서     론

   후두는 호흡, 발성, 연하, 인체방어에 관계하는 중요한 기관이다. 후두암종 환자에서 초기 병변의 경우 음성보존이 가능한 수술을 시행해도 무방하지만, 진행된 환자에서는 후두전적출술이 가장 바람직한 치료 방법이다. 후두적출술에 따른 후두기능을 상실한 환자에서 음성재활은 삶의 질을 향상시키기 위하여 필요하며 현재 보편화되어 있는 음성재활법으로 기관식도발성, 식도발성, 전기후두에 의한 발성이 대표적인 방법이다. 기관식도발성은 Blom-Singer, Provox와 같은 인공성대(voice prosthesis)를 사용하는 방법¹⁾과 기구를 사용하지 않는 방법으로 나눌 수 있다. 이중 Amatsu식 기관식도단락술²⁾³⁾은 후자에 속하며 후두전적출술과 동시에 시행할 수 있다. 기관식도발성은 인위적으로 기관과 식도사이에 단락을 만들어 폐의 공기가 식도로 들어가서 인두식도부위의 신성대(neoglottis)에서 발성이 일어나게 된다. 본 연구는 Amatsu식 기관식도단락술을 시행받은 환자에서 인두식도분절에 대한 신성대 화상술, X선 투시검사, 그리고 음성분석을 통해 기관식도발성의 해부형태학적, 음향학적 특성을 논하고자 하였다.

대상 및 방법

대  상
   고신대학교 복음병원 이비인후과에서 후두 편평세포암종으로 후두전적출술을 시행받고 동시에 Amatsu식 기관식도 단락술로 음성재활을 시도하였던 환자 73예 중 검사에 협조가 가능하였고 단락의 위치와 점막의 보존상태 등 수술방법이 동일하였던 12명을 대상으로 하였다. 하인두 점막의 봉합은 단순봉합을 시행하였고 점막의 단은 반드시 인두강 내로 함몰이 되도록 하였다. 점막층만 두 층으로 봉합하였으며 하인두근은 봉합하지 않았다. 성별분포는 남자 11명 여자 1명이고, 연령분포는 44세부터 69세로 평균 59세였으며, 원발병소는 성문암 6명, 성문상부암 6명이었다. 한 명에서 술 후 4500 cGy 방사선치료를 시행하였다. 치료후 추적기간은 8~96개월로 평균 48개월이었다(Table 1). 음향분석의 대조군으로는 음성장애 소견이 없는 남자 5명을 대상으로 하였으며, 이들의 연령분포는 48~58세로, 평균 연령은 53세였다.

방  법

신성대 화상술검사
   신성대 진동양상분석은 후두 스트로보스코우프 RLS(rhinolaryngostroboscope, Kay Electrics Corp., Lincoln Park, USA)을 사용하였다. 편안하게 앉은 자세에서 지속모음 /아/를 발성하게 하면서 신성대의 모양과 진동방향, 신성대의 길이, 점막진동의 규칙성과 대칭성을 관찰하였다. 실제 성대에서와 같이 신성대파동이 일정한 주기성을 가지고 움직이는 경우를 규칙적으로 분류하였으며, 주기성 없이 점막의 흔들림 혹은 떨림만 있는 경우를 불규칙으로 분류하였다. 연성후두경(Rhinolaryngofiberscope, Olympus ENF type P3, Japan)을 사용하여 신성대 하부의 상태를 관찰하였다. 모든 기록은 video-cassette recorder(BV-2000, Mitsuibishi Corp. USA)를 이용하여 녹화와 재생하였다. 신성대 길이(vibratory free margin pharyngoesophageal sphincter length)는 발성이 일어나는 점막의 수평길이에 따라 긴 군(long), 중간군(intermediate), 짧은 군(short)으로 구별하였다. 스트로보스코프와 신성대 사이의 간격을 일정하게 유지해서 촬영한 후에 길이가 가장 긴 군과 가장 짧은 군을 기준으로 주관적인 방법으로 세 군으로 분류하였다.

X선 투시검사(videofluoroscopy)
   각 환자에서 인두와 식도점막이 잘 보일 수 있도록 하기 위하여 고농도의 바리움 현탁액을 마시게 한 후 X선 투시검사를 시행하였다. 안정시와 지속모음 /아/를 발생하게 하면서 전후면과 측면을 촬영하였다. 저속재생으로 인두 및 식도 점막의 진동의 양상과 신성대 하부의 점막변화를 관찰하였다. 신성대와 주위 조직과의 관계를 척추체의 높이로 결정하였다.

