[논문]불확도를 고려한 골격성 3급 부정교합 환자의 측방 두부방사선영상 계측값의 측정

성영제; 송지수; 현홍근; 김영재; 김정욱; 장기택; 이상훈; 신터전

doi:10.5933/jkapd.2020.47.4.416

불확도를 고려한 골격성 3급 부정교합 환자의 측방 두부방사선영상 계측값의 측정
Lateral Cephalometric Measurement of Skeletal Class III malocclusion Patients with Uncertainty 원문보기

大韓小兒齒科學會誌 = Journal of the Korean academy of pediatric dentistry, v.47 no.4, 2020년, pp.416 - 426

초록
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이번 연구의 목표는 기존의 연구로 소급성이 확보된 측방 두부계측방사선영상 분석 프로그램을 이용하여, 골격성 3급 부정교합 환아의 교정 계측값의 불확도를 계산하는 것이다. 이를 통해 골격성 3급 부정교합 환아의 측방 두부방사선사진영상 계측값의 참조 표준을 마련하고자 하였다. 2017년 3월 1일부터 2020년 3월까지 3년간 서울대학교 치과병원 소아치과에 내원한 만 6세에서 10세 사이의 환아 중 골격성 3급 부정교합으로 진단받은 144명의 환자의 데이터를 이용하였다. 이전의 연구에서 소급성이 확보된 계측 프로그램을 이용하여 교정 계측값을 측정하였다. 불확도의 측정은 A형 불확도와 B형 불확도로 나누어서 이루어졌으며, 이를 통해 합성표준불확도와 확장 불확도를 계산하였다. 이를 바탕으로, 골격성 3급 부정교합의 교정 계측값의 참조 표준을 제시하고, 골격성 1급 부정교합의 참조 표준과 비교하였다. 이번 연구를 통해, 만 6 - 10세 사이 골격성 3급 부정교합 환아 교정 계측치의 불확도를 계산하여 95%의 신뢰도를 가지는 교정 계측값의 분포 범위를 제시하고자 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to calculate uncertainty of orthodontic measurement in skeletal class III malocclusion children using lateral cephalometry analysis software which obtained traceability in previous study. Using this data, standard reference of measurement value for skeletal class III malocclusion was obtained. Lateral cephalometric data was collected from 144 children who visited Pediatric Dentistry from 2017 to 2020 for orthodontic treatment. Orthodontic measurement was analyzed with software which obtained traceability. Type A evaluation of uncertainty and type B evaluation of uncertainty was calculated to obtain combined standard uncertainty and expanded uncertainty. Standard reference of skeletal class III children was compared to standard reference of skeletal class I children. Distribution range for skeletal class III malocclusion children aged 6 to 10 with 95% confidence interval was provided using calculated uncertainty of orthodontic measurement value.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이로 인해, 부정교합 진단 시에 1급 교합의 교정 계측값과의 차이의 정도에 따라 진단이 이루어지고 있다. 이번 연구는 다른 연구와 달리 골격성 3급부정교합 환자에서 소급성이 확보된 측정장비를 활용하여 불확도를 이용하여 교정 계측값의 참조표준을 제시한 최초의 연구이다. 이번 연구에서는 한국표준과학연구원에서 제작한 phantom 장비를 이용하여 계측값 측정 장비의 길이, 각도에 대한 소급성이 이미 확보되어 있는 소프트웨어 분석장비를 활용하여 교정 계측값을 측정하였다[5].
이번 연구에서는 소급성이 확보된 두부계측방사선 분석 프로그램을 이용하여 만 6 - 10세 사이의 골격성 3급 부정교합 환아의 측방두부방사선사진영상 계측값의 불확도를 계산하여, 95% 신뢰도를 가지는 계측값의 분포 범위를 제시하고자 하였다.
즉, 측정량의 참값이 존재할 수 있는 값의 범위를 나타내는 추정값이다. 이번 연구에서는 측방두부계측방사선 영상의 불확도 평가를 위해 불확실성을 유발하는 요소를 분석하였다. A형 불확도 평가를 위해 계측값의 반복 측정 및 개인간 교정 계측값의 차이를 고려하였고, B형 불확도 평가를 위해 최소 분해능으로 인한 불확도, 두부회전으로 인한 불확도를 고려하였다.

