─ 133 ─ 접수일(2009년 7월 6일), 수정일(2009년 7월 24일), 채택일(2009년 7월 28일) Correspondence to : Prof. Sam-Sun Lee Department of Oral and Maxillofacial Radiology, School of Dentistry, Seoul National University, Chang-kyeong-gung-ro 62-1, Jongno-gu, Seoul 110-768, Korea Tel) 82-2-2072-3978, Fax) 82-2-744-3919, E-mail) [email protected]대한구강악안면방사선학회지 2009; 39 : 133-47 디지털 측방두부규격방사선사진과 MDCT의 3차원 재구성 영상을 이용한 합성측방두부규격방사선사진의 계측치 비교 및 머리 위치가 미치는 효과 서울대학교 치의학대학원 구강악안면방사선학교실 *서울대학교 치의학대학원 구강악안면방사선학교실, 치학연구소 **서울대학교 치의학대학원 구강악안면방사선학교실, 치학연구소 및 BK21 김미자∙최보람∙허경회*∙이원진**∙허민석*∙이삼선**∙최순철* Comparison of measurements from digital cephalometric radiographs and 3D MDCT-synthetized cephalometric radiographs and the effect of head position Mija Kim, Bo-Ram Choi, Kyung-Hoe Huh*, Won-Jin Yi**, Min-Suk Heo*, Sam-Sun Lee**, Soon-Chul Choi* Department of Oral and Maxillofacial Radiology, School of Dentistry, Seoul National University *Department of Oral and Maxillofacial Radiology, Dental Research Institute, School of Dentistry, Seoul National University **Department of Oral and Maxillofacial Radiology, and Dental Research Institute and BK21, School of Dentistry, Seoul National University ABSTRACT Purpose : To investigate the reproducibilities and compare the measurements in digital and MDCT-synthesized cephalometric radiograph, and to investigate the effect of head position on the measurement during imaging with MDCT. Materials and Methods : Twenty-two dry skulls (combined with mandible) were used in this study. Conventional digital cephalometric radiograph was taken in standard position, and MDCT was taken in standard position and two rotated position (10� left rotation and 10� right tilting). MDCT data were imported in OnDemand ® and lateral cephalo- metric radiograph were synthesized from 3D virtual models. Two types of rotated MDCT data were synthesized with default mode and with corrected mode using both ear rods. For all six images, sixteen angular and eleven linear measurements were made in V-Ceph ® three times. Reproducibility of measurements was assessed using repeated measures ANOVA and ICC. Linear and angular measurements were compared between digital and five MDCT- synthesized images by Student t-test. Results : All measurements in six types of cephalometric radiograph were not statistically different under ICC exami- nation. Measurements were not different between digital and MDCT-synthesized images (P¤.05). Measurements in MDCT-synthesized image in 10� left rotation or 10� right tilting position showed possibility of difference from digi- tal image in some measurements, and possibility of improvement via realignment of head position using both ear rods. Conclusion : MDCT-synthesized cephalometric radiograph can substitute conventional cephalometric radiograph. The error on head position during imaging with MDCT have possibility that can produce measurement errors with MDCT-synthesized image, and these position error can be corrected by realignment of the head position using both ear rods. (Korean J Oral Maxillofac Radiol 2009; 39 : 133-47) KEY WORDS : Lateral cephalometric radiograph; Tomography, Computed; Cephalometic analysis; Head position
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Comparison of measurements from digital cephalometric … · 2019. 4. 29. · radiographs. (a) conventional digi-tal, (b) MDCT-synthesized image at standard position, (c) MDCT-synthesized
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접수일 (2009년 7월 6일), 수정일 (2009년 7월 24일), 채택일 (2009년 7월 28일)Correspondence to : Prof. Sam-Sun LeeDepartment of Oral and Maxillofacial Radiology, School of Dentistry, SeoulNational University, Chang-kyeong-gung-ro 62-1, Jongno-gu, Seoul 110-768, KoreaTel) 82-2-2072-3978, Fax) 82-2-744-3919, E-mail) [email protected]
