spine 5~Sacrum 1 intervertebral disc(IVD) angle according to gender, age, body mass index(BMI), lumbar lordosis angle(LLA) were compared and analyzed. The anteriorposterior incidence angle of L-spine 3 ~ 4, L-spine 4 ~ 5 and L-spine 5~Sacrum 1 in body mass index were 5.66, 13.23 and 29.13 degrees in the head direction and L-spine 3 4, L-spine 4 ~ 5, L-spine 5~Sacrum 1 had 6.32 degrees, 16.09 degrees and 35.36 degrees in the head direction. The distortion area ratio comparison was performed with the phantom image using the proposed incidence angle. There was a significant difference in L-spine 4~5 and L-spine 5~Sacrum 1 IVD angle relative to body mass index and LLA(p<0.05), IVD angle and LLA were positively correlated(p<0.05).As a result of evaluating the usefulness of the image by applying the incidence angles of the disc angles according to the phantom angle of deviation to the head direction as 11 degrees for L4 and 26 degrees for L5, the distortion ratio area decreased from 14.90% to 12.11% in L4, And from 15.25% to 13.72% in L5. In anteriorposterior image of the Lumbar spine applying the incidence angle according to the measured disc angle, it is possible to reduce the distortion to purpose L4, L5. And improved the quality and diagnostic information of the target site.
L-spine 3~4, L-spine 4~5, and L-spine 5~Sacrum 1 intervertebral disc(IVD) angle according to gender, age, body mass index(BMI), lumbar lordosis angle(LLA) were compared and analyzed. The anteriorposterior incidence angle of L-spine 3 ~ 4, L-spine 4 ~ 5 and L-spine 5~Sacrum 1 in body mass index were 5.66, 13.23 and 29.13 degrees in the head direction and L-spine 3 4, L-spine 4 ~ 5, L-spine 5~Sacrum 1 had 6.32 degrees, 16.09 degrees and 35.36 degrees in the head direction. The distortion area ratio comparison was performed with the phantom image using the proposed incidence angle. There was a significant difference in L-spine 4~5 and L-spine 5~Sacrum 1 IVD angle relative to body mass index and LLA(p<0.05), IVD angle and LLA were positively correlated(p<0.05).As a result of evaluating the usefulness of the image by applying the incidence angles of the disc angles according to the phantom angle of deviation to the head direction as 11 degrees for L4 and 26 degrees for L5, the distortion ratio area decreased from 14.90% to 12.11% in L4, And from 15.25% to 13.72% in L5. In anteriorposterior image of the Lumbar spine applying the incidence angle according to the measured disc angle, it is possible to reduce the distortion to purpose L4, L5. And improved the quality and diagnostic information of the target site.
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문제 정의
또한 허리 엉치각(Lumbosacral angle)을 입사각으로 하는 Ferguson view에서 목적하는 엉치엉덩관절(Sacroiliac joint)뿐만 아니라 허리뼈 5번∼엉치뼈 1번의 관절 간이 잘 묘사되고, 허리뼈 5번의 추체가 수직 입사하는 허리뼈 정면영상에 비해 덜 왜곡되어 나타나는 것에 착안하여, 본 연구에서는 정상인을 대상으로 성별, 나이, 체질량지수, 전만각도에 따른 추간판 각도를 알아보고, 상관관계를 알아보고자 하였으며, 추간판 각도에 따른 입사각을 제시하여 허리뼈 4, 5번을 목적으로 하는 허리뼈 정면 영상에서 왜곡을 최소화하고 정확한 구조의 정면 추체상과 인접하는 관절 간 영상을 얻어 영상의 질과 진단적 정보를 향상시키고자 하였다.
