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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 1999;42(4): 449-454. |
| The Comparison Study of Mucociliary Clearance After Nasal Irrigation with Buffered Hypotonic, Isotonic, and Hypertonic Saline Solutions. |
| Sung Won Kim, Byung Do Suh |
| Department of Otolaryngology-HNS, The Catholic University of Korea, School of Medicine, Seoul, Korea. entdpt@cmc.cuk.ac.kr |
| 저장성, 등장성 및 고장성 완충 식염수로 비세척 후 비점액섬모청소능의 비교 |
| 김성원 · 서병도 |
| 가톨릭대학교 의과대학 이비인후과학교실 |
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| 주제어:
비점액섬모 청소능ㆍ사카린 검사법ㆍ고장성 식염수 비세척. |
| ABSTRACT |
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
Nasal or sinus irrigation is the traditional treatment for chronic paranasal sinusitis and is the one of the most important postoperative care for those who have undergone functional endoscopic sinus surgery (FESS). However the bases of any scientific evidence to determine efficacy of different concentrations of saline are lacking. The objective of this clinical study was to determine if nasal mucociliary clearance (NMC) in vivo was improved significantly by the use of differently concentrated buffered saline nasal irrigations.
MATERIALS AND METHODS:
The acute effect of NMC was measured using saccharin test in 20 volunteers without any significant sinonasal disease on four separate days, involving single administration of each of the followings: 1) atomized 0.65% saline; 2) atomized 0.9% saline; 3) atomized 3% saline; 4) atomized 7% saline. Normal subjects served as their own control using a saccharin test before any nasal irrigation was used, and then used one of four different concentrated saline solutions to irrigate their nose. Comparison of the change of NMC at different concentations was performed by using Wilcoxon signed rank test.
RESULTS:
When compared to each control, the buffered 3% hypertonic saline improved mucociliary transit time of saccharin (p<0.05), whereas other concentrations of buffered saline had no such effect.
CONCLUSION:
We concluded that this hypertonic saline should be useful as nasal irrigation solution on medical and postoperative care of chronic paranasal sinusitis. |
| Keywords:
Nasal mucociliary clearanceㆍSaccharin testㆍHypertonic saline nasal irrigation |
서론
비점액섬모청소능은 호흡기의 가장 중요한 방어 기전의 하나로 외부물질 및 감염에 대한 상기도 최전방의 방어선으로 알려져 있고 이러한 기도점막 점액층은 1934년 Lucas 와 Douglas1)에 의하여 2층의 구조로 되어 있음이 밝혀 졌으며 상층은 점액질층, 하층은 섬모주위액층으로 구성되어 있다. 즉 비점액섬모청소능은 점액의 양 및 물리화학적 성질과 섬모운동의 상호작용으로 유지되며, 이 기능의 저하시 비질환의 발생또는 악화 인자로 작용하게 된다.2)
만성 부비동염에서는 비점액섬모청소능이 저하되어 있다고 알려져 있지만, 기능은 가역적이어서 수술적 혹은 비수술적 치료방법들에 의해 회복될 수 있는 것으로 보고되고 있다.3) 근래에 만성부비동염의 치료로 많이 시행되고 있는 기능적 내시경 부비동 수술은 부비동의 자연공을 통한 배액과 환기에 필요한 점막만을 제거하고 비강 및 부비동 점막은 가능한 한 보존함으로써 점막의 재생 및 점액섬모청소능의 회복이 빠른 장점을 갖고 있다.4) 이러한 기능적 내시경 부비동 수술에서는 수술창의 처치가 중요한데, 비분비물과 조직파편 및 가피를 제거해주고 술후 중비도 협착을 방지해주며 부비동 개구연합의 개방성을 유지해주기 위해 식염수를 이용한 비세척 방법이 흔히 사용되고 있다.5)6) 일반적으로 생리 식염수를 이용한 비세척이 사용되어 왔으나 낭포성 섬유증(cystic fibrosis)과 만성기관지염 등 기관 및 기관지 점액섬모청소능이 저하된 폐질환 환자에서 흡입된 고장성 식염수에 의한 점액섬모청소능 및 호흡 환기량의 개선, 객담 배출의 증가 등의 효과가 보고된 이후,7)8) 고장성 식염수를 이용한 비세척도 시행되고 있다. 그러나, 이러한 생리 식염수나 고장성 식염수 및 제품화 되어 있는 저장성 식염수 비액(nasal solution)들이 용액의 농도에 따른 효과의 실험적 검증 없이 이용되고 있는 실정이다.
