| Effects of Preservation of the Lamina Propria of the Maxillary Sinus Mucosa on Mucosal Regeneration in Experimentally Induced Maxillary Sinusitis with Polyposis in Rabbits. |
| Soon Kwan Hong, Chong Nahm Kim, Mi Hyang Park, Yang Gi Min |
1Department of Otolaryngology, College of Medicine, Ewha Womans University, Seoul, Korea. soonkwan@unitel.co.kr
2Department of Otorhinolaryngology, Seoul National University College of Medicine, Seoul, Korea. |
| 비용증을 동반한 토끼 상악동염에서 상악동 점막 고유층 보전이 점막 재생에 미치는 영향 |
| 홍순관1 · 김종남1 · 박미향1 · 민양기2 |
| 이화여자대학교 의과대학 이비인후과학교실1;서울대학교 의과대학 이비인후과학교실2; |
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| 주제어:
보전ㆍ고유층ㆍ토끼 상악동ㆍ점막 재생ㆍ비용증. |
| ABSTRACT |
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
It remains unclear whether the lamina propria (LP) of the sinus mucosa should be preserved in the management of the paranasal sinuses with severely diseased mucosa. The aim of this study is to evaluate the effects of preservation of the LP of the maxillary sinus (MS) mucosa on mucosal regeneration in maxillary sinusitis with polyposis in rabbits.
MATERIALS AND METHODS:
Maxillary sinusitis with polyposis was induced in 180 of the 190 MSs in 95 rabbits and, from these, 10 MSs were used as control. After 4 weeks, the ostia were reopened and 180 MSs were divided into 3 groups according to the following different procedures on the MSs; preservation of the whole mucoperiosteum without removal of polyps and polypoid mucosa (group A), complete removal of the whole mucoperiosteum (group B), and preservation of part of the LP and the periosteum with removal of polyps and polypoid mucosal surface (group C). Each of the experimental groups was explored after 0, 2, 4, 6, 8 and 12 weeks, respectively. Changes of mucociliary transport (MCT) speed, ciliary beat frequency (CBF), and inflammation score in histopathology were evaluated.
RESULTS:
Eight and/or 12 weeks after the procedures, there were significant improvements in MCT speed, CBF and inflammation score of the group C, compared with those of the group A and/or the group B.
CONCLUSION:
Preservation of the LP and the periosteum with removal of only polyps and polypoid mucosal surface may be more beneficial to mucosal regeneration than preservation or complete removal of the whole mucoperiosteum including polyps and polypoid mucosa in the surgical management of maxillary sinusitis even though the MS mucosa was severely diseased. |
| Keywords:
PreservationㆍLamina propriaㆍRabbit maxillary sinusㆍMucosal regenerationㆍPolyposis |
서론
상악동내 범발성 비용증은 부비동염 수술시 종종 접하게 되는 병변으로 약물적 치료부터 수술적 치료에 이르기까지 다양한 치료방법이 있다. 즉 단기간의 전신적 스테로이드요법 혹은 장기간의 국소용 스테로이드요법이 효과적이라는 견해1)도 있는 반면 이 약제들만으로는 완전한 치료를 기대할 수 없으며 따라서 수술적 치료가 같이 동반되어야 한다는 견해2)3)도 있다. Liu 등4)에 의하면, 이같은 상악동 병변을 그대로 유지하는 경우에 그 수술성적이 다소 떨어지고 상악동 점막의 비용모양 변화는 계속 지속된다고 하여, 상악동 내에 범발성 비용증이 있는 경우에는 수술적 처치를 하는 것이 바람직하다고 하였다. 그러나 Kennedy가 제시한 방법2)은 확장된 자연 개구부 혹은 견치와 부위의 투관침 구멍을 통해 시야 확보와 기구 조작을 동시에 하여 병변을 제거하는 것이므로 병변이 국소적일 경우에는 효과적이나 상악동내 병변부위가 넓은 범발성 비용증과 같은 경우에는 많은 시간이 소요된다. 최근 개발된 microdebrider5)는 비용과 같은 연조직을 조금씩 갈아내면서 동시에 흡인력에 의하여 갈아낸 조직을 시야 밖으로 제거함으로써 양손을 동시에 사용하기 어려운 부비동 내시경수술에 크게 도움을 주고 있으며 그 수술시간도 줄일 수 있는 장점이 있다. 상악동 점막 중 전벽의 변연부를 제외하고 거의 대부분에 microdebrider 날(blade tip)의 접근이 가능하고 점막의 병변을 제거하되 점막 고유층 일부 및 골막은 보전된다는 점이 또다른 장점이다.6) 기존방식으로 수술할 경우 상악동 내로 접근 가능한 겸자들은 대개 컵겸자이기 때문에 병변을 제거할 때 골막까지 같이 제거될 가능성이 많다. Moriyama 등7)은 부종이 심하거나 비용모양 변화를 보이는 점막일지라도 완전히 골막까지 제거하여 골벽을 노출시키는 것보다 점막 상층만을 제거하고 고유층 일부를 보전하는 것이 신속한 점막 재생 및 정상적 섬모기능 유지에 효과적이라고 하였다. 그러나 범발성 비용증이나 심한 비용모양 변화를 보이는 부비동 점막 병변의 치료에 있어서 점막 고유층을 보전하는 것이 점막 재생 및 점액섬모기능 유지에 영향을 주는 지 여부는 아직 불확실하며 이러한 점을 동물실험으로 검증한 연구보고는 없다.
