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JKDSA 2012 ; 12(1) : 17-23 Original Article 맥박산소측정기 (pulse oximetry) 를이용한치수생활력측정과기존방법과의비교 서울대학교치의학대학원, * 치과마취과학교실, 소아치과학교실, 서울대학교치과병원장애인구강진료실, 서울대학교의학연구원의용생체공학연구소 Pulp Vitality Evaluation and Comparison with Old Methods Using Pulse Oximetry Ikjae Kwon, Kwang-Suk Seo*, Jung-Wook Kim, Juhea Chang, and Hyoun-Joong Kong Seoul National University School of Dentistry, *Department of Dental Anesthesiology, Department of Pediatric Dentistry, Seoul National University School of Dentistry, Clinic for Persons with Disabilities, Seoul National University Dental Hospital, Institute of Medical and Biological Engineering, Medical Research Center, Seoul National University, Seoul, Korea Background: This study evaluated pulp vitality of anterior permanent teeth using pulse oximetry (PO), which is already used for monitoring of patient s SpO 2 and pulse rates (PR). Also we compared with ice tests and electric pulp test (EPT). Methods: 9 teeth, endodontic treated, were selected as non-vital teeth group. 17 vital teeth were selected as control group. Our aim is to compare sensitivity, specificity, positive predictive value (PPV) and negative predictive value (NPV) of ice test, electric pulp test and pulse oximetry, respectively. Pulse oximetry has two test results, SpO 2 and pulse rates. Also we calculated correlation and statistical significances by Pearson s test between EPT and pulse oximetry. Results: Sensitivity, specificity, PPV, NPV were calculated on each tests. Ice test has results of 1.00, 0.89, 0.94 and 1.00, respectively. EPT has results of 0.94, 0.78, 0.89 and 0.88 respectively. SpO 2 has results of 0.94, 1.00, 1.00 and 0.90, respectively. PR has results of all 1.00. Conclusions: PO showed relatively accurate, stable and objective results on both SpO 2 and PR. Percentage of ability of accurate diagnosis for vital teeth is 94% for ice test, 89% for EPT, 100% for SpO 2 and PR. Percentage of ability of accurate diagnosis for non-vital teeth is 100% for ice test, 88% for EPT, 90% for SpO 2 and 100% for PR. In additions, PR could be more accurate and significant tests than SpO 2. Key Words: Pulse oximetry, Pulse rates, Pulp vitality, Dental sensor holder 치수검사는치과의사가치아를진단하고치료계획을세우는데있어서매우중요한요소이다. 