교신저자：이동희, 480-130 경기도 의정부시 금오동 65-1  가톨릭대학교 의과대학 의정부성모병원 이비인후과학교실
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서     론

   부비동이 정상적인 기능을 하기 위해서는 자연공의 개방과 섬모의 충분한 갯수 및 정상적인 움직임, 정상적인 분비물의 생성이 중요한 요소인데, 이런 요소들의 변화가 부비동 내에 분비물이 저류되는 원인이 되며 이 중 가장 중요한 인자는 자연공의 폐쇄이다.¹⁾ 자연공의 폐쇄는 감염이나 알레르기에 의한 비점막의 부종, 비용종 및 여러 구조적 인자 등에 의해 일어나며 일단 자연공이 폐쇄되면 부비동 내의 환기장애가 생겨서 부비동의 산소 분압이 저하되고 분비물이 축적되어 세균의 증식이 활발해져 부비동염이 발생한다.²⁾ 하지만 이러한 중요성에도 불구하고 상악동 자연공을 포함한 천문부는 해부학적 특성상 관상 및 축상면 만으로 구성된 전산화 단층촬영에서는 단면 관찰에 많은 어려움을 갖는다.
   최근 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어의 발전에 힘입어 개인용 컴퓨터에서 손쉽게 3차원 영상의 합성을 이용하여 거리 및 면적과 용적의 계측이 가능해졌고 원하는 각도로 가상의 절단면을 얻을 수 있게 되었다. 저자들은 컴퓨터를 이용하여 전산화 단층촬영의 입체적 분석으로 상악동 함기화의 정도를 측정하고 상악동 자연공을 관찰하였으며, 일측성 상악동염 환자의 자연공의 폐쇄 정도와 상악동 함기화 용적의 감소간의 관련성을 알아보고자 하였다. 이를 통하여 전산화 단층촬영의 3차원 영상 재구성이 전반적인 비부비강의 통기화 및 자연공의 개방성을 확인하는데 있어서의 유용성을 알아보고자 하였다.

대상 및 방법

   2003년 1월부터 2003년 5월까지 수술 및 진단 목적으로 시행한 부비동 단순촬영에서 만성 부비동염이 의심되어 3~4주간의 약물치료를 하였으나 증상의 호전이 없었던 환자들을 대상으로 부비동 전산화 단층촬영을 시행하여 일측성 만성 상악동염으로 진단 받은 환자 10명(남자 6명, 여자 4명, 평균 연령 36.0세)을 대상으로 후향적 조사를 하였다. 병력 상에서 악안면 외상과 부비동 수술의 과거력이 있는 환자는 대상에서 제외하였다. 고해상도 전산화 단층촬영은 120 kV, 180 mAs의 조건 하에서 2.5 mm 절편간격으로 1초의 scanning time으로 연속 촬영하였다. 3차원 재구성은 CyberMed사의 Vworks^TM 4.0을 사용하였다. 전산화 단층촬영 상에서의 상악동 자연공은 다음과 같은 방법으로 정의하였다. 먼저 상악동 자연공이 가장 잘 보이는 전산화 단층촬영 관상면에서 자연공의 축(axis)에 수직인 가상의 절단면을 잡고, 그 절단면상에서의 영상을 3차원 영상합성기법을 이용하여 획득하였다. 재구성을 통하여 획득한 영상을 자연공의 축을 따라서 연속적으로 이동시키면서 상악동 자연공을 관찰하였고, 이중에서 상악동의 자연공이 최소로 되는 영상에서의 가장 좁은 부위를 "maxillary ostium on CT"로 정의하였다(Fig. 1). 그리고 "maxillary ostium on CT"의 공기 음영을 컴퓨터를 이용하여 면적을 구하였다(Fig. 2). 상악동내 함기화의 부피를 구하기 위한 영상합성은 surface-rendering 방법을 이용하여 -1,024 HU를 역치로 하고 관심부위만을 설정하여 용적을 구하였다(Fig. 3). "Maxillary ostium on CT"의 면적과 상악동내 함기화 부피의 감소 정도는 다음과 같은 방법으로 구하였다.

   Degree  of decreased area/volume(%)= area/volume of normal side-area/volume of diseased side/ area
   Degree of decreased area/volume(%)= --------------------------------------×100
   Degree of decreased area/volume(%)=                            area/volume of normal side

   모든 수치는 평균±표준편차로 표시하였고, 통계분석은 SPSS for windows(version 10.0, SPSS Inc., Chicago, IL)를 이용하여 Wilcoxon signed rank test와 Spearman's rank correlation을 실시하였으며, p<0.05인 경우에 통계적 유의성이 있는 것으로 간주하였다.

