3D-CT 를이용한골격성 Ⅲ급개방교합자의악교정수술전, 후설골및상기도의변화 연세대학교대학원치의학과이윤섭
3D-CT 를이용한골격성 Ⅲ급개방교합자의악교정수술전, 후설골및상기도의변화 지도유형석교수 이논문을석사학위논문으로제출함 2008 년 6 월일 연세대학교대학원 치의학과 이윤섭
이윤섭의석사학위논문을인준함 심사위원 인 심사위원 인 심사위원 인 연세대학교대학원 2008 년 6 월일
감사의글 논문이완성되기까지따뜻한배려와함께세심한지도와격려를아끼지않으신유형석지도교수님께진심으로감사드리며, 귀중한시간을내주시어부족한논문을살펴주신백형선교수님, 이기준교수님께깊이감사드립니다. 또한교정학을공부할수있도록기회를주시고인도해주신박영철교수님, 황충주교수님, 김경호교수님, 차정열교수님, 정주령교수님, 이지연교수님, 이정섭교수님께감사드립니다. 이논문이나오기까지격려해주고조언해주었던동기들인성의향선생님, 임경섭선생님, 정다미선생님, 채지현선생님과의국선배님, 후배님모두에게이자리를빌어감사의마음을전합니다. 변함없이헌신적인희생과사랑으로돌보아주시는외할머니, 아버지, 어머니와곁에서큰산이되어주는국립과학수사연구소법의관이상섭선생님, 형수님께고마운마음을전합니다. 2008 년 6 월저자씀
차 례 표차례...iii 그림차례...iv 국문요약...v I. 서론...1 II. 연구대상및방법...4 1. 연구대상...4 2. 연구방법...5 가. 3차원 CT 입체영상 (3D-CT) 제작...5 나. 3차원 CT 입체영상 (3D-CT) 계측...8 3. 계측치의분석및통계처리...14 III. 연구결과...16 1. 조사자의오차검정...16 2. 골격성 III급개방교합군의악교정수술전, 후와정상교합군에있어서 H(Hyoidale) 의 3차원적좌표와각도계측...16 3. 골격성 III급개방교합군악교정수술전, 후 H(Hyoidale) 의 3차원적좌표와각도계측변화...17 4. 골격성 III급개방교합군과정상교합군의 H(Hyoidale) 의 3차원적좌표와각도계측비교...18 5. 골격성 III급개방교합군악교정수술전, 후상기도의부피비교및정상교합군과의상기도의부피비교...19 6. 골격성 III급개방교합군의악교정수술후하악골후퇴량, 후비극상방이동량과악교정수술전, 후상기도부피변화와의상관관계분석...20 IV. 고찰...21 i
V. 결론...28 참고문헌...29 영문요약...36 ii
표차례 Table 1. Definition of landmarks...8 Table 2. Definition of planes...9 Table 3. 3-dimensional measurements of H(Hyoidale) in Cl Ⅲ openbite group and Normal group...16 Table 4. Mean treatment changes of H(Hyoidale) in Cl Ⅲ openbite group...17 Table 5. Comparison of H(Hyoidale), H-Hori angle, H-Mn angle between Cl Ⅲ openbite group and Normal group...18 Table 6. Mean treatment changes of upper airway volume in Cl Ⅲ openbite group and comparison of upper airway volume between Cl Ⅲ openbite group and Normal group...19 Table 7. Correlation between Mandibular setback, PNS impaction and upper airway volume change...20 iii
그림차례 Fig 1. Formation of three dimensional image using V-works TM 4.0 (Cybermed, Seoul, Korea)...5 Fig 2. Segmentation of reconstructed three dimensional image using V-works TM 4.0 (Cybermed, Seoul, Korea)...6 Fig 3. 3-dimensional reconstruction of airway using V-worksTM 4.0 (Cybermed, Seoul, Korea)...7 Fig 4. Reference planes....9 Fig 5. Coordinate axis...10 Fig 6. Measurements of Hyoid bone...11 Fig 7. Measurements of Airway, Mandibular setback, PNS impaction...13 iv
국문요약 3D-CT 를이용한골격성 Ⅲ급개방교합자의악교정수술전, 후설골및상기도의변화 개방교합을동반한골격성 Ⅲ 급부정교합자의수술적개선은하악골및설골과 상기도의변화를야기하게되고이에대한지금까지의연구는 2 차원적인분석을 통해이루어져왔다. 설골과상기도는 2 차원적으로분석할경우악골구조물의 중첩등으로인하여오류의가능성이있다. 이에본연구에서는전치부 개방교합을동반한골격성 III급부정교합으로진단되어악교정수술을받은환자중 12명을선정후, 3차원전산화단층사진을통해설골과상기도의 3차원입체영상을획득하고분석하여, 악교정수술전, 후의설골의위치변화및상기도의부피변화를살펴보고, 이의결과를정상교합자 10명과비교한결과다음과같은결론를얻었다. 1. 설골은골격성 III 급개방교합군에서악교정수술전에정상교합군의설골에 비해전방에위치하고있었다 (p < 0.05). 2. 골격성 III 급개방교합군에서하악골후퇴술을동반한악교정수술에의해 설골은좌측, 후방, 상방으로이동한양상을보였지만통계적으로수술전과 유의한차이는보이지않았다. 3. 골격성 III 급개방교합군에서 Hyoid plane 과 Mandibular plane 이이루는각은 악교정수술전에정상교합군보다큰값을나타내었고 (p < 0.05), 악교정수술 후에는그차이가더욱증가하였다 (p < 0.01). v