허리뼈 일반 검사는 골의 구조를 잘 볼 수 있어 추간판 질환 이외의 외상이나 종양, 감염 같은 질환을 감별하는 데는 도움이 되지만, 척추경(Pedicle), 척추궁, (Vertebral arch), 관절돌기(Articular process)등의 후방구조물, 추간판(Intervertebral disc)이나 후관절의 연골 등을 잘 볼 수는 있으나 겹쳐져서 그 정확도가 떨어진다[5]. 허리뼈 일반 정면 검사는 전체적인 허리뼈의 영상을 얻는 것이 목적으로 하며, C자 모양의 전만곡을 형성하는 허리뼈의 구조와 환자 체형 등을 고려하지 않고 일률적으로 수직입사를 하여 시행한다. 따라서 허리뼈 추간판 질환이 가장 많이 발생하는 허리뼈 4번(L4), 5번(L5)[5]에서 허리뼈 1번(L1), 2번(L2), 3번(L3)에 비해 영상의 왜곡이 나타나게 되며, 정확한 구조의 정면 추체(Vertebral body)의 상과 인접하는 관절 간 영상을 얻는 데에 어려움이 있다.
제안 방법
일반 방사선 측면 검사 시 자세에 대해서는 Stagnara 등[12]은 선 자세와 옆으로 누운 자세에서 전만각도의 차이가 없다고 하였으나, Anderson 등[13]은 선 자세와 옆으로 누운 자세에서 골반의 회전과 무릎 관절의 굴곡에 따른 무릎 근육의 수축에 의해 차이가 있다고 하였다. 본 연구는 체중부하가 이루어지지 않은 옆으로 누운 자세에서 검사된 허리뼈 측면 영상으로 전만각도와 추간판 각도를 측정하였다.
통계분석을 시행하여 얻은 허리뼈 4번, 5번의 입사각을 적용하여 ATOM® phantom(702 model, CIRS)을 사용하여 허리뼈 일반 정면검사를 시행하였다. 입사각을 적용하기 전과 후의 영상을 이용하여 왜곡면적 비율을 비교 평가하였다.
전만각도에 따른 입사각을 적용하여 허리뼈 정면 영상을 검사 한 후, 유용성 평가를 시행하였다. 허리뼈 측면 검사를 시행하여 얻은 팬텀의 전만각도는 60.
정상인을 대상으로 체질량지수, 전만각도에 따른 L-spine 3∼4, L-spine 4∼5, L-spine 5∼Sacrum 1의 각각의 추간판 각도를 비교 분석하여 입사각을 제시하였다.
체질량지수의 평가는 아시아-태평양 성인 체질량 지수에 따른 비만기준을 참조하여 본 연구에서는 체질량지수 18.5에서 22.9는 정상군, 23에서 24.9는 과체중군, 25 이상은 비만군으로 구분하였다[6].
왜곡면적은 척추체의 면적, 척추체 상연(Upper endplate)의 왜곡면적, 하연(Lower endplate)의 왜곡면적을 각각 측정하여 김 등[9]이 사용한 아래의 식에 대입하여 왜곡면적을 구하였다. 측정의 오차를 최소화하기 위해 같은 부위를 2번씩 계측하여 평균값을 구하여 왜곡면적 비율을 구하였다.
통계분석을 시행하여 얻은 허리뼈 4번, 5번의 입사각을 적용하여 ATOM® phantom(702 model, CIRS)을 사용하여 허리뼈 일반 정면검사를 시행하였다.
허리뼈 전만각도는 허리뼈의 만곡 정도를 평가할 수 있는 대표적인 지표지만, 목뼈(경추, Cervical spine)나 등뼈(흉추, Thoracic spine)에 비해 정상 범위가넓으며 모두가 공인하는 측정방법이 없기 때문에, 허리뼈 1번 추체의 상단 면과 엉치뼈 1번 추체의 상단면에서 수직선을 그어 교차하는 곳의 각도를 측정하였다.
전만각도에 따른 입사각을 적용하여 허리뼈 정면 영상을 검사 한 후, 유용성 평가를 시행하였다. 허리뼈 측면 검사를 시행하여 얻은 팬텀의 전만각도는 60.2도였으며, 전만각이 30도 이상일 때의 입사각을 반올림하여 11도와 26도를 각각 적용하여 허리뼈 정면영상을 시행하였고, 입사각이 0도 일 때의 허리뼈 정면영상과 왜곡면적 비율을 비교한 결과는 [Table 4]와 [그림 2]과 같았다. 입사각을 적용하여 검사하였을 때의 왜곡면적비율이 적용하지 않았을 때에 비해 허리뼈 4번은 14.
