교신저자：배우용, 602-715 부산광역시 서구 동대신동 3가 1번지  동아대학교 의과대학 이비인후과학교실
교신저자：전화：(051) 240-5428 · 전송：(051) 253-0712 · E-mail：doncamel@dau.ac.kr

서     론

   술 전 잔존 청신경의 상태 및 인공와우이식 대상자 선정, 술 후 인공와우이식 환자의 평가를 위한 객관적인 평가방법으로 전기자극 청성뇌간반응(electrical auditory brainstem response, EABR)과 전기자극 청성중간반응(electrical middle latency response, EMLR)이 많이 연구되고 있다.^1,2) 그러나 EABR은 일정한 파형을 얻기가 쉽지 않고 전기자극에 의한 직접적인 영향으로 기록과 해석에 많은 간섭을 받게 된다. 그에 비해 EMLR은 EABR에 비해 잠복시간이 길어 전기자극에 의한 직접적인 영향을 배제할 수 있다.³⁾ 또한 음자극과 전기자극을 통한 MLR의 전기생리학적인 반응 비교를 통해, 음자극과 전기자극을 통한 MLR이 거의 유사한 파형을 보이며 전기자극이나 음자극 반응의 발생기원이 동일하여 뇌간상부의 고위청각중추나 청각전달로의 평가가 가능할 뿐만 아니라 그 역치는 인공와우이식수술 후 Implant behavior threshold와 연관성을 가짐으로써 술 후 예후 예측에도 도움을 준다.⁴⁾ 이러한 EMLR의 파형에 영향을 줄 수 있는 요인들로는 마취, 수면, 나이, 체온 등 검사대상의 상태와 자극음, 자극빈도, filter 등 자극 및 기록조건이 있고, 이에 따라 각 파의 출현율 및 평균잠복시간, 진폭 등에 영향을 미친다.⁵⁾ 이러한 자극조건에 따른 EMLR의 파형의 변화는 개체 내와 개체 간의 파형의 비교 및 임상응용에도 영향을 미친다.
   본 연구는 고양이를 대상으로 전기자극빈도와 자극지속시간의 변화에 따른 정원창 전기자극 청성중간반응의 PA와 PB 파형의 출현율 및 잠복시간과 진폭을 기록하고 그 영향을 평가하기 위해 시행하였다.

재료 및 방법

   정상적인 이개반응(preyer reflex)을 보이고 청성뇌간반응(auditory brainstem response, ABR)에서 정상청력을 보인 체중 1.5~3 kg 내외의 고양이 7마리 7귀를 사용하였다. 마취는 Ketamine(60 mg/Kg)과 Xylazine(5 mg/Kg)을 근주하였으며 고양이의 체온유지를 위하여 Heating pad를 깔고 1시간 간격으로 Hartmann's solution(1 cc/kg)을 복강(intraperitoneum)내에 주사하였다.
   마취 후 청성중간반응을 측정하기 위해 고양이를 방음실에 눕히고 은도금된 뇌파기록용 침전극을 사용하여 전두정중부(frontal pole zero)에 활성전극(active electrode), 검사측 이개(ear lobe)에 기준전극(reference electrode), 검사 반대측 이개에 접지전극(ground electrode)을 부착한 후 동측기록(ipsilateral recording)을 시행하였다. ER-3A형 삽입형 수화기(insertion phone)를 고양이의 외이도에 삽입한 후, 10~90 dB nHL, 100 μs의 교대극성(alternate polarity) click음을 사용하여 4.1회/sec 빈도로 음자극을 주었다. 대역통과 필터(band pass filter)는 5~1,500 Hz, 증폭기 sensitivity를 100 μV, 기록시간(analysis time)을 100 msec로 하여 256회 이상 평균가산(averaging)하였다. 유발전위의 기록은 Nicolet CA-2000 signal averager(Nicolet. medison, WI USA)를 이용하여 시행하였다. 기록된 청성중간반응의 역치 및 파형을 확인하여 역치와 반응이 더 좋은 귀를 실험하였다.
   청성중간반응을 기록한 후, 후이개 접근법으로 수술을 시행하였다. 유양돌기의 외측면을 따라 2% lidocaine(mixed with 1：100,000 epinephrine)으로 국소마취한 후 이개 후부의 피부절개를 가하여 bulla를 노출시키고, 전동드릴(electrical drill)로 중이강을 개방하여 정원창을 노출시켰다. 전기자극을 위한 활성전극(active electrode)으로는 첨단부의 면적을 늘이고 주위로의 전류전도를 막기 위해 두 가닥의 백동선을 주변의 솜털과 함께 한 가닥의 백동선으로 수회 감아서 만든 전극(monopolar electrode)을 정원창에 고정장치를 이용하여 고정하였다. 전기자극을 위한 접지전극(ground electrode)은 EEG용 침전극(silver needle electrode)을 검사측 유양돌기 근막(periosteum overlying the bulla)에 접지하였다. 자극 전극의 접촉 저항은 10 kΩ 이하로 하였다. 유발전위의 기록은 자극전기에 의한 영향을 최소화하기 위하여 검사 반대측 이개에 기준전극과 검사측 이개에 접지전극을 대고 대측기록(contralateral recording)을 하였다. 자극빈도 6회, 자극지속시간 200 μsec(100 μsec/phase), charge-balanced, square-wave pulses로 하고 100 μA 단위로 전기자극을 주어 역치를 측정한 후, 역치상(suprathreshold) 200 μA에서 자극조건을 자극빈도 2, 6, 10/sec, 자극지속시간 150, 200, 250 μsec biphasic으로 9가지 조건에서 각각의 파형을 관찰하였다. 각 검사 간의 휴지시간은 2분으로 하였다.
   결과에 대한 통계학적 분석은 자극조건에 따른 PA의 잠복시간과 진폭을 비교하기 위하여 Friedman F test를 시행하였고, 사후검정은 Duncan법을 사용했으며, 유의수준은 0.05 미만으로 하였다.

