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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 1999;42(10): 1295-1299. |
| Acoustical Effects of Short-Term Endotracheal Intubation. |
| Soon Yuhl Nam, Sung Geun Bong, Young Il Seo, Hwa Kyung Yu, Seung Joo Yoo |
| Department of Otolaryngology, Asan Medical Center, University of Ulsan College of Medicine, Seoul, Korea. ent@www.amc.seoul.kr |
| 단기간 기관내 삽관후 음성지표의 변화 |
| 남순열 · 봉성근 · 서영일 · 유화경 · 유승주 |
| 울산대학교 의과대학 이비인후과학교실 |
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| 주제어:
기관내 삽관ㆍ후두손상ㆍ음성분석. |
| ABSTRACT |
Background and Objective: Patients often complain of transient hoarseness and dysphagia after undergoing procedures requiring endotracheal intubation. Transient voice changes associated with endotracheal intubation are generally assumed to be a result of vocal fold trauma. This study was designed to characterise vocal changes aftershort-term endotracheal anesthesia using acoustic analysis for monitoring the presence of and recovery from intubation trauma.
MATERIAL AND METHODS: Vocal functions of 25 patients undergoing chronic ear surgeries using general anesthesia with endotracheal intubation were analyzed preoperatively and postoperatively. Fundamental frequency, jitter, shimmer, noise to harmonic ratio were measured to assess vocal function.
RESULTS:
In male, fundamental frequency, jitter, shimmer, noise toharmonic ratio did not differ significantly across recording sessions, although certain predictable trends were apparent. In female, statistically significant decrement in fundamental frequency and increment in jitter and shimmer were found postoperatively (p<0.05). One day after extubation, these change were return to preoperative values.
CONCLUSION:
Even short-term endotracheal intubation affects acoustic-characteristics of voice and acoustic analysis are sensitive to identify and monitor minor laryngeal trauma due to endotracheal intubation. |
| Keywords:
Endotracheal intubationㆍLaryngeal traumaㆍAcoustic analysis |
서론
기관내 삽관은 후두 및 기관 점막의 미세한 변화에서부터 점막, 결체조직, 근육, 후두연골 등을 포함하는 일시적이거나 때로는 영구적인 다양한 정도의 손상을 초래할 수 있다.1)2)
그러나 이와같은 기관내 삽관에 따른 손상의 보고는 주로 중환자에서 기도 확보를 위한 장기간 삽관에 의한 것이 대부분이고 전신마취를 위한 단기간 삽관 후 발생하는 손상에 대한 연구는 미미한 실정이며 또한 많은 연구들이 환자로부터의 병력청취와 후두내시경에 의한 관찰 등 주관적인 비교 분석에 의존하였다.3-5)
전신마취 직후 환자들은 때때로 애성과 인두통 등의 증상을 호소하게되나 이러한 증상은 인후두의 가시적인 명확한 병리소견보다는 후두관절, 성대의 긴장도의 변화 및 성대 점막의 미세 부종에 의한 경우가 대부분인데,6)7) 최근 음성분석 방법의 발전에 따라 시각적, 청각적으로 구분할 수 없는 미세한 후두 손상까지도 객관적이며 비침습적으로 정량화할 수 있게 되었다.8-10)
이에 저자들은 전신마취를 목적으로 기관내관을 단기간 거치했던 25명의 환자에서 수술 전, 발관 5시간 후, 발관 24시간 후 음성분석을 통하여 후두 손상의 유무와 시간경과에 따른 회복여부를 살펴보고자 하였다.
대상 및 방법
대상
만성중이염 수술을 위하여 입원한 환자 25명(남자 10명, 여자 15명)을 대상으로 하였으며, 이들은 과거력상 폐, 후두, 신경계의 질환이 없고 간접 후두경검사상 정상소견을 보이며, 이환되지 않은 편측 청력은 정상인 비흡연자들이었다.
전신 마취
여성은 내경 7.0 mm, 남성에서는 8.0 mm의 고부피-저압력 기관내관을 구강을 통하여 거치하였으며 삽관 후 15~20 cmH2O의 공기압력으로 커프를 ballooning시킨 후 튜브를 고정하였다. 마취는 nitrous oxide와 halothane으로 유지하였고 근이완제는 norcuron을 사용하였다. 기관내 삽관의 어려움으로 2회 이상 시도한 경우와 발관시 어려움이 있는 경우는 대상에서 제외하였다. 삽관기간은 최소 3시간 5분, 최대 4시간 3분으로 평균 삽관기간은 남자와 여자 모두 3시간 30분이었다.
