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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 1998;41(10): 1324-1330. |
| Morphological and Acoustic Change of Autologous Fat Injection for Unilateral Vocal Cord Paralysis. |
| Jae Woo Lee, Jae Min Cho, Hyun Min Park, Moo Jin Baek, Hwan Jung Roh, Eui Kyung Goh, Kyong Myong Chon, Soo Geun Wang, Dong Gun Lee |
1Department of Otolaryngology, College of Medicine, Pusan National University, Pusan, Korea. wangsg@pusan.ac.kr
2Department of Otolaryngology, Daedong Hospital, Pusan, Korea. |
| 일측성대마비에서 자가지방주입후 형태 및 음성변화에 대한 연구 |
| 이재우1 · 조재민1 · 박현민1 · 백무진1 · 노환중1 · 고의경1 · 전경명1 · 왕수건1 · 이동건2 |
| 부산대학교 의과대학 이비인후과학교실1;대동병원 이비인후과2; |
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| 주제어:
성대ㆍ성대마비ㆍ자가지방ㆍ성대내 주입ㆍ형태적 음향학적분석. |
| ABSTRACT |
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
Glottic incompetence resulting from the unilateral vocal cord paralysis can be improved by medialization of the paralyzed vocal cord. Recently, it has been thought that the autologous fat could be used as a good material for augmenting paralytic vocal cord. There were reports about long-term follow-up results concerning voluminous, histological and acoustic changes after autologous fat injection. Authors observed periodically the morphological and acoustic changes of autologous fat deposits which were injected into iatrogenically paralyzed vocal cord.
MATERIALS AND METHODS:
Eight mongrel dogs were injected with autologous fat into the iatrogenically paralyzed vocal cords, and were sacrificed at 1, 3, 6 months after the fat injection and observed histological and acoustic changes.
RESULTS:
The bulk of the fat graft lasted at least 3 months in this experiment. There were minimal evidence of inflammatoy changes, foreign body reaction and improvement of voice quality was noted in spectrography.
CONCLUSION:
The autologous fat injection appears to be a relatively safe and effective method for medializing the paralyzed vocal cord. |
| Keywords:
Vocal cordㆍVocal cord paralysisㆍAutologous fatㆍIntracordal injectionㆍHistological and acoustic evaluation |
서론
외상과 질병 등에 의해 발생하는 성대마비는 이비인후과 영역에서는 비교적 흔한 질환으로 고정된 성대의 위치에 따라 치료방법이 달라진다. 편측성 마비의 경우는 호흡곤란은 없으나 애성을 호소하며 드물게 흡인 등의 증상이 나타난다. 이에 대한 치료는 마비된 성대를 인위적 혹은 근신경 이식 등으로 정중앙부로 이동시켜 줌으로써 증상을 호전시킬 수 있다. 마비된 성대를 정중부로 이동시키는 성대내 이물주입술은 1911년 Bruning1)에 의해 견고한 paraffin을 마비된 성대에 주입함으로써 처음으로 시행되었다. 그후 Arnold2)는 1963년 glycerine에 혼합한 Teflon 가루를 마비된 성대내에 주입하여 성공적으로 내전시킨 것을 최초로 보고하였고 그 이후 Teflon이 성대의 용적증가(augmentation)에 주 재료로 사용되어져 왔다. 그러나 이들은 병리조직학적인 관점에서 볼 때 이물 반응을 일으키므로 좋은 재료가 될 수 없다. 연부조직 결손부에서 자가지방을 이용한 재건술은 자가지방을 안와부 결손 부에 성공적으로 사용한 이후 여러 분야에서 사용되어져 왔다. 얼굴 등 신체의 피부 결손부위에 복부, 액와부, 대퇴부 등에서 채취한 자가지방 이식방법은 그 효과가 우수한 것으로 알려져 있다. 저자는 조직친화성이 다른 이물질에 비해 훨씬 좋은 자가지방을 실험동물의 성대내에 실험적으로 주입하여 주입된 지방의 운명과 주위조직의 변화를 추적 관찰하고 지방주입후의 음성을 주입전과 비교하여 향후 성대마비환자의 치료에 응용하고자 본 연구를 시행하였다.
