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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 1997;40(6): 888-895. |
| Electrodiagnosis of the Immobile Vocal Folds. |
| In Ja Lee |
| Department of Otolaryngology, Catholic University Medical College, Seoul, Korea. |
| 성대운동장애의 전기진단 |
| 이인자 |
| 가톨릭대학교 의과대학 이비인후과학교실 |
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| ABSTRACT |
BACKGROUND:
Immobile vocal fold or folds result from neuromuscular pathology and/or mechanical fixation of cricoarytenoid joint. Electrophysiological investigation is indispensible in the diagnosis and treatment of laryngeal mobility disorders. However, laryngeal electrodiagnosis has been rarely performed clinically, not to mention nerve conduction study (NCS). It is well understood that needle EMG and NCS are complementary, and they should be performed together for reliable evaluation of neuromuscular system.
OBJECTIVES:
The author intended to present the methods and clinical application of laryngeal electrodiagnosis.
MATERIALS AND METHODS:
Laryngeal electrodiagnosis including needle EMG and NCS was performed in the patient with bilaterally immobile vocal folds.
CONCLUSION:
Electrodiagnosis is inevitable in the diagnosis and treatment of larygeal mobility disorders;the differentiation of neurogenic lesion from mechanical fixation, the diagnosis of the site of nerve lesion, and the estimation of the degrees of injuries. Furthermore by performing NCS, we can have the objective prognosticator, and therefore can take the best timing and choice of surgical intervention in the management of laryngeal mobility disorders. |
| Keywords:
Immobile vocal foldsㆍLaryngeal electrodiagnosisㆍNerve conduction study |
서론
성대운동장애는 신경근육병변 및 윤상피열관절고정등의 원인으로 발생한다. 성대운동장애시 이학적 검사만으로는 신경근육병변 및 관절고정의 감별이 쉽지 않고, 신경근육계의 손상 부위, 손상 정도를 파악하여 성대운동장애의 치료 시기 및 방법을 결정하고 예후를 판정하기 위해서는 전기진단이 필수적이다. 특히 양측 성대운동장애시에는 수술을 할 것인가 아니면 기다릴 것인가, 기다린다면 언제까지 기다릴 것인가, 수술을 한다면 어느 쪽에 시행해야 할 것인가, 또 어떤 술기(가역적 혹은 비가역적)를 시행해야 할 것인가등의 문제에 좀더 심각하게 직면하게 된다,
후두 전기생리검사에는 침근전도 및 신경전도검사를 포함한 근전도검사, 그리고 후두뇌간유발검사등이 있으며, 이들은 후두반사 및 음성생리, 언어과학의 운동 기능학적 연구, 그리고 후두질환시 신경근육계 평가에 이용될 수 있다. Weddell등1)이 단극 동심(unipolar concentric) 침전극을 사용하여 성대마비 환자의 후두근에 처음 접근을 시도한 이후, 근전도를 이용한 후두 전기진단은 임상에서 거의 시행되지 않았으며, 시행된 경우에도 극소수의 신경전도검사에 관한 보고2)3)4)를 제외하고는 주로 침근전도검사만이 부분적으로 시행되어 왔다. 그러나 신체 다른 부위에서의 근전도검사와 마찬가지로 침근전도검사 단독으로는 완전한 전기진단이 될 수 없으며 반드시 신경전도검사가 동시에 시행되어져야 한다.
성대운동장애시 전기진단이 필수 불가결함을 인식함에도 불구하고, 그 방법이 정립되어 있지 않고 검사수기의 습득이 쉽지않아 후두 전기진단은 임상적으로 거의 시행되고 있지 않는 상태이다. 이에 저자는 양측 성애운동장애 환자에서 근전도를 이용하여 신경전도검사를 포함한 전기진단 방법 및 임상응용을 보고하고자 한다.
대상 및 방법
양측 성대운동장애 환자를 대상으로 하였고, 근전도기는 Nicolet Viking IIe(Nicolet Biomedical Instruments, Wisconsin, USA)를 사용하였다. 검사시 환자는 편안히 바로 누운 자세를 취하였다. 4% xylocaine으로 후두 점막을 도포마취하고, 1：100,000 epinephrine이 혼합된 1% xylocaine 0.5ml로 윤상갑상막 부위의 피부를 침윤마취한 후, 윤상갑상막을 통해 4% xylocaine 몇 방울을 기관내로 점적하였다. 전처치는 하지 않았다. 검사실 온도는 26℃를 유지하였다.