하지만치수는법랑질과상아질이라는단단한경조직으로둘러싸여있다는특징때문에생활력을측정하는데많은어려움이따른다 [1]. 이제까지치수검사를위해여러가지방법들이고안되었는데, 크게치수감수성검사 (pulp sensibility test) 와치수생활력검사 (pulp vitality test) 로나누어볼수있다. 치수감수성검사에 는온도검사인냉검사 (cold test) 와온검사 (heat test), 전기치수검사 (electric pulp test), 와동검사 (test cavity) 가있고치수생활력검사에는 laser Doppler flowmetry (LDF), 그리고, 환자의산소포화도감시에사용되는맥박산소측정기 Received: 2012. 3. 28 Revised: 2012. 4. 2 Accepted: 2012. 4. 2 Corresponding Author: Kwang-Suk Seo, Department of Dental Anesthesiology Seoul National University School of Dentistry, 101 Daehaka-ro Jongno-gu, Seoul, 110-768, South Korea Tel: +82.2.2072.0622 Fax: +82.2.766.9427 email: stone90@snu.ac.kr * 이연구는 2009 년도서울대학교치과병원일반연구과제연구비지원을받음. ( 연구번호 04-2009-0036) JOURNAL OF THE KOREAN DENTAL SOCIETY OF ANESTHESIOLOGY 2012 Mar; 12(1) : 17-23 17

Ikjae Kwon, et al: Pulp Vitality Evaluation and Comparison with Old Methods Using Pulse Oximetry (pulse oximetry) 를이용하여평가하는방법이있다 [2]. 이중에서현재임상에서가장많이사용되고있는검사는온도검사중하나인냉검사와전기치수검사로치수감수성검사이다. 이들은치수에대한감각반응을검사하므로치수의혈류를직접적으로검사하지는못한다. 그리고환자의주관적인반응에의존하게되고검사자체가환자의불쾌감과고통을유발시킬수있어협조도가나쁜어린이나지적장애인에게는사용하기어렵다. 치수감수성검사는치수의신경학적관점에서접근한것으로외상등의원인으로인해치수에서혈류공급은정상이나신경에일시적인마비 (paresthesia) 가온경우에는치수생활력을허위음성 (false negative) 으로얻을가능성이크며, 반대로신경감각은있으나혈류공급이잘안되어허위양성 (false positive) 으로얻을가능성도있다 [3]. 치수생활력검사를위해고안된방법인 laser Doppler flowmetry (LDF) 와맥박산소측정기방법은치수를신경학적관점에서감수성을검사하는것과달리혈류학적관점에서치수의혈류를직접적으로측정한다 [4]. 이중맥박산소측정기는 LDF에비해비용이저렴하고현재임상에서전신마취나진정요법시손가락이나귓불에센서를적합하여산소포화도측정을하는안정성이검증된기구이다. 또한비침습적인방법으로혈액의산소포화도를측정할수있는기구로검사시환자의불쾌감이나통증이없고객관적으로혈류를검사할수있다 [5,6,7]. 맥박산소측정기는산소결합헤모글로빈 (oxygenated hemoglobin) 과산소비결합헤모글로빈 (deoxygenated hemoglobin) 이적색광과적외선을흡수하는비율이달라지는원리를이용한다 [8]. 현재임상에서쓰이는맥박산소측정기는 660 nm과 910 nm의파장을주로사용하는데, 이렇게두파장의빛이혈관을통과하면산소결합헤모글로빈과산소비결합헤모글로빈의비율차이에따라적색광과적외선의흡수되는비율이달라져서수신부에서받는빛의양이달라진다. 이달라지는빛의양을계산하여산소포화도를측정하게된다 [9]. 현재기존의맥박산소측정기를이용한치수생활력검사연구에서산소포화도의수치를이용하여실활정도를평가하는보고들이있는데 [2,6], 이러한연구의결과가기계의오류 인지아니면실제로측정된것인지평가하기에어려운점이있다. 특히논리적으로산소포화도가낮게나오는경우를불활치로판단하는것은논리적인오류가있다. 그래서본연구에서는손가락의정상적인맥박수의측정을함께시행하여맥박산소측정기의정확도를증가시키고자하였다. 