대상 및 방법
실험동물
체중 10~15 kg의 잡견 8마리(암컷 2마리, 수컷 6마리)
실험방법
마취
우선 ketamine 7 mg/kg를 개의 대둔근에 근육주사 하여 진정시킨 후 전지정맥에 22~23 gage 정맥용 카테터를 거치 하여 투약로를 확보하고 propofol(Diprivan)(r)을 2 mg/kg를 정주한 후 내경 5.0~5.5 mm의 튜브로 기관내 삽관을 시행하여 전신마취를 시행하였다.
일측성대마비 조작
윤상연골 직하에서 약 2~3 cm 정도 수직으로 피부절개를 가한 후 기관을 확인하고 기관외측근막을 박리하여 우측 반회신경을 확인한 후 절단하였다. 실험의 정확성을 높이기 위해 Hilger 신경자극기(Model 2R, WR Medical Electronics Co, U.S.A.)를 이용하여 전기자극을 주었을 때 비디오카메라가 장착된 경성의 내시경(IK-C40, Toshiba Co, Japan)을 이용하여 모니터를 통해 성대의 운동을 확인하였다. 또한 반회신경 절단면을 기준으로 Hilger 신경자극기를 이용하여 1 mA의 강도로 근위부를 자극시 성대운동이 없고 원위부를 자극시 성대운동이 있는 것으로 다시 한번 반회신경의 정확한 절단을 확인하였다.
지방추출 및 성대내 주입
우측의 일측반회신경을 절단하고 2주 경과후 전신마취를 시행하고 우측성대의 운동감소와 위치가 부정중위(para-median position)에 있는 것을 내시경을 통해 관찰하였다. Lee 등3)과 동일한 방법으로 양측 액와부 또는 서혜부의 피하 지방을 무균적으로 덩어리로 채취한 후 수술용 가위로 150~200회 정도 19 gage 주사침을 통과할 수 있을 정도로 잘게 썰어 2.5 cc 주사기에 약 1 cc의 지방을 넣은 후 마비성대의 전 1/3과 중간 1/3의 만나는 점과 성대돌기부의 외측에 약 2 mm깊이로 19 gage(내경 0.042 inch)의 주사침을 이용하여 0.2~0.3 cc의 지방을 주입하면서 마비된 성대의 내측전위를 비디오 카메라를 장착한 내시경을 이용하여 모니터를 통해 확인하였다. 이때 주사침의 경사면은 외측 즉 갑상연골쪽으로 향하게 하였다.음성녹음 및 음향학적 분석(Sound spectrographic analysis) 성대마비전과 성대마비후 2주경 digital audio tape re-corder(DTC-59 EST, Sonyco, Japan)를 이용하여 조용한 방에서 마이크를 이용하여 개가 자연스럽게 짖을 때의 음성을 녹음하였고 지방주입후 1, 3, 6개월후 다시 음성을 녹음하였다. 음향분석은 KAY사 CSL 4300 기종으로 시행하였다. 성대마비 전후를 비교하여 전혀 음성변화가 없었던 5례는 음성분석에서 제외하였다. 분석필터는 짧은 시간대인 광대역(352 Hz)으로 설정하고 분석 주파수 범위는 0 Hz에서 8000 Hz 로 하였으며 저주파수대와 고주파수에서 잡음으로 생각되는 부위는 여과(filtration)시켰다. 사람과 달리 개에서는 기본주기가 매우 불규칙하여 정확하게 알 수는 없었지만 한 개의 주기로 생각되는 부위에서 음의 높이(pitch)가 높은곳을 설정후 선형예측부호화(linear predictive coding, LPC)를 이용하여 이 부위의 주파수에 따른 음의 강도(dB)를 구하였다. 이 수치로 성대마비전과 마비후, 지방주입후의 음의 강도(dB)를 paired t-test를 이용하여 통계 처리하였다.