한구강악안면방사선학회지 2009; 39 : 133-47
디지털 측방두부규격방사선사진과 MDCT의 3차원 재구성상을 이용한 합성측방두부규격방사선사진의 계측치 비교 및머리 위치가 미치는 효과
서울 학교 치의학 학원 구강악안면방사선학교실*서울 학교 치의학 학원 구강악안면방사선학교실, 치학연구소**서울 학교 치의학 학원 구강악안면방사선학교실, 치학연구소 및 BK21
김미자∙최보람∙허경회*∙이원진**∙허민석*∙이삼선**∙최순철*
Comparison of measurements from digital cephalometric radiographs and 3D MDCT-synthetized cephalometric radiographs and the effect of head position
Mija Kim, Bo-Ram Choi, Kyung-Hoe Huh*, Won-Jin Yi**, Min-Suk Heo*, Sam-Sun Lee**, Soon-Chul Choi*Department of Oral and Maxillofacial Radiology, School of Dentistry, Seoul National University
*Department of Oral and Maxillofacial Radiology, Dental Research Institute, School of Dentistry, Seoul National University
**Department of Oral and Maxillofacial Radiology, and Dental Research Institute and BK21, School of Dentistry, Seoul National University
ABSTRACT
Purpose : To investigate the reproducibilities and compare the measurements in digital and MDCT-synthesizedcephalometric radiograph, and to investigate the effect of head position on the measurement during imaging withMDCT.Materials and Methods : Twenty-two dry skulls (combined with mandible) were used in this study. Conventionaldigital cephalometric radiograph was taken in standard position, and MDCT was taken in standard position and tworotated position (10�left rotation and 10�right tilting). MDCT data were imported in OnDemand® and lateral cephalo-metric radiograph were synthesized from 3D virtual models. Two types of rotated MDCT data were synthesized withdefault mode and with corrected mode using both ear rods. For all six images, sixteen angular and eleven linearmeasurements were made in V-Ceph® three times. Reproducibility of measurements was assessed using repeatedmeasures ANOVA and ICC. Linear and angular measurements were compared between digital and five MDCT-synthesized images by Student t-test.Results : All measurements in six types of cephalometric radiograph were not statistically different under ICC exami-nation. Measurements were not different between digital and MDCT-synthesized images (P¤.05). Measurements inMDCT-synthesized image in 10�left rotation or 10�right tilting position showed possibility of difference from digi-tal image in some measurements, and possibility of improvement via realignment of head position using both ear rods.Conclusion : MDCT-synthesized cephalometric radiograph can substitute conventional cephalometric radiograph.The error on head position during imaging with MDCT have possibility that can produce measurement errors withMDCT-synthesized image, and these position error can be corrected by realignment of the head position using bothear rods. (Korean J Oral Maxillofac Radiol 2009; 39 : 133-47)
KEY WORDS : Lateral cephalometric radiograph; Tomography, Computed; Cephalometic analysis; Head position
서 론
임상 치과교정 분야에서 측방두부규격방사선사진은 두
개안면부위의 성장 연구, 부정교합의 진단 및 치료 계획의
수립, 치료 결과의 평가, 성장 예측 등을 위한 중요한 도구
이다. 그러나 3차원의 두개안면구조물을 평가하는데 측방
두부규격방사선사진 단독으로 얻을 수 있는 정보에는 한
계가 있어, 후전방두부규격방사선사진, 이하두정방사선사진
등의 사진을 부가적으로 이용하여 왔다. 최근 3차원 CT 재
구성 상을 두개안면기형의 진단, 치료계획 수립, 악교정
수술의 술전 모의 수술, 두개골 모형 제작 등에 적용하는
방법들이 소개되면서 기존의 2차원 상을 이용한 교정진
단에 변화를 가져오고 있다. 통상 교정적 목적의 일반 방
사선 상 (측방 및 전후방두부규격방사선사진 등)을 먼저
촬 하고, 3차원적 기형을 정확히 진단하기 위해 부가적으
로 3차원 CT를 촬 하지만, 최근 dental cone-beam CT
(CBCT)의 보급으로 3차원 CT를 촬 하고 이를 이용한 다
양한 2차원 재구성 상을 이용하는 방법이 소개되고 있
다. 따라서 3차원 CT 정보를 이용하여 합성된 측방두부규
격방사선사진이 기존의 디지털 측방두부규격방사선사진에
서 얻는 정보를 체할 수 있다면, 중복된 상 획득을 피
할 수 있고, 한번의 CT 촬 으로 모든 정보를 얻을 수 있
으므로 임상에 유용하게 적용될 수 있을 것으로 생각한다.
