Published online Jan 18, 2023.
https://doi.org/10.3348/jksr.2022.0039
, MD,1,2
Kyu-Sung Kwack, MD,1,2
Sunghoon Park, MD,1,2
Jae Sung Yun, MD,1,2
Bumhee Park, PhD,3,4
and Ji Su Kim, MS4
초록
목적
MRI Dixon method (이하 DIXON) 기법을 이용하여 슬관절 지방우세 골조직의 지방신호분율(fat signal fraction; 이하 FF)을 구하고 골밀도(bone mineral density; 이하 BMD)와 상관관계 분석을 시행하였다.
대상과 방법
본원 슬관절 DIXON 영상을 촬영한 환자들 중 일 년 이내의 dual energy X-ray absorptiometry가 있는 환자 93명을 후향적으로 분석하였다. DIXON 영상에서 원위부 대퇴골 골간단(femur metaphyseal; 이하 Fm)과 근위부 경골 골간단(tibia metaphyseal; 이하 Tm)의 FF를 계산하였다. FF와 BMD 간 상관관계를 분석하였다. 또, 요추(lumbar spine; 이하 L), 대퇴경부(femoral neck; 이하 FN), 총대퇴골(femur total; 이하 FT)의 BMD 별로 나누고 FF에 대하여 Kruskal-Wallis H test를 시행하였다.
결과
전체 환자군에서 TmFF와 FN-BMD 사이에 유의미한 음의 상관관계를 보였다(r = -0.26, p < 0.05). 여성 환자에서는 TmFF가 FN-BMD, FT-BMD 및 L-BMD와 음의 상관관계를 보였다(r = -0.38, -0.28과 -0.27, p < 0.05). 남성 환자에서는 FmFF가 FN-BMD 및 FT-BMD와 음의 상관관계를 보였다(r = -0.58과 r = -0.42, p < 0.05). 여성 환자들을 세 군으로 나누었을 때 TmFF에 유의한 차이를 보였다(p < 0.05). 남성 환자들을 두 군으로 나누었을 때, FmFF이 군 간에 유의미한 차이를 보였다(p < 0.05).
결론
슬관절 주변의 FF와 BMD는 음의 상관관계를 보였으며, DIXON을 이용한 FF 측정이 BMD 스크리닝에 사용될 수 있는 가능성을 보였다.
Abstract
Purpose
This study aimed to investigate the correlation between the fat signal fraction (FF) of the fat-dominant bone tissue of the knee joint, measured using the MRI Dixon method (DIXON) technique, and bone mineral density (BMD).
Materials and Methods
Among the patients who underwent knee DIXON imaging at our institute, we retrospectively analyzed 93 patients who also underwent dual energy X-ray absorptiometry within 1 year. The FFs of the distal femur metaphyseal (Fm) and proximal tibia metaphyseal (Tm) were calculated from the DIXON images, and the correlation between FF and BMD was analyzed. Patients were grouped based on BMD of lumbar spine (L), femoral neck (FN), and common femur (FT) respectively, and the Kruskal-Wallis H test was performed for FF.
Results
We identified a significant negative correlation between TmFF and FN-BMD in the entire patient group (r = -0.26, p < 0.05). In female patients, TmFF showed a negative correlation with FN-BMD, FT-BMD, and L-BMD (r = -0.38, 0.28 and -0.27, p < 0.05). In male patients, FmFF was negatively correlated with only FN-BMD and FT-BMD (r = -0.58 and -0.42, p < 0.05). There was a significant difference in the TmFF between female patients grouped by BMD (p < 0.05). In male patients, there was a significant difference in FmFF (p < 0.05).
Conclusion
Overall, we found that FF and BMD around the knee joints showed a negative correlation. This suggests the potential of FF measurement using DIXON for BMD screening.
서론
골다공증과 골관절염은 성인에서 유병률이 높고, 흔한 질환이다(1, 2, 3). 특히 50세 이상 및 폐경 후 여성에서 유병률이 높다(4, 5, 6). 또한 골다공증은 골관절염의 악화 요소이기도 하며, 척추압박골절, 대퇴경부 골절이나 무릎의 연골하 부족골절(subchondral insufficiency fracture of the knee; 이하 SIFK) 과도 관련될 수 있다고 알려져 있으며, 이전의 연구 결과에 따르면 SIFK가 있는 환자들에서 골밀도(bone mineral density; 이하 BMD)가 통계적으로 유의미하게 낮았다(7, 8, 9).
