A Study on X-ray Radiography for the Diagnosis of Screw Insertion Operation of Odontoid Fracture Patients in Cervical

목뼈 치아돌기 골절 환자의 나사못 삽입수술 진단을 위한 X-Ray 촬영법 연구

Abstract

The Study In order to obtain a Clear Image of fractures in Atlas and Axis of Cervical Spin, this Study obtained Images examined using a Cervical Spin Pantom and a Radiation device, and then Commissioned five Radiologists and three Orthopedic Regent Doctors for Subjective Psychological ROC (Receiver, Operation, Characteristic) Evaluation. As aRresult, the X-ray Tube was Tilted 15° toward the leg to Receive a high score of 29 Points during the Eamination, and the Objective Evaluation Signal-to-noise Ratio (SNR) was 6.032 points, which was high. In Addition, by Tilting the X-ray tube 10° toward the head, it received a high score of 33 points during the Examination, and a high score of 7.840 Points in the objective evaluation. And as a result of Subjectively and Objectively Statistically Evaluating the Examined Images, the Cronbach Alpha value was Calculated as 0.791. Since the Cronbach Alpha value was 0.7 or higher, the Reliability could be Evaluated as 'very good', and the significance probability (p) was Statistically Significant at 0.042 points.

본 연구는 목뼈의 치아돌기와 중쇠뼈에 골절의 선예한 영상을 얻기 위해 목뼈 팬톰과 방사선장치를 이용하여 검사한 영상을 얻은 후 방사선사 5명과 정형외과 레지던트 의사 3명에게 의뢰하여 심리적 ROC(Receiver,Operation,Characteristic) 주관적 평가 받는 결과 X선관을 다리쪽를 향하여 15°기울여 검사 시 29점을 얻어 높은 점수를 받았으며 객관적 평가 신호대잡음비(SNR)가 6.032점을 얻어 높은 점수를 받았다. 그리고 X선관을 머리쪽을 향하여 10°기울여 검사 시 33점으로 높은 점수를 받았으며 객관적 평가에서 신호대잡음(SNR)비 7.840점을 얻어 높은 점수를 받았다. 그리고 검사한 영상을 주관적, 객관적 통계적으로 평가한 결과 Cronbach Alpha 값이 0.791로 산출되었다. Cronbach Alpha 값이 0.7 이상이므로 신뢰도가 '매우좋음'으로 평가할 수 있었고 유의확률(p)이 0.042점으로 통계적으로 유의하다는 것을 확인할 수 있었다.

Ⅰ. INTRODUCTION

교통사고나 사고로 인하여 목뼈에서 고리뼈와 중쇠뼈가 골절이나 탈구 시에 병원에 내원하여 목뼈 일반 X선 검사를 받아 치료를 받는다^[1]. 목뼈 검사 중 고리뼈와 중쇠뼈의 골절을 확인하기 위해 환추와 축추 전후방향 촬영(atlas and axis AP open mouth projection)을 통해 정보를 얻을 수 있는 검사이다^[2]. 목뼈는 7개의 뼈로 구성되었다. 목뼈중 제1목뼈를 고리뼈라 하고 그 형태가 둥글기 때문에 이름을 붙여졌고 머리를 지탱하고 있다. 또한 척추몸통이 없고 가시돌기도 없고 둥근 구조이다. 고리뼈는 앞궁, 뒷궁, 그리고 좌우의 가로돌기로 이루어져 있다. 앞 궁은 고리가 작은 쪽의 부분을 가리키고 앞 궁에 작은 돌기의 전 결절이 있으며, 뒤쪽에는 뒤 결절이 있다. 제 2목뼈는 머리 회전 운동의 축이 되는 기능을 가지고 있으므로 중쇠뼈라고 불린다. 또한 목뼈는 움직이는 척추뼈 중에서 가장 작은 뼈이다. 그리고 목뼈의 위에 놓인 머리의 회전이나 목을 펴는 것을 제어하는 근육이 중쇠뼈의 가시돌기에 부착되어 있다^[3]. 목뼈 중에서 치아돌기는 골절은 머리를 받치고 있기 때문에 심하게 움직이면 척수신경의 압박되어 인체마비와 생명을 잃을 가능성이 있기 때문에 빠른 검사에 의해 치료를 하여야 한다^[4]. 척추의 목뼈에 대한 방사선 검사 방법은 일반방사선검사, 컴퓨터단층검사, 자기공명영상(Magnetic Resoance Imaging, MRI)검사, 혈관조영술 등 방사선검사방법들이 있다^[5]. 이들 검사법 중 탈구나, 골절 등을 진단 시 일반촬영법은 좋은 검사방법이다^[6]. 목뼈 중쇠 치아돌기 뼈의 골절은 환자의 8~15%를 차지하고 있으며 정형외과에서 집중치료를 받게 된다^[7].

