서     론

   시력은 각막을 통해 들어오는 상이 망막의 어느 위치에 맺히는 지에 따라 다르며 중심와(fovea)에 상이 맺힐 경우 최상의 시력을 얻을 수 있다. 그러나 중심와에 맺히는 상이 2°/s 이상 움직이게 되면 시력이 감소하므로¹⁾ 머리가 움직임에도 불구하고 상을 중심와에 정확히 유지할 수 있는 반사가 필요하다. 여기에는 급속안구운동(saccade), 시표추적운동(smooth pursuit)과 전정안반사 등이 작용한다. 그러나, 고주파수·가속도 머리의 회전운동중 중심와에 상을 안정적으로 맺을 수 있게 하여 시력을 유지하는 데는 급속안구운동이나 시표추적운동은 잠복기가 길고 이득이 낮아 충분한 보상적인 기능을 할 수 없고, 전정기관에서 정보를 얻어 짧은 잠복기를 통해 반사적인 안구운동을 일으키는 전정안반사가 중요한 역할을 한다. 머리의 회전운동을 감지하는 세반고리관은 머리의 운동 방향에 따라 뇌로 입력되는 정보의 흥분과 억제가 결정되는 방향 특이성을 가지며, 한쪽 전정기능이 손상 받을 경우 이러한 방향 특이성과 전정신경계의 정보 처리 특성으로 병변 쪽을 향하는 높은 가속도의 머리 회전운동에 대해 비정상적인 반응이 지속되며 이러한 사실을 바탕으로 많은 질환에서 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 고주파수·가속도의 머리 회전운동에 대한 전정안반사의 역할과 여러 질환에서의 최근의 연구 결과에 대해 고찰해보고자 한다.

고주파수·가속도 머리 회전운동에 대한 전정안반사

   전정기관 중 반고리관이 머리의 회전 운동의 특성을 인식하여 뇌로 정보를 입력한다. 반고리관에서는 머리 회전운동의 각가속도(angular acceleration)를 인지하지만, 전정안반사의 결과물인 안구의 움직임을 결정하는 외안근을 지배하는 운동신경원에서의 반응 양상은 안구의 위치 정보를 나타낸다. 따라서, 각가속도의 정보를 이용하여 안구의 위치 정보를 나타내도록 변환하는 적분시스템이 필요하게 되며 각가속도의 정보를 각속도의 정보로, 각속도의 정보를 위치 정보로 변환시키는 두 개의 적분회로가 필요하게 된다. 첫 번째 적분회로는 반고리관 자체로서, torsion pendulum 모델을 통하여 반고리관의 반응 특성을 통해 이를 확인할 수 있다(Fig. 1). 일반적인 머리 운동의 주파수 성분인 0.05~8 Hz에서의 전정신경원의 반응 양상을 통해서도 이를 확인할 수 있으며, 이러한 주파수 영역에서는 전정신경원은 머리의 회전 각가속도보다는 각속도에 따라 반응함이 밝혀졌다.²⁾ 그러나, 0.05 Hz 이하의 저주파수 머리 회전운동에 대한 전정신경원의 반응은 주파수가 감소함에 따라 위상차가 선행(phase lead)되며 각가속도에 따라 반응하는 양상을 보이며 안구운동에 대한 이득도 급격히 감소하게 된다. 따라서 반고리관은 일상생활에서 노출되지 않는 매우 낮은 주파수의 회전운동에서는 각가속도에 따라 반응하지만(accelerometer), 일상생활에서의 머리 운동 주파수에서는 적분회로(integrating accelerometer)로서 작용하여 각속도에 반응하는 것으로 이해할 수 있다. 