딕슨기법(Dixon method; 이하 DIXON)을 이용한 물-지방신호분율(water-fat fraction; fat fraction; 이하 FF) 측정은 널리 알려진 방법이며, 간, 췌장, 근육, 척추체 등 다양한 분야에서 사용되고 있고, 척추 지방신호분율(FF)을 이용한 골다공증과의 관계분석도 활발히 이루어지고 있다(10, 11, 12, 13, 14, 15). 그러나, 성인 골조직 내에서의 지방신호분율(FF)은 일반적인 간, 췌장, 근육 등과는 다르게 물보다 지방이 풍부한 조직(fat dominant tissue)이므로 이에 적합한 새로운 지방신호분율 계산식을 사용하여야 하나, 이에 대한 이해와 연구가 부족하며, 또한, 아직까지 슬관절 자기공명영상을 이용한 FF와 BMD의 상관관계에 대한 연구는 없는 실정이다.
그러므로, 본 연구자들은 슬관절 자기공명영상에서 딕슨기법을 이용하여 획득된 영상데이터와 성인형 지방골수와 같은 fat dominant tissue에 적합한 DIXON 계산법을 보이고, 슬관절 자기공명영상으로부터 FF를 계산하여, 이중에너지 엑스선 흡수계측기(dual energy X-ray absorptiometry; 이하 DXA)를 통해 얻어진 BMD와 비교하고, 슬관절 FF와 BMD 간의 상관관계를 분석해 보고자 하였다.
대상과 방법
본 연구는 본원 연구윤리위원회(Institutional Review Board)의 승인 하에 진행되었고, 후향적 연구로 정보 제공자 동의서는 면제되었다(IRB No. MED-MDB-21-226).
PACS와 Radiology Information System을 이용하여 2019년 4월부터 2020년 12월 사이에 본원에서 골관절염 및 슬내장 의심하에 슬관절 MRI를 촬영한 45세 이상의 환자들 중 일 년 이내의 DXA가 있는 환자를 검색하였다. 임상 소견은 전자의무기록을 참고하였으며 나이, 성별, DXA에서 얻어진 요추(lumbar spine; 이하 L-BMD), 대퇴골 경부(femur neck; 이하 FN-BMD), 총대퇴골(femur total; 이하 FT-BMD)에서의 골밀도(T-score), 그리고 자기공명딕슨영상을 이용하여 계산된 FF에 대하여 분석하였다.
이들 중 화농성관절염으로 확진된 환자 1명을 제외하였고, 한 달 이내의 외상이나 수술력이 있는 환자들 3명을 제외하였다. 최종적으로 72명의 여성(평균 연령: 64.4세, 연령 분포: 47–84세)과 21명의 남성(평균 연령: 67세, 연령 분포: 48–78세)의 총 93개의 슬관절 MRI가 포함되었으며, 전체 평균 연령은 65세, 연령 분포는 47–84세였다(Table 1).
Table 1
Characteristics of Patients
자기공명영상 프로토콜
연구 대상 환자 93명의 영상은 3T 자기공명영상장치(Achieva, Philips Healthcare, Best, the Netherlands)로 획득하였다. 슬관절 MRI 프로토콜은 Table 2와 같다. 지방신호분율계산에 사용된 딕슨영상은 다중에코 경사자장영상의 일종인 multi echo Fast Field Echo (mFFE) 펄스시퀀스를 이용하여 시상면에 대해 획득하였으며, echo time (이하 TE) = 2.24 ms의 영상을 동위상 영상(in-phase; 이하 IP)으로 사용하였고, TE = 3.36 ms의 영상을 역위상 영상(opposed-phase; 이하 OP)으로 사용하였다. 상세한 MRI DIXON 프로토콜은 Table 2와 같다.
