교신저자：정성민, 110-126 서울 종로구 종로 6가 70  이화여자대학교 의과대학 이비인후과학교실
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서     론

   반회후두신경마비는 악성종양, 염증, 외상 또는 두경부 영역의 수술 도중 부득이하게 발생한다. 반회후두신경의 손상에 의한 성대마비를 소생시킬 수 있는 가장 좋은 방법은 신경재지배이며, 이를 유도하기 위하여 다양한 방법의 반회후두신경 문합술이 시도되었으나 대부분 신경섬유의 재생이 잘못된 방향으로 유도되어 후두근육들의 공동운동(synkinesis)을 일으키게 되는 것으로 알려져있다.¹⁾따라서 현재의 반회후두신경 손상에 의한 성대마비의 치료는 일측성마비인 경우 갑상연골성형술, 피열연골내전술, Teflon 주입법 등의 방법으로 마비된 성대를 내측으로 이동시켜 발성시 성대가 닫힐 수 있도록 도와주는 수준에 머물고 있으며, 양측마비인 경우 즉각적으로 호흡곤란이 생기기 때문에 피열연골제거술, 성대제거술 등으로 성대를 외전시켜 기도를 확보하여 호흡은 가능하게 해주지만 목소리를 희생시키는 방법을 사용하고 있다. 이와 같이 기존의 성대마비 치료방법은 후두 자체의 생리적 기능을 무시하는 비효율적인 방법에 의하고 있는 실정이다. 최근에는 마비된 성대의 재활을 위해 성대근육의 기능적 전기 자극을 시도하고 있으나, 침습적이라는 제한점 때문에 아직까지는 임상적으로 활용되지 못하고 있는 실정이다.
   전자기장(electromagnetic field)의 생물학적 효과는 뼈와 신경조직의 세포 기능을 변화시킬 수 있고 조직의 재생에도 영향을 미칠 수 있으며, pulsed electromagnetic stimulation(PEMS)은 골절된 뼈의 치유에 도움을 주고 절단된 말초신경의 재문합에도 이로운 영향을 준다는 증거가 여러 연구에 의해 밝혀져 있다.²⁾PEMS의 이러한 영향은 칼슘³⁾과 cyclic AMP level⁴⁾의 선택적인 변화, 교원질, proteoglycan,⁵⁾ DNA, RNA 생성의 변화⁶⁾⁷⁾에 의한 것으로 보고되고 있으며 전류의 변화하는 극성이 신경의 전기 화학적 환경을 변화시켜 축삭형질이동(axoplasmic flow)을 촉진시키고 단백질 합성에 대한 효소효과와 손상부위에서의 섬유화를 억제하는 것으로 보고되고 있다.⁸⁾Ito와 Bassett 등⁹⁾은 흰쥐의 절단된 좌골신경에서 간헐적인 전자기장에 노출되었을 경우, 축삭간 교원질이 적고 신경섬유의 직경이 보다 굵은 것을 관찰하였고, Raji와 Bowden 등¹⁰⁾은 흰쥐의 총비골신경에서 간헐적 전자기장이 손상된 사지의 회복과 유수신경의 축삭 재생과 성숙을 촉진시키고 신경내부와 신경주위의 섬유화를 감소시킨다고 하였다. 그러나 이러한 연구결과는 아직까지는 반회후두신경에서 시도된 바가 없었다.
   따라서 저자는 이러한 전자기장 자극은 보통의 전극(electrode)방식과는 달리 비침습적이어서 추후 임상적 유용성이 기대될 수 있다고 생각되어 흰쥐에서 반회후두신경을 절단한 후 신경말단끼리 일차 문합하여 만든 동물모델에서 0.4 millitesla의 PEMS를 이용하여 반회후두신경의 재생 및 후두기능회복에 대한 PEMS의 영향을 알아보고자 하였다.

재료 및 방법

실험동물
   실험동물로는 체중 250~300 g의 건강하고 정상적인 성대의 움직임을 보이는 41마리의 수컷 Sprague-Dawley계 흰쥐를 사용하였다. 그 중 5마리는 정상쥐의 자발 후두 근전도 측정을 위해 사용하였고 나머지 36마리는 반회후두신경 재지배에 대한 PEMS의 효과를 보기 위하여 수술 후 무작위적으로 18마리씩 나누어 실험군과 대조군으로 구분하였다.

