The Study of Supraglottic Movements and Surface Laryngeal EMG.

Ahn, Cheol Min; Jang, Hoon; Lee, Bo Sub

Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery > Volume 41(8); 1998 > Article

Original Article

Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 1998;41(8): 1047-1053.

The Study of Supraglottic Movements and Surface Laryngeal EMG.

¹Department of Otolaryngology, Pundang Jesaeng Hospital, Daejin Medical Center, Kyonggido, Korea. cmahn@dmc.or.kr
²Department of Rehabilitation, Nowon Eulji Hospital, Eulji Medical College, Seoul, Korea.
³Department of Otolaryngology, Nowon Eulji Hospital, Eulji Medical College, Seoul, Korea.

상후두 운동과 후두근전도검사에 관한 연구

안철민¹ · 장 훈² · 이보섭³

대진의료원 분당제생병원 이비인후과1;을지대학교 의과대학 노원을지병원 재활의학과2;이비인후과3;

주제어: 상후두의 움직임ㆍ표면전극을 이용한 후두근전도검사.

ABSTRACT

BACKGROUND AND OBJECTIVES:
Hyperfunctional voice disorders caused by the over-adduction of the vocal cords have various supraglottic movements during phonation. These various hyperkinetic supraglottic movements will be able to affect the vocal sound production. The aim of this study is to evaluate the relation between supraglottic movements and movement of extralaryngeal muscles using surface laryngeal EMG.
MATERIALS AND METHODS:
The subject who had normal anatomic and physiologic laryngeal function produced the vocal sounds of the 3 types of supraglottic movement. In each type, when three different pitch sounds were produced, surface laryngeal EMG was recorded and perceptual and acoustic analysis of vocal sound were performed.
RESULTS:
Voice with contracted supraglottic movement had strained sound in perceptual analysis, increased jitter and shimmer in MDVP, and increased amplitude in surface laryngeal EMG. Voice with lowered and widened supraglottic movement had resonant sound in perceptual analysis, decreased jitter and shimmer in MDVP, decreased amplitude in surface laryngeal EMG.
CONCLUSION:
Voice was different with various types of supraglottic movements and surface laryngeal EMG findings were also different with various types of supraglottic movements.