Table 2
Protocol of MRI
DIXON 자기공명영상의 신호강도 측정
딕슨자기공명영상의 관심영역(region of interest; 이하 ROI) 설정 및 신호강도측정은 영상의학과 3년차 전공의와 23년 경력의 근골격계 영상의학 전문의가 ROI 위치선정기준에 대해서 협의하고 아래와 같이 명확히 정의한 후 환자들의 임상정보를 모르는 상태에서 후향적으로 수행하였다. ROI 측정에는 Weasis DICOM viewer (version 3.7.0, Weasis Team, https://nroduit.github.io/en/)를 사용하였다(16).
먼저, 슬관절중심을 지나는 중간 시상면(mid-line sagittal image)을 선정하고, 동일한 영상단면의 DIXON 동위상 영상(IP DIXON image)과 DIXON 역위상 영상(OP DIXON image)을 선택하였다.
이때, 골수부종(bone marrow edema), 적색골수(hematopoietic red marrow island), 골 섬(bone island), 성장판 흔적(epiphyseal scar) 등과 같은 정상골수의 신호강도에 영향을 줄 수 있는 부분을 회피하기 위해 시상면 T1 강조영상과 시상면 지방억제 T2 강조영상을 참조하여 골간단 내 ROI의 위치를 정하였다(Fig. 1).
Fig. 1
BMD = bone mineral density, DXA = dual energy X-ray absorptiometry, FmFF = fat fraction of distal femoral metaphysis, FT = femur total, TmFF = fat fraction of proximal tibial metaphysis
Images of a representative 75 year-old female with right knee pain who underwent MRI and DXA.
A-D. Midline sagittal T1-weighted MR image (A) avoiding the abnormal bone marrow; each of the region of interest is placed at the same location on both in-phase (B) and opposed-phase DIXON MR images (C) for measurement of the fat fraction, FmFF; 82.5%, TmFF; 81.8%. (D) Sagittal sagittal T2-weighted fat-saturated MR image to reveals subchondral bone marrow edema from subchondral bone insufficiency. BMD of femur from DXA (FT-BMD) is 2.7.
각각의 ROI는 10 mm × 10 mm 크기의 정사각형으로 그려졌으며, 먼저, IP 영상위의 대퇴골 원위부 골간단(distal femoral metaphysis; 이하 Fm)과 경골 근위부 골간단(proximal tibial metaphysis; 이하 Tm)에 위치시킨 후, 이 ROI를 복사하여 OP 영상 위의 동일 위치에 붙여넣기 함으로써 ROI의 위치가 IP와 OP 두 가지 영상에서 정확히 동일한 곳에 위치되도록 하였다(Fig. 1).
이후 각 IP 영상과 OP 영상에서 측정된 각 ROI 내의 평균신호강도 값들을 스프레드시트 프로그램(Excel, Version 2016, Microsoft)에 입력하였다.
지방신호분율의 계산
자기공명영상 딕슨기법을 이용한 전통적인 FF의 계산은 수식 1과 같이 동위상(IP) 영상 및 역위상(OP) 영상에서의 신호강도를 입력하여 얻어질 수 있다(17, 18). 그러나, 성인의 지방골수와 같이 물에 비해서 지방신호강도가 우세한 조직(fat dominant tissue)의 경우는 수식 2를 이용하여 FF를 계산할 수 있다(12, 13).
앞서 입력된 스프레드시트에 수식 2를 입력하여 Fm과 Tm에 위치한 ROI의 지방신호분율들(FmFF and TmFF)을 계산하고 백분율(%)로 표현하였다.
이중에너지 엑스선 흡수계측기를 이용한 골밀도측정 영상
본원의 PACS에 저장된 이중에너지 엑스선 흡수계측기(DXA) 영상을 사용하여 골밀도 결과를 분석하였으며, 측정에 사용된 기기는 GE Healthcare (Waukesha, WI, USA)의 Lunar prodigy advance와 Lunar iDXA였다. 골밀도(T-score)는 요추(L1-L4, lumbar BMD; 이하 L-BMD), 대퇴골 경부(femur neck; 이하 FN-BMD), 총대퇴골(femur total; 이하 FT-BMD)의 값을 이용하였다. 1번 요추체의 심한 압박 골절이 있는 경우 L2-L4의 평균값을 이용하였고, 금속성 인공음영(metal artifact)이 있는 요추체는 제외하였다.