   뇌간(brain stem)에 있는 전정신경핵(vestibular nucleus)은 이러한 전정신경원으로부터의 각속도의 정보를 받고, 이러한 신호는 뇌간에 존재하는 두 번째의 신경적분체를 통해 외안근을 지배하는 운동신경원에 전달된다.³⁾⁴⁾ 신경적분체는 전정신경핵에서 입력되는 각속도의 정보를 안구의 위치를 정하는 신호로 변환시켜 외안근 운동신경원에 전달하여 전정안반사를 완성한다.⁵⁾ 이러한 신경적분체는 전정안반사 뿐 아니라 급속안구운동이나 시표추적운동에서도 공통으로 사용되는 것으로 추정된다.⁶⁾⁷⁾ 
   반고리관의 전정안반사에 대한 연구는 주로 0.2~4 Hz의 머리 회전 자극에 대한 전정신경의 반응이나 안구의 운동 반응을 분석함으로써 이루어져 왔다. 이러한 주파수에서의 안구운동의 움직이는 속도가 머리의 움직이는 속도와 같을 경우에는 이득이 1이 되겠지만 낮은 주파수의 회전 자극에 대해 실제로는 1 이하의 이득을 보이는데 반해, 높은 주파수의 회전 자극으로 대변되는 급격한 두부 충격 검사에서는 이득이 1에 근접하며, 근접 주시의 경우 이득이 1보다 높게 된다.⁸⁾⁹⁾ 따라서, 낮은 주파수(약 2 Hz 이하)의 머리 회전운동에 대해서는 전정안반사만으로 충분하지 않고 시표추적운동과 같은 시운동성 반사와 함께 작용하여 이득이 1에 가깝게 안구의 움직임을 유발하여 시력의 유지에 함께 작용한다. 
   인간에서 달리기와 같은 운동을 할 때 머리의 움직임은 ~20 Hz의 주파수 성분을 가지며,¹⁰⁾ 원숭이의 경우에도 일상 생활에서 머리의 움직임이 12 Hz 정도까지의 주파수 성분(평균 3.2 Hz)을 가지며, 2,000~10,000°/s2의 가속도를 보일 뿐 아니라 자발적 머리 운동은 20,000°/s2의 최고 가속도, ~400°/s의 최고 속도를 보인다.^11)12)13) 전정안반사만이 짧은 잠복기를 가지고 이러한 급격한 머리의 운동에 대한 보상기전을 유발할 수 있으나, 시표추적운동(pursuit)이나 급속안구운동(saccade)은 긴 잠복기를 가지고 있어 이러한 머리의 운동에 대한 보상운동을 유발하기 힘들다.¹⁴⁾¹⁵⁾ 전정안반사의 잠복기는 6~14 msec로 매우 짧은 것으로 보고되며, 최근에 시행되는 높은 가속도의 머리 회전운동에 대한 연구에서는 잠복기가 짧아서 다람쥐원숭이에서는 5~6 msec, 마카크원숭이에서는 7~10 msec, 사람에서는 7~10 msec로 보고된다.^12)16)17) 전정안반사는 단지 3개의 신경으로 전정안반사를 이루므로 이러한 짧은 잠복기를 충분히 예측할 수 있다. 망막 중심와(fovea)에 맺히는 상이 2°/s 이상의 움직임에 의해서도 시력이 감소하므로,¹⁾ 일상 생활에서 머리의 움직임에 따라 안구의 보상적 운동을 통하여 상을 중심와에 정확히 유지할 수 있는 주요한 반사는 전정안반사로 생각된다.¹²⁾¹⁷⁾ 극단적인 예로 양측 전정기능의 심한 손실을 입은 환자에서 안정시에는 시력이 정상이나 움직일 경우에 주변이 진동되고 시력이 감소되는 진동시(oscillopsia)가 발생한다.¹⁸⁾
   머리의 회전운동에 반응하는 세반고리관은 삼차원적인 구조를 가지고 있어 모든 방향의 머리 회전운동에 대해 각각의 반고리관이 반응하여 각각의 좌표에 따라 정확한 움직임을 각 반고리관에서 기원하는 전정신경원을 통해 중추신경계에 보내 이에 상응하는 안구의 운동을 유발한다. 이러한 특성은 반고리관과 안구의 삼차원적인 해부학적 특징과 중추신경계에서의 복잡한 연결고리에 의해 구성되지만, 반고리관과 안구의 개략적인 해부학적인 특성만을 인지한다면 이를 쉽게 이해할 수 있다(Fig. 2). 반고리관과 외안근의 평면이 대략적으로 일치하는 소견은 대부분의 척추 동물에서 관찰할 수 있으며, 이를 통해서 반고리관의 한 평면에서의 자극에 대한 보상적인 안구운동의 발생이 주로 같은 평면에 존재하는 외안근의 수축과 이완에 의해 반사적으로 발생할 수 있게 된다.