교신저자：예미경, 705-718 대구시 남구 대명 4동 3056-6  대구가톨릭대학교 의과대학 이비인후과학교실
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서     론

   상부 기도의 크기가 코골이의 발생에 미치는 효과에 관해서는 아직 논란이 많으며 그 동안 두부규격방사선 사진,¹⁾ 컴퓨터 단층촬영,²⁾ 자기공명영상³⁾ 등을 이용한 많은 시도가 있었으나, 호흡에 따라 움직이는 구조물인 상기도의 순간적인 협착을 포착하기 어려운 한계가 있었다.
   또한 거의 모든 수면 연관 질환은 각성시에는 발견이 되지 않을 뿐만 아니라 수면 중에는 각성시에 비해 인두 확장 근육의 긴장도가 떨어져 협착이 심화된다고 알려져 있으나,⁴⁾ 기존 방사선학적 연구의 대부분이 수면 중이 아닌 각성시에 촬영한 것으로 과연 각성시의 기도 상태가 수면 중의 상태를 적절히 반영할 수 있을지 의문이 생기게 된다.
   이에 저자들은 고속 촬영법인 전자선 단층 촬영(Electron Beam Tomography, 이하 EBT)을 코골이 환자에 적용하여 동적인 구조물인 상기도의 조영에 EBT가 유용한가를 알아보고자 하였다.
   또 역동적인 촬영으로 상부기도의 부위별 단면적과 용적, 호흡에 따른 단면적의 변화율을 각성시와 수면시 및 처치 전후로 측정하여, 이들 환자에서 기도 협착의 부위 및 정도와 상기도 역학에 대한 이해를 용이하게 함으로써 치료 방침 설정과 치료 후 효과의 예측 및 판정에 도움이 되고자 하였다.

재료 및 방법

   코골이를 주소로 대구 카톨릭대학병원과 경북대학병원 이비인후과와 구강내과로 내원한 20명의 환자를 대상으로 하였다. 남자가 19명, 여자가 1명이었고 연령은 평균 42.8세(24~69세)이었다. 모든 환자에서 신장과 체중을 측정하여 체형지수(body mass index；BMI)를 산출하였고, 수면다원검사를 시행하였다.
   일반 컴퓨터단층 촬영을 하는 것과 같은 방법으로 전자선 단층 촬영기(Ultrafast CT Imatron C-150, San Francisco, U.S.A.)의 검사대 위에 환자가 바로 누운 상태로 조용히 호흡을 하는 동안 가슴과 복부의 움직임을 관찰하여 호흡 주기를 측정한 후, 적어도 두 번 이상의 호흡 주기를 포함하는 기간동안 촬영을 실시하였다. 경구개에서 후두개가 보이기 시작하는 위치까지를 대상의 목 길이에 따라 6~8수준으로 나눈 후 0.4초 간격으로 각 수준 당 20회씩 반복 촬영하였다. 절편의 두께(slice thickness)는 8mm로 하고 인접하는 두 절편의 사이에 4 mm의 공간을 두었으며, 영상 당 촬영시간(scanning time)은 0.05초, 관찰 시간(examining time)은 7.7초이었다.
   각성 상태의 촬영이 끝난 후 5~10 mg의 Midazolam (Dormicum(r), 한국로슈)을 정맥 주사하여 환자가 잠들어 코를 골기 시작할 때 수면상태에서의 촬영을 같은 방법으로 시행하였다.
   6명에서는 구개수구개인두성형술 실시 전과 후의 각성시와 수면시의 촬영을 시행하였다. 또한 7명의 환자에서는 치과용 인상재로 사용되는 실리콘재료(Exafine, GC Corporation, Tokyo, Japan)를 이용하여 하악을 전방으로 당겨서 고정시키는 구강 장착 기구를 제작하여 각각 착용 전과 후, 각성시와 수면시의 촬영을 시행하였다. 따라서 4가지 상태에서 각각 120~160개의 이미지를 얻어 각 수준의 영상을 정상모드로 재구성하여 상기도의 역동적인 움직임을 관찰하였다.
   호흡 주기 중 기도 단면적이 가장 클 때(CSAmax)와 가장 작을 때(CSAmin)를 각 촬영수준에서의 이미지로부터 측정하였다. 구인두가 호흡에 따라 움직이는 정도를 알아보기 위해 collapsibility index를 다음과 같이 정의하여 산출하였다.
   Collapsibility Index=(CSAmax-CSAmin)×100/CSAmax
   단면적의 수치 데이터로 개인용 컴퓨터에서 마이크로 소프트사의 엑셀 프로그램을 이용하여 구인두의 가상종축선도(simulated longitudinal diagram)를 그려 각 모드에서 구인두의 각 수준에서의 단면적의 변화 양상을 파악하였다(Fig. 1).
   또 구인두의 부위별 특성을 살펴보고자 6~8개인 촬영수준 중 위쪽 2수준, 중간 부분, 아랫쪽 2수준을 각각 상, 중, 하 세 부분으로 구분하고 각각 부위별 평균 최소 단면적과 collapsibility Index를 측정하였다.