4. 골격성 III 급개방교합군에서악교정수술후상기도의부피는통계적으로 유의성있게감소하였고 (p<0.001). 골격성 III 급개방교합군의상기도부피는 악교정수술전, 후모두정상교합군에비해작았다 (p<0.001). 이상의결과를통하여골격성 III급개방교합자에서설골이하악골의하연과이루는각은정상교합자설골이이루는각도보다크고, 골격성 III급개방교합자의상기도부피는정상교합자보다작은부피를보이며이는, 악교정수술후에더욱감소함을알수있었다. 핵심되는말 : 3 차원전산화단층사진, 골격성 Ⅲ 급개방교합, 정상교합, 하악골후퇴술, 설골, 상기도 vi
3D-CT 를이용한골격성 Ⅲ급개방교합자의악교정수술전, 후설골및상기도의변화 < 지도교수 : 유형석 > 연세대학교대학원치의학과 이윤섭 I. 서론 악골의골격적부조화를가진환자의교정치료는적절한심미성, 기능성을얻기위해교정치료와함께악교정수술을필요로하며, 악교정수술에있어서술후회귀현상은가장심각하고, 근본적인술후합병증이자주된관심사이다. 많은술자들은술후에발생하는회귀현상을보고했고 ( 엄등, 1986, 조등, 1988, 서등, 1991), 현재까지도골격성회귀는악교정수술의가장주목할만한술후합병증의하나이다. 특히전치부개방교합을동반하는골격성 Ⅲ급부정교합환자의치료는치료후높은회귀성향으로인하여술후안정성의분석이매우중요하다. 골격성 Ⅲ급부정교합환자의악교정수술은하악을후퇴시키기때문에상기도를포함한악안면부위의경조직과연조직에영향을끼치게되며 (Katakura 등, 1993, Greco 등, 1990), 구강의용적을감소시키고, 혀의위치및상기도의변화를야기시키고 ( 백등, 1999) 이로인해혀의압력이증가하여치열과악골형태의회귀를야기시킬수있다 (Moss 등, 1969, 정등, 1983). - 1 -
혀는해부학적으로는하악골과설골에직접연결되어있으나조직학적으로는활동범위와방향이넓은탄력성근육조직으로되어있어명확한기준점을설정하기어렵고직접적인계측이용이하지않다 (Cuozzo등, 1975). 혀의위치와설골은상관성이깊다는 Tallgren등 (1987) 의연구를바탕으로, 본연구에서는혀의위치를대변할수있는기준점으로설골을선택하였다. 개방교합을동반한골격성 Ⅲ급부정교합환자에서악교정수술전, 후설골및상기도의변화를비교, 분석한다수의연구는현재까지측모두부방사선사진을이용한이차원적인방법으로주로행해지고있으나측모두부방사선사진등의이차원적진단도구의경우좌우상의중첩이정확한평가를어렵게하며좌, 우확대율의차이가나고중안면의기형을발견해내기가힘들다는 (Park등, 2006) 한계점이있으며특히치열과악골형태의회귀를야기할수있는혀와설골및상기도는악골구조물의중첩등으로인하여정확한평가가어렵고평면적인분석으로인하여오류의발생가능성도배제할수는없다. 최근사용방법및계측방법에있어활발히연구가진행되고있는 3차원전산화단층사진 (3-dimensional Computed Tomography, 3D-CT) 의경우실측이가능하며 (Cavalcanti 등, 1998), 두경부위치에제한이없고, 각각의신체부위를보다자세하게, 360도각도에서관찰할수있는등악골의다양한부위를보다정확하게분석할수있는많은장점이있다. 이러한이유로 3차원전산화단층사진은두개악안면기형환자의진단과치료계획, 수술적지표, 수술결과의평가와그추적연구에최근들어널리사용되고있다. Kawamata 등 (2000) 은 3-dimensional CT 를이용하여하악골후퇴술이후 설골및상기도의변화를관찰하였으나, 기준평면및좌표를설정하지않고 설골의위치변화를계측하였고상기도의변화를단면상에서관찰하였다는 - 2 -
한계점이있다. 이에본연구에서는골격성 III급개방교합자의악교정수술전, 후 3D-CT를이용하여 3차원영상재구성을통해상기도의부피를계측하였으며, 기준좌표를설정하여설골의위치변화를 3차원적으로평가하였다. 또한악교정수술전, 후의설골및상기도의상태를정상교합자와각각비교하고정상교합자와의차이를관찰하여, 골격성 III급부정교합자설골위치및상기도형태의특징을알아보고자하였다. - 3 -
II. 연구대상및방법 1. 연구대상 연세대학교치과대학병원교정과에내원한, 성장이완료된부정교합환자중전치부개방교합을동반한골격성 III급부정교합으로진단된환자로, 임상검사상수직피개가 -0.5mm 이하인환자, 악교정수술을받은경력이없고외상이나증후군의기왕력이없는환자를선정기준으로하였다. 선정된환자중개방교합및 Ⅲ급골격관계개선을위해한외과의에의한양악수술 (Lefort I osteotomy + bilateral intraoral vertical ramus osteotomy) 을시행받고수술후 1년에 3차원전산화단층사진을촬영한자를최종적으로선정하였다. 연구대상인골격성 Ⅲ급개방교합군 (Cl Ⅲ openbite group) 은총 12명으로남자 4명 ( 평균 23.5세 ), 여자 8명 ( 평균 21.4세 ) 이었고 19세에서 26세까지의연령분포를보였다. 이중 7명은이부성형술을함께시행한환자였다. 대조군인정상교합군 (Normal group) 은정상교합자성인 10명 [ 남자 5명 ( 평균 19.8세 ), 여자 5명 ( 평균 20.0세 )] 으로선정하였다. 이들은특이할만한전신병력과골격성부정교합이없는정상교합자로치열이비교적잘배열되어있으며, 이전에교정치료를받은경험이없는자로정하였다. - 4 -