^19)20)21) 만일 반고리관과 외안근의 평면이 서로 판이하게 다르다면 각 반고리관에서 들어오는 정보를 각각의 외안근에 맞게 다시 삼차원적으로 계산하는 데 보다 많은 신경 연결고리가 필요하게 되어, 효과적인 안구운동을 유발하는 데 필요한 시간이 더 많이 요구되고 잠복기가 길어져 높은 주파수나 가속도의 회전운동에 효과적으로 대처하지 못하게 될 것이다. 그림과 같이 우측 후반고리관과 좌측 전반고리관의 평면(LARP 평면)에서 머리의 회전운동을 하게 되면 같은 평면에 있는 우측의 상사근과 하사근, 좌측의 상직근과 하직근이 수축과 이완을 함으로써 머리의 움직임에 따라 보상적인 안구운동을 유발한다. 머리를 LARP 평면에 따라 오른쪽 뒤로 회전하게 되면 우측 후반고리관을 자극이 되어 좌측 하직근과 우측 상사근이 수축하게 되어 머리의 운동에 대한 보상적인 안구운동을 발생시킨다. 이를 통해 우측 후반고리관에서 발생하는 양성 발작성 체위성 현훈 환자에서 Dix-Hallpike 자극을 할 경우에 볼 수 있는 안구의 완서상의 운동 방향을 이해할 수 있다. 따라서, 우측 후반고리관이 자극되는 동안 피검자로 하여금 안구의 방향을 우측을 보게 할 경우에는 외안근의 수축과 이완에 의해 안구의 완서상 운동이 회전성 안진을 보이며, 시계 반대 방향(환자의 입장에서)을 향하게 되며 안진의 급속성분의 방향은 시계 방향을 향하게 된다. 물론, 이때 피검자로 하여금 안구를 좌측으로 바라보게 한다면 안진의 완서상 운동은 하방을 향하게 되며 안진의 급속성분의 방향은 위를 향하게 된다. 환자에게 주시 방향을 정하여 주지 않고 정면을 바라보게 한다면 이러한 두 가지 성분이 모두 복합적으로 관찰되어 안진의 급속성분이 시계방향과 상방을 향하게 된다. 
   그렇지만, 실제로는 반고리관의 평면과 외안근의 평면이 정확히 일치하지 않고, 한 쌍의 반고리관 자극에 의해 다른 모든 외안근의 수축과 이완도 동시에 발생됨을 알아야 하겠다.²²⁾

일측 전정기능 손상에 의한 전정안반사의 변화

   일측의 미로절제술이나 전정신경절제술을 시행할 경우 현훈과 함께 머리나 몸의 병변 쪽으로 기울임(tilt)이나 급속성분이 정상 쪽을 향하는 안진, 병변 쪽을 향하는 회전운동(circular locomotion) 등이 나타날 수 있으나, 여기에서는 병변 쪽을 향하는 머리의 회전 자극에 대한 이득의 감소에 대해서만 기술하고자 한다. 
   일측 병변이 발생할 경우 회전자극에 대한 전정안반사의 이득은 모든 방향의 자극에 대해 감소하지만 병변 쪽을 향한 고주파수·각가속도의 회전 자극에 대한 이득이 가장 많이 감소하게 된다.²³⁾ 원숭이에서 미로절제술을 시행한 후 8~24시간이 지난 후 시행한 계단형 자극(step velocity test, 가속도 3,000°/s², 최대속도 150°/s)검사에서 초기의 가속도 구간에서의 이득(정상 1.04)과 가속도가 0인 안정기(plateau)에서의 이득(정상 0.91)은 회전하는 방향과 무관하게 모두 감소하였으며, 병변으로의 회전시의 가속도 구간의 이득이 반대쪽으로의 회전시의 이득보다 더 감소하였으며, 안정기의 이득은 방향과 관계없이 감소하였다(Fig. 3A). 이러한 이득은 원숭이가 어두운 상태에 있는 동안은 지속되었으나, 밝은 상태에서 자유롭게 움직이도록 하였을 경우에는 반대쪽을 향하는 가속도 구간에서의 이득은 시간이 지남에 따라 정상화되어 시각 자극이 전정안반사의 이득의 회복에 있어 중요한 자극임을 알 수 있다. 그러나, 병변 쪽을 향하는 가속도 구간에서의 이득은 시간이 지나도 정상화되지 않았다(Fig. 3B). 