음성 분석
수술전날 저녁 환자에게 검사에 대한 설명과 동의를 얻은 후 간접 후두경검사로 발성기관의 이상여부를 확인하였다. 음성 채취를 위해 조용한 병실에서 digital tape-recorder(Sony)를 이용하여 마이크로부터 10 cm 떨어진 거리에서 가장 편안한 높이와 크기의 목소리로 3초 이상 /a/의 발성을 3회 이상 반복하게 하였다. 수술전날 저녁과 수술당일 탈관 5시간 후, 탈관 24시간 후의 3회에 걸쳐 동일한 환경에서 검사를 시행하였다. 녹음된 음성은 CSL 4300B(KAY ememetrics Corp.)의 MDVP(multidimensional voice program)를 이용하여 기본주파수(Fo, fundamental frequency), jitter, shimmer, NHR(noise to harmonic ratio) 등 4가지 항목에 대하여 분석하였다. 발성된 음성은 48 kHz의 측정률로 채취하였고, 3회 측정한 음성표본중에서 가장 안정된 것을 선택하여 jitter가 가장 낮은 수치를 보이는 500 msec 구간을 분석하였다. 발성의 시작과 종료에 의해 jitter와 shimmer 값이 영향을 받지 않도록 발성의 중간부분을 선택하였다.
통계 분석
Statview 통계처리 프로그램을 이용한 Wilcoxon signed rank법으로 처리하였으며 유의성 검정은 p<0.05 이하에서 시행하였다.
결과
10명의 남자에서 수술전날 시행한 검사결과는 Fo(Hz) 120.42±18.78, jitter(%) 0.433±0.195, shimmer(dB) 0.239±0.089, NHR 0.129±0.339로 모두 정상범위에 있었으며, 발관 5시간 후 Fo(Hz)는 114.46±16.62로 감소하였고, jitter(%)는 0.864±0.321로, shimmer(dB)는 0.381 ±0.064로, NHR은 0.143±0.001로 증가하는 경향을 보였으나 통계적인 유의성은 없었다(Table 1).
15명의 여자에서 수술전날 시행한 검사결과는 Fo(Hz) 206.15±29.64, jitter(%) 0.677±0.455, shimmer(dB) 0.219±0.767, NHR 0.109±0.030로 모두 정상범위에 있었으며, 발관 5시간 후 Fo(Hz)는 170.02±49.65로 유의하게 감소하였으며, jitter(%)는 1.762±1.251로, shimmer(dB)는 0.793±0.746로 유의하게 증가하였다(p<0.05). NHR은 0.245±0.221로 증가하는 경향을 보였지만 통계적인 유의성은 없었다.
발관 24시간 후 남녀 환자군 모두에서 음성지표는 수술전 상태와 유사하게 다시 회복되었다(Table 2).
증례
55세 여자환자로 10년된 우측 만성 중이염으로 intact canal wall mastoidectomy와 tympanoplasty type 1을 시행하였다. 삽관은 내경 7.0 mm silastic tube(Mallinckrodt)를 사용하였고 삽관기간은 3시간 30분이었다. 술전 Fo, jitter, shimmer, NHR 모두 정상범위에 있었다(Fig. 1A). 수술 5시간 후 환자는 목이 잠긴다고 호소하였고 음성지표는 Fo 값은 급격히 감소하였고 jitter, shimmer, NHR는 높게 측정되었다(Fig. 1B). 다음날 환자의 증상은 호전되었으며 음성지표도 정상범위로 측정되었다(Fig. 1C).