자발 후두 근전도 측정
   정상쥐의 자발 후두 근전도의 표준화를 위해 성대의 움직임이 정상인 5마리의 흰쥐를 이용하여 좌측과 우측의 후윤상피열근의 근전도를 시행하였다. 체중 100 g당 10 mg의 ketamine hydrochloride(ketalar)를 흰쥐의 복강내로 주사하여 마취시킨 후 경부 정중부의 털을 전기면도기로 제거하고 앙와위로 고정하여 1% povidone iodine으로 소독한 다음 전경부 정중앙에 설골부터 시작하여 윤상연골의 하연에서 2 cm 정도까지 수직절개를 하였다. 악하선과 근육을 박리하여 기관을 노출시킨 후 왼쪽에 있는 하인두수축근을 절단하여 왼쪽 갑상연골의 날개를 hook으로 젖히고 윤상연골 뒤쪽의 후윤상피열근을 확인하였다. 후윤상피열근을 찾을 때 일단 전극을 후윤상피열근이라고 생각되는 근육에 꽂은 후에 스피커를 통해서 나오는 호흡음과 쥐의 호흡운동이 일치하는지를 확인하여 후윤상피열근에 잘 꽂혔는지를 확인하였다. 접지전극(ground electrode)은 꼬리에, 기준전극(reference electrode)은 턱에 위치시키고 채널 1은 우측 후윤상피열근에, 채널 2는 좌측의 후윤상피열근에 hookedwire 전극을 사용하여 연결한 후에 두 근육의 자발적인 근육의 활동전위를 보았다. Wire 전극을 통해서 얻은 근복합활동전위는 differential amplifier(cyber amp 380, Axon Instruments, CA)를 통해 증폭, 여과시켰고 다시 디지털화(Digidata, Axon Instrument, CA)시킨 후 컴퓨터에 저장하였고 파형의 분석은 Axoscope 프로그램(Axon Instrument, CA)을 사용하였다. 정상적인 후윤상피열근의 근전도를 얻은 후 좌측의 반회후두신경을 절단하고 양측의 후윤상피열근의 활동전위를 비교하여 결과를 확인하고 저장하였다. 위의 과정에서 얻은 정상 후윤상피열근의 근전도와 반회후두신경 절단 후 얻은 근전도는 후에 기능이 회복되었는지 여부를 확인하기 위한 근전도의 기준으로 삼았다.

반회후두신경마비의 유발
   정상 대조군 5마리를 제외한 36마리의 흰쥐를 이용하였다. ketamine hydrochloride(ketalar, 10 mg/100 g)로 복강내 주사하여 흰쥐를 마취시킨 후 상기방법으로 기관을 노출시킨 다음 피대근(strap muscle)을 좌우로 당겨 기관과 식도사이에 주행하고 하인두수축근의 하연부에서 후두로 들어가는 반회후두신경을 확인하였다. 수술용 현미경(OMPI 99, Carl Zeiss, Hamburg, Germany)하에서 윤상연골 하연으로부터 0.5 cm 아랫부분에 위치하는 반회후두신경을 확인하고 microscissors로 한번에 절단한 후 긴장이 없도록 주의하며 10-0 나일론으로 일차신경봉합을 하였다. 일차봉합한 반회후두신경을 silastic tube(diameter 0.025×0.047×0.011")사이에 끼워, 주위 조직과의 유착 및 장액종의 형성을 방지하였다. 또한, 상후두신경의 영향을 배제하기 위해 상후두신경을 절단하였다. 위의 모든 실험조작이 끝나면 절개부위의 근육은 3-0 Vicryl, 피하층 및 피부는 4-0 나일론 봉합사를 이용하여 봉합하였다. 수술 후 내시경 검사를 통해 좌측 성대가 부정중위로 고정되어있는 것을 확인한 후 무작위적으로 18마리씩 실험군과 대조군으로 나누었다.

