대상 및 방법

179 대한정형외과학회지: 제 38 권 제 2 호 2003

J. of Korean Orthop. Assoc. 2003; 38: 179-82

목 적 :소아의 내반슬 변형에서 방사선학적 측정 각의 관찰자내 및 관찰자간 오차를 줄일수 있는 새로운 방법과 하지 회전에 따른 측정 각의 변이성을

알아 보고자 하였다.

대상 및 방법 :내반슬변형을 보인 3세 이하 51명의 환아를 대상으로 하였다. 측정 각은 근위 골간단-골간 각(Metaphyseal-Diaphyseal Angle), 대퇴-경 골 각(Tibio-Femoral angle)과 더불어 저자들이 고안한 골간단간-골간단각(Intermetaphyseal-Metaphy seal Angle) 방법을 사용하였다. 또한, 하지 회전에 의한 측정 각의 변이성을 알아보기 위해 방사선 사진을 각각 슬관절 중립, 10° 내회전, 20° 내회전 상태에서 촬영하여, 중립에서 측정한 각과 비교하였다.

결 과 :측정 각의 관찰자간 오차는 SPSS 통계학적으로 유의한 차이를 나타내었다(p<0.05). 또한, 각 측정 각에서 회전 변형도 통계학적으로 유의한 차이 를 나타냈고, 하지 회전에 따른 측정 각의 오차는 관찰자내 및 관찰자간 오차보다도 월등히 높은 값을 나타냈다. 골간단간-골간단 각에서 가장 낮은 표준 오차와 가장 높은 내측 일치성을 보였다.

결 론 :새로 제안한 골간단간-골간단 각 측정법은 측정점이 있어 측정이 용이하였으며, 보다 나은 재현성을 보여 소아 내반슬 환자의 평가에 이용될 수

있을것으로 사료된다. 또한 하지 회전이 경골 근위 골간단-골간 각에 중요한 영향을 미치므로, 임상 의사는 방사선 사진상에서 판독시 이점을 고려하여야 하겠다.

색인 단어 :내반슬, 골간단간-골간단 각, 골간단-골간 각, 변이성

179

내반슬 변형에서 방사선학적 측정 각의 변이성 - 근위 골간단-골간 각의 새로운 측정 방법 -

노규철∙심종섭∙김상준∙박승준∙성기선

성균관대학교 의과대학 삼성서울병원 정형외과학교실

179 179 통신저자 : 심 종 섭

서울특별시 강남구 일원동 50

성균관대학교 의과대학 삼성서울병원 정형외과 TEL: 02-3410-3509∙FAX: 02-3410-0061 E-mail: [email protected]

Variability of Radiographic Measurements of Bowleg deformity in Children - A new method for Metaphyseal-Diaphyseal Angle (MDA) -

Kyu Cheol Noh, M.D., Jong Sup Shim, M.D., Sang Jun Kim, M.D., Seung Jun Park, M.D., and Ki Sun Sung, M.D.

Department of Orthopaedic Surgery, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University School of Medicine, Seoul, Korea

Purpose :We investigate a new measurement method for bowleg deformity in children to reduce intra-observer and inter-observer error and to assess change in the angles measured with respect to the rotation of the lower leg.

Material and Method:Fifty-one children younger than 3 years old with bow leg were analyzed. To assess the intra-observer and inter- observer error of the Metaphyseal-Diaphyseal Angle, Intermetaphyseal-metaphyseal angle and Tibio-Femoral angle measurements, supine view antero-posterior radiographs of the lower legs were taken at the neutral rotation, at 10°and at 20°internal rotation positions.

Also, the effect of the rotation of lower legs upon the measured angle was assessed by comparing and analyzing the angle values with respect to rotations of the lower leg.

Results :TInter-observer error showed statistically significant difference (p<0.05). All measured angles showed statistically significant differences with respect to the rotation of the lower legs. The measurement variability introduced by rotation was significantly greater than the intra-observer and inter-observer errors. The Intermetaphyseal-metaphyseal angle measurement had the lowest standard error and the highest correlation coefficient.

Conclusion :The Intermetaphyseal-metaphyseal angle measurement seems a highly reliable method, which could be clinically utilized.

