본 논문에서는 대퇴골두 무혈성 괴사의 자동 진단을 위한 효과적인 대퇴골두 영역의 추출 방법을 제안한다. 대퇴골두의 해부학적 특성과 Hough 변환을 이용하여 대퇴골두 영역을 설정하였고, 변형된 영역 확장법을 적용하여 대퇴골두 영역을 분할하였다. 그리고, 분할된 영역으로부터 대퇴골두 무혈성 괴사의 진단에 필요한 인자를 자동으로 측정하였다. 본 논문에서 제안한 영역 추출 방법은 정상적인 대퇴골두와 무혈성 괴사의 초기 단계의 대퇴골두 뿐만 아니라 괴사가 심한 대퇴골두에 대해서도 좋은 결과를 얻을수 있었고, 본 논문에서 제안한 방법으로 측정된 인자는 대퇴골두 무혈성 괴사의 정량적인 분석 및 진단을 가능하게 한다.
대퇴골두 무혈성괴사는 혈류장애로 인해 대퇴골두의 골세포 괴사가 나타나는 것으로 여러 원인 중 방사선치료도 하나의 원인으로 알려져 있으나 발병률에 대해서는 보고된 바 없는 상태이다. 저자들은 삼성서울병원에서 전골반 방사선치료를 받은 자궁암환자 577명 중 2명의 환자에서 대퇴골두 무혈성괴사를 경험하였다. 2예 모두 전형적인 방사선학적 소견을 보였다. 골반 방사선치료 후 발생하는 대퇴골두 무혈성괴사는 매우 드물게 나타나지만 방사선 조사 범위에 국한된 특징적인 영상의학적 소견을 보이므로 진단에 유념해야 하겠다.
연구배경 : 대퇴골두 무혈성 괴사는 그 병기에 따라 단순 X선과 뼈스캔, MRI상에서 다양하게 보이며 초기에는 X선과 뼈스캔상에서 발견할 수 없는 경우가 흔히 있다. 뼈스캔의 대퇴골두 무혈성 괴사는 그 병기에 따라 다른 형태로 보일 수 있으며 진행된 병변에서는 다른 관절질환과 감별하기 어려울때가 많다. 이에 저자들은 대퇴골두 무혈성 괴사의 병기에 따른 뼈스캔의 유형을 분류하고 다양하게 보일 수 있는 원인을 분석하고자 하였다. 대상 및 방법 : 대상환자는 고관절통과 보행장애를 주소로 내원한 90명의 179개의 대퇴골두를 대상으로 하였고 이들 환자에서 단순 X선과 뼈스캔, MRI가 모두 시행되었으며 후향적 조사에 의하여 비교하였다. 결과: 1) 179개의 대퇴골두 중 156개의 골두는 무혈성괴사를 가지고 있었다. 36개의 대퇴골두는 MRI상 조기 병변이었고 120개는 진행병변이었다. 90명의 환자에서 22명이 한쪽의 병변을 가지고 있었으며 68명이 양측성의 병변을 가지고 있었다. 2) 단순 X선과 뼈스캔의 대퇴골두 무혈성 괴사의 진단율은 MRI를 기준으로 하였을 때 각각 85%, 91.6%였다(Table 1). 3) 9개의 대퇴골두가 뼈스캔상에서 초기의 무혈성 괴사소견(1, 2형)을 보였으나 단순 X선상에서 정상이었다. 이외의 병변들에서는 뼈스캔과 단순 X선의 병기 사이에는 비교적 일치하는 소견을 보였다(Fig. 2). 4) 뼈스캔에는 정상이었으나 13개의 대퇴골두가 MRI상에서는 조기 병변을 보였고, MRI에서 조기병변을 보이는 경우는 뼈스캔상에서 대개 1이나 2의 유형을 보였고 진행병변은 뼈스캔상에서 2, 3, 4형에 해당하였다(Table 2). 5) 뼈스캔상에서 정상소견을 보였으나 MRI에서 무혈성괴사 소견을 보였던 병변은 그 병변의 크기가 1/4에서 1/5정도로 작은 병변이며, 이 작은 병변이 대개는 대퇴골두의 전상방에 위치하며, MRI상의 저신호 강도 띠와 함께 지방골수 신호강도변화를 보였다(Table 3). 6) 뼈스캔상에서 비전형적인 유형을 보인 대퇴골두 무혈성 괴사병변의 단순 X선 소견은 대개가 단순 X선 병기 4와 5에 해당하였고, MRI에서 병변의 크기가 1/2이상의 큰 병변 이었으며 많은 관절삼출액, 심한 관절강 연조직 및 관절막 비후 또는 이차성 골관절염등을 동반하고 있었다(Table 2). 결론 : 결론적으로 뼈스캔은 초기 대퇴골두 무혈성괴사는 단순 X선 보다는 높고, MRI보다는 낮은 진단율을 보였다. 그 원인으로는 초기 병소의 크기와 위치에 따라 다를 것으로 추정된다. 진행성 병변은 MRI상에서 주위의 충혈 정도, 관절삼출액의 정도, 주위의 퇴행성 변화 또는 관절내 연조직 비후의 정도에 따라 다양하게 보이는 것으로 생각된다.
