악교정 수술 진단 시 턱끝의 형태 분석을 위한 베지어 곡선의 적용과 응용
저자
발행사항
전주: 전북대학교 일반대학원, 2019
학위논문사항
학위논문(박사)-- 전북대학교 일반대학원: 치의학과(구강악안면외과·치과교정학 전공) 2019. 8
발행연도
2019
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
전북특별자치도
기타서명
Application of Bezier curves for morphological analysis of chin in orthognathic surgery
형태사항
v, 40 p.: 삽화, 표; 26 cm
일반주기명
전북대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
지도교수: 고승오
참고문헌 : p. 35-38
UCI식별코드
I804:45011-000000050374
소장기관
연구 목적: 턱끝(chin)은 정면 안모의 전체 1/3을 차지하며 안면의 심미와 조화에 중요한 역할을 한다. 악교정 수술 전에 정모 및 측모 두부 방사선사진상에서 계측점 간의 거리, 각도 및 직선 비율의 분석과 전산화단층촬영, 그리고 모형분석을 통해 술 후 턱끝 형태가 예측된다. 수술 중에도 안모를 평가하여 필요시 이부성형술(genioplasty)의 시행 여부가 결정된다. 저자는 기존의 분석 및 예측 작업 이외에 턱끝 형태를 직관적이고 포괄적으로 진단해 낼 수 있는 추가적인 진단 도구 개발의 필요성을 느꼈다.
이번 연구의 목적은 턱끝의 전방부 외형을 표현할 수 있는 매개변수 벡터방정식(parametric vector equation) 모델을 생성하여 턱끝 형태 진단의 유효성을 검증하고 표준 진단 도구를 개발하기 위함이다. 모델 생성을 위해 여러 계측점을 지나는 곡선을 단일 식으로 표현할 수 있는 베지어 곡선(Bezier curve)을 활용하였다.
실험 대상 및 방법: 전북대학교 치과병원 구강악안면외과에서 2016년에서 2018년 사이에 악교정 수술을 시행한 환자 중 40명의 환자를 선정하여 성별에 따라 두 개의 대그룹으로 분류하였다.(그룹 1, 2) 각각의 대그룹을 이부성형술 포함 유무에 따라 두 개의 소그룹으로 다시 분류하여 측모 두부 방사선사진을 계측하였다.(그룹 1-1, 1-2, 2-1, 2-2)
Sella와 nasion을 잇는 선분을 x축, x축에 수직이며 sella를 지나는 선분을 y축으로 하는 2차원 직교좌표계를 설정하였다. 을 턱끝의 전방부 외형을 따르는 벡터의 조합으로 정의하여 매개변수 벡터방정식 P(t)를 유도하였다. 계측결과에 대한 다항회귀분석을 통해 얻은 스플라인 곡선(spline curve)을 P(t)로 가정하고 베지어 곡선 S(t)로 변환하였다. S(t)의 턱끝 형태 진단의 유효성을 검증하기 위해 가정 검정을 시행하였다. 성별 간의 S(t)의 차이를 분석하였다.
결과: S(t)의 회귀적합성 검증에서 잔차는 정규분포를 따랐다. 이부성형술을 포함하거나 포함하지 않고 악교정 수술을 시행한 대그룹과 이부성형술을 포함하지 않고 악교정 수술을 시행한 소그룹간의 S(t)는 Student’s T-test 결과 통계학적으로 유의미한 차이가 없었다. 이부성형술을 포함하여 악교정 수술을 시행한 소그룹을 이부성형술을 포함하지 않고 악교정 수술을 시행한 것으로 가정한 후, 이부성형술을 포함하지 않고 악교정 수술을 시행한 소그룹과의 S(t)에 대한 Mann-Whitney U-test 결과 통계학적으로 유의미한 차이가 있었다. S(t)의 기울기는 남성에서 더 크게 나타났다. 실험 결과를 통해 S(t)는 턱끝 형태를 표현할 수 있는 표준 곡선이 될 수 있고, 이부성형술의 시행 유무를 구분할 수 있으므로 악교정 수술 계획시에 사용할 수 있는 모델임을 확인하였다. S(t)를 진단 도구로 사용하기 위해 FH 평면이 x축이 되도록 좌표계를 회전변환하여 Chin Template를 제작하였다
결론: 베지어 곡선을 활용하여 턱끝 형태를 표현할 수 있는 수학적 모델을 생성할 수 있었다. 이번 연구에 한해서, 베지어 곡선을 기반으로 제작된 Chin Template는 악교정 수술 계획시에 턱끝 형태의 진단 도구로 활용할 수 있을 것으로 생각된다. 앞으로 대규모의 연구를 통해 턱끝 형태에 대한 한국인 표준 베지어 곡선 모델을 만든다면 악교정 환자에게 이상적인 턱끝 형태를 형성해 줄 수 있을 것으로 기대된다.
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