공기역학적 검사와 음향분석학적 검사
   공기역학검사로는 음성생성능력을 양적으로 표현하여 주는 최장발성지속시간(maximum phonation time；MPT, sec)을 측정하였다. 편안한 자세에서 충분히 흡기한 후 기관공을 엄지손가락으로 막고 /아/를 길게 지속하여 발성이 끝날 때까지의 시간을 측정하였으며 3회 반복하여 가장 큰 값을 채택하였다. 음향분석학적검사를 위하여 소음이 통제된 공간에서 가장 편안한 목소리로 단모음 /아/를 발음하게 하고 CSL 4300B(Kay Elemetrics, USA)의 MDVP(multidimensional voice program)을 이용하여 기본주파수(Fo, fundamental frequency, Hz), pitch의 변동을 나타내는 Jitter(pitch perturbation, %), 진폭의 변동을 나타내는 Shimmer(amplitude perturbation, %), 잡음을 측정하는 척도인 NHR(noise to harmonics ratio)을 검사하였다. 가능하면 같은 음도와 세기로 약 2~3초간 /아/를 지속적으로 발성하도록 하였으며, 이를 2회 이상 실시한 후 가장 안정된 발성을 나타내는 것을 선택하여 디지털 녹음기(digital audio tape, DAT)에 녹음한 다음 분석하였다. 통계학적 검증은 SPSS 중 t-test를 이용하여 유의수준 95%로 하여 검정하였다.

결     과

   신성대화상술검사에서 기관식도발성시 신성대 진동방향은 크게 2가지로 구별할 수 있었다. 3명에서는 실제 성대에서와 같이 좌우로 진동(split right-left)하였으며 9명에서는 전후로 진동(split anterior-posterior)하였다(Fig. 1). 7명은 규칙적으로 진동하였으며, 5명은 불규칙적으로 진동하였다. 4명은 정상 성대와 같이 대칭적으로 진동하였으며, 나머지 8명은 한쪽 성대파동은 크게 진동하는 반면 그곳에 대응하는 반대쪽 점막주름의 진동은 다소 고정되어 있었다. 전후진동 9명중에 뒤쪽에 현저한 성대파동을 가지는 경우가 6명, 앞쪽이 현저한 경우가 2명, 대칭적으로 진동한 경우가 1명이었다. 좌우진동의 경우 3명 모두에서 비교적 대칭적으로 진동하였다. 신성대의 길이가 짧은 경우가 긴 경우 보다 규칙적으로 진동하였다(Table 2). 규칙적으로 진동하는 경우에 실제 성대에서와 같은 규칙적인 개방기(opening phase)와 폐쇄기(closing phase)를 가졌다(Fig. 2). 규칙적으로 진동한 군에서는 음성의 높이(pitch) 변화가 가능하였다. 연성후두경검사 소견에서 발성시 하신성대강의 확대와 함께 하강이 끝나는 부위에서 식도상부의 동심원적 수축이 관찰되었으며 발성이 끝남과 동시에 하신성대강이 수축하였다.
   측면 X선 투시검사를 시행한 결과, /아/ 발성시 신성대를 이루는 모양에 따라 3가지로 분류할 수 있었다. 하인두수축근의 수축에 의해서 후면에 저명한 인두후 융기(retropharyngeal prominence)를 형성하는 경우가 8명으로 가장 많았으며, 증례 1, 5, 12에서와 같이 인두후 융기의 형성 없이 점막의 떨림만으로 발성이 이루어지는 경우가 3명이었으며, 증례 4에서와 같이 전면과 후면에 융기를 형성하는 경우가 1명이었다(Fig. 3). 신성대 파동 위치는 경추 3번째와 5번째 사이에 위치하였으며 인두후 융기를 형성한 경우에 이들 주름의 수직 높이는 4~40 mm로 평균 22.0 mm였다(Table 3). 증례 2와 증례 6에서는 인두후 융기 이외에 각각 경추 4번과 경추 6번 위치에 후면 점막주름을 하나 더 가지고 있었다. 대부분 환자에서 발성시 인두후 돌출을 형성하면서 하신성대강이 넓어지고 식도상부의 동심원적 수축이 관찰 되었다(Fig. 3). 식도상부의 동심원적 수축의 위치는 Table 3에서와 같이 경추 7번과 흉추 2번 사이에 위치하였다.
   음성분석은 Fo, Jitter, Shimmer, NHR, MPT에 대해 검사를 시행하였다. 최대발성지속시간은 남자에서는 8~16 초로 평균 11.9초였으며, 여자는 1명으로 12초였다. 15초를 넘는 경우가 4명이었으며 이들은 모두 후두 스트로보경 소견에서 신성대의 길이가 현저하게 짧았다. 남자 대조군 5명의 평균 최대발성 지속시간은 19.48초였다. CSL 4300 B의 MDVP를 분석한 결과 Table 4에서와 같이 5명에서는 분석이 가능하였으나, 나머지 7명에서는 음성을 인식하지 못하였다. MDVP의 척도중 Jitter는 5.84%, Shimmer는 15.8%, NHR은 0.38이었다. 증례 5의 NHR은 기계적으로 인식되지 않았다. 기본주파수는 정상대조군과 비슷하였으나 Jitter, Shimmer, NHR은 통계학적으로 유의성있게 상승하였다.