결     과

   대상군의 평균 신체 체형지수(body mass index；BMI)는 27.1 kg/m²이었고, 수면다원검사상 평균 호흡장애지수(respiratory distress index；RDI)는 28.3이었다. RDI가 10이상으로 폐쇄성 수면 무호흡증으로 진단된 환자는 20명 중 18명이었고, 나머지 2명은 RDI가 각각 4.8, 3.3으로 단순 코골이 환자였다.
   EBT를 이용하여 경구개에서 후두개가 보이기 시작하는 위치까지를 대상의 목 길이에 따라 6~8수준으로 나누었다. 구인두의 각 수준별로 0.05초 간격으로 1회 촬영하는 것을 한 주기(cycle)로, 0.4초마다 각 수준 당 20주기를 반복 촬영하여 전체 120~160장의 영상을 총 7.7초 여만에 획득할 수 있었다(Fig. 2).
   수면시 구인두내 최대협착을 보이는 부위는 중구인두(middle oropharynx)가 17예로 대부분을 차지하였고, 최대 협착부가 두 곳 이상이었던 경우가 8예이었다. 또 수면시와 각성시 최대 협착부가 일치하였던 경우가 6예, 일치하지 않았던 경우가 14예였다.
   최소 단면적과 최소 체적은 각성시에 비해 수면시에 큰 폭으로 감소하였으며 collapsibility index는 수면시에 크게 증가하였는데 특히 상기도가 가장 좁아지는 협착부에서 가장 크게 나타났다(Table 1). 구인두를 상, 중, 하 세부위로 나누어 비교하였을 때 중인두의 최소단면적의 평균치가 가장 적게 나타났으며 이 부위의 collapsibility index가 가장 컸고 특히 수면 중에 현저하게 증가하는 것을 알 수 있었다(Table 2).
   구강인두의 가상종축선도를 그려 각 모드에서의 기도를 관찰하였는데 수치 데이터로 볼 때보다 한 눈에 쉽게 최대 협착을 보이는 수준과 호흡에 의한 기도면적 변화를 관찰할 수 있었다. 그러므로 이러한 결과로 치료 방법을 결정하는 데 있어 도움을 받을 수 있었고, 치료 후의 예후도 예측이 가능하였다. 수술(UPPP)전, 후(Fig. 3)와 구강장착기구 전, 후(Fig. 4)의 변화 또한 정확하면서도 간편하게 측정할 수 있었으며, 수술과 구강 내 장치로 각각 좁아진 상기도가 넓어지고 collapsibility가 줄어드는 것을 볼 수 있었다.