고찰
William Macewen4)이 마취를 위해 최초로 유연성 있는 금속튜브를 사용하여 기관내 삽관을 시행한 이후로 장기간 기관내 삽관술에 따른 합병증에 대해 많은 연구보고3)4)가 있었으나 단기간 삽관 후 발생하는 손상에 대한 연구는 미미한 실정이며 또한 환자로 부터의 병력청취와 후두내시경에 의한 관찰 등 주관적인 비교분석에 의존하였다.11)
기관내 삽관에 따른 인후두 및 기관의 합병증은 삽관시, 삽관중, 발관시에 발생하며, 삽관 또는 발관 직후에 발생하는 합병증과 기관내 삽관에 따른 상피점막의 손상과 관계되는 합병증으로 분류할 수 있다.11)
삽관 및 발관시 발생하는 합병증은 직접적인 손상으로 인후통과 같은 자각증상이 6~90%에서 다양한 정도로 동반하며,12)13) 보조환기(assisted ventilation)를 하는 경우 튜브의 운동성이 증가하여 후두의 후열에 외상이 잘 생기는 것으로 알려져 있고, 삽관시와 발관시 기침과 후두긴장에 의해 점막손상이 심해질 수 있다.2)4) 본 연구에서는 근이완제로 norcuron을 사용하여 후두긴장을 최소화하였고, 기관내 삽관의 어려움으로 2회 이상 시도한 경우와 발관시 어려움이 있었던 경우는 대상에서 제외하였다.
삽관중 발생하는 점막손상은 튜브의 성대에 대한 접촉압력이 성대로 가는 모세혈관의 관류압인 24 mmHg 이상이 되는 경우 허혈로 인해 조직괴사가 일어날 수 있으며 심한 경우 반회신경의 압박으로 성대마비가 발생할 수도 있다.2) 또한 점막손상 이외에도 감각수용체, 축삭돌기, 후두근육의 손상도 발생할 수 있는 것으로 알려져 있다.2)11) 본 연구의 대상환자들은 커프의 공기압력을 15~20 cmH2O로 하여 허혈에 의한 점막손상을 줄이려 하였다.
후두의 크기와 튜브의 크기에 따라 손상의 정도에 연관이 있다는 보고로 Stout 등13)은 내경이 7.0 mm와 9.0 mm인 튜브를 비교분석하여 크기가 작을수록 점막손상으로 인한 인후통과 애성의 발생 빈도가 감소한다고 보고하였으나 Peppard 등3)은 단기간 또는 장기간 삽관에서 튜브크기와 점막손상과는 유의성이 없다고 하였다. 본 실험에서는 성인여성은 7.0 mm, 남성에서는 8.0 mm 튜브를 사용하였고, 남성에 비해서 여성에서 jitter와 shimmer가 유의한 정도로 증가하였다(p<0.05). 이는 작은 후두가 큰 후두에 비해 튜브와 접촉면이 커서 발생하는 것으로 사료되나 여성이 남성에 비해 갑상연골이 이루는 각도가 좁고 성대길이가 짧으며 성문의 면적이 좁고 점막하 조직의 두께도 얇은 구조적인 요인도 작용한 것으로 보인다.14) 이에 대해서는 향후 더 많은 대상군을 여성과 남성으로 나누어 튜브와 후두크기에 따른 점막손상을 비교분석해 보아야 할 것으로 생각된다.
삽관시간과 손상정도사이의 연관성에 대한 연구로서 Nordin15)은 삽관 후 4시간 이내에 점막손상이 시작되며, Donelly16)는 점막손상 정도가 삽관시간에 비례한다고 보고한 바 있다. 본 연구에서는 평균 3시간 30분의 삽관기간의 환자들을 대상으로 하였는데 시간경과에 따른 손상과 회복여부를 살펴보고자 수술전, 탈관 5시간 후, 탈관 24시간 후에 음성검사를 시행하였다. 10명의 남자에서 탈관 5시간 후 기본주파수는 감소하고 jitter, shimmer, NHR은 증가하는 경향을 보였으나 통계적인 유의성은 없었고(Table 1), 15명의 여자에서 탈관 5시간 후 기본주파수는 유의하게 감소하였으며 jitter, shimmer 또한 유의하게 증가하였다(p<0.05). 이러한 음성지표의 변화는 남녀 모두에서 수술 다음날 수술전 수치로 다시 회복되었다(Table 2). 이 결과를 볼 때 단기간내의 삽관시에도 점막손상이 발생할 수 있으나 영구적 손상은 초래하지 않는 것으로 사료된다.