   이처럼 전정안반사는 전정기능의 손상 후에 시각 자극에 의한 보상기전에 의해 빠른 시간 내에 정상화되는 경향을 보이지만, 한쪽의 전정기능의 손상에 의해 병변 쪽으로 향하는 고주파수·각가속도의 자극에 대해서는 전정안반사의 이상이 병변 후 시간이 지난 후에도 유지되며 이를 안구의 움직임을 측정하여 확인할 수 있다.²³⁾ 전정질환 환자에서도 안구의 움직임을 측정하는 탐색코일(search coil)을 이용하여 많은 연구가 진행되었으며, 여러 질환에서 병태생리를 추정하는 것이 가능하게 되었다. 임상에서 어지러운 환자를 볼 때 어지러움을 일으키는 원인 질환에 대한 정확한 이해가 가능하다면 보다 정확한 진단과 적절한 치료 방법을 선택하는 데 큰 도움이 될 것이다. 여러 연구 방법 중 이를 가능하게 한 대표적인 검사가 두부충격검사이다.

두부충격검사(Head Thrust Test)

   임상적으로 두부충격검사는 머리의 회전운동을 통하여 전정안반사 기능의 저하 유무를 확인할 수 있다.²⁴⁾ 환자로 하여금 검사자의 코를 주시하게 한 상태에서 환자의 머리를 좌우로 짧은 기간 동안에 빨리 회전시키며 환자의 안구 운동을 관찰한다. 전정안반사가 정상인 경우에는 머리를 회전하면 정상적인 전정안반사에 의해 안구가 머리의 회전 방향과 반대 방향으로 같은 속도로 회전하여 환자가 주시하는 물체(검사자의 코)를 놓치지 않고 주시할 수 있게 된다. 그러나, 전정 기능이 손상된 방향으로 머리를 회전시킬 경우에는 안구가 머리의 회전 방향과 반대 방향으로 같은 속도로 회전하지 못하게 되어 주시하던 물체(검사자의 코)를 안구의 중심와에서 놓치게 되어, 이를 다시 중심와로 고정하기 위해 보상적인 단속운동(refixation saccade)이 발생하게 되며 이를 확인할 경우 전정안반사의 손상을 예상할 수 있다. 예를 들면, 좌측의 전정 기능이 손상된 환자에서 머리를 좌측으로 급속회전운동을 하게 되면 안구가 우측으로 같은 정도로 회전하지 못하게 되어 좌측으로의 머리의 회전운동이 끝나고 난 후에 우측으로 단속운동을 통하여 주시하던 물체에 시선을 재고정한다. 이는 충분하지 못한 전정안반사를 단속운동을 통해 보상하는 기전으로 이해할 수 있다. 
   두부충격검사는 회전운동에 대한 세반고리관의 전정안반사를 확인할 수 있는 검사로 각각의 세반고리관의 기하학적인 평면상에서 이러한 검사를 시행하여 각각의 세반고리관의 기능을 확인할 수 있다.²⁵⁾ 측반고리관의 기능을 확인하기 위해서는 머리를 좌우로 회전하며 검사를 할 수 있으며, 머리를 우측으로 45도 회전하여 우측 후반고리관과 좌측 상반고리관의 기하학적 평면이 시상면(sagittal plane)에 위치하게 한 상태에서 머리를 뒤(위)로 급속회전운동을 하여 우측 후반고리관의 기능을 확인할 수 있으며, 머리를 앞(아래)으로 급속회전운동을 할 경우 좌측 상반고리관의 기능을 확인할 수 있다. 이때 보상적 단속운동이 관찰되는 경우에는 칼로릭검사를 시행하지 않더라도 전정기능 저하 유무를 알 수 있으나, 임상적으로 이러한 보상적 단속운동이 관찰되기 위해서는 반고리관의 기능이 심한 경우에 관찰되며, 병변 발생 후 시간이 지남에 따라 전정 보상 기전에 의해 전정안반사가 점차 호전될 경우에는 관찰할 수 없게 되는 경우가 많다. 
