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DEXA의 핵심 측정 원리는 이중 에너지 X선 흡수계측법에 기반을 둔다. 이 기술은 서로 다른 두 가지 에너지 준위의 X선을 신체 조직에 조사하고, 조직이 각 에너지 준위의 X선을 흡수하는 정도의 차이를 측정하여 분석한다. 낮은 에너지와 높은 에너지의 X선은 연부 조직과 골 조직을 통과할 때 서로 다른 방식으로 흡수되며, 이 차이를 계산하여 골 조직의 양을 정확히 분리해낼 수 있다.

구체적으로, 검사 장치는 두 가지 에너지 준위(예: 70-80 keV와 140 keV)의 X선 빔을 생성하여 검사 부위를 스캔한다. 연부 조직은 두 에너지의 X선 흡수 차이가 크지 않은 반면, 칼슘과 같은 무기질이 풍부한 골 조직은 낮은 에너지 X선을 상대적으로 더 많이 흡수한다. 이 두 에너지에 대한 흡수율 데이터를 수학적 알고리즘으로 처리하면, 전체 검사 영역에서 골 무기질만의 면적 밀도(단위: g/cm²)를 계산할 수 있다.

이 방법의 주요 장점은 연부 조직의 두께나 구성에 의한 영향을 최소화하면서 골밀도를 측정할 수 있다는 점이다. 또한, 검사 시간이 짧고 방사선 노출량이 매우 낮으며, 높은 정확도와 재현성을 보인다. 이러한 원리로 인해 DEXA는 요추와 대퇴골 근위부 같은 주요 골절 위험 부위를 표준적으로 평가하는 데 널리 사용된다.

DEXA 검사에서 골밀도를 측정하는 핵심 원리는 이중 에너지 X선 흡수계측법을 통해 연부 조직과 골 조직을 구분하고, 골 조직만이 흡수하는 X선의 양을 정량화하는 것이다. 검사 장비는 두 가지 서로 다른 에너지 준위의 X선 빔을 조사한다. 낮은 에너지와 높은 에너지의 X선은 연부 조직(근육, 지방 등)과 골 조직을 투과할 때 각기 다른 방식으로 흡수된다.

골 조직은 연부 조직에 비해 X선을 훨씬 더 많이 흡수하며, 특히 낮은 에너지 X선에서 그 차이가 두드러진다. 두 에너지 준위에서 측정된 흡수율의 차이를 수학적으로 분석하면, 전체 조직에서 골 조직이 차지하는 부분을 분리해낼 수 있다. 이를 통해 검사 부위(일반적으로 요추와 대퇴골 경부)의 골 광물질 함량(Bone Mineral Content, BMC)을 그램(g) 단위로 측정하고, 해당 부위의 면적(cm²)으로 나누어 면적 골밀도(Bone Mineral Density, BMD, g/cm²)를 계산해낸다.

이 원리는 단일 에너지 X선 검사법의 한계를 극복한 것이다. 단일 에너지를 사용하면 연부 조직의 두께와 구성에 따라 측정값이 크게 변동할 수 있지만, 이중 에너지를 이용하면 연부 조직의 영향을 효과적으로 보정하여 골 조직의 순수한 밀도를 더 정확하게 평가할 수 있다.

DEXA 검사의 가장 주요한 목적은 골다공증의 진단과 치료 효과를 모니터링하는 것이다. 골다공증은 뼈의 강도가 약해져 골절 위험이 크게 증가하는 질환으로, 특히 폐경 후 여성과 고령자에게 흔히 발생한다. DEXA는 이 질환을 진단하는 데 있어 국제적으로 표준으로 인정받는 검사법이다.

검사 결과는 주로 요추와 대퇴골 경부의 골밀도 측정값을 바탕으로 산출된 T-점수를 사용하여 해석한다. 세계보건기구의 진단 기준에 따르면, T-점수가 -1.0 이상이면 정상, -1.0 초과에서 -2.5 미만이면 골감소증, -2.5 이하이면 골다공증으로 분류한다. 또한, 대퇴골 경부나 요추에서 골절이 이미 발생한 경우, T-점수에 관계없이 중증 골다공증으로 진단한다.