WHO 분류(1994)에 따라 골밀도를 분류하였다. T-score가 -1.0 이상인 경우를 정상, -1.0과 -2.499 사이인 경우엔 골감소증, -2.5 이하인 경우를 골다공증으로 정의하였다.
각 환자별, L-BMD, FN-BMD, FT-BMD 위치별 BMD T-score 값들을 스프레드시트 프로그램에 입력하였다.
통계 분석
데이터 분석은 본원 의학연구협력센터 의학통계실소속 교수에게 상담과 분석을 의뢰하였으며, 모든 통계 분석과 시각화는 R software package (version 3.6.3; R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria) 및 SPSS (version 25; IBM Corp., Armonk, NY, USA)를 사용하여 수행되었다. 자기공명영상을 통해서 얻어진 슬관절 주변의 위치별 FF와 DXA에서 얻어진 위치별 BMD 간의 상관관계 분석을 위하여 Spearman correlation분석을 시행하였다. 상관관계 분석은 전체 환자, 여성 환자, 남성 환자별로 시행되었다. 상관관계 분석에서 통계학적으로 유의한 상관관계를 보인 위치에 대하여, 다음과 같은 통계기법을 이용하여, 정상, 골감소증, 골다공증 군간 FF의 차이 유무를 분석하였다. 여성 환자군을 정상, 골감소증, 골다공증 3군으로 나누고 각 군 간의 FF 차이를 비교하기 위하여 Kruskal-Wallis H test를 시행하였다. 남성 환자군을 정상, 골감소증 2군으로 나누고 각 군 간의 FF 차이를 비교하기 위하여 wilcoxon rank-sum test를 시행하였다. 통계적으로 유의한 차이를 나타내는 지표로 p-value를 사용하였고, 0.05 미만의 p값을 통계적으로 유의한 것으로 간주하였다.
결과
총 93명의 환자의 평균 연령은 65세(연령분포: 47–84세)였다. 72명의 여성(평균 연령: 64세, 연령 분포: 47–84세)과 21명의 남성(평균 연령: 67세, 연령 분포: 48–78세)이 포함되었다. 두 명의 환자에서는 근위부 경골 골간단부위에 MRI artifact (SENSE ghost artifact)가 발생하여 TmFF 값을 측정할 수 없었다. 원위부 대퇴골 골간단의 지방신호분율(FmFF)과 근위부 경골 골간단의 지방신호분율(TmFF) 평균값은 각각 80.6%, 79.4%로 측정되었다.
DXA영상 중에서는 요추 전체에 금속고정물을 지닌 환자 한 명의 L-BMD가 제외되었고, 고관절치환술을 시행한 환자와 대퇴부 DXA 영상이 누락된 환자 등 총 두 명에서 FN-BMD와 FT-BMD 값이 제외되었다. 요추부(L-BMD), 대퇴경부(FN-BMD), 총대퇴골(FT-BMD)의 골밀도(T-score) 평균값은 각각 -0.5, -1.0, -0.7 이었다(Table 1).
DXA 골밀도(BMD)와 자기공명영상상의 지방신호분율(FF) 간의 상관관계를 전체 환자군, 여성 환자군, 남성 환자군으로 나누어 분석하였으며, 그 결과를 Table 3에 나타냈다. 전체 환자군을 대상으로 한 FF와 BMD 간의 상관관계 분석에서 TmFF와 FN-BMD 사이에 통계적으로 유의미한 음의 상관관계를 보였다(Table 3,r = -0.26, p = 0.0149). 또한, TmFF은 환자 연령과 통계적으로 유의미하나 약한 양의 상관관계 보였다(Table 3,r = 0.2, p = 0.027).
Table 3
Correlations between Fat Fraction and BMD
여성 환자만을 대상으로 한 상관관계 분석에서는 TmFF 값이 FN-BMD (r = -0.38, p = 0.0016), FT-BMD (r = -0.28, p = 0.0203) 및 L-BMD (r = -0.27, p = 0.0184)와 통계학적으로 유의한 음의 상관관계를 보였다(Table 3). 여성 환자군에서 가장 좋은 상관관계를 보인 TmFF와 FN-BMD 간의 상관관계를 산포도(scatter plot)로 표시하였다(Fig. 2).