Keywords: Supraglottic movementㆍSurface laryngeal EMG

서론 음성은 호기 시 성대가 내전한 후 성대내근과 성대외근에 의해 진성대의 긴장도가 조절되면서 점막이 진동하여 생성되는 것으로, 이러한 여러 가지 근육의 운동에 이상이 생기거나 진성대에 기질적인 변화가 생겼을 때 음성이 변하게 된다.1) 음성질환을 가진 환자들을 진단하기 위해서 후두소견을 관찰해 보면, 진성대 뿐 아니라 상후두에서도 발성에 따라 다양한 움직임이 나타나는 것을 쉽게 관찰할 수가 있다.2) 그러나 상후두는 진성대와는 달리 특별히 발달되어 있는 근육이 없기 때문에 이러한 움직임들을 상후두 자체의 운동으로 생각해 볼 수도 있지만, 성대내근이나 성대외근 등에 의해 이차적으로 영향을 받아 움직임이 나타난다고 할 수도 있다. 그리고 이것은 곧 진성대의 진동에도 영향을 미쳐 음성의 변화를 초래할 수도 있을 것이다. 음성 변화에 대한 연구들은 성대내근이나 성대외근이 진성대에 미치는 영향에 대한 연구는 많이 이루어져 왔지만, 상후두의 생리적 변화 혹은 상후두의 움직임이 발성에 미치는 영향 등에 대해서는 거의 이루어지지 않았다.3) 또 성대내근이나 성대외근에 대한 검사방법으로 후두근전도검사가 흔히 사용되지만, 일반적으로 바늘로 찌르는 침습적인 방법을 사용하기 때문에 생리적인 검사를 위해서는 부담스러울 수 있고, 근육 각각에 대한 검사가 되므로 발성시 이루어지는 전반적인 근육들의 조합에 대한 변화를 관찰하는 데는 부적합할 수가 있다.4) 그러나 표면전극을 이용한 후두근전도검사는 사용하기가 쉽고, 비침습적이며, 경부근육의 전반적인 움직임을 관찰하는 데에 용이하다는 장점이 있다.5) 상후두 움직임과 표면전극을 이용한 후두근전도검사 결과가 음성변화에 따라 서로 연관성 있게 나타난다면, 음성질환에서 상후두 움직임의 관찰과 표면전극을 이용한 후두근전도검사는 진단, 치료 및 예후관찰 등에 도움이 될 수 있을 것이다. 따라서 저자들은 상후두에서 확인되는 다른 움직임들이 음성변화에 어떤 영향을 주는 지 알아보고, 이것이 음성변화에 미치는 요소로 확인된다면, 음성변화에 따른 상후두운동과 경부외후두근과의 상호연관성을 표면전극을 이용한 후두근전도검사로 알아보고자 본 연구를 시작하였다. 재료 및 방법 대상은 평소 병리적인 음성변화가 없고, 적정 음역이 120 Hz에서 180 Hz인 건강한 38세의 성인 남성 1례로, 이전에 발성 훈련을 받은 적이 없었다. 상후두의 움직임은 일측 비강을 통한 연성광섬유후두경(Olympus ENF type P3 Japan)과 후두스트로보스코프(RLS 9100, Kay elemetrics NJ USA)를 연결하여 나온 화상을 통해 관찰하였다. 이때 모음 /아/를1) 편안한 발성을 하였을 때, 2) 공명감을 느끼도록 발성을 하였을 때, 3) 긴장성 소리가 나는 발성을 하였을 때의 세가지 발성상황에서 관찰하였다. 이러한 3가지 발성을 화상을 통해 관찰하면서, 저음역：120±15 Hz, 중음역：180±15 Hz, 고음역：250±15 Hz에서 발성하도록 하였으며, 발성 시 강도는 모두 60±5 dB로 제한하였다. 각각의 경우에 발성된 모음 “아”는 CSL Model 4300B와 MDVP(Multi Dimensional Voice Program) 4305(Kay elemetrics, pinebrook, NS), EGG(Electroglottography), Spectrogram을 이용하여 분석하였다. 