Development and Use of Supporting Device for Patellar X-ray Imaging

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 doi:10.9718/JBER.2020.41.4.165

서론: 의료영상 기술의 발전과 슬개골 진단의 필요성

의료 영상기술은 현대 의학의 발전을 이끌고 있으며, 특히 엑스선(X-ray) 영상은 빠르고 간단한 검사 방법으로 널리 활용되고 있습니다. 

인구 고령화와 함께 골관절염(osteoarthritis), 무릎 관절 협착증(knee joint stenosis), 그리고 퇴행성 질환(degenerative disease) 환자가 증가하면서, 슬개골(patella) 및 슬개대퇴관절(patellofemoral joint)의 정확한 진단은 더욱 중요해졌습니다.

그러나 기존의 슬개골 엑스선 촬영 방식은 환자 자세의 불안정, 방사선 피폭 증가, 영상 화질 저하 등 다양한 한계를 가지고 있었습니다. 

이러한 문제를 해결하기 위해 최근 개발된 슬개골 엑스선 촬영 보조기구는 임상 현장에서 큰 주목을 받고 있습니다. 

본 칼럼에서는 해당 보조기구의 구조, 촬영 원리, 기존 방법과의 차이점, 임상적 장점 등을 종합적으로 분석합니다.

슬개골과 슬개대퇴관절의 해부학적 구조

슬개골은 무릎 전면에 위치한 편평한 종자골(sesamoid bone)로, 대퇴사두근(quadriceps muscle)의 건(tendon) 내에 자리잡고 있습니다. 

슬개골은 아래쪽의 슬개건(patellar tendon), 위쪽의 대퇴사두건(quadriceps tendon), 양측의 슬개지대(patellar retinaculum) 및 광근(vastus muscle)에 의해 안정적으로 고정되어 있습니다 (그림 1).

그림 1. 슬개골의 구조와 안정화 메커니즘

이러한 해부학적 구조는 무릎 굴곡과 신전 시 슬개골이 안정적으로 움직일 수 있도록 도와주며, 진단 영상에서 뚜렷한 구조 확인이 필요합니다.

기존 슬개골 엑스선 촬영 방법과 한계

슬개골의 변위(dislocation), 아탈구(subluxation), 골절(fracture), 관절 협착(stenosis) 등을 진단하기 위해 다양한 접선축 방향(tangential axial view) 촬영법이 활용되어 왔습니다. 

대표적인 방법은 다음과 같습니다 (그림 2).

그림 2. 슬개골 접선축 촬영 방법 비교; (a) Laurin’s method, (b) Settegast method, (c) Hughston method, (d) Merchant method, (e) 보조기구 활용 방법


이들 방법은 임상적으로 유용하지만, 환자의 통증 유발, 영상 겹침 현상, 방사선 노출 증가 등의 문제가 있어 개선이 필요했습니다.

혁신적 보조기구의 개발과 구조

새롭게 개발된 보조기구는 환자가 누운 자세(supine position)에서 다리를 올려놓기만 하면 촬영이 가능하도록 설계되었습니다.

그림 3. 보조기구를 활용한 슬개골 접선축 촬영 방법


그림 4. 보조기구 구조 및 조립도 (측면, 정면, 렌치 장비)

구조적 특징은 다음과 같습니다:

  • 대퇴부·하퇴부 지지대: 안정적인 고정 가능

  • 무선 디텍터 홀더(detector holder): 영상 촬영 시 환자가 직접 들 필요 없음

  • 높이 조절 장치: 환자 대퇴부 두께에 따른 최적화

  • 이동식 바퀴와 손잡이: 편리한 임상 적용 가능

이 장치는 기존 촬영법의 문제를 해결하고, 왜곡 없는 영상을 구현하는 데 최적화되었습니다.

연구 결과 및 임상 적용

보조기구의 임상적 성능은 실제 환자와 연구원들을 대상으로 검증되었습니다.

그림 5. 개발된 보조기구의 실제 모습 (측면, 정면, 사면, 윗면)

그림 6. 보조기구 활용 촬영 방법 vs 기존 촬영 방법 비교

그림 7. 보조기구를 이용한 실제 슬개골 및 슬개대퇴관절 영상


주요 결과:

  • 환자의 자세 안정성 확보

  • 영상 화질 향상 및 구조물 명확한 묘사

  • 불필요한 방사선 피폭 최소화

  • 검사자의 편의성 증가

이러한 장점은 특히 노인 환자 및 무릎 통증 환자에게 큰 임상적 가치를 제공합니다.

고찰: 기존 방법과의 비교

  • Settegast / Hughston method: 슬개골에 과도한 하중 → 통증 유발, 영상 화질 저하

  • Merchant method: 별도 장치 필요, 양쪽 다리 촬영 불편

  • Laurin’s method: 환자가 직접 디텍터를 들고 촬영해야 함 → 방사선 피폭 증가

반면, 본 연구의 보조기구는 환자의 편안한 자세 유지, 검사 부위 외 불필요한 방사선 차단, 영상 정확도 개선 등에서 우수한 성능을 보였습니다.

결론: 미래 임상 적용과 전망

슬개골 엑스선 촬영 보조기구는 기존 촬영법의 한계를 극복하고, 환자 친화적이며, 정확한 진단을 가능하게 하는 혁신적 장치입니다. 

향후 임상 현장에서 표준 촬영법으로 자리 잡을 가능성이 크며, 방사선 안전성 측면에서도 중요한 의미를 가집니다.

의료 영상 기술은 단순히 영상을 얻는 것을 넘어 환자의 안전, 검사 효율성, 정확한 진단을 모두 고려해야 합니다.

본 보조기구는 이러한 요구를 충족하며, 향후 더 많은 환자들에게 적용될 것으로 기대됩니다.

참고문헌

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