전자기장의 형성
   간헐적 전자기장 자극은 Helmholtz coil을 장치한 원통을 이용하여 시행하였다. 외경 31.5 cm, 내경 29.5 cm, 두께 1 cm의 polyvinyl chloride(PVC)파이프를 60 cm 길이로 잘라서 4개의 원통을 만들고 파이프의 외부에 24 gauge의 코팅된 동선인 Helmholtz coil을 파이프의 상부에 75바퀴 감은 후 PVC 파이프 직경의 약 1/2정도 되는 15 cm로 간격을 띄워서 파이프의 하부에도 75바퀴 감았다. 이때 상부와 하부의 동선은 한 줄의 동선으로 서로 연결되게 하였다. PVC 파이프 내부에 여러 개의 구멍을 갖는 투명한 플라스틱 판을 하부동선의 높이에 놓아 흰쥐가 2개의 coil 사이에서 자극받을 수 있도록 하였다.
   전자기장은 function generator(LG function generator FG-8002, LG precision Co., Seoul, Korea)에서 120 Hz의 sine wave를 만들어낸 후 power amplifier(Inkel AM-1310, Haitai electronics Co., Seoul, Korea)를 통해 AC 20.8 V, 7.5 Ω으로 즉 4000 mG, 0.4 mT의 pulsed electromagnetic field를 만들어 내며, 이런 증폭된 파동은 distributor를 통해 4개의 원통으로 일정하게 분산된다. power amplifier의 출력을 multimeter(Model 601, Hung Chang, Korea)를 이용하여 측정하며 이 공간 사이의 전자기장의 크기를 조절하였고 전자기장의 크기는 gaussometer(ELF magnetic field tester PSMA02, Hung Chang, Korea)와 teslameter(TM-401, Kanetec Co. Japan)를 이용하여 측정하였다. 0.4 millitesla의 전자기장은 매일, 실험의 시작과 끝에 확인하였다. 원통은 소음이 적고 환기가 잘되는 곳에 위치시켰다(Fig. 1).

Pulsed electromagnetic stimulation(PEMS)
   수술 후 2일째부터 실험군에서는 12주간 하루 3시간, 주 5일씩 Helmholtz coil이 내장된 원통에 넣어 PEMS을 시행하였으며, 대조군에서는 PEMS를 제외한 모든 조건을 동일하게 유지하였다. 대조군은 이를 위해 전원을 연결하지 않은 상태에서 원통에 넣었으며 또한 매주 각 군이 전자기장에 노출되는 시간을 반대로 하였다. 즉, 한 주는 실험군이 오전에 3시간 동안 전자기장에 노출되면 다음 주는 오후에 노출이 되도록 했고 대조군은 실험군과 반대로 조절하여 일중변동의 영향을 최소화하였다. 각 흰쥐의 몸무게는 1주 간격으로 측정하였다.

비디오후두내시경 관찰
   기능회복의 여부를 알기 위해 매주 1회 비디오후두내시경을 실시하였다. 흰쥐를 ketamine chloride(ketalar, 10 mg/100 g)복강내 주사로 마취한 다음 2.7 mm 경성내시경(Karl Storz, Model 27018A, Germany)을 이용하여 후두내시경검사를 시행하였다. 검사결과는 카메라(CCD camera, Kay Electronics, Model 9111, USA)와 컴퓨터(Computer, Multimedia system, Kay Elemetrics, Model 9140, USA)에 연결된 후두스트로보스코피(Rhinolaryngeal stroboscope, Kay Elemetrics, Model 9100, USA)를 사용하여 기록하고, 모든 기록은 S-VHS Model 9132를 사용하여 녹화 및 재생하였다. 비디오후두내시경검사 결과는 성대고정, 호흡시 성대의 떨림, 호흡시 성대가 외전되는지의 3가지 형태로 구분하여 성대고정과 떨림은 회복이 되지 않은 것으로, 호흡하는 동안 외전이 정상적으로 일어나는 경우는 회복이 된 것으로 분류하였다. 검사결과는 실험에 참여하지 않은 2명의 이비인후과 의사가 참여하여 판정하였다.

자발 후두 근전도 측정
   실험과정이 끝난 12주 후 흰쥐를 희생시키기 전에 근전도를 통해 병변쪽인 좌측의 후윤상피열근과 정상쪽인 우측의 후윤상피열근의 호흡시 활동전위가 일치하는지를 관찰하여 전기생리학적 기능회복의 정도를 확인하였다. 흰쥐를 ketamine hydrochloride(ketalar, 10 mg/100 g)복강내 주사로 마취시킨 후 과정 1과 동일한 방법으로 양측의 후윤상피열근을 찾아 hooked-wire 전극을 후윤상피열근에 삽입하고 고정한 후 근전도 결과를 확인하고 저장하였다.

