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ISSN : 1225-1577(Print)
ISSN : 2384-0900(Online)
The Korean Journal of Oral and Maxillofacial Pathology Vol.44 No.2 pp.43-48
DOI : https://doi.org/10.17779/KAOMP.2020.44.2.002

Facial Asymmetry Evaluation on Panoramic Radiograph by Polar Coordinate

Shin Gil Bae1), In-Ja Song2), Jae-Seo Lee3), Byung-Cheol Kang3), Eun Joo Lee4), Suk-Ja Yoon3)
1)School of Dentistry, Chonnam National University
2)Department of Nursing, Kwangju Women’s University
3)Department of Oral and Maxillofacial Radiology, School of Dentistry, Dental Science Research Institute, Chonnam National University
4)Department of Oral Anatomy, School of Dentistry, Dental Science Research Institute, Chonnam National University
*Correspondence: Prof. Suk-Ja Yoon, Department of Oral and Maxillofacial Radiology, School of Dentistry, Chonnam National University, 33 Yongbongro Bukgu Gwangju, 61186 Republic of Korea Tel: +82-62-530-5680, Fax: +82-62-530-5848 E-mail: yoonfr@chonnam.ac.kr
March 28, 2020 April 3, 2020 April 3, 2020

Abstract


This study aimed to measure ramal lengths and angles on panoramic radiography applying a polar coordinate system for analyzing facial asymmetry within normal range. Panoramic radiographs taken from 15 males and 15 females (mean age 31.33±3.7 yrs in males and 28.87±2.72 yrs in females) with symmetric-looking faces were selected. The polar coordinate system, length of condylar and ramal height and angles between the ramus tangent and the connecting line of the most inferior point of bilateral orbital rim were measured from panoramic radiographic images. Bilateral differences in the ramal and condylar heights and angles were determined by asymmetric index. The polar coordinate applied for analyzing facial asymmetry uses length and angle measure. The normal range of facial asymmetry was measured using mean and standard deviation of asymmetry index of length and angle measure. A new analysis method using polar coordinate system on panoramic radiograph may provide more accurate analysis for facial asymmetry.



파노라마방사선사진에서 극좌표를 이용한 안면 비대칭 분석

배 신길1), 송 인자2), 이 재서3), 강 병철3), 이 은주4), 윤 숙자3)
1)전남대학교 치의학전문대학원
2)광주여자대학교 간호학과
3)전남대학교 치의학전문대학원 구강악안면방사선학교실, 치의학연구소
4)전남대학교 치의학전문대학원 구강해부학교실, 치의학연구소

초록


    Ⅰ. INTRODUCTION

    심미적 또는 기능적 문제를 야기하지 않는 안면에서도 최 소한의 비대칭이 존재할 수 있다1-6). 심미 및 기능적 개선을 위한 수술적 개입이 필요한 병리적 비대칭을 진단하기 위해서 는 우선적으로 정상 범주의 안면 비대칭 범위를 이해하는 것 필요하다7). 현재 연구자들은 후전방두부계측방사선사진8)과 전산화단층촬영을 사용해 안면 비대칭을 판단하는 근거가 되 는 특정 안면선의 양측 차이를 측정하여 안면 비대칭을 분석 하고 있다9-13).

    Habets14) 등은 파노라마방사선사진에서 안면 비대칭 분석 을 연구하였으며, 이 때 안면선으로서 하악접선, 하악과두의 최상방점에서 하악접선에 수직으로 만나는 선을 사용하였다. 이 안면선을 통해 하악과두의 높이, 하악지의 높이를 얻고 비 대칭지수(Asymmetry index, AI)를 얻었다.