2. 연구방법 가. 3 차원 CT 입체영상 (3D-CT) 제작 3차원적인계측을위하여골격성 Ⅲ급개방교합군의치료시작 (T1) 과수술 1년후에촬영한 3D-CT (T2) 와정상교합군의 3D-CT (N) 에대하여입체영상을제작하였다. CT image는 CT Hispeed Advantage(GE Medical System, Milwaukee,Wis) 를사용하여얻었으며, 촬영시환자의 FH plane(frankfort 수평면 ) 이바닥에수직이되게하고정중선과촬영장치의장축을일치시켰으며각환자의두정부에서하악골하연까지포함되도록나선형 CT를촬영하였다. 촬영된 axial image는 DICOM 파일형태로송출하였으며, V- works TM 4.0 (Cybermed, Seoul, Korea) 프로그램의 SSD (shaded surface modeling) 기능을사용하여 3D model 로재구성하였다 (Fig. 1). Fig 1.. Formation of three dimensional image using V-works V TM 4.0 (Cybermed,, Seoul, Korea) - 5 -
재구성된영상은소프트웨어의 MPR mode 상에서 Hounsfield units(h.u.) 를 조절한상태로전체악골, 하악골, 설골의 3개 SOD(Selection of demand) 로분할 (Segmetation) 하였다. 이중 bone SOD는소프트웨어에서지원하는 bone threshold를이용하였고, 상기도의 SOD는 H.U. 를 -1024 ~ -333으로조절한상태로제작하였다 (Fig. 2, 3). Fig 2.. Segmentation of reconstructed three dimensional image using V-works V TM 4.0 (Cybermed, Seoul, Korea) - 6 -
Fig 3. 3-dimensional reconstruction of airway using V-works V TM 4.0 (Cybermed, Seoul, Korea) 상기도의 3차원적인재구성을위해그범위를구인두 (oropharynx) 에한정하였고구인두가연구개에서부터후두개 (epiglottis) 까지를포함하므로 3차원영상의재구성은제1경추 (cervical vertebrae) 의최전하방점 (C1) 에서부터제3경추의최전하방점 (C3) 까지시행하였다. (Fig. 3) - 7 -
나. 3 차원 CT 입체영상 (3D-CT) 계측 3차원적인계측을위해기준평면과좌표를설정한후계측을시행하였다. 계측점의지정과기준평면및좌표의설정은 Park 등 (2006) 의연구에서제안한방법을사용하였다. (1) 계측점의설정 (Table. 1) Table 1. Definition of landmarks Landmark Definition Na(Nasion) P (prechiasmatic groove) Most posterior point on curvature between frontal bone and nasal bone in midsagittal plane Vertical and transverse midpoint of prechiasmatic groove Or (orbitale) Lowest point on infraorbital margin of each orbit Po (porion, anatomical) Highest midpoint on roof of external auditory meatus B (B point) Greatest concavity point on the anterior border of the symphysis Me (menton) Most inferior point on symphysis of mandible Go2 (gonion2) Midpoint of posterior border of mandibular angle H (hyoidale) Hs (hyoidale superioris) Most upper and superior point at the middle of hyoid bone Most upper and posterior point at the greater horn of hyoid bone - 8 -
(2) 기준평면의설정 (Fig. 4, Table. 2) Fig 4. Reference planes Table 2. Definition of planes Plane Horizontal plane Definition parallel to the FH plane, which was constructed on both sides of Po and left of Or, passing through Na Midsagittal plane perpendicular to the horizontal plane passing through Na and P. Coronal plane Mandibular plane Hyoid plane at right angles to the horizontal and midsagittal plane passing through Na. constructed by Me and both sides of Go2. constructed by H and both sides of Hs. - 9 -
(3) 좌표축의설정 (Fig. 5) X축 : 좌우를나타내준다. (+) 는 midsagittal plane에대해환자의좌측을, (-) 는환자의우측을의미한다. Y축 : 전후를나타내준다 (+) 는 coronal plane에대해전방을, (-) 는후방을의미한다 Z축 : 상하를나타내준다 (+) 는 horizontal plane에대해상방을, (-) 는하방을의미한다. Fig 5. Coordinate ordinate axis (4) 설골계측 (Fig. 6) 골격성Ⅲ급개방교합군설골의악교정수술전, 후의위치비교를위하여선계측으로는설골 body의중심을지나는가장최전상방점인 H (hyoidale) point 의 X, Y, Z 좌표에서의 3차원적인위치를악교정수술전 (T1), 후 (T2) 에대해각각계측하고정상교합군 (N) 도계측하였다. 설골의위치중각계측항목으로는 Hyoid plane과 Horizontal plane이이루는각도중작은값 (H-Hori angle, HHa) 과 Hyoid plane과 Mandibular plane이 - 10 -