Fig. 2
FN-BMD = bone mineral density of the femoral neck, TmFF = fat fraction of the proximal tibial metaphysis
Scatter plot of FN-BMD and TmFF in female patients.
A significant negative correlation was observed between FN-BMD and TmFF (r = -0.38, p = 0.0016).
남성 환자만을 대상으로 한 상관관계 분석에서는 FmFF 값이 FN-BMD (r = -0.58, p = 0.0033) 및 FT-BMD (r = -0.42, p = 0.0313)와 통계학적으로 유의한 음의 상관관계를 보였다(Table 3). 남성 환자군에서 가장 좋은 상관관계를 보인 FmFF와 FN-BMD 간의 상관관계를 산포도(scatter plot)로 표시하였다(Fig. 3).
Fig. 3
FmFF = fat fraction of the distal femoral metaphysis, FN-BMD = bone mineral density of the femoral neck
Scatter plot of FN-BMD and FmFF in male patients.
A significant negative correlation was observed between FN-BMD and FmFF (r = -0.58, p = 0.0033).
여성 환자군을 각 부위의 골밀도별로 정상, 골감소증, 골다공증 세 군으로 분류했을 때, FN-BMD나 FT-BMD를 기준으로 분류한 세 군간 비교에서는 TmFF는 평균값의 차이에도 불구하고, 통계학적으로 유의한 차이는 보이지 않았다(p = 0.0853과 p = 0.0689). 그러나, L-BMD를 기준으로 여성 환자들을 세 군으로 나누었을 경우 TmFF는 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(p = 0.0223). 이를 상자그림으로 표현하였다(Fig. 4).
Fig. 4
L-BMD = bone mineral density of the lumbar spine, TmFF = fat fraction of the proximal tibial metaphysis
Box plot of TmFF by L-BMD in female patients.
In the box plots, the horizontal lines within the box indicate median values, the boxes extend from the 25th to the 75th percentile for the three groups’ distribution of values, and dots indicate values outside the range of adjacent values.
남성 환자군에는 골다공증 환자가 포함되어 있지 않았으므로, 정상군과 골감소증 두 군으로만 나눌 수 있었고, FT-BMD를 기준으로 두 군으로 나누었을 때, 각 군별 FmFF은 두 군 간에 통계학적으로 유의미한 차이를 보였다(p = 0.0313). 이를 상자그림으로 표현하였다(Fig. 5). L-BMD나 FN-BMD를 기준으로 분류한 두 군간 FmFF은 통계학적으로 유의한 차이를 보이지 않았다(p = 0.056).
Fig. 5
FmFF = fat fraction of distal femoral metaphysis, FT-BMD = bone mineral density of femur total
Box plot of FmFF by FT-BMD in male patients.
In the box plots, the horizontal lines within the box indicate median values, the boxes extend from the 25th to the 75th percentile of the two groups’ distribution of values, and dots indicate values outside the range of adjacent values.
고찰
척추체와 대퇴경부의 지방신호분율(FF)은 골밀도(BMD)와 음의 상관관계를 보인다는 사실이 보고되고 있으나(19, 20, 21, 22), 슬관절 자기공명영상을 이용한 FF와 BMD의 상관관계에 관한 연구는 아직까지 부족한 실정이다. 또한, 골다공증은 골절뿐만 아니라 슬관절의 골관절염이나 SIFK 발생에도 위험인자가 될 수 있다는 점에 주목하였으며(7, 8, 9), Zheng 등(23)은 척수손상 환자군에서 골밀도 감소가 고관절보다 슬관절 주변에서 먼저 나타남을 보고하였다.
최근, Iterative Decomposition of water and fat with Echo Asymmetry and Least squares estimation (IDEAL-IQ) 이나 modified DIXON quant (mDIXON quant)와 같은 발전된 자기공명영상 proton density fat fraction (이하 PDFF) 기법들을 활용하여 BMD와 FF에 관련된 연구들이 보고되고 있고, 단순히 지방간 진단뿐만 아니라, 골다공증, 혈액암, 악성종물의 골전이성 병변 등 근골격계를 침범하는 여러 가지 질환에 대하여도 활발하게 연구되고 있다. 그러나, 업데이트된 최신 소프트웨어가 필요하고, 촬영 가능한 코일제한이 있거나, 구형 장비에서 시행이 불가능한 점, 장비 간 데이터 비호환 등이 제한점으로 남아있다.