따라서 저자는 비용 및 비용모양 점막 표면만을 제거하고 점막 고유층 및 골막을 보전하는 것이 점막 재생에 보다 효과적일 것이라는 가설 하에 동물실험을 통하여 이를 검증하고자 하였다. 본 연구의 목적은 비용증을 동반한 토끼 상악동염에서 상악동 점막 고유층 보전이 점막 재생에 미치는 영향을 기능적 및 형태학적으로 관찰하여 그 결과의 임상적 응용성을 검토하고자 하는 것이다.
재료 및 방법
재료
체중 2.7~3.2 kg의 외견상 건강하고 비공이 깨끗한 암컷 토끼(Pasteurella-free New Zealand white rabbit) 95마리의 190측 상악동을 연구대상으로 하였다.
방법
폐렴구균 부유액의 제작
-70℃ 냉동기에 보관되어 있는 폐렴구균(S. pneumoniae, serotype 3, American Type Culture Collection, Rockville, MD)을 해빙한 후 혈액한천배지에 도말하여 37℃ 5% CO2배양기에서 24시간 배양하였다. 균력 증강의 목적으로, 균부유액을 ICR 마우스 복강 내에 0.5 mL 주사한 다음 사육장에 넣고 활동성이 저하되면서 빈사상태가 될 때까지 관찰한 후 다음날 마우스를 앙와위로 고정하고 무균조작으로 개흉하여 박동하는 심장으로부터 1 mL 주사기를 사용하여 혈액을 채취하였다. 채취한 혈액을 혈액한천배지에 도말한 후 37℃에서 24시간 배양한 다음 인산완충식염수(pH 7.4)를 부유하여 그 표면의 폐렴구균을 수확하였다. 수확한 균부유액에 적정량의 인산완충식염수를 넣어 희석한 후 Mc-Farland 혼탁계(nephelometer)에 의한 세균부유액의 표준화법을 이용하여 폐렴구균 부유액의 농도를 10 8 colonyforming unit/mL로 만들어 실험에 사용하였다.
상악동염 및 비용의 유발
사육장에서 1주일간의 적응기간 후 토끼 체중 kg당 50 mg의 ketamine hydrochloride와 kg당 5 mg의 xylazine hydrochloride의 혼합액을 대퇴부에 근육 주사하여 전신 마취하였다. 상악동의 전벽에 해당되는 비배부의 털을 전기면도기로 제거하고 1% povidone iodine으로 소독한 다음 1：100,000 농도의 epinephrine이 첨가된 2% lidocaine 용액으로 절개부위를 국소침윤 마취하였다. 비배부 중앙을 3~4 cm 정도 수직절개한 후 골막을 박리하여 상악동 전벽을 노출시켰다. 수술현미경(OMPI 99, Carl Zeiss, Hamburg, Germany)하에서 외직경이 1 mm인 cutting bur가 장착된 전기드릴을 사용하여 약 5×10 mm의 크기로 전벽을 제거하여 양측 상악동을 노출시키고 그 점막이 정상임을 확인한 다음, 이후의 실험조작을 시행하였다.
제거된 전벽의 골편을 적당한 크기로 잘라 nail enamel에 묻혀 양측 상악동 자연 개구부을 폐쇄한 후 개방된 전벽을 통하여 폐렴구균 부유액을 상악동 한 측당 0.3 mL씩 1 mL 주사기로 주입하였다. 이때 상악동 점막에 비용증 유발을 촉진시키려는 목적으로 폐렴구균 주입 전에 세포채취용 솔(cytology brush；BC-15AE, Olympus Optical Co., Tokyo, Japan)로 상악동 점막에 3~4 차례 가볍게 솔질을 함으로써 기계적 손상을 주었다.8) 실험조작이 끝나면 절개부위 골막은 4-0 catgut, 피하층 및 피부는 4-0 나일론 봉합사를 사용하여 봉합하였다.
