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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 1998;41(10): 1264-1268. |
| Significance of Caloric Test in Reversed Position. |
| Sung Wan Byun, Soon Kwan Hong, Chun Dong Kim, Hye Jin Yoon, Sang Il Park, Hyun Jeong Hong, Ju Ae Chang, Sung Hye Kim |
1Department of Otolaryngology, College of Medicine, Ewha Womans University, Seoul, Korea. byunsw@chollian.net
2Vestibular Function Test Laboratory,Ewha Womans University Mokdong Hospital, Seoul, Korea. |
| 위에서의 냉온검사의 의의 |
| 변성완1 · 홍순관1 · 김춘동1 · 윤혜진1 · 박상일1 · 홍현정1 · 장주애1 · 김성혜2 |
| 이화여자대학교 의과대학 이비인후과학교실1;이화여자대학교 목동병원 전정기능검사실2; |
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| 주제어:
Barany의 대류설ㆍ냉온 안진ㆍ냉온검사. |
| ABSTRACT |
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
Caloric nystagmus has been known since a century ago, and the thermal convection theory proposed by Barany has been widely accepted. Gravity plays an important role in thermal convection. In 1984, caloric nystagmus was reported in weightless space environments and although the response was weak, the nystagmus was found to occur in the same direction as the earth. This implies that factors other than thermal convection might participate in the caloric nystagmus.
MATERIALS AND METHODS:
Using 50 normal ears as subjects, this study compared the responses of conventional caloric test and reversed caloric test, which places the plane of the lateral semicircular canal upside down.
RESULTS:
The direction of the nystagmus was reversed, and the maximal slow phase velocity was decreased compared to that of the normal caloric test.
CONCLUSION:
The reversed direction of the nystagmus observed in this study basically supports the theory by Barany, however, the differences that are noted implicate that other factors with a certain direction maybe involved. |
서론
약 1세기 전부터 전정기관에 대한 냉온 자극이 안진을 유발한다는 사실이 알려졌고,1) Barany의 대류설이2) 지지를 받아왔다. 대류의 발생에는 밀도차를 일으키는 중력이 주요인으로 작용하지만 1984년 대류가 일어나지 않는 무중력의 우주공간에서 시행한 냉온검사에서 미약하지만 지구상에서의 냉온검사와 같은 방향의 안진이 나타난다는 보고가 있었다.3) 이는 냉온 안진의 유발에 있어서 순수한 대류 요인 이외에 다른 요인이 함께 작용한다는 것을 시사한다.
이에 저자들은 정상 냉온검사와 대류의 방향이 반대로 일어나는 역위(reversed)에서의 냉온검사를 비교하여 대류 요인 이외에 다른 요인이 어떤 특성을 가지고 있는지 알아보고자 하였다.
재료 및 방법
대상
이신경학적으로 정상인 25세에서 35세 사이(평균 28.2세) 남자 8명과 여자 17명의 50 귀를 대상으로 정상 냉온검사를 시행하고 10분후 역위 냉온검사를 시행하였다.
검사방법
정상 냉온검사에서는 피검자를 바르게 앉은 자세에서 머리를 뒤쪽으로 60도 젖혀 수평 반규관이 수직위치에 오도록 한 후 외이도에 30℃ 냉수를 250 ml/분의 속도로 40초간 관주한 후 전기안진기(Electronystagmography, SPIRIT, Nicolet)를 이용하여 안진의 방향과 최대 완서상 안구운동 속도를4) 측정 기록하였다. 그리고 44℃ 온수를 250 ml/분의 속도로 40초간 관주한 후 전기안진기를 이용하여 안진의 방향과 최대 완서상 안구운동 속도를 측정 기록하였다(Fig. 1).
역위 냉온검사에서는 복와위에서 피검자의 머리를 앞으로 30도 숙여서 수평 반규관 팽륜부가 아래쪽으로 오도록 한 후 같은 방법으로 안진을 측정하였다(Fig. 2).
통계처리
정상 냉온검사와 역위 냉온검사에서 각각의 안진의 방향과 최대 완서상 안구운동 속도를 비교하였고 통계분석은 paired t-test를 이용하였다.
결과
정상 냉온검사에서 온수 자극의 경우 최대 완서상 안구운동 속도는 26.3±12.3˚/sec(mean±SD)이었고 냉수 자극의 경우 최대 완서상 안구운동 속도는 26.7±11.3˚/sec 이었다. 역위 냉온검사에서 온수 자극의 경우 최대 완서상 안구운동 속도는 16.4±5.9˚/sec 이었고 냉수 자극의 경우 최대 완서상 안구운동 속도는 18.9±8.9˚/sec 이었다.
