서     론

   후두 및 하인두암은 두경부 영역의 비교적 흔한 종양이다. 암의 발생부위 및 진행정도에 따라 치료법에 차이가 있는데 성문하 침범 또는 갑상연골 및 윤상연골의 침범이 있는 경우 후두전적출술이 필요하므로 발성기관을 보존하지 못하게 된다. 후두의 발성기능을 보존하는 치료와 그렇지 못한 경우는 환자의 삶의 질에 많은 차이가 있다. 그러므로 점막하를 통한 전파 유무 또는 갑상·윤상연골의 종양침습 유무 등을 술전에 정확히 파악하는 것이 치료방법의 선택에 있어 중요하다.¹⁾²⁾
   후두 및 하인두암의 연골 침습은 주로 연골이 골화(ossification)된 부분에서 일어난다.¹⁾³⁾ 연골의 골화 여부는 후두경을 이용한 국소검사에서는 알 수 없고 단순방사선촬영(plain film), 전산화단층촬영(CT)등 방사선학적인 검사를 이용하여 방사선밀도(radiodensity)가 높아진 것을 확인한다. 그러나 후두 및 하인두암이 골화된 후두연골을 침범하면 방사성 밀도가 낮게 나타남으로서 방사선학적 소견을 판독하는데 있어서 골화되지 않은 연골과 구별하기가 어렵다.⁵⁾ 골화되지 않은 연골과 종양의 침습을 구별하는 것은 적절한 치료방침을 세우는데 매우 중요하므로 이를 구별하는데 있어서 먼저 정상 성인의 후두연골이 어떤 양상으로 골화 되는지를 아는 것이 도움이 될 것이다.
   이에 저자들은 후두 및 하인두암 호발 연령군의 정상인에서 후두 전산화단층촬영상을 이용하여 각 후두연골의 연령에 따른 골화정도 및 그 양상과 좌우 대칭성, 골수 형성 여부를 조사하고 이러한 자료를 바탕으로 후두 및 하인두암 환자에서 연골침습의 판단에 도움을 주기 위해 본 연구를 시행하였다.

대상 및 방법

   1993년부터 1998년까지 부산대학교병원 이비인후과에 내원한 40세에서 69세까지의 남자 환자 중 후두 전산화단층촬영을 시행하여 진단방사선과 전문의에 의해 후두 종양의 증거가 없는 것으로 판단된 정상 성인의 후두 전산화단층촬영 53예를 대상으로 하였다. 연령 분포는 40대 13명, 50대 24명 및 60대 16명으로 평균 연령은 53.0세였다.

골화의 판단기준

   후두연골의 골화 여부를 판단하는 기준은 후두 전산화단층촬영상을 2명의 진단방사선과 전문의가 육안으로 확인하여 후두연골의 방사선밀도가 척추체(vertebral body)의 방사선밀도와 같을 때를 골화된 것으로 정의하였다. 이것은 판독하기 전에 DICOM(Digital Imaging and Communication in Medicine) file로 저장된 전산화단층촬영상을 π-view 2.0 software(Mediface Co. Korea)로 분석하여 척추체와 골화된 연골이 비슷한 밀도를 가짐을 확인하였다.
   골화된 부분에서는 골수가 형성되므로 높은 방사선밀도를 나타내는 부분 사이에 다시 낮은 방사선밀도를 가진 영역이 나타나게 된다. 이러한 현상도 골화의 유무를 판단할 때 고려되어야 할 사항이므로 골화범위의 측정과 아울러 골수형성의 유무를 조사하였다.

갑상연골(Thyroid cartilage)의 골화

골화범위의 측정
   양쪽 갑상연골판의 전연에서 서로 합쳐진 부위를 정중선(midline)으로 하고 양쪽의 갑상연골판을 같은 간격으로 세로로 4등분하여 각 부분에서 골화높이를 조사하였다(Fig. 1). 전산화단층촬영상 3 mm 간격의 측면에서 갑상연골의 하각(inferior cornu)이 보이는 단면은 항상 골화가 되어 있었고 연속적으로 전방 또는 상방으로 골화가 진행됨을 알 수 있었으며 갑상연골의 상반부는 골화가 되지 않은 경우가 많았다. 그래서 갑상연골의 하각이 보이는 단면을 확인한 후 그 위쪽의 단면을 차례대로 확인하여 최종 골화된 단면까지의 총 단면수와 각 단면의 간격을 곱한 공식으로 골화높이를 측정하고 이를 전체 갑상연골의 높이에 대한 백분율로 환산하였다.
   골화높이(mm)＝골화된 총 단면 수×각 단면의 간격
   골화범위(%)＝(골화높이 / 전체 갑상연골의 높이)×100

