교신저자：강명구, 602-715 부산광역시 서구 동대신동 3가 1  동아대학교 의과대학 이비인후과학교실 
교신저자：전화：(051) 240-5428 · 전송：(051) 253-0712 · E-mail：mgkang@dau.ac.kr

서     론

   유양동 폐쇄술(mastoid obiteration technique)은 개방동 유양돌기절제술의 단점을 감소시키기 위해 고안된 방법이다. 이러한 유양동 폐쇄술에 사용하는 물질은 지방,¹⁾ 근골막 피판,²⁾ 비관혈적 물질인 골,³⁾ 피질 골분,⁴⁾ 연골⁵⁾ 등이 있다. 그러나 지방과 근골막 피판은 흡수와 위축으로 인한 공동 문제가 있다. 그리고 자가 연골, 자가 골 및 골분은 공여 부위의 합병증이 있을 수 있고 입자가 고르지 못하고 흡수량도 다양하며 사용량에 제한이 있다. 
   본 교실에서는 진주종성 중이염에서 유양동 절제술 후 자가 골조각을 이용한 유양동 폐쇄술을 하고 있으며⁶⁾ 흰쥐 유양동에 골 왁스, 동종골 및 이종골 이식을 하여 그 결과를 보고하였다.⁷⁾ 그러나 골 왁스는 염증이 심하였고 소의 뼈를 가공한 이종골 이식물질은 골형성 단백질(bone morphogenetic protein)이 제거되어 동종골 이식물질보다 골형성이 적었다. 그리고 동종골 이식물질은 그 입자가 고르지 않았지만 신생골 형성이 우수하였다. 그리고 중이수술 중 유양동 절제술시 점막을 다 제거하지 못하는 경우가 있었다. 이 때 남은 점막에 의한 조직학적 변화를 보고자 하였고 점막을 남겼을 경우 점액낭종이 증가하였다. 
   이 연구는 이종골 및 동종골 이식물질의 문제점을 보완할 수 있는 수산화 인회석 시멘트(Mimix^®)와 사람의 뼈로 만든 탈무기질화 골기질(Regenafil^®)을 흰쥐 유양동에 폐쇄한 후 점막의 유무에 따라 유양동과 유양동 점막세포의 형태학적 변화를 보고자 하였다.

재료 및 방법

이식 물질의 특성 

수산화 인회석 시멘트(Hydroxyapatite cement；Mimix^®, Jacksonville^®) 
   골형성에 대한 틀을 제공하는 골 전도(osteoconductive) 물질로 사람 뼈의 주요 구성 성분인 사칼슘인과 삼칼슘인으로 구성되어 있으며 사용 설명서에서 구연산(citric acid)과 혼합하여 사용한다. 그러나 본 실험에서는 citric acid의 영향을 배제하고자 물을 사용하였다. 

이종 골기질(Demineralized bone matrix：Regenafil^®；Regeneration Technologies Inc., FL) 
   사람 뼈를 탈 무기질화하여 정제 가공한 것으로 3차원적인 기본 골격을 유지하여 골형성에 대한 틀을 제공하는(osteoconductive) 탈무기질화 골기질(demineralized bone matrix)과 젤라틴(gelatin)으로 구성되어 있으며 골형성을 유도하는(osteoinductive) 골형성 단백질을 함유하고 있다. 0.2 cc syringe type을 사용하였다. 