정상 냉온검사와 역위 냉온검사의 최대 완서상 안구운동 속도를 비교하였다. Paired t-test 결과 역위 냉온검사의 최대 완서상 안구운동 속도가 정상 냉온검사의 속도에 비해 낮았고 온수 자극(p<0.0001)과 냉수 자극(p＝0.0002)에서 모두 통계적으로 의의가 있었다(Table 1).
안진의 방향은 역위 냉온검사에서 정상 냉온검사에서의 안진의 방향과는 반대로 나타났다(Figs. 3, 4).
고찰
Brown-Sequard에 의해 냉수를 이용한 전정기관의 냉온자극이 안진을 유발한다는 사실이 알려진 이후로1) Barany의 대류설이2) 지지를 받아왔지만, Barany의 이론으로 설명이 되지 않는 몇 가지 사실들이 관찰되었다. Mygind는 회전후 안진이 관찰되지 않는 완전폐절된 전정(dead labyrinth)에서도 냉온 안진 반응이 나타나는 것을 관찰하고, 온도 변화에 의한 평형사(otolith)의 tone의 변화가 안진을 유발하는 것으로 추정하였다.5) Coats와 Smith는 positional table을 이용하여 몸의 위치와 냉온 안진의 관계를 연구하여, 두위 상방자세에서 반응이 증가, 두위 하방자세에서 반응이 감소하는 것을 관찰하고, 이런 반응의 차이에 대한 설명으로 평형사의 역할을 주장하였다. 즉 온수는 신경의 활성(neural discharge)을 증가시키고 두위의 위치에 관계없이 관주되는 귀쪽으로 안진을 유발하고 이러한 안진이 두위 상방자세에서는 반응에 합해지고 두위 하방자세에서는 반응에 감해진다는 것이다.6)
1984년 Baumgraten 등은 우주선 Spacelab 1의 비행중 대류가 일어나지 않는 무중력의 우주공간에서 우주 승무원을 대상으로 냉온검사를 시행하였다. 안진의 최대속도는 낮지만 지구에서와 같은 방향의 안진을 관찰할 수 있었다.3) 이런 무중력에서의 냉온 안진의 유발은 내미로 부피의 변화나7) 직접적인 온도변화에 의한 신경 반응이라는8) 주장이 대두되었다.
그러나, 이러한 사실들이 Barany의 대류설을 완전히 부인하는 것은 아니다. 반규관과 유사한 capillary tube내에서 온도변화로 액체의 이동이 나타나는 것,9) 반규관의 온도 가열후에 Indian-ink로 염색된 내림프가 수직으로 위치한 반규관내에서 위쪽으로 흐르는 것을 실험적으로 관찰된 것,10) 수직축에 원심력을 이용하여 중력을 증가시켰을 때 중력이 증가할수록 냉온 안진 강도의 증가하는 것11) 등은 모두 Barany의 대류설을 지지하는 결과이다.
본 연구의 실험결과에서도 수평 반규관의 방향을 역으로 위치시킨 역위 안진 검사에서 안진의 방향이 반대로 나타났는데 이는 내림프액의 대류 방향이 반대 방향으로 역전되어 생긴 현상이며 이는 기본적으로 Barany의 대류설을 지지하는 결과이다. 그러나, 본 연구에서 안진의 최대 완서상 안구운동 속도는, Coats와 Smith의 실험 결과와6) 합당하게, 정상 냉온검사에 비해 낮았고 통계적으로 의의가 있었다. 이 결과로 냉온 안진에 순수한 대류요인 이외의 중력의 영향을 받지 않는 다른 요인이 함께 작용한다는 것을 추정할 수 있다. 따라서 정상 냉온검사에서는 대류요인(＋C)과 다른요인(＋O)은 같은 방향으로 작용하여 반응이 합산되고, 무중력 상태에서는 대류요인은 없지만 다른 요인(＋O)이 약하게 대류의 방향으로 작용하고, 역위 냉온검사에서는 대류요인(-C)에 다른 요인(＋O)이 대류의 반대방향으로 작용하여 반응이 감산된다고 추측할 수 있다(Fig. 5). 만일 Fig. 6처럼 역위 냉온검사에서 최대 완서상 안구운동 속도가 정상 냉온검사에서보다 더 크고, 무중력의 우주공간에서 정상 냉온검사와는 반대 방향의 약한 안진이 일어났다면 이는 다른 요인의 작용 방향이 Fig. 5와는 반대임을 시사하지만, 무중력에서의 실험과3) 본 연구의 결과는 Fig. 5와 같은 작용 방향임을 지지하는 소견을 보였다.