   따라서, 보다 정확한 전정 기능의 측정을 위해서는 두부와 안구의 움직임을 정확히 측정할 수 있는 탐색코일(search coil)을 이용한 방법이 사용된다. 탐색코일을 이용한 경우에는 임상에서 이용하는 보상성 단속운동의 유무뿐 아니라, 머리의 움직임에 따른 안구의 완서상 움직임의 이득(gain)을 구하여 각각의 반고리관의 기능을 확인할 수 있다.²⁶⁾ 두부충격검사는 적은 진폭(10~20°)의 회전운동을 짧은 시간에 함으로써 높은 속도(100~200°/s)와 높은 가속도(3,000~4,000°/s²)의 회전 자극을 반고리관에 주게 되며 약 2~6 Hz의 주파수 성분을 가지고 있다. 칼로릭검사의 경우에는 발생 안진(완서상 안구 운동)이 60초 동안 서서히 증가하여 약 50°/s의 최대 속도에 이르렀다 60초 동안 서서히 감소하는 것으로 추정하면 회전 자극의 주파수는 약 0.004 Hz에 해당하며, 최고 가속도도 단지 1.25°/s2에 불과하다. 전정안반사는 이러한 낮은 주파수의 회전운동에 대한 안구반사에는 크게 기여하지 않고, 1~16 Hz의 높은 주파수의 회전운동에 대해 이득이 1에 가까워 높은 주파수의 두부 회전운동에 있어서의 주시 안정에 주로 기여한다.¹⁷⁾²⁷⁾ 따라서, 탐색코일을 이용한 두부충격검사는 칼로릭검사에 비해 실질적 생활에서 중요한 주파수와 가속도의 자극에 대한 반고리관의 기능검사법으로 생각된다. 또한, 일반적으로 사용되는 회전의자 검사도 회전모터의 구동력의 제한에 의해 낮은 주파수와 각가속도의 회전 자극만을 주게 되어 전정안반사 외의 다른 시운동성 반사나 기타 보상적인 반사를 제거하는 데는 한계가 있다.²⁸⁾ 암실에서 검사를 시행하더라도 피검자가 앞에 물체가 있다고 상상을 하거나 각성 상태 등에 따라 검사 결과가 달라지며, 낮은 속도의 반복적인 자극에는 쉽게 피검자가 예측을 할 수 있다.^{18)29)30)31)32)} 따라서, 낮은 주파수와 가속도의 자극을 사용한 경우 한 쪽의 전정기능의 완전한 손실이 있더라도 반대측의 전정기관에 의한 전정안반사와 다른 보상기전에 의해 이득의 감소가 명확하게 드러나지 않아 회전의자 검사 결과가 정상으로 나올 수 있다.^33)34)35) 
   두부충격검사의 방법은 암실에서 환자로 하여금 전방 1미터에 비추어진 한 점(레이저)을 주시하게 하며, 환자의 머리를 검사자가 뒤에서 잡은 후 각각의 세반고리관 평면에서 급속회전운동을 시행한다. 두부충격검사를 하며 머리의 움직임과 안구의 움직임을 각각 측정한 후 이를 각각의 반고리관의 평면에서의 머리의 운동과 안구의 운동을 그래프로 나타내어 회전운동에 따른 안구 운동의 이득(gain)을 얻을 수 있다(Fig. 4A). 머리와 안구의 움직임의 분석은 회전운동이 시작한 후 100~150 msec이내의 움직임을 이용하여 이득을 구한다. 이러한 이유는 경부안반사, 시표추적운동 및 급속안구운동 등 전정안반사 이외의 반사에 의한 안구의 움직임의 가능성을 제거하기 위함이다. 전정안반사는 약 6~7 msec의 잠복기를 가지고 반사가 시작되지만 다른 반사는 이보다 잠복기가 대개 길기 때문이다.^17)36)37) 정상인에서 측반고리관 평면에서의 전정안반사의 정상 이득은 0.9±0.1이며, 수직 반고리관의 경우 이보다 적은 것으로 보고된다.²⁵⁾ 정상과 비정상을 판별함에 있어 정상인의 이득은 개인차가 있으므로 이득의 절대치의 비교만으로는 병변의 위치를 추정하는 데 어려움이 있다. 따라서, 칼로릭검사에서의 일측 기능 저하를 구하는 Jongkees 공식과 유사한 방법을 이용하기도 한다.²⁷⁾³⁸⁾ 전정안반사 이외에도 운동의 예측에 의해 두부충격검사의 이득이 영향을 받음이 보고되었으며, 피검자가 머리의 움직임을 예측할 경우에는 전정안반사의 이득이 증가함이 보고되어 자극 방향을 무작위로 시행하는 것이 좋겠다.³⁹⁾

생리학적 관점에서의 두부충격검사의 이해

   정상인에서 두부의 회전운동에 대한 반고리관의 반응은 항상 양측에서 푸시풀방식(push-pull system)으로 이루어진다. 양측의 측반고리관, 우측의 상반고리관과 좌측의 후반고리관(RALP), 우측의 후반고리관과 좌측의 상반고리관(LARP)이 한 평면에서 서로 대응을 이루고 있어서 한 쪽의 반고리관이 자극될 경우 대응되는 반대쪽의 반고리관은 억제된다. 예를 들어, 두부를 측반고리관 평면에서 좌로 회전시킬 경우 좌측 측반고리관이 자극되는 반면 우측 측반고리관은 억제되게 된다. 따라서, 좌측의 전정핵의 신경원은 동측의 반고리관에서 기원하는 전정신경원의 흥분 자극에 의해서 흥분될 뿐 아니라, 반대측의 전정신경원의 억제에 의한 반대측의 전정핵으로부터의 억제가 감소(disinhibition)되어 더욱 흥분되게 된다.