딕슨이 1984년에 처음 보고한 딕슨기법(DIXON method)은 과거 지방간의 진단이나 고셔환자(Gaucher disease)의 골수침범 등을 살펴보기 위해서 널리 사용되어온 방법일 뿐만 아니라, 비교적 오래된 장비에서도 구현 가능하며, 딕슨이 보고한 기본원리는 현재 사용되는 최신 PDFF의 알고리즘에도 중요한 근간이 되고 있다(12, 13, 14, 17).
다만, 고전적인 딕슨기법은 Water-Fat ambiguity의 문제점을 지니고 있기 때문에, 내장지방이나 성인의 지방 골수와 같이 물에 비해서 지방이 우세한 조직( fat dominant tissue)일 경우에는 고전적인 계산법(수식 1)이 아니라, 본 연구에 사용된 것과 같이 수식 2를 이용하여 지방신호분율을 계산하여야 한다(12, 13). 그럼에도 불구하고 지금까지 이에 대한 이해와 연구가 부족하였던 것이 사실이다.
이에, 저자들은 슬관절 자기공명영상에 포함된 IP 영상과 OP 영상을 이용하여, fat dominant tissue에 적합한 딕슨기법의 수식2를 적용하고 대퇴골 원위부 골간단(Fm)과 경골 근위부 골간단(Tm)의 지방신호분율(FF)을 계산하여, DXA에서 얻어진 골밀도(BMD)와 상관관계를 보이고자 하였다.
본 연구에는 총 93명의 환자가 포함되었으며, 대퇴골 원위부 골간단의 지방신호분율(FmFF)과 경골 근위부 골간단의 지방신호 분율(TmFF) 평균값은 각각 80.6% ± 1.1%, 79.4% ± 1.3%로 계산되었고, 이는 Gondim Teixeira 등(24)과 Martel 등(25)의 연구에서 나타난 대퇴골의 FF값과 유사하다.
요추부(L-BMD), 대퇴경부(FN-BMD), 총대퇴골(FT-BMD)의 DXA 골밀도(T-score)의 평균값은 각각 -0.5 ± 1.8, -1.0 ± 1.1, -0.7 ± 1.3 이었다(Table 1).
전체 환자군에서는 TmFF과 FN-BMD 사이에 통계적으로 유의미한 음의 상관관계를 보였다(Table 3,r = -0.26, p = 0.0149). 그러나, FmFF은 L-BMD, FN-BMD, FT-BMD들과 미약한 음의 상관관계 경향을 보이긴 하였으나, 통계학적으로 유의하지는 않았다(p > 0.05) (Table 3). 이는 아마도, 경골 근위부보다 대퇴골 원위부에서 오금동맥(popliteal artery)에 의한 혈류인공물(pulsation flow artifact)의 발생이 많다는 점이 영향을 주었을 것으로 추정된다(26, 27).
또한, 전체 환자군 및 여성 환자군에서는 TmFF과 연령 간에 통계적으로 유의미하나 약한 양의 상관관계를 보였으나(r = 0.20과 r = 0.28, p < 0.05) (Table 3), 남성 환자군에서는 통계학적으로 유의한 상관관계를 보이지 않았다(p > 0.05) (Table 3).
L-BMD와 슬관절 주변의 FF의 상관관계를 살펴보았을 때, 여성 환자군에서만 TmFF와 L-BMD 간에 통계적으로 유의한 약한 음의 상관관계를 보였으나(r = -0.27, p = 0.0184) (Table 3), 전체 환자군과 남성 환자군만을 대상으로 한 분석에서는 통계학적으로 유의한 상관관계는 보이지 않았다(Table 3). 이는 아마도 요추와 슬관절 부위라는 해부학적인 위치의 차이뿐만 아니라, 요추의 퇴행성 변화 등이 DXA에 미치는 영향으로 통계학적 상관관계를 나타내기 어려웠을 것으로 추정된다(28, 29, 30).