이에 저자들은 정상인에서 저장성, 등장성 및 고장성 식염수를 사용한 비세척 전후의 비점액섬모청소능을 사카린 검사법으로 측정하여 식염수 농도에 따른 차이를 비교하므로써 임상적으로 유용한 비세척 용액을 선택하고자 하였고, 또한 비점액섬모청소능 측정시 사카린 검사법의 유용성을 알아 보고자 하였다.
대상 및 방법
실험 대상
23세에서 34세 사이의 정상 성인 남녀 20명(남자 9명, 여자 11명)을 대상으로 하였고, 실험전 최근 3주 이내에 상기도 감염의 병력이 있거나 알레르기성 질환의 기왕력, 흡연자, 전신적 혹은 국소적 교감 및 부교감 신경 촉진제나 항히스타민제 사용, 비부비동 수술의 기왕력, 전비경 검사상 비중격 만곡 및 비용 등의 이상 소견을 보이거나 비폐색, 비루, 후비루, 재채기 등의 비증상을 호소하는 사람은 실험 대상에서 제외하였다.
각 실험 대상자에서 각기 다른 농도 용액의 비세척 전후로 비점액섬모청소능을 측정하여 실험값 및 대조값으로 하였다.
농도에 따른 완충 식염수의 제조
멸균 증류수(대한 약품, 안산, 한국)에 염화나트륨(sodium chloride, Sigma chemical Co, St. Louis, MO)을 용해시켜 저장성(0.65%), 등장성(0.9%) 및 고장성(3%, 7%) 식염수를 만들었고, 이들 용액에 미량의 중탄산나트륨(sodium bicar-bonate, Shinyo pure chemical Co, Osaka, Japan)과 염화수소산(hydrochloric acid, Osaka chemical Co, Osaka, Japan)을 첨가하여 pH 7.6 내외(pH meter 340, Corning, NY)의 완충 식염수를 제조하였다.
비점액섬모청소능의 측정
비점액섬모청소능의 측정은 사카린 검사법을 이용하여 시행하였다.9)
실험은 이비인후과 외래에서 매일 오후 6시에서 9시 사이에 시행하였고, 실험을 시작하기 전에 대상자를 실험 환경에 적응시키기 위해 약 30분간 안정상태로 앉아있도록 하였다.
고개를 바로 세우고 앉은 자세에서 비강내 비즙, 가피를 흡인기로 제거한 후 bayonet 겸자(Storz, Tuttlingen, Germany)를 사용하여 한측 비강의 하비갑개 내측면 전단에서 1 cm 후방에 1∼2 mm×0.5 mm, 4∼5 mg 정도의 사카린(saccharin sodium salt, Sigma chemical Co, St. Louis, MO, USA) 과립을 부착시킨후 고개를 약10°정도 숙여 중력에 의한 영향을 배제시키고 재채기를 하거나 코를 들여마시지 않게 하였다.
앉은 자세로 편안하게 비호흡을 하게 하고 30초에 한번씩 연하운동을 시켜, 사카린 과립을 부착시킬때부터 최초의 단맛이 비인강을 통하여 느껴질 때까지의 시간을 초시계(HS-20, Casio, Tokyo, Japan)로 측정하여 사카린 수송시간(saccharin transit time, STT)으로 하였다. 측정은 초단위로 30분까지만 하고 30분 이상의 값은 무반응군으로 간주하여 실험에서 제외하였다.
각 대상자로 하여금 초기에 대조 STT(control STT)를 측정하였고 비인강내 단맛이 사라진 1시간 내지 1시간 30분후 한가지 농도의 완충 식염수를 택하여 ENT unit(Naga-shima medical instrument Co, Tokyo, Japan)에 포함되어 있는 분무기(atomizer)로, 같은 쪽의 비강에 약 5 ml를 분무한 약 10분 후에 STT를 다시 측정하였다.
같은 과정으로 1일 1회씩 농도를 달리한 완충 식염수을 사용하여 먼저 실험을 시행하였던 쪽의 비강에서 실험을 진행하였고, 재채기를 하거나 콧물을 들여 마시는 등의 실험 과정중 오류가 발생하였던 경우에는 실험을 중지하고 다음날 다시 진행하였다.