   이러한 직접적인 흥분과 간접적인 억제의 감소에 의한 흥분은 정상 상태에서는 상호 대칭적으로 선형적인 반응을 보이지만, 일측의 기능이 손상될 경우에는 비선형적인 반응(흥분과 억제의 비대칭성)을 나타낼 수 있는 단점이 있다. 반고리관에서 기원하는 일차 전정신경원은 원숭이의 경우 안정 상태에서 1초 당 약 90회의 자발 전위를 보이며, 자극을 받아 흥분될 경우 초당 300~400회 이상 상승할 수 있으나 억제될 경우에는 활동 전위 발생이 소실되는 것 이외에는 더 이상 변화를 나타낼 수 없게 되어 흥분과 억제를 나타낼 수 있는 다이나믹 레인지(dynamic range)의 차이를 보인다. 이는 반고리관을 자극할 경우의 안구의 완서상 운동이 반고리관을 억제할 경우와 비교하여 더욱 크다는 Ewald의 제2 법칙의 이론적 배경이 될 수 있다. 그뿐 아니라, 전정신경핵 신경원의 경우 일차 전정신경원에 비하여 정지 상태에서의 자발 전위의 발생 빈도가 낮고 회전운동에 대해 높은 이득을 보여 억제하는 방향으로 높은 가속도의 두부 회전운동을 할 경우 보다 쉽게 활동 전위 발생이 소실되어 이러한 비선형적인 반응이 보다 더 발생되게 된다.⁴⁰⁾ 또한, 이러한 비대칭성은 전정기관의 유모세포에서도 관찰이 되며, 유모세포 수용체 전위(receptor potential)의 흥분되는 정도가 억제되는 정도보다 크다.⁴¹⁾ 이러한 비선형적인 특성으로 인해 정상에서는 양측이 상호 보완적으로 자극에 대해 효과적인 반응을 보이지만, 한 쪽의 전정기관이 손상될 경우에는 병변 쪽으로의 높은 주파수·각가속도의 자극에 대해서는 충분한 반응을 일으킬 수 없게 되는 것이다. 