이루는각도중작은값 (H-Mn angle, HMa) 을골격성Ⅲ급개방교합군의악교정수술전, 후에대해각각측정하고정상교합군도측정하였다. Hyoid plane과 Mandibular plane이이루는각계측치가 180 를넘어서는경우는 reverse inclination으로정의하고음 ( ) 의수치를부여하였다. Fig 6. Measurements ements of Hyoid bone - 11 -
(5) 상기도의부피계측 골격성Ⅲ급개방교합군상기도의악교정수술전, 후의부피를비교하기위하여재구성된 3차원영상을이용하여상기도의부피 (airvol) 를골격성Ⅲ급개방교합군의악교정수술전 (airvolt1), 후 (airvolt2) 각각세제곱밀리미터 ( mm3 ) 단위로계측하였고정상교합군의상기도부피 (airvoln) 도계측을하였다 (Fig.7). 악교정수술시변화되는상악골및하악골의위치변화량과상기도부피변화와의상관성을알아보고자하였다. 하악골후퇴량과상기도부피변화와의상관성을알아보기위하여, 3차원재구성된하악골 B point의 Coronal plane과의거리를통해 Y축상에서의좌표를측정하였고이좌표의악교정수술전, 후의차이를악교정수술의하악골후퇴량 (Mandibular setback, sback) 으로정하였다 (Fig.7). 개방교합을해소하기위해, 악교정수술시상악골의상방이동을시행하게되므로상악골의위치변화는후비극 (Anterior Nasal Spine) 의상방이동량을계측하였다. 3차원재구성된상악골의후비극과 Horizontal plane과의거리를통해 Z축상에서의좌표를측정하였고이좌표의악교정수술전, 후의차이를악교정수술의후비극상방이동량 (PNS impaction, pimpaction) 으로정하였다 (Fig.7). - 12 -
Fig 7. Measurements of Airway, Mandibular setback,, PNS impaction - 13 -
3. 계측치의분석및통계처리 본연구에사용된모든 3차원전산화단층사진의계측및분석은동일한조사자에의하여행하여졌으며, 조사자내오차를확인하기위하여표본내의계측점을무작위로선정하여 1주일후다시계측하여분석하였다. 계측된자료들은 SPSS 12.0 프로그램을이용하여통계처리하였다. (1) 계측치에대해 Kolomogorov Smirnov 검사법을이용하여정규분포검사를시행하여정규분포성을나타냄을확인 (2) 조사자내오차를검정 (paired t-test) (3) 골격성Ⅲ급개방교합군 Hyoidale의 3차원적좌표, 정상교합군 Hyoidale의 3차원적좌표를구하고악교정수술전, 후간의통계적유의차검정 (paired t-test) (4) Hyoidale의 3차원적좌표에서악교정수술전, 후와정상교합군간의통계적유의차검정 (independent t-test) (5) Hyoid plane과 Horizontal plane이이루는각도와 Hyoid plane과 Mandibular plane이이루는각도를골격성 Ⅲ급개방교합군의악교정수술전, 후와정상교합군에대하여측정하고악교정수술전, 후간의통계적유의차검정 (paired t-test) (6) Hyoid plane과 Horizontal plane이이루는각도와 Hyoid plane과 Mandibular plane이이루는각도에서악교정수술전, 후와정상교합군간의통계적유의차검정 (independent t-test) (7) 골격성 Ⅲ급개방교합군의악교정수술전, 후와정상교합군의상기도부피를계측하고악교정수술전, 후간의통계적유의차검정 (paired t-test) (8) 상기도부피에서악교정수술전, 후와정상교합군간의통계적유의차검정 (independent t-test) - 14 -
(9) 하악골후퇴량, 후비극상방이동량과악교정수술전, 후상기도부피 차이와의상관관계분석 (Pearson s correlation analysis) - 15 -
III. 연구결과 1. 조사자의오차검정 본연구의계측치측정에관한신뢰도를평가하기위하여시기별로무작위로 5 개의표본씩을추출하여 1 주간격으로동일한방법으로한명의조사자가 재측정을시행하였으며, paired t-test 결과유의한차이가없었다. (p>0.05) 2. 골격성 III 급개방교합군 (Cl Ⅲ openbite group) 의악교정수술전, 후 (T1, T2) 와정상교합군 (Normal group,, N) N 에있어서 H(Hyoidale) 의 3 차원적좌표와각도계측 (Table. 3) Table 3.. 3-dimensional 3 measurements of H(Hyoidale) in Cl Ⅲ openbite group (T1 T1,, T2) ) and Normal group(n) Cl Ⅲ openbite group Normal group Variables T1 T2 N Mean SD Mean SD Mean SD H x (mm) -1.2 4.63 1.28 4.45 0.89 3.01 H y (mm) -46.63 11.29-50.52 8.49-56.48 7.62 H z (mm) -115.36 12.93-111.52 11.08-108.27 7.31 H-Hori angle, HHa ( ) 25.00 6.28 24.66 7.44 23.19 8.30 H-Mn angle, HMa ( ) 13.65 6.73 16.20 7.11 5.15 10.23-16 -