dental CBCT는 기존의 multi-detector CT (MDCT)에 비해
비용과 방사선조사량의 감소라는 특징을 가지고 있으며,
MDCT와 Dental CBCT 모두 구강악안면 역의 3차원 CT
재구성 상의 획득에 사용되고 있다.
그러나 MDCT와 dental CBCT는 촬 자세가 서로 다르
고 측방두부규격방사선사진과 달리 두부고정기를 사용하
지 않는다는 차이가 있다. 이러한 CT 촬 시의 촬 조건
이 기존의 2차원 측방두부규격방사선사진의 촬 조건과
다름으로 인해 계측치의 오차가 발생할 가능성이 있다.
개의 2차원 상 발생기 (2D generator)는 별도의 점을 지
정하지 않아도 3차원 상정보에서 스스로 식별하여 2차
원 측방두부규격방사선사진을 합성할 수 있으며, 이때 상
의 왜곡이 의심되는 경우에 술자에 의해 2개의 점 ( 개는
양측 ear rod)을 표시하여 이를 방사선 조사방향으로 한 2
차원 측방두부규격방사선사진을 합성한다.
MDCT 또는 dental CBCT 3차원 상으로 재구성한 측방
두부규격방사선사진의 유용성에 한 연구는 제한적으로
이루어져 왔다. Greiner 등1은 연조직, 경조직, 치아의 계측
점의 좌표값을 디지털 측방두부규격방사선사진과 MDCT
에서 재구성한 측방두부규격방사선사진에서 비교하 다.
Chidiac 등2은 fan-beam CT의 scout image를 측방두부규격
방사선사진으로 체할 수 있는가에 해 연구하 다. 한
편 dental CBCT 상에서 재구성한 측방두부규격방사선사
진의 유용성에 한 연구는 Kumar 등,3,4 Moshiri 등5에 의
해 이루어졌는데, MDCT나 dental CBCT에서 측방두부규
격방사선사진을 재구성하는 프로그램들의 재구성 방법이
서로 달랐고 그 결과도 다양하게 나타났다.
기존의 디지털 측방두부규격방사선사진에서 머리 위치
가 계측치에 미치는 향에 해서는 많이 연구되었다.
Malkoc 등6과 Yoon 등7은 머리 위치를 수평적으로 좌우로
회전시키면서 계측치의 변화를 연구하 는데 회전 방향에
따라 오차의 크기가 달라지며 이는 좌우 구조물의 확 율
이 서로 다르기 때문이라고 하 다. 그러나 MDCT나
dental CBCT 촬 시의 자세가 디지털 측방두부규격방사선
사진과 다르기 때문에 머리 위치의 오차가 발생할 가능성
이 있다고 언급은 되었지만4 이에 한 연구는 아직까지
이루어지지 않았다. CT 상으로 측방두부규격방사선사진
합성시 평행한 방사선조사선을 가정하게 되면 좌우 구조
물의 확 율은 달라지지 않을 것이다. 이러한 차이가 계측
치 변이에 어떠한 차이를 보일 것인지에 한 연구가 필
요하다고 생각한다.
이에 표준 자세에서 촬 한 기존의 디지털 측방두부규
격방사선사진과 MDCT를 표준자세와 머리를 회전시킨 자
세로 촬 한 3차원 상으로 재구성한 측방두부규격방사
선사진에서의 계측치를 비교하여 재구성 상의 유용성과
머리 위치가 미치는 향을 알아보고자 하 다.
재료 및 방법
서울 학교 치과병원 구강해부학교실의 건조두개골을
이용하여 두개저 및 상악골과 하악골 24쌍을 본 연구에
이용하 다. 그러나 2쌍의 건조두개골은 상획득 과정에
서 하악골의 위치가 변위된 상태로 촬 되어 본 연구에서
제외하 다. 상하악 전치가 소실된 경우, 이와 연관된 계측
치들을 이용하기 위해, 바륨 (Valium) 분말을 혼합한 아크
릴 치아를 형성하여 위치시켜 각각 최소한 상악 2개의 중
절치와 하악 2개의 중절치가 상에 나오도록 하 다 (Fig.