대상자는 각 실험일의 동일 시간대에 시행된 대조군 및 실험군으로서의 역할을 하게 되어 대상자 자신의 대조값에만 비교되므로 비주기(nasal cycle) 및 비강내의 생리적 변화에 따른 영향을 최소화 하도록 하였다.
통계 분석
저장성, 등장성, 2종의 고장성 완충 식염수 등 4 실험군에서의 STT 변화를 SAS 프로그램(SAS version 6.12, SAS Institute Inc, Cary, NC, USA)에서 Wilcoxon's signed rank 검사법을 이용하여 통계 분석하였고 각 농도에서의 대조 STT를 Kruskall-Wallis 검사법으로 비교해 보았으며 유의 수준은 p<0.05로 하였다.
결과
비세척후 점액섬모청소능의 변화
저장성(0.65%), 등장성(0.9%) 및 7% 고장성 식염수를 사용한 비세척후 비점액섬모청소능의 변화는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았지만, 3% 고장성 식염수를 사용한 비세척후에는 통계적으로 유의한 수준의 비점액섬모청소능의 개선을 보였다(p<0.05) (Table 1, Fig. 1).
사카린 검사의 유용성
각 농도군에서 실험 대상자별 대조값인 비세척전 STT는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않아 검사의 반복성(reproducibility)이 있음을 확인할 수 있었다(Table 1).
고찰
비점액섬모청소능은 점막상피세포의 섬모와 점액질층 및 섬모주위액층으로 되어 있는 점액층과의 상호작용에 의해 유지되며 섬모의 운동이 점액 수송을 가능하게 하지만 단일 섬모의 기능을 나타내는 섬모운동빈도와 점액섬모청소능 자체와는 직접적인 상관관계가 없는 것으로 알려져 있다.10) 이러한 점액섬모청소능은 비점막의 pH가 증가하거나, atropine을 사용후, Sjgren 증후군에 의해, 콜린성 약제와 장기간의 흡연으로, 알레르기성 질환과 비중격 만곡 및 비폐색으로 인해, 국소 스테로이드제에 의해 감소한다고 알려져 있다.3)10)11)
정상인의 72∼80%에서 나타나는 비주기의 비점액섬모청소능에 대한 영향은 보고자에 따라 차이가 있어 Doyle과 van Cauwenberge는12) 보다 소통이 원할한 울혈되지 않은 비강쪽의 점액섬모청소 속도가 빠르다고 하였고, 이 결과로 점액섬모청소능은 비강의 개방정도에 영향을 받고 주기적으로 변화하는 양상을 보인다고 하였다. 이와 대조적으로 Littlejohn 등13)은 울혈기에 점액의 점도가 점액섬모 수송에 적합하게 되어 청소능이 증가하게 된다고 설명하면서, 점액섬모청소능의 차이가 두시기 사이에 존재하지만 통계적인 유의성이 없을 정도여서 임상적인 중요성은 없다고 하였다. 본 실험에서는 정상 섬모운동에 적절한 환경을 만들기 위해 비교적 환기가 잘되는 상온의 외래 진료실에서 실험을 진행하였고, 상기도 감염등의 제외 대상을 정해 건강한 대상자만을 택했으며, 실험 용액을 pH 7.6 정도로 완충시켜 사용하여 섬모운동빈도를 억제하는 유해인자들을 가능한 한 제외하고자 하였다. 그리고 비주기에 따른 차이를 배제하기위해 실험을 매일 같은 시간대에 시행하였고 대조값과 실험값 측정 사이의 시간 간격을 줄이기위해 예비 실험을 통하여 얻어진 단맛이 사라지는 최소 시간인 1시간 내지 1시간 30분후 실험값의 측정을 시행하였다.
본 실험의 검사 방법으로 사용된 사카린 이동시간의 측정은 판단이 주관적이며, 반복 측정시 약 4시간 이상의 시간 간격이 필요하며 비점막에 작열감을 준다는 보고도 있으나,14) 예비 실험의 결과 약 1시간 내지 1시간 30분이후에는 모든 대상자에게서 비인강내 단맛이 사라졌고 비점막의 작열감을 호소하는 대상자는 전체 실험 대상자 20명중 1명에 불과해 적절한 측정법으로 생각할 수 있었다. 정상인에게서 측정한 사카린 이동시간 대개 5∼20분 사이에서 측정되며, 30분 이상으로 지연될때 이상으로 판단할 수 있다.3)9) 한 개인의 측정에서도 매일 측정값의 변화가 심하다는 보고도 있었지만,14) 실험 환경을 가능한 한 일정하게 유지하도록 하였고 각 대상자에 대한 매일의 대조값을 SAS 프로그램을 이용한 Kruskal-Wallis 검사를 시행하여 분석한 결과 유의한 차이를 보이지 않아 사카린 검사법의 반복성을 확인할 수
있었다.