각 발성 상황은 하루에 2회씩(오전, 오후 각 1회씩) 5일, 총 10회 재현되었다. 실험에 들어가기 전에 각 발성상황에서 상술한 강도와 음역으로 발성할 수 있도록 수 차례 연습하였다. 세가지 발성상황은 피험자가 주관적으로 느끼면서 발성을 해야 하므로, 다른 사람이 발성을 하게 되면 검사자가 원하는 느낌을 받으면서 내는 소리를 내는 지 정확히 확인할 수가 없었다. 따라서, 저자 스스로가 피험자가 되어 시행했고, 이러한 발성방법을 여러 차례 시행할 때 일시적으로 성대에 영향을 줄 수 있으므로 각 상황에서 한 번 발성을 하고, 같은 상황을 재현할 때는 수 시간의 휴식시간을 가진 후에 다시 시행하였다. 이때 상후두의 모양과 음역에 따른 각각의 발성 시에 표면전극을 이용한 후두근전도검사를 시행하기 위하여 약 10 mm 직경의 표면전극을 1) 후두중앙상부(Mylohyoid muscle부위), 2) 후두중앙하부, 3) 후두 좌측, 4) 후두 우측(Sternocleidomastoid muscle 전방부)에, 그리고 접지전극은 턱에 부착한 후 Medelec, TECA sapphire를 이용하여 발성 시 변화하는 근전도를 측정하였다. 근전도는 안정 시와 연하작용 시 나타나는 근전도의 간섭현상을 측정한 후, 상후두의 모양과 음역에 따라 발성을 하였을 때 나타나는 근전도와 비교하였다. 각각의 발성 시 자세나 움직임에 의한 근전위의 변화를 최소화하기 위하여, 가능하면 머리의 위치를 고정하였으며, 매 번 검사할 때마다 안정 시의 근전도를 확인한 후에 시행하였다. 이때 각 발성 상황에 따른 활동전위는 평균치를 산정하였다. 결과 각각의 음역에서 편안한 발성에 비해 공명을 나타내는 발성 시 성대가 하강하면서 상후두부위가 넓어지는 것을 관찰할 수 있었다. 긴장성 소리를 낼 때는 목에 힘이 들어가면서 상후두가 좁아짐과 동시에 약간 상승하였다(Fig. 1). MDVP 분석 결과 고음역, 중음역, 저음역의 3가지 음역 모두에서 긴장성 소리로 상후두가 좁아지도록 발성을 할 때 여러 가지 변수들이 정상범위 이상으로 증가되어 있는 것을 볼 수 있었고, 편안한 발성과 공명감 발성에서는 여러 가지 변수들의 수치가 줄어들어 정상 범위 내에 있는 것을 볼 수 있었다(Fig. 2). Spectrogram 소견상 3가지 음역 모두에서 상후두가 좁아지는 발성을 할 때 고음역대의 잡음성분이 증가되는 양상을 보였고, 공명감 발성에서는 고음역대에서 잡음성분이 줄면서 공명대가 비교적 선명하게 나타나는 것이 관찰되었다(Fig. 3). EGG 소견에서는 편안한 발성에 비해 상후두가 좁아지는 발성을 할 때 3가지 음역 모두에서 성대 접촉시간이 증가하였으며, 진폭은 현저히 감소되었다. 표면전극을 이용한 후두근전도검사상 안정 시에 비해 연하작용 시 완전간섭의 근전위 모양이 나타났고, 편안한 발성 시에는 3가지 음역 모두에서 안정 시에 비하여 운동단위 활동전위가 증가하였으나, 음역에 따라서는 큰 차이를 확인할 수 없었다. 상후두가 좁아지는 발성을 할 때에는 3가지 음역 모두에서 편안한 발성을 할 때보다 운동단위 활동전위가 더 증가하였다. 또한, 고음역일수록 근전위는 더 증가하였는데, 특히 성대상부와 성대하부의 근전도에서 그러하였다(Fig. 4). 각 발성상황에 따른 평균 활동전위가 Table 1 에 제시되어 있다. 고찰 최근 성대의 운동장애에 대한 진단과 치료가 점차 개선되고 있는 것은 발성에 관여하는 여러가지 성대근육에 대한 지식이 계속 발전하기 때문인 것으로 생각된다. 