동물 모델과 이식 방법
   생후 7~8주의 Preyer 반사가 있는 암컷 흰 쥐(Sprague Dawley, Samtako bio Inc, Korea) 37마리 37귀를 사용하였고 우측 37귀의 유양동을 채취하였다. 항온 항습 및 10시간의 낮 주기와 14시간의 밤 주기가 일정하게 유지되는 적절한 조건에서 시판용 고형사료로 사육하였다. 수술 전 마취를 위해 Ketamin^® 50 mg/ml와 Rompun^® 25 mg/ml를 섞어 복강에 주사하였다. 무균적인 환경에서 우측 귀 후면의 3~4 mm 위치에서 대략 7 mm 길이로 피부 절개를 하고 피하조직을 박리하여 유양동을 확인하였다. 드릴로 유양동의 외측벽에 5×5 mm 크기의 천공을 만든 후 유양동 점막제거의 유무와 폐쇄 물질의 종류에 따라 실험군을 나누었다(Table 1). 유양동 점막제거는 2% trichloroacetic acid(TCA)를 유양동에 채운 후 15분 뒤 식염수로 세척하고 pick으로 유양동 내면을 긁어내었다. 수산화 인회석 시멘트 분말은 물과 섞어 반고형 일 때 유양동을 빈틈없이 채웠다. 탈무기질화 골기질은 주사기를 유양동 입구에 대고 빈틈없이 주입하였다. 수술 후 피하조직 및 피부조직을 봉합하였고, 감염을 예방하기 위해 1세대 cefalosporin 50 mg/kg을 2일간 근주하였다. 

표본제작과 염색
   이식 12주 후 유양동 부위를 채취하였다. 채취된 유양동을 10% 중성 포르말린(neutral buffered formalin)에 24시간 고정한 다음 2주 동안 pH 7.0, 10% EDTA(ethylene-diamine tetraacetic acid)로 탈회하였다. 세척 후 유양동 장축의 중앙을 기준으로 내·외측으로 나누어 파라핀 포매하였다. 그리고 조직 박절기(Leica. jung RM 2035, Nussloch, Germany)로 5 μm 두께로 유양동 중앙을 잘라 표본으로 제작하였다. 조직 절편은 Hematoxylin-Eosin 염색을 시행하였다.

관찰 방법
   표본 슬라이드는 광학현미경하에서 두 명의 병리학자가 맹검법으로 유양동 내면을 관찰하여 염증, 신생골 형성, 남은 이식물, 점액낭종에 관하여 관찰하였고 신생골 형성, 남은 이식물, 점액낭종은 4점 5등급으로 분류하였다(Table 2).⁸⁾ 신생골 형성은 새로 형성된 골, 연골, 조골세포, 골수와 주위의 지방조직을 확인하였다. 남은 이식물질은 처음 유양동을 폐쇄하였을 때 완전 폐쇄가 되었다고 가정한 후 유양동 내에 남아있는 이식물질의 정도를 확인하였다. 점막상피세포로 둘러싸인 점액낭종의 형성도 확인하였다. 

통계 분석
   통계 처리는 유양동 폐쇄를 시행한 37예를 대상으로 Windows^®용 SPSS(version 12.0K)를 사용하였다. 사용한 물질에 따른 그리고 유양동 점막제거의 유무에 따른 분석은 비모수 교차분석의 카이제곱검정(chi-square test)을 이용하였다. 유의확률(p-value)은 0.05 이내인 것을 의미 있는 것으로 하였다. 

결     과

A 군：유양동 점막을 보존한 군

A-1 군：수산화 인회석 시멘트 
   경계부위에는 유양동 내벽에서부터 시작된 신생골 형성이 관찰되었다. 그리고 일부 이식물질의 흡수가 관찰되었으나 전체적인 형태는 유지하는 것을 볼 수 있었다. 그리고 유양동내 정상 상피세포는 없었으며 가장자리에 원주상피세포가 점액을 생성, 분비하여 점액낭종이 형성된 것을 확인할 수 있었다(Fig. 1). 염증세포의 침윤과 이물반응은 없거나 매우 적었다. 

A-2 군：골형성 단백질을 함유한 탈무기질화 골기질
   이식된 탈무기질화 골기질의 변연부에 연골세포와 골세포가 있어 신생골 형성을 관찰할 수 있었고 또한 유양동 내면의 가장자리로부터 신생골 형성을 관찰할 수 있었다(Fig. 2). 그리고 이식된 탈무기질화 골기질의 흡수가 있었지만 염증과 이물반응은 없거나 매우 적었다. 그리고 유양동의 가장자리에는 상피가 자라 들어가 점액낭종이 많이 형성되었다. 그리고 이식 골기질 사이는 섬유성 결합조직들에 의하여 가득 차 있는 것을 볼 수 있었다. A-1 군보다 이식물질이 많이 흡수되고 점액낭종이 더 많고 이들 모두 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.001)(Table 3 and 4). 