지방의 조직학적분석 및 용적변화관찰
실험동물의 지방주입후 각각 1, 3, 6개월에 대둔근에 ketamine 7 mg/kg를 근육주사 하여 진정시킨 후 심장 내로 17 gage 주사바늘을 이용하여 리도케인 약 10 cc를 주사하여 안락사 시킨 후 후두적출술을 시행하였다. 절제한 후두를 포르말린 용액에 고정한 후 관상단(coronal section)으로 Hematoxylin & Eosin(H-E) 염색을 하였다(Table 1).4) 주입된 지방의 용적은 V＝4/3π(abc)5)로 산출하였다(Fig. 1).
결과
지방조직의 용적변화
성대내 주입된 지방조직은 1개월 째에는 첫 주입된 지방용량의 16, 21, 17, 21%, 3개월 째에는 13, 17, 16%를 유지하고 있었으며 6개월 째에는 감소하여 7%를 나타내었다(Table 2).
조직학적 분석
모든 례에서 지방조직의 괴사나 주위의 염증반응, 지방조직의 섬유화 등은 거의 나타나지 않았고(Figs. 2A, B and C) 진성대 아래쪽으로 성대근육의 위축과 지방의 용적이 잘 유지되는 것을 관찰할 수 있었다(Figs. 3A, B and C).
마비전후 및 지방주입후 음성의 음향학적분석
성대마비후 주관적인 음성의 변화가 있었던 3마리의 개에서 시행한 paired t-test에서 모두에서 성대 마비전후 및 지방주입후, 성대마비후와 지방주입후의 음의 강도가 의미 있게 차이가 있었다(p<0.05). 음향분석검사에서 성대마비전에 비해 마비 후에 음의 강도가 약해지고 지방주입후 다시 강해지는 양상을 볼 수 있었다(Table 3, Fig. 4).
고찰
일측성대마비로 인해 야기되는 성대폐쇄부전은 기식성 음성장애(breathy dysphonia), 기침, 흡인 등의 증상을 야기할 수 있으며 치료법으로는 마비된 성대를 인위적 혹은 근-신경 이식 등으로 내전시켜 줌으로써 개선시킬 수 있다. 이러한 방법에는 paraffin,1) Teflon,2) Gelfoam,6) collagen7) 등을 마비된 성대내에 주입하거나, 갑상연골성형술 같은 후두골격성형술과 피열연골내전술을 시행하여 왔다.8)9) 성대내 주입물로 Gelfoam은 비교적 염증반응이 적지만 평균 8~10주 정도후 흡수되는 단점이 있어 일시적인 성대의 내전을 유도할 때 사용되며,6) Teflon은 일단 주입되면 흡수가 되지 않으므로 이물반응이나 육아조직형성, 성대의 경직, 비주기성 등을 야기하고 잘못 주입된 Teflon은 수술적 제거가 근본적으로는 불가능하므로 원상태로 회복되기 어려워 음성이 더 나빠질 수도 있다.10) Isshiki 등9)은 갑상연골성형술 같은 후두골격성형술을 시행하였다. 하지만 이 경우 이식물의 탈출이 야기될 수 있고 피열연골내전술의 경우 인두피부누공이나 기도폐쇄 등 위험성이 있을 수 있다.11) 지방조직(adipose tissue)은 자가조직을 얻기가 용이하고 주위조직과 유사한 경도를 가지며, 주입이 쉽고, 이물반응이 적고 비교적 장기간 용적을 유지할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 8)12-14) Hill 등15)은 5마리의 개에서 일측성대를 마비시켜 자가지방을 주입후 3마리를 48시간에, 2마리를 3주후에 희생시켜 조직변화를 관찰하였다. 