교신저자：김정수, 700-721 대구광역시 중구 삼덕 2가 50  경북대학교 의과대학 이비인후과학교실
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서     론

   폐쇄성 수면무호흡증후군은 수면 중 상기도 폐쇄로 인하여 무호흡이 유발되고 이로 인해 저산소혈증 및 무호흡이 반복되어 여러 가지 수면장애증상이 동반되는 질환을 말한다.¹⁾ 인두는 각성시에는 흡기에 의해 인두 내 압력이 음압이 되어도 인두 외전근이나 확장근들이 작용함으로써 기도폐쇄가 일어나지 않으나, 수면 중에는 다른 골격근과 같이 이들 근육들도 긴장도가 떨어져 구인두 측벽의 내측 함입, 혀의 후방 이동, 연구개의 후하방 이동, 전체 인두의 하방 이동 등으로 인해 기도 안정성을 유지하기 어렵게 되므로 인두의 크기 및 조직탄성에 따라 기도 폐쇄가 일어날 수 있다. 폐쇄성 수면무호흡증후군에서는 이러한 변화가 더욱 현저하여 상기도 폐쇄가 발생한다.²⁾³⁾
   상기도의 움직임은 이러한 호흡 주기에 영향을 받을 뿐만 아니라 체위 변화에 따라서도 그 해부학적인 구조에 많은 변화를 일으키게 된다.⁴⁾⁵⁾ 이전부터 앙와위에 비해 측와위에서 상기도의 유지가 우월하다고는 알려져 왔으나 이는 어디까지나 각성시의 환자 상태를 반영한 것으로 이것이 과연 수면시에도 타당한지는 아직까지 구체적으로 밝혀진 바가 없다. 
   이에 저자들은 고속 촬영법인 Multi Detector 컴퓨터 단층 촬영(MD-CT)을 수면 중 수면무호흡 환자에게 적용하여 수면 중 체위 변화가 상기도의 해부학적인 구조에 어떤 영향을 미치는가를 구체적으로 알아보고자 하였다.