대조군의 선정
상악동을 노출시켜 그 점막이 육안적으로 정상임을 확인한 후, 다음의 과정 5와 과정 6에서의 관찰이 끝나고 그 점막을 채취하여 광학현미경으로 관찰했을 때 정상 점막소견을 보이는 토끼 5마리의 상악동 10측을 대조군으로 삼았다.
실험군에 대한 조작 및 분류
대조군 토끼 5마리를 제외한 90마리의 토끼는 4주 후 과정 2에서와 같은 방법으로 전신 마취시키고 1% povidone iodine으로 소독한 후 비배부를 절개하여 상악동을 노출시킨 다음, 노출부위를 통하여 nail enamel에 묻힌 골편을 제거함으로써 폐쇄된 상악동 자연 개구부을 개방하였다.
이 조작이 끝난 후, 상악동에 대하여 더 이상의 조작을 하지 않은, 즉 비용 및 비용모양 점막을 제거하지 않고 상악동 점막골막 전 층을 보전한(조작 A) 상악동군을 A군, 상악동 점막골막을 미세박리기를 사용하여 완전히 제거한(조작 B) 상악동군을 B군, 비용 및 비용모양 점막 표면만을 제거하고 점막 고유층 일부 및 골막을 보전한(조작 C) 상악동군을 C군으로 분류하였다. C군에서 비용모양 점막 표면 및 비용의 제거는 수술현미경하에서 사람 귀수술용 미세 가위 및 미세 절겸자를 사용하여 시행하거나 또는 작은 솜뭉치로 부드럽게 밀면서 제거하여 그 아래 골벽이 노출되지 않도록 주의함으로써 점막 고유층 일부 및 그 아래의 골막이 보전되도록 하였다. 이때 3마리 토끼의 6측 상악동을 한 단위로 하여 A, B, C군이 서로 대조가 될 수 있도록 하였다. 즉 3마리 토끼 중 1마리의 일측 상악동이 A군이면 반대측 상악동은 B군으로 하고 다른 1마리의 양측 상악동을 각각 B, C군으로 하며 나머지 1마리의 양측 상악동은 C, A군으로 하였다. 실험군이 되는 상악동은 90마리 토끼의 180측이므로 A, B, C군의 총 상악동 수가 각각 60측이 되도록 하였다.
위 과정 직후 A, B, C군의 각 상악동 10측에 대하여 점액섬모수송속도와 섬모운동횟수를 측정하고 조직학적 관찰을 시행하였다. 나머지 A, B, C군을 가진 토끼들에 대하여 ampicillin(40 mg/kg/day)을 3일간 근육 주사한 후 2주, 4주, 6주, 8주 및 12주 시점에서 A, B, C군의 각 상악동 10측씩에 대하여 역시 점액섬모수송속도와 섬모운동횟수를 측정하고 조직학적 관찰을 시행하였다.
점액섬모수송속도의 측정
상악동 점막의 점액섬모수송(mucociliary transport；MCT)속도를 알기 위하여 먹물(India ink) 한 방울을 상악동 기저부에 점적하고 잉크가 자연 개구부까지 움직이는데 걸리는 시간을 측정한 후, 2분 이내, 2~4분 사이, 4~10분 사이 및 10분 이상으로 등급을 나누어 각 등급에 해당되는 상악동 수를 각 군별로 구하였다.9) 10분 이후에도 자연 개구부에 도달하지 않는 경우는 10분 이상으로 분류하였다. 이때 상악동내 습도를 유지하기 위하여 얇고 반투명한 외과용 포를 덮고 그 가운데에 작은 틈을 내어 비내시경을 넣고 관찰하였는데, 관찰시간이 길어지면서 점막이 건조해져 먹물 입자의 움직임이 없어졌다고 판단될 때에는 생리 식염수를 때때로 상악동 내에 분무하면서 관찰하였다.9-11)
실험조작 시작점(0주) 및 2주, 4주, 6주, 8주, 12주 후에 MCT의 개선정도가 A, B, C군간에 유의한 차이가 있는 지, 또한 이들 값이 대조군 값과 유의한 차이가 있는지를 알아보기 위하여 5% 유의수준에서 chi-square test로 검증하였다.
섬모세포의 섬모운동횟수의 측정
상악동 점막 섬모세포의 섬모운동횟수(ciliary beat frequency；CBF)를 측정하기 위하여 다음과 같은 방법12)을 사용하였다(Fig. 1). 과정 7에서의 점막 채취시 점막의 일부를 작게 얻어 세포배양액(Waymouth's MB 751/1 medium；GibcoBRL, Grand Island, NY)이 들어 있는 15 mL-원뿔관(conical tube)에 넣었다. 이 점막 조직을 예리한 수술용 칼로 잘게 자른 후 세포배양액이 들어 있는 직경 35 mm 배양용기에 다시 옮겨 넣고 점막 조각들이 배양액에 의해 흔들리지 않도록 백금선으로 고정한 후 위상차 도립현미경(CK2；Olympus optical Co., Tokyo, Japan)으로 관찰하였다. 또한 배양용기 주위에 온도조절기를 장치하여 관찰하는 동안 배양액을 38℃로 유지하였다.