Also, since the rotation of the lower legs influences the metaphyseal-diaphyseal angle, the clinician should consider this effect when studying a simple radiograph for bowleg deformity.

Key Words :Bowleg, Intermetaphyseal-metaphyseal angle, Metaphyseal-diaphyseal angle, Variability

Address reprint requests to Jong Sup Shim, M.D.

Department of Orthopaedic Surgery, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University School of Medicine, 50 Ilwon-dong, Kangnam-gu, Seoul 135-710, Korea

Tel :+82-2-3410-3509, Fax : +82-2-3410-0061 E-mail : [email protected]

내반슬 변형은 3세 미만의 유아에서 흔한 정형외과적 문제로 서, 원인으로는 생리적 내반슬, 유아기 경골 내반증(Blount dis-

ease), 구루병, 골간단 이형성증, 외상 등이 있다. 이 중 대부분 인 생리적 내반슬은 자연 교정이 되며, 특별히 경골의 이상이

발견되지 않는 한 추시 관찰로서 호전을 기대하기에 충분하다.

그러나 유아기 경골 내반증은 호전이 되지 않거나, 점차 진행 하는 병으로 대부분이 치료가 필요하므로 조기 발견이 중요하다.

유아기 경골 내반증은 3세 이전에 특징적인 방사선 소견을 보 이는 경우가 드물기 때문에, 이 시기에는 생리적 내반슬과 유아 기 경골 내반증의 감별 진단이 매우 어렵다^8,9). Levin과 Dren- nan⁷⁾은 근위 골간단-골간 각(proximal metaphyseal-diaphy- seal angle, MDA)이 두 질병의 감별 진단에 도움이 된다고 하 였다. Feldman과 Schoenecker⁴⁾도 Levin과 Drennan⁷⁾에 의한 근위 골간단-골간 각을 이용한 연구에서 비슷한 결과를 보고하 였다. 그러나 이들의 측정 방법에 있어서 명확한 기준점이 없다 는 점과 관찰자간 및 관찰자내 측정 오차가 발생하기 쉬운 단점 등이, 유아기 경골 내반증의 진단 및 진행 유무를 판단하는데 사용되어지는 근위 골간단-골간 각의 측정값에 영향을 줄 수 있 다고 알려져 있다^5,6,11).

또한 일부 저자들은 근위 골간단-골간 각은 하지의 회전에 의해 영향을 받지 않는다고 하였으나^5,7), Henderson 등⁶⁾, Strick- er와 Faustgen¹⁰⁾, Brooks와 Gross¹⁾는 하지의 회전에 의해 영향 을 받을 수 있다고 보고한 바 있다. 특히 유아기에서는 경골의 내회전 변형을 동반한 경우가 흔하므로²⁾, 이에 의한 측정 각의 변화가 발생할 수 있다.

본 연구에서는 근위 골간단-골간 각 측정의 새로운 방법인 골간단간-골간단 각을 제시하고, 이 방법을 기존의 골간단-골 간 각의 측정 방법과 비교 분석하여 소아기 내반슬 환자에 있어 서 관찰자내 및 관찰자간 오차를 줄이는 새로운 방법을 찾고자 하였고, 하지 회전에 따른 여러 측정 각의 변이성을 알아보고자 하였다.

대상 및 방법

2000년 1월부터 2001년 12월까지 진료 받았던 내반슬 변형을 가진 3세 이하의, 정형외과적 근-골격계 질환과 신경계 질환이 없는 건강한 유아기 환자 51명을 대상으로 하였다. 성별 및 연 령은 남자가 36명 여자가 15명이었고, 평균 연령은 21개월(13- 33개월)이었다.

내원시, 앙와위 양하지 전후면 방사선 사진을 고관절, 슬관절, 족관절을 포함하여 촬영하였다. 또한, 슬개골 또는 슬관절을 중 심으로한 상태에서 시상면을 기준으로 슬관절 중립, 10°내회전, 20°내회전 앙와위 방사선 촬영을 시행하였다.