임상에서 골절 되어진 목뼈의 치아돌기와 중쇠뼈 관찰은 엑스선 치아돌기와 중쇠뼈 전후방향 검사를 한다. 본 연구자는 목뼈의 치아돌기와 중쇠뼈 골절 되어진 부위의 선예한 관찰을 위하여 목뼈팬톰( Cervical vertebrae Rando Phantom)에 첫 번째 뼈의 치아돌기, 두 번째 중쇠뼈에 의도적 골절을 내어 방사선 발생장치에서 X선관을 이용하여 다리쪽과 머리쪽으로 향하여 각각의 각도를 주어 골절부위가 어는 각도에서 가장 선예하게 나타나는지 영상의 검사 방법을 연구하고자 한다.

Ⅱ. MATERIAL AND METHOD

1. 방사선발생장치 및 영상평가방법

1.1. 심리적 (Receiver,Operation,Characteristic;ROC) 영상 평가

뼈의 치아돌기와 고리뼈 중쇠돌기 나사못을 삽입검사 한 영상을 얻어서 주관적 평가 위에서 Fig. 1과 같이 X선발생장치(동강-RF525)와 Cervical Rando Phantom 이용하고 영상획득장치로는 Model AGFA DR 85-X를 사용하였다.. 촬영방법은 목뼈팬톰을 천정을 보고 누운 자세로 취하고 X선관에서 목뼈 팬톰 거리 100 cm 조정 후 정중시상 면을 상수용체에 중심과 일치시키고 턱을 들어 위쪽앞니와 꼭지돌기 끝을 연결하는 선이 영상수용체면에 대해 수직이 되도록 머리를 조정한다. 그리고 입을 벌려서 중쇠뼈가 중앙이 되도록 하여 X선관을 발쪽을 향하여 10°, 15°, 20° 기울려 각각 4매 식 12매 검사한 후 또한 X선관을 머리쪽을 향하여 10°, 15°, 20° 각각 4매 식 12매 총 24매를 영상을 얻어서 병원 영상의학과에서 10년 이상 근무한 방사선사 5명과 대학병원 정형외과 레지던트 의사 3명에게 의뢰하여 의료영상의 심리적 평가 ROC(Receiver,Operation,Characteristic;ROC)를 받아 보았다.

Fig. 1. Radiation generator & Digital image processing.

1.2. 물리적 영상평가

고리 치아돌기에 나사못을 삽입영상을 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio ; SNR,)측정을 위해 Fig. 2와 같이 Image J Program을 이용하여 신호대잡음비(SNR)를 계산하였다. 골절된 삽입부위에 관심영역을 설정한 후 영역 내의 호 평균값(Mean)과 표준편차(SD)를 측정하였다.

Fig. 2. Image J program.

1.3. 통계적 분석

물리적 평가를 통하여 검사한 데이터를 SPSS ver. 3.0을 사용하여 ICC test 결과 Cronbach Alpha 값을 계산하여 평가자간의 신뢰도를 확인하였다.

2. 평가방법

2.1. 치아돌기 및 중쇠뼈 평가기준

X선상의 평가기준은 첫 번째 치아돌기와 중쇠뼈에 정 중앙에 나사못이 삽입 되었는가 두 번째 제1목뼈와 제2목뼈가 치아돌기와 함께 나타났는가, 세번째 치아돌기와 고리중쇠가 U자 모양의 관절이 열려져 보이는 가 네 번째 중쇠 치아돌기 외측 면과 고리뼈 외측과 내측 면과 의 폭이 좌우 크기가 같아야 한다. 다섯 번째 고리뼈 아래관절과 중쇠뼈 위 관절면과의 폭이 좌우 균등하게 보이는가 여섯번째 상하치열궁 등의 장애 음영이 나타났는지 일곱 번째 고리뼈와 중쇠뼈가 머리뼈에 겹침 없이 나타나야 한다. 일곱 개의 항목을 평가점수는 5점(최고점수), 4점(높은점수), 3점(중간점수), 2점(낮은점수), 1점(제일 낮은 점수)으로 책정하였다.