배양용기를 도립 현미경 위에 놓고 400배율 하에서 섬모운동횟수를 다음과 같이 측정하였다. Charge-coupled device(CCD) 카메라(SAC-410ND；Samsung electronics Co., Seoul, Korea)를 통하여 모니터 화면에 나타나는 영상 중 섬모가 뚜렷이 보이고 세포 자체도 움직이지 않으며 주위 세포에 의한 간섭도 적은 섬모세포를 택하여 그 세포를 포함한 영상을 약 15초 정도 녹화기(video-cassette recorder；VCR)(LV-970；LG electronics Inc., Seoul, Korea)로 녹화하였다. 아날로그 형태의 영상을 디지탈 형태로 바꾸어 주는 image-grabber(Raptor；BitFlow Inc., Boston or Woburn, MA)가 내장된 개인용 컴퓨터(Pentium Pro-166；Newtec, Seoul, Korea)에 위의 VCR을 연결한 후 녹화된 영상을 다시 컴퓨터 모니터에 재생하였다. 영상-전산화 분석(video-computerized analysis) 프로그램(서울대학교 의과대학 이비인후과학교실 제공)12)을 이용하여 컴퓨터 메모리에 2~3초의 영상을 불러들여 fast-Fourier transform (FFT) 분석을 이용하여 섬모운동횟수를 측정하였다. FFT 분석에서 최고의 크기를 보이는 주파수를 읽으면 이 값이 측정하고자 하는 섬모운동횟수가 된다. 배양용기 한 개당 400배율 하에서 5시야를 분석하여 평균을 구하였다.
실험조작 시작점(0주) 및 2주, 4주, 6주, 8주, 12주 후에 CBF가 A, B, C군간에 유의한 차이가 있는지, 또한 이들 값이 대조군 값과 유의한 차이가 있는지를 알아보기 위하여 5% 유의수준에서 Kruskal-Wallis test로 검증하였다.
상악동 점막의 조직학적 관찰 과정 5와 과정 6이 끝난 토끼를 전신 마취시키고 과량의 pentobarbital sodium (Entobar)을 정맥 주사하여 토끼를 희생시킨 후, 비배부를 절개하여 상악동을 재개방시켰다. 이때 골편이 이미 제거된 전벽부위에 형성되어 있는 육아조직 및 섬유조직 등은 제거하였고 필요하다면 전기드릴을 이용하여 전벽의 일부 골벽을 제거함으로써 상악동을 노출시켰다. 상악동 점막골막을 미세박리기를 이용하여 조심스럽게 한 덩어리로 채취한 다음, 2~3 mm폭으로 그 가장자리를 떼어냄으로써 인위적 손상이 많이 발생된 부위를 제거한 후 생리 식염수로 2~3차례 세척하였다. CBF측정(과정 6)에 사용되는 작은 점막 조직을 제외한 나머지 조직을 10% 포르말린 용액에 넣고 24시간 고정하였다. 이 조직을 파라핀 포매과정을 거쳐 4~5 μm두께로 박절하고 조직 한 개당 일정간격의 절편 5개를 얻은 다음 hematoxylin and eosin 염색을 하여 병리조직학적 변화를 광학현미경으로 100배율 하에서 각 절편당 점막이 보이는 모든 시야를 관찰하였다. 섬모 및 상피 손상, 고유층 비후, 염증세포 침윤, 선(gland) 퇴행의 4가지 변수에 대하여 각각 없음(0), 경도(1), 중등도(2), 고도(3)의 등급점수를 부여한 후 이들의 합(최소값 0, 최대값 12)을 염증지수로 간주하고 절편 5개의 총 시야의 평균값을 해당 상악동의 염증지수 대표값으로 하였다.
실험조작 시작점(0주) 및 2주, 4주, 6주, 8주, 12주 후에 염증지수가 A, B, C군간에 유의한 차이가 있는지, 또한 이들 값이 대조군 값과 유의한 차이가 있는지를 알아보기 위하여 5% 유의수준에서 Kruskal-Wallis test로 검증하였다.