이것을확인하고자이미근관치료가완료되어실활됨이확실한영구전치와치수생활력이있는영구전치에서산소포화도 (SpO 2 ) 와박동수 (pulse rates, PR) 를측정하여기존방법인냉검사, 전기치수검사와함께맥박산소측정기검사의민감도 (sensitivity), 특이도 (specificity), 양성예측치 (positive predictive value), 음성예측치 (negative predictive value) 를비교하였다. 본연구는서울대학교치의학대학원연구윤리위원회 (IRB) 의승인을획득하고, 본연구에대하여설명을듣고서면으로동의를한환자에서시행하였다. 피험자는서울대학교치과병원에서진료를받은기록이있는환자로다음과같은조건을모두만족하는치아를가지고있는환자를선택하였다. 1) 상하악절치중에근관치료를이미완료하여실활이확실하다고판단되는치아가있는경우 2) 1) 의조건을만족하는치아가금속도재관 (PFM) 이나전부도재관 (all ceramic) 등의수복물을하지않아냉검사, 전기치수검사, 맥박산소측정기검사를하는데문제가없는경우 3) 1) 의조건을만족하는치아가치아의해부학적인외형문제가없어센서를장착하는데어려움이없는경우 4) 실활치이외에동일악궁의절치중에생활력이있다고생각되는치아가존재하는경우 5) ASA 1, 2급에속하며만19세이상의성인 6) 연구방법에대한설명을듣고서면으로동의를한환자위의조건을만족시키는총 7명의환자 ( 남자 4명, 여자 3명 ) 에게서총 26개의치아 ( 실활치 9개, 생활치 17개 ) 를대상으로실험하였다. 실험에참가한환자의평균연령은 18 대한치과마취과학회지제 12 권제 1 호 17-23

권익재외 4 인 : 맥박산소측정기를이용한치수생활력측정 37.57세였다 (Table 1). 치아의실활여부판단은위의 1) 항목과같이근관치료가완전히끝났는지의여부로판단하였다. 근관치료의완료유무는방사선사진을이용해판단하였다. 완전히근관치료가끝난후특별한병적소견이없으면실험대상치아로포함하였다. 모든시험자에서총 3가지의치수검사를시행하여 4가지의측정값을얻었다. 전통적으로많이써오던방법으로는온도검사중냉검사와전기치수검사를시행하였고, 새로운방법으로는맥박산소측정기검사를이용하였다. 맥박산소측정기검사의측정값으로는산소포화도와박동수를모두측정하여비교하였다. 온도검사중냉검사는얼음을이용하였다. 치관부위에얼음을적합했을시정상적으로차가움을느낄시에는 (+) 로느끼지못할시에는 (-) 로표시하였다. 전기치수검사는신흥덴탈사의치수진단기 ( 품명 A30260, 신흥덴탈사, KOREA) 를이용하였다. 0부터 64까지의단계로나누어져있으며반응이없을경우에는 (-) 로반응을할경우에는반응을하는최초값을기록하였다. 맥박산소측정기 (MP57OT, MEKICS Co., Korea) 는 2대를사용하였는데, 하나는손가락에또하나는치아용으로사용하였다 (Fig. 1). 광센서는기존에사용되고있는천지인메디칼사의인체신호감지용의료용센서 ( 품명 A58060, 천지인메디칼, KOREA) 를사용하였다. 센서의고정을위해서추가적으로집게를사용하여센서에부착하였다. 지름 1 mm의원형구멍을통해빛이치아를통과할수있도록설계되었으며, 센서의위치는치은연상방 1 mm에위치할수있도록조절하였다 (Fig. 2). 맥박산소측정기하나는손가락에적용하여정상적인산소포화도와박동수를확인하면서또다른맥박산소측정기는치아에적용하였다. 집게형의센서를치아에최대한밀착시켜서고정하였으며, 집게만으로고정되지않을경우에는술자의손을이용하여고정하였다. 집게의위치는센서의발신부가협측에위치하고수신부가설측에위치하도록하였으며, 치은연 1 mm 상방에서센서의발신부에서빛을보내면 JOURNAL OF THE KOREAN DENTAL SOCIETY OF ANESTHESIOLOGY 2012 Mar; 12(1) : 17-23 19

Ikjae Kwon, et al: Pulp Vitality Evaluation and Comparison with Old Methods Using Pulse Oximetry 설면의수신부에서빛을받아산소포화도와박동수값을계산하도록하였다 (Fig. 3). 각각의치아에대해서냉검사, 전기치수검사와함께맥박산소측정기검사의산소포화도와박동수의총 4가지의검사값을측정하였다. 산소포화도와박동수가 1분이지나도적절한측정값이나오지않으면실활된것으로판단하였고, 손가락에서맥박수와치아에서측정한맥박수가동일한값이나오면생활력이있는것으로판단하였다. 4가지검사값에대하여해당치아의실제실활여부와비 교하여참양성 (true positive), 참음성 (true negative), 거짓양성 (false positive), 거짓음성 (false negative) 으로분류하였다. 이를바탕으로민감도, 특이도, 양성예측치, 음성예측치를계산하였다. 