3 Dimensional computer tomography를 이용한 한국인의 연령별 상악동 크기 변화

Abstract

[한글]

상악동(maxillary sinus)은 안면부에서 가장 많은 부피를 차지하는 기관이며 그 기능으로는 소리의 공명, 공기의 습도 및 온도 조절, 충격 흡수, 점액의 분비 및 배출, 머리 무게 감소, 진화의 흔적 등 다양하게 알려져 있으며, 또한 안면 성장 및 구조에도 많은 영향을 미친다. 최근 한국인의 체형은 식생활 및 생활 습관의 변화로 신체 계측에 있어서 키와 체중의 변화가 나타나고 있다. 식생활의 변화는 안면골의 형태에도 영향을 미칠 수 있는데 아직까지 한국인의 성장에 따른 상악동에 대한 형태 및 크기에 대한 보고는 많지 않다.

상악동에 대한 연구는 사체(cadaver)를 이용한 연구와 영상의학 기법을 이용한 연구로 대변될 수 있다. 초기 단순 방사선 촬영을 이용하여 선상길이 계측항목(factor)인 상악동의 폭(width), 전후 길이 깊이(anterior-posterior length), 높이(height)를 측정하여 연령별, 성별 차이를 비교하였다. 그러나 컴퓨터 단층촬영이 개발되고 다채널, 고해상도 CT(computer tomography) 기기의 발달 및 3차원 구성을 포함한 영상기법의 발달로 이차원적 계측항목에 국한 하지 않고, 면적과 부피를 정밀하게 측정할 수 있게 되었다. 그러나 현재까지의 대부분의 보고는 서양인을 대상으로 하거나 그 개체수가 충분하지 못하여 전체를 대별한다고 믿기 어려웠다.

따라서 저자는 한국인의 상악동의 1차원 선상길이 항목 및 부피를 측정하여 연령과 성별 변화를 측정하여 상악동의 발달, 성장, 노화의 과정을 알아보고 한국인의 표준치를 제시하고자 하였다.

2006년에서 2007년 연세대학교 의과대학부속 세브란스병원에서 촬영한 안면골 3차원 컴퓨터 단층촬영 영상 중 상악동 손상, 부비동염, 교정치료, 악안면 기형 및 변형이 없는 영상을 대상으로 총 164명 313개 상악동을 분석하였다. 남자 85명(생후 10주~85세), 여자 79명(생후 4개월~75세)으로 구성되었고 20세 이하는 남자 43명, 여자 36명을 대상으로 하였다. 폭, 깊이, 높이는 안면 단층촬영 영상에서 정면, 측면을 기준으로 x, y, z축으로 하는 폭, 깊이, 높이를 측정하였다. 축영상(axial view)에서 피라미드 형태의 상악동의 단면인 삼각형에서, 상악동 앞면에 해당하는 변을 기준으로 가장 긴 거리를 가로 길이(transverse length), 가로 길이의 이등분점을 지나고 상악동의 가장 뒤쪽 꼭지점을 지나는 선을 전후 길이(depth)로 정의하고 측정하였다. 상악동의 부피와 각각의 측정된 선상길이들 간의 상관 계수(correlation coefficient)를 구하였다. 또한 각 측정된 선상길이 항목들 간의 비율을 측정함으로써 연령에 따른 상악동 부피 변화와 성장을 알아보고자 하였다.

결과에서 폭, 깊이, 가로 길이, 전후 길이, 높이를 측정하였을 때 20세 이하의 성장기에서 급격한 증가를 보였다. 남자의 경우 30세까지 성장이 지속되지만 이후 감소하는 양상을 보였고 여자는 20세까지 성장한 이후 별다른 크기 변화가 없었다. 상악동 부피는 출생시부터 20대까지 증가하는 것으로 나타났다. 남자의 경우 20대까지 성장을 하고 여자의 경우 10대까지 성장하는 양상을 보였다. 5세 단위로 세분화 했을 때 남자는 16세~20세까지도 성장이 꾸준히 증가하였으나 여자의 경우 6세~10세에 성장을 하다가 이후 성장 속도가 감소하였다. 남녀 차이는 20대에서 가장 뚜렸한 차이가 있었다(p=0.04). 부피는 남자의 경우 20대에 가장 크다가 나이가 들면서 점차 감소하였고 여자의 경우도 10대까지 성장을 하다가 이후 큰 크기 변화 없이 점차 감소하는 양상을 보였다. 40대부터는 남녀의 큰 차이 없이 비슷한 부피값이 측정되었다. 상악동 선상길이 항목과 부피 변화를 비교하였을 때, 높이가 가장 높은 상관관계를 보였다. 그 다음은 전후 길이, 가로 길이 순으로 상관 관계를 보였다.