48시간에 희생시킨 개에서는 급성염증소견과 국소괴사가 관찰되었고, 3주째 희생시킨 개에서는 국소괴사 없이 섬유아세포의 증식과 섬유조직의 증식(ingrowth)이 관찰되었으며 모든 개에서 지방의 용적은 만족할 만큼 유지되었다고 보고하였다. 하지만 장기적인 측면에서 지방의 흡수에 관한 연구가 필요하였고 Zaretsky 등8)은 지방이식을 시행한 개를 각각 1, 3, 6개월에 희생시켜 지방의 양과 괴사유무, 임파구 집합의 유무, 섬유화정도를 분석한 결과 모든 개에서 주입된 지방조직이 잘 생존해 있는 것을 알았으며 1, 3개월 째에 비해 6개월 째에 희생시킨 개의 성대에서 지방의 부피가 다소 감소하였으며 반회신경의 지배를 받는 갑상피열근의 위축이 있었고 지방조직의 괴사나 섬유화는 어느 개에서도 관찰되지 않았다고 보고하였다. 지방의 추출방법에는 지방흡인술(liposuctioned fat)과 외과적으로 추출후 완충액에 섞어 원심 분리시켜 유리지방산과 혈액 및 원하지 않는 세포들을 순수지방에서 분리시키는 지방정제방법이 있다. 이 두 가지 방법 중 어느 것이 지방의 생존에 있어 더 우수한지는 아직 논란이 많으며 Mikus 등5)은 정제한 지방은 섬유혈관 지지조직의 소실과 지방이식편의 결함이 느슨해져 신생혈관 생성이 힘들며 지방세포벽에 손상을 주어 지방의 생존율이 떨어져 지방흡인술로 추출한 지방보다는 용적이 감소한다고 하였다. Asken12)은 상복부나 옆구리의 지방은 섬유질이 많아 공여부로 적당하지 않고 치골부위가 적합하다고 하였으며 Kononas 등16)은 외과적으로 절단후 정제하지 않은 지방조직의 주입이 흡인하여 추출한 지방조직보다 그 용적보존이 뛰어났고 이식지방의 낭포성변성이나 섬유화정도가 적었다고 보고하였다. 본 실험에서는 외과적으로 지방을 추출한후 지방을 생리식염수에 가볍게 세척하여 혈액성분등의 불순물을 제거후 지방을 잘게 썰어 주입하는 방법을 사용하였다. 성대마비환자에서 자가지방을 마비성대내 주입후 자기공명영상(MRI)을 이용한 장기적인 관찰에서 Brandenburg 등14)은 31개월간의 추적결과 90%에서 지방영상(fat signal)을 확인하였고 Shindo 등17)은 6개월까지 100%에서 지방영상을 관찰하였다고 보고하였다. 또한 주입직후와 첫 3개월간에는 유사한 강도의 지방영상을 확인하여 적어도 3개월간은 지방의 용적이 변하지 않는 것으로 추정하였다. 또한 성대마비환자에서 자가지방을 주입후 음성학적인 분석을 시행하여 4주까지는 모든 환자에서 기식성음성(breathy voice)이 호전됨을 확인할 수 있었으며 이후로 점점 악화되어 3개월 지나서는 50%에서만 음성의 호전이 있었다고 하였고 Brandenburg 등18)은 12명의 일측성 성대마비 환자에서 자가지방을 성대내 주입후 5~42개월간 관찰하여 대부분의 환자에서 흡인 등의 증상이 소실되거나 줄어들고 음성의 객관적 호전이 있다고 하였다. 저자들의 연구에서 생존해있는 지방의 용적을 이론적으로는 산출하였지만(Fig. 1) 실제로 주입된 지방이 고르게 분포되지 않고 근육 내로 들어 갈 수도 있으며 측정시 제외되는 부분이 있어 실제 생존량보다 훨씬 적게 측정된다는 단점이 있다. 