통계학적 분석
   실험군과 대조군 간에 후두기능의 회복율의 차이는 5% 유의수준에서 chisquare test로 검증하였고, 기능회복에 걸리는 기간에 대한 분석은 5% 유의수준에서 survival analysis로 검증하였다.

결     과

정상 자발 후두 근전도 소견
   5마리의 정상 후두 기능을 갖는 흰쥐에서 시행한 자발 후두 근전도상 호흡과 일치하는 양측 후윤상피열근의 활동전위가 확인되었다. 좌측 반회후두신경을 절단한 후에는 우측은 호흡과 일치하는 활동전위를 보이는데 반하여 좌측은 호흡시에는 활동전위가 나타나지 않고 침을 삼킬 때만 간헐적인 활동전위를 보였다(Fig. 2).

후두기능회복의 추적관찰
   실험이 끝난 12주 후에는 실험군에서는 18마리 중 14마리가, 대조군에서는 18마리 중 8마리가 살아남았다. 비디오후두내시경 검사상 호흡시에 성대의 떨림을 보인 경우 지속적인 추적관찰을 통해 내전과 외전을 모두 보이는 경우를 기능이 회복된 것으로 평가하였고, 마지막 추적검사에도 성대의 떨림을 보이는 경우에는 근전도를 실시해서 근전도상 호흡과 일치하는 활동전위를 보인 경우에만 기능이 회복된 것으로 평가했다. 간헐적인 외전을 보였던 경우는 모두 추적관찰 기간동안 대칭적인 외전을 보였고 마지막 추적관찰까지 호흡시 성대의 떨림만을 보인 경우에는 근전도에서도 호흡과 일치하는 자발적인 활동전위를 보이지 않았다. 호흡시에 성대의 대칭적인 외전을 보인 경우에는 양쪽 후윤상피열근의 활동전위가 일치하였고 기능회복이 되지 않은 흰쥐에서는 이러한 소견이 나타나지 않았다(Fig. 2).
   수술 후 첫 주에는 각 군 모두 회복된 흰쥐가 없었으나 2주 째에 실험군에서 1마리 회복되었으며 3주에 4마리, 4 주에 4마리, 5주에 1마리가 각각 회복되었고 대조군에서는 4주, 5주, 9주에 각각 1마리씩 회복되었다(Table 1). 결과적으로 실험군에서는 살아남은 14마리 중 10마리(71%)가, 대조군에서는 8마리 중 3마리(38%)에서 성대의 움직임이 회복되어 실험군에서 높은 회복율이 관찰되었으나 두 군 사이에 통계학적 유의성은 보이지 않았다(Table 1). 그러나 기능회복에 걸리는 시간은 PEMS 실험군에서는 3.93±0.27 weeks, 대조군에서는 7.87±0.85 weeks로 PEMS 실험군에서 보다 짧은 기간에 기능이 회복된 것을 볼 수 있었으며 이는 통계학적으로 의미있는 결과를 보였다(p<0.05)(Figs. 3 and 4).