DEXA는 일차 진단뿐만 아니라 치료 시작 후 정기적으로 반복 측정하여 약물 치료나 생활습관 개선의 효과를 평가하는 데 필수적이다. 일반적으로 치료 효과를 평가하기 위해서는 1~2년 간격으로 검사를 시행하며, 유의미한 변화를 감지하기 위해 동일한 장비와 프로토콜을 사용하는 것이 권장된다. 골밀도의 증가는 골절 위험 감소와 직접적으로 연관되어 있기 때문에, 치료 모니터링은 환자 관리의 핵심 요소이다.

*전신 DEXA 검사는 골다공증 진단의 일차적 목적으로는 요추와 대퇴골 측정이 표준이다.

DEXA 검사는 골다공증 진단뿐만 아니라 미래의 골절 위험을 정량적으로 평가하는 데 핵심적인 역할을 한다. 검사 결과로 얻어지는 골밀도 수치는 골절 발생 가능성과 강한 상관관계를 보인다. 일반적으로 골밀도가 낮을수록, 특히 요추와 대퇴골 경부 같은 주요 부위에서 낮을수록 골절 위험이 증가한다.

골절 위험 평가는 주로 T-점수를 기준으로 이루어진다. WHO의 기준에 따르면, T-점수가 -1.0 이상이면 정상, -1.0에서 -2.5 사이면 골감소증, -2.5 이하이면 골다공증으로 분류된다. T-점수가 1 표준편차 감소할 때마다 척추 골절 위험은 약 2배, 고관절 골절 위험은 약 2.5배 증가하는 것으로 알려져 있다[1].

DEXA를 통한 위험 평가는 단순히 현재의 골밀도 수치만을 보는 것이 아니라, FRAX (Fracture Risk Assessment Tool) 같은 도구와 결합하여 종합적인 위험 예측에 활용된다. FRAX는 DEXA로 측정한 대퇴골 경부의 골밀도 값에 나이, 성별, 이전 골절 병력, 부모의 고관절 골절 병력, 흡연 여부, 글루코코르티코이드 사용 여부, 류마티스 관절염 동반 여부, 이차성 골다공증 원인, 알코올 섭취량 등의 임상적 위험 인자를 추가하여 향후 10년 내 주요 골절(척추, 전완, 고관절, 상완골) 또는 고관절 골절이 발생할 확률을 계산한다.

이러한 평가는 치료 필요성을 결정하고, 예방적 개입의 강도를 수립하는 데 중요한 근거를 제공한다. 예를 들어, 골감소증 범주에 속하지만 FRAX 점수에 따라 고위험군으로 판단되면 약물 치료가 시작될 수 있다. 따라서 DEXA는 단순 진단 도구를 넘어, 개인별 맞춤형 치료 전략을 수립하는 데 필수적인 정보를 제공한다.

DEXA 검사는 골밀도 측정뿐만 아니라, 신체의 구성 성분을 정량적으로 분석하는 체성분 분석 기능도 제공한다. 이는 신체를 크게 지방 조직, 제지방 조직, 그리고 골 무기질로 구분하여 각 구성 요소의 질량과 분포를 평가한다. 분석은 일반적으로 전신 스캔을 통해 이루어지며, 결과는 체지방률, 제지방량, 골격근량 등 세부적인 수치로 제공된다.

체성분 분석의 주요 임상적 활용은 다음과 같다.

이 분석 방법은 다른 체성분 측정법에 비해 높은 정확도와 재현성을 가지며, 방사선 노출량이 매우 낮다는 장점이 있다. 그러나 검사 비용이 상대적으로 높고, 신체의 수분 상태나 검사 전 식사 등이 결과에 미치는 영향을 고려해야 한다는 한계도 존재한다.

검사 전 특별한 금식이나 식이 제한은 필요하지 않다. 그러나 검사 당일에는 칼슘 보충제를 복용하지 않는 것이 권장된다. 이는 일부 보충제 성분이 검사 결과에 영향을 미칠 가능성이 있기 때문이다[2].

검사 시에는 편안하고 움직임이 적은 옷을 입는 것이 좋다. 금속 지퍼, 단추, 후크, 장신구 등은 X선 영상에 방해가 될 수 있으므로 제거해야 한다. 검사실에서는 가운으로 갈아입을 수 있다. 검사 전 의료진에게 임신 가능성, 최근에 바륨 조영제를 사용한 검사(예: 위장관 조영술)나 CT 검사를 받은 사실, 허리나 고관절 부위에 금속 임플란트가 있는지 등을 반드시 알려야 한다.