1). 또한 하악과두와 측두골의 하악와가 서로 분리되어 촬
이 되도록 하기 위해 이 사이에 2 mm 두께의 고무인상
재를 넣었으며, 하악골을 두개 및 상악골에 고무밴드를 이
용하여 고정시켰다. 건조두개골을 정확하게 위치시키기 위
해 스티로폼으로 제작한 두개골 고정장치 (custom styro-
foam head holder)에 고정하고, 이 고정장치를 디지털 측방
두부규격방사선사진 촬 시에는 수평으로 위치시키고 두
부고정기 (cephalostat)를 이용하여 촬 하 으며, MDCT 촬
시에는 수직으로 위치시켜 촬 하 다. 이때 디지털 측
방두부규격방사선사진은 표준자세로 촬 하 으며, MDCT
는 수직으로 위치된 표준자세와 두 가지 회전된 자세 (수
직축에 한 10도 좌측 회전과 전후방축을 기준으로 한
10도 우측 회전)로 각각 촬 하 다 (Fig. 2). 본 연구에 사
용된 디지털 측방두부규격방사선사진은 Asahi CX-90 SP
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디지털 측방두부규격방사선사진과 MDCT의 3차원 재구성 상을 이용한 합성측방두부규격방사선사진의 계측치 비교 및 머리 위치가 미치는 효과
(Toshiba, Japan)로 10×12 인치의 Fuji IP cassette 3A를 이
용하여 촬 하 으며 FCR 5000R을 통하여 IP cassette를
스캔하여 상을 컴퓨터에 저장하 다. 디지털 측방두부규
격방사선사진의 촬 조건은 방사선원과 두개골의 정중시
상면의 거리가 150 cm, 두개골의 정중시상면과 IP cassette
의 거리가 15 cm가 되게 하여 확 율을 110%가 되도록
하 다. MDCT는 Somatom Sensation (Siemens, Germany)으
로 120 kvp, 50 mA, scan time 2.8 s, matrix 512, thickness
0.75 mm, length 256 mm의 조건으로 촬 하 다. On-
Demand® (CyberMed, Korea) 프로그램을 이용, 110%의 확
율을 적용하여, 3가지 자세로 촬 된 3차원 MDCT 상
정보에서 각각 2차원 측방두부규격방사선사진을 합성하
다. 2가지의 회전된 자세에서 촬 된 CT 상은 사전 조정
없이 합성된 측방두부규격방사선사진과 술자에 의해 양측
ear rod를 설정하여 잘못된 자세로 인한 상의 왜곡을 수정
한 측방두부규격방사선사진, 2가지를 합성하 다.
이렇게 하나의 건조두개골에 해 얻어진 총 6개의 측방
두부규격방사선사진 (디지털, CT 합성 표준, CT 합성 10�수
평회전 [10�left rotation], CT 합성 10�수평회전 수정, CT 합
성 10�수직회전 [10�right tilting], CT 합성 10�수직회전 수
정, Fig. 3)을 두부규격방사선사진 분석 프로그램 (V-CephTM
Ver 6.0, Cybermed, Korea)을 이용하여 22′′ LCD 모니터상
의 상에서 직접 계측점을 입력하고 자동으로 계측치를
측정하 다.
17개의 계측점 (Table 1)을 이용하여 임상적으로 중요한
27개의 계측 항목 (Table 2)을 구하 으며, 이 중 16개는 각
도 항목이었고 11개는 거리 항목이었다. 계측은 한 명의
교정의사가 4주 간격으로 3회 시행하여 학습효과를 배제
하도록 하 다. 이상의 결과를 분석하여, 6가지 각 상에
서 3회 반복 측정시 계측치를 비교하여 재현성을 조사하
고, 디지털 측방두부규격방사선사진을 이용한 계측치의
평균치를 기준으로 각 상에서 얻은 계측치의 평균치를
비교하여 3차원 MDCT 상에서 합성된 측방두부규격방
사선사진이 기존의 디지털 측방두부규격방사선사진을
체할 수 있는지와 머리 위치의 오차가 계측치에 어떠한
향을 미치는지를 관찰하 다. 동일한 상에서 3회 반복
측정한 측정치의 비교는 반복측정분산분석 (repeated mea-
sures ANOVA)과 급내상관계수 (Intraclass correlation coe-
fficient, ICC)를 이용하여 비교하 고, 디지털 측방두부규
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김미자 외
Fig. 1. A sample of human dry skull without cranial vault.