특히 상후두 운동과 음성과의 관계, 또 후두에 영향을 주어 발성기능에 변화를 초래할 수 있는 후두외근에 관한 생리는 최근 여러 저자들에 의하여 계속 연구가 되고 있는 부분이다. 즉 일부 저자들은 후두외근들의 지나친 긴장은 성대 진동에도 영향을 미쳐서 음성 변화를 야기시킬 수 있다고 하였다.2) 또 어떤 질환에 대한 보상작용이 잘못 나타날 때 생기는 기능성 음성질환에서는 발성 시 성대 상부가 전후좌우로 다양하게 그리고 심하게 수축하는 경우를 볼 수 있다.1-3) 이러한 현상들은 성대 진동에도 영향을 미치게 되고, 결국 성대 점막에도 영향을 주어 성대결절, 성대발적, 성대부종, 성대용종 등과 같은 기질적 질환을 유발시키기도 한다.2) 이때 나타나는 증상으로는 대개가 과도한 긴장성 발성장애를 갖는 경우로 기식성 애성을 호소하는 경우가 많다. 그런데 이러한 기식성 애성으로 발성을 하는 경우에는 후두가 지나치게 상승하거나 상후두의 근육이 지나치게 긴장하는 경우가 많다.6) 이러한 기식성 애성은 대개가 발성 시 성대 점막의 접촉이 원활하게 되지 않아서, 이를 보상하기 위한 힘이 성대 주변에 가해져서 힘이 들어가는 것으로, 음성치료 시에 사용하는 부드러운 기식음을 내는 애성과는 구분되어야 한다. 발성 시 흔히 보이는 성대 후반부 열공의 크기는 설골상부근의 긴장도와 연관이 있고,7) 과대기능에 의한 기능성 음성질환의 경우 발성 시 후두가 지나치게 상하로 움직이는 것을 쉽게 볼 수가 있다.8) 또한 후두외근 중 흉골설골근은 발성의 형태를 조절하는 데 영향을 주므로 주로 성대저항(glottal resistance)의 변화에 영향을 주는 것으로 생각된다.9) 또 가성대의 여러가지 다양한 움직임이 음성 변화와 함께 동반되어 나타나는 경우에는, 음성치료를 시행할 때 증상의 호전과 함께 이러한 가성대의 긴장성 움직임도 역시 함께 개선된다고 하는데,2) 이러한 보고들은 후두외근의 움직임이 성대와 가성대에 영향을 주어 음성변화를 야기시킬 수 있다는 것을 역설적으로 설명하고 있는 것이다. 그러나 상후두의 해부학적 이해와 생리에 대해서는 가성대를 움직이는 사피열근(oblique arytenoid muscle)과 피열후두개근(aryepiglottic muscle)이 피열연골을 후두개 쪽으로 당기게 해서 후두 입구부를 좁아지게 하고, 갑상후두개근(thyro-epiglottic muscle)이 후두 입구부를 이완시키는 역할을 하며,10) 갑상피열근이 성대상부는 가성대 부분의 운동에 영향을 주고, 성대부위는 진성대 부분의 운동에 영향을 주리라고 생각을 하는 정도로 아직은 가성대에 관한 연구가 아주 미미한 실정이다.11) 그러나 일반적으로 음성변화가 있는 경우를 확인하거나 관찰할 때는 단지 음성 자체만을 분석하거나, 기질적인 성대질환의 유무나 변화에만 관심을 두었다. 그리고 음성변화가 오게되는 선행원인으로서 가성대나 후두외근의 복잡한 역할은 단지 추정할 뿐 직접적으로 가성대나 후두외근의 영향을 설명할 수는 없었던 것이다. 따라서 음성변화를 야기시키는 가성대나 후두외근 등의 변화를 직접 눈으로 확인하고, 그에 따른 음성의 변화를 관찰할 수 있는 방법을 사용하는 것이 중요하리라고 생각하였다. 즉 저자들의 결과에서 상후두의 지나친 움직임에 의해 가성대가 전후좌우로 수축하는 경우에는 후두 전체가 상승하면서 긴장성 음성이 나타났고, 음향분석검사상 성대진동에 이상현상을 주로 나타내면서 잡음성분이 주로 관찰되었다. 그리고 이 때 근전도 검사상 후두외근들의 긴장이 증가함을 알 수 있었다. 