51명의 양하지 전후면 방사선 사진을 토대로 하여 경골 근위 부 골간단의 내측 및 외측 돌출부를 연결한 선과 간부 중간부의 외측 피질 골 연장선과 직각인 선이 이루는 각인 근위 골간단- 골간 각(Fig. 1A)과 경골 근위부 골간단의 내측 및 외측 돌출 부를 연결한 선과 경골 외측의 근위 및 원위 골간단을 연결한 선에 수직인 선이 이루는 각인 골간단간-골간단 각(Fig. 1B) 그리고 슬관절 중심에서 고관절 중심, 족관절의 중심을 이은 선 이 이루는 각인 대퇴-경골 각(Fig. 1C)을 각각 측정하였다.

각 측정 각의 관찰자간 오차를 알아보기 위해 1명의 정형외과 전문의와 1명의 정형외과 전공의가 슬관절 중립 양하지 전후면 방사선 사진에서 3가지 측정 각을 측정하였고, 관찰자내 오차를 측정하기 위해 1명의 정형외과 전문의가 3개월 간격으로 슬관절 중립 양하지 전후면 방사선 사진에서 3가지 측정 각을 측정하였 다. 하지 회전에 의한 각 측정 각의 변이성을 알아보기 위해 중 립에서 측정한 3가지 측정 각을 10°내회전, 20°내회전에서의 측정 각과 비교하였다(Fig. 2).

통계 방법은 SPSS 통계 프로그램을 이용하였고, 관찰자내

180 노규철∙심종섭∙김상준 외 2인

Fig. 1.(A) Metaphyseal-diaphyseal angle of Levin and Drennan (MDA-LD). The angle lies between a line drawn through the most distal point on the medial and lateral beaks of the upper tibial metaphysis (a) and a line drawn perpendicularly to the lateral cortex of the tibia (b). (B) Intermetaphyseal-Metaphyseal angle (IMMA). The angle lies between a line drawn through the most distal point on the medial and lateral beaks of the upper tibial metaphysis (a) and the drawn line perpendicularly to the axis which connects both lateral ends of the upper and lower metaphysis of the tibia (b). (C) Tibio-femoral angle of the mechanical axis of the lower limb (TFA-MA). The angle lies between the mechanical axes of the femur (a) and tibia (b).

A B C

a a

a

b b

b

및 관찰자간 오차에 관한 분석과 검정은 reliability analysis를, 회전에 의한 각 측정 각의 변화의 비교는 paired t-test와 Bon- ferroni's correction을 시행하였다. 유의 수준은 0.05로 하였다.

결 과 1.

표준 오차는 0.5°에서 1.9°까지로 모든 측정각의 표준 오차는 2°미만이었고, 특히 골간단간-골간단 각에서 가장 낮았고, 대 퇴-경골 각에서 가장 높았다. 내적 상관계수(intraclass correla- tion coefficient)는 모든 측정값이 0.9 이상의 값을 나타내었다.

그 중 골간단간-골간단 각에서 가장 높은 내측 일치성을, 대퇴- 경골 각에서 가장 낮은 내측 일치성을 보였다. 골간단간-골간단 각과 근위 골간단-골간 각에서 유의한 차이는 없었다(p>0.05).

또한 각 측정 각의 관찰자내 오차는 통계학적인 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05)(Table 1).

2.

관찰자간 표준 오차는 골간단간-골간단 각에서 다른 각들보 다 유의하게 낮았고, 가장 높은 상관계수를 나타내었다. 대퇴- 경골 각에서 가장 높은 표준 오차와 가장 낮은 상관계수를 나타

내었다. 관찰자간 오차는 통계학적으로 유의한 차이를 나타내었 다(p<0.05)(Table 2).

3.

좌우 하지에서 하지의 회전에 의한 각도의 변화는 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 하지의 회전은 근위 골간단-골간 각 및 대퇴-경골 각 모두에 통계학적으로 유의한 차이를 나타내었다.

하지 회전에 따른 각 측정 각의 평균 오차는 관찰자내 및 관찰 자간 오차보다도 월등히 높은 값을 나타내었다(Table 3).

고 찰

3세 이하의 소아 내반슬 환자에서 생리적 내반슬과 유아기 경 골 내반증의 구별은 향후 치료 방침을 결정하는데 중요하다.