따라서 이런 결과들을 종합하면 역위 냉온검사에서 안진 방향의 역전은 기본적으로 Barany의 대류설을 지지하지만 정상 냉온검사와 역위 냉온검사의 최대 완서상 안구운동 속도의 차이와 무중력 상태의 약한 안진의 발생은 중력에 영향을 받지 않으며 온도 변화와 관계있는 특정한 방향성을 지니는 다른 요인의 존재를 시사한다. 이 다른 요인은 온도 변화에 의한 내림프액의 부피 변화, 온도 변화에 따른 감각기나 신경계의 대사율의 변화, 반규관에 대한 직접적인 온도의 영향(direct thermal effect)중의 하나이거나 또는 여러 요인들이 동시에 작용하는 것으로 추정할 수 있겠다.
단, 본 연구에서 10분의 간격을 두긴했지만, 정상 냉온검사 후 역위 냉온검사를 시행한 것으로 인해 habituation 효과가 관여했을 가능성이 있다. 최근에 다양한 병명의 전정기능장애 환자 351명을 대상으로 시행한 냉온검사의 결과로, 좌(L), 우(R), 냉(C), 온(W)의 순서에 의한 영향을 정량화한 보고가 있었다.12) 정상인에서 검사한 것이 아니고, 모든 환자를 좌냉(LC), 우냉(RC), 좌온(LW), 우온(RW)의 순서로 검사하여 무작위화(randomization)되지 않은 자료라는 약점은 있지만, 관주의 영향이 동일한 귀 및 다른 귀에 까지 영향을 미치며, 완서상 최대안구운동속도가 5.16% 낮아진다는 의의를 밝힌 보고였다. 또한, 다른 연구자는 두 번째 검사의 habituation 효과는 72시간까지도 영향이 지속되고, 3개월후에 정상 수준으로 회복됨을 보고하였다.13) 따라서, 본 연구의 한계점인 habituation 효과에 의한 영향을 배제하기 위해서는 동일 실험자에서 귀의 순서, 냉온의 순서, 정상-역위의 순서를 바꾸어 3개월 이상의 간격으로 반복실험을 하여 합산하거나, 냉온 검사에 영향을 미칠 수 있는 여러 가지 개인적인 변이 요인들을 배제할 수 있을 만큼 많은 수의 정상인에서 정상-역위의 순서를 무작위화(randomization)하여 실험한 후 정상-역위군과 역위-정상군을 비교하는 방법이 필요할 것으로 사료된다.
결론
역위 냉온검사에서 안진의 방향이 반대로 나타나며 안진의 최대 완서상 안구운동 속도가 낮게 나타난 것은 기본적으로 Barany의 대류설을 지지하지만 대류 외에 다른 요인이 존재한다는 것을 시사한다. 이 요인은 정상 냉온검사에서는 대류의 방향과 같은 방향으로 작용하고 역위 냉온검사에서는 대류의 방향과 역으로 작용한다는 것을 추정할 수 있었다. 이 다른 요인은 온도 변화에 의한 내림프액의 부피 변화, 감각기나 신경계의 대사율의 변화, 반규관에 대한 직접적인 온도의 영향(direct thermal effect)이 관여할 것으로 사료된다.
REFERENCES
1) Brawn-Sequard G. Course of lectures on the physiology and pathology of central nervous system. Collins Philadelphia;1860. p.187.
2) Barany R. Untersuchung ber den vom vestbularapparat des ohres reflektorish ausgelsten rhythmischen nystagmus und seine begleiterscheinungen. Monatsschr Ohrenheilkd 1906;40:193-297.
3) von Baumgarten R, Benson A, Berthoz A, Brandt U, Bruzek W. Dichgans J, et al. Effects of rectilinear acceleration and optokinetic and caloric stimulation in space. Science 1984;13:225:208-12.
4) Nicolet Instrument Corporation. Nystar Plus operation manual. Nicolet Instrument Corporation, Madison, Wisconsin;1992. p.6-17.
5) Mygind SH. Wie entsteht der kalorischer nystagmus? Z Hals Nasen Ohrenheilkd 1925;11:68-74.
6) Coats AC, Smith SY. Body position and intensity of caloric nystagmus. Acta Otolaryngol (Stockh) 1967;63:515-32.
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10) Steinhausen W. ber den experimentellen nachweis der ablenkung der Cupula terminalis in der intakten bogengangsampulle des labyrinths bei der thermischen und adquaten rotatorischen reizung. Z Hals Nasen Ohrenheilkd 1931;29:211-4.
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12) Baloh RW, Furman JM, Halmagyi GM, Allum JH. Recent advances in clinical neurotolgy. J Vestib Res 1995;5:231-52.
13) Davey PG, Harpur ES, Jabeen F, Shannon D, Shenoi PM. Variability and habituation of nystagmic responses to hot caloric stimulation of normal subjects. Evidence that this test may be inapplicable to monitoring drug-induced vestibular toxicity. J Laryngol Otol 1982;96:599-612.
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