또 공명감을 나타내게 발성을 할 경우에는 후두 전체가 하강하면서 가성대부분이 넓어지고, 음향분석검사상 정상적인 성대진동을 보여주었으며, 근전도 검사에서도 지나치게 긴장된 파형은 관찰되지 않았다. 즉 연성광섬유후두경을 이용하여 가성대의 움직임을 관찰하면서 그 때 나타나는 음성의 음질을 음향검사를 통해 판단하고, 동시에 표면전극을 이용한 후두근전도검사로 경부의 움직임을 관찰함으로 해서 서로의 상관관계를 동시에 용이하게 관찰할 수 있었다. 가성대가 전후좌우로 수축하도록 발성을 하는 경우에는 후두 자체도 전체적으로 상승하고 동시에 경부근전도 검사에서 파형이 증가하는데, 이것은 경부근육의 움직임과 가성대의 움직임과의 관계에 서로 영향이 있음을 암시하는 것이다. 여러 보고에 따르면, 후두외근은 성대를 조절하고 공명강의 모양을 조절함으로 해서 발성의 변화를 유도하는데, 이러한 것들은 발성습관이나 발성훈련에 의해 습득되기도 한다. 일부 연구자들은 흉골설골근이 성대 저항과 성대를 통한 공기의 흐름을 조절하고, 공명강의 모양을 변화시키며, 음성의 크기 등을 조절하는 역할을 한다고 하였고, 아주 높은 음에서는 오히려 후두의 높이가 낮아진다고 하여 흉골갑상근의 중요성을 강조하기도 하였다.4)12) 또 다른 일부 저자는 흉골설골근과 흉골갑상근의 수축이 후두와 기관을 전, 하방으로 당겨서 음성의 높이를 상승시키고, 갑상설골근의 수축은 음성의 높이를 하강시킨다고 보고 하였다3) 이처럼 후두외근과 성대, 가성대, 음성과의 관계를 설명하는 데는 많은 논란이 있어왔다. 하지만 이러한 연구들은 모두가 후두외근 각각에 대한 전기적 자극과 그에 대한 각각의 근육의 반응을 보는 것으로, 이것은 실제로 발성 시 다양한 많은 근육들이 복합적으로 작용을 해서 성대에 영향을 주고, 성대의 많은 근육들이 동시에 수축과 이완을 하면서 발성이 나타나게 되는 복합적인 것을 이해하는 데는 부족할 것으로 생각이 된다. 이처럼 많은 다양한 근육의 움직임을 생리적인 면에서 자극을 주지 않고 관찰할 수 있는 방법으로는 표면전극을 이용한 근전도 검사가 가장 유용하리라고 생각이 된다. 후두 근전도 검사는 Fink13)가 처음으로 경피적 접근으로 시행을 한 이후에, Kotby14) 등이 경피적 접근에 의한 후두 근전도 검사를 더욱 발전시켜 경피로의 접근 위치, 전극의 각도, 피부로 부터의 깊이 등에 대해서 자세하게 기술하였다. 하지만 이러한 전극은 모두 침습적으로 사용되어 발성의 생리적인 면을 관찰할 때는 적합하지 않을 것으로 생각된다. 하지만 표면전극은 비교적 넓은 범위에서 전기적 활동 상황을 확인할 수가 있어서, 원하는 부위의 모든 근육전체를 검사 할 수가 있고, 환자에게 적용하기가 쉬우면서, 환자에게 별로 불편을 주지않는 장점을 갖고 있다.5) 이러한 근전도를 임상에 실제로 적용한다면, 성대결절 환자의 경우, 과대기능에 의한 음성과용과 후두주변 근육의 긴장증가나 지속적인 후두의 긴장 등을 확인할 때 도움이 될 수 있을 것으로 생각이 되고,15) 음성치료 시에는 근전도를 이용한 귀환(feedback)훈련에 유용할 것으로 생각된다. 즉 근전도 장비를 이용하는 음성치료는 어떤 방법을 시행했을 때 그 결과가 시각이나 청각적으로 표시가 된다. 그것이 이차적인 자극이나 강화제가 되어 일정한 순간에 하나의 표시로서 나타나는 특정 후두부위를 더 쉽게 이완되도록 할 수 있으므로 편안한 발성을 유도할 수 있다. 그리고 보상작용에 의한 긴장을 감소시키면서 병리소견을 점진적으로 제거시키고, 개선된 목소리를 점차 습관화시켜 병적인 후두질환을 개선시킬 수 있을 것으로 생각되었다. 