그러나 1, 3개월 째에 희생시킨 개에서 적출된 후두에서 우측성대에 주입된 지방의 융기부가 육안적으로 확인되었고 6개월 째에서는 융기부를 볼 수 없었으며 이론적인 지방용적 측정에서 1, 3개월 째에 비해 6개월 째에 희생시킨 개에서 남아있는 지방의 양이 다소 감소하는 것으로 보였다. 따라서 본 연구에서 3개월까지는 주입된 지방의 용적이 어느 정도 유지되는 것으로 보이며 이후부터 감소되는 것으로 생각된다. 이는 Mikus 등5)의 결과와 유사하며 이 용적산출 방법은 이론적인 것이며 실제적으로는 측정에서 제외되는 부분이 상당할 것으로 생각되어 통계처리는 하지 않았다. 조직학적인 관찰에서 지방의 괴사나 공포화, 섬유화 등은 거의 보이지 않았고 생존해 있는 지방세포를 모든 개에서 관찰할 수 있었으며 주위의 염증이나 국소괴사등은 관찰할 수 없었다. 3마리의 개에서 지방주입후 각각 1, 3, 6개월에 시행한 음성분석에서 마비시와 비교시 지방을 주입후 모두 음성의 객관적 호전을 관찰할 수 있었다(p<0.05). 저자들의 경우 개의 음성분석을 위해 음향분석검사법을 선택한 이유는 개 음성은 사람과 달리 기본주기(fundamental period)가 매우 불규칙하여 기존의 CSL을 이용한 분석에서는 jitter나 shimmer를 정확하게 알 수 없다는데 있었다. 기본주기에 관계없이 한 주기에서 음의 높이(pitch)가 높은 일정지점을 선택후 선형예측 분석법으로 주파수에 따른 음의 강도(dB)를 구할 수 있었다. 이 값은 다른 주기에서 측정시도 매우 유사하여 어느 정도 객관성을 부여할 수 있을 것으로 생각되지만 향후 여기에 대한 연구가 더 필요할 것으로 생각된다.
결론적으로 이론적인 용적 측정에서 3개월까지는 주입된 지방의 용적이 유지되고 6개월에 희생시킨 개에서 주입된 지방의 용적이 감소하는 것으로 보아 적어도 3개월 이후부터 용적의 감소가 시작되는 것으로 보이며 조직검사상 6개월까지 지방조직이 잘 생존해 있고 음성검사상 지방주입후 1, 3, 6개월에서 마비 전에 비해 음성의 호전이 있는 것으로 보아 마비 성대내 자가지방 주입은 적어도 6개월까지는 성대마비 환자에서 음성의 호전에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 생각된다. 향후 보다 장기적인 측면에서의 지방조직의 생존정도, 장기생존을 위한 방법 등과 시간에 따른 음성의 변화에 대한 활발한 연구가 시행되어야 할 것으로 기대되어 진다.
결론
개의 일측 후두반회신경을 절제함으로써 동측의 성대마비를 실험적으로 유발할 수 있었으며 서혜부에서 추출한 자가지방을 잘게 썰어 19 gage 주사침을 이용하여 마비성대의 외측에 주입하여 성대마비전 및 지방주입후 1, 3, 6개월 째에 음성분석을 시행하였다. 1개월, 3개월, 6개월에 개를 희생시켜 조직학적인 관찰 및 용적측정을 시행하였다. 조직학적인 검사상 주위조직의 염증반응이나 지방조직의 괴사, 섬유화 등은 거의 관찰되지 않았고 모든 개에서 지방조직이 생존해 있음을 확인하였다. 음향분석검사법에서 주관적으로 성대마비전에 비해 성대마비후에서 음의 강도가 감소하였음을 알 수 있었고 지방주입후에 다시 강도가 증가하였음을 알 수 있었다. 보다 객관성을 가지기 위해 음의 강도를 수치로 계산하여 상기의 비교를 통계처리 하였고 의의가 있었음을 알 수 있었다.
