초음파(Ultrasound)는 인간의 가청 주파수 영역인 20~20,000Hz를 벗어나는 높은 주파수를 가지는 음파를 의미한다. 직진, 투과, 굴절, 반사 등의 특성을 가지는데, 다른 두 매질의 경계면을 지날 때 반사되는 특성으로 인해 의학적 진단에 활용 가능하다. 비침습적이고, 실시간 영상 획득이 가능할 뿐만 아니라 방사선 노출에 대한 부담이 없다. 사용 시 통증이 없는 진단 장비로 진단 영상의 획득을 위해 의학 영역뿐만 아니라 치의학 영역에서도 사용돼 왔다. 기존 치과용 진단을 위해 주로 사용돼 온 방사선이 가지는 피폭의 위험성을 없앰과 동시에 실시간 영상의 채득이 가능하다는 장점이 있으며, 장비가 공간을 적게 차지하고, 검사시간이 비교적 짧아 치과 영역에서 그 유용성이 증가할 것으로 기대된다.
초음파 영상을 통해 아래와 같이 치아와 치주조직의 구조 판별이 가능해 임플란트 주변 조직의 평가에도 적용 가능하다.
1. 치주 영역에서 초음파를 이용한 진단의 역사
치과영역에서 초음파가 진단영역에 처음 사용된 것은 1963년으로, Baum 등은 15MHz의 변환기(Transducer)를 이용해 차이의 내부 구조를 보고자 했으나, 영상의 선명도 및 질이 만족할만한 수준이 아니었다. 이 후로 초음파는 치아우식병소, 치아의 파절, 연조직병소, 악안면부 골절, 치조골 결손 등의 진단목적으로 이용돼 왔다. 또한 치주조직의 구조분석, 치조골 높이 측정, 치조골 형태분석, 구강내 연조직두께 측정을 위한 연구 목적으로도 사용됐다. 이처럼 초음파가 치과용 진단에 사용되기 시작하고, 치주 분야로 그 영역이 넓어지면서 여러 연구가 진행돼 왔다. 현재까지 진행된 연구를 바탕으로, 초음파가 이용될 수 있는 치주 진단 영역은 치은 또는 임플란트 주위 점막의 두께 측정, 치조골 높이 또는 치조골 결손부의 형태 파악, 연조직 이식술 시행을 위한 공여부의 술전 체적 평가 등이 있다.
2. 초음파를 이용한 치주 영역 진단의 정확성 및 재현성
초음파가 현재의 임상 및 방사선학적 검사와 함께 치주 영역의 진단에 활용되기 위해서는 진단 자체의 정확성 및 재현성의 확보가 필수적이라 할 수 있다. 치은 두께 측정에 관한 연구에서 초음파 측정 방식, Transgingival Probing 측정 방식, 그리고 조직 시편 제작 후 시행한 조직학적 측정 방식을 서로 비교해 그 정확성을 평가했으며, 각 측정방식의 재현성 또한 함께 평가했다.
그 결과, 3가지 측정 방식 중 초음파 측정과 조직학적 측정 사이의 오차범위가 가장 적게 나타났으며, 재현성과 관련해서는 가장 낮은 재현성 계수를 보였다. 즉, 가장 정확하다고 평가받는 조직학적 측정을 기준으로 볼 때, 초음파 측정이 임상적으로 통용되는 Transgingival Probing을 통한 측정 방식보다 더 높은 정확도를 보이며, 재측정 시의오차 발생이 가장 적었다고 할 수 있다.
아울러 치아 치주낭 깊이에서 치은 두께를 반복적으로 측정하고, 그 측정치간의 오차를 평가한 연구에서 초음파를 이용한 치은 두께 측정이 신뢰할만한 재현성을 갖는다는 것을 보여주는 한편, 치아 종류 및 치은 두께에 따라 그 재현성이 다르게 나타날 수 있다는 것을 발견해 연구 장비로서의 가치를 확인할 수 있었다.