3. 골격성 III 급개방교합군 (Cl Ⅲ openbite group) 악교정수술전, 후 (T1, T2) H(Hyoidale) 의 3 차원적좌표와각도계측변화 (Table. 4) 3차원적으로계측한결과, 골격성 III급개방교합군에서하악골후퇴술을동반한악교정수술에의해설골은 2.48mm 좌측으로, 3.9mm 후방으로, 3.84mm 상방으로이동한양상을보였지만통계적으로유의한차이는보이지않았다. Hyoid plane과 Horizontal plane이이루는각 (H-Hori angle, HHa) 은악교정수술후 0.34 감소하였고, Mandibular plane과이루는각 (H-Mn angle, HMa) 은 2.55 증가하였으나통계적으로유의한차이는보이지않았다. Table 4.. Mean treatment changes of H(Hyoidale) in Cl Ⅲ openbite group (T1 T1,, T2) Cl Ⅲ openbite group Variables T2-T1 Mean SD Sig H - x 2.48 5.3 NS H - y -3.9 9.87 NS H - z 3.84 8.42 NS H-Hori angle, HHa ( ) -0.34 6.18 NS H-Mn angle, HMa ( ) 2.55 4.79 NS NS : not significant - 17 -
4. 골격성 III 급개방교합군교합군과정상교합군의 H(Hyoidale) 의 3 차원적좌표와각도계측비교 (Table. 5) 설골은골격성 III급개방교합군에서악교정수술전, 후모두정상교합군의설골에비해전방 (T1: 9.86, T2: 5.96) 과하방 (T1: -7.09, T2: -3.25) 에위치하고있었고그중악교정수술전의설골의전후방적위치만이통계적인유의차를보였다 (p < 0.05). Hyoid plane과 Mandibular plane이이루는각 (H- Mn angle, HMa) 은악교정수술전에정상교합군보다통계적으로유의한차이를보이며 (p < 0.05) 큰값을나타내었고 (T1: 8.50), 악교정수술후에는그차이가더욱증가 (T2: 11.06) 하였고통계적으로유의한차이를보였다 (p < 0.01). Reverse inclination은골격성 III급개방교합군에서는나타나지않았고정상교합군에서 10명중 4명이 reverse inclination을보였다. Table 5.. Comparison of H(Hyoidale), H-Hori Hori angle (HHa HHa), H-Mn angle (HMa HMa) between Cl Ⅲ openbite group (T1 T1,, T2) and Normal group (N) Variables T1 - N T2 - N Mean Sig Mean Sig H - x -2.09 NS 0.40 NS H - y 9.86 * 5.96 NS H - z -7.09 NS -3.25 NS H-Hori angle, HHa ( ) 1.81 NS 1.47 NS H-Mn angle, HMa ( ) 8.50 * 11.06 ** * : p < 0.05, ** : p < 0.01 NS : not significant - 18 -
5. 골격성 III 급개방교합군악교정수술전, 후상기도의부피비교및정상교합군과의상기도의부피비교 (Table. 6) 골격성 III급개방교합군에서악교정수술후상기도의부피는통계적으로유의성있게감소하였고 (p<0.001), 골격성 III급개방교합군의상기도부피는악교정수술전, 후모두정상교합군에비해유의성있게작은수치를보였다 (p<0.001). Table 6. Mean treatment changes of upper airway volume in Cl Ⅲ openbite group and comparison c of upper airway volume between Cl Ⅲ openbite group and Normal group Cl Ⅲ openbite group Normal group Comparison Variables T1 T2 T2-T1 N T1 - N T2 - N Mean SD Mean SD Mean Sig. Mean SD Mean Sig. Mean Sig. airvol 8702.54 3494.73 6179.68 1937.35-2522.86 *** 15533.61 4199.57-6831.06 *** -9353.93 *** * : p < 0.05, ** : p < 0.01, *** : p<0.001 NS : not significant. - 19 -
6. 골격성 III 급개방교합군의악교정수술후하악골후퇴량 (Mandibular setback, sback), 후비극상방이동량 (PNS impaction, pimpaction) 과악교정수술전, 후상기도부피변화 (airvoldiff) 와의상관관계분석 (Table Table. 7) 본연구에서의상관분석결과, 하악골후퇴량, 후비극상방이동량과악교정 수술전, 후의상기도부피차이는관계가없었다. Table 7. Correlation between Mandibular setback, PNS impaction and upper airway volume change (airvol ( airvoldiff) Cl Ⅲ openbite group Correlation Variables1 T2-T1 Mean SD Variables2 R p Sig. sback 8.40 3.53 airvoldiff -0.346 0.271 NS pimpaction 3.92 0.90 airvoldiff -0.128 0.693 NS R: Pearson s correlation coefficiency NS : not significant - 20 -