B 군：유양동 점막을 2% TCA(trichloroacetic acid)로 제거한 군

B-1 군 : 수산화 인회석 시멘트
   신생골 형성이 A-1 군보다 많고 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.001). 남은 물질은 A-1 군보다 적었으며 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 점액낭종의 형성은 A-1 군보다 적고 통계적으로 유의한 차이가 있었다(Table 3 and 4, Fig. 1). A-1 군과 마찬가지로 염증반응과 이물반응은 없었다. 

B-2 군：골형성 단백질을 함유한 탈무기질화 골기질
   이식물질이 유양동내 잘 채워져 있으며 가장자리와 중앙에 골모세포에 의한 신생골 형성이 활발히 일어나고 있었다. 남아 있는 이식 골기질은 A-2 군보다 많았다. 그리고 A-2 군과는 다르게 가장자리에 점액낭종이 거의 없고 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.001). 그리고 B-1 군보다 신생골 형성과 남은 이식물질은 적고 점액낭종은 많았으나 이들 모두 통계적으로 유의한 차이는 없었다(Table 3 and 4, Fig. 2). 염증과 이물반응은 없었다. 

고     찰

   유양동 폐쇄에 사용되는 수산화 인회석은 알갱이(granule)와 시멘트(cement)의 형태가 있다. 알갱이로 유양동을 폐쇄한 경우 피브린아교(fibrin glue)를 섞어 사용하며 탈출 및 육아조직 형성의 문제가 있었다.⁹⁾ 수산화 인회석 시멘트(Mimix^®)는 사산화 칼슘인과 이인수산화 칼슘이 혼합된 것으로 자연적인 뼈의 칼슘과 인 비율을 가지고 있다. 또한 수산화 인회석 시멘트는 쉽게 만들 수 있는 반죽의 형태로 주형을 만들기 쉽고 발열이 없으며 굳는데 4~6분 정도 소요된다. 본 실험에서는 구연산(citric acid)의 영향을 배제하기 위해 수산화 인회석 분말에 물을 섞어 사용하였다. 그리고 본 교실에서는 향후 구연산을 섞어 사용한 결과를 보고할 예정이다. 그리고 수산화 인회석 시멘트는 동물 모델에서 이독성이 없고 염증과 이물반응이 없어 생체적합성이 뛰어나며¹⁰⁾ 본 실험에서도 유양동에 염증과 이물반응이 거의 없어 조직 적합성이 우수하다는 것을 알 수 있었다. 그리고 뇌척수액과 접촉하여도 안전하여 경미로, 중두개와, 후두개와 수술 후 재건술 및 중이수술의 성형물질로 사용이 시도되고 있다.¹¹⁾ 그리고 Hussain 등¹²⁾은 개방형 유양동 절제술 후 후이개피판과 수산화 인회석 시멘트 사용하여 유양동 폐쇄와 외이도 재건 후 진주종 재발과 재흡수가 없음을 보고하였다. 또한 James¹³⁾은 외이도 재건에 사용한 수산화 인회석이 일부 흡수가 되고 자가골로 대치되는 것을 보고하였고 본 실험에서도 수산화 인회석 시멘트의 일부가 흡수되면서 신생골이 형성된 것을 관찰할 수 있었다. 