골화 양상에 따른 분류
   저자들은 후두 전산화단층촬영을 이용한 갑상연골의 골화양상(Ossification pattern)을 네 단계로 분류하였다(Fig. 2). Grade I은 양쪽 갑상연골의 하각에서 시작된 골화가 후연을 따라 진행되고 있으나 아직 정중선에 이르지 않은 상태이고, Grade II는 갑상판 하연을 따라 진행된 골화가 중앙선에 이르렀으나 그 골화범위는 갑상판의 하부에 국한된 경우이다. Grade III은 상반부까지 골화가 진행된 상태이고 Grade IV는 전체 갑상연골에 완전히 골화가 진행된 상태를 의미한다.

골화의 대칭성
   좌·우측 갑상연골판의 골화가 대칭성을 가지는지를 조사하기 위해 각각 양쪽의 대응되는 부위별로 골화된 높이를 비교하여 모두 같을 경우를 대칭적으로 보았다(Fig. 1).

윤상연골(Cricoid cartilage)의 골화
   윤상연골의 경우는 윤상연골 후판(posterior lamina)의 상연에서 골화가 시작되므로 이 부위를 먼저 확인한 후 그 아래의 단면을 차례로 확인하여 갑상연골과 같은 방법으로 골화범위를 측정하고 골수형성 여부를 확인하였다(Fig. 3).

피열연골(Arytenoid cartilage)의 골화
   피열연골은 대체로 전산화단층촬영의 한 단면내에 모두 포함되므로 그 골화 여부만을 조사하였다.

통계적 분석
   각 연골의 골화범위를 산출한 후 연령대별로 평균 골화범위를 구하였고 연령에 따른 영향의 정도를 평가하기 위하여 one-way ANOVA test를 이용하였고 유의수준은 p<0.05로 하였다.

결     과

갑상연골의 골화

   갑상연골의 하각에서부터 골화된 부분까지 높이를 각 부분별로 구하여 전체 갑상연골의 높이에 대한 비율로 환산하면 Table 1과 같다. 연령의 증가에 따른 갑상연골 골화정도의 차이는 통계학적으로 유의하지 않았다(p>0.05).
   갑상연골의 각 부분별로 골화의 진행정도를 보면 양측 Part D는 항상 골화가 가장 많이 진행되며 다음 Part B와 정중선(Midline)에서 골화가 많이 진행됨을 알 수 있었다(Table 2). 갑상연골판의 골화에서 좌우 대칭성은 전체 대상의 84.9%에서 확인되었다.
   후두 전산화단층촬영을 이용한 후두연골의 골화양상(Ossification pattern)을 네 단계(Fig. 2)로 나누어 조사하였을 때 각 단계별 분포는 Table 2와 같다. 각 연령대별로 골화의 정도를 비교해 보면 40대에 비하여 50대와 60대에서 세번째 단계와 네번째 단계의 비율이 증가한 것을 관찰할 수 있었으나 통계적인 의의는 없었다.
   갑상연골의 골수형성 빈도는 전체의 60.6%에서 골수형성이 되어 있었고 40대, 50대, 60대로 연령이 증가할수록 빈도가 증가하는 양상을 보였으나 통계학적 의의는 없었다(p>0.05)(Table 3).

윤상연골의 골화

   윤상연골의 골화는 윤상연골 후판의 상연에서 하방으로 윤상연골궁을 향해 진행되므로 골화된 부위까지의 높이를 전체 윤상연골의 높이에 대한 백분율로 표시하면 Table 1과 같다. 40대에서 60대까지 연령군별로 통계적 분석을 시행하였을 때 윤상연골의 골화 역시 연령에 따른 영향은 없었다. 윤상연골의 골수형성 빈도는 갑상연골의 경우보다 더 높았다(Table 3).

피열연골의 골화

   피열연골은 크기가 작기 때문에 후두 전산화단층촬영상 하나의 단면에 국한된 경우가 대부분이므로 연골의 골화 여부만 조사하였는데 골화는 전체 대상의 80%에서 나타났다(Table 4).