무혈성 골괴사는 골조직 및 골수 조직의 허혈성 상태로 인한 괴사로 정의될 수 있으며, 외상성 및 비외상성으로 구분할 수 있다. 무혈성 골괴사는 대퇴골 골두, 상완골 골두와 같이 장골의 골단 부위에서 주로 발생한다. 기존의 무혈성 골괴사는 대부분 대퇴골 골두에 한정된 증례에 대한 보고 및 연구가 이루어져 왔다. 근위 대퇴골의 무혈성 괴사의 존재는 인공 고관절 전치환술 이후 생물학적 고정 실패의 원인이 된다. 본 저자들은 대퇴골 골두로부터 대퇴골 경부, 간단부 간부 및 원위부에 이르는 골수강내 부위의 대퇴골 전 영역의 무혈성 골괴사가 관찰된 56세 남자 환자에서 인공 고관절 전치환술을 시행하고 2년 추시 결과를 문헌 고찰과 함께 보고하고자 한다.
인체의 해부학적 구조에 관해 다른 영상들보다 정확한 정보를 제공하는 MRI에 대해 많은 연구가 진행중이다. 본 논문에서는 대퇴골두 무혈성 괴사의 자동 진단에 필요한 대퇴골두 영역의 추출에 관한 효과적인 방법을 제안한다. 대퇴골두의 해부학적 특성과 Hough transform을 이용하여 대퇴골두 영역을 설정하였고, 대퇴골두 영역을 분할하는 방법으로서 영역 확장법과 히스토그램 기반 영역 분할 방법의 장점을 결합한 방법을 고안하였다. 본 논문에서 제시한 방법은 정상적인 대퇴골두와 무혈성 괴사의 초기 단계의 대퇴골두 뿐만 아니라 괴사가 심한 대퇴골두에 대해서도 좋은 결과를 얻을 수 있었다.
1992년 12월부터 1994년 6월까지 영남대학교 의과대학 부속병원 정형외과에 내원한 대퇴골두무혈성 괴사 환자 28명, 31 고관절에 대해 시행한 경전자간 회전 절골술의 결과는 다음과 같다. 1. 대상 환자는 한명을 제외하고는 모두 남자였으며, 평균 연령은 44.3세로 삼, 사십대가 대부분이었다. 2. 무혈성 괴사의 원인은 과다한 음주에 의한 것이 18례로 가장 많았고, 괴사의 정도는 Ficat와 Arlet의 분류에 의하면 II a가 16례로 가장 많았다. 3. 절골술 후 고정 방법으로는 screw가 15례, DHS가 16례였고, 고정 방법에 따른 대퇴경간각의 변화로는, screw를 사용한 경우는 술전에 비해 내반고 되는 경향을 보였고, DHS를 사용한 경우는 외반고 되는 경향을 보였다. 4. 술전 대퇴골두 측면 방사선 사진에서 측정한 대퇴골두 전체 관절면에 대한 건전한 관절면의 비는 1/3이하가 8례, 1/3 이상이 23례(74%)이었다. 5. 술후 고관절의 전후면 방사선 사진에서 측정한 비구의 체중 부하면에 대한 전위된 건전한 대퇴골두의 관절면 비는 36% 이상이 24례(78%), 21-35%가 6례, 20% 이하가 1례였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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