고     찰

   성대마비는 이비인후과 영역에서 드물지 않게 관찰되는 질환으로 중추성 마비와 말초성 마비가 있으며, 말초성 마비인 반회후두신경마비가 가장 흔히 볼 수 있는 질환이다. 기존의 성대마비의 치료방법은 아직까지 후두자체의 생리적 기능을 무시하는 비가역적인 수술방법에 의하고 있는 실정으로, 후두마비의 이상적인 치료인 정상적인 성대의 움직임을 회복시키는 목적을 달성하기 위해서는 이에 대한 연구가 시급한 실정이다. 이는 성대마비뿐만 아니라 후두이식시에도 중요한 문제로서 이식 후 하기도의 보호기능, 호흡조절의 기능, 발성기능 같은 중요한 기능이 회복되기 위해서는 후두의 감각신경과 운동신경이 정상화되어야 한다. 감각신경의 연결은 그리 어렵지 않으나 운동신경의 경우 성대의 개폐를 담당하는 반회후두신경을 완전하게 연결한다고 해도 기능을 회복하는 것이 상당히 어렵기 때문에 신경재지배의 성공여부가 후두이식의 성공을 결정하는 가장 중요한 요소 중의 하나이다. 그 동안 여러 가지 방법으로 손상된 반회후두신경을 재문합하여 마비된 성대의 신경재지배를 시도하였으나 대부분이 후두근육간의 공동운동을 초래하였다.¹⁾ 공동운동(synkinesis)은 정상적으로는 함께 수축하지 않는 근육들이 동시에 수축하는 것을 의미하는데, 후두에서 길항작용을 하는 근육들이 동시에 수축하게 되므로 서로 상반되는 힘에 의해 성대는 움직이지 않고 고정되게 된다. 공동운동이 일어나는 원인은 하나의 신경줄기 속에 길항작용을 하는 성대내전근과 성대외전근으로 분포되는 신경다발들이 불규칙하게 분포되어 있기 때문에 잘려진 신경의 줄기의 양끝을 재문합하는 경우 성대내전근 또는 성대외전근으로만 분포하여야 하는 신경섬유들이 잘못된 방향으로 신경재분포를 하기 때문인 것으로 생각되고 있다.¹¹⁾ 반회후두신경의 손상 후 신경재지배되었을 때 공동운동을 일으키는 빈도는 동물실험에서 66~88%까지도 보고되고 있다.¹⁾ 공동운동의 문제점 때문에 신경재지배를 위해 횡격막 신경이나, 설하신경, 미주신경 등을 이용하여 반회후두신경과 연결하여 일부 기능의 회복을 보았으나 이는 다른 부분의 기능을 희생시켜야 하는 문제점을 가지고 있다.¹²⁾
   1974년에 PEMS가 불유합된 골에서 골재생을 성공시킨다고¹⁴⁾ 발표한 이래로, PEMS가 골의 재생을 촉진한다는 사실은 많은 연구자들에 의해 보고되어 왔으나³⁾⁴⁾ 주 로 경험적 증거에 의한 연구들이며 아직 정확한 기전은 밝혀져 있지 않다. 국내에서는 연구된 바 없으나 국외의 논문들에 의하면 동물실험에서 PEMS는 흰쥐의 절단된 좌골신경, 총비골신경, 안면신경의 신경재생을 촉진시켜 신경재생을 조기에 유도하고 또한 기능적으로도 보다 만족할 만한 회복을 일으키는 것으로 알려져 있다.^10)16)17) 국외에서 PEMS는 골절의 불유합이 있는 환자들에게 이미 F.D.A의 공인을 받아 임상적으로 이용되고 있지만 신경의 재생에 미치는 영향은 아직 연구 중에 있으며, 아직까지 국내에서는 PEMS에 대한 실험이 거의 이루어진 바 없고 특히 반회후두신경 손상과 후두기능회복에 대한 PEMS의 영향에 관한 연구는 국외에서도 아직까지 시행된 바 없다. 본 연구자는 손상 및 문합후에 공동운동을 잘 초래하는 것으로 알려진 반회후두신경의 기능회복에 PEMS가 미치는 영향을 알아보고자 하였다.