    파노라마방사선사진은 상·하악을 전반적으로 평가할 수 있 는 기본적인 방법으로 현재 치과 병·의원에서 광범위하게 사 용되고 있다. 파노라마방사선사진에서는 하악과두와 하악지의 수직적 평가가 가능하다. 지금까지는 안면 비대칭 분석에서 좌·우의 하악과두와 하악지의 길이를 비교하였다15). 하지만 단순한 길이의 평가로는 실제적인 비대칭을 온전히 표현하는 데 한계가 있다. 양측 안면선의 길이가 같은 경우에도, 양측의 각도가 다른 경우는 비대칭으로 평가되어야 하는데, 길이만을 평가하는 경우는 이러한 차이를 반영할 수 없기 때문이다. 이 를 보완하기 위해 이 논문에서는 극좌표를 도입하였다.

    극좌표는 지리학에서 다양한 목적으로 사용되고 있다16). 이 는 평면 위의 위치를 거리(r)와 각도(θ)를 사용해 나타내는 이차원 좌표계(r, θ)이다. 극좌표는 두 점 사이의 관계가 각이 나 거리로 쉽게 표현되는 경우에 유용하다. 이와 같은 특징으 로 이차원 평면구조로 표현될 수 있는 구조나 형태를 정확하 게 측정할 수 있다17).

    이 연구의 목적은 파노라마방사선사진상에서 극좌표를 적 용한 안면 비대칭을 분석하는 방법을 소개하는 것이며, 동시 에 정상적인 대칭적인 안면에서 어느 정도의 비대칭이 나타날 수 있는지를 극좌표로 구하고자 하는 것이다.

    Ⅱ. MATERIALS and METHODS

    1. 연구대상

    전남대학교 치의학전문대학원에 재학 중인 본과 3학년 학 생들 63명이 임상실습에서 필수적으로 촬영하게 된 파노라마 방사선사진을 대상으로 연구를 시행하였으며, 각 학생들의 연 구 동의를 받아 연구를 진행하였다. 외형적 임상소견에서 비 대칭이 없으며, 악안면 수술의 경험이 없고, 문진에서 이전에 교정치료를 받거나 악교정 수술을 받은 경험이 없다고 한 학 생들을 대상으로 하였다. 총 63개의 파노라마방사선사진 중 ① 촬영 시 두부의 자세가 바르지 못해 왜곡이 발생되거나 안 와저가 선명하지 않은 18장을 제외하였고, ② 임상적으로 안 면의 비대칭이 있었던 13명의 방사선사진을 제외하였다. 또한 ③파노라마방사선사진에서 악교정 수술을 받은 것이 확인된 2명의 방사선사진을 제외하여, 결과적으로 남성 15명(평균연 령 31.33±3.70세), 여성 15명(평균연령 28.87±2.72세)에 대 한 파노라마방사선사진 총 30장을 얻었다.

    2. 파노라마방사선사진과 투사방법

    파노라마방사선사진은 OP 100(Planmeca, Helsinki, Finland) 으로 촬영하였으며, 촬영 조건은 최대 80kV을 사용하였다. Photostimulable phosphor plate를 사용하여 촬영하였고, 이 를 하드카피로 출력하였다(Fig. 1). 출력물을 등사지로 투사하 여 하악과 안와의 외형선을 따라 그렸다. 그 후 Habets 등14)이 제안한 방식으로 하악과두 높이(Condylar Height : CH)와 하 악지의 높이(Ramal Height : RH) 그리고 하악과두와 하악지 의 높이의 합(Condylar height Plus Ramal Height : CPRH)을 좌·우 양측에서 측정하였다(Fig. 2).

    3. 안면선의 길이 측정과 각도 측정

    하악의 최외각 두 점을 각 각 O1과 O2라 지정하였으며 이 를 연결한 선을 하악접선(Ramus Tangent : A line)이라 하였 다. 그리고 하악과두의 최상방점에서 하악접선과 수직으로 만 나는 선을 B line이라고 하였다. 또한 좌·우 안와저의 최하방 점를 표시하고 이를 연결한 직선을 C line이라고 하였다. A line 과 C line이 이루는 각을 좌우에서 측정하여 이를 각도(Angle) 로 표시하였다.

    이들의 측정값들의 각각을 비대칭 지수(Asymmetry index, AI)14,18)를 계산하였다. 예를 들면, 하악과두 높이(Condylar Height)의 Asymmetric index(Asymmetry index of Condylar height, CAI)의 계산 공식은 아래와 같다.