만성 부비동염에 대한 수술은 상악동 근치술, 기능적 내시경 부비동 수술 등의 방법이 있으나 근래에는 기능적 내시경 부비동 수술이 선호되며 치유과정에 수술후의 환자처치가 중요한 것으로 알려져 있다.4-6) 내시경적 수술후 처치로 가피, 혈괴 및 육아조직을 제거해주며 유착이 생기지 않도록 해서 자연개구공의 소통을 원할하게 해야하며 항생제, 항히스타민제와 스테로이드제등을 사용하는 것이 권장되고 있다.6) 또한 기능적 내시경 부비동 수술후 환자처치의 일환으로 비세척을 해주는 것이 수술 결과를 좋게한다고 알려져 있다.5)6)
일반적으로 생리 식염수를 사용한 비세척이 대부분의 의사들에 의해 선호되어 왔지만 Kuhn 등6)은 고장성 식염수를 사용하는 것이 삼투압 차이로 인한 비점막내 수분의 이동으로 부종을 감소시켜주고 수술 부위인 사골동을 청결하고 습기가 유지되도록 하여 술후 점액섬모청소능의 회복을 촉진하게 되므로 사용을 권장하였다. 고장성 식염수의 점액섬모청소능에 대한 효과를 알아보기 위한 연구는 Pavia 등15)에 의해 처음으로 이루어졌는데 만성 기관지염 환자에서 1.21 M 고장성 식염수를 초음파 가습기를 사용하여 분무한 후 방사성 동위원소 에어로졸 방법으로 측정한 결과 점액섬모청소능 및 객담의 배출이 증가한 것을 보고하였다. 고장성 식염수를 사용한 후 점액섬모청소능이 증가하는 원인은 주로 기도 분비물 및 점액의 유동학적 변화에 의한 것으로 알려져 있다.7)8) 일상적인 호흡과정에서 대기로부터 흡입되는 공기는 비점액의 건조를 일으켜 섬모 운동이 일어나는 섬모주위액층이 감소해있게 되고 이때 고장성 식염수를 분무등의 방법으로 흡입하게 되면 일시적인 삼투압의 차이가 생겨 기도 표면으로부터 수분이 이동되어 점액의 점탄도(viscoelasticity)를 증가시키고 특히 섬모주위액층이 두꺼워져 섬모와 점액층 사이의 원할한 상호작용이 일어나게 되므로 점액 수송 속도가 증가하게 된다.8)16)17) 또한 고장성 식염수 흡입으로 기도표면액(airway surface liquid)에 고삼투압성 환경이 조성되면 기도 표면으로부터 여러가지 화학 반응 매개체와 신경 펩티드들이 분비되어 섬모의 활동성을 자극한다고 알려져 있으나 확실한 기전은 밝혀져 있지 않고 주로 Cycloxygenase 합성 경로를 이용하는 것으로 알려져 있다.8)
본 실험에서는 이비인후과 영역에서 술후 혹은 내과적 치료방법의 일환으로 흔히 사용되는 비세척시, 이미 호흡기 내과 영역에서 효과가 입증된 고장성 식염수와 함께 저장성, 등장성 식염수 사이에서 유용성의 차이도 알아 보았다. 실험 용액의 농도 선택에서 고장성으로는 전 연구자들의 결과를 토대로 3%와 7%를 사용하였는데, 특히 3% 식염수는 호흡기 내과에서 객담 배출을 촉진시키기 위해 흔히 쓰이고 있으며, Kuhn 등6)이 일반 가정에서 만들어서 사용하도록 한 고장성 식염수와도 유사한 농도였고 Talbot 등18)에 의한 실험에서 비세척시 생리 식염수에 비해 점액섬모청소능의 향상이 있었다고 하였기에 선택하였다. 에어로졸의 형태로 흡입시켜 기관점액섬모청소능의 향상을 보였다는 14.4% 등의 고장성 식염수를 예비 실험 과정에서 사용해 보았지만 고농도 식염에 의한 비작열감이 심해 본 실험에서는 사용하지 않았다.17) 그리고 0.65% 식염수는 이미 시판되고 있는 점비제인 엔클 비액(한림제약, 서울, 한국)의 농도로 임상 사용의 유용성을 검증하기 위해 실험 용액으로 사용하였다. 