2.2. 물리적평가

객관적 평가는 골절된 치아돌기 검사한 영상을 평가하기 위하여 이미지프로그램을 이용하여 신호대잡음비를 계산 하였다. 중요한 부위의 목뼈의 치아돌기와 중쇠뼈에 나사못 삽입 수술에서 정중앙에 삽입되었는지를 확인 하고 촬영한 영상을 판독할 수 있는지를 나사못 삽입 한 부위를 ROI 를 설정한 후 나사못이 삽입한 부위 신호 평균값과 표준편차를 측정하여 측정값을 알아보고자 한다. 또한 디지털 영상에서 신호 대 잡음비는 신호대 잡음의 상대 크기를 계산하는 것으로 데시벨 이라는 단위가 사용되며 Eq. (1)를 사용하여 값을 구한다.

\(\begin{align} SNR = \frac{ROI_{Mean}}{ROI_{SD}}\end{align}\)       (1)

기준영상보다 비교영상의 신호대잡음비가 높을수록 노이즈가 적고 신호수가 많아 영상의 선예도와 해상력이 좋다.

Table 1과 같이 급내상관계수(Intraclass Correlation Coefficient, ICC)는 반복성과 재현성을 지표로 평가한다. 그리고 연속측정법을 통해 정확도 변수를 파악하여 분석을 통해 Cronbach Alpha 값으로 평가한다.

Table 1. Intraclass Correlation Coefficient (Cronbach Alpha)

Ⅲ. RESULT

본 연구는 목뼈의 치아돌기와 중쇠뼈의 골절상태를 확인하기 위하여 Cervical spine Random Phantom과 일반촬영장치(DKⅡ-525)를 이용하여 영상을 Fig. 3, 4과 같이 획득하였다. 주관적 평가를 위하여 병원 영상의학과 임상 경력 10년 이상 방사선사 5명과 정형외과 레지던트 3명의 의사에게 평가를 요청하였으며, X선관을 다리쪽을 향하여 15° 기울여 검사 시 29점으로 높은 점수를 받았으며 Fig. 3, Table 3로 나타내었다. X선관을 머리쪽을 향하여 10° 기울여 검사 시 33점으로 Table 4, Fig. 4로 나타내었다. 그리고 객관적 영상평가를 위하여 Fig. 3,4 이용하여 Fig. 5, 6과 함께 신호대잡음비(SNR)를 산출했다. 그리고 영상 신호평균값 및 영상신호표준편차 값을 산출을 위하여 1662 mm²에서 ROI를 설정하여 측정하였다. 측정한 결과 골절 되어진 치아돌기와 중쇠뼈에 나사못이 중앙에 정확히 삽입되어진 주관적 평가에서 X선관을 15° 다리쪽을 향하여 기울여 검사한 영상에서 신호대잡음비(SNR)가 6.032로 가장 높았으며 Table 3로 나타내었다. X선관을 머리쪽을 향하여 10° 기울여 검사시 신호대잡음비(SNR)가 7.840으로 높았으며 Table 4로 나타내었다. 그리고 통계적 분석결과 Table 5과 같이 Cronbach Alpha 값이 0.791로 산출되었다. 0.7 이상이므로 신뢰도가 '매우좋음'으로 평가할 수 있다. Table 5과 같이 ICC test 평균 측도 값이 0.791로 측정되었으며 Table 6과 같이 유의확률(p)이 0.042로 통계적으로 유의하다.

Fig. 3. Odontoid and Axis Open mouth projection Image.

Fig. 4 Odontoid and Axis Open mouth projection Image.

Table 2. Odontoid and Axis Open mouth Feet projection Evaluation core of Radiological Technologists and Orthopedic doctor

Table 3. Odontoid and Axis Open mouth Feet Evaluation score of SNR

Table 4. Odontoid and Axis Open mouth head Evaluation score of SNR

Table 5. Reliable Statistics

Fig. 5. Open mouth feet 15°Image SNR ROI.

Fig. 6. Open mouth head 10°Image SNR ROI.