    Asymmetric index of Condylar height = | CHright - CHleft CHright + CHleft | × 100

    위와 같은 방식으로 각도의 비대칭 지수(Asymmetric Index of Angle, AAI), 하악지의 높이 비대칭 지수(Asymmetric Index of Ramal Height, RAI), 하악과두와 하악지의 높이의 합의 비대칭 지수(Asymmetric Index of Condylar height Plus Ramal height, CPRHAI)를 계산하였다.

    4. 자료분석

    측정된 값들은 정규분포를 보였으며 평균값 비교를 위해, 안면의 좌·우 측정값을 비교하기 위해 Paired t-test를 사용하 였고, 사용한 프로그램은 SPSS(Statical Packages for Social Science 21. Chicago, USA)통계 프로그램을 사용하였다.

    Ⅲ. RESULTS

    정상적인 대칭 안면을 보이는 남성 15명과 여성 15명, 총 30명의 파노라마방사선사진에서 CH, RH, 그리고 CPRH, 그리 고 Angle과 이들의 양측 AI를 얻을 수 있었다(Table 1).

    각 연구대상자들에서 측정한 평균은 A line과 C line사이의 각도가 우측에서 85.06 ± 4.99°이었고, 좌측에서는 84.56 ± 4.86°이었다. CH의 평균은 우측에서 11.60 ± 3.53mm, 좌측 에서 11.63 ± 3.12mm 이었다. RH의 평균은 우측에서 63.66 ± 7.62mm, 좌측에서 63.92 ± 7.75mm 이었다. CPRH의 평균 은 우측에서 72.26 ± 8.90mm, 좌측에 75.54 ± 7.95mm 이었 다(Table 1).

    비대칭 정도를 나타내는 AAI, CAI, RAI, CPRHAI 중에서, 각도에 대한 비대칭을 나타내는 AAI의 평균은 1.48 ± 1.10 이었다. 길이값에 대한 AI 중, CAI의 평균은 8.24 ± 7.90, RAI 는 2.14 ± 1.40, CPRHAI는 1.93 ± 1.41 이었다(Table 2).

    CH, RH, CPRH, Angle은 정규분포를 따랐으며, 측정 대상 들의 좌·우 측정값들의 차이를 비교하였을 때, 각 측정값들 의 좌·우의 유의성 있는 차이점은 없었다(Table 3).

    Ⅳ. DISCUSSION

    경제적 수준이 상승함에 따라 환자들이 악안면 영역에 심 미적인 관심도 점점 증가하고 있다. 악안면의 심미성이란 정 중 시상면을 기준으로 반대측 안면 구조물들의 크기와 형태 그리고 위치가 동등한 상태를 이루는 안면의 대칭과 균형이라 말할 수 있다19). 이에 발맞추어 안면의 비대칭을 간단하게 진 단할 필요성이 대두되고 있으며 파노라마방사선사진은 이를 만족시킬 유용한 수단이 될 수 있다.

    안면이 비대칭이 있음에도 정상범위에 속할 수 있는 경우가 있다. 대부분의 경우 안면비대칭을 판단하는데 후전방두부계측 방사선사진과 전산화단층촬영을 사용하여 특정 안면선들을 측 정하고 이들을 통해 양측 안면의 비대칭을 분석하고 있다. 이에 비해 파노라마방사선사진을 사용하는 경우는 드문 실정이다.

    파노라마방사선사진은 비교적 경제적이며 빠르고 간단하 게 촬영할 수 있으며 상악과 하악의 전면 및 양측면을 동시에 한 장의 평면사진에 표현할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 파노라마방사선사진의 이러한 장점에도 불구하고, 환자의 움 직임으로 인한 왜곡과 수평방향의 왜곡 그리고 촬영하는 사람 의 숙련도에 의해서 오류가 발생할 수 있다는 한계점도 가지 고 있다20). 이때 수직적 왜곡은 수평적 왜곡에 비해 적게 나타 나는 특징이 있다21,22). 안면 비대칭 연구에서 파노라마방사선 사진을 사용하려는 노력이 있었다14,18,23).