허리뼈의 디스크 상단면의 이은선과 하단면의 이은선이 만나는 교차점의 각을 측정하였다[8]. 모든 측정치는 측정 시 오차를 줄이기 위하여 2회 측정하여 평균값을사용하였다.
허리뼈의 전만적인 만곡을 알아보기 위하여, 허리뼈 1번 추체의 상단면과 엉치뼈 1번 추체의 상단면에서 수직선을 그어 교차하는 곳의 각도를 측정하였다[7].
대상 데이터
2017년 1월 1일부터 2017년 12월 31일까지 C대학교병원을 내원하여 허리뼈 정면검사와 측면검사를 시행한 환자 중 영상의학과 전문의의 판독문상 ‘Negative’로 이상이 없고, 키와 몸무게 정보가 있는 환자를 대상으로 하였다.
연구 대상의 수는 G*power 3.1 analysis를 이용하여 일원배치분산분석을 위한 중간 정도의 효과 크기 0.25, 검정력 90%, 유의수준 0.05으로 적용한 결과, 정규분포를 만족하는 표본 수는 166명이었으며, 170명을 대상으로 하였다. 2017년 1월 1일부터 2017년 12월 31일까지 C대학교병원을 내원하여 허리뼈 정면검사와 측면검사를 시행한 환자 중 영상의학과 전문의의 판독문상 ‘Negative’로 이상이 없고, 키와 몸무게 정보가 있는 환자를 대상으로 하였다.
데이터처리
허리뼈의 디스크 상단면의 이은선과 하단면의 이은선이 만나는 교차점의 각을 측정하였다[8]. 모든 측정치는 측정 시 오차를 줄이기 위하여 2회 측정하여 평균값을사용하였다.
성별, 나이, 체질량지수, 전만각도를 독립변수로 하고, 허리뼈 3번∼4번, 허리뼈 4번∼5번, 허리뼈 5번∼엉치뼈 1번의 각각의 추간판 각도를 종속변수로 하여, 인구사회학적 특성은 빈도분석을 실시하였고, 각각의 종속변수에 따라 독립표본 T-검정(Independent T-test), 일원배치분산분석(One-way ANOVA), 상관관계분석(Pearson correlation analysis)을 시행하였다.
이론/모형
PACS 프로그램(marosis, marotech)의 체적 측정 프로그램(ROI free draw tool)을 이용하여 왜곡면적을 측정하였다. 왜곡면적은 척추체의 면적, 척추체 상연(Upper endplate)의 왜곡면적, 하연(Lower endplate)의 왜곡면적을 각각 측정하여 김 등[9]이 사용한 아래의 식에 대입하여 왜곡면적을 구하였다.
PACS 프로그램(marosis, marotech)의 체적 측정 프로그램(ROI free draw tool)을 이용하여 왜곡면적을 측정하였다. 왜곡면적은 척추체의 면적, 척추체 상연(Upper endplate)의 왜곡면적, 하연(Lower endplate)의 왜곡면적을 각각 측정하여 김 등[9]이 사용한 아래의 식에 대입하여 왜곡면적을 구하였다. 측정의 오차를 최소화하기 위해 같은 부위를 2번씩 계측하여 평균값을 구하여 왜곡면적 비율을 구하였다.
성능/효과
72%로 줄어들었다. 계측된 추간판 각도에 따른 입사각을 적용한 허리뼈 일반전후방향 영상에서 허리뼈 4번, 5번을 목적으로 하는 허리뼈 정면 영상에서 왜곡을 줄여, 정확한 구조의 정면 추체상과 인접하는 관절 간 영상을 얻을 수 있었고, 목적하는 부위의 영상의 질과 진단적 정보를 향상시킬 수 있었다.
머리 쪽 방향으로 L4에서 11°, L5에서 26° 입사각을 적용하여 검사한 팬텀의 허리뼈 일반 정면영상에서 허리뼈의 왜곡면적의 비율이 줄어들었으며, 상연과 하연의 왜곡면적을 제외한 척추체의 면적이 증가하였음을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 추간판각도의 전체 평균값은 허리뼈 3번~4번에서는 5.98±3.36도, 허리뼈 4번~5번에서는 14.73±4.96도, 허리뼈 5번~엉치뼈 1번에서는 32.66±5.91도였으며, 선행 연구와는 허리뼈 5번~엉치뼈 1번에서 큰 차이를 보였다.