두부충격검사의 임상에서의 적용

   청신경종의 치료를 위해 전정신경을 제거하거나 미로절제술을 시행한 후에는 병변을 향한 머리의 급속회전에 대한 전정안반사는 반대측의 정상 반고리관으로부터의 억제의 감소(disinhibition)에 의한 반응만 나타나기 때문에 정상에 비해 심하게 저하된다(Fig. 4B). 보상적인 전정안반사의 이득이 감소되므로 주시는 불안정하게 되어 주시의 속도 변화가 발생한다. 반면 반대측인 정상 쪽을 향한 급속회전 자극에 대한 전정안반사는 어느 정도 감소되어 있지만 거의 정상수준을 유지한다. 이러한 소견은 두부충격검사에서 급속회전에 대한 안구의 반응은 자극 받는 쪽의 반고리관의 흥분에 의해 대부분이 발생되며, 반대측의 억제의 감소는 크게 작용하지 않는 것을 시사한다.³⁶⁾ 따라서 전정신경 절단 후에 병변 쪽으로 두부충격검사를 시행하면 대부분의 환자에서 임상적으로 보상적 단속운동과 탐색코일 두부충격검사 상 낮은 이득을 보이게 된다.²⁴⁾⁴²⁾ 그러나, 낮은 주파수·가속도의 두부 자극에 대한 전정안반사는 반대측의 정상 반고리관의 억제의 감소 및 보상 기전에 의해 충분히 보상할 수 있어 수술 후 어느 정도 보상 상태에 이르면 일반적인 회전의자 검사와 같은 낮은 주파수·가속도의 두부 자극에 대한 전정안반사는 정상과 유사한 이득을 보일 수 있다.³³⁾
   두부충격검사를 이용 각각의 반고리관을 자극하여 각각의 반고리관의 기능을 평가할 수 있으며, 전정신경염의 경우 두부충격검사를 이용하여 환자에 따라 침범되는 반고리관이 다양하다는 사실이 보고되었다.⁴³⁾ 청력이 정상이며 다른 뇌기능의 이상이 없이 일측성의 전정 기능의 저하가 전정신경염의 특징이며, 일반적으로 바이러스 감염에 의한 것으로 생각된다.⁴⁴⁾⁴⁵⁾ 병변의 초기에는 칼로릭검사에서 일측의 측반고리관의 기능 소실을 보이며, 이러한 기능 소실은 조직학적으로도 전정신경절 세포의 소실과 연관이 있다.⁴⁶⁾⁴⁷⁾ 상전정신경은 난형낭, 구형낭의 일부, 세반고리관 중 측반고리관과 상반고리관을 지배하며 하전정신경은 구형낭과 후반고리관을 지배한다. 따라서, 전정신경염 환자에서 각각의 반고리관의 기능의 손상 유무를 확인한다면 손상된 신경의 위치를 유추할 수 있게 될 것이다. Fetter 등⁴⁸⁾은 전정신경염 환자에서 상반고리관과 측반고리관의 기능이 주로 저하되어 주요 병변이 상전정신경에서 발생함을 시사하였다. 이 보고에 따르면 자발 안진의 방향도 측반고리관의 기능 저하나 측반고리관과 상반고리관의 기능 저하와 합당하는 소견을 보였으며, 전정안반사도 측반고리관의 이득 저하나 측반고리관과 상반고리관의 이득 저하를 보였으며 후반고리관의 기능은 유지되었다. 또한 Aw 등⁴³⁾에 따르면 29명의 전정신경염 환자 중 8명(27.6%)에서 세반고리관 모두에서 기능 저하를 관찰하여 상전정신경과 하전정신경 모두의 손상을 시사하였으며, 21명(72.4%)에서 측반고리관의 기능 저하나 측반고리관과 상반고리관의 기능 저하를 보여 상전정신경만의 손상에 의한 전정신경염의 가능성을 보고하였다(Fig. 5). 또한, 감각신경성 난청을 동반한 급성 전정기능의 저하를 보이는 환자 4예 중 2예에서는 후반고리관 만의 기능 저하를 관찰하여 하전정신경염을 시사하는 소견을 보고하였다. 이러한 전정신경염의 병태 생리는 전정신경염 발생 후 일부 환자에서 관찰되는 양성발작성체위성어지러움의 이해를 가능케 한다. 전정신경염 후 환자의 약 3명 중 1명에서 유리된 이석에 의한 후반고리관의 자극에 의해 어지러움의 발생하는 것은 하전정신경이 손상되지 않기 때문에 발생할 수 있음을 추정할 수 있다.⁴⁹⁾ 또한, 전정신경염 환자의 약 60~70%에서 전정유발근전위(VEMP)가 측정되어 구형낭의 기능이 유지됨을 알 수 있으며 이는 하전정신경이 손상 받지 않았음을 시사한다.