가설 설정

이 연구에서 A형 불확도 평가와 B형 불확도 평가로 나눠서 계측값의 불확도를 계산하였다. A형 불확도는 측정값의 평균과 표준편차를 통계적인 방법으로 계산하며, B형 불확도는 측정값의 분포를 확률밀도함수로 가정하여 표준 편차를 계산한다. 측정불확도에 기여하는 성분을 모두 표준불확도로 변환하여 표현하며, 표준불확도는 측정값의 표준편차를 나타낸다.
30°의 차이가 유발됨을 확인하였다. 이번 연구는 Lee 등[5]의 연구의, 두부회전으로 발생하는 차이 값을 이용하여 직사각형 분포를 가정한 B형 불확도를 다음과 같이 계산하였다.

제안 방법

3급 부정교합의 진단을 위해 본원 영상치의학과에서 촬영된 측방 두부계측방사선 사진을 후향적으로 분석하였다. 계측값은 교정 분석 프로그램 V ceph 5.
이번 연구에서는 측방두부계측방사선 영상의 불확도 평가를 위해 불확실성을 유발하는 요소를 분석하였다. A형 불확도 평가를 위해 계측값의 반복 측정 및 개인간 교정 계측값의 차이를 고려하였고, B형 불확도 평가를 위해 최소 분해능으로 인한 불확도, 두부회전으로 인한 불확도를 고려하였다. 측정값의 불확실성을 유발하는 모든 요소를 고려하여 계측값의 범위를 추정하였고, 이번 연구에서 제시하는 측정값은 이론적으로 100명의 환자에서 계측값을 구할 경우 95명의 환자에서 계측값의 분포 범위를 제시함을 의미한다.
동일 환자에서 10번 반복 측정한 결과의 표준 편차를 A형 불확도로 사용하였다.
골격성 3급 부정교합으로 진단 받은 6 - 10세 사이 144명의 환아와 Lee 등[5]의 연구에서 골격성 1급 부정교합으로 진단 받은 만 6 - 13세 환아 100명의 계측값의 참조 표준을 비교하였다. 시상면 분석, 치아치조 분석, 연조직 분석, 수직적 분석으로 나누어 진행하였다.
다시 말하면 소급성이 확보되지 않은 측정장비를 통해 계측한 값은 참값의 반영 정도를 확인하기가 어렵고, 측정값은 불확도의 모든 요소를 고려해야 분포를 예측할 수 있다. 이 연구는 이전의 연구와는 다르게 측정장비의 소급성을 확인하고 불확도 요소를 고려하였고, 이를 통해 95% 신뢰도 범위에서 만 6 - 10세 사이 골격성 3급 부정교합 환아 교정 계측치를 제시하였다. 이를 이용하면, 3급 부정교합 환자의 진단 및 치료에 널리 사용될 수 있으리라 생각된다.
이 연구에서 A형 불확도 평가와 B형 불확도 평가로 나눠서 계측값의 불확도를 계산하였다. A형 불확도는 측정값의 평균과 표준편차를 통계적인 방법으로 계산하며, B형 불확도는 측정값의 분포를 확률밀도함수로 가정하여 표준 편차를 계산한다.
골격적 3급 부정교합의 원인은 상악골의 후퇴, 하악골의 돌출, 혹은 복합 요인으로 나눌 수 있다. 이 연구에서는 상악과 관련된 수치인 Convexity, Maxillary depth, SNA, McA 값이 1급 부정교합 교정 계측값보다 작을 때 상악 열성장으로 판단하였으며, 하악과 관련된 수치인 Facial depth, SNB, Corpus length, McPog값이 1급 계측값보다 클 때 하악 과성장으로 판단하였다. 상악 열성장과 하악 과성장이 동시에 관찰되는 경우 복합적인 요인으로 판단하였다.
이번 연구에서는 기존에 소급성이 확보된 교정 분석 프로그램을 이용하여 소아치과에서 정확한 진단이 필요한 골격성 3급 부정교합 환자의 교정 계측값의 불확도를 계산하였다. 이를 통해 만 6 - 10세 사이의 골격성 3급 부정교합 환아의 교정 계측값의 95% 신뢰도를 가지는 분포 범위를 제시하였다.
이번 연구는 다른 연구와 달리 골격성 3급부정교합 환자에서 소급성이 확보된 측정장비를 활용하여 불확도를 이용하여 교정 계측값의 참조표준을 제시한 최초의 연구이다. 이번 연구에서는 한국표준과학연구원에서 제작한 phantom 장비를 이용하여 계측값 측정 장비의 길이, 각도에 대한 소급성이 이미 확보되어 있는 소프트웨어 분석장비를 활용하여 교정 계측값을 측정하였다[5]. 하지만 이번 연구와 유사하게 3급 부정교합 환자의 교정 계측값을 측정한 Choi 등[7]의 연구에서는, 계측값을 측정한 분석소프트웨어의 소급성이 확보되지 않았다.
측방두부계측방사선사진을 분석한 후에, Convexity, Maxillary depth, SNA, McA 값으로 상악골 열성장 여부를 판단하였고, Facial depth, SNB, Corpus length, McPog 값으로 하악골 과성장을 판단하였으며 동시에 나타난 경우 복합 요인으로 진단하였다. 144명의 환자 중 상악 열성장의 경우가 57명(39%) 로 가장 많았으며, 복합요인 경우 51명(35%), 하악 과성장의 경우 36명(25%)로 나타났다(Table 4).
측정량을 구체적으로 설정하는 것이 불확도를 계산하기 위한 가장 중요하며, 이번 연구에서는 Lee 등[5]의 연구와 동일하게 측방두부계측방사선 사진을 촬영하고 난 이후에 측정된 계측값을 측정량으로 설정하였다. 이번 연구에서 측정량의 수학적 모델은 다음과 같은 식으로 표현할 수 있다.