이비인후과 환자들의 비세척시 주사기나 관장기를 이용한 다량의 식염수를 사용하기 때문에 본 실험에서는 ENT unit에 있는 분무기를 사용하여 5 ml 씩의 식염수를 분무하였다. 가습기를 이용해 고장성 식염수를 분무한후 기관 점액섬모청소능을 측정한 실험들에서 40분이후,8) 90분이후15) 그리고 20분이후에는17) 변화를 보이지 않고 10∼20분 사이에만 효과가 있었다는 단기간의 유용성(short term efficacy)을 보고하였기에, 본 실험에서도 비세척후 사카린 검사를 약 10분 후에 시행하였다. 그리고 바닷물과 같은 고장성 식염수의 흡입후 혈장과의 삼투압 균형은 첫 5분안에 이루어지고 폐의 점막상피 손상은 없다는 Folkesson 등19)의 실험에서 점막상피 방어벽(barrier)이 고삼투압 손상에 대한 충분한 저항력을 갖고 있음이 밝혀졌으므로 정상 자원자들에 대한 임상 실험 용액으로서의 문제는 없을 것으로 생각되었다. 또한 섬모운동에 대한 중력이나 관성의 효과를 배제하기 위해 대상자의 머리를 앞으로 약 10°숙이고 앉아 있게 하여 중력에 의한 수분의 흐름은 오히려 앞쪽을 향하게 했으며, 분무된 식염수의 양 자체가 점액질층의 점도를 직접적으로 감소시킬 만큼 많지 않고 세척후 비강내 남아있는 양이 대단히 작을 뿐아니라 사카린 검사전 여분의 세척액은 제거하였기 때문에 식염수 비세척후 약 10분 후에 사카린 검사를 시행하여 측정한 점액섬모청소능은 단순히 비세척액 자체에 의한 변화라는 것을 배제할 수 있었다.16)
실험의 결과에서는 3% 식염수만이 유의한 수준의 비점액섬모청소능의 향상을 보였고(p<0.05), 효과가 있을 것이라고 예상하였던 7% 고장성 식염수에서는 유의한 변화를 나타내지 않았다. 이러한 결과는 섬모운동이 섬모주위액층에서 일어나며 이 층의 깊이가 섬모운동빈도 및 점막섬모 청소능을 좌우한다는 사실로 설명될 수 있다. 즉 수분의 함량이 과도하게 많아져 점액의 점탄도(viscoelasticity)가 적정수준 이하 일때는 오히려 점액수송이 방해를 받게되는데, 최대 점액 수송 속도는 점액의 뉴튼 점도(Newtonian viscocity)와 선형탄성계수(linear elastic modulus)가 각각 1000∼3000 poises, 10∼25 dynes/cm2 일때 얻어질 수 있으므로, 점액내의 응집력이 감소해서 섬모운동을 일으키는 에너지의 축적이 힘들게 되기 때문이다.20) 그리고 섬모주위액층 차제가 적정 두께 이상으로 두꺼워져 섬모의 최대 신장기때 점액질층까지 도달하지 못하는 것도 원인으로 설명될 수 있으므로 비부비동 세척시 3%의 고장성 식염수를 사용하는 것이 보다 효과적이라 생각된다. 그러나 단기간의 효과만을 확인한 실험이었으므로 보다 장기간 사용후 비점액의 유동학적 변화 및 점막 상피에 미치는 영향 등을 알아보는 것이 앞으로의 과제라고 할 수 있고, 아울러 사카린 검사법으로 비점액섬모청소능의 측정시 검사방법의 신뢰성 및 반복성을 확인할 수 있었으므로 비교적 간단하고 경제적인 이 방법을 비점액섬모 청소능에 영향을 미치는 여러 약제에 대한 실험에 응용할 수 있을 것이다.
결론
3% 고장성 식염수를 사용한 비세척시 비점액섬모청소능의 개선을 확인할 수 있었으므로 실제 임상에서 만성부비동염의 치료방법 혹은 기능적 내시경 수술후 시행되는 비세척 용액으로 유용하게 이용될 수 있을 것이며, 측정방법으로 사용된 사카린 검사는 비교적 간단한 방법으로 임상실험 등에 유용하게 이용 될 수 있을 것으로 생각된다.
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