결과
점액섬모수송속도
먹물 용액을 상악동 기저부에 점적하였을 때 대조군 상악동에서는 모두 2분 이내에 먹물 입자가 자연 개구부까지 도달하였다. 그러나 상악동염 및 비용 유발 직후(0주)에 A, B, C군 모두에서 10분이 경과하여도 먹물 입자가 자연 개구부에 도달하지 않았다. A군에서 자연 개구부 개방 후 기간이 경과하면서 MCT 속도가 점진적으로 개선되는 양상을 볼 수 있었으며 12주 후에 2측의 상악동에서 정상적인 MCT 속도를 관찰할 수 있었다. C군에서도 기간이 경과하면서 MCT 속도가 점진적으로 개선되는 양상을 볼 수 있었으나 A군에 비하여 처음 4주까지는 개선이 늦고 6주, 8주에는 비슷하며 12주에는 A군보다 더 많이 개선된 듯한 양상을 볼 수 있었다. B군에서는 4주까지 MCT 속도가 개선되지 않았고 6주에서 약간 개선되었으나 이러한 양상이 12주까지도 계속 유지되는 경향을 볼 수 있었다(Table 1).
통계학적으로 12주 후에서 B군과 C군간에 MCT 속도의 개선정도는 유의한 차이가 있었지만(p<0.05, chi-square test) A군과 B군, A군과 C군간에는 유의한 차이가 없었으며 다른 시점에서는 모두 A, B, C군간에 유의한 차이가 없었다. 한편 A, B, C군의 MCT 속도 개선정도는 모든 시점에서 대조군과 유의한 차이가 있었다(p<0.05, chi-square test).
섬모운동횟수
도립 현미경관찰에서 대조군 점막 상피세포의 섬모들은 매우 빠른 속도로 물결치듯 움직였고 그 CBF는 12.4±1.1 Hz였다. A군에서의 CBF는 자연 개구부 개방 시점(0주)에서 4.1±3.1 Hz로 저하되어 있었으나 기간이 경과하면서 차츰 개선되어 12주에서 7.8±2.1 Hz를 나타내었다. B군에서의 CBF는 2주까지 관찰되지 않았고 4주에서 일부 시야에서만 미미한 섬모운동만을 관찰할 수 있었으며(0.5±0.8 Hz) 기간이 경과하면서 약간 개선되었으나 12주(5.2±3.1 Hz)까지도 현저히 저하되어 있었다. C군에서의 CBF는 2주 후 1.2±2.3 Hz로 매우 저하되어 있었으나 점차 개선되어 6주, 8주에서 A군과 유의한 차이가 없는 측정값을 보였다. 또한 12주에서 9.1±2.1 Hz의 가장 큰 CBF 값을 보여 B군과 통계학적으로 유의한 차이를 보였으나(p<0.05, Kruskal-Wallis test) A군과는 유의한 차이가 없었다. 한편 자연 개구부 개방 직후(0주) B군과 C군에서는 점막을 모두 혹은 부분적으로 제거하였으므로 CBF를 측정하고 다른 군과 비교하는 과정은 불가능하거나 의미가 없다고 판단하여 시행하지 않았다(Table 2).
전체적으로 볼 때 A, B, C군의 CBF 값은 12주 후까지 점차적으로 증가하는 경향을 보였으나 모든 군의 12주 후 CBF 값도 대조군의 CBF 값보다 통계학적으로 유의하게 작았다(p<0.05, Kruskal-Wallis test).
상악동 점막의 조직학적 소견
대조군 상악동 점막에서는 위중층 섬모원주상피의 형태를 볼 수 있었고 기저막 아래로 선조직을 포함하는 정상 고유층을 관찰할 수 있었으며 염증세포는 보이지 않았다(Fig. 2).
상악동염 유발 4주 후 실험군 상악동들을 재개방했을 때 상악동 내에 농이 형성되어 있었고 점막의 충혈, 종창 등의 소견이 보였으며 거시적 비용도 관찰되었다. 광학현미경관찰에서도 비용(Fig. 3) 및 비용모양 점막(Fig. 4A)을 관찰할 수 있었으며 이 소견은 A군의 0주 소견에 해당된다. A군에서, 자연 개구부 개방 시점(0주)에서 비용 및 비용모양 점막을 관찰할 수 있었으며 0주 및 2주에서 섬모와 상피세포의 일부 손상, 배세포의 증가, 고유층 비후, 염증세포의 침윤, 선의 퇴행 소견을 볼 수 있었다(Figs. 3 and 4A). 이 시점(0주)에서의 염증지수는 8.7±2.2로써 비교적 높았으나 기간이 경과하면서 차츰 낮아져서 12주 후(Fig. 4B) 5.7±1.1의 염증지수를 나타내었다(Table 3). B군에서, 자연 개구부 개방 시점(0주)에서는 점막골막을 모두 제거하였기 때문에 상악동 골 내벽 표면이 노출된 소견을 관찰할 수 있었고(Fig. 5A), 따라서 이때는 염증지수 평가를 하지 않았다. 2주 후 많은 섬유조직과 일부 염증세포 침윤이 관찰되었으나 상피는 보이지 않았고 4주 후 기저세포와 같은 상피 조직이 일부 관찰되었으며 이후 기간이 경과하면서 점차 점막을 형성하였으나 12주 후에도 고유층 비후, 염증세포 침윤, 선 퇴행 소견이 많이 관찰되었다(Fig. 5B). 