결     과

   고양이에서 자극조건을 변화시켰을 때 정원창 전기자극 청성중간반응의 PA와 PB 파형의 출현율 및 잠복시간과 진폭의 변화를 관찰하였다. Fig. 1은 자극빈도 10/sec에서 자극지속시간을 150, 200, 250 μsec로 변화시켰을 때 나타나는 전형적인 파형을 등간격으로 편위시켜서 제시하였다. 청성중간반응의 전형적인 파형과 비교하였을 때 전기자극 청성중간반응에서도 전형적인 P0, NA, PA, NB, PB 파형들이 관찰되었고, 특히 PA 파형은 모든 조건에서 관찰되었다.
   PA 파형의 잠복시간은 자극빈도 10/sec에서 자극지속시간을 150, 200, 250 μsec로 변화시켰을 때 250 μsec에서 다른 자극지속시간에 비해 통계적으로 유의하게 감소하였고(p<0.05), 150, 200 μsec에서는 통계적으로 유의한 변화를 보이지 않았다(p>0.05). 또한 자극지속시간 250 μsec에서 자극빈도를 2, 6, 10/sec로 변화시켰을 때 10/sec에서 다른 자극빈도에 비해 PA 파형의 잠복시간이 유의하게 감소하였고(p<0.05), 2/sec, 6/sec에서는 의미 있는 변화가 없었다(p>0.05)(Table 1).
   PA 파형의 진폭은 자극빈도 10/sec에서 자극지속시간을 변화시켰을 때 250 μsec에서 다른 자극지속시간에 비해 의미 있게 증가하였고, 200 μsec에서도 150 μsec에 비해 의미 있게 증가하였다(p<0.05). 자극지속시간 150 μsec에서 자극빈도를 변화시켰을 때 10회에서 2, 6/sec에 비해 진폭이 의미 있게 감소하였고(p<0.05), 다른 자극빈도에서는 유의한 변화가 없었다. PA 파형의 진폭의 평균값과 표준편차들 간의 비교에서 자극빈도 10/sec, 자극지속시간 250 μsec에서 가장 일정하게 큰 값을 보였다(Table 2).
   PB 파형은 63개의 파형 중 17개(27%)의 파형에서 관찰되었다. 자극빈도 2, 6, 10/sec에서 각각 10개(58.8%), 4개(23.5%), 3개(17.6%)로 자극빈도가 증가할수록 출현율이 감소하였고, 자극지속시간 150, 200, 250 μsec에서는 6개(35.3%), 5개(29.4%), 6개(35.3%)로 관련이 없었다.