Ⅳ. 고찰 교정영역에서전치부개방교합의해소에대한요구는날로높아지고있으나, 악안면기형을동반한환자의경우악교정수술을치료계획에포함하여야하는경우가많고수술을동반하여치료한이후전치부개방교합이다시발생하는경우도종종있다. 이는수술시하악지의길이가증가하는등수술방법상의문제가원인일수도있으나상악후방부를상방이동하여양악수술을시행한경우에도전치부의개방교합이회귀하는경우가보고되고있다. Winders 등 (1958) 은개방교합의주된원인요소가혀와입술주위근육간의부조화라고언급하였고, 혀내밀기, 손가락빨기와같은다양한습관이나거대설과같은해부학적상태도원인요소로보고되고있다. Harvold 등 (1981) 은구호흡을전치부개교합의원인으로제시하였고근신경결핍이나상기도폐쇄로인한구호흡도다른기전으로개방교합을야기하는원인요소로언급되는등전치부개방교합의원인중혀의위치나상기도의변화가중요하게인식되고있다. 악교정수술후재발의원인에는여러요인이복합적으로관여한다고알려져있다. 그중가장주된것은저작근이재위치된골편에적응하지못하기때문이고 (Yellich 등, 1981) 수술로인한하악골의반시계방향회전 (Pepersack 등, 1978), 하악과두부의지속적인성장 (MacIntosh 등, 1981), 악간고정기간부족 (Reitzik 등, 1980), 수술적개선량의과다 (Kobayashi 등, 1986), 혀의압력증가 (Hovell 등, 1964), 혀의위치변화 (Moss 등, 1984), 악교정수술후변화된하악골위치, 혀의위치및상기도형태가적응하지못하는경우 (Wenzel 등, 1989) 등이있다. 악교정수술후혀의위치나상기도의변화는악교정수술후영향을주는요인이될수있다. - 21 -
Wickwire 등 (1972) 에의하면하악골의수술적재위치후에는혀의위치변화가일어난다고하였으며 Swanson 등 (1969) 은하악골의외과적후방위치후에는구강내의혀의공간이감소함으로인하여기능적인 macroglossia가발생한다고하였다. 악교정수술에의해하악을후방이동시키면, 혀와설골은기도유지에방해가되지않도록하방이동을하게된다. 악교정수술후근육형태가변화하지못해변화된치열궁에위치적, 기능적으로적응하지못하게되면이는악교정수술결과의재발을야기할수있다. 또한혀는설측과협측연조직의압력의조화가변하면치아위치를변화시킬수있는힘을나타낼수있다 (Moss등, 1969). 또한 Enacar 등 (1994) 은폐쇄성무호흡증을보이는환자에있어서하악골후퇴수술후와관찰기간동안구인두부기도공간의감소를주의하여야한다고하였으며 Greco 등 (1990) 은하악골후퇴수술이후하인두부가감소하며수술 2-6 년후에도술전과비교해유의한감소를보고하였다. 하악골후퇴수술시구강내에서가장영향을많이받는부위는혀이며이로인해설골과연구개가영향을받고이는기도공간, 특히구인두부의기도공간에영향을주게된다. 하악골후퇴술을포함한악교정수술전, 후혀와설골, 상기도의변화를분석하여이를하악골후퇴술의술후안정성과함께연구한다수의보고가있고이러한연구는인두의성장에관한누년적연구에서정모두부방사선사진보다측모두부방사선사진을통해아데노이드를더잘관찰할수있다고보고한 King (1952) 의연구를바탕으로일반적으로측모두부방사선사진을계측하여이루어져왔다. 혀와설골및상기도는두개안면부위의구조물과의중첩이심하여정확한계측이용이하지않고측모두부방사선사진을사용할경우측면에서의계측만이가능한 2 차원적인분석이라는한계가있다. Kawamata 등 (2000) 은이러한한계점을극복하기위하여하악골후퇴술이후 설골및상기도의변화를 3-dimensional CT 를이용하여관찰한연구를 - 22 -
발표하였는데, 이는기준평면및좌표의설정이없이설골위치의변화량만을계측하였고상기도의변화를시상면, 관상면의두단면상에서만관찰하였다. 본연구에서는 3 차원전산화단층사진의 3 차원영상재구성을통하여상기도의부피를계측하여상기도의변화를 3 차원적으로평가하였고기준평면및좌표의설정으로설골의위치변화를 3 차원적으로측정하였다. 하악전돌증환자의악교정수술후설골은후하방으로변위되고혀도설골과같이후하방으로변위된다는여러선학들의연구가있었다 (Athanasiou 등, 1991, Enacar 등, 1994, Gu 등, 2000, Kawamata 등, 2000). Enacar등 (1994) 에의하면설골이하악골후퇴술이후유의하게하방으로이동하지만수술후골격성재발이없음에도불구하고수직적으로원래위치로회귀하려는경향을보인다고하였고, Athanasiou 등 (1991) 은설골의위치변화가 2.0mm 이하일경우이를생리적변화라고보았고설골이하방으로이동되었으며전후방적위치에서유의성은없다고하였다. Takagi등 (1967) 은하악골후퇴술후설골이하방이동하는것을관찰하였고 Wickwire등 (1972) 은술후에설골이하방이동되었다가후에원래의위치로회귀하려는경향이있음을보고하였고술후안정성이설골과관련이있음을언급하였다. 진등 (1993) 은술전의혀와설골의위치로술후재발을미리예측하는척도로삼기위하여상관관계를조사하였지만유의성을보이지않았음을보고했다. 본연구에서설골체부의최전상방점인 H point는환자의좌측, 후방, 상방으로이동하였으나통계적으로유의성있는차이는보이지않았다. 설골이악교정수술이후후방으로위치한다는결과는하악골전돌의수술적교정이후설골의위치변화를연구한다른연구들의결과와일치하지만, 수술이후상방으로변위하는결과를나타내어설골의술후위치변화에관한이전의연구와는다른양상을보였다. 이는하악골후퇴수술이후설골의위치변화를언급한대부분연구들의 - 23 -
결과와는배치되는부분으로, 개방교합자의경우정상교합자보다설골이하방에위치하게되어이를수술적으로개선했을경우상방으로재위치되는하악골과함께설골이상방으로재위치되었다고생각해볼수있다. 또한 3D-CT 촬영술식이앙와위 (supine position) 에서이루어지는것도하나의원인으로고려해볼수있다. 설골은주위골조직과직접적연결이없이근육과인대를통하여혀, 하악골, 두게골, 쇄골, 견갑골, 갑상연골, 인두에연결되며이러한특이한해부학적관계떄문에설골의위치는하악의위치, 머리의위치, 기도상태에따라변하게된다. 촬영시두부의위치에따라서인두부근육의반사기전과상, 하설골근의생역학적반사기전이변화되며, 수술로인해두부자세가변화되어설골의위치가변화될수있다는 Ferrario 등 (1994), Stepovich 등 (1965) 의연구가이를뒷받침한다. Tallgren 등 (1984) 은설골의위치변화는하악경사도뿐만아니라두부및경추위치에영향을받는다고하였다. 이와같이여러선학들의연구에의하면설골의위치는촬영시의두부자세변화, 자세에따른경추의위치변화, 연하, 하악의기능운동등과같은동작에의해설골의위치가영향을받을수있기떄문에, 향후설골에대한연구는촬영조건의표준화를바탕으로진행해야하겠다. 악교정수술전설골의 H point는정상교합군에비해전방, 하방에위치하고있었고수술후유지기동안에도정상교합군에비해전방위치하는양상은계속유지되고있었다. 이는설골과혀는설골설근을통해연결되어있어서설골과혀의위치는밀접한관련이있다는장등 (1987), 조등 (1990) 의연구로미루어볼때골격성 III급개방교합군혀의위치가수술전, 후모두정상교합군에비해전방에위치한다고유추할수있다. 하악골후퇴수술전골격성 III급개방교합군설골의위치는정상교합군보다하방에위치하여, 전치개교군과양측성교차교합군이정상인경우보다혀와설골의위치가현저히낮게나타난다고하는장등 (1987) 의연구결과와일치하였으나통계적으로유의한차이는없었다. - 24 -