임플란트와 관련해 Pig Jaw Model 실험 결과를 제조사에서 제공하는 임플란트 제원, 캘리퍼를 이용해 측정한 연조직 두께와 비교했다. 임플란트는 티타늄이 주성분으로, 음향저항 수치가 연조직 및 골조직에 비해 매우 크기 때문에 초음파 이미지상 비교적 명확하게 확인이 가능했고, 그 폭경 또한 측정치와 제공된 제원과 비교해 근사값을 구할 수 있었다.
또한 초음파를 이용해 측정한 임플란트 상방부 연조직 두께와 캘리퍼를 이용해 측정한 수치 사이의 오차는 ±0.3mm로 비교적 높은 정확성을 보였다. 이뿐만 아니라 초음파를 이용해 좀 더 세밀한 구조의 평가도 시도됐는데, 교정력이 작용함에 따라 치주인대 및 유리치은 두께가 어떻게 변화하는지를 고해상도 초음파 진단장비를 이용해 구강 내 미세구조의 연구도 가능함을 확인했다.
이상 살펴본 바와 같이 초음파는 현재 임상에서 사용되고 있는 임상 및 방사선학적 진단 방법에 비해 덜 침습적이며, 방사선 피폭으로 인한 위험성으로부터 자유롭고, 실시간 영상의 획득이 가능하다는 장점을 지닌다. 뿐만 아니라 정확성 및 재현성의 측면에서도 기존 진단 방법과 비교할 때, 유사하거나 더 나은 측정 결과를 보여준다는 것이 여러 연구를 통해 증명되고 있다.
이러한 장점에도 불구하고, 1963년 치과영역에 초음파 진단이 처음 도입된 이래 50여 년이 지난 지금까지도 초음파는 치과영역에서 부가적인 진단 장비로서도 자리를 잡고 있지 못한 것이 현실이다. 초음파가 비침습적이면서정확한 진단 장비로 의과의 여러 영역에서 필수적인 요소가 됐음을 고려할 때, 치과영역에서의 저조한 활용도는 구강악안면영역의 해부학적 특수성과 기술적 한계에 기인한 것이라 사료된다.
즉, 현재까지 개발된 초음파 장비들은 구강 내에 그대로 적용하기에는 부피가 크고 형태적 한계로 인해 구강 내 여러 부위에 적합이 어렵다. 특히나 치주 영역 활용 측면에서 협설측 치은 두께 및 치조골 형태 평가, 구개점막의 체적 측정 등이 이뤄지기 위해서는 필수적으로 탐침자가 구강 내에 자유로이 위치될 수 있어야 한다. 그러나 현재까지 출시된 탐침자는 그 형태 및 부피로 인해 구강 내 움직임에 제약이 크다.
예를 들어, 앞서 언급한 치아, 치주 조직, 임플란트를 환자에게 직접적으로 측정하기 위해서는, 매질을 통한 전파가 필요하기에 아래와 같이 물을 이용해야 하므로, 환자에게 불편감을 야기시킬 수 있을 것이다. 이와 관련해서 구강 내 적용이 가능한 초음파 매질 용 Gel Pack이 개발돼 있기는 하나, 임상에서의 사용은 아직 검증되지 않았다.
이 전의 연구들 중 다수가 환자의 구강 내에서 이뤄진 연구가 아니며, 환자를 대상으로 한 유사한 주제의 연구들 간에도 그 측정방식이 확립되지 못한 채 제각각이라는 점도 이러한 어려움 때문일 것이다. 또한 치주 영역의 해부학적 구조물들은 치은조직, 치주 인대, 치조골 등과 같이 상대적으로 미세한 구조물들로 고해상도 초음파 진단 장비의 사용이 요구되는 만큼 고가의 장비 보급 또한 필수적이라 할 수 있다. 관련 장비의 개선과 더불어 연구 대상 부위의 해부학적 이해도를 높이고, 초음파 진단의 원리를 이해함으로써 그 활용도를 증가시킬 수 있을 것이라 판단된다.