1. 침근전도검사
접지전극으로 직경 10mm의 원반형 표면전극을 턱에 붙이고 기록전극은 직경 0.5mm, 길이 40mm의 단극 동심친전극(기록면적；0.068mm 2, Nicolet Biomedical)을 사용하여 경피적으로 윤상갑상근과 갑상피열근에 위치시켰다.
기록전극 삽입 후 첫 단계로 침 삽입시 활동전위 양상을 관찰한 후, 각 근을 약하게 수축시켜 즉, 윤상갑상근은 고음 발성을, 갑상피열근은 침을 삼키거나 ‘아’ 발성을 시켜 운동단위활동전위(motor unit action potential)의 수 및 진폭이 증가하는 것을 관찰하여 기록전극의 위치를 확인한 후, 적절한 자극강도하에 신경전도검사를 시행하여 기록전극을 재위치시킴으로써 기록전극을 각 근에 정확하게 위치시켰다. 신경전도검사를 마친 후 근을 최대 수축시켜 운동단위의 동원(recruitment) 및 간섭(interference) 양상을 관찰하고 그 다음 단계로 근을 약하게 수축시켜 다상성(polyphasic) 전위 유무를 관찰하였으며, 마지막 단계로 기록전극을 여러 방향으로 움직여 삽입전위 및 휴지기 비정상 자발전위(spontaneous activity)의 유무를 확성기 소리 변화와 함께 관찰하였다.
세동전위(fibrillation potential)와 양성 예각파(positive sharp wave)의 정량화는 침을 움직일 때에만 자발전위가 관찰될 때 1+, 피검근의 두 부위 이상에서 관찰될 때 2+, 침의 위치에 관계없이 피검근의 모든 부위에서 자발전위가 관찰될 때 3+, 피검근의 모든 부위에서 ocilloscope의 화면을 거의 채울 정도로 관찰될 때를 4+로 정의하였다. 간섭양상은 개개의 운동단위활동전위를 식별할 수 없을 때 완전간섭, 개개의 운동단위활동전위가 식별가능할 때를 불완전간섭으로 정의하였다.
자발전위 관찰시 기록 소인속도(sweep velocity)는 10ms/division, 기록 감응도(sensitivity)는 100μV, 주파수 여과범위는 20Hz∼20KHz로 설정하였으며, 최대 근육수축시는 10ms/division 혹은 1s/division의 기록 소인속도, 500μV의 기록 감응도하에서 그 양상을 관찰하였다.
2. 신경전도검사
기록전극은 단극 동심침전극을, 자극전극은 직경 0.3mm, 길이 40mm의 단극(monopolar) 침전극을 사용하였으며, 기준전극으로는 표면전극을 사용하였다.
상후두신경 자극시 기록전극은 윤상갑상근에 위치시키고 자극전극은 설골의 대각과 윤상연골 측방을 연결하는 선상에서 윤상연골 상연으로부터 2.5cm상방에 위치시켰고, 반회신경 자극시 기록전극은 갑상피열근에, 자극전극은 윤상연골 하연으로부터 2.5cm 하방의 기관 측방부에 위치시켰으며 기준전극은 흉쇄유돌근 후연 중간지점에 부착하였다(Fig. 1). 0.1ms의 방형파를 사용하여 최대상(supramaximal) 자극을 가하였으며, 검사시 기록 소인속도는 2ms/division, 기록 감응도는 5mV, 주파수 여과범위는 2Hz∼10KHz로 설정하였다.
복합근활동전위(compound muscle action potential)의 잠시는 자극점에서 활동전위의 음위상(negative deflection) 기시부까지, 진폭은 음위상 기시부에서 음위상의 정점까지, 지속시간은 음위상 기시부에서 양위상 기시부까지로 하였고, 면적은 음위상 면적을 취하였다.
증례
환자：방○애, 44세, 여자.
초진：1993년 4월 3일. 주소：호흡곤란.
과거력：20년 전부터 폐결핵으로 수차례 화학요법 시행.