   후두는 그 구조가 복잡하고 미세하기 때문에 대개는 개나 고양이들을 연구대상으로 사용하는데 이러한 실험동물들은 실험비용이 많이 들고 대량으로 장기 사육이 힘들어 연구에 어려움이 있다. 이에 반해 흰쥐는 경부의 해부학적 구조가 미세하여 후두 근전도 등의 실험에는 많이 이용되지 못하고 있지만 비용이 저렴하고 마취가 용이하며 다루기가 쉬운 장점이 있으며, 또한 반회후두신경 손상 후 신경재지배 연구시 장기간 대량 사육이 가능하므로 연구용으로 이용하기가 쉽다는 장점이 있어 경부의 미세구조에 익숙한 경우 별다른 어려움이 없이 실험할 수가 있다. 따라서 저자는 장기간 대량의 사육을 위해 흰쥐를 실험동물로 이용하였다. 신경의 재문합에는 신경외막의 재문합이 원칙이나 본 연구에서는 흰쥐의 반회후두신경의 크기가 작아 수술 현미경하에 10-0 나일론으로 한번 문합하여 신경의 양 끝단이 잘 근접되도록 하는 것을 원칙으로 하여 긴장이 가해지지 않도록 하였고, silastic tube를 끼워 신경의 끝단이 근접되는 것을 돕고 장액종 형성을 방지하였다. 호르몬의 정상 일중변동이 신경재생에 영향을 주지 않도록 하기 위해서 매주 각 군이 전자기장에 노출되는 시간을 다르게 하였다. Athermal effect(<16°C)로 자극하는 것이 원칙이지만²⁾ 본 실험에서 PEMS 자극시 측정한 온도는 20~25°C였다. 그러나 자극 동안 흰쥐의 피부 표면 온도가 0.1°C 이상 증가하지 않은 것으로 미루어 큰 영향을 주지는 않았을 것으로 생각된다.
   기능 회복의 정도는 비디오후두내시경과 자발 후두 근전도로 평가하였으며 이는 서로 상호보완적으로 성대 마비의 진단과 추적관찰에 사용될 수 있는 유용한 방법이다. 후두비디오내시경은 성대의 역동적인 움직임을 관찰할 수 있으며 근전도는 신경과 근육의 integrity를 평가할 수 있다. 성대의 기능적 회복을 보기 위해 첫째, 내시경으로 성대의 움직임이 있는지를 관찰하고, 둘째, 후윤상피열근의 근전도로 호흡과 함께 일어나는 후윤상피열근의 전기적 활동전위가 있는지를 확인하였다. 마취를 시행한 후 검사하였으므로 비디오후두내시경검사상 발성시 성대 내전과 점막 파동은 확인하기 힘들었고 호흡 시에 나타나는 성대의 외전으로 기능의 회복을 평가하였다. 그러나 기능 회복이 된 경우 호흡 시 나타나는 성대의 외전 정도와 내전정도는 거의 비례하는 소견을 보였으며 기능의 회복 정도가 성대의 위치, 근육의 긴장도, 성대의 폐쇄에 영향을 미치지만 발성 시에 생기는 성대점막의 파동여부는 신경재지배의 정도와 반드시 연관되는 것은 아니고 성대의 탄력성, 긴장도와 성문하 압력의 영향을 많이 받기 때문에¹⁶⁾ 성대의 외전유무로 기능 회복을 평가하는 것이 가능하다. 성대의 외전으로 기능의 회복을 평가하는 또 다른 이유는 반회후두신경의 신경줄기내의 신경다발 중 외전근인 후윤상피열근으로 가는 부분이 25% 정도이고 나머지 75% 정도가 그 밖의 내전근으로 향하기 때문에 후윤상피열근의 기능회복이 보다 어렵다고 생각되기 때문이다. 따라서 호흡시 외전이 되면 기능이 회복된 것으로 판정할 수 있다. 그러나 호흡시 공기의 흐름의 영향, 상후두신경이 지배하는 갑상윤상근의 영향, 양측에서 신경지배를 받는 피열간근의 영향으로 내시경검사상 진단에 혼동을 줄 수가 있으므로, 이 중 갑상윤상근의 영향을 배제하기 위해 반회후두신경 절단시 동측의 상후두신경을 절단하여 내시경검사상 보이는 소견에 미치는 영향과 근전도 검사시 갑상윤상근의 전기적 활동의 영향을 배제하고자 하였다. 고정된 성대와 기능이 회복된 성대는 비디오후두내시경상 명확히 구별이 가능하였지만 본 연구에서는 비디오후두내시경을 실시한 후 기록된 영상을 분석하는 방법이 정량적이지 않고 성대의 내전과 외전의 유무로만 판단하였으므로 추후에는 후두의 중앙선을 잡은 후 양쪽 성대의 움직임을 컴퓨터 영상처리 방법을 이용해 정량화하여 분석하는 것이 필요하다.
