박문석 분당서울대병원 정형외과 교수 연구팀(박문석 교수, 민재정 전임의, 윤기범 박사)의 엑스레이 사진만으로 안짱걸음 진단이 가능한 모바일 애플리케이션 개발 관련 연구가 정형외과 최고 권위 국제학술지인 ‘미국 골관절외과학회지(The Journal of Bone and Joint Surgery-American Volume)’에 게재됐다. 

안짱걸음은 양쪽 대퇴골(허벅지뼈) 혹은 하퇴골(종아리뼈)이 안쪽으로 비틀어져 걷는 걸음으로, 소아기에 흔하게 나타난다. 특히, 신경 근육계의 조절이 어려운 뇌성마비 환자의 경우 운동 능력이 좋지 않아 정확한 원인을 파악하고 적절한 시기에 치료를 받는 것이 중요하다. 

안짱걸음의 진단에는 주로 3차원 컴퓨터 단층 촬영(CT)을 활용한다. 3차원 CT는 뼈가 틀어진 정도를 직관적으로 파악할 수 있는 장점이 있지만 방사선 노출 위험이 있어 소아 환자에게는 매우 제한적으로 사용돼왔다. 이를 보완한 EOS 진단기기는 방사선 위험은 적지만 장비가 크고 비싸 대부분의 의료기관에서 활용하기 어렵고, 기기 특성상 장시간 서있기 힘든 신경 근육 질환 환자에게는 사용이 불가했다. 

이러한 기존 진단 장비의 문제점을 해결하고자 박문석 교수 연구팀은 통상적으로 촬영하는 환자 엑스레이 사진만으로 3차원 영상을 구현할 수 있는 기술을 마련하기 위한 연구를 진행하고, 개발한 모바일 애플리케이션이 실제 임상 환경에서 활용 가능한지 분석했다. 

연구팀은 2차원 엑스레이 사진을 기반으로 뼈의 3차원 영상을 재건하고, 이를 실제 모양에 가깝게 보정하는 통계 형상 모델과 자가 보정 기술을 개발했다. 이러한 기반 기술들을 모바일 애플리케이션에 적용하며 환자 엑스레이 사진과 모바일 기기만으로 손쉽게 뼈의 3차원 영상을 만들어 종아리뼈가 비틀어진 정도를 측정할 수 있게 됐다. 

또한, 애플리케이션을 이용해 재건한 종아리뼈의 3차원 영상은 임상적으로 활용할 수 있는 정도의 높은 정확도를 나타냈다. 연구팀에 따르면 애플리케이션으로 재건한 3차원 영상과 3차원 CT 영상으로 뼈가 비틀어진 각도를 측정해 비교한 결과, 두 진단결과 간의 상관계수는 0.865로 결과에 큰 차이가 없는 수준이었으며, 이는 임상적으로 유의한 신뢰도와 타당도를 보였다.

연구 결과에 따라, 애플리케이션을 활용하면 병원에서 일반적으로 촬영하는 엑스레이 사진만 있으면 안짱걸음의 원인을 정확하게 진단하는 것이 가능하다. 또한 특별한 장비가 없어도 대부분의 진단 의료기관에서 간단하게 활용할 수 있으며, 환자들이 뼈의 3차원 영상을 만들기 위해 별도의 검사를 하지 않아도 된다는 장점을 지닌다.

교신저자 박문석 교수는 “이번 연구를 통해 통상적으로 촬영하는 엑스레이 사진만으로도 정확도 높은 3차원 영상을 만들 수 있게 될 것으로 기대된다”며, “기존 진단기기를 도입하기 어려웠던 의료기관에서 애플리케이션을 활용한다면 유소년기 환자의 안짱걸음의 원인을 확인하고 적절한 치료를 하는 데 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

박문석 교수, 민재정 전임의, 윤기범 박사.(분당서울대병원 제공)