고     찰

   청성중간반응은 음자극 후 8~10 msec부터 50~80 msec사이에 두정부에서 기록되는 청각유발반응으로, 1958년 Geisler 등⁶⁾이 click음 자극 후 약 30 ms의 잠복시간을 가지는 vertex-positive peak을 기록하여 처음 보고한 후, 뇌간유발반응과 slow vertex response의 중간 잠복시간대에 나타난다고 하여 붙여진 이름이다.
   전기자극 청성중간반응의 파형은 여러 개의 정점들로 구성되고, 사람에서는 청성중간반응과 마찬가지로 Picton⁷⁾의 방법에 따라 No, Po, Na, Pa, Nb, Pb 그리고 Nc로 명명한다. 동물에서는 사람의 파형과 구분을 위하여 Kim 등⁸⁾은 N0, P0, NA, PA, NB, PB 그리고 NC로 명명하였고, 이러한 파형 중 PA가 가장 일정하고 안정적으로 관찰된다.⁹⁾
   각 파의 출현율은 보고자들마다 차이가 있는데 Özdamar Kraus¹⁰⁾는 자극빈도 10/sec에서 Na와 Pa는 어느 자극강도에서나 가장 잘 기록되나 No, Po, Pb는 자극강도에 관계없이 50% 이하에서 출현된다고 하였다. Scherg와 Volk¹¹⁾는 click음 자극 시 Na와 Pa는 항상 나타났고 Po는 60% 이하에서 나타났다고 하였으나 Pb 파형은 기록하지 않았다. Kim 등⁵⁾은 자극빈도 2/sec에서 Na, Pa의 출현율은 97%였으며 Pb는 53%라고 보고하였다. Erwin 등¹²⁾은 자극빈도를 0.5, 1, 5, 8, 10/sec로 변화시켰을 때 0.5, 1/sec에서만 PB 파형이 관찰되고 그 외의 자극빈도에서는 PB 파형이 관찰되지 않았다고 하였고, PA는 자극빈도에 상관없이 모두 관찰되었다. 본 실험에서는 PA 파형은 모두 출현하였고 전기자극의 자극빈도와 자극지속시간의 변화에 따라 잠복시간과 진폭에 변화를 보였다. PB 파형의 출현율은 27%로 자극빈도가 감소할수록 출현율이 증가하였으나 자극지속시간과의 관련성은 없었다.
   뇌파에서 청성중간반응이 차지하는 주요주파수 성분은 30~50 Hz이므로 filter setting에는 이 범위 주파수가 포함되어야 한다.¹³⁾ Filter setting은 일반적으로 low frequency filter는 20~30 Hz, high frequency filter는 100~250 Hz로 하며 연구자에 따라 다양한 filter setting을 하고 있는데 Kaga 등¹⁴⁾은 10~1,000 Hz를 사용하였고, Kim 등⁸⁾은 10~1,000 Hz의 band pass filter를 사용하였다. Özdamar 등¹⁰⁾은 3~2,000 Hz의 wide band pass filter를 사용하여 뇌간유발반응과 청성중간반응을 동시에 기록하였다.
   청성중간반응의 파형은 환자의 각성상태 및 마취에 따라 영향을 받게 되는데 얕은 수면에서는 별 영향없이 잠복시간이 일정하게 나타나나,^15,16) 깊은 수면에서는 진폭이 감소하고 반응 출현율이 저하되며 Nb, Pb의 소실 등이 나타날 수 있다.¹³⁾ 또한 청성중간반응은 chloral hydrate나 diazepam 등의 진정제에 별 영향을 받지 않으며, pancuronium과 같은 근이완제, 질소성 마취제(N₂O)와 마약성 진통제에도 거의 영향을 받지 않는다.¹⁰⁾ 그러나 barbiturates와 halothane, enflurane 등의 할로겐 마취제와 휘발성 마취제는 Pa 진폭의 현저한 감소를 가져올 수 있으며 용량이 증가하면 반응 기록에 많은 영향을 미칠 수 있다.¹⁷⁾ Guinea pig를 이용한 동물 실험에서 Ketamine, Xylazine을 이용한 마취는 다른 것에 비해 그 영향이 적으며 역치에는 영향을 주지 않고 경도의 잠복기 연장을 가져온다고 알려져 있다.¹⁸⁾