Levin과 Drennan⁷⁾은 골간단-골간 각은 유아 경골 내반증 환자 의 조기 발견에 도움이 된다고 하였으나, Eggert와 Viemann³⁾ 은 골간단-골간 각은 3세 이하의 환자에서 유아기 경골 내반증 을 진단하는 데 도움이 되지 않는다고 보고하였다. 이들의 구별 은 쉽지 않은 문제로서 지속적인 방사선 사진의 추시 관찰로서 가능하다. 추시 방사선 사진과 이전 사진의 비교시, 관찰자의 정 확한 근위 골간단-골간 각의 측정이 필요하다. 관찰자내 오차는

내반슬 변형에서 방사선학적 측정 각의 변이성 181

SE: standard error; R-value: correlation coefficient; MDA-LD: metaphy- seal-diaphyseal angle by Levin and Drennan; IMMA: intermetaphyseal- metaphyseal angle; FA-MA: tibio-femoral angle using mechanical axis of lower limb.

Technique SE (°) R-value p-value

MDA-LD 0.6 0.98 0.30

IMMA 0.5 0.99 0.22

TFA-MA 1.9 0.92 0.38

Table 1.Intra-observer measurement error (neutral limb rotation)

SE: standard error; R-value: correlation coefficient; MDA-LD: metaphy- seal-diaphyseal angle by Levin and Drennan; IMMA: intermetaphyseal- metaphyseal angle; FA-MA: tibio-femoral angle using mechanical axis of lower limb.

Technique SE (°) R-value p-value

MDA-LD 1.1 0.89 0.031

IMMA 0.7 0.92 0.014

TFA-MA 2.2 0.84 0.032

Table 2.Inter-observer measurement error (neutral limb rotation) Fig. 2.(A) In neutral rotation position, the metaphyseal-diaphyseal angle technique by Levin and Drennan (MDA-LD) measured 9.8°. (B) After 10°internal rotation of the lower leg, the same technique measured 6.6°. (C) MDA-LD measured 3.6°when the same lower leg was internally rotated by 20°, demonstrating the variability of measurement resulting from rotation of the lower extremity.

A B C

0。IR

9.8。 6.6。

10。IR 20。IR

3.6。

182 노규철∙심종섭∙김상준 외 2인

같은 관찰자내에서 반복적인 측정에 의해 생기는 변이성으로 추 시 방사선 사진의 판독에 영향을 미치며, 이는 대개 관찰자간 오차보다는 작은 값을 나타낸다. 본 연구의 결과에서도 관찰자 내의 오차는 관찰자간 오차보다 전체적으로 작은 경향을 나타내 었다. 관찰자내의 표준 오차는 2가지 방법의 근위 골간단-골간 각 모두에서 1°이하로 Henderson 등⁶⁾과 Stricker와 Faust- gen¹⁰⁾이 보고한 표준 오차와 비슷하거나 약간 낮은 값을 보였 고, 내적 상관계수는 모든 측정값이 0.9 이상으로 비교적 믿을 만한 내측 일치성을 보였다. 그 중 표준 오차는 골간단간-골간 단 각에서 가장 낮은 값을, 상관계수는 골간단간-골간단 각에서 가장 높은 값을 보여, 골간단간-골간단 각이 재현도가 높은 방 법이라고 할 수 있지만, 근위 골간단-골간 각과 골간단간-골간 단 각 사이에 통계학적인 유의한 차이는 없었다. 또한 관찰자내 오차는 각 측정 각에서 통계학적 의의는 없었다(p>0.05). 관찰 자간 오차는 관찰자내 오차보다는 전체적으로 큰 값을 보였고, 상관계수는 보다 낮은 값을 보여 관찰자내 오차에서 보다 관찰 자간 오차에서 측정의 재현도가 감소된다는 사실을 알 수 있었 다. 관찰자간 오차의 표준 오차는 2가지 방법의 골간단-골간 각 에서 대퇴-경골각보다 낮은 값을 보였으며, 상관계수는 0.8 이 상으로 믿을만한 내측 일치성을 보였다. 또한 관찰자간 오차는 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.05).