본 연구에서도 전만각도와 체질량지수는 r=0.244(p<0.01)로 약한 양의 상관관계를 보였다.
성별에 따른 허리뼈 추간판 각도는 허리뼈 3번~4번에 대하여 남성의 평균은 5.79±3.31도였으며, 여성의 평균은 7.48±3.44도로 여성의 추간판각도의 평균이 1.69도 높았고 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.05).
전만각도에 따른 허리뼈 추간판 각도는 허리뼈 3번~4번에 대하여 전만각도 30도 이하의 평균은 5.58±3.62도였으며 30도 이상의 평균은 6.32±3.11도였고, 전만각도 30도 이상의 추간판각도의 평균이 0.74도 높았으나 통계적으로 유의한 차이가 없었다.
전만각도와 허리뼈 3번-4번 추간판각도와의 상관관계는 r=0.180(p<0.05)로 양의 상관관계를 보였다.
전만각도와 허리뼈 5번~엉치뼈 1번 추간판각도와의 상관관계는 r=0.575 (p<0.01)로 양의 상관관계를 보였다.
성별과 연령을 추간판 각도에 대하여 각각 독립표본 T-검정, 일원배치분산분석을 시행한 결과, 허리뼈 3번~4번의 추간판 각도를 제외하고는 유의한 차이가 없었고, 석 등[22]과 김 등[23]은 각 척추 분절의 각을 측정한 결과 허리뼈 1번부터 허리뼈 5번 분절까지 성별, 연령별 차이는 없었다는 선행연구의 결과와 허리뼈 4번~5번, 허리뼈 5번~엉치뼈 1번에서는 일치하였지만, 허리뼈 3번~4번에서는 일치하지 않았다. 추간판각도의 차이에 유의미한 결과 값을 얻은 체질량지수와 전만각도에 대해 각각 상관관계분석을 시행한 결과, 전만각도와 추간판각도 사이에 유의한 상관관계가 있다는 결과를 얻을 수 있었다.
36도였다. 팬텀의 전만각도에 따른 추간판각도계측 값을 머리 쪽 방향으로 입사각을 L4는 11도, L5는 26도로 적용하여 영상의 유용성을 평가한 결과, 왜곡비율면적은 L4에서 14.90%에서 12.11%로 줄어들었고, L5에서는 15.25%에서 13.72%로 줄어들었다. 계측된 추간판 각도에 따른 입사각을 적용한 허리뼈 일반전후방향 영상에서 허리뼈 4번, 5번을 목적으로 하는 허리뼈 정면 영상에서 왜곡을 줄여, 정확한 구조의 정면 추체상과 인접하는 관절 간 영상을 얻을 수 있었고, 목적하는 부위의 영상의 질과 진단적 정보를 향상시킬 수 있었다.
그리고 하나의 팬텀 영상의 왜곡면적만을 단순 비교만으로 유용성을 측정하여 통계 분석을 통한 유의미한 결과는 얻지 못하였다. 그러므로 추후 실제 인체에 적용한 추가 연구를 통하여 유용성 평가가 이루어져야 할 것이다.
그러므로 목적하는 부위에 따라 알맞은 검사가 이루어져야 하며, 허리뼈 4번, 5번을 목적으로 하는 검사에서는 환자의 불필요한 피폭을 줄이기 위해 목적하는 부위만을 포함하여 검사가 이루어져야 할 것이다. 그리고 일반 방사선 검사에서는 입사하는 각도에 따라 피폭선량이 달라질 수 있으므로, 입사각을 적용한 영상에서 선량평가가 추가로 이루어져야 할 것이다.
본 연구의 제한점은 허리뼈 일반 정면 검사가 방사선 피폭이 발생하는 검사이므로 유용성 평가를 인체가 아닌 팬텀에 적용하였다는 것이다. 자세에 따라 허리의 굴곡이 변하는 인체와 달리 고정된 전만각을 지닌 팬텀을 사용하여 검사한 결과라 실제 인체에 적용한 것과 차이가 있으리라 사료된다.