민감도는 ( 참양성의수 ) / ( 참양성의수 + 거짓음성의수 ) 로계산하였으며, 특이도는 ( 참음성의수 ) / ( 거짓양성의수 + 참음성의수 ) 로계산하였다. 양성예측치는 ( 참양성의수 ) / ( 참양성의수 + 거짓양성의수 ) 로계산하였으며, 음성예측치는 ( 참음성의수 ) / ( 거짓음성의수 + 참음성의수 ) 로계산하였다. 남자 4명여자 3명의총 7명의환자군에서실활치 9개, 생활치 17개의총 26개의치아에서냉검사, 전기치수검사, 맥박산소측정기검사를시행하였다. 7명의환자군에서 4가지측정값을치아의생활력유무와함께 Table 1에정리하였다. Table 2에서각각의환자에대해서손가락과치수에서측정한산소포화도의비율을계산하였다. 치수에서측정한산소포화도는생활력있는치아의값을평균하여구하였다. 한환자의경우비율이 0.85로적게나왔으며나머지 6명의 20 대한치과마취과학회지제 12 권제 1 호 17-23

권익재외 4 인 : 맥박산소측정기를이용한치수생활력측정 환자에서는 0.97-1.01 범위내의비율을보여주었다. 냉검사에서는 9 개의실활치중 1 개의치아가생활치로 (Table 3), 전기치수검사의경우에는 9개의실활치중 2개의치아가생활치로, 17개의생활치중 1개의치아가실활치로진단되었다 (Table 4). 맥박산소측정기검사중산소포화도값은 17개의생활치중 1개의치아가실활치로검사되었고 (Table 5) 손가락과치아의박동수값의비교한경우에는시험한결과와실제생활력여부가모두일치하게나왔다 (Table 6). 각각의검사에서민감도, 특이도, 양성예측치, 음성예측치를구한결과를 Table 7에정리하였다. 치수에서생활력측정을위해현재까지다양한방법의맥박산소측정기를이용한연구가발표되어있는데, 가장핵심이되는부분은적절한형태의센서를고안하여치아에적용을시키는것으로여러가지형태가고안되었다 [10,11]. Noblett 등과 Kahan 등의연구에서는치과에서사용하는러버댐클램프를이용하여치아에고정하였으며 [12,13], Goho 등의연구에서는귀에적합하는맥박산소측정기를수정하여사용하였다 [14]. 또한 Gopikrishna 등의연구에서처럼집게형태의센서고정원을직접제작하여실험을한경우도있다 [15,16]. 본연구에서는기존의인체신호감지용전극을그대로이용하여인체에무해하도록하였으며추가적인집게를이용하여센서를고정하는방식을택하여산소포화도와박동수를측정하였다. 치아에센서를적합시킬때에는센서의위치가중요하다. 너무치관쪽으로센서가위치하면치수의혈류를감지할수없고너무치은쪽으로위치하면치은의혈류가치수의혈류를측정하는데방해를 하기때문이다. 본연구에서는치은연에서 1 mm 떨어진곳에센서가위치하도록집게를위치시켜치은의방해를최소화하였으며, 치수의혈류를측정하는것에도부족함이없도록하였다. 맥박산소측정기를이용한치수의생활력측정에서정확도를측정하여기존의치수검사와비교한논문은많지않다. Gopikrishna 등의연구에서는냉검사, 전기치수검사, 맥박산소측정기검사의민감도, 특이도, 양성예측치, 음성예측치를비교하였고 [16], Karayilmaz 등의연구에서는 LDF, 맥박산소측정기와전기치수검사의정확도를서로비교하였다 [17]. 선행된연구에서는맥박산소측정기의산소포화도값만을가지고정확도를비교하였지만본연구에서는손가락과의맥박수값을같이비교해서산소포화도값의정확도와차이가있는지알아보았다. 완벽한치수생활력의진단을위해서는병이존재할때, 즉치수가실활이되었을때검사값이음의값을가지고병이존재하지않을때, 즉치수가생활일때검사값이양의값을가져야한다. 이척도를측정할수있는것이민감도, 특이도, 양성예측치, 음성예측치이다. 이값들을비교해보면검사의정확도를다양한측면에서비교할수있다 [18]. 민감도는실제질병이존재하는환자를검사해낼수있는능력을말한다. 치수검사에서는실제생활력이있는치아를양의값으로검사해낼수있는능력을뜻하게된다 [18]. 실제로생활력이있는치아중에서검사를통해생활로나온치아의비율을계산하여구할수있다. 실험결과냉검사의경우 1.00, 전기치수검사의경우 0.94이나타났고, 산소포화도의경우 0.94, 박동수로확인한경우는 1.00으로나타났다. 전기치수검사는방습이제대로이루어지지않거나외상이있어일시적인치근단신경의마비가있을경우에는생활치임에도실활로검사결과가나올수있다 [3]. 산소포화도의경우치아의해부학적형태가산소포화도를읽기힘들거나치은의방해가심할경우생활치임에도검사결과가실활로나올수있다. 하지만박동수의경우냉검사와같이생활치에서실활치로검사값을얻는경우는없었다. 특이도는질병이존재하지않는환자를검사해낼수있는능력을뜻한다. 치수검사에서는실제로실활된치아를음의값으로검사해낼수있는능력이된다 [18]. 방사선검사를 JOURNAL OF THE KOREAN DENTAL SOCIETY OF ANESTHESIOLOGY 2012 Mar; 12(1) : 17-23 21