주요 검사 부위는 요추와 대퇴골 경부이다. 요추는 1번부터 4번까지의 척추뼈(L1-L4)를 측정하며, 대퇴골 경부는 엉덩이 관절 부위의 좁은 목 부분을 측정한다. 이 두 부위는 골절 위험이 높은 대표적인 취약 부위이기 때문에 표준 검사 위치로 채택되었다[3].

검사는 환자가 검사대에 누운 자세로 진행된다. 요추 검사를 위해선 무릎을 구부려 등을 편평하게 하고, 대퇴골 검사를 위해선 발을 특정 고정대에 고정하여 다리가 안쪽으로 회전되지 않도록 한다. 검사자는 스캐너 암이 환자 위로 이동하며 저에너지와 고에너지의 X선을 순차적으로 방출하고, 이를 통해 뼈와 연조직의 흡수율 차이를 계산한다. 검사 시간은 부위당 약 1~3분 정도로 매우 짧다.

전신 체성분 분석이 필요한 경우, 팔과 다리를 펴고 몸통을 곧게 펴서 누운 자세로 전신을 한 번에 스캔한다. 이 경우 검사 시간은 약 5~10분이 소요된다. 검사 중 환자는 움직이지 않고 숨을 편안히 쉬어야 하며, 금속 액세서리나 단추가 많은 옷은 제거하는 것이 정확도를 높인다.

DEXA 검사 결과는 주로 T-점수와 Z-점수라는 두 가지 표준화된 점수로 보고된다. 이 점수들은 측정된 골밀도 값을 참조 데이터베이스와 비교하여 계산한다.

T-점수는 건강한 젊은 성인(20-29세)의 평균 골밀도와 비교한 값이다. 계산식은 (측정값 - 젊은 성인 평균값) / 젊은 성인 집단의 표준편차이다. 이 점수는 세계보건기구의 골다공증 진단 기준에 직접적으로 사용된다. Z-점수는 동일한 성별과 연령대의 정상 인구 평균과 비교한 값이다. 계산식은 (측정값 - 동일 연령대 평균값) / 동일 연령대 집단의 표준편차이다. Z-점수는 연령에 따른 골밀도 감소를 고려하여, 측정된 골밀도가 해당 연령대의 예상 범위 내에 있는지를 평가하는 데 주로 활용된다.

두 점수의 해석은 다음과 같다.

T-점수가 -2.5 이하이면 골다공증으로 진단한다. Z-점수가 -2.0 이하로显著하게 낮으면, 연령에 기대되는 수준보다 과도한 골 손실이 발생했음을 의미하며, 이는 약물 부작용이나 내분비 질환과 같은 2차적 원인을 탐색해야 할 필요성을 시사한다.

세계보건기구(WHO)는 1994년에 발표한 기술 보고서에서 골다공증의 진단 기준을 제시하여, 이후 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 표준이 되었다. 이 기준은 DEXA 검사를 통해 측정한 요추와 대퇴골 경부의 골밀도 값을 기반으로 한다. 진단은 주로 T-점수를 사용하여 이루어지며, 이는 건강한 젊은 성인(20-29세)의 평균 골밀도와 비교한 표준편차 수치이다.

WHO의 골다공증 진단 기준은 다음과 같다.

이 기준은 폐경 후 여성과 50세 이상 남성을 대상으로 만들어진 것이다. 따라서 Z-점수를 사용하는 소아, 청소년, 젊은 성인, 임산부에는 적용되지 않는다. 또한, 진단은 가능한 한 요추와 고관부 측정값을 모두 사용하여 내리며, 두 부위 중 더 낮은 T-점수를 진단에 활용하는 것이 일반적이다[5].

이 기준은 순전히 골밀도 측정값에 기반한 것으로, 골절 위험을 평가하는 데 유용한 도구이지만, 유일한 지표는 아니다. 임상적 판단 시에는 환자의 나이, 이전 골절력, 낙상 위험, 가족력, 약물 복용 이력 등 다른 위험 인자들을 함께 고려해야 한다.