⁵⁰⁾⁵¹⁾ 전정신경염 중 상전정신경염의 빈도가 높은 이유로는 하전정신경염의 진단이 용이하지 않기 때문으로 생각되며, 이는 급성기 안진이 회선형 안진으로 속도가 높지 않고 측정하기 어렵고, 측반고리관의 기능을 검사하는 칼로릭검사에서 정상 소견을 보이기 때문으로 추정된다.⁴³⁾ 전정신경염의 경우 병태 생리나 원인은 정확히 밝혀지지는 않았지만 신경의 부분적인 손상에 의한 것으로 생각되며, 질환에 이환된 후 점차적으로 보상 작용이 이루어져 임상적으로 보상성 단속운동을 통해 병변을 확인하는 두부충격검사의 민감도는 전정기능의 완전 소실을 보이는 전정신경 절제술 후의 환자와 비교하여 민감도가 낮다(30~40%).⁵²⁾⁵³⁾ 그렇지만, 전정신경염 발생 수개월 후 칼로릭검사에서 64%의 환자에서만 비정상적인 소견을 보였지만 탐색코일을 이용한 두부충격검사에서는 거의 모든 환자에서 병변 쪽으로의 두부 급속회전에 대한 전정안반사의 이득이 감소되는 것을 확인할 수 있어 탐색코일을 이용한 두부충격검사는 민감도가 높고 보상 기전에도 불구하고 병변의 유무를 확인할 수 있는 검사임을 알 수 있다.⁵⁴⁾⁵⁵⁾ 
   메니에르병에서 탐색코일을 이용한 두부충격검사를 통해 몇 가지 흥미로운 결과가 보고되었다. 현훈이 재발하는 메니에르병 환자의 경우에는 대부분의 전정신경염 환자에서 관찰되는 비정상적인 두부충격검사 결과를 보이는 빈도가 낮고(28.9%) 메니에르병에 의해 반고리관의 낮은 주파수·가속도의 회전자극(칼로릭검사)에 대한 반응성의 선택적 감소(42.1%)를 보여 낮은 주파수의 자극에 대한 전정안반사의 특이적 손상을 시사하였다(Fig. 6).²⁷⁾ 이러한 기전으로는 메니에르병에서의 유모세포의 특이적인 손상이나 내핌프액의 경직도의 변화에 의할 것으로 추정된다.²⁷⁾⁵⁵⁾ 또한, 재발성의 메니에르병 환자에 고실내 젠타마이신 투여 후 1년 이상 추적 관찰을 하며 탐색코일을 이용한 두부충격검사를 시행한 연구에 의하면 일회의 투여만으로 어지러움의 호전을 얻은 군이 어지러움의 호전을 위해 여러 번의 투여를 필요한 군과 비교하여 한번의 투여로 보다 큰 전정기능의 감소를 얻었으며, 칼로릭검사 결과는 이러한 증상의 호전 유무와 관련이 없었다.⁵⁶⁾ 이처럼, 두부충격검사를 이용하여 메니에르병의 고실내 젠타마이신 치료의 효과를 확인할 수 있으며, 이러한 효과는 섬모세포의 손상에 의한 전정기능의 감소와 밀접한 연관이 있을 것으로 생각되며 어지러움의 감소를 위해서는 전정기능의 완전한 소실이 필요하지 않음을 시사한다.⁵⁷⁾
   이외에 두부충격검사를 통하여 후반고리관의 수술적 폐색을 시행 받은 환자에서 수술 받은 반고리관의 선택적인 기능 저하를 확인할 수 있으며,⁵⁸⁾ 상반고리관피열증후군(superior canal dehiscence syndrome) 환자에서도 피열 부위가 5 mm 이상 큰 경우 측두엽의 뇌경막에 의해 내림프관이 눌려 상반고리관 평면에서 상반고리관을 자극하는 두부의 회전에 의한 내림프액의 이동이 방해를 받아 정상적인 전정안반사가 발생하지 않게 된다.⁵⁹⁾ 소리나 압력에 의한 자극에 의해 상반고리관의 자극에 합당한 안구 운동을 확인함으로써 이러한 증후군의 진단에 도움을 얻을 수 있다.⁶⁰⁾

결     론

   고주파수·가속도 머리의 회전운동 중 시력을 유지하는 데는 전정기관에서 정보를 얻어 짧은 잠복기를 통해 반사적인 안구운동을 일으키는 전정안반사가 중요한 역할을 한다. 이러한 고주파수·가속도 머리의 회전운동을 자극으로 하며 탐색코일을 이용 안구의 운동을 기록하는 두부충격검사는 다른 반사의 영향을 최소로 하며 전정안반사의 기능을 평가할 수 있는 도구로서의 임상적 의의를 가지며, 낮은 주파수·가속도의 회전 자극에 대한 전정안반사를 대변하는 칼로릭검사와 함께 전정 질환의 병태생리와 보상 기전의 추적 검사, 그리고 각종 치료 방법의 효과 판단 등 많은 관점에서 전정 질환을 이해하는 데 큰 도움을 줄 것으로 생각된다.

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