Foreman과 Robertson⁵⁾ 및 Levin과 Drennan⁷⁾은 하지의 회 전이 골간단-골간 각에 별 영향을 미치지 못한다고 하였으나, Henderson 등⁶⁾은 하지의 회전이 골간단-골간 각에 분명한 변 화를 초래한다고 하였고, Stricker와 Faustgen¹⁰⁾도 하지의 회전 변형이 골간단-골간 각과 대퇴-경골 각에 영향을 미친다고 하 였다. 본 연구에서도 각 측정각의 10°, 20°내회전 에서의 측정 각은 중립 위치에서의 각도와 분명한 차이를 보였고, 평균 차이 는 관찰자간 오차보다 높은 것으로 나타났다. 따라서 골간단-골 간 각이 경계선 값을 보이는 환아에서 하지 회전에 의한 오차가 진단에 영향을 미쳐서, 불필요한 방사선 촬영 및 의료 비용의 증가를 초래할 수 있겠다. 이를 방지하기 위해서는 하지를 중립 위치, 즉 발을 기준으로 하지 않고 경골의 회전 변형을 고려하 여 슬관절을 중심으로 하여 방사선 촬영을 하는 것이 무엇보다 중요하다.

골간단간-골간단 각은 정확한 측정점이 있어 관찰자내 및 관 찰자간 오차를 줄일 수 있었고, 보다 나은 재현성을 보였으며, 또한 하지 회전에 영향을 적게 받기 때문에 소아 내반슬 환자에 서의 감별 진단에 유용하게 사용될것으로 생각된다. 하지의 회 전 변형에 따른 골간단-골간 각의 변이성의 원인은 내반슬 환아 에서 다양한 염전 변형(torsional deformity)에 의해서 변화를 초래할 수 있으리라 생각된다.

결 론

저자가 제안한 골간단간-골간단 각은 다른 방법의 골간단-골 간 각의 측정 방법보다 나은 재현성을 보이고 정확한 측정점이 있어 측정이 용이하므로, 임상에서 적극적으로 활용할 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 하지의 회전이 골간단-골간 각에 중요 한 영향을 미치므로, 임상 의사는 방사선 사진상에서 판독시 이 점을 반드시 고려하여야 하겠다.

참고문헌

1. Brooks WC and Gross RH: Genu varum in children: Diagnosis and treat- ment. J Am Acad Orthop Surg, 3: 326-335, 1995.

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4. Feldman MD and Schoenecker PL: Use of the Metaphyseal-diaphyseal angle in the evaluation of bowed legs. J Bone Joint Surg, 75-A: 1602-1609, 1993.

5. Foreman KA and Robertson WW: Radiographic measurement of infan- tile tibia vara. J Pediatr Orthop, 5: 452-455, 1985.

6. Henderson RC, Lechner CT, Demasi RA and Green WB: Variabil- ity in radiographic measurement of bowleg deformity in children. J Pediatr Orthop, 10: 491-494, 1990.

7. Levin AM and Drennan JC: Physiologic bowing and tibia vara. The metaphyseal-diaphyseal angle in the measurement of bowleg deformities. J Bone Joint Surg, 64: 1158-1163, 1982.

8. O'Neill DA and MacEwen GD:Early roentgenographic evaluation of bowlegged children. J Pediatr Orthop, 2: 547-553, 1982.

9. Salenius P and Vankka E: The development of the tibio-femoral angle in children. J Bone Joint Surg, 57-A: 259-261, 1975.

10. Stricker SJ and Faustgen JP: Radiographic measurement of bowleg defor- mity: variability to method and limb rotation. J Pediatr Orthop, 14: 147-151, 1994.

11. Wright JG and Feinstein AR: Improving the reliability of orthopaedic measurements. J Bone Joint Surg, 74-B: 287-291, 1992.

IR: internal rotation; IMMA: intermetaphyseal-metaphyseal angle; MDA- LD: metaphyseal-diaphyseal angle by Levin and Drennan; TFA-MA:

tibio-femoral angle using mechanical axis of lower limb.

mean angle change (°)

MDA-LD 1.5 2.3

IMMA 1.3 2.1

TFA-MA 4.8 2.5

Table 3.Mean angle change by rotation of lower limb

0-10° IR 0-20° IR Technique