Fig. 2. Samples of skull positioning during MDCT procedures. (a) standard position, (b) 10�left rotation around z-axis(vertical axis), (c)10�right tilting around y-axis(antero-posterior axis).
a b c
격방사선사진의 측정치를 기준으로 5가지 CT를 이용하여
합성한 측방두부규격방사선사진의 측정치를 Student t-test
를 이용하여 비교하 다.
결 과
1. 각각의 측방두부규격방사선사진에서 계측치의
재현성 비교(Tables 3-8)
디지털 측방두부규격방사선사진, 표준자세 MDCT에서
합성한 측방두부규격방사선사진, 수평회전 MDCT에서 합
성한 측방두부규격방사선사진, 수평회전 MDCT에서 수정-
합성한 측방두부규격방사선사진, 수직회전 MDCT에서 합
성한 측방두부규격방사선사진, 수직회전 MDCT에서 수정-
합성한 측방두부규격방사선사진의 계측치의 재현성은
Tables 3-8과 같다.
디지털 측방두부규격방사선사진은 27개 계측치 모두
ICC 값은 매우 높아 높은 재현성을 보 으나 L1 to NB (�)
는 반복측정분산분석의 P 값이 .05 미만으로 유의한 차이
가 있는 것으로 나타났다. 그러나 3회 반복 측정치의 평균
값의 차이는 0.5�미만이었다 (Table 3). MDCT에서 합성한
측방두부규격방사선사진은 5가지 경우에서 모두 27개 계
측치 모두 ICC 값이 높아 재현성이 높았으나, 반복측정분
산분석의 P 값이 .05 미만인 경우가, 표준자세 MDCT에서
합성한 측방두부규격방사선사진은 3개 (SNB, Facial angle,
Mn plane to FH), 수평회전 MDCT에서 합성한 측방두부규
격방사선사진은 1개 (L1 to NB [mm]), 수직회전 MDCT에서
합성한 측방두부규격방사선사진은 1개 (UAFH), 수직회전
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디지털 측방두부규격방사선사진과 MDCT의 3차원 재구성 상을 이용한 합성측방두부규격방사선사진의 계측치 비교 및 머리 위치가 미치는 효과
Fig. 3. Samples of 6 cephalometricradiographs. (a) conventional digi-tal, (b) MDCT-synthesized imageat standard position, (c) MDCT-synthesized image at 10�left rota-tion position and (d) corrected ima-ge from (c), (e) MDCT-synthesizedimage at 10�right tilting positionand (f) corrected image from (e).
a b
c d
e f
MDCT에서 수정-합성한 측방두부규격방사선사진은 2개
(UAFH, L1 to NB [mm]) 항목에서 나타났다 (Tables 4-7). 그
러나 그 평균치의 차이는 모두 0.5�또는 0.6 mm 이내 다.
수평회전 MDCT에서 수정-합성한 측방두부규격방사선사
진은 27개 항목에서 모두 반복측정분산분석의 P 값이 .05
이상으로 유의한 차이가 없었다 (Table 8).
2. 디지털 측방두부규격방사선사진에 한 MDCT 합성
측방두부규격방사선사진의 계측치 비교 (Table 9)
디지털 측방두부규격방사선사진의 계측치를 기준으로
표준자세 MDCT 합성 측방두부규격방사선사진의 계측치
를 Student t-test로 비교하 는데, 27개 계측치 모두 유의한
차이가 없었다 (P¤.05).