재료 및 방법

   코골이와 수면무호흡증상을 주소로 내원한 폐쇄성 수면무호흡증 환자 10명을 대상으로 하였다. 대상자들은 알레르기성 질환의 기왕력, 상기도 감염이나 비부비동염 및 비중격만곡, 비용종 등의 비내 이상 소견이 없는 경우로 제한하였다. 연령은 평균 42세(18~58세)였고 모두 남자였다. 전산화 자동 수면다원기(Beehive Millenium, Grass-Telefactor Inc., West warwick, RI)를 사용하여 수면다원검사를 시행하였다. 수면다원검사결과 호흡장애지수(respiratory disturbance index, RDI) 평균은 41.4(24.5~63.8), 최저산소포화도(minSaO₂) 평균은 79.6%(70.1~86.0%)였고, Quelet's index로 측정한 체질량지수(body mass index, BMI=kg/m²)의 평균은 27.3이었다. 일반 컴퓨터 단층 촬영을 하는 것과 같은 방법으로 multi detector 컴퓨터 단층 촬영기(MD-CT, Light Speed Ultra 16, GE medical systems, Milwaukee, WI)의 검사대 위에 환자가 바로 누운 상태(앙와위)로 촬영을 실시하였다. 경구개에서 후두개가 보이기 시작하는 위치까지를 6-8수준으로 나눈 후 호흡에 따른 기도 변화를 알기 위해 0.3초 간격으로 각 수준 당 25회씩 반복 촬영하였고, 절편의 두께는 10 mm로 하였으며 영상 당 촬영시간은 0.4초로 총 검사시간은 60~80초였다. 각 수준에서 반복촬영을 통해 수면에 따른 상기도의 역동적인 움직임을 관찰함으로써 최소단면적과 최대단면적의 영상을 얻을 수 있었다.
   각성 상태의 촬영이 끝난 후 5~10 mg의 Dormicum(r) (Midazolam 0.1 mg/kg, 한국로슈)을 정맥 주사하여 환자가 잠들어 코를 골기 시작할 때 수면상태에서의 촬영을 같은 방법으로 시행하였다. 체위 변화에 따른 상부기도의 변화를 측정하기 위하여 인위적으로 환자의 체위를 측와위와 복와위로 변화시킨 후 같은 방법으로 각각의 영상을 얻을 수 있었다. 인위적인 체위 변화에 따라 환자의 수면상태가 일시적으로 불안정해지기도 하였으나 곧 수면상태로 접어들게 됨으로써 촬영에는 큰 문제가 없었다. 또한 환자의 체위 변화에 따라 두경부의 고정이 필요하였는데 이는 스폰지로 만들어진 안면모양의 박스를 사용하였다.
   각성시의 상태와 체위변화에 따른 수면시의 상태에서 각각 120~160개의 영상들을 얻어 이를 재구성하여 호흡에 따른 상기도의 역동적인 움직임을 관찰하였다. 또한 구인두의 수준별 특성을 살펴보기위해 저자들이 이전에 사용하였던 바와 같이 경구개에서 후두개가 보이기 시작하는 위치까지를 구개수끝을 기준으로 두 수준으로 나누고 이를 각각 이등분하여 상후구개부(high-retropalate area), 하후구개부(low-retropalate area), 상후설부(high-retroglossal area), 하후설부(low-retroglossal area)의 네 수준으로 구분하였다(Fig. 1).¹⁹⁾ 상기도 전체와 각 수준의 단면적 및 체적은 MD-CT에서 자동적으로 측정 및 제공되는 자료로 얻을 수 있었으며 이를 이용하여 각 수준별 평균 최소 단면적과 상부기도의 호흡에 따라 움직이는 정도를 나타내는 collapsibility index(CI)를 측정하였다. CI는 호흡 주기 중 기도 단면적이 가장 클 때(maximal cross sectional area, MCSA)와 가장 작을 때(minimal cross sectional area, mCSA)를 각 촬영수준에서의 영상으로부터 측정한 후 다음과 같이 정의하여 산출하였다.¹⁴⁾

   Collapsibility Index(CI)=(MCSA-mCSA)×100/MCSA

   단면적의 수치 데이터로 개인용 컴퓨터에서 프로그램으로 가상종축선도(simulated diagram of longitudinal view)를 그려 상부기도의 각 수준별로 단면적의 변화 양상을 파악하였으며(Fig. 2), 상부기도전체의 용적 및 각 수준의 mCSA 중 가장 작은 mCSA(MmCSA：minimalist mCSA)를 측정하였다. 
   수면시의 상기도의 단면적 및 CI는 paired t-test를 사용하여 각성시의 데이터와 비교하였고, 수면시 체위 변화에 따른 상기도의 단면적 및 CI는 체위 변화를 요인(factor)으로 하는 one-way analysis of variance(ANOVA)로 비교하였다. 통계학적 유의 수준은 0.05미만으로 하였다.