대상 데이터

2017년도 3월부터 2020년 3월까지 골격성3급 부정교합의 치료를 위해 서울대학교 치과병원 소아치과를 내원한 만 6 - 10세 사이 환아 144명을 대상으로 연구를 진행하였다. 연구 대상은 다음과 같은 기준으로 선정되었다.
연구에 포함된 환아는 총 144명이며, 그 중 남자 아이는 76명, 여자 아이는 68명이다(Table 2). 나이 분포 중 만 7세가 62명으로 가장 많았으며, 평균 나이는 만 7.

데이터처리

각 교정 계측값을 V ceph 5.5 프로그램을 이용하여 측정하였으며, 총144명의 결과의 표준편차를 A형 불확도로 사용하였다.

이론/모형

3급 부정교합의 진단을 위해 본원 영상치의학과에서 촬영된 측방 두부계측방사선 사진을 후향적으로 분석하였다. 계측값은 교정 분석 프로그램 V ceph 5.5 (Osstem, Seoul, Korea)를 사용하여 계산하였고 이번 연구에서 사용된 측정프로그램의 소급성은 Lee 등[5]의 연구의 결과를 활용하였다. 분석에 사용된 항목은 Lee 등[5]의 연구와 동일하게 설정하였고, Table 1에 나타나있다.
측정불확도에 기여하는 성분을 모두 표준불확도로 변환하여 표현하며, 표준불확도는 측정값의 표준편차를 나타낸다. 이번 연구에서는 Fig. 1와 같은 과정으로 불확도를 계산하였고, A, B형 불확도 및 이를 이용한 합성, 확장 불확도의 계산은 Lee 등[5]의 연구에서 사용한 방법을 이용하여 진행하였다. 불확도의 계산 과정은 아래에 기술된 방법을 사용하여 진행하였다.