   탈무기질화 골기질은 정형외과와 두개안면 재건술에서 유용하게 사용되어 왔다.^14,15) 특히 골절의 유합, 골 결손 부위의 충전물, 그리고 신생골 형성을 유도하는데 높은 성공률을 보여 왔다. 그리고 골형성 단백질은 현재 15개 아형이 밝혀졌으며 골절의 치유에 있어 골형성과 재조직화 뿐만 아니라 성장에도 관여하는 것으로 알려져 있다. 특히 이들 골형성 단백질 중 골형성 단백질-2가 연골과 골을 유도할 수 있는 능력이 많은 것 중 하나로 알려져 있다. 골형성 단백질은 이웃하는 줄기세포와 상호작용하여 이들 세포로부터 연골모세포와 골모세포로 분화를 유도할 수 있으며¹⁶⁾ 본 실험에서도 연골세포 및 골모세포를 관찰할 수 있었다. 다른 성장인자와 같이 골형성을 유도하기 위해서는 지속적으로 성장인자를 분비하기 위한 운반체가 필요하며 이러한 이유로 합성 콜라젠을 운반체로 사용한다.¹⁷⁾ 유양동 폐쇄술시 유양동 점막의 제거와 함께 유양동을 빈틈이 없이 꽉 채우는 것이 중요한데 이를 위해서는 입자가 작고 변형을 쉽게 할 수 있는 물질이어야 한다. 골형성 단백질을 함유한 이종골 기질(Regenafil^®)은 골형성 단백질 및 콜라젠, 탈무기질화 골기질을 함유하고 있어 유양동 폐쇄의 목적에 부합하는 물질이다. 본 실험에서는 염증과 이물반응이 거의 없어 생체 적합성이 우수하다는 것을 알 수 있었다. 그리고 골형성 단백질을 함유하고 있어 유양동내에 골성조직과 활성화된 골모세포, 연골세포 등의 신생골 형성을 볼 수 있었다. 본 교실에서 시행한 것과 같이 쥐에게는 동종골을 이식한 경우 신생골 형성이 우수하였다.⁷⁾ 그리고 이종골 기질(Regenafil^®)은 골형성 단백질을 함유하고 있어 골형성 단백질이 없는 소의 뼈를 가공한 이종 골기질(Lubboc^®)에 비하여 신생골 형성이 많을 것으로 예상하였으나 비슷하였다. 하지만 골형성 단백질을 함유한 이종 골기질(Regenafil^®)은 소의 뼈를 가공한 이종 골기질(Lubboc^®)에서 볼 수 없었던 연골세포를 볼 수 있었고 이것이 골형성 단백질에 의한 것으로 생각되며 장기간의 결과 비교가 필요할 것으로 생각된다. 
   골형성 단백질을 함유한 탈무기질화 골기질을 이식한 군은 수산화 인회석 시멘트를 이식한 군과 신생골 형성이 비슷하였다. 하지만 남아 있는 이식물질은 수산화 인회석이 더 많았다. 이것은 골형성 단백질을 함유한 탈무기질화 골기질은 콜라젠이 흡수되고 그 자리에 결체 조직이 채워진 결과이며 추후 결체조직이 신생골로 대치될 것으로 생각되며 이에 대한 장기적인 결과가 필요할 것으로 생각된다. 
   유양동 절제술시 임상적으로 유양동내 점막을 다 제거하지 못하는 경우가 있다. 이러한 경우 유양동내의 조직학적 변화를 알기 위해 본 교실에서는 점막 유무에 따른 실험을 시행하였고 점막이 남았을 때 점액낭종이 증가하는 것을 확인하였다.⁷⁾ 본 실험에서도 수산화 인회석 시멘트와 골형성 단백질을 함유한 탈무기질화 골기질이 유양동내 점막을 남겼을 경우 어떠한 조직학적 변화를 보이는지 보고자하였고 유양동내 점액낭종 형성이 많았다(p<0.001). 이를 임상에 적용할 경우 유양동 폐쇄시 점막이 남을 경우 술 후 지속적인 중이강 및 유양동내 삼출액의 저류 및 감염의 원인이 될 것으로 예상된다. 따라서 유양동 함기화가 발달하여 함기세포(air cell)를 다 제거하지 못할 경우 유양동 폐쇄술을 시행하면 안 되고 유양동 절제술 후 유양동을 폐쇄할 경우 최대한 남아 있는 함기세포 및 점막을 제거해야 할 것으로 판단된다. 