고     찰

   주위 골 조직에 고정되지 않고 호흡에 따라 항상 움직이고 있는 상기도의 영상을 얻는 것은 어려운 점이 많다. X-선 형광투시검사(fluoroscopy)가 이런 움직임을 보는데 도움이 되긴 하지만 방사선 조사량이 많고 구조물들이 서로 중첩되어 해상도가 떨어지며 횡방향(transverse orientation)의 구조는 볼 수 없다.⁵⁾⁶⁾ 오래 전부터 사용되어져 온 두부규격 방사선 사진은 비용이 싸고 쉽게 시행할 수 있으며 방사선 노출이 적은 장점이 있지만 각성 상태에서의 정적인 2차원 영상만을 제공하는 것이 단점이다. 또 X-선 형광투시검사와 마찬가지로 두경부를 단지 측면에서만 촬영하므로 기도가 전후로 좁아지는 것은 관찰이 용이하지만 좌우로 좁아지는 것은 볼 수 없는 단점이 있다.¹⁾⁵⁾⁷⁾ 컴퓨터 단층 촬영은 비침습적이며 세밀한 해부학적인 정보를 제공할 수 있고 기도 단면적을 정확히 측정 할 수 있게 하지만 각성 상태에서 촬영하고 정적인 영상이며, 방사선 조사, 비싼 경비 등의 단점이 있다.²⁾⁶⁾ 자기공명영상은 방사선 조사 없이 상세한 정보를 얻을 수 있고, 여러 복합적인 단면과 3차원 입체 구성이 가능한 장점이 있다. 하지만 시간이 많이 걸리고, 경비가 비싸 흔히 사용되지는 않는다.³⁾⁸⁾
   전자빔을 이용한 초고속 단층 촬영기인 Electron Beam Tomography(EBT)는 영상의 흐림이 없이 고해상도의 영상을 얻을 수 있는 최첨단 장비로서 종전의 컴퓨터 단층 촬영에 비해서 최고 20배까지 빨리 촬영할 수 있다. 기계 자체의 생김새나 촬영하는 방법은 일반 컴퓨터 단층 촬영기와 유사하며, 원리를 보면 거대한 반원추형의 진공 구조물 내에 방사선의 발생원인 타겟을 210도로 배열한 후 전자총에서 발사된 전자빔을 차례로 각각의 타겟에 충돌 시킴으로써 방사선을 발생시켜 인체를 촬영할 수 있다. 이는 기존의 방사선관이 환자 주위를 돌면서 방사선을 조사하는 컴퓨터 단층 촬영기와 같은 효과이나 실제의 물리적 운동이 없으므로 촬영시간을 최소 0.05초까지 줄일 수가 있다. 또한 4열의 타겟과 2열의 검출기(detector)를 배열하여 검사대의 이동이 없이 최대 12장의 인접한 영상을 동시에 얻어 11 cm의 길이를 촬영할 수가 있으므로 일정시간내의 연속적인 영상이나 특정시간 주기의 영상을 12수준에서 동시에 얻을 수 있다. X-선 형광투시검사의 동적인 특징과 컴퓨터 단층 촬영의 이미지를 결합한 것으로 선명한 횡단면 영상을 얻을 수 있어 기도의 크기를 정확하게 계산할 수 있고 전체적인 움직임을 잘 볼 수 있는 것이 주된 장점이다. 방사선 노출양은 갑상선 부위에 1.2±0.1 R(0.31±0.026 mC/kg)정도로 일반적인 컴퓨터 단층 촬영을 한 번 할 때 받는 양과 비슷하고 X-선 형광투시검사 보다는 훨씬 적은 양이다.^4)5)6)7)8)9)
   저자들은 EBT를 코골이 및 폐쇄성 수면 무호흡증 환자 상기도에 적용하여 병태 생리를 연구하였으며 EBT촬영으로 얻어진 단면적의 수치 데이터로 개인용 컴퓨터에서 구인두의 가상종축선도를 그려 각 모드에서 상기도에 일어나는 변화를 한 눈에 알기 쉽게 하였다. 이로서 최대 협착부의 위치 및 길이와 한 곳 이상에서 협착이 일어나는 경우도 쉽게 파악할 수 있었고 호흡에 따른 기도면적의 변화 정도도 알 수 있었다.
   본 연구에서 최대 협착부가 두 곳 이상이었던 경우가 20예 중 8예나 되었는데 EBT의 큰 장점 중의 하나가 상기도의 전 길이를 거의 동시에 촬영하므로 여러 곳에서 협착이 일어나는 경우도 찾아낼 수 있다는 것이다.