Table 6. Intraclass Correlation Coefficient

Ⅳ. DISCUSSION

목뼈가 외상에 의한 고리치아돌기 골절, 류마티스에 의한 고리중쇠관절 이상 등의 병변 유무를 진찰을 위해 병원내원 영상의학과에서 고리뼈와 중쇠뼈 전후방향 검사한다. 또한 목뼈 퇴행성 변화는 나이가 들어가면서 시작이 되어 60세 이상은 약 80%가 X선 검사에서 퇴행성 질환을 가지고 있다^[8]. 인체의 기본적인 구조는 뼈대(skeleton)로 이루어져 있다. 목뼈손상이 의심되어 후송되어 오는 환자의 경우 목뼈절대 안정을 취해서 과도한 움직임으로 인한 손상부위의 악화를 피하고 검사 시 자세변환은 물론 기능검사에서 특히 주의해야 한다. 그리고 목뼈에 통증을 일으키게 또한 머리, 목, 상지 뼈 부분에서 증상을 나타낼 수 있다^[9]. 진단은 X선 검사한 영상에서 고리뼈 전방에서 중쇠치아 돌기까지 간격이 3~5 mm가 이상이거나 굴곡-신전 측면 영상에서 5 mm 이상이면 횡쪽으로 인대 파열을 의미하며^[10], Jefferson 골절 시 개구 촬영에서 환추 외측괴가 축추의 상관절면에 대해 외측으로 전이된 좌우의 합이 7 mm 이상 이면 횡 인대의 파열을 진단할 수 있다. 컴퓨터단층검사에서 치아돌기 골절을 확인 할 수 있으며, MRI 지방을 줄여서 T2 강조 영상에서 신호강도에서 가로 파열을 진단할 수 있다^[11]. 수술은 Magerl의 첫 번째 목뼈와 두 번째 목뼈의 나사못 고정과 후방 강선고정 수술을 병용하는 방법이 많이 이용되고 있으며 수술 후 예후도 좋다. Gallie형이나 Brooks-Jenkins의 강선을 이용한 후방고정은 1경추의 후방 환이 완전해야 강선을 통과시켜 이식골을 고정 할 수 있으므로 Jefferson 골절이 있는 경우에는 골절 된 후방 환이 유합된 후에 고정 술을 시행해야 한다^[12,13]. X선 영상으로부터 고리뼈와 중쇠뼈의 정렬을 볼 경우에는 중쇠치아돌기 외측면과 고리뼈 외측과 내측면과의 폭이 좌우가 같고 고리뼈 아래 관절면과 중쇠뼈 위 관절면과의 좌우균등하고 또한 평행으로 유지되고 있는 것이 정상으로 판단된다^[14]. 그리고 목뼈 검사에서 고리뼈와 중쇠뼈 전후방향 검사(open mouth view, den' view)은고리치아돌기 골절을 진단 시 매우 좋은 검사 방법이다^[15]. 또한 목뼈의 측방향 검사에서는 고리치아돌기 골절 영상에 잘 관찰되어 측방향 촬영에서 진단적 가치가 높다고 할 수 있다^[16]. 목뼈 전후방향 검사에서 고리치아돌기 관찰하고자할 때에는 반드시 입을 벌리고 검사하여야 간격과 루시카관절(Luschka joint)의 형태학적 변화를 관찰할 수 있고 목뼈 전후검사도 함께 이루어져야 할 것이다^[17]. 그리고 전방 치상돌기 나사못 고정술은 골절에 대한 직접적인 고정술이며 골이식이 필요없고 상대적으로 비침습적이며 환자의 수술 후 불편함을 감소시키고 재원일수를 줄일 수 있는 장점이 있다.

Ⅴ. CONCLUSION

본 연구는 목뼈 X-선 검사에서 목뼈의 골절 되어진 치아돌기와 중쇠뼈의 선예한 영상을 얻기 위해 Cervical Spine Rando Phantom을 이용하여 자세와 X선관 각도를 변경하여 검사 후 영상을 병원 영상의 학과에서 10년 이상 근무한 방사선사 5명과 정형외과 3명의 레지던트 의사에게 의뢰하여 주관적 영상평가 한 결과 X선관을 다리쪽을 향하여 15° 기울여 검사 시 방사선사 18점과 정형외과 의사에게 11점 등 총 29점, 머리쪽을 향하여 검사 시에는 10° 기울여 검사 시 방사선사 20점과 정형외과 의사 11점 총 33점으로 높은 점수를 받았다. 평가한 점수를 SPSS ver. 3.0을 통해 유의성을 검증하였으며 Cronbach Alpha 값이 0.791로 유의하게 높았다. 또한 영상의 관심영역(ROI)을 설정하여 SNR를 산출한 결과 주관적평가의 X선관을 15° 다리쪽을 향하여 기울여 검사한 영상에서 신호대잡음비 측정치가 6.032로 가장 높았고 X선관을 머리쪽을 향하여 10° 기울여 검사 시 7.840으로 가장 높았다. 골절되어진 치아돌기와 중쇠뼈의 검사 시 X선관 각도를 다리쪽을 향하여 15°에서 머리쪽을 향하여 10° 기울여 검사한다면 선예한 영상을 얻을 수 있을 것으로 사료된다.