고     찰

   후두 및 하인두암은 주로 골화된 연골을 침범하여 침범된 부분이 낮은 방사선밀도를 나타낸다. 즉 후두 전산화단층촬영에서 종양은 흔히 골화되지 않은 연골과 비슷한 방사선밀도를 나타낸다. 그러므로 종양 주변의 골화되지 않은 연골은 종양침습을 시사할 수 있기 때문에 골화되지 않은 연골과 종양의 침습을 정확하게 구별하는 것은 어렵다.⁶⁾⁷⁾
   한편 성문상부암에서 후두 부분절제술의 가능성 여부를 결정하는데는 갑상연골의 암침습 여부가 매우 중요하다.²⁾ 즉 후두 및 하인두암의 적절한 치료방침을 세우기 위해서는 후두연골의 암침습 유무를 구별하는 것이 필수적이므로 문제를 해결하기 위한 선행과제로 정상 성인의 골화가 어떠한 양상으로 진행되는가를 먼저 알고 이를 참고로 문제를 해결하는데 도움이 되고자 하였다. 특히 후두 전산화단층촬영을 이용하여 골화 범위를 측정하면 후두경으로 직접 보기 어려운 연골을 좁은 간격의 단면으로 세분하여 각 부위별, 위치별로 정확하게 관찰할 수 있고 적절히 방사선밀도를 조절함으로써 연골과 골의 구별을 뚜렷하게 할 수 있으며, 축면으로 촬영한 영상에서 좌우의 대칭성을 조사하기에 용이하므로 이전의 단순 방사선촬영을 이용한 연구보다 장점이 많다.
   후두연골의 골화가 일어나는 이유에 대한 설명은 유전적인 원인 또는 단순한 퇴행성 변화로 설명하기에는 부족한 점이 많고 연골에 부착되는 근육에 의한 장력과 압박에 의해 일어난다는 이론이 가장 설득력이 있다. 즉 갑상연골의 경우 하부와 전·후방이 근육이 많이 부착되는 지점이고 이 부위에서 근육의 교원섬유속(collagen bundle)이 연골막을 뚫고 들어가 있으며 장력을 많이 받게 되므로 이를 견디기 위해서는 더욱 단단한 골화가 일어나게 된다.¹⁰⁾ 따라서 골화된 연골이 골화되지 않은 연골에 비하여 암침습이 잘 일어나는 이유도 교원섬유속을 따라 암세포가 연골내로 파급되기 때문으로 보고된 바 있다.¹²⁾¹³⁾
   단순 방사선촬영이나 조직학적인 관찰을 이용한 골화양상에 대한 연구들에 의하면 갑상연골은 하각과 갑상연골판 후연에서 골화가 시작되어 하연을 따라 정중선 쪽으로 진행하고 동시에 상방으로 진행하여 상각과 상연까지 골화된다고 하였다. 이러한 이유로 Harrison 등¹⁰⁾의 보고에 의하면 갑상연골판의 상연은 전체 대상의 20%에서 골화되지 않고 남아있었고 양측 갑상연골판의 중심도 골화가 되지 않고 남아 있는 경우가 많았다. 본 연구에서도 하각과 후연에서 골화가 시작됨을 알 수 있었다. 그러나 갑상연골판 중심의 골화되지 않은 부분은 최종적으로 모든 부분에 골화가 진행되면 없어지는 것을 확인하였다.^1)3)8-11)
   윤상연골의 골화는 윤상연골 후판의 상부에서 시작하여 아래쪽으로 상연을 따라 진행하여 윤상피열관절(cricoarytenoid joint)을 거쳐 윤상연골궁(cricoid arch)으로 진행하므로 윤상연골궁의 앞쪽 부분이 가장 늦게 골화된다. 저자들은 상연을 따라 전방으로 골화가 진행된 것과 후판을 따라 직하방으로 골화된 정도가 차이가 있을 경우 상연을 따라 골화된 정도를 기준으로 측정하였다.^1)3)8-11)
   피열연골의 경우는 전산화단층촬영으로 골화의 진행을 관찰하기는 어려웠으나 근돌기(muscular process)에서 시작하여 기저부를 거쳐 전방으로 진행되는 것을 확인하였다.^1)3)8-11)
   갑상연골판의 골화정도를 조사한 결과 몇 개의 단계로 나누어 관찰하는 것이 도움이 됨을 알 수 있었다. Harrison 등¹⁰⁾은 세 단계로, Hately 등¹¹⁾은 네 단계로 분류하여 골화양상을 제시한 바 있으나 상각의 골화가 첫 단계에서부터 일어나지 않는 점과 갑상연골판 중심의 골화되지 않은 부분인 소위 ‘window’가 마지막 단계까지 남아있는 점은 본 연구와 다르다. 이러한 차이가 나는 이유는 정확하지 않으나 아마도 민족적인 특징이 관여하는 것으로 추측된다.