성능/효과

또한 하악 체의 길이(Condylon - Gnathion) 또한 근소하게 길게 관찰되었으며 이는 이번 연구에서의 결과와 동일하다. 또한 7 - 8세 연령에서 이번 연구와 동일하게 남자군에서 하악 전치의 돌출이 유의미하게 관찰되었다.
상악의 열성장과 관련된 수치인 convexity, maxillary depth, SNA, McA 값은 3급 부정교합에서 보다 작았고, 하악의 과성장과 관련된 수치인 Facial depth, SNB, McPog 값은 3급 부정교합에서 보다 크게 관찰되었다. 상악과 하악의 골격적 차이를 나타내는 지표은 ANB 와 APDI 값 또한 두 군에서 차이를 보였다(Table 9).
5%의 복합 양상으로 상악 열성장이 가장 높은 비율로 나타났으며, Jacobson 등[10]의 연구에서는 26%의 상악 열성장, 49%의 하악 과성장, 6%의 복합 양상으로 하악 과성장 경향이 가장 높은 비율로 나타났다. 이 연구에서는 상악 열성장의 경우 57명(39%) 로 가장 많았으며, 복합 요인의 경우 51명(35%), 하악 과 성장의 경우 36명(25%) 로 나타났다. 종합적으로 볼 때, 골격성 3급 부정교합의 원인의 지속적인 양상이나 우세한 악궁은 보이지 않는다.
이번 연구에서는 기존에 소급성이 확보된 교정 분석 프로그램을 이용하여 소아치과에서 정확한 진단이 필요한 골격성 3급 부정교합 환자의 교정 계측값의 불확도를 계산하였다. 이를 통해 만 6 - 10세 사이의 골격성 3급 부정교합 환아의 교정 계측값의 95% 신뢰도를 가지는 분포 범위를 제시하였다.
이번 연구는 불확도를 고려하여 만 6 - 10세 사이 골격성 3급 부정교합 환자 계측값의 95% 신뢰도를 가지는 계측값의 분포 범위를 최초로 제시하였다는 데 의의가 있다.
Tollaro 등[14]에 따르면, 골격성 3급 부정교합의 두개 안면적 특징은 유치열기 때부터 나타난다. 이번 연구에서도 시상면과 관련된 교정 계측치 모두 1급 부정교합과 비교시에 큰 차이를 보였다.
이 연구에서는 상악 열성장의 경우 57명(39%) 로 가장 많았으며, 복합 요인의 경우 51명(35%), 하악 과 성장의 경우 36명(25%) 로 나타났다. 종합적으로 볼 때, 골격성 3급 부정교합의 원인의 지속적인 양상이나 우세한 악궁은 보이지 않는다.
결과를 종합해 볼 때, 골격성 III급 부정교합으로 진단된 만 6 - 10세 사이 환아의 측방두부방사선 계측값의 참조 표준은 95% 신뢰 구간에서 Table 6와 같이 나타낼 수 있다. 즉, 서울대학교 치과병원에서 두부계측 방사선영상을 촬영한 후, V-ceph 프로그램으로 분석한 골격성 3급 부정교합인 만 6 - 10세 환자의 교정 계측값은 95%의 신뢰도로 범위 내에 분포함을 확인하였다.
A형 불확도 평가를 위해 계측값의 반복 측정 및 개인간 교정 계측값의 차이를 고려하였고, B형 불확도 평가를 위해 최소 분해능으로 인한 불확도, 두부회전으로 인한 불확도를 고려하였다. 측정값의 불확실성을 유발하는 모든 요소를 고려하여 계측값의 범위를 추정하였고, 이번 연구에서 제시하는 측정값은 이론적으로 100명의 환자에서 계측값을 구할 경우 95명의 환자에서 계측값의 분포 범위를 제시함을 의미한다. 현재 두부계측방사선 사진 분석시 1급 부정교합의 교정 계측값의 범위는 제시되어 있으나, 3급 부정교합의 경우 계측값에 대한 연구가 부족하다.
측정된 교정값은 길이 0.04 mm, 각도 0.11°로 분석 프로그램이 높은 신뢰도의 측정값을 가지고 있음을 확인하였다.
프로그램에서 측정한 길이 값은 실제값 보다 0.04 mm 작게 측정되었으며 각도는 0.11° 작게 측정됨을 확인하였다.

후속연구

하지만 이번 연구에서는 성장에 따른 연령별 계측값 변화를 고려하지 않았으며, 이 한계점을 보완하기 위해서는 3급 부정교합 환아를 대상으로 한 전향적인 연구가 필요할 것으로 보인다. 또한 골격성 3급 부정교합의 요인을 시상면 분석 교정 계측값을 통해 상악골 열성장, 하악골과성장, 복합 요인으로 분류하였는데, 수치상으로 이를 분류하는 명확한 기준이 마련되지 않았다는 점 또한 한계라고 할 수 있다.
이 연구는 이전의 연구와는 다르게 측정장비의 소급성을 확인하고 불확도 요소를 고려하였고, 이를 통해 95% 신뢰도 범위에서 만 6 - 10세 사이 골격성 3급 부정교합 환아 교정 계측치를 제시하였다. 이를 이용하면, 3급 부정교합 환자의 진단 및 치료에 널리 사용될 수 있으리라 생각된다.
1° 변화 등이 나타나며, 연조직에서도 유의미한 변화가 관찰된다. 하지만 이번 연구에서는 성장에 따른 연령별 계측값 변화를 고려하지 않았으며, 이 한계점을 보완하기 위해서는 3급 부정교합 환아를 대상으로 한 전향적인 연구가 필요할 것으로 보인다. 또한 골격성 3급 부정교합의 요인을 시상면 분석 교정 계측값을 통해 상악골 열성장, 하악골과성장, 복합 요인으로 분류하였는데, 수치상으로 이를 분류하는 명확한 기준이 마련되지 않았다는 점 또한 한계라고 할 수 있다.

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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].

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