이때 상피는 위중층 섬모원주상피의 형태를 나타내었으나 섬모가 완전히 갖추어지지 않았고 상피세포의 모양도 원주형태보다 입방형태에 가까웠으며(Fig. 5B) 그 염증지수는 7.2±1.2 로써 여전히 높았다(Table 3). C군에서, 자연 개구부 개방 직후(0주) 점막 고유층은 보전하면서 점막 표면만을 제거하였기 때문에 이때에도 염증지수 평가는 하지 않았다. 이 시점에서 점막 고유층 일부와 골막만을 관찰할 수 있었고 고유층 내에서 많은 염증세포의 침윤과 섬유조직을 볼 수 있었다(Fig. 6A). 2주 및 4주에도 많은 염증세포의 침윤과 섬유조직을 볼 수 있었으나 기저세포가 관찰되기 시작하였다. 6주에서 12주로 기간이 경과하면서 염증세포의 침윤과 섬유조직이 감소되는 양상을 볼 수 있었고 선 조직도 정상화되는 경향을 관찰할 수 있었으며 상피도 일정 두께를 보이다가 12주 후 섬모가 비교적 많이 재생된 위중층 섬모원주상피 소견을 관찰할 수 있었다(Fig. 6B). 염증지수는 2주 후 8.6±1.8에서 점차 감소되어 12주에서 4.7±1.0을 나타내었다(Table 3). 12주 후 A, B, C군의 염증지수간에 모두 통계학적으로 유의한 차이가 있었고(p<0.05, Kruskal-Wallis test) C군의 염증지수가 가장 낮았으나 모든 군의 염증지수 값은 대조군 값과 유의한 차이가 있었다(p<0.05, Kruskal-Wallis test).
고안
동물에서 비용을 실험적으로 유발하는 연구는 스웨덴의 Pontus group에서 많이 시행되었고8)13-15) 국내에서도 홍 등16)17)에 의해 연구되었다. 위 연구들에 의하면 실험동물로 체중 3 kg내외의 토끼(Pasteurella-free New Zealand white rabbit)를 사용하였고 상악동염 유발시 폐렴구균을 주로 사용하였으며 비용의 발생률을 높이기 위하여 폐렴구균 주입시 상악동 점막에 세포채취용 솔 등으로 가볍게 기계적 손상을 주었다. 기계적 손상을 준 이유는 비용의 발생 병인 중 현재 비교적 널리 받아들여지고 있는 Tos와 Mogensen의 상피파열설18)에 근거를 둔 것으로서, 동물실험상에서도 기계적 손상을 주었을 때에 비용이 더 많이 유발되었다.8)16) 따라서 저자도 이같은 방법으로 비용을 유발시켰고 결과에서와 같이 상악동염 유발 4주 후에 거시적 비용, 현미경적 비용 및 비용모양 점막을 관찰할 수 있었다.
저자는 상악동 점막재생 정도를 기능적 면에서 MCT 속도와 CBF를 측정하여 평가하였고 형태학적 면에서 병리조직학적 변화를 관찰하여 평가하였다. 점액섬모운동은 호흡기 점막의 중요한 방어기능 중의 하나로서, 사람 비점막의 기능을 평가할 때 흔히 사카린 검사19)를 하여 이 점액섬모운동 기능을 평가한다. 그러나 이 검사는 피검자가 단맛을 느끼는 시간을 측정해야 하기 때문에 동물실험에 응용될 수 없고, 따라서 먹물을 사용하는 방법이9-11) 동물실험에 종종 사용된다. 점액섬모운동은 점액의 성상과 섬모의 기능이라는 두 가지 요소의 합으로 나타나는 현상이므로 사카린 검사법 혹은 먹물 검사법에 의한 기능 평가는 점막의 총체적인 상태를 모두 반영한다는 것이 다른 세부적인 기능 평가법보다 유리한 점이다. 연구 초기단계에서는 먹물 입자가 상악동 기저부에서 자연 개구부까지 도달하는 시간을 측정하고 그 거리를 측경기(caliper)로 재어 MCT 속도를 mm/분의 단위로 계량화하려고 시도하였다. 그러나 실험군에서 상악동 점막에 염증이 심하거나 상피가 별로 없는 점막 재생초기의 경우에는 30분이 경과하여도 대부분의 상악동에서 먹물 입자의 이동을 관찰할 수 없어서 계량화가 곤란하였다. 따라서 저자는 Hassab와 Kennedy의 방법9)을 변형하여 본 연구방법에서와 같이 시간에 등급을 두고 MCT 속도를 평가하였다. 연구결과에서 MCT 속도의 개선정도를 보면(Table 1), 최종적으로 12주 후에 C군은 A군과 유의한 차이가 없었으나 B군과는 유의한 차이가 있어서, 조작 C의 경우가 조작 B의 경우보다 MCT 기능면에서 효과적이라는 것을 알 수 있다. 