   저자들의 연구에서는 갑상연골과 윤상연골에 있어서 골화의 정도와 연령과의 연관성은 없었고 이것은 다른 연구자들의 결과와 동일하였다.^7-9) 골화는 대체로 20대 초반에 시작되나 그후 골화의 속도는 개체간에 많은 차이를 보인다고 알려져 있다.¹¹⁾ 이러한 개체간의 차이에 대하여 일란성 쌍둥이는 거의 같은 정도의 골화를 보인다는 보고와 비슷한 정도의 골화를 보인 전혀 무관한 두 사람이 40년 이상의 연령차이를 보이는 점으로 미루어 볼 때 각 개인별로 타고난 골화양상이 정해져 있음을 시사한다고 할 수 있다.⁷⁾
   골화의 정도에 대한 남·녀의 차이에 관한 연구에서도 성별에 따른 차이는 보고자들마다 차이가 있다거나 또는 없다고 보고하고 있으나⁹⁾¹¹⁾ Yeager와 Archer 등¹³⁾은 대체로 남성에서 골화가 더 넓게 일어난다고 하였다.
   한편 골화의 대칭성에 있어서 전산화단층촬영을 이용한 Yeager 등⁷⁾의 연구에서는 후두암은 항상 갑상연골의 내면(inner surface)에서 외면(outer surface)으로 침범한다는 점에서 갑상연골판(thyroid cartilage lamina) 내·외면의 골화차이를 조사한 결과 부위에 따라서는 내·외면이 항상 동일한 정도로 골화되는 것은 아니라고 하였다. 즉 전산화단층촬영에서 갑상연골판의 내측에 보이는 가는 방사선 투과선(thin radiolucent line)이 외측으로 밀리는 소견으로 보아 종양의 침습을 추정할 수 있을 것이라는 가정을 할 수 없다고 하였다. 또한 좌·우 갑상연골판의 대칭성이 정상적으로 유지되고 있다면 종양의 침습이 염려되지는 않는다는 주장에 대하여 좌·우 갑상연골판의 대칭성도 조사 대상의 약 47%에서 차이가 있기 때문에 연골침습의 정확한 판단은 의심되는 부분의 양상에 의지할 수밖에 없다고 하였다.⁷⁾
   저자들의 연구 결과에 의하면 갑상연골의 골화는 84.9%에서 좌우 대칭성을 유지하고 있었다. 이것은 133명의 사체 후두에 대하여 단순 방사선촬영을 이용한 Keen 등⁹⁾의 연구에서 모두 대칭성을 가지고 골화가 되었다는 보고나 Worning¹⁴⁾의 연구에서와 같이 골화가 대칭적으로 일어난다는 견해와 일치하는 것으로서 골화의 대칭성이 유지되는지 여부가 후두 및 하인두암의 연골침습을 판단하는데 도움이 될 것으로 생각된다. 또한 갑상연골의 골화가 주로 하방에서 상방으로 진행되므로 이러한 소견은 특히 골화의 빈도가 높은 연골의 하반부에서 유용할 것이다.
   윤상연골의 좌우대칭성에 대한 결과는 본 연구에서 언급되지 않았으나 전체 조사대상에서 모두 대칭성이 있었다.
   피열연골은 갑상연골보다 대칭적으로 골화되는 점에 있어서 암의 연골침습을 판단하는데 도움이 된다.⁷⁾ 그러나 전산화단층촬영에서는 피열연골의 작은 크기와 피라미드형 모양으로 인하여 항상 같은 위치(level)에서 비교되지 않는 경우가 있을 수 있고 크기도 다양하여 항상 대칭적으로 보이지 않을 수 있다. 본 연구에서는 전산화단층촬영상 한 단면내에서 좌우의 상이 확실한 차이가 있을 경우는 대상에서 제외하였다. 골화유무 및 연골의 암침습을 전산화단층촬영으로 판독할 때 이러한 영향을 모두 고려하여 살펴보아야 할 것이다. 또한 피열연골에 있어서 종양의 침범은 항상 피열연골의 기저(base)에 생기므로 윤상피열관절(cricoarytenoid joint)을 조사하는 것도 중요하다.⁷⁾
   현재까지 후두 전산화단층촬영에서 후두 및 하인두암의 연골침습을 항상 확실하게 판단할 수 있는 한가지의 단서는 없는 것으로 생각된다. 연골이 골화되는 양상을 잘 이해하고 있어야 할뿐만 아니라 좌우의 대칭성에 주의하면서 관찰하는 것이 필요하다.