결     과

   앙와위에서 각성시와 수면시의 환자 상태를 비교한 결과 수면시에는 각성시에 비해 상기도의 최소 단면적(mCSA)은 감소하였고 허탈 정도(CI)는 증가하였다. 수면시에 mCSA는 하후구개부 및 상후설부 수준에서 통계적으로 의미있게 감소하였으며, CI는 상후구개부, 하후구개부, 상후설부, 하후설부에서 통계적으로 의미있게 증가하였다(Table 1).
   수면시 체위 변화에 따른 각 수준별의 mCSA 및 CI를 검사한 결과 상후구개부 수준에서는 체위 변화에 따라 mCSA 및 CI가 의미있는 차이를 보이진 않았다. 하후구개부 수준에서는 앙와위에 비해 측와위 및 복와위에서 mCSA는 증가하였고 CI는 감소하였다. 측와위에서의 mCSA 및 CI는 앙와위에 비해 통계적으로 유의하게 증가(p=0.0493) 및 감소(p=0.0220)하였다. 상후설부 수준에서도 역시 앙와위에 비해 측와위 및 복와위에서 mCSA는 증가하였고 CI는 감소하였다. 측와위에서의 mCSA 및 복와위에서의 mCSA와 CI는 통계적으로 유의하게 앙와위에 비해 증가(p=0.0116, 0.0484) 및 감소(p=0.0113)하였다. 하후설부 수준에서도 앙와위에 비해 측와위 및 복와위에서 mCSA는 증가하였고 CI는 감소하였다. 측와위의 mCSA와 복와위와 측와위에서의 CI는 통계적으로 유의하게 앙와위에 비해 증가(p=0.0234) 및 감소(p=0.0134, 0.0018)하였다(Table 2).
   전체적인 기도 용적 및 MmCSA를 비교, 분석한 결과 앙와위에 비해 복와위 및 측와위에서 기도 용적은 통계적으로 의미있게 증가하였고, MmCSA도 앙와위에 비해 복와위 및 측와위에서 증가하였으며 측와위의 검사 결과는 통계적으로 유의하였다(Table 3).