Ikjae Kwon, et al: Pulp Vitality Evaluation and Comparison with Old Methods Using Pulse Oximetry 통해근관치료여부를확인하여실활되었다고판단되는치아중에서검사를통해실활치로나온비율을계산하여구하게된다. 실험결과냉검사의경우 0.89, 전기치수검사의경우 0.78로나타났고, 산소포화도의경우 1.00, 박동수의경우는 1.00으로나타났다. 냉검사의경우얼음이녹아서치은을자극할경우환자가반응할수있기때문에실활치에서생활치로읽는오류가있었고, 전기치수검사의경우근관치료를이미한치아였지만전기치수검사에미약하지만반응이존재하였다. 이것의이유로는부근관존재로인한전기치수검사에대한반응과인접치아로전류가흘러서환자가반응을보이는경우가있을수있다. 맥박산소측정기검사의경우실활치의경우모든경우에서산소포화도와박동수가측정이안되었다. 양성예측치는양의결과를가진검사가실제로질병이존재할확률을나타낸다. 치수검사에서는검사결과중에서생활력이있다고나온치아중에서실제생활인치아의비율을나타낸다 [18]. 실험결과냉검사의경우 0.94, 전기치수검사의경우 0.89가나왔고, 산소포화도의경우 1.00, 박동수의경우는 1.00으로나왔다. 이것은산소포화도와박동수모두생활력이있다고검사되었을경우에기존의냉검사와전기치수검사보다더높은정확도를가진다는것을보여준다. 음성예측치는음의경과를가진검사가실제로질병이존재하지않을확률을나타낸다. 치수검사에서는검사결과중에서실활로나온치아중에서실제실활인치아의비율을나타낸다 [18]. 실험결과냉검사의경우 1.00, 전기치수검사의경우 0.88이나왔고, 산소포화도의경우 0.90, 박동수의경우는 1.00으로나왔다. 이는산소포화도와박동수모두실활로검사되었을경우에기존의냉검사와전기치수검사보다더높은정확도를가진다는것을보여준다. 아직까지맥박산소측정기로치수의생활력을측정하는것에는몇가지단점이있다. 첫번째로는다양한치아의해부학적형태에맞게센서를적합시킬수있는기구가필요하다. 치수의작은혈류를측정해야되기때문에약간의떨림이나치아에부적합이있어도잘못된값을나타낼수있다. 두번째로는법랑질과상아질에의한산란이다. 치아경조직에의한산란때문에빛이직진하여센서의수신부에닿지못하고반사되어닿을수있기때문에정확도가떨어질 수있다. 세번째로는치은에의한오류이다. 치은은인체의다른부분에비해혈류량이아주많다. 센서가치은쪽에가깝게위치하게될경우에치은의혈류를읽을수있는문제점이발생할수있다. 맥박산소측정기를이용한치수생활력측정이실제임상에적용된논문은많지않다. Gopikrishna 등의연구에서외상을받은 17명의환자에게서실험을하여외상후초기치근단신경마비로인한가성실활에대하여냉검사나전기치수검사보다더향상된정확도의결과를얻었다는보고가있으며 [3], Kataoka 등의연구에따르면 20명의구인두악성종양환자에게서치수의생활력을맥박산소측정기를이용해측정한결과유의할만한결과를얻었다고하였다 [19]. 이처럼외상을받아신경단절이의심되어전기치수검사등의검사결과가의심되는경우나환자의순응도가떨어져반응을알기힘든소아나장애인환자의경우맥박산소포화도검사가기존의치수검사에비해새로운대안이될수있다. 본연구에서는산소포화도와박동수두가지값을모두치아에서측정하여비교하였다. 비교결과박동수의경우에서보다더정확도가높은결과값이나왔으며유의성도더높았다. 맥박산소측정기를이용한치수의생활력측정에서박동수도하나의중요한검사값이될수있음을보여준다. 본연구에서사용한센서는발신부와수신부가분리되어치아의협면에는발신부가설면에는수신부가위치한다. 이와다르게발신부와수신부가한쪽에위치하여반사되는빛에의해산소포화도와박동수를측정할수있다면센서의디자인도단순화될뿐아니라크기도작아지게되어치아에잘적합시킬수있다. 또한전치설면의설면결절로인해센서가부적합되는경우도방지할수있다 [20]. 발신부와수신부센서가한곳에위치하는경우에대해서는추후좀더발전된논의를위해연구해볼필요가있다고생각된다. 결론적으로맥박산소측정기검사는냉검사와전기치수검사와의비교시산소포화도값에서생활치를실활치로오진할수있는가능성을제외하고는산소포화도값와박동수값에서모두신뢰성있는결과를보여주었다. 생활치를정확히진단할확률은냉검사가 94%, 전기치수검사가 89%, 산소포화도값와박동수값은모두 100% 였으며, 실활치를정확히진단할확률은냉검사가 100%, 전기치수검사가 88%, 22 대한치과마취과학회지제 12 권제 1 호 17-23

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