   실제로 수면관련 질환의 상기도 관찰에 많이 이용되고 있는 굴곡내시경의 경우 협착부의 상방은 잘 볼 수 있으나, 하방으로의 연장 정도와 제 2의 협착이 있는지는 볼 수 없다.¹⁰⁾ 다채널 카테터를 삽입하여 인두의 여러 곳에서 압력을 측정하여 협착부를 찾는 방법도 많이 사용되고 있지만 기도가 완전히 막히는 경우 협착부의 미측 위치는 확인할 수 있으나 두측 시작부는 알 수 없는 단점이 있다.¹¹⁾ 또한 상기도 전체를 거의 동시에 촬영 가능하므로 다른 검사법에서는 불가능한 호흡에 따른 순간적인 체적의 변화도 측정이 가능하다. 본 연구에서 각 수준에서의 단면적을 구하여 쉽게 삼차원적인 체적의 변화를 알 수 있었다(Table 1).
   수면시와 각성시 최대 협착부가 일치하였던 경우가 6예 이었던 반면, 일치하지 않았던 경우가 14예로 더 많았던 것에 주목할 필요가 있겠다. 그리고 일치하였던 경우도 수면시에는 각성시에 비해 최소 단면적과 체적이 큰 폭으로 감소하였고, collapsibility index는 크게 증가하였는데 특히 상기도 협착부에서 가장 크게 나타났다(Table 1). 이는 수면 중에는 상기도를 이루는 신경 및 근육을 포함하는 구조물들이 각성시와는 다른 생리 상태에 놓이게 됨을 시사한다. Sauerland¹²⁾와 Issa¹³⁾ 등은 코골이 및 폐쇄성 수면 무호흡 환자에서 수면 동안 악설근(genioglossus)의 활동이 감소하였고 이것이 혀를 뒤쪽으로 편위 시킴으로써 중구인두(middle oropharynx)를 좁게 만들 것이라고 하였다. 그러므로 수면 관련 질환의 연구는 반드시 수면 중에 이루어져야 신뢰성을 가질 수 있다고 할 수 있다. 저자들의 연구에서도 구개수와 설근부에 해당하는 중구인두 부위에서 수면 중 최소 단면적의 평균이 가장 작았고 collapsibility가 가장 크게 나타났는데 이는 중구인두가 수면으로 인해 협착이 가장 많이 발생할 수 있는 부위임을 시사한다고 하겠다(Table 2).¹⁴⁾
   또한 EBT는 치료방법을 결정하는데도 아주 유용하였는데(Fig. 3)에서처럼 구인두의 상부 즉 연구개부의 협착이 보일 때는 구개수 인두성형술이 환자의 증상을 개선시키는데 도움이 되리라는 것을 예측할 수 있고 실제로 수술 후의 EBT 결과에서 상기도 협착이 호전되고 collapsibility가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. Fig. 4에서는 두 군데에서 상기도 협착이 일어난 환자의 경우로서 구강내 장치를 시술한 후 설근부의 협착은 완화되었으나 구개부의 협착이 지속되어 향후 이 부분에 대한 처치가 필요함을 쉽게 알 수 있었다.
   본 연구 결과에서 고려해야 할 점으로 자연 수면이 아닌 Midazolam을 이용한 유도 수면이라는 것과, 수면의 단계에 따른 기도의 변화를 감안하지 않은 점이다. 수면 유도 약물은 어느 정도 상기도의 생리와 역학에 영향을 미치는 것으로 알려져 있고,¹⁵⁾ 수면의 단계별로도 기도 근육의 탄성이나 상기도의 단면적에 많은 변화가 있으므로¹⁶⁾ 향 후 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 생각한다.

결     론

   수면으로 인한 상기도 질환의 연구에는 상기도가 호흡에 따라 주기적으로 움직이는 구조물인 만큼 역동적 촬영법이 필요하고 비록 누운 자세에서의 촬영이라 해도 각성 상태일 때는 수면 중일 때와 많은 차이가 있으므로 반드시 수면시에 얻은 결과를 토대로 하는 연구가 필요하다고 사료된다.
   역동적 기도 전자선단층촬영은 코골이 및 폐쇄성 수면 무호흡 환자에서 상부 기도의 부위별 단면적을 측정하는데 있어 기존의 어떤 방법보다 우수하였으며 그 결과를 토대로 수술 혹은 구강 내 장치 등 치료방침의 결정과 치료효과의 판정에도 정량적이고 객관적인 자료를 제공하는 유용한 검사라고 생각한다. 

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