현병력：5년전부터 호흡곤란이 악화와 호전을 반복하며 서서히 진행되었고 1개월전부터는 호흡곤란으로 노력성 활동(exertional activity)은 불가능하였으며 내원 전날부터 호흡곤란이 급격히 악화되어 내원 당일 응급 기관절개술 시행.
국소 소견：우측성대는 약간 움직임이 있으나 부정중위이상 외전되지 않고, 좌측은 거의 정중위에 고정. 최대 흡기시 성대간격은 약 2∼3mm(Fig. 2).
검사실 소견：객담 검사상 항산균도말검사 양성.
방사선 소견：흉부 X선상 우상엽에 섬유무기폐성(fibroatelectatic) 결핵소견을 보이고 기관지가 우측으로 편향되어 있었음(Fig. 3). 경부 전산화단층촬영, 식도조영, 갑상선 주사, 뇌 자기공명영상진단상 이상 소견 없었음.
성대 가동성 검사：수술 직전 전신마취하에서 시행한 가동성 검사상 양측 윤상피열연골관절이 모두 고정되어 움직이지 않았음.
근전도 검사：
1) 침근전도
윤상갑상근：양측 모두 비정상 자발전위는 관찰되지 않았으며, 최대 수축시 완전간섭 양상을 보였다(Fig. 4).
갑상피열근：좌측 갑상피열근에서는 양성 예각파 및 세동전위가 2+, 2+ 정도로 관찰되었으며(Fig. 5), 최대 수축시 동원되는 운동단위활동전위의 수 및 진폭이 적고 진폭도 우측보다 훨씬 감소된 양상을 보였다(Fig. 6).
2) 신경전도검사
상후두신경：양측 복합근활동전위의 측정치들은 모두 정상범위 5)였다(Fig. 7, Table 1).
반회신경：좌측 복합근활동전위의 측정치는 우측에 비해 잠시가 지연되고, 심한 시간연장을 보이고, 진폭이 우측의 10.5%로 현저히 감소된 소견을 보였다(Fig. 8, Table 2).
이상의 검사 결과로 성대운동장애의 원인은 우측은 윤상피열연골관절고정, 좌측은 신경병변과 윤상피열연골관절 고정이 합병된 것임을 알 수 있었고, 그 후 4개월간의 추적관찰시 성대간격 및 성대 움직임에 변화가 없고 다시 시행한 전기진단상 변화가 없어 93년 8월 20일 신경병변과 관절고정이 합병된 좌측에 정중 갑상연골절개를 통해 피열연골절제술을 시행하였다. 술후 약 4개월만인 93년 12월 28일 만족할 만한 성대간격을 얻을 수 있었다.
고찰
근전도검사는 침근전도와 신경전도검사로 나뉘며, 검사 시행에는 전극, 증폭장치, oscilloscope, 확성기, 자극장치, 기록장치등이 필요하다.
전극은 표면전극과 침전극으로 나뉘며, 침전극의 종류에는 단극 침전극, 단극 동심침전극, 쌍극(bipolar) 동심침전극, hook wire 전극, 단섬유(single fiber) 전극등이 있다. 표면전극은 모양, 재질, 크기등이 매우 다양하나 주석, 은, 납등의 금속으로 만든 원반형이 많이 사용되며, 피부 표면에 부착하므로 환자에게 불편감은 없으나 전극과 피부사이의 저항이 문제가 되고, 부착면적이 넓어 주변 근육들의 전기활동을 광범위하게 기록하며 개별적인 운동단위전위를 기록하지 못하는 단점을 가지고 있다. 단극 침전극은 침 선단을 제외하고는 teflon으로 절연되어 있으며, 침 선단 360° 주변의 전기활동을 기록한다. 직경이 작아 침 삽입시 동심침전극에 비해 환자의 불편감은 덜하며, 심부에 위치한 신경의 자극전극으로 사용할 수 있다. 단극 동심침전극은 피하 주사침내에 하나의 은 또는 백금선이 들어 있어 활동기록전극 역할을 하며, cannula는 기준전극 역할을 한다. 전극 선단 경사면과 접하는 180° 주변의 전기활동을 기록한다. 쌍극 동심침전극은 피하 주사침내에 2개의 백금선이 들어 있어 하나는 활동기록전극, 다른 하나는 기준전극, cannula는 접지전극 역할을 한다. 두 백금선 사이의 극히 제한된 부분의 전기활동을 기록한다. hook wire 전극은 하나 또는 두개의 니켈합금 선단이 갈고리 모양으로 휘어져 있어 일단 삽입되면 고정되어 재위치가 불가능하며, 삽입시 cannula와 함께 삽입된 후 일단 전극의 위치가 결정되면 cannula는 제거된다. 가볍고 유연하여 자연스런 발성이나 연하에 영향이 적으며, 장시간 검사를 요하는 발성, 연하, 언어등의 운동기능학적 연구에 적합하다. 표면전극, 단극 침전극, 단극 동심침전극, 쌍극 동심침전극의 순으로 기록하는 근의 부피는 작아진다.