결     과

   일측성 상악동염에서 이환된 측의 "maxillary ostium on CT"의 면적은 11.10±14.40 mm²이었고 정상인 측의 면적은 24.20±18.64 mm²로, 이환된 측의 면적이 유의하게 감소되어 있었다(Fig. 4)(p=0.005).
   전산화 단층촬영에서 공기음영의 역치인 -1,024 HU을 기준으로 비부비강 전체의 통기화 부위를 표현할 수 있었고(Fig. 3), 그 중 상악동의 부피를 선택적으로 측정할 수 있었다. 일측성 상악동염에서 정상인 측의 상악동내 공기의 부피는 13.29±9.76 mL이었고 이환된 측은 4.71±3.12 mL로 정상인 측보다 감소되어, 이 둘 간에는 유의한 차이가 있었다(Fig. 4)(p=0.005).
   하지만, 일측성 상악동염의 이환된 상악동에서의 "maxillary ostium on CT"의 면적 감소 정도와 상악동내 공기의 부피 간에는 유의한 상관관계가 발견되지 않았다(Fig. 5).

고     찰

   상악동은 태생기에 가장 먼저 발생하는 부비동으로 일차 함기화 동안 shallow pocket으로 존재하다가 세 차례의 급성 성장기를 거쳐 정상적인 함기화가 이루어지면 약 14.75 mL의 큰 동이 된다.³⁾ 만성 상악동염은 염증초기에 점막부종, 혈관의 충혈, 약간의 중성구 침윤이 생기고 장액성 물질이 배출되며, 2차 세균감염이 되면 분비물은 점액농성으로 변한다. 이때 자연공을 통하여 배출이 충분히 일어나면 점막의 부종이 감소되고 상피가 재생하면서 정상적인 조직상과 기능을 회복한다.²⁾ 따라서 자연공의 폐쇄는 부비동염 발생에 중요한 역할을 하며 부비동 수술시에는 충분한 자연공 개구부의 확대와 배농이 필수적이다.⁴⁾
   상악동의 자연공과 천문부에 대한 분석은 비내시경,⁵⁾ 전산화 단층촬영,⁶⁾ 사체해부⁷⁾ 등을 통해 여러 차례 연구된 바 있으나, 이 중 전산화 단층촬영은 비침습적이고 임상에서 이용하기가 편하다는 장점이 있으나 축상면 및 관상면과 같은 2차원적인 영상으로는 3차원적인 비부비강을 정확하게 표현하기 어려워 면적이나 부피 측정에 어려움이 많다. 하지만, 비부비강의 3차원적 구조에 대한 이해는 악안면 외상 환자를 평가하거나, 내시경하 비내수술 준비시 복잡한 구조물들에 대한 공간적 위치관계를 얻기 위하여 매우 중요하며, 그런 이유로 비부비강의 3차원적 구조에 대한 연구가 최근 많이 시도되어 왔고 환기 연구를 위한 비부비동 모형제작의 기초분야에도 이용되고 있다.⁸⁾ 따라서 임상에서의 전산화 단층촬영의 장점을 살리면서도 비부비강의 3차원적 구조를 잘 이해하기 위하여 3차원 영상재건 전산화 단층촬영이 여러 분야에서 각광을 받고 있다.
   컴퓨터 하드웨어 및 영상합성 소프트웨어의 발전은 짧은 시간 내에 개인용 컴퓨터에서 고해상도 부비동 컴퓨터 단층촬영을 이용한 3차원 영상합성이 가능하게 하였는데, 3차원 영상재건 전산화 단층촬영은 기존의 축상면 영상과 관상면 영상을 가지고 특수 영상재건 소프트웨어 프로그램을 이용하여 다시 3차원적인 영상을 재건하는 방법이다. 따라서 이런 3차원 영상재건 전산화 단층촬영은 2차원적인 영상에서는 이해하기 어려운 3차원적인 구조물을 올바르게 이해할 수 있게 해주며, 단면 영상에서는 얻을 수 없는 정보를 제공해준다. 즉, 비부비강의 3차원적인 복잡한 구조에 대한 전반적인 이해, 즉 주요 구조물들 간의 거리 및 상호관계, 특정 부위의 단면적, 부비동과 같은 특정 공간의 부피 측정이 가능하게 되었다. 이러한 방법은 내시경하 비내수술 전 평가와 같은 임상목적 및 한국인의 연령과 성별에 따른 비부비동의 발달 정도의 측정과 같은 기초연구에도 유용하리라 생각된다. 특히 사체 해부를 통하지 않고도 많은 수의 개체에 대한 비부비동의 구조에 대한 연구를 할 수 있다는 장점은 이비인후과 영역에서의 3차원 영상재건 전산화 단층촬영의 많은 활용 가능성을 보여준다. 본 연구에서는 개인용 컴퓨터에서 CyberMed사가 개발한 Vworks^TM 4.0을 사용하여 3차원적인 영상을 재건할 수 있었다. 국내에서도 Kim 등⁹⁾이 3차원 구성을 통하여 비제봉소, 전두봉소, 상안와 사골봉소, 전두와봉소, 사골포 및 구상돌기, 지판 등 일반적인 구조물을 확인하였으며, 술 전 중요 구조물의 평가와 특히 개인차가 심한 전두와의 해부학적 변이를 이해하는데 도움이 된다고 보고한 바 있다. 이러한 3차원 영상재건 전산화 단층촬영의 장점 중에는 3차원적 입체 구성에 이용된 Dicom 파일이 높은 해상도를 지니며 촬영시 입력된 촬영조건을 이용하여 실제거리 및 면적, 부피의 환산도 가능하다는 점을 빼놓을 수 없다.