고     찰

   후두악성종양으로 후두전적출술을 시행 받은 환자는 원발 병소와 국소 전이는 치료되었으나 발성기관의 소실로 언어장애가 필연적으로 동반하게 된다. 음성재활법으로는 크게 2가지로 구분된다. 공기를 이용한 방법(pneumatic method)과 전기를 이용한 방법(electronic method)로 나누며 공기를 이용한 방법은 다시 폐공기를 이용하는 방법과 그렇지 않은 방법(구강발성, 인두발성, 식도발성)으로 나누어진다. 폐공기를 이용하는 방법은 간접 단락⁴⁾(Asai, Conley 방법)과 직접 단락으로 나눈다. 직접 단락은 기구를 이용하지 않는 Amatsu, Calcaterra, Komorn 등의 방법과 Blom-Singer prosthesis, Provox low-pressure prosthesis, Groningen button과 같은 인공성대를 사용하는 방법으로 구분한다. 후두전적출술 후에 흔히 시행되는 방법은 기관식도발성과 식도발성이다.⁵⁾ 식도발성은 손을 사용하지 않기 때문에 정상인과 같이 자연스럽게 말할 수 있지만 음질이 나쁘고 최대발성지속시간이 짧기 때문에 발성의 명료도와 이해도가 떨어지며 훈련기간이 4~6개월로 오랜 시간이 소요되고 성공률도 40~60%로 낮은 편이다.⁶⁾ Amatsu식 기관식도발성은 기관식도단락을 통하여 폐의 공기가 식도로 배출되도록 해서 인두식도분절을 진동시켜 발성하는 방법으로 발생기전은 식도발성과 비슷하지만 시술이 비교적 쉽고 안전하게 시행할 수 있으며 다른 기구를 사용하지 않고 특별한 훈련 없이 쉽게 언어를 습득할 수 있어,⁷⁾ 일차적 음성재활로서 추천할 만하다. 그러나 기관식도단락술은 흡인이 일어날 수 있으며 기관공을 손으로 막아야하는 단점이 있다. Amatsu 등²⁾은 처음 개발한 방법을 약간 수정하여 상기저 식도근 피판(superiorly based esophageal muscle flap)으로 단락 부위를 감싸줌으로써 오연의 빈도를 줄일 수 있었으며, 기관공 주위에 기관공 밸브(tracheostoma valve)를 사용하면 손으로 막지 않고도 발성이 가능하다 하였다.⁸⁾ Provox와 Blom-Singer 같은 기구를 오래 사용하면 밸브의 손상으로 오연 등이 발생하기 때문에 기구를 자주 교환해야 하며 대부분의 경우에서 이차적으로 수술을 시행하며, 기구 주위로 칸디다증과 같은 감염이 생길 수 있다. Kim 등⁹⁾은 기구를 사용한 음성재활에서 Blom-Singer 55.6%, Provox 73.3%의 성공률을 보고하였으며 Provox에서 조금 더 좋은 결과를 보았고 내구성과 안정성에서도 다소 유리한 것으로 평가하였다.
   신성대화상검사에서 발성시 점막파동의 방향이 대부분 전후로 형성되었으며, 3명에서 좌우로 진동하였다. Omori 등¹⁰⁾은 대부분 전후 진동을 보고하였으며 Corina 등¹¹⁾은 고속 디지털영상(high-speed digital imaging)을 이용하여 다양한 신성대 형태를 보고하였다. 점막진동의 다양한 형태는 인두와 식도 봉합 후에 상처가 치유되는 과정에서 섬유화와 주위 조직과의 유착 등에 의해서 다양한 형태가 만들어지는 것으로 생각된다. 규칙적으로 진동한 7명에서 신성대 길이는 짧거나 중간정도였다. 신성대의 길이가 짧은 경우에 규칙적으로 진동하였으며 신성대의 길이가 긴 경우에 모두에서 불규칙적으로 진동하였다. 