또한 일반정면검사의 영상 평가 기준[24]인 척추 뼈 사이 간격이 더 명확하게 식별 가능하였다. 이에 허리뼈 4번, 5번을 목적으로 하는 일반검사에서 측면 검사를 먼저 시행하여 전만각도를 측정한 후, 전만각도에 따른 입사각으로 정면검사를 시행하면 목적하는 부위의 영상의 진단적 가치를 향상시킬 수 있을 것이다. 하지만 입사각을 적용한 일반 정면 영상에서 불가피하게 허리뼈 1번, 2번, 3번은 왜곡이 발생하였다.
일반적으로 바로 누운 자세에서 이루어지는 허리뼈 일반 정면 검사의 입사각을 제시하기 위해, 옆으로 누운 자세에서 전만각도와 추간판 각도를 측정하여 평균을 제시하였다는 점과 입사각을 적용한 영상에서 목적하는 허리뼈에서 왜곡면적의 비율을 줄였다는 점에서는 의미가 있으나, 이를 일반화하기에는 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
본 연구의 제한점은 허리뼈 일반 정면 검사가 방사선 피폭이 발생하는 검사이므로 유용성 평가를 인체가 아닌 팬텀에 적용하였다는 것이다. 자세에 따라 허리의 굴곡이 변하는 인체와 달리 고정된 전만각을 지닌 팬텀을 사용하여 검사한 결과라 실제 인체에 적용한 것과 차이가 있으리라 사료된다. 그리고 하나의 팬텀 영상의 왜곡면적만을 단순 비교만으로 유용성을 측정하여 통계 분석을 통한 유의미한 결과는 얻지 못하였다.
73도와는 차이가 있었다. 전만각도의 공인된 측정 방법의 확립과 선 자세와 옆으로 누운 자세에서 건강한 정상 한국인의 평균 전만각도의 표준을 제시하기 위해, 이에 대한 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
불안정성에 의한 반복적인 자극은 어떤 결과를 초래하는가?
척추분절은 해부학적으로 추간판을 중심으로 한 상하부 추체로 전방 구조물과 후관절(Facet joint), 황색 인대(Ligament flavum), 극간 및 극상 인대(Interspinous ligament, Supraspinatus ligament) 등으로 구성된 후방 구조물에 의하여 삼정(三鼎)의 형태로 구성되어 있기 때문에 척추의 각 구조물의 서로 영향을 미친다. 불안정성에 의한 반복적인 자극은 후관절의 관절낭(Joint capsule) 및 황색 인대 등의 비후(Hypertrophy)와 골극(Bony spur) 형성을 초래하여 척추 분절을 재 안정시키는 반면에 척추관의 협착(Stenosis)을 초래한다[2].
허리뼈 전만 각도란 무엇인가?
허리뼈 전만 각도(Lumbar Lordosis Angle, LLA)는 허리뼈의 전만곡을 평가할 수 있는 지표로, 허리뼈의 구조적 안정성 및 추간판 각도(Intervertebral disc angle, IVD angle)의 척추 각 분절의 안정성을 평가할 수 있는 척도이다[3]. 허리뼈의 기본적인 진단방법으로는 이학적 검사와 방사선학적 검사를 다용하고 있으며, 방사선을 이용한 허리뼈 일반검사는 요통 진단의 기본적인 검사로 가장 많이 이용되고 있다.
추간판 각도의 감소/증가 시에 어떤 질환을 의심할 수 있는가?
추간판각도가 감소하는 경우에는 추간판 탈출증(Lumbar herniated inter-vertebral disc)을, 증가 시에는 후관절증(Facet joint syndrome)을 의심할 수 있다. 정상치의 추간판 각도는 허리뼈 3번~4번에서는 12도, 허리뼈 4번~5번에서는 14도, 허리뼈 5번~엉치뼈 1번에서는 14도이며, Barge[19]에 의한 추간판각은 허리뼈 3번~4번에서는 9.
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