DEXA 검사의 정확도는 실제 골밀도 값과 측정값 사이의 일치도를 의미한다. 이 방법은 이중 에너지 X선 흡수계측법을 사용하여 다른 연조직의 영향을 최소화하고 골 조직의 광학 밀도를 정밀하게 측정한다. 일반적으로 DEXA의 정확도 오차는 1-2% 수준으로 알려져 있어, 임상적으로 매우 신뢰할 수 있는 검사법으로 평가받는다.

재현성은 동일한 조건에서 반복 측정 시 일관된 결과를 얻을 수 있는 능력을 말한다. DEXA는 높은 재현성을 가지며, 이는 동일한 환자에 대한 경과 관찰이나 치료 효과 판정에 필수적이다. 재현성은 일반적으로 변동 계수로 표현되며, 주요 측정 부위인 요추와 대퇴골 경부에서 약 1.0-1.5% 수준이다.

정확도와 재현성에 영향을 미치는 요인은 다음과 같다.

이러한 요인을 통제하기 위해 검사 전 표준화된 프로토콜을 따르고, 장비를 정기적으로 교정하며, 숙련된 기술자가 검사를 수행하는 것이 중요하다. 높은 정확도와 재현성 덕분에 DEXA는 골다공증의 진단과 치료 모니터링에서 세계적으로 표준 검사법으로 자리 잡았다.

DEXA 검사에서 사용되는 방사선량은 매우 낮은 수준이다. 일반적으로 요추와 고관부를 측정하는 표준 검사에서의 유효선량은 1~10 마이크로시버트(μSv) 정도에 불과하다[7]. 이는 자연 방사선에 의한 연간 피폭량(약 2,400 μSv)의 약 0.1% 미만이며, 흉부 X선 촬영 한 번의 선량(약 100 μSv)보다 훨씬 적다.

다른 영상 검사와의 비교는 다음과 같다.

이러한 미량의 방사선 노출은 검사로 인한 이익(골다공증 진단 및 골절 위험 평가)에 비해 무시할 수 있을 정도로 작은 것으로 평가된다. 따라서 검사는 안전한 절차로 간주되며, 필요한 경우 정기적인 모니터링을 위해 반복 시행해도 큰 위험이 없다.

그러나 방사선 안전의 원칙상, 모든 불필요한 노출은 피해야 한다. 검사는 반드시 적절한 임상적 적응증이 있을 때 시행되어야 하며, 특히 임산부나 임신 가능성이 있는 여성의 경우 검사 전에 반드시 의사와 상의해야 한다. 현대 DEXA 장비는 낮은 선량으로 고품질의 영상을 얻을 수 있도록 지속적으로 개선되고 있다.

골다공증 치료의 효과를 객관적으로 평가하고 치료 방침을 조정하기 위해 DEXA 검사가 정기적으로 활용된다. 일반적으로 치료 시작 후 1~2년 간격으로 추적 검사를 실시하여 골밀도 변화를 모니터링한다. 치료 효과는 주로 요추와 대퇴골 경부에서 측정된 골밀도의 변화율, 특히 T-점수의 향상을 통해 판단한다.

치료가 효과적일 경우, 골밀도가 유지되거나 증가하는 양상을 보인다. 예를 들어, 골밀도가 매년 3% 이상 증가하거나, T-점수가 유의미하게 상승하면 치료 반응이 좋은 것으로 평가한다. 반대로, 골밀도가 지속적으로 감소하거나 새로운 저에너지 골절이 발생하면 치료 실패 또는 불충분한 반응으로 간주하여 치료 약제의 변경이나 용량 조정을 고려하게 된다.

치료 효과 평가 시에는 검사의 재현성 오차를 고려해야 한다. DEXA 장비의 최소 유의 변화 값보다 큰 변화만이 진정한 골밀도 변화로 해석된다. 또한, 골밀도 수치 외에도 치료 기간 동안 새로운 골절 발생 유무가 치료 성패를 판단하는 중요한 임상 지표로 함께 활용된다.

DEXA 검사는 성인뿐만 아니라 소아와 청소년의 골격 건강과 성장 상태를 평가하는 데에도 유용하게 활용된다. 이 연령대에서는 골밀도 측정치를 성인 기준이 아닌 동일한 연령과 성별의 정상 참고치와 비교한 Z-점수를 주로 사용한다. Z-점수는 해당 소아의 골밀도가 동료 집단의 평균으로부터 얼마나 벗어나 있는지를 표준편차 단위로 나타내며, -2.0 이하이면 동년배에 비해 골밀도가 낮은 것으로 판단한다.