Adamidis등 (1992) 은 Ⅲ급부정교합군이 Ⅰ급부정교합군에비해설골이더욱전방에위치하고하악평면에대하여설골장축이 reverse inclination을나타낸다고하였다. 반면송등 (1999) 은 Ⅰ,Ⅱ급부정교합환아에비해 Ⅲ급부정교합환아에서설골이더전방에위치하고 FH평면과설골의최전상방점간의거리가가까워설골의경사도는 Ⅲ급군에서더완만함을알수있다고하였다. 골격성 III급개방교합군에서 H-Mn angle (HMa) 은악교정수술전에정상교합군보다툥계적으로유의한큰값을나타내는 inclination을보였고, 악교정수술후에는 inclination이더욱증가하였다. 이는송등 (1999) 의연구결과와일치하였다. 인두의세부위중구인두의하방부위는하악골후퇴술시주로영향을받는부위로 Enacar 등 (1994) 은하악골후퇴수술후측모두부방사선사진상에서기도공간면적의감소를관찰하였고평균 1년 6개월의관찰기간동안감소가유지되었다고보고하였다. 또한수술후와관찰기간동안구인두부기도공간의감소를보이는환자에서폐쇄성무호흡증이관찰되지는않았으나, 수술전폐쇄성무호흡증을보이는환자에서는각별한주의가필요하다고하였다. Greco등 (1990) 은수술후하인두부가감소하며수술 2~6년후에도술전과비교해유의한감소가있었다고하였으나수술후수면중폐쇄성무호흡의증상은발생하지않았다고보고하였다. 반면 Athanasiou등 (1991) 은제2경추와제4경추수준에서의인두부깊이가수술 1년후주위의골격과연조직의생리학적적응을통하여수술하기전수준으로기도공간이유지된다고하였다. Wenzel 등 (1989) 은하악골후퇴수술이후비인두부공간이감소되었으나측모두부방사선사진상의기도공간이감소하였다고하여기도저항이반드시증가하지는않는다고하였다. - 25 -
이처럼하악골후퇴수술이후상기도변화에관한연구는아직논란의여지가있는상태로기도변화를측정하기위하여사용되는계측점이명확하지않기때문에결과에있어서도차이를보일것이라예상되는바, 본연구에서는 3차원영상을사용하는이점을최대한이용하여제1경추의최전하방점과제3경추의최전하방점으로계측점을명확하게하였고 2차원의평면계측이아닌 3차원의부피계측을이용하였다. 골격성 III 급개방교합군에서악교정수술후상기도의부피는통계적으로 유의성있게감소하였고 (p<0.001), 하악골후퇴수술이후상기도공간의감소가 일어남을확인하였다. 이결과는하악골후퇴수술후기도공간이감소된후 시간이경과하여도감소한양상이지속되었다는 Enacar 등 (1994), Greco 등 (1990) 의연구결과와일치하였다. 또한 3-dimensional CT 를이용하여악교정 술후상기도의협착을단면상에서관찰한 Kawamata 등 (2000) 의연구와도 일치되는결과를보였다. 골격성 III급개방교합군의상기도부피는정상교합군과비교시악교정수술전, 후모두유의성있게작은수치를보였는데 (p<0.001), 이는인두내의구조인아데노이드나편도등의림프조직의비대와같은다양한원인들에의해이차적으로비호흡폐쇄가일어나면지속적으로구호흡을야기하게되어개방성하악골자세, 혀의전하방위치, 머리의신장이일어난다는 Kerr 등 (1985), Dunn 등 (1973), O'Ryan 등 (1982) 의연구와연관지어생각해볼때좁은상기도의상태가개방교합과연관이있음을유추해볼수있다. 좁은상기도는하악골후퇴술로더욱악화되기때문에이는골격성 III급개방교합을수술적으로개선했을때의안정성을저해할수있는요소로작용할수있다. 거대설, 구강의저형성증의경우에혀를내미는자세를취함으로써인두기도의확보를한다는 Takagi 등 (1967) 의연구는이를뒷받침한다. - 26 -
전치부개방교합을동반한골격성 Ⅲ급부정교합환자의수술적치료에있어서수술의계획과교정치료의계획시술후회귀현상을방지하는것이무엇보다중요하다. 이번연구의진행에있어서 12명으로표본의수가적었고, 악교정수술후개방교합의재발이일어난표본이없었으며, 악교정수술직후에촬영한 3D- CT가없었고, 3차원적방법으로분석시명확한기준평면을설정하기가어려웠다. 이러한이유로, 이번연구에있어서수치의분석과평가에있어오류의가능성을배제할수는없다. 향후 3차원적분석에있어명확한기준평면및계측치의설정과, 많은표본수를확보하고, 3D-CT의촬영조건을표준화하여연구를추가로시행한다면골격성 Ⅲ급개방교합자의진단및수술적치료계획과안정성평가에있어서더욱정확한분석이가능하리라사료된다. - 27 -
Ⅴ. 결론 전치부개방교합을동반한골격성 III 급부정교합으로진단되어악교정수술을받은환자중 12 명을선정후, 3 차원전산화단층사진을이용하여골격적수치의계측및설골과상기도의 3 차원입체영상을획득하고분석하여, 악교정수술전, 후의설골의위치변화및상기도의부피변화를살펴보고, 정상교합자 10 명을정상교합군으로하여, 비교한결과다음과같은결론를얻었다. 1. 설골은골격성 III급개방교합군에서악교정수술전에정상교합군의설골에비해전방에위치하고있었다 (p < 0.05). 2. 골격성 III급개방교합군에서하악골후퇴술을동반한악교정수술에의해설골은좌측, 후방, 상방으로이동한양상을보였지만통계적으로수술전과유의한차이는보이지않았다. 3. 골격성 III급개방교합군에서 Hyoid plane과 Mandibular plane이이루는각은악교정수술전에정상교합군보다큰값을나타내었고 (p < 0.05), 악교정수술후에는그차이가더욱증가하였다 (p < 0.01). 4. 골격성 III급개방교합군에서악교정수술후상기도의부피는통계적으로유의성있게감소하였고 (p<0.001). 골격성 III급개방교합군의상기도부피는악교정수술전, 후모두정상교합군에비해작았다 (p<0.001). 이상의결과를통하여골격성 III급개방교합자에서설골이하악골의하연과이루는각은정상교합자설골이이루는각도보다크고, 골격성 III급개방교합자의상기도부피는정상교합자보다작은부피를보이며이는, 악교정수술후에더욱감소함을알수있었다. - 28 -
