Ⅰ. 서 론

현대인들의 소득 향상과 함께 여가 생활을 즐기기 위한 스포츠 활동이 증가하고 있으며, 더불어서 발목이나 무릎 등 하지관절 질환의 발생이 증가하고 있다[1]. 특히 다른 관 절에 비해 체중 부하가 높은 슬대퇴관절(Patellofemoral Joint)의 손상 비율이 상당 부분을 차지하고 있다. 스포츠로 인한 질환뿐만 아니라 고령화 및 잘못된 자세는 슬대퇴관절 내측부의 협착과 같은 퇴행성 질환을 유발시키기도 한다 [2]. 또한 하지 정렬 축의 변형으로 인하여 변형성 슬관절증 (Osteoarthritis of knee joint)이 생길 수 있다[3]. 변형성 슬관절증은 무릎 변형에 의한 지나친 무게 및 관절연골의 퇴행변성에 의하여 발생하는 질병으로서, 하지의 역학적 축 (Mechanical axis)은 내측으로 0∼3°이내가 정상범위이며 해부학적 축(Anatomical axis)은 역학적 축에 대해 5∼7° 에서 정상범위를 갖는다[4].

관절연골의 마모 상태나 대퇴골과 경골의 축관계를 조사 하는 데에는 한 쪽 다리로 선 자세에 의한 체중부하(Weight bearing) 검사 방법과 접선 축방향 검사(Tangential axial projection)가 유용하다[5]. 슬대퇴관절을 검사하는 접선 축 방향 검사 방법에는 Knutsson method, Merchant method, Settegast method, Hughston method 등이 있다. 이 중 Settegast method와 Hughston method는 슬개골에 하중 이 가해지기 때문에 골절 유무나 탈구 유무의 검사에는 적 합하지 않다[6].

슬관절 손상이 의심되는 환자에서는 슬대퇴관절의 관절 면 및 슬개골 종축 검사가 필요하며 보편적 검사 방법으로 Knee merchant view가 이용되고 있다[7]. Merchant view 는 대표적인 슬대퇴관절 검사 방법으로 슬개골의 반측면상 과 아탈구 및 탈구 정도를 진단하고 슬대퇴관절의 표면과 형태를 묘사하기 위해 시행한다[8]. Merchant view 검사를 통하여 슬개골의 탈구 및 아탈구를 판단하는 중요한 척도인 일치각(Congruence angle)과 구각(Sulcus angle)을 측정 할 수 있다. Merchant view 검사 시 양쪽(Both)을 모두 검 사하는 경우, 각 병원 특성에 따라 양쪽을 동시에 검사하거 나 한 쪽씩(Right or Left) 두 번에 나누어 검사하기도 한 다. 한 쪽씩 검사하는 경우 영상의 왜곡을 최소화 할 수 있 지만 두 번의 검사로 인해 피폭이 증가하며, 양측 검사의 경 우 중심에서 멀어짐에 따른 일치각의 변화가 있을 것으로 예상된다.

따라서 본 연구는 슬대퇴관절의 Merchant view에서 중 심 X선 위치에 따른 일치각을 평가함으로써, 양쪽 검사와 한쪽 검사의 왜곡도 및 유용성에 대하여 고찰하고자 한다.

Ⅱ. 대상 및 방법

1. 실험 대상 및 장비

실험은 Canon X-ray DR System (CXDI-701C Wireless, Canon Inc., Kanagawa, Japan)을 사용하여, 인체 팬텀 (Whole body phantom PBU-60, Kyoto Kagaku Inc., Kyoto, Japan)의 슬관절(Knee Joint) 및 슬개골(Patella) 이 포함된 우측 하지 부분(Part of right lower-leg)을 이 용하였다(Fig. 1a).

2. 측정 방법

Merchant 검사 고정 장치에 하지 팬텀을 위치시키고 대 퇴골(Femur)과 경골(Tibia)의 각도는 45°로 유지하였다. 촬 영은 다리의 장축이 회전되지 않은 정상군(Normal group) 과 슬대퇴관절의 내측이 좁아져 Varus화 된 형태(내반군; Varus group)를 가정하여 팬텀을 우측으로 회전하며 측정 하였다.