일반적으로 기록전극으로 많이 사용되는 것은 단극 침전극과 단극 동심침전극인데, 후두근의 기록전극으로는 단극 동심침전극, 쌍극 동심침전극, 쌍극 hook wire 전극등이 사용될 수 있다. Dedo6)는 후두근의 기록전극으로써의 적합성 여부에 관하여 개를 사용하여 실험하였는데, 단극 동심침전극(기록면적；0.07mm 2, 0.015mm 2)을 갑상피열근의 기록전극으로 사용할 경우, 반회신경 절단 후에도 갑상피열근에서는 100μV 정도의 전기활동(주로 윤상갑상근의 전기활동으로 추정하였음)이 기록되었고, 추가로 상후두신경을 절단하여도 20μV정도의 전기활동이 계속 남아 있었으나, 후두를 경부에서 분리하여 떼어내자 잔여 전기활동이 완전히 소실되었다고 보고하였다. 한편 쌍극 동심침전극이나 쌍극 hook wire 전극을 갑상피열근의 기록전극으로 사용했을 때에는, 반회신경 절단 후 갑상피열근에서 전기활동이 기록되지 않았다고 보고하고, 결론적으로 주변 근들의 간섭없이 갑상피열근에서의 전기활동만을 기록하기 위해서는 쌍극 동심침전극이나 쌍극 hook wire전극을 사용해야 한다고 하였다. 그러나 신경절단 후 바로 지배근에서의 전기활동이 완전히 소실되는지의 여부와, 반회신경 절단 후 갑상피열근에서의 100μV정도의 잔여 전기활동이 신경전도검사시 복합근활동전위의 진폭에 얼마나 영향을 줄 것인지는 의문이다. 또한 극히 제한된 부분의 몇 개 근섬유들의 전기활동만을 기록하는 쌍극 동심침전극을 기록전극으로 사용시에는 피검근의 추출 횟수를 증가시켜야 하는데, 쌍극 동심침전극과 같이 비교적 직경이 큰 침전극을 후두근에 반복적으로 삽입하는 것은 임상적으로 거의 불가능하다. 따라서 저자는 임상에서 일반적인 후두 근전도검사의 기록 전극으로, 쌍극 동심침전극보다는 단극 동심침전극을 사용하는 것이 바람직하리라 생각한다.
일반적인 임상검사시 대개는 윤상갑상근과 갑상피열근에서 검사를 시행하는데, 연구 목적 또는 질환에 따라서는 다른 근에 침을 삽입하기도 한다. 후두근에 대한 접근법은 3가지로 첫째는 수술 개방창을 통한 방법으로 임상적으로는 거의 사용되지 않고, 둘째는 경구적 접근으로 직, 간접 후두경으로 직접 보면서 침을 삽입하여 정확하게 침을 위치시킬 수는 있으나 자연스런 발성이나 연하에 영향을 주고 환자에게 불편감을 주므로 주로 경피적 접근이 힘든 피열근, 후윤상피열근에 사용되며, 세째는 경피적 접근으로 윤상갑상근, 갑상피열근, 외측 윤상피열근에 주로 사용되나 피열근, 후윤상피열근을 포함한 모든 후두근이 경피적으로 접근 가능하며7), 후윤상피열근을 윤상연골을 관통하여 삽입하는 방법8)도 보고되었다.