[영문]

The maxillary sinus occupies the largest spatial volume among various structural compartments of the face. Its function ranges from resonation of sound, regulation of air humidity and temperature, shock absorption, and secretion or excretion of secretary products. Although conjectural, it is also speculated to be a remnant of evolution. Besides all these various functions, it is known to influence the growth and structure of the face.

Recent studies evidently indicate significant evolution in average body measurements such as height and weight among the Korean population. This could partly be attributed to the dietary and life style modification seen among Koreans toward the western style. Likewise, these changes also influenced the measurements and morphology of the facial bony structures. The study on the Korean maxillary sinus however is in its early stage.

Earlier studies on the maxillary sinus were based primarily on data obtained from imaging modalities of human cadavers. Using plain roentnographic data from previous studies, differences in 1 dimensional parameters such as the width, depth, transverse length, AP length, height, surface area of maxillary sinus were analyzed in relation with subjects’ age and sex. Numbers of previously documented studies were statistically too small to such as to draw a generalized conclusion. With the advent of multi-channeled and high resolution computerized tomographic scanners, precise measurement of volumetric capacity of the maxillary sinus had become possible. Even after such developmental milestones in imaging studies, researches were either mainly based on caucasians or the numbers of subject recruited were too small.

Therefore, this study examined the volumetric changes in the maxillary sinus volume and changes in 1 dimensional parameters commensurate with subjects’ age and sex. Further, we analyzed the relationship of these data with the development, growth and aging process to propose a standardized value of the maxillary sinus among the Korean population.

Images without any maxillary damage, sinusitis, orthodontic devices, craniofacial malformation or deformity were obtained and analyzed with 3 dimensional facial bone computerized tomographic scans at the New Severance Hospital (located in Shinchon) from year January 2007 to March 2008. A total of 164 subjects were recruited in our study to give 313 pieces of the maxillary sinus for analysis. Our study model was comprised of 85 men(10weeks~85 years old) and 79 women(4 months ~75 years old). Numbers of those under the age of 20 were 43 men and 36 women. Linear parameters were measured on the basis of the anterior and lateral facets serving as perpendicular planes to each other in three dimension. Viewing the maxillary sinus as a pyramidal structure, the greatest horizontal distance on the frontal aspect was defined as transverse length, while an imaginary line on the horizontal plane at the base of the pyramid that crosses the midline of the transverse line yet meeting the hindmost point of the base, namely the apex. With these definitions set beforehand, we were able to obtain measurements with objectivity. Many of the distance parameters were analyzed in relation with the maxillary sinus volume by deriving the correlation coefficient. In addition, we also calculated the ratios between these distance parameters in order to evaluate the growth pattern relative to the changes in the volume of the maxillary sinus.

Our data suggests continuous growth of the maxillary sinus until the subject reaches the age of twenty. In general, growth plateau at age 20 in men while 10 in women. Differences of the size between two sex was the greatest at age 20 which was statistically significant (p=0.04). Maximum maxillary sinus capacity was reached at the age 20 in men and 10 in women. Volume decreased beyond the inflection points of age in each sex respectively. From 40 years of age or above, no significant difference in volume was noted between the two sex.

Volumetric symmetry between the right and left maxillary sinus was also investigated among the 145 subjects recruited from a grand total of 164 subjects. These 145 subjects had previously undergone bilateral maxillary sinus measurements. The relative coefficient was high as 0.945. Relationship observed in 1 dimensional parameters (width, depth, transverse length, AP length, height) in relation with subject age and sex was similar to that with the volumetric change. Among these 2 dimensional parameters, the single most correlation was seen in the height of the maxillary sinus relative to its volume. Assuming that the maxillary sinus is a three dimensional tetrahedral structure, parameters correlated well with the maxillary sinus volume in the following order: the depth, horizontal distance, and height. When the ratios between the parameters are observed, the horizontal distance was the most influential factor for downward growth.

This study concludes that the changes in the maxillary sinus among the Korean population emulates the tendency observed in previous documentations. When age is set more specifically into ranges of 5 years, the maxillary sinus continuously grows in men until 16~20 years of age while growth ceases after the age of 6~10 in women. This journal shall propound a rudimentary yet fundamental basis of maxillary sinus research by adding new parameters such as the transverse length or depth to the conventional pool of data. Hence, increasing diversity of correlation between parameters.