결     론

   저자들은 본 연구에서 후두 전산화단층촬영 소견을 이용하여 각 후두연골의 골화정도와 대칭성, 연령과의 연관성, 골수형성 유무등을 조사하였다. 결론적으로 후두연골의 골화정도와 연령과의 연관성은 없는 것으로 나타났으나 골화의 정도나 시기에 관계없이 골화의 진행은 일정한 양상을 따르고 있었다. 갑상연골은 항상 하각과 갑상연골판의 후연에서 골화가 시작되어 정중선과 상방으로 진행되고 윤상연골은 후판의 상연에서 먼저 골화가 보이기 시작하여 아래쪽의 윤상연골궁으로 진행된다.
   갑상연골판의 골화시 전체대상의 84.9%에서 좌우 대칭적이었다.
   이러한 일정한 후두연골 골화의 진행양상과 골화의 대칭성이 후두 및 하인두암의 연골침습을 판별하는데 도움이 될 수 있을 것이다.

1. Lee KD, Lee JD, Kim TH, Lee HK, Lee JS, Seo MS, et al. Pathologic findings of cartilage invasion in laryngeal cancer and correlation with computed tomography. Korean J Otolaryngol 1995;38:424-36.

2. Castelijns JA, Becker M, Hermans R. Impact of cartilage invasion on treatment and prognosis of laryngeal cancer. Eur Radiol 1996;6:156-69.

3. Kirchner JA. Invasion of the framework by laryngeal cancer. Acta Otolaryngol 1984;97:392-7.

4. Gregor RT, Lloyd GAS, Michaels L. Computed tomography of the larynx: A clinical and pathologic study. Head Neck Surg 1981;3:284-96.

5. Kavanagh KT, Salazar JE, Babin RW. Bone marrow expasion of the thyroid cartilage: a source of confusion with malignant invasion in CT studies. J Comput Assist Tomogr 1985;9:177-9.

6. Chon KJC, Wang SG, Goh EK, Roh HJ, Kim SG, Shim WY, et al. Cancer invasion to laryngeal cartilage after radiation therapy in salvaged laryngectomy specimen. Korean J Otolaryngol 1997;40:1571-7.

7. Yeager VL, Lawson C, Archer CR. Ossification of the laryngeal cartilages as it relates to computed tomography. Invest Radiol 1982;17:11-9.

8. An WM, Kim BW. Ossification of the cartilages of the larynx, hyoid bone and trachea. The J of Catholic Medical College 1979;32:441-7.

9. Keen JA, Wainwright J. Ossification of the thyroid, cricoid and arytenoid cartilages. South Afr J Lab Clin Med 1958;4:83-108.

10. Harrison DFN, Denny S. Ossification within the primate larynx. Acta Otolaryngol (stockh) 1983;95:440-6.

11. Hately W, Evison G, Samuel E. The pattern of ossification in the laryngeal cartilages-a radiological study. Brit J Radiol 1965;38:585-91.

12. Archer CR, Yearger VL, Herbold DR. Computed tomography vs. histology of laryngeal cancer: Their value in predicting laryngeal cartilage invasion. Laryngoscope 1983;93:140-7.

13. Yeager VL, Archer CR. Anatomical routes for cancer invasion of laryngeal cartilages. Laryngoscope 1982;92:449-52.

14. Worning B. Roentgen examination of laryngeal and hypopharyngeal tumor. Acta Radiol (Stockh) 1934;15:8-14.