   후두 근전도는 그 검사자체로는 특정한 임상진단을 할 수는 없지만 성대의 기능이상을 평가하고 성대 마비와 관련된 병변부위를 감별하는데 도움을 주며, 후두의 신경병변이 있는 경우 회복정도를 결정하는 데 유용한 것으로 알려져 있다. 보통 신경손상 후 일주일 안에는 수의방전이 전혀 보이지 않는 상태이거나 저진폭, 저빈도의 운동신경단위전압이 관찰되고, 마비 후 4주에서 5주에는 세동전위와 재생전위가 동시에 관찰되며, 10주에서 12주에는 재생전위가 관찰된다.¹⁷⁾ 재생되는 축삭에서 생긴 정상 재생전위는 늦어도 탈신경 후 80일 안에 나타난다고 하는 보고도 있다.¹⁸⁾ 본 연구에서는 매일 1 mm 정도씩 반회후두신경이 재생된다고 할 때¹²⁾ 재문합 후 12주경이면 완전한 재생이 이루어 지는 것으로 판단하고, 재문합 후 12주에 근전도를 실시하였다. 후윤상피열근의 정상적인 근전도 검사소견은 흡기와 일치하는 활동전위를 관찰할 수 있었고 기능이 회복된 흰쥐에서도 정상과 마찬가지로 흡기시에 후윤상피열근의 활동전위가 나타나는 것을 볼 수 있었다. 그러나 손상 후 기능이 회복되지 않은 흰쥐에서는 좌측의 후윤상피열근의 근전도는 수의적인 운동단위의 활동전위가 없거나 아주 미미하게 세동전위처럼 나타났고, 어느 정도의 전위가 관찰된다고 하더라도 호흡과 관계없이 일어났다. 이와 같은 결과는 Kokesh나 Nahm의 결과와도 일치하였다.¹⁶⁾¹⁹⁾
   본 연구에서 두 군 사이에 기능이 회복된 흰쥐의 수를 비교해봤을 때 PEMS 실험군에서는 10마리, 대조군에서는 3마리로 PEMS 실험군에서 현저히 많은 수의 흰쥐가 기능이 회복되었지만 두 군 사이의 회복률은 통계학적으로 유의한 차이는 보이지 않았다(p>0.05). 이러한 결과는 실험기간 동안에 사망한 흰쥐의 수가 통계에 영향을 미친 것으로 생각된다. PEMS 실험군에서는 4마리, 대조군에서는 10마리가 실험기간 동안에 사망하였으며 사망한 흰쥐의 대부분은 내시경 검사 전후에 사망했는데 이는 마취 자체의 영향과 마취를 하고 검사를 시행하는 과정에서 구강내 분비물의 흡인 등에 의한 것으로 생각된다. 하지만 PEMS를 준 군에서 사망한 흰쥐의 수가 현저히 적은 것으로 보아 PEMS가 어떤 영향을 미치지 않았을까도 생각해볼 수 있다. 각 군에서 시기별로 흰쥐가 사망한 수와 기능이 회복한 수의 연관 관계를 살펴보면 처음 2주 동안은 비교적 두 군 사이에 비슷한 양상을 보이다가 3주에 PEMS 군에서는 4마리의 흰쥐가 기능이 회복되면서 사망한 수는 없는 반면에 대조군에서는 이 시기에 3마리의 흰쥐가 사망한 결과만 보이고 있다. 따라서 PEMS 실험군에서 조기에 신경기능이 회복됨으로서 흡인의 가능성을 감소시킨 것이 또한 사망률의 차이에 영향을 주었을 것으로 생각된다. 그 외에도 전신적으로 PEMS를 준 것이 호르몬의 분비 및 면역기관에 미쳤을 영향도 배제할 수 없다. Sandyk 등²⁰⁾이 약물로 인해 유발된 호흡성 운동장애에서 picoTesla의 자기장자극으로 호흡성 운동이상(dyskinesia)의 강도를 성공적으로 감소시킨 예에서 보듯이, 전자기장 자극이 마취시킨 흰쥐들의 호흡에 도움을 주었을 가능성에 대해서도 추측해 볼 수 있다.
   PEMS가 불유합된 골의 유합에 도움을 주는 기전은 무기질의 침착 및 연골 내골화, 교원질 합성을 증가시키고 혈관신생을 촉진하며 골아세포의 활동성을 증가시키고 또한 파골세포의 활동을 억제하는 효과에 의한 것으로 보고되며²⁾⁷⁾ 이러한 세포기능의 조절에는 칼슘통로차단제, 부갑상선호르몬, IGF-II 등이 관여하는 것으로 생각된다.²¹⁾ 신경재생을 촉진시키는 효과 또한 성장인자, 호르몬에 대한 영향, 재생되는 신경의 outgrowth 촉진, 세포막 탈분극의 유도, 칼슘유입 증가, 신경전달물질의 증가, Schwann 세포의 분열 증가, 탐식세포 활동의 증가, 축삭의 수송, 세포골격 형성의 촉진에 의한다는 실험적 증거들이²⁾ 제시되고 있으나 아직까지 명확하게 규명된 것은 없으며 신경재생에 있어 전자기장의 유용한 최소 강도 역시 아직 확립된 바는 없다. 