    기존의 연구들은 특정 안면선들을 좌·우에서 계측하고 이 를 Asymmetric index에 대입해 안면 비대칭을 분석하는 것이 었다.14,18) 하지만 단순한 길이의 평가로는 실제적인 비대칭을 온전히 표현하는데 한계가 있다고 할 수 있다. 이는 길이가 동일한 경우라도, 각도 차이가 있는 경우도 비대칭의 원인이 되기 때문이다.

    이 연구는 파노라마방사선사진에 극좌표를 적용하여 길이 에만 의존했던 기존의 분석방법에 각도를 부가함으로서 비대 칭임에도 같은 길이로 표현될 수 있는 기존의 한계를 극복하 고자 하였다. 극좌표는 2차원 평면으로 표현 될 수 있는 구조 나 형태를 정확하게 측정할 수 있는 수단으로 사용되고 있다. 파노라마방사선사진을 이용한 안면 비대칭 분석에 극좌표를 적용하면 길이가 같지만 각도가 다른 경우를 구분할 수 있기 때문에 보다 정확한 분석이 가능하다.

    이 연구는 정상적인 대칭적인 안면을 보이는 젊은 연령대 의 남녀 30명을 대상으로 안면 비대칭 정도를 나타내는 지수 인 AI를 얻었고, 각각의 평균은 AAI는 1.48 ± 1.10, CAI는 8.24 ± 7.90, RAI는 2.14 ± 1.40, CPRHAI는 1.93 ± 1.41 이었 다. 하악과두는 크기가 작기 때문에 CAI가 상대적으로 크다는 것이 특별한 의미를 부여하지는 않는 것 같다(Table 2).

    측정 대상들의 평균을 통해 좌·우 측정값들의 차이를 비 교하였을 때 각도와 길이값의 양측의 있는 통계적으로 유의 한 차이는 없었다(Table 3).

    이 연구는 표본의 수가 30개라는 한계를 가지고 있으므로 앞으로의 연구에서는 표본의 수를 확장하여 연구할 필요성이 있다. 또한 비대칭 분석에서 후전방두부계측방사선사진과 전 산화단층촬영을 사용한 연구와 파노라마방사선사진에 극좌표 를 적용한 이 연구와의 비교 분석 연구도 진행할 필요가 있을 것으로 생각된다.

    Ⅴ. CONCLUSION

    이 연구는 정상 범위 내에서의 안면 비대칭에 대한 연구이 다. 파노라마방사선사진에 극좌표를 적용한 최초의 논문이다. 기존의 안면 분석에서 좌·우 안면선의 단순한 길이 차이를 이용한 것 보다 극좌표를 사용한 각도의 개념을 도입함으로서 길이는 같지만 각도가 다른 경우의 비대칭도 구분할 수 있다. 이 연구에서 사용된 연구 재료의 수가 적다는 것이 한계점이 다. 향후 연구 재료 수를 충분히 높인 연구가 필요하리가 생각 된다. 또한 이 연구에서 개발한 비대칭 분석 방법을 실제 비대 칭 환자에 적용하는 연구가 필요하리라 생각된다.

    Figure

    KAOMP-44-2-43_F1.gif

    Panoramic radiography of the subject

    KAOMP-44-2-43_F2.gif

    Measurement of length and angle. The inferior orbital rims were drawn and moved upward to show well the angle between the lines of the ramus tangent (A) and the inferior orbital line (C). A Line : Ramus Tangent; B Line : Perpendicular line from A to the superior part of the condylar image ; C Line : Connection line both the inferior part of the orbital rim; O1 and O2 : The most lateral points of ramus; CH : Condylar height; Angle : Angle between A and C; RH : Ramal height.

    Table

    Measurement values in the subjects

    Mean and standard deviation of asymmetric index (n=30)

    Difference of measuring values (n=30)

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