먼저, 정상군의 촬영을 위해 대퇴골의 내측 상과(Medial femoral condyle)와 외측 상과(Lateral femoral condyle)는 수평으로 유지하였다. 중심 X선이 슬대퇴관절면을 수직으 로 통과할 수 있도록 X선관의 각도는 수직면에서 다리쪽 60°로 설정하였다. 측정 조건은 65 kVp, 8 mAs로 고정하였 으며, 초점-영상면 사이 거리(Source to image-receptor distance, SID)는 150 cm로 하였다.

중심 X-선 변화에 따른 슬개골 및 슬대퇴관절의 변화에 대하여 알아보기 위해 팬텀을 고정한 상태로 X-선관을 0 cm, 7.5 cm, 15 cm 만큼 내측으로 이동하여 30회 씩 촬영 한 후 구각 및 일치각을 측정하였다(Fig 2).

내반군 촬영을 위해 수평면에서 대퇴골의 양측 상과를 이 은 선이 이루는 각도를 15°, 30°로 설정한 후, 같은 방식으 로 중심으로부터 0 cm, 7.5 cm, 15 cm 지점에 입사하여 일 치각의 변화 여부를 알아보았다. 이하 명칭은 15° 내반군, 30° 내반군으로 정의하였다.

일치각은 슬개골과 대퇴 활차(Femoral trochlea) 관절면 과의 관계로서, 이는 슬개골의 내외측간 위치에 의해 영향 을 받는다. 대퇴골 활차의 가장 깊은 위치 A와 대퇴내과 (Medial femoral condyle) 및 대퇴외과(Lateral femoral condyle)의 가장 높은 지점을 각각 B와 C라고 할 때 AB와 AC가 이루는 각을 구각(Sulcus Angle)이라고 한다(Fig 1b). 구각의 이등분선을 연결한 기준선과 슬개골의 관절능 선(Articular ridge)의 가장 낮은 지점인 D와 대퇴 활차의 가장 낮은 점인 A를 이은 선 AD 사이에 일치각이 형성된다. 구각의 평균은 138 ± 6°이며 145°를 초과할 경우 비정상으 로 판단한다. 일치각의 평균은 –6 ± 11°이며 16°를 초과할 경우 비정상으로 판단한다[9,10].

3. 자료 분석 방법

일치각의 측정에는 GE PACS (Picture archiving and communication system, Centricity, GE Healthcare, Chicago, IL, USA)를 이용하였다. 분석의 정확도를 높이기 위하여 임상 경력 15년 이상 방사선사 1명과 4년 이상 경력 의 방사선사 1명이 측정 방법에 대한 이론적 고찰과 연습을 통하여 측정 방법을 공유하였으며, 실제 측정 시에는 맹검 법(Blind test)을 사용하여 측정된 데이터에 대한 편향적 오 류를 최소화하였다.

Ⅲ. 결 과

정상군에서 구각은 0, 7.5, 15 cm일 때, 각각 143.95 ± 0.35°, 145.50 ± 0.57°, 145.90 ± 0.42°이었으며, 일치각 은 0, 7.5, 15 cm일 때, 각각 17.25 ± 1.34°, 19.60 ± 1.41°, 20.55 ± 1.77°로 측정되었다(Table 1).

구각과 일치각에서 최소각과 최대각의 차이는 각각 1.95° 와 3.3°이었으며, 중심에서 멀어질수록 그 크기가 증가하는 것으로 나타났다.

15° 내반군에서 구각은 0, 7.5, 15 cm일 때, 각각 143.55 ± 0.49°, 143.70 ± 0.99°, 144.55 ± 0.35°이었으며, 30° 내 반군에서 구각은 0, 7.5, 15 cm일 때, 각각 143.70 ± 0.28°, 145.05 ± 0.92°, 145.30 ± 0.99°로 측정되었다(Table 2). 15° 내반군과 30° 내반군에서 최소각과 최대각의 차이는 각 각 1.0°와 1.6°이었으며, 중심에서 멀어질수록 그 크기가 증 가하였다.

15° 내반군에서 일치각은 0, 7.5, 15 cm일 때, 각각 16.45 ± 1.34°, 17.10 ± 0.99°, 17.80 ± 1.13°이었으며, 30° 내반 군에서 일치각은 0, 7.5, 15 cm일 때, 각각 18.35 ± 1.63°, 18.95 ± 1.06°, 19.60 ± 1.41°로 측정되었다. 15° 내반군과 30° 내반군에서 최소각과 최대각의 차이는 각각 1.35°와 1.25°이었으며, 중심에서 멀어질수록 그 크기가 증가하는 것으로 나타났다.