침근전도검사의 일반적인 순서는 첫 단계로 휴지기의 정상, 비정상 자발전위를 관찰하고, 둘째 단계는 침전극을 여러 방향으로 움직여 침 삽입시 활동전위의 양상을 관찰하고, 세째 단계는 근육을 최소 수축시켜 운동단위활동전위의 진폭, 지속시간 및 다상성을 관찰하고, 마지막 단계로 근육을 최대 수축시켜 운동단위활동전위의 동원 및 간섭 양상을 관찰한다. 그러나 후두근 검사시에는 기록전극의 반복적인 재삽입이 용이하지 않으므로 침을 여러 방향으로 움직여 검사하는 단계는 가장 나중에 시행해야 할 것으로 생각한다.
완전 이완된 정상 골격근은 전극이 종판부위(end plate zone)에 있을 때를 제외하고는 전기적으로 고요(electrical silence)하나, 후두근은 휴지기에도, 숨을 참는 동작을 하여도 완전히 전기적 고요에 달하지 못한다.1) 이것이 앞에서 언급한 바와 같이 후두근의 기록전극으로 동심침전극을 사용한 것에 연관된 문제인지, 아니면 호흡에 관련된 후두의 생리적 문제인지를 불분명하다.
비정상 자발전위의 종류에는 세동전위, 양성 예각파, 속상수축(fasciculation) 전위, 고주파 방전(high frequency discharge) 등이 있다. 세동전위와 양성 예각파는 말초신경 손상 후 대개 2주 내지 3주에 나타나는데, 출현 시기는 신경 손상부위부터 피검근까지의 거리에 관계있으며, 이는 신경손상에 따른 탈신경 과민(denervation hypersensitivity)에 의한 것으로 피검근의 최소한 두 부위 이상에서 나타나면 의의가 있다. 세동전위는 이상성 혹은 삼상성으로 초기에 양위상을 보이며, 동심침전극으로 기록시 1∼5ms의 지속시간, 100∼300μV의 진폭, 초당 1∼34회의 출현 빈도를 보인다.9) 동시에 확성기에서 특징적으로 종이를 구기는 것 같은 소리를 들을 수 있다. 양성 예각파는 이상성으로 초기 양위상을 가지며, 양위상보다 진폭이 작고 지속시간이 긴 음위상이 뒤따른다. 동심침전극으로 기록시 평균 120(±45)μV의 진폭, 세동전위보다 50% 이상 연장된 지속시간을 보인다.9) 침 삽입전위는 침전극이 근육내로 들어갈 때 침전극에 의한 근육손상에 의해 나타나는 것으로 정상, 증가 또는 감소로 구분한다. 최소 근육수축시에는 운동단위활동전위의 진폭, 상승시간, 지속시간 및 상(phase)을 관찰하며, 5개 이상의 상을 갖을 때, 즉 기준선을 4회 이상 교차할 때 이를 다상성이라하며 동심침전극으로 기록시 다상성 전위가 15% 이상에서 나타나면 비정상으로 간주한다. 최대 수축시에는 수축에 참여하는 운동단위가 증가하여(동원) 개개의 운동단위활동전위를 구별할 수 없게 된다(간섭). 이때 그 정도에 따라 완전, 불완전간섭으로 구분한다. 신경병변시에는 침 삽입전위의 증가 또는 감소, 비정상 자발전위의 출현, 다상성 전위의 출현, 간섭의 소실등의 소견을 보인다.
신경전도검사는 신경자극에 의해 유발된 복합근활동전위의 잠시, 지속시간, 진폭, 면적을 측정하고 신경전도속도를 평가한다. 신경자극 방법은 전기자극이 보편적이나, 자기(magnetic)자극10)11)을 사용할 수도 있다. 자기자극은 운동중추나 심재성 말초신경자극에 적절하고 전기자극에 비해 통증이 적은 장점이 있으나 자극부위가 불분명하고 최대상 자극에 도달하지 못하는 단점이 있다. 전기자극의 경우 상품화된 전기 자극기를 사용할 수도 있으나 후두신경 자극시는 침전극을 사용해야 한다. 축삭병변시에는 잠시의 지연보다는 진폭의 감소가 현저하며, 수초병변시에는 진폭의 감소보다는 잠시가 현저히 지연된다. 일반적인 신경전도검사시 신경전도속도도 유용한 평가지표이나 후두 신경전도시는 상후두신경이나 반회신경의 길이를 직접 측정할 수 없으므로 큰 의의를 갖지 못할 것으로 생각된다.