한편 12주 후에 A군은 B군과 유의한 차이는 없었으나 MCT 속도가 다소 개선된 양상을 보여 주었는데, Kennedy와 Shaalan10)의 토끼를 이용한 실험연구에서도 자연 개구부를 개방만 하는 경우가 상악동 점막을 완전히 제거하는 경우보다 점액섬모수송에 유리하다고 하였다. Hassab와 Kennedy의 연구9)에서도 자연 개구부를 개방하는 것이 하비도로 상악동을 개방하는 것보다 점액섬모수송에 효과적이라고 하였다. 그러나 위 연구들9)10)은 정상 토끼에 조작을 한 후 관찰한 것이어서 본 연구 결과와 같은 관점에서 해석할 수 없다. 한편 Czaja와 McCaffrey11)는 상악동염이 유발된 토끼의 자연 개구부를 개방한 다음 6주 후의 MCT 속도는 개방 시점보다 의미있게 개선되었지만 정상 상태까지 회복되지 않았다고 보고하였는데, 본 연구에서도 12주 후까지 모든 실험군의 MCT 속도가 정상 상태까지 개선되지 않은 소견을 볼 수 있었다. 한편 먹물로 MCT 속도를 평가함에 있어서 가장 고려해야 할 요소는 습도이다. 토끼 상악동을 개방하고 먹물 용액을 기저부에 점적하였을 때 상악동 내가 건조하면 먹물 입자의 움직임을 관찰할 수 없으며, 따라서 다른 학자들9-11)도 상악동내 습도를 유지하기 위하여 얇고 반투명한 외과용 포을 덮고 그 가운데에 작은 틈을 내어 비내시경을 넣고 관찰하거나, 혹은 건조하다고 판단될 때는 생리 식염수를 상악동 내에 분무하면서 관찰하였다. MCT를 평가할 때 가장 어려웠던 점은 B군에서 MCT 속도를 측정할 때였다. 즉, B군에서 점막제거 2주 이후의 모든 시점에서는 상악동을 재개방할 때 이미 상악동이 위축 또는 폐쇄되어 있어서 상악동 기저부를 확인할 수 없었다. 따라서 Kennedy와 Shaalan10)의 방법과 같이, 자연 개구부근처의 상악동 공간에서 가장 낮은 부위를 선정하여 먹물을 떨어뜨려 측정하였는데 10분 이내에 자연 개구부까지 먹물 입자가 움직인 경우는 6~12주에서 1~2측 뿐이었다(Table 1).
CBF의 측정은 점액섬모운동 기능 중 섬모의 기능만을 평가하는 방법으로서 염증상태의 섬모 혹은 여러 가지 약물에 노출된 섬모가 운동 능력을 어느 정도 유지하고 있는 지를 알아볼 수 있는 효과적인 방법이다.11)12) 그러므로 본 연구에서는 MCT 측정으로 총체적인 점액섬모운동 기능을 평가하는 동시에 섬모에 대한 세부적인 기능 평가로서 CBF 측정도 시행하였다. 연구 결과, 자연 개구부 개방 직후(0주)에서 12주로 시간이 경과하면서 CBF가 조금씩 증가하는 경향을 모든 실험군에서 관찰할 수 있으나, 최종적으로 12주 후를 보면 조작 C의 경우(C군)가 조작 A의 경우(A군)와는 유의한 차이가 없지만 조작 B의 경우(B군)보다는 CBF의 개선면에서 효과적이라는 것을 알 수 있다(Table 2). Czaja와 McCaffrey11)의 연구에서도 상악동염이 유발되었을 때 CBF는 현저히 저하되었다가 자연 개구부 개방 6주 후 의미있게 회복되었는데, 이는 본 연구의 A군에서의 결과와 유사하다. 다만 Czaja와 McCaffrey11)의 연구에서는 개방 6주 후 CBF 측정값이 대조군과 유의한 차이가 없을 정도로 회복되어, 저자의 연구결과(12주 후에도 모든 실험군의 CBF가 정상상태까지 개선되지 않았음)와 차이가 있으나 이는 CBF 측정방법의 차이에서 기인하는 것이라고 추정된다. 즉 이들11)은 광전법(photoeletric method)으로 CBF를 측정하였는데 저자의 영상-전산화 분석법에 비하여 한번에 분석되는 범위가 넓어서 CBF 측정값이 다소 크게 나올 가능성이 있으며, 이러한 차이점에 대하여는 좀더 연구되어야 하겠다. CBF 측정시 가장 고려해야 할 요소는 온도이다. CBF를 측정할 때 섬모상피세포는 배양액에 담겨져 있으므로 습도 변화에 의한 영향은 크지 않으나 온도 변화는 CBF 측정값을 변화시킬 수 있다. 토끼 상악동 점막 상피세포의 CBF를 측정할 때에는 38.0±0.5℃의 온도를 유지하는 것이 필요하므로11) 본 연구에서도 특수제작된 온도조절기를 배양기 주위에 장치하여 관찰하는 동안 배양액을 38℃로 유지하였다. 한편 현재까지 개발된 CBF 측정방법은 생체 외에서 시행되는 것이므로 생체 내의 현상을 정확히 반영할 수 없다는 것이 그 한계이며, 따라서 최근에는 생체 내에서 측정하는 방법의 개발이 시도되고 있다.