Ⅳ. 고 찰

슬관절은 골 구조상 불안정하기 때문에 정상적으로 운동 이 이루어지고 외력에 견디기 위해서는 반드시 주위의 강인 한 인대(Ligament)와 근육(Muscle)의 지지가 필요하다 [11,12]. 슬관절에 강한 외력이 전달되면, 슬관절의 손상이 초래되고, 이는 다른 관절에서보다 중대한 기능 장애를 일 으킨다[13].

슬관절의 손상이 의심되는 환자에서는 슬대퇴관절 및 슬 개골 종축 검사가 필요하다[13]. Merchant view는 이를 위 한 가장 보편적인 검사 방법이며, 대퇴골 활차의 각도 및 슬 개골의 정확한 반측면상의 묘출을 통해 슬개골의 탈구 및 아탈구 등의 진단에 중요한 척도인 일치각을 측정할 수 있 다[15,16].

본 논문은 중심에서 멀어짐에 따른 일치각 및 구각의 변 화를 알아보고자 하였다. 실험은 정상군과 15° 내반군, 30° 내반군으로 나누어 일치각 및 구각의 변화 여부를 측정하였 다.

측정 결과, 정상군, 15° 내반군, 30° 내반군 모두에서 슬 대퇴관절과 중심 X선이 멀어질수록 구각은 증가하는 것으 로 나타났다. 평균값으로 보았을 때, 구각은 정상군에서 145.12°로 가장 큰 값을 나타냈으며 15° 내반군, 30° 내반군 에서 각각 143.93°, 144.68°로 측정되었다.

일치각 또한 X-선 중심에서 멀어짐에 따라 정상군, 15° 내반군, 30° 내반군 모두에서 증가하였다. 정상군에서 일치 각은 19.13 ± 1.92°로 가장 큰 값으로 나타났으며 30° 내반 군에서 18.97 ± 1.21°, 15° 내반군에서 17.12 ± 1.09°로 그 뒤를 이었다. 이는 본 논문에서 무릎의 내반된 상태를 인위 적으로 구현해내기 위하여 팬텀의 슬개골을 외전(External rotation)시킨 영향으로 보인다. 구각의 상태는 동일하나 슬개골이 외측으로 회전하면 일치각 기준선의 하나인 슬개 골 관절능선 가장 아랫부분이 내측으로 더 가까워지기 때문 에 일치각이 감소한 것으로 판단된다.

정상군에서 일치각의 최대각과 최소각의 차이는 3.3°로 측정되었다. 15° 내반군, 30° 내반군에서 최대각과 최소각 의 차이는 각각 1.35°와 1.25°로 나타났다. 정상군을 기준으 로 보았을 때, 중심에서 멀어질수록 일치각에서 3° 이상의 차이가 나타날 수 있음을 의미한다. 일치각은 슬개골의 탈 구 및 아탈구의 기준으로 적용되므로, 3° 이상의 차이는 진 단적 측면에서 일치각의 측정에 영향을 줄 수 있을 것으로 보여진다.

슬개골의 상태를 외전시켰기 때문에 정상군과의 직접적 인 비교를 할 수는 없으나, 슬대퇴관절과 중심 X선이 멀어 질수록 두 내반군 모두에서 일치각은 증가하는 양상을 보였 고, 15° 내반군의 일치각에 비해 30° 내반군의 일치각이 큰 것으로 볼 때 내반된 정도에 따른 영향이 있는 것으로 판단 된다. 슬개골의 정렬 상태가 동일했다면 정상군에 비해 내 반된 정도에 따라 일치각은 증가했을 것으로 예상된다.

본 연구의 제한점으로는 인체를 대상으로 하지 아니하고 팬텀을 대상으로 하여 일치각을 정상 범위 내로 구현하지 못한 점, 팬텀을 이용함으로써 다양한 형태의 표본이 충분 하지 못한 점 등을 들 수 있다.

Ⅴ. 결 론

결론적으로, 슬대퇴관절이 X선 중심에서 멀어짐에 따라 일치각은 증가하는 것으로 나타났으며, 무릎이 내반된 정도 에 의해서도 일치각이 변화할 수 있을 것으로 판단된다. 따 라서 양측을 한 번에 검사하는 방법에 비하여 편측을 각각 두 번에 나누어 검사하는 방법이 일치각의 정확한 측정에 유리할 것으로 보이며, 그에 따라 진단적 측면에서 슬개골 의 탈구 및 아탈구의 정확한 판단에 도움이 될 것으로 기대 된다.