3. MDCT 촬 시 두부위치 변화가 MDCT 합성
측방두부규격방사선사진의 계측치에 미치는
향 비교 (Table 10)
디지털 측방두부규격방사선사진의 계측치를 기준으로
10�수평회전 (10�left rotation) MDCT 합성 측방두부규격
방사선사진, 10�수평회전 MDCT의 머리 위치를 수정한
합성 측방두부규격방사선사진, 10�수직회전 (10�right tilt-
ing) MDCT 합성 측방두부규격방사선사진, 10�수직회전
MDCT의 머리 위치를 수정한 합성 측방두부규격방사선사
진의 계측치를 각각 Student t-test로 비교하 는데, 27개 계
측치 모두 유의한 차이가 없었다 (P¤.05). 그러나 P 값이
.3 이하인 항목을 살펴보면, 10�수평회전 (10�left rotation)
MDCT에서 합성한 측방두부규격방사선사진은 AFH, UAFH,
midfacial length의 3개 항목, 10�수직회전 (10�right tilting)
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김미자 외
Table 1. Definitions of cephalometric landmarks
Landmark Definition
Sella (S) The center of the pituitary fossa of the sphenoid bone determined by inspectionNasion (N) The junction of the frontonasal suture at the most posterior point on the curve at the bridge of the nosePorion (Po) Anatomical porion. the most superior point of external auditory meatusOrbitale (Or) The lowest point on the average of the right and left borders of the bony orbitAnterior nasal spine (ANS) The tip of the median sharp bony process of the maxilla at the lower margin of the anterior nasal openingPosterior nasal spine (PNS) The most posterior point at the sagittal plane on the bony hard palatePoint A (A) The most posterior point on the curve of the maxilla between the anterior nasal spine and supradentale
Point B (B)The point most posterior to a line from infradentale to pogonion on the anterior surface of the symphysialoutline of the mandible
UIA The apex of the maxillary central incisorUIE The incisal tip of the maxillary central incisorLIA The apex of the most anterior mandibular central incisorLIE The incisal tip of the mandibular central incisorCondylion (Cd) The most posterior-superior point on the curvature of the condylar headGonion (Go) The midpoint of the angle of the mandibleMenton (Me) The most inferior point on the symphysial outlineGnathion (Gn) The most inferior and anterior point on the symphysial outlinePogonion (Pog) The most anterior point on the contour of the bony chin
Table 2. Definitions of cephalometric measurements
Variables Unit Definition
SNA Angle Angle between S-N and N-ASNB Angle Angle between S-N and N-BFacial angle Angle Angle between Po-Or and N-PogFacial convexity Angle Angle between N-A and A-PogA-B plane angle Angle Angle between A-B and N-PogMn plane to FH Angle Angle between Po-Or and Go-GnY-axis angle Angle Angle between Po-Or and S-Gn
Palatal plane to FH AngleAngle between Po-Or and ANS-PNS
Occlusal plane to FH Angle Angle between Po-Or and OPMn plane to SN Angle Angle between S-N and Go-GnAFH Length Distance between N and MeLAFH Length Distance between ANS and MeUAFH Length Distance between N and ANSU1 to SN Angle Angle between S-N and UIA-UIE
U1 to PP AngleAngle between ANS-PNS and UIA-UIE
U1 to A-Pog Length Distance from A-Pog to UIEU1 to NA (�) Angle Angle between N-A and UIA-UIEU1 to NA (mm) Length Distance from N-A to UIEL1 to NB (mm) Length Distance from N-B to LIEL1 to NB (�) Angle Angle between N-B and LIA-LIE
L1 to Mn plane AngleAngle between Go-Gn and LIA-LIE
Interincisal angle AngleAngle between UIA-UIE and LIA-LIE
Pog to NB Length Distance from N-B to PogMidfacial length Length Distance between Co and AMandibular length Length Distance between Co and Gn
Pog-N perpendicular LengthPog to N with respect to N-perpendicular
A-N perpendicular LengthA to N with respect to N-perpendicular
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디지털 측방두부규격방사선사진과 MDCT의 3차원 재구성 상을 이용한 합성측방두부규격방사선사진의 계측치 비교 및 머리 위치가 미치는 효과
Table 3. Mean and standard deviation of repeated measurements of digital cephalometric radiographs