   단층촬영된 영상에서 모든 조직은 밀도에 따라 고유의 값을 가지므로 보고자 하는 조직의 밀도에 역치를 주면 그 조직과 같은 값을 갖는 부위만의 영상을 얻을 수 있다. 이와 같은 방법으로 공기 부위의 역치인 -1,024 HU에 기준을 두어 부비동내 함기부위의 영상 및 용적을 손쉽게 얻을 수 있었다.
   전산화 단층촬영을 이용한 상악동내 부피의 측정은 국내에서는 Kim 등¹⁰⁾이 일차성 상악동 형성부전환자의 좌우 용적을 측정하여 비교한 바 있다. 하지만 이 연구에서는 전산화 단층촬영에서 얻은 2차원적인 영상을 가지고 부피를 추정하였기 때문에 정확한 용적 자체를 측정할 수는 없었다. 일측성 상악동염 환자를 대상으로 한 본 연구에서 정상인 상악동내 공기의 부피는 13.29±9.76 mL로서, 이는 일반적으로 상악동의 용적으로 널리 인용되는 수치인 14.75 mL와 유사하였다.³⁾ Ikeda 등¹¹⁾도 전산화 단층촬영을 이용하여 상악동의 부피를 측정하여 26.9 mL로 보고하였으나, 이는 관상면 영상이라는 2차원적 영상을 이용하여 측정한 것이므로 본 연구에서의 방법보다 오차가 많을 것으로 생각된다.
   전산화 단층촬영에서는 얻을 수 없는 많은 정보를 3차원 영상재건 전산화 단층촬영이 제공하는 것은 사실이지만, 아직까지는 비부비강의 모든 3차원적인 구조를 세밀하게 보여주는 것은 아니다. 특히 상악동의 자연공은 그 위치한 면(plane)이 비스듬하여 3차원 영상재건 전산화 단층촬영에서도 정확한 측정을 위해서는 특별한 주의가 요한다. 본 연구에서도 다른 사골동의 기포와 구분을 하기 위하여 먼저 상악동을 중심으로 상악동의 배출로를 찾고 이를 축으로 이 축에 수직인 면(plane)을 재건하여 이 면을 위, 아래로 움직이면서 상악동의 자연공의 위치를 추정하였다. 다만, 이러한 방법으로 찾은 상악동의 자연공은 실제 천문부의 자연공과는 약간의 차이가 있을 수 있으며, 그런 이유로 저자들은 상악동의 자연공에 대한 3차원 영상재건 전산화 단층촬영 분석에서 "maxillary ostium on CT"라는 새로운 개념을 도입하였다. 하지만 실제의 상악동의 자연공이 본 연구에서 사용된 "maxillary ostium on CT"의 면과 반드시 일치하지는 않음으로, 결과를 분석할 때에는 이 점을 감안하여야하며 앞으로의 연구에서는 이러한 오차를 줄이는 노력이 필요할 것으로 생각된다.
   상악동의 자연공의 크기에 대해서는 변이가 많은 것으로 알려져 있는데, 보통 직경이 2~4 mm인 것으로 보고되고 있으나¹²⁾ 자연공이 원형보다는 타원형임을 감안하면 장축이 6.8 mm, 단축이 2.1~2.5 mm라는 보고가 더 적합할 것으로 생각된다.¹³⁾ 후자를 기준으로 상악동 자연공의 면적을 계산하면 약 11~13 mm²이 될 것이나, 위의 보고에서 언급했듯이 개체마다 장축은 3.7~14.5 mm, 단축은 1.1~6.0 mm의 큰 차이를 보이므로 정확한 평균값을 구하기는 어려울 듯 하다. 본 연구에서는 정상인 상악동의 "maxillary ostium on CT"의 면적은 24.20±18.64 mm²이었다.

결     론

   저자들은 개인용 컴퓨터에서 3차원 영상재건 프로그램을 이용하여 고해상도 비부비동 전산화 단층촬영에서 얻은 데이터를 이용한 3차원 영상재건을 하였다. 저자들은 이를 통하여 일측성 만성 상악동염 환자에서의 상악동의 자연공을 대표하는 "maxillary ostium on CT"와 상악동내의 함기화 정도를 측정하여 비교하였다.
   비록 본 연구에서는 그 상관관계가 명확하지 않았고, 연구의 대상이 적은 관계로 명확한 통계적 의미를 찾기에는 많은 여려움이 있었지만, 저자들의 연구가 앞으로 이비인후과 영역에서의 3차원 영상재건 전산화 단층촬영의 유용성을 보여 주었다고 생각하며, 앞으로의 이 분야에서의 연구에 초석이 되기를 바란다.

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