결     론

   수산화 인회석(Mimix^®)과 골형성 단백질을 함유한 탈무기질화 골기질(Regenafil^®)은 유양동 폐쇄에 대한 동물 모델에서 염증이 없고 이물반응이 거의 없어 생체적합성이 우수하였고 신생골 형성을 유도하며 주위 조직과 빈틈없이 결합을 형성하여 유양동 폐쇄에 대한 재료로 가능성을 보여 주었다. 그리고 점막을 제거한 군에서는 제거하지 않은 군보다 신생골 형성 많고 점액낭종 형성이 유의하게 낮았다. 따라서 임상에서도 유양동 절제술시 가능한 한 유양동 점막을 완전하게 제거한 후 유양동 폐쇄를 해야 할 것이다. 그리고 향후 이들 이식물질의 장기적인 예후와 잠재적인 이식물질에 대한 계속적인 연구가 필요할 것이다.

1. Montandon P, Benchaou M, Guyot JP. Modified canal wall-up mas-toidectomy with mastoid obliteration for severe chronic otitis media. ORL J Otorhinolaryngol Relat Spec 1995;57(4):198-201.

2. Palva T, Mäkinen J. The meatally based musculoperiosteal flap in cavity obliteration. Arch Otolaryngol 1979;105(7):377-80.

3. Hartwein, Hörmann K. A technique for the reconstruction of the posterior canal wall and mastoid obliteration in radical cavity surgery. Am J Otol 1990;11(3):169-73.

4. Perkins R. Tympanomastoid reconstruction: An operative procedure of anatomical and functional restoration of the radicalized ear. Laryngoscope 1976;86(3):416-30.

5. Minatogawa T, Machizuka H, Kumoi T. Evaluation of mastoid obliteration. Am J Otol 1995;16(1):99-103. 

6. Kang MK, Park BG, Jang YS, Ahn JK, Bae WY. Epitympanoplasty with mastoid obliteration technique: 38 months follow-up results of 283 cases. Korean J Otolaryngol-Head Neck Surg 2005;48(8):975-80.

7. Ahn JK, Kang MK, Park HS. Histopathologic evaluation of obliterating materials in the temporal dorsal bullae of rat. Korean J Otolaryngol-Head Neck Surg 2007;50(5):391-8.

8. Edwards JT, Diegmann MH, Scarborough NL. Osteoinduction of human demineralized bone: Characterization in a rat model. Clin Orthop Relat Res 1998;1(357):219-28. 

9. Estrem SA, Highfill G. Hydroxyapatite canal wall reconstruction/mastoid obliteration. Otolaryngol Head and Neck Surg 1999;120(3):345-9.

10. Dornhoffer J, Simmons O. Canal wall reconstruction with mimix hydroxyapatite cement: Results in an animal model and case study. Laryngoscope 2003;113(12):2123-8.

11. Kvton JF, Friedman CD, Constantino PD. Indications for hxydroxyapatite cement reconstruction in lateral skull base surgery. Am J Otol 1995;16(4):465-9. 

12. Hussain A, Ram B, Hilmi OJ. Reconstruction of mastoid cavity with hydroxyapatite cement and postauricular flap. Laryngoscope 2002;112(3):583-5.

13. James ES. Alloplastic bone cements in otologic surgery: Long-term follow-up and lessons learned. Otolaryngol Head Neck Surg 2006;135(2):280-5.

14. Tiedeman JJ, Garvin KL, Kile TA, Connlly JF. The role of a composite, demineralized bone matrix and bone marrow in the treatment of osseous defects. Orthopedics 1995;18(12):1153-8.

15. Groenveld EH, van den Bergh JP, Holzmann P, ten Bruggenkate CM, Tuinzing DB, Burger EH. Mineralization processes in demineralized bone matrix grafts in human maxillary sinus floor elevations. J Biomed Materials Res 1999;48(4):393-402.

16. Murata M, Inoue M, Arisue M, Kuboki Y, Arisue M, Nagai N. Carrier-dependency of cellular differentiaton induced by bone morphogenetic protein in ectopic sites. Int J Oral Maxillofac Surg 1998;27(5):391-6.

17. Nakagawa T, Sugiyama T, Kamei T, Murata T, Tagawa T. An immuno-light-and electron-microscopic study of the expression of bone morphogenetic protein-2 during process of ectopic bone formation in the rat. Arch Oral Biol 2001;46(5):403-11.