또 이러한 훈련은 과대기능성 음성질환 환자들이 보상작용에 의한 긴장을 감소시키고, 초성에서의 지나친 성대 접촉을 없애고, 부적절한 호흡을 조정하며, 정확한 후두의 위치를 만들어 주고, 부적절한 발성음도를 조정할 수 있도록 도움을 줄 수 있을 것이다. 저자들의 결과에서 보통호흡을 하는 안정 시와 발성 시를 비교하였을 때, 안정 시에도 완전 휴식기의 파형이 아닌 근육의 수축을 나타내는 파형을 보였는데, 이것은 앉아서 검사하는 동안 목 주변근육의 긴장이 어느 정도 유지되는 데다가, 후두외근이 성대를 열어주기 위해 성대모양과 성대크기에 영향을 주는 요소로 작용하기 때문인 것으로 생각된다.13)16) 한편 가성대를 수축시키는 발성 시에는 후두 자체가 약간 상승하면서 음성의 음향검사상 잡음성분이 많이 나타났으나, 가성대가 넓어지면서 공명감을 느끼는 발성을 할 때는 후두 전체가 하강하면서 음성의 음향검사상 정상의 수치를 보이고 음형대도 더욱 현저히 잘 나타났다. 이것은 일반인에서는 음성의 기초주파수가 증가함에 따라 후두의 위치가 상승하지만, 오페라가수 같이 훈련이 잘된 경우에서는 음정이 높아 지더라도 후두의 위치가 안정되거나 오히려 낮아지는 특징이 있다고 보고된 바와 같이,3) 가성대가 수축되는 현상보다는 넓어지면서 하강하였을 때 보다 효율적인 성대 진동과 공명감을 유지할 수 있을 것으로 보였다. 이때 가성대가 수축하였을 때 경부의 근전도 검사상 근전도 파형이 현저하게 증가하여, 가성대의 수축현상은 경부의 후두외근에 의해 더욱 심화될 수도 있음을 알려주고 있다. 또 후두부위의 긴장은 환자가 말하는 음성의 강도와는 큰 관계가 없다는 이론과 지나치게 강한 음성은 음성과용으로 후두주위 전반에 걸쳐 긴장이 유도된다는 상반된 견해가 있지만, 저자들의 경우에서는 가성대 수축을 유도할 때 마다, 음성의 강도와 음도가 증가하여, 이것을 일정한 수준으로 유지하도록 하는 노력이 필요하였다.15)17) 이러한 점으로 보아, 잘 훈련이 안된 일반인에게서는 후두부위의 긴장은 성대의 긴장 뿐 아니라 호흡근의 긴장까지도 유도하여 음성의 강도까지도 증가시킬 수 있을 것으로 생각되어, 결국 후두외근의 긴장이 가성대 뿐 아니라 성대진동에도 영향을 주리라고 생각된다. 또 표면전극을 이용한 간단하고 비침습적인 후두근전도 검사가 상후두운동과 음성변화에 따라 후두외근의 운동변화를 확인해 줌으로써, 상후두운동의 관찰방법이 될 수 있으며, 음성질환 환자의 경부근육의 긴장이나 이완을 간접적으로 증명해 주는 방법이 될 수 있음을 시사하였다. 따라서 저자들은 검사자의 주관적인 판단에 의해 음성치료가 이루어지거나 음성 생성이 조정되었던 많은 경우들을 좀 더 객관화할 수 있는 수단으로서, 눈으로 확인할 수 있는 검사로 연성광섬유후두경을 이용하여 가성대의 모양을 관찰하거나 비침습적인 표면전극을 이용하여 후두외근의 근전도 파형을 관찰하는 것이 음성질환을 가진 환자들을 진단하고 치료하는 데에 도움이 되리라고 생각된다 결론 저자들은 긴장성 음성을 내는 동안 후두 상부에서 가성대가 과도하게 수축하는 것을 확인할 수가 있었고, 이때 표면전극을 이용한 경부근전도 검사에서도 근전도 파형의 증가를 보였다. 이로써 비침습적인 경부의 표면전극 후두근전도 검사가 기능성 음성질환 환자에서 비교적 생리적인 검사 방법으로써 진단 및 치료의 수단으로 쓰일 수 있다고 생각된다.
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