성대운동장애시 전기진단을 시행함으로써 신경병변과 윤상피열관절고정을 감별할 수 있고, 신경병변의 위치, 손상 정도를 확인할 수 있으며, 나아가 치료 시기 및 방법의 선택, 예후 판정에 필요한 객관적 정보를 얻을 수 있다. 또한 후두 전기진단은 후두의 말초 신경병변외에도 후두를 침범하는 신경근육질환 즉, spasmodic dysphonia, 중증 근무력증, amyotrophic lateral aclerosis등의 진단에도 필수적이다.
후두 전기진단은 지금까지 거의 시행되지 않았거나 혹은 일부에서 침근전도만이 부분적으로 시행되었는데, 침근전도에 의존한 전기진단은 크게 두가지 측면, 즉 진단 및 예후지표 설정에 있어 문제가 된다. 첫째로 진단에 있어, 지금까지 신경병변은 신경전도검사 소견없이 침근전도에서 세동전위나 양성 예각파의 출현, 운동단위활동전위의 소실, 간섭양상의 감소 혹은 소실등의 소견에 의해 진단되었다. 그러나 양성 예각파는 신경근육병변에서뿐만 아니라 정상인의 발 근육에서, 그리고 전혀 임상적인 문제없이 단지 근막이 불안정한 경우(muscle membrane instability), 또한 장시간 검사에 의한 근육 손상시에도 나타날 수 있으므로 양성 예각파의 존재만으로 병적인 의미를 부여할 수는 없다. 또 자발적 근육수축(volitional activity)시 그 진폭이나 간섭양상은 근육내 침의 위치, 그리고 피검자의 노력 여하에 따라 상당히 달라질 수 있으므로 좀더 신빙성 있는 진단을 위해서는 침근전도와 함께 신경전도검사가 동시에 시행되어져야 한다. 둘째로 예후지표에 있어, 지금까지 제시된 성대운동 회복에 관한 예후지표로는 운동단위활동전위12)13), 다상성 전위12) 등이 있는데, 신경병변시 운동단위활동전위가 지배근의 모든 근섬유 퇴행으로 전혀 찾아 볼 수 없는 것도 아니며, 다상성 전위는 정상적으로도 관찰되고 연령 증가에 따라 출현 빈도가 높아지므로 운동단위활동전위나 다상성 전위의 존재 자체를 성대운동 회복의 좋은 예후로 보기는 어렵다. 그리고 시간적 차이를 둔 추적 검사에서 신경재생으로 운동단위활동전위나 다상성 전위의 출현 빈도가 높아졌다하더라도, 신경 재생이 언제나 완전한 신경기능의 회복, 즉 임상적으로 성대운동의 회복을 의미하는 것은 아니며, 또한 운동단위활동전위나 다상성 전위는 침근전도에 의존한 지표로써 완전히 정량화될 수 없으므로 운동단위활동전위나 다상성 전위는 성대운동 회복의 객관적 예후지표가 될 수 없다. 따라서 이러한 근거로 침근전도에 의존한 진단 및 예후지표 설정은 명확한 임상적 연계성을 보이지 못할 것으로 생각된다.
이제까지 편측 혹은 양측 반회신경병변시 결정적인 음성외과적 수술 시기를 최소한 6개월14)15) 후로 미루어 왔는데, 이는 반대측 성대의 보상 및 자연 회복, 그리고 윤상피열관절고정을 피할 수 있는 기간을 최대한 고려하여 제시된 것으로서, 전기진단을 시행하지 않아 신경근육병변에 대한 객관적 정보가 없거나, 시행한 경우라도 침근전도에 의존하여 후두 전기진단의 임상적 연계가 불명확했기 때문으로 생각된다. 그러나 신경전도검사를 포함한 전기진단을 시행하여 신경손상의 정도와 잔존한 신경기능을 정량화하고, 좀더 객관적인 예후지표를 설정한다면 성대운동장애 치료에 있어 가장 적절한 치료 시기와 가장 합리적인 방법을 선택할 수 있을 것이다.
결어
성대운동장애시 신경전도검사를 포함한 후두 전기진단을 시행함으로써 신경근육계에 대한 객관적인 정보를 얻을 수 있고, 이를 근거로 신경병변에 대한 예후지표를 설정한다면 성대운동장애의 치료가 좀 더 합리적일 수 있을 것으로 생각한다.
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