규칙적으로 진동하는 경우 특히 신성대 길이가 짧은 경우에 실제 성대에서와 같은 점막파형이 관찰되었다. 신성대의 길이가 짧은 경우에 대칭적으로 진동하였으며, 길이가 긴 경우에는 어느 한쪽이 지나치게 큰 진동을 보였다. Dworkin 등¹²⁾에 의하면 발성이 잘되지 않은 군은 진동하는 점막이 두껍고 점막의 과잉이 관찰되며 수의적 근육조절(volitional muscular control)이 감소되고, 연축성 수축(spasmodic activity)이 증가되었으며, 발성이 잘되는 군은 진동하는 점막이 얇고 점막의 과잉상태가 없으며, 수의적 근육조절이 용이하고, 연축성 수축이 적어 동조(synchronosis)가 잘 되었다고 보고 하였으며, 본 연구에서도 비슷한 결과를 나타내었다. 신성대 점막이 규칙적으로 진동하는 군에서는 음성의 높이 변화가 가능하였으며, 이는 신성대에 의해 수의적 근육조절이 이루어지는 것을 간접적으로 알 수 있는 소견이다. 윤상인두근 절제술(phayngeal constrictor muscle myotomy), 인두신경총절제술(pharyngeal plexus neurectomy), 보툴리눔 독소주사(botulinum toxin injection)과 같이, 신경지배와 해부학적 구조를 고의로 파열시킴으로써 신성대에 대한 수의적 조절(volitional control)을 감소시킬 수 있을 것으로 생각된다.
   X-선 투시검사에서 발성을 하지 않은 상태에서는 구인두는 열려 있으며 그 이하는 허탈(collapse) 되어 있었다. 발성을 하기 위해서 기관공을 손으로 막고 압력을 증가시키면 일단 신성대가 수축한 후에 하신성대강이 확대되었으며, 이러한 상태에서 경추 3번과 5번 사이에서 점막진동이 일어났다. 하신성대강의 확대는 경추 7번과 흉추 2번 사이에서 끝이 났다. 증례 2와 증례 6에서는 인두후 융기이외에 점막 주름이 하나 더 형성되었다. Isman 등¹³⁾에 의하면 식도발성 4명과 기관식도발성 4명을 각각 조사하였는데 8명중 6 명에서 2개의 분절이 발생하는 것을 보고하였다. Omori 등¹⁰⁾에 의하면 25명중 23명에서 2개의 분절이 존재하였으며 상부 분절은 인두후 융기 모양으로 만들어지고 하부 분절은 원형수축을 이룬다고 하였다. 본 증례에서는 12명중 2명에서만 하부 분절이 발생하였다.
   하인두 수축근은 갑상인두근과 윤상인두근으로 나뉘어진다. 갑상인두근의 수직높이가 20~30 mm이며 경추 4번과 5번에 위치하며 윤상인두근은 수직높이가 10 mm이며 경추 6번 주위에 위치한다.¹⁰⁾ 이전의 많은 연구에서 신성대의 진동은 윤상인두근에서 이루어진다고 보고하였으나,¹⁴⁾ 본 연구에서는 인두후 융기의 길이가 평균 22.2 mm 였으며 높이도 경추 3번과 5번 사이에 위치하였으며, 결국 신성대 진동은 갑상인두근에 의해서 이루어지는 것으로 생각되어진다. 하신성대강의 원활한 확대를 위해서는 갑상인두근이 아닌 윤상인두근 부위에 절개술을 시행해야 할 것으로 생각되어진다.