결론적으로 이론적인 용적 측정에서 3개월까지는 주입된 지방의 용적이 유지되고 6개월에 희생시킨 개에서 주입된 지방의 용적이 감소하는 것으로 보아 적어도 3개월 이후부터 용적의 감소가 시작되는 것으로 보이며 조직 검사상 6개월까지 지방조직이 잘 생존해 있고 음성검사상 1, 3, 6 개월에서 마비 전에 비해 지방주입후 음성의 호전이 있는 것으로 보아 마비성대내 자가지방 주입은 적어도 6개월까지는 성대마비 환자에서 음성의 호전에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 생각된다. 향후 보다 장기적인 측면에서의 지방조직의 생존정도, 장기생존을 위한 방법 등과 시간에 따른 음성의 변화에 대한 활발한 연구가 시행되어야 할 것으로 기대되어 진다.
REFERENCES
1) Bruning W. Uber eine neue behandlungsmethode der rekurrenslahmung. Ver Deutsch Laryng 1911;18:93-151 cited from reference 6.
2) Arnold GE. Alleviation of aphonia or dysphonia through intracordal injection of teflon paste. Ann Otol Rhinol Laryngol 1963;72:384-95.
3) Lee DG, Lee JW, Lee JW, Roh HJ, Goh EK, Wang SG, et al. An expeimental study of voluminous and histological changes after autogenous fat injection. Korean J Otolaryngol 1996;39:2043-8.
4) Lee KD, Lee JD, Kim TH, Lee HK, Lee JS, Suh MS, et al. Pathologic findings of cartilage invasion in laryngeal cancer and correlation with computed tomography. Korean J Otolaryngol 1995;38:424-36.
5) Mikus JL, Koufman JA, Kilpatrick SE. Fate of liposuctioned and purified autologous fat injections in the canine vocal fold. Laryngoscope 1995;105:17-22.
6) Schramm VL, May M, Lavorato AS, Pittsburg. Gelfoam paste injection for vocal cord paralysis: Temporary rehabilitation of glottic incompetence. Laryngoscope 1978;88:1268-73.
7) Ford CN, Staskowski PA, Bless DM. Autologous collagen vocal fold injection: A preliminary clinical study. Laryngoscope 1995;105:944-8.
8) Zaretsky LS, Shindo ML, Detar M, Rice DH. Autologous fat injection for vocal fold paralysis: Long-term histologic evaluation. Ann Otol Rhinol Laryngol 1995;104:1-4.
9) Isshiki N, Okamura H, Ishikawa T. Thyroplasty type I (lateral compression for dysphonia due to vocal cord paralysis or atrophy). Acta Otolaryngol (Stockh) 1975;80:465-73.
10) Rubin H. Misadvantures with injectable polytef (teflon). Arch otolaryngol Head Neck Surg 1975;101:114-6.
11) Koufman JA, Isaacson G. Laryngoplastic phonosurgery. Otolaryngol Clin North Am 1991;24:1151-77.
12) Asken S. Autologous fat transplantation: Micro and macro techniques. The American journal of Cosmetic Surgery 1987;4:111-21.
13) Boyce RG, Nuss DW, Kluka EA. The use of autogeneous fat, fascia, and nonvascularized muscle grafts in the head and neck. Otolaryngol Clin North Am 1994;27:39-68.
14) Brandenburg JH, Unger JM, Koschkee D. Vocal cord injection with autogeneous fat: A long term magnetic resonance imaging evaluation. Laryngoscope 1996;106:174-80.
15) Hill DP, Meyers AD, Harris J. Autologous fat injection for vocal cord medialization in the canine larynx. Laryngoscope 1991;101:344-8.
16) Kononas TC, Bucky LP, Hurley C, May J. The fate of suctioned and surgically removed fat after reimplantation for softtissue augmentation: A volumetric and histologic study in the rabbit. Plast Reconstr Surg 1993;91:763-8.
17) Shindo ML, Zaretsky LS, Rice DH. Autologous fat injection for unilateral vocal fold paralysis. Ann Otol Rhinol Laryngol 1996;10:602-6.
18) Brandenburg JH, Kirkham W, Koschkee D. Vocal cord augmentation with autogeneous fat. Laryngoscope 1992;102:495-500.
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