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Abstract The structural change of hyoid bone and upper airway after orthognathic surgery for skeletal class III with anterior open bite patient using 3-dimensional computed tomography Yoon Seob Lee Department of Dentistry The Graduate School, Yonsei University (Directed by Professor Hyung Seog Yu, D.D.S., Ph.D. ) After mandibular setback osteotomy for skeletal class III with anterior open bite patient, tongue is the most influenced area, and hyoid bone and soft palate follow it. In previous studies, lateral cephalometric radiographs used to investigate the changes of tongue, hyoid bone, upper airway. The analysis of hyoid bone and upper airway have been limited to 2-dimensional method. In this study, we chose 12 patients diagnosed skeletal class III with open bite and went over mandibular setback osteotomy. We analyzed the skeletal measurements using three dimensional reconstructed image of hyoid bone and upper airway. According to these results, we searched for any changes on the position of hyoid bone and the volume of upper airway after the surgery. 10 people of normal occlusion were selected for the controlled group. Comparing Class Ⅲ openbite group and Normal group, the following results were obtained. - 36 -
1. In Class Ⅲ openbite group, hyoid bone were all positioned anteriorly, compared to Normal group(p<0.05). 2. After orthognathic surgery for skeletal class III with anterior open bite patient, Upward, posterior, left displacement of the hyoid bone was seen postoperatively, but no statistically significance was found. 3. The angle between hyoid plane and mandibular plane in Class Ⅲ openbite group before surgery was greater than Normal group(p<0.05), and the difference increased significantly after surgery(p<0.01). 4. In Class Ⅲ openbite group, the volume of the upper airway decreased significantly after surgery(p<0.001) and the volume of the upper airway was significantly smaller than Normal group before and after surgery(p<0.001). Overall, in Class Ⅲ openbite group, the angle between hyoid plane and mandibular plane was greater than Normal group. The volume of upper airway in Class Ⅲ openbite group was smaller than Normal group, and the volume was decreased after orthognathic surgery. Key words : Skeletal Class Ⅲ openbite, mandibular setback osteotomy, normal occlusion, hyoid bone, upper airway, three-dimensional computed tomography - 37 -