Measurement of Skull Size on Computed Tomography Images for Developing a Bone Conduction Headset Suitable for the Korean Standard Head Size

Abstract

We aimed to measure the head dimensions on computed tomography (CT) images, to compare them to directly measured head dimensions, and to predict a new parameter of bone thickness for aiding bone conduction implant (BCI) placement. We reviewed the facial and mandibular bone CT images of 406 patients. Their head sizes were analyzed using five parameters included in the 6th Size Korea project, and they were divided into age groups (ranging from the 10s to the 80s). We compared the head length, head width, sagittal arc, bitragion arc, and head circumference in the CT and Size Korea groups. We also added the parameter bone thickness for aiding BCI placement. All the head size parameters measured using CT were significantly smaller than those measured directly, with head length showing the smallest difference at 7.85 mm. The differences in the other four parameters between the two groups according to patient age were not statistically significantly different. Bone thickness had the highest value of 4.89±0.93 mm in the 70s and the lowest value of 4.10±0.99 mm in the 10s. Bone thickness also significantly correlated with head width (p=0.038). Our findings suggested that the CT and direct measurements yielded consistent data. Moreover, CT enabled the measurement of bone sizes, including bone thickness, that are impossible to measure directly. CT measurements may complement direct measurements in the Size Korea data when used for developing bone conduction hearing devices (BCIs and headsets) for the Korean population. 골전도 보청기는 소리 진동을 두개골을 통해 내이로 직접 전달하여 기존 보청기 착용이 힘들거나, 한쪽의 완전 청력소실이 있는 환자에서 유용하게 사용된다. 소리이득을 최대화하기 위하여 골전도 진동기가 머리에 일정한 압력을 가하는 것이 중요하다. 이를 위하여는 한국인의 머리 크기에 맞는 보청기의 개발이 필요하며, 한국인의 정확한 머리 크기를 파악하는 것이 중요하다. 한국인구를 대상으로 한대규모 인체 측정 연구 프로젝트 자료가 있으나(사이즈 코리아 프로젝트), 고령자의 데이터가 적고 골전도 임플란트에서 중요한 측두골의 두께를 측정하지 못하는 단점이 있다. 이번연구에서 저자는 CT 이미지를 통하여 두개골의 크기를 측정하여 사이즈 코리아의 직접 측정값과 비교 분석하여 CT 측정값의 신뢰성을 보고, CT 를 통한 측두골 측정값을 다른 항목과의 관계를 보고자 하였다. 우리는 6차 사이즈 코리아 프로젝트에서 측정한 머리크기의 5가지 항목(머리 두께, 머리 너비, 머리 둘레, 눈살 뒤통수 길이, 귀구슬 사위 위 거리)을 406 명의 안면골 CT 에서 측정하였으며, 측두골의 두께를 추가로 측정하였다. 이후 사이즈 코리아 프로젝트의 값과 CT 를 통하여 측정한 값을 나이대별로 나누어 비교분석하였다(10 대에서 80 대까지). 모든 머리 크기 항목에서 CT 측정값이 직접 측정값보다 작게 나왔으며, 그 중에서 머리 두께가 7.5mm 로 가장 적은 차이를 보였다. 연령대별로 머리 크기 항목을 비교하였을 때에도 마찬가지로 CT 측정값이 작게 나왔으나, 연령대별로 증가와 감소의 경향이 비슷함을 확인할 수 있었다. 측두골 두께는 70 대에서 4.89±0.93mm 로 가장 두꺼웠으며 10 대에서 4.10±0.99mm 로 가장 가늘었다. 측두골 두께는 머리 너비와 통계적으로 유의하게 상관성을 보였다 (p=0.038) . 이번 연구에서 CT 측정값과 사이즈 코리아 측정값들은 비교적 일관된 변화를 보였다. 또한 CT 는 뼈 두께를 포함하여 직접 측정할 수 없는 뼈 크기를 측정할 수 있었다. CT 를 통한 머리 크기의 측정은 이처럼 머리 사이즈의 직접 측정값들을 보완할 수 있으며, 추후 많은 데이터들이 쌓였을 때 한국인을 위한 골전도 기기들을 개발하는데 또 하나의 참조 데이터로도 사용할 수 있을 것이라 생각한다.