   Geisler 등⁶⁾은 자극빈도가 증가할수록 진폭은 감소한다고 하였고 Thornton 등¹⁹⁾은 자극빈도가 증가할수록 Pa와 Nb의 진폭이 작아졌으며 Na, Pa, Nb의 잠복시간이 짧아졌다고 보고하였다. 1975년 Mcfarland 등²⁰⁾은 1~15/sec의 자극빈도에서 Pa 진폭은 큰 영향을 받지 않는다고 하였으나 PB에 대한 연구는 이루어지지 않았고, Erwin 등¹²⁾은 고양이에서 각기 다른 자극빈도(0.5~10/sec)를 주고 MLR의 PA와 PB의 반응을 관찰하였는데 자극빈도가 증가할수록 PB의 진폭이 감소하거나 사라졌고, 자극빈도에 따라 PA의 진폭은 영향을 별로 받지 않으나 자극빈도가 아주 적을 때(0.5/sec 또는 1/sec) 잠복기가 매우 짧아진다고 하였다. 이러한 차이는 PA와 PB의 발생기원이 다르기 때문이라고 하였고, 사람에서도 같은 결과를 얻었다.
   본 실험에서는 자극빈도가 10/sec 이하일 경우 PA 파형의 진폭과 잠복시간에 큰 영향을 받지 않는다는 실험결과를 바탕으로 2, 6, 10/sec로 자극빈도의 변화를 주었으며 자극지속시간의 변화는 임의값을 설정하였다. 실험 결과 자극빈도 2, 6, 10/sec에서 자극지속시간을 변화시킨 후 파형의 변화를 관찰하였을 때 자극빈도 10/sec에서 자극지속시간이 250 μsec일 때 PA의 잠복시간이 짧아졌고, 그 외의 자극빈도에서는 잠복시간에 유의한 변화가 없었다. 또한 자극지속시간 150, 200, 250 μsec에서 자극빈도를 변화시킨 후 파형의 변화를 관찰하였을 때 자극지속시간 250 μsec에서 자극빈도 10/sec일 때 잠복시간이 짧아졌고 그 외의 자극지속시간에서는 잠복시간에 유의한 변화가 없었다. 기존의 결과와 달리 자극조건 10/sec, 250 μsec에서 잠복시간이 유의하게 짧아진 것은 자극빈도의 변화에 의한 것이기보다 자극지속시간이 포함되어 전체적으로 자극강도가 증가함으로써 생긴 변화로 보인다.
   자극조건에 따른 진폭의 변화는 자극빈도 2, 6, 10/sec에서 자극지속시간을 변화시켰을 때 자극빈도 10/sec에서 자극지속시간이 250 μsec일 때 PA의 진폭이 의미 있게 커졌다. 또한 자극지속시간 150, 200, 250 μsec에서 자극빈도를 변화시켰을 때 자극지속시간 150 μsec에서 자극빈도 10/sec일 때 다른 자극빈도에 비해 진폭이 유의하게 감소하였다.
   전체적으로 각 자극조건에 따른 PA 파형의 진폭을 비교하였을 때 자극빈도 10/sec, 자극지속시간 250 μsec에서 가장 일정하게 큰 진폭이 관찰되었다. 따라서 본 실험에서는 자극빈도 10/sec, 자극지속시간 250 μsec가 EMLR의 파형을 관찰하는 데 가장 적절한 자극조건이라고 생각되며 이러한 결과를 바탕으로 난청 관련 실험에 기초 자료로 가치가 있을 것으로 사료된다.

결     론

   본 연구결과 고양이의 전기자극 청성중간반응에서 자극빈도와 자극지속시간의 변화에 따라 PA와 PB 파형이 의미 있는 변화를 보이고 그 중 자극빈도 10/sec, 자극지속시간 250 μsec에서 전체적으로 안정된 파형을 관찰하는 데 적합함을 알 수 있었다. 이는 향후 유사한 동물실험 모델 및 임상응용에 도움이 될 것으로 생각된다.

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