이 이외에 손상의 정도에 영향을 미치는 인자들로서 삽관튜브의 커프 디자인17) 및 압력,2) 윤활제의 사용,11) 근이완제의 사용,2)11) 흡연 유무,2) 오연, 위식도역류4) 등이 있는 것으로 알려져 있다. 삽관으로 인한 물리적인 손상 이외에 전신마취제 또는 narcotic analgesics의 사용으로 중추신경계가 억압되어 정상적인 음성기능을 저하시킬 수 있다는 보고가 있으나,9) 각각의 마취제에 따른 음성기능 저하의 정도 및 지속시간에 대하여는 개인차가 심하기 때문에 객관적으로 연구되기는 어려울 것으로 추측된다. 근이완제의 사용에 의해서도 일정 시간 동안 성대근 수축기능의 저하가 유지될 수 있을 것으로 추정되며 이 역시 개인차가 큰 문제일 것이다. 본 연구 결과에도 이러한 약제들에 의한 영향이 다소 있을 것으로 추정되지만, 수술 5시간이 경과한 후 음성검사실로 환자가 이동한 상태라면 거의 무시될 수 있는 정도의 오차가 있을 것으로 판단하여 연구를 진행하였다. 또한, 본 연구에서는 남녀 모두 비흡연자를 대상으로 하였으며, 동종의 silastic tube(Mallinckrodt)와 15~20 cmH2O의 공기압력을 사용하였고 근이완제로 norcuron을 동량 투여하여 성대가 이완된 상태에서 삽관을 유지하였다. 이로써 모든 환자들에게 동일한 조건을 적용하여 결과의 오류를 방지하고자 하였다. 특별한 변수로 설정하여 분석하지는 않았지만, 오연 및 위식도역류 유무에 따른 손상의 차이는 단기간 삽관의 영향을 살펴보는 본 연구에서는 중요하지 않은 문제라고 생각하였다.
기관내 삽관 후 점막손상에 대한 지금까지의 연구들은 대개 병력청취와 후두내시경에 의한 주관적인 비교분석에 의존하였는데, 이러한 방법으로는 시각적, 청각적으로 식별할 수 없는 미세한 후두손상을 정량화할 수 없는 단점이 있다. 그러나 최근들어 음성검사의 장비 및 기술에 의해 객관적이며 비침습적으로 미세한 손상까지도 정량화할 수 있게됨에 따라 많은 연구가 진행되는 추세이다.2)7)8)
Wolfe 등18)은 음성장애 정도를 나타내는 음향 변수로 Fo, jitter, shimmer, NHR을 선택하였고, Fex 등19)은 기능성 발성장애 환자에서 음성 치료 후 Fo, jitter, shimmer 등의 개선을 보고하였다. Jitter, shimmer는 주로 성대의 안정성을 살펴보는 것으로 성대간의 비대칭성, 공기 흐름의 장애, 성대내 점액질의 작용, 모세혈관의 분포 등에 의해 증가되는 것으로 보고된 바 있다.8) 저자들은 이러한 연구 결과들을 고려하여, 삽관에 따른 점막손상과 회복에 대한 분석방법으로서 음성검사가 가장 객관적이고 비침습적이며 추적관찰이 용이한 방법이라 판단하였고, 음성변수로 Fo, jitter, shimmer, NHR을 선택하였다.
연구결과 위의 음성지표들을 이용한 음성분석이 기존에 알려진 바와 같이 가역적인 미세손상을 잘 반영하는 가장 객관적이고 비침습적인 방법으로 생각된다.
결론
단기간 기관내 삽관 후에 후두손상을 음성분석을 통하여 살펴본 결과 성인여성에서 유의성있는 변화가 발생하였으나 1일 후 정상으로 회복되었다.
따라서, 음성지표를 기준으로 후두의 손상을 판단할 경우, 단기간의 전신마취를 위한 기관내 삽관이 후두에 가역적인 손상을 일으킬 수 있으며 여성에서 더욱 손상이 큰 것으로 나타났고 영구적인 손상은 아닌 것으로 판단되었다.
그러나 특히 직업적으로 음성보존이 필요한 환자에서는 단기간 기관내 삽관시에도 환자에게 충분한 설명을 해주어야하고, 삽관 전후에 이비인후과의사와 마취과의사, 음성 언어학자가 긴밀한 협조를 하여야하며 삽관 전후에 객관적이고 비침습적 방법인 음성분석을 하는 것이 좋을 것으로 사료된다.
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