그러나 이러한 전자기장 자극에서 가장 중요한 점은 지속적인 자극이 아닌 간헐적인 자극이라는 점은 많은 연구에서 지적되고 있다. Thompson 등⁸⁾은 전류의 흐름을 바꾸어 주는 것이 축삭형질이동에 유리하고 단백질합성을 위한 효소의 활동에 효과적이며 손상부위의 섬유화를 억제하고 Schwann 세포의 탐식작용을 증진시킨다고 하였으며 PEMS가 신경손상 후 변성기 동안 신경세포체의 손상을 줄인다고 하였다. 본 연구에서는 0.4 mT의 PEMS를 하루에 3시간씩, 주 5일간 주었는데 이는 Walker 등²²⁾이 좌상을 입은 흰쥐의 좌골신경에서 0.3 mT의 자극을 하루에 4시간씩 5일간 준 후 기능 회복을 촉진하는 효과를 얻었고 Rusovan 등²³⁾이 0.2 mT의 자극은 효과가 없었으나 0.4 mT의 자극은 신경재생을 의미있게 증진시켰다고 하였으며, Byers 등¹⁴⁾도 0.4 mT의 자극을 하루에 4시간씩 주 5일간 주어 절단된 흰쥐의 안면신경의 기능이 회복되도록 도왔다는 내용에 근거한 것이며 일부 연구에서 1 tesla의 강한 자극은 축삭재생이나 신경전도속도에 영향을 주지 않았다는 결과²⁴⁾도 참고로 하였다. Longo 등²⁵⁾은 PEMS는 신경재생의 초기(6~72시간)에 손상받은 신경의 근위부와 원위부에서 NGF(신경성장인자)의 양을 감소시켜 신경재생을 촉진한다고 하였고 Walker 등²²⁾도 손상 후 5일간 자극을 준 후 43일 후까지도 PEMS의 영향으로 기능회복에 긍정적인 효과를 가져온다고 보고하였다. 이는 신경절단 자체가 재생의 초기단계에 작용하는 많은 세포와 세포내 과정을 촉진시키므로 PEMS가 신경세포체에서 RNA와 단백질 합성이 시작되는 준비되는 1~2일에 영향을 주는 것으로 생각해 볼 수 있다. 따라서 PEMS를 시작하는 시기에 대해서는 손상 직후부터 가능한 한 빠른 시간에 시작하는 것이 좋을 것이라고 생각된다.
   본 연구에서 기능회복에 걸리는 시간은 PEMS 실험군에서는 3.93±0.27 weeks, 대조군에서는 7.87±0.85 weeks로 PEMS 실험군에서 보다 짧은 기간에 기능이 회복된 것을 볼 수 있었으며 이는 통계학적으로도 유의하였다(p<0.05). 이 결과는 지금까지의 여러 연구결과들과 일치한다.^14)22)23) 본 연구는 동물실험단계에 국한된 결과이므로 임상환자에 대하여 그대로 적용될 수는 없지만 PEMS가 절단 후 일차 봉합한 반회후두신경의 기능을 조기에 회복시키는데 효과가 있음을 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 그 기전에 대한 보다 나은 이해와 연구가 뒷받침되고, 또한 전신적인 자극보다 국소적인 자극방법이 개발된다면 멀지 않은 장래에 임상적으로 적용될 것으로 생각된다.

결     론

   흰쥐의 반회후두신경 절단 후 신경말단끼리 일차문합하여 만든 동물 모델에서 실험이 끝난 12주 후에는 실험군에서는 18마리 중 14마리가, 대조군에서는 18마리 중 8마리가 살아남았다. PEMS 실험군에서는 10마리(71%)가, 대조군에서는 3마리(38%)가 성대의 움직임이 회복되어 실험군에서 높은 회복율이 관찰되었으나 두 군 사이에 통계학적 유의성은 보이지 않았다. 그러나 기능회복에 걸리는 시간은 PEMS 실험군에서는 3.93±0.27 weeks, 대조군에서는 7.87±0.85 weeks로 PEMS 실험군에서 보다 짧은 기간에 기능이 회복된 것을 볼 수 있었으며 이는 통계학적으로 의미 있는 결과를 보였다(p<0.05). 따라서 이 연구결과는 반회후두신경의 신경재문합 후 기능회복에 있어서 PEMS의 적용이 후두의 기능회복을 조기에 촉진하는 역할을 한다는 것을 의미한다.

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