상악동 점막의 재생 정도를 형태학적으로 평가하기 위하여 시행한 병리조직학적 관찰 결과, 자연 개구부 개방 직후(0주)에서 12주 후로 시간이 경과하면서 염증지수가 조금씩 낮아지는 경향을 모든 실험군에서 관찰할 수 있으나, 12주에도 정상상태까지 개선되지 않았다(Table 3). 실험적 상악동염 유발 후 자연 개구부를 개방하면 상악동내 점막이 개선된다는 것은 비교적 잘 알려져 있는 사실9-11)이지만 이 점막이 완전히 정상 상태까지 재생되지는 않는다고 보고되었다. 즉, Forsgren 등14)15)은 상악동 점막 제거 2주 후에 이미 재상피화가 이루어지기 시작하지만 고유층의 재생은 불완전하며 따라서 재생된 점막은 정상 점막과 차이가 있다고 보고하였다. 또한 Guo 등20)은 부비동 내시경수술 6~12개월 후의 사람 상악동 점막은 수술 시점보다 현저히 섬모재생이 이루어졌지만 정상수준까지 도달되지 못하였다고 보고하여, 본 연구와 비슷한 결과를 보여주었다. 최종적으로 12주 후에 C군, A군, B군의 순으로 염증지수가 낮았고 각 군간에 유의한 차이가 있어서, 조작 C의 경우가 조작 A 및 조작 B의 경우보다 형태학적 개선 면에서 더 효과적이라는 것을 알 수 있었다. 이 결과는 완전히 골막까지 제거하여 골벽을 노출시키는 것보다 점막 상층만을 제거하여 고유층 일부를 보전하는 것이 신속한 점막 재생 및 정상적 섬모기능 유지에 효과적이라고 한 Moriyama 등7)의 임상적 관찰 결과와 일치한다.
본 연구결과는 점막의 기능(MCT 속도 및 CBF)적인 측면에서는 비용 및 비용모양 점막 표면만을 제거하고 점막 고유층 일부 및 골막은 보전하는 경우(조작 C)가 그 병변을 제거하지 않고 점막골막 전 층을 보전하는 경우(조작 A)와 유의한 차이가 없지만 점막골막 전 층을 완전히 제거하는 경우(조작 B)보다는 점막재생에 더 효과적이고, 점막의 형태학적 측면에서는 전자의 경우(조작 C)가 나머지 다른 두 경우(조작 A 및 B)보다 점막재생에 더 효과적이라고 요약될 수 있다. 이같은 결과는 임상적으로 상악동염의 수술적 치료에 있어서 비록 점막이 비용증과 같은 심한 병변을 보이더라도 그 점막골막을 전혀 제거하지 않거나 완전히 제거하는 것보다 비용 및 비용모양 점막 표면만을 제거하고 고유층 및 골막은 보전하는 것이 점막 재생에 보다 효과적이라는 것을 시사한다. 저자 연구는 동물에 대한 실험결과이므로 사람에 대하여 그대로 적용될 수 없지만 잘 계획된 향후 임상연구에 대하여 기초적 자료를 제시할 수 있는 의의를 가지고 있다. 추후 같은 결과가 임상적으로 검증된다면, 이는 기존의 기능적 부비동 내시경수술의 기본 개념에도 잘 부합되는 것이고 부비동내 비용증에 대하여 보다 적절한 처치방법을 제시할 것이다.
결론
본 연구결과는 상악동염의 수술적 치료에 있어서 비록 점막이 비용증과 같은 심한 병변을 보이더라도 그 점막골막을 전혀 제거하지 않거나 완전히 제거하는 것보다 비용 및 비용모양 점막 표면만을 제거하고 고유층 및 골막은 보전하는 것이 점막 재생에 보다 효과적이라는 것을 시사한다.
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