프랙탈 분석을 이용한 치근단병소 치유과정의 골 변화

Abstract

[한글]

일부분을 취해도 전체의 모습이 나타나는 자기 유사성(self-similarity)를 보이는 기하학적 구조를 프랙탈 구조라고 한다. Mandelbrot에 의해 그 개념이 처음 소개된 후 프랙탈 분석은 영상패턴의 인지를 위해 많이 이용되어 왔다. 본 논문은 프랙탈 분석을 이용하여 치근단 병소가 있는 치아의 근관 치료 후 골 치유 과정의 변화를 시간의 흐름에 따라 연구하였다.

33명의 환자의 35개 치아의 치근단 병소가 있는 초진 방사선 사진과 근관 치료 6개월 후, 근관치료 1년 후의 방사선 사진을 연구 재료로 사용하였으며 방사선 사진은 모두 JUPITER Computerized Dental X-ray System으로 촬영되었다. Scion Image PC프로그램을 이용하여 각 방사선 사진의 치근단 병소 부위와 정상 치근단 부위의 프랙탈 차원값을 세 번 구하여 평균을 내었다. 관심영역은 직사각형으로 크기는 30 X 30 픽셀로 하였고 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 초진 방사선 사진에서 치근단 병소 부위(L0)의 프랙탈 차원의 평균값은 0.940±0.361이었고, 정상 치근단 부위(N0)의 프랙탈 차원의 평균값은 1.186±0.727이었다. 근관치료 시행 6개월 후의 방사선 사진에서 치근단 병소 부위(L1)의 프랙탈 차원의 평균값은 1.076±0.069이었고, 정상 치근단 부위(N1)의 프랙탈 차원의 평균값은 1.192±0.055이었다. 근관치료 시행 1년 후의 방사선 사진에서 치근단 병소부위(L2)의 프랙탈 차원의 평균값은 1.163±0.074이었고, 정상 치근단 부위(N2)의 프랙탈 차원의 평균값은 1.189±0.079이었다.

2. 치근단 병소부위의 프랙탈 차원값(L0, L1, L2)은 시간의 흐름에 따라 유의성 있는 차이(p<0.05)를 보였으나 정상 치근단 부위의 프랙탈 차원값(N0, N1, N2)은 시간의 흐름에 따라 통계학적으로 유의성 있는 차이를 보이지 않았다. 치근단 병소부위와 정상 치근단 부위도 초진(L0, N0), 근관치료 6개월 후(L1, N1), 근관치료 1년(L2, N2) 후 각각의 시점에서 유의성 있는 차이(p<0.05)를 보였다. 그러나 그 차이는 시간이 지날수록 줄어드는 것으로 나타났다.

치근단 병소가 있는 치아의 근관치료 후 예후에 대한 평가는 치근단부의 골 재생이 일어나는지로 평가하며 이는 임상적 증상과 방사선 사진상의 변화로 인지할 수 있다. 주관적인 판독으로 인한 한계를 극복하고자 프랙탈 분석을 시도하였고 그 결과 프랙탈 분석을 통하여 치근단 병소 치유과정의 골 변화를 객관적, 정량적으로 인지할 수 있었다.

[영문]A geometrical structure that shows self-similarity which displays the whole figure even when only a part of it is taken is called fractal structure. After the concept has first been reported by Mandelbrot, fractal analysis has been widely used for the perception of image pattern. This paper is to investigate the change of bone healing process after endodontic treatment of the tooth with an apical lesion by fractal analysis.

Radiographic images of 35 teeth from 33 patients taken on first diagnosis, 6 months, and 1 year after endodontic treatment were used as study materials. Radiographic images were all taken by JUPITER Computerized Dental X-ray System. Fractal dimensions were calculated three times at each area by Scion Image PC program. Rectangular ROI(30x30) were selected at apical lesion and normal apex of each images. And the results were as follows.

1. The fractal dimension at apical lesion of first diagnosis(L0) is 0.940±0.361 and that of normal area(N0) is 1.186±0.727(p<0.05). Fractal dimension at apical lesion of 6 months after endodontic treatment(L1) is 1.076±0.069 and that of normal area(N1) is 1.192±0.055(p<0.05). Fractal dimension at apical lesion of 1 year after endodontic treatment(L2) is 1.163±0.074 and that of normal area(N2) is 1.225±0.079(p<0.05).

2. After endodontic treatment, the fractal dimensions at each apical lesions(L0,L1,L2) depending on time showed statistically significant difference. And there are no statistically difference between normal apex at each times(N0,N1,N2). And there are statistically significant different between normal area and apical lesion on first diagnosis(L0, N0), 6 months after(L1, N1), 1 year after(L2, N2). But the differences were grow smaller as time flows.

The evaluation of the prognosis after the endodontic treatment of the tooth with apical lesion was estimated by bone regeneration in apical region and this could be recognized by clinical symptom and by the change in radiographs.

Fractal analysis was attempted to overcome the limit of subjective reading, and as a result the change of the bone during the healing process of apical lesion was able to be detected objectively and quantitatively by fractal analysis.