소아기와 청소년기는 골량이 급격히 증가하는 골량 최고치에 도달하는 중요한 시기이다. 따라서 만성 질환(예: 신부전, 염증성 장질환, 신경근육 질환), 장기적인 스테로이드 약물 사용, 또는 성장 지연이 있는 경우 정기적인 DEXA 검사를 통해 골 발달 상태를 모니터링할 수 있다. 또한, 반복적인 스트레스 골절을 경험하는 젊은 운동선수의 평가에도 도움이 된다.

검사 결과를 해석할 때는 성장과 성숙도의 변수를 반드시 고려해야 한다. 골밀도는 키와 체중, 사춘기 단계, 골 연령과 밀접한 관련이 있기 때문이다. 따라서 소아 DEXA 결과는 소아 내분비학자나 소아 류마티스 전문의와 같은 경험 있는 의사가 성장 차트, 혈액 검사 결과 등 다른 임상 정보와 종합적으로 평가한다.

정량적 초음파(Quantitative Ultrasound, QUS)는 골다공증 선별 검사나 골절 위험 평가에 사용되는 비침습적 검사법이다. DEXA와 달리 방사선을 사용하지 않고, 초음파를 뼈에 통과시켜 골질을 간접적으로 평가한다. 주로 종골(발뒤꿈치뼈)이나 경골(정강뼈), 수지골(손가락뼈)과 같은 말초 부위의 뼈를 측정한다.

이 검사는 초음파가 뼈를 통과할 때의 속도(초음파 전달 속도, SOS)와 감쇠 정도(광대역 초음파 감쇠, BUA)를 측정하여 골밀도와 골 미세구조의 정보를 제공한다[9]. 따라서 DEXA가 제공하는 광물질 함량 측정값과는 다른 차원의, 즉 뼈의 질(質)에 관한 정보를 얻을 수 있다는 점이 특징이다.

정량적 초음파의 주요 장점은 다음과 같다.

그러나 이 방법은 주로 말초 부위만 측정한다는 한계가 있다. 고관절이나 척추 등 골절 위험이 높은 중심 부위의 골밀도를 직접 평가하지 못하며, DEXA에 비해 정확도와 재현성이 낮을 수 있다. 따라서 정량적 초음파는 주로 대규모 선별 검사나 골절 위험 초기 평가에 사용되며, 최종적인 골다공증 진단과 치료 모니터링에는 일반적으로 DEXA 검사가 표준으로 활용된다.

정량적 컴퓨터단층촬영(QCT)은 컴퓨터단층촬영(CT) 장비를 이용하여 골밀도를 3차원적으로 측정하는 영상 진단법이다. DEXA가 2차원 투영 영상을 기반으로 면적 밀도를 측정하는 반면, QCT는 실제 체적 밀도를 측정할 수 있어 해부학적 구조의 영향을 덜 받는다는 장점이 있다. 특히 척추의 해면골 밀도를 선택적으로 평가할 수 있어, 퇴행성 변화로 인한 골경화증이나 골극 형성 등이 측정 결과를 왜곡시킬 수 있는 경우에 유용하게 활용된다.

검사는 일반적인 CT 스캔과 유사하게 이루어지며, 동시에 촬영된 표준 광물질 팬텀의 값을 기준으로 흡수계수를 골광물질 등가값으로 변환한다. 주요 측정 부위는 요추이며, 결과는 mg/cm³ 단위의 체적 밀도로 보고된다. QCT는 지방이나 연부 조직의 침습 없이 소주골의 순수한 광물질 밀도를 평가할 수 있어, 연구 목적으로도 널리 사용된다.

그러나 QCT는 DEXA에 비해 상대적으로 높은 방사선 피폭량과 비용, 그리고 널리 보급된 DEXA에 비해 표준화된 진단 기준이 덜 정립되었다는 한계를 지닌다. 또한 주로 중추골(척추) 평가에 특화되어 있어, 고관절 골절 위험 평가에는 DEXA가 선호되는 경향이 있다. 따라서 QCT는 일반적인 선별 검사보다는 특정 임상적 의문점을 해결하거나 연구 목적으로 활용되는 경우가 많다.