여성 환자군에서는 TmFF가 FN-BMD 및 FT-BMD와 통계학적으로 유의한 음의 상관관계를 보였다(r = -0.38과 r = -0.28, p < 0.05) (Table 3).
그러나, 여성 환자군과는 달리, 남성 환자군에서는 FmFF가 FN-BMD 및 FT-BMD와 통계학적으로 유의한 음의 상관관계를 보였다(r = -0.58과 r = -0.42, p < 0.05) (Table 3).
상관관계 분석에서 통계학적으로 유의미한 상관관계를 보인 파라미터들에 대하여, 각각 L-BMD, FN-BMD, FT-BMD를 기준으로 정상, 골감소증, 골다공증 3가지 군별로 나눈 후, 딕슨영상에서 얻어진 슬관절 주변 FF이 각 군별로 유의미한 차이를 보이는지 분석하였으며, 여성 환자군에서는 L-BMD 기준 분류군에서 TmFF이 통계학적으로 유의미한 차이를 보였다(p = 0.0223) (Fig. 4). 남성 환자군에서는 FT-BMD를 기준으로 분류하였을 때 FmFF이 통계학적으로 유의미한 차이를 보였다(p = 0.0313) (Fig. 5).
추가적인 연구가 필요하겠으나, 이와 같은 성별과 관련된 차이점은 남녀 간 보행패턴, 하지관절의 운동메커니즘, 신체크기와 관련된 기하학적 차이점들에서 기인할 수도 있을 것으로 추정된다 (31, 32, 33).
본 연구에는 몇 가지 제한점이 있다. 첫째, 후향적 연구이며 개체 수가 적다. 또한 남성 환자군에는 골다공증인 환자가 포함되지 않았는데, 골다공증이 여성보다 남성에서 드물기 때문으로 추정된다. 둘째, 본 후향적 연구에 포함된 슬관절 자기공명영상과 DXA촬영일의 최대 시간 간격이 일년이다. 향후 추가 연구 계획 시에는 이 간격을 최소화하는 노력이 필요하겠다. 셋째, 일반적으로 DXA femur는 좌측을 촬영하므로 슬관절 자기공명영상과 DXA femur가 좌우 반대측 하지인 경우도 포함되었다. 향후 연구 디자인 시에는 좌측하지 영상데이터만으로 제한하는 시도가 필요할 수 있겠다. 넷째, 본 연구에서의 FF 계산은 두 개의 에코로만 이루어졌으므로 T2* 보정이 시행되지 않았다. 그러므로, 향후 세 개 이상의 멀티에코를 이용하여 T2*가 보정된 지방신호분율(T2* corrected fat fraction)을 측정하는 연구가 필요하겠다. 다섯째, 관절구축이나 통증으로 인한 불용성 골감소증(disuse osteopenia)이 있는 환자가 포함되었다면 분석에 영향을 주었을 수 있다. 그러므로, 향후 추가 연구 계획 시에는 불용성 골감소증(disuse osteopenia)을 구별해 내고 배제하기 위한 노력이 필요하겠다.
슬관절 자기공명영상을 이용한 딕슨지방신호분율 측정은 DXA 상의 골밀도와 통계학적으로 유의미한 음의 상관관계를 보였다. 이는 슬관절 자기공명영상에서 딕슨기법을 이용한 지방신호분율 측정이 골밀도저하를 스크리닝하는데 유용한 방법으로 사용될 수 있는 가능성을 보였다. 향후, 더 많은 환자군을 포함하는 전향적 연구가 필요하다.
Author Contributions:
Conceptualization, K.K.
data curation, K.K., P.S., Y.J.S., P.B.
formal analysis, K.K., A.S.H., K.J.S.
investigation, K.K., A.S.H.
methodology, K.K., P.B., K.J.S.
project administration, K.K.
resources, K.K.
software, K.K.
supervision, K.K.
validation, K.K.
visualization, K.K., A.S.H.
writing—original draft, K.K., A.S.H.
writing—review & editing, K.K., A.S.H., P.S., Y.J.S.
Conflicts of Interest:The authors have no potential conflicts of interest to disclose.
Funding:None
References
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Tables
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