   하신성대강의 확대는 경추 7번과 흉추 2번 사이에서 끝이 났으며 인두식도단락을 통과한 공기가 식도하부로 내려가지 않는 이유는 이러한 식도상부의 수축이 일어나기 때문으로 추측된다. 식도상부의 1/3은 횡문근으로 구성되어 있고 하부 2/3는 평활근으로 구성되어 있다. Mohri 등¹⁵⁾¹⁶⁾은 식도 상부의 근전도 검사에서 숨을 들이쉬면 횡문근이 수축하고 내어 쉬면 소실되는 것을 증명하였으며 호흡과 식도상부의 수축과 밀접한 관계가 있다고 하였다. 흉곽내압의 변화에 의하여 수동적 운동이 아니라 후두반회신경의 식도분지에 의해서 이루어지는 것으로 설명하고 있다. 본 연구의 식도상부의 수축 위치는 Mohri 등의 결과와 유사하였으며 호기시 식도상부수축은 발성을 유지하는데 중요한 역할을 담당할 것으로 생각된다.
   음성분석은 12명 중, 5명에서만 분석이 가능하였고 증례 11에서는 NHR이 분석되지 않았다. 음성분석이 가능하였던 5명중에 증례 2, 3, 7은 규칙적인 성대파형을 가졌으며 증례 5, 11은 불규칙한 파동을 보였다. 신성대 화상술에서 보이는 규칙성과 CSL에서 음성인식과는 연관성이 없었다. 기관식도 발성에서 음향학적 신호의 불규칙성으로 인해 음향분석기에서 음의 고저와 규칙성을 정확하게 찾아내지 못하기 때문에 12명중 5명에서만 분석이 가능하였던 것으로 생각된다. 기본주파수는 정상 대조군과 비슷하였으며 Jitter, Shimmer, NHR은 기관식도발성에서 유의성 있게 감소하였다. 최대발성지속시간은 남자에서 평균 11.9초로 정상 남성 대조군 보다 감소하였다. 15초를 넘는 경우가 4명 있었으며 이들 모두는 후두 스트로보스코우프 소견에서 신성대의 길이가 현저하게 짧았다. 최대발성지속시간은 발성원의 용적, 환자의 전신상태, 언어훈련기간 등이 관여하며 폐공기를 사용하기 때문에 정상 대조군과 비슷하였으며 신성대의 길이가 긴 경우는 공기가 일정하게 유출되지 않기 때문에 최대발성지속시간이 짧게 나타나는 것으로 생각된다. Robbins 등¹⁷⁾은 정상 후두발성과 기관식도발성, 식도발성을 비교하였는데 기본주파수는 정상군과 기관식도발성에서 비슷하였으며, 식도발성에서 유의하게 낮았다고 보고하였다. Park 등¹⁸⁾은 기관식도발성과 식도발성의 비교에서 기본주파수와 음의 강도(intensity)는 의미 있는 차이가 없었으며, Jitter와 Shimmer, 최장발성지속시간은 의미 있는 차이를 나타내었다고 보고하였다. 본 연구에서는 최대발성시간이 정상군보다 감소되었고, 음의 강도도 낮은 소견을 보였다. Amatsu식 기관식도발성은 기구를 사용하지 않고 시술이 간단하고 배우기 쉬우며, 현재 개발되어 있는 음성 재활방법 중에 가장 정상 후두발성과 가깝기 때문에 후두전적출술 후에 추천할 만한 수술수기이다.

결     론

   신성대 진동방향은 크게 전후진동과 좌우진동으로 나눌수 있으며, 이러한 차이는 술후 상처가 치유되는 과정에서 여러 가지 형태를 나타내었으며, 신성대의 진동위치는 경추 3번과 5번 사이로 갑상인두근에 의해서 형성되었다. 경추 7번과 흉추 2번 사이에서 형성되는 동심원적 수축 때문에 기관식도 단락을 통과한 공기가 하부로 내려가지 않고 상부로 올라 가게 된다. 신성대의 길이가 짧을수록 규칙적으로 진동하고 유창한 발성이 가능하였다. 연하장애를 일으키지 않는 이상적인 신성대 길이와 신성대로 가는 신경지배를 연구함으로써, 후두전적출술 환자에서 보다 유창한 발성이 이루어 질 수 있을 것으로 기대된다.

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