고     찰

   폐쇄성 수면무호흡 증후군은 수면 중 상기도가 완전히 또는 부분적으로 폐쇄되어 무호흡 또는 저호흡 상태가 일정 기간 이상 지속되는 질환이다. 이 질환에서 상기도 폐쇄가 일어나는 부위를 찾기 위해 연성 비인두 내시경, 컴퓨터 단층촬영, 형광투시검사, 두개골 계측, 자기공명영상 등의 여러 방법들이 시도되어 왔다. Rojewski 등⁷⁾은 연성 비인두 내시경(fiberoptic nasopharyngoscope)을 이용하여 폐쇄성 수면무호흡증 환자들의 기도 폐쇄 부위를 조사하였고, Tsuchiya 등⁸⁾은 두개골 계측(cephalometry)과 컴퓨터 단층 촬영을 이용하여 폐쇄성 수면무호흡증이 비만과 두개안면구조의 복합적 효과에 의한다고 보고하였다. Suratt 등⁹⁾¹⁰⁾은 형광투시검사(fluoroscopy)로 폐쇄성 수면무호흡증 환자들의 다양한 기도 폐쇄 부위를 조사하였고, Horner 등¹¹⁾은 수면 중 컴퓨터 단층촬영을 통하여 모든 수면무호흡증 환자들의 기도 폐쇄가 연구개인두(velopharynx)에서 일어난다고 하였다. Rodenstein 등¹²⁾은 폐쇄성 수면무호흡증 환자와 코골이 환자, 정상인을 대상으로 자기공명영상을 촬영하여 상기도의 크기와 모양이 서로간에 뚜렷한 차이가 있음을 보고하였다. 그러나 이러한 보고들은 각성 상태의 환자들을 대상으로 한 검사이므로 수면 중의 기도 상태를 반영하지는 못한다. 수면 중에는 각성시에 비해 인두 확장근의 긴장도가 떨어져 협착이 심화되고,¹³⁾ 각성시에는 발견되지 않던 다양한 변화들이 일어날 수 있으므로 각성시에 측정된 상기도의 상태는 수면 중의 환자 상태를 반영하는데 한계가 있다. 최근에 개발된 고속 촬영법인 전자선 단층 촬영(electron beam tomography, EBT)이나 MD-CT 등을 이용하면 수면 중 호흡운동에 따른 역동적 영상을 얻을 수 있다.
   EBT는 수면에 관계없이 짧은 스캔 시간으로 호흡에 따른 기도 면적 변화를 거의 동시에 검사할 수 있어 수면 중 기도의 폐쇄 위치와 범위를 정확하게 알 수 있다. 하지만 고가의 장비, 높은 유지비 및 기존의 360도의 주사방식에서 210도의 주사방식으로 인한 해상도의 저하 등이 단점으로 지적되고 있다. EBT를 이용하여 코골이 환자들의 역동적인 상기도 움직임을 측정한 결과 각성시에 비해 수면 중에 구개수와 설근부에 해당하는 중구인두 수준에서 최소 단면적과 체적이 큰 폭으로 감소하였으며, 상기도를 상후구개부, 하후구개부, 상후설부, 하후설부로 나누었을 때 한 수준이 아닌 여러 수준에서 상기도 폐쇄가 발생하였다.¹⁴⁾¹⁹⁾
   MD-CT는 나선형 컴퓨터 단층 촬영에서 한 단계 진보된 컴퓨터 단층 촬영 기술로, 여러 개의 열로 구성된 검출기(detector array)에 의해 1회의 회전으로 다수의 영상을 획득할 수 있다. 이를 이용함으로써 스캔 시간이 단축되고, 얇은 슬라이스 두께의 스캔으로 해상력도 향상되며, 다양한 면의 상과 3차원 영상도 얻을 수 있다. EBT보다 해상력이 뛰어나며 유지비도 적게 들지만 촬영 시간이 길어지는 단점이 있다. 저자들은 이전에 MD-CT로 코골이 환자의 역동적인 상기도 움직임을 측정한 결과 EBT로 측정한 결과와 비슷하게 각성시에 비해 수면 중에 상기도의 단면적 및 용적이 감소함을 알 수 있었다.¹⁹⁾ MD-CT로 폐쇄성 수면무호흡증 환자의 상기도를 측정하여 얻어진 단면적의 수치 데이터를 컴퓨터에서 프로그램을 이용하여 구강인두의 가상종축선도(simulated longitudinal diagram)로 나타내면(Fig. 2) 각성시 및 수면시의 전체적인 상기도의 변화를 한눈에 쉽게 파악할 수 있으며, 최대 협착 부위 및 길이와 호흡에 따른 기도 면적의 변화 정도도 알 수 있는 장점이 있다.
   본 연구에서 각성시와 수면 중의 상기도 영상을 앙와위에서 비교, 분석한 결과 각성시에 비해 수면 중의 상기도 협착이 현저하게 증가되는 모습을 볼 수 있었으며 결과에는 기술하지 않았으나 폐쇄되는 부위도 4 수준에서 다양하게 발생하였다. 이는 이전의 EBT를 이용한 보고들과¹⁴⁾¹⁹⁾ 일치하는 소견으로 수면시에 폐쇄성 수면무호흡증 환자에서 상기도의 폐색이 쉽게 일어남을 확인할 수 있었다.
   수면 중에 인위적으로 환자의 체위를 변화시킨 결과 상후구개부에서는 체위에 따른 최소 단면적, 허탈 정도가 의미있는 변화를 나타내지 않았다. Indu 등¹⁾은 연구개, 구개수, 혀, 구인두벽과 같은 기도 주위 조직들의 중력에 따른 변화가 기도의 유지에 있어 큰 의미를 가진다고 하였으며, 해부학적 특성상 상후구개부를 유지하는 주위 조직들은 중력에 크게 영향을 받지 않기 때문에 체위에 따른 변화가 크지 않았던 것으로 생각된다.
   하후구개부에서부터 하후설부까지는 체위에 따라 기도의 용적이나 최소 단면적, 허탈 정도가 통계적으로 유의한 변화를 나타내었는데 앙와위에서보다 측와위나 복와위에서 현저하게 우수한 기도 유지성을 보여 주었다. 하후구개부와 하후설부에서는 복와위에서보다 측와위에서 기도가 더 잘 유지되었고, 상후설부에서는 복와위에서 기도가 더 잘 유지되었는데 이는 상후설부의 많은 부분을 차지하고 있는 혀가 복와위시에 중력에 의해 전방으로 보다 더 당겨짐으로써 기도 확보에 더 유리하기 때문인 것으로 여겨진다.
   일반적으로 복와위에서 연구개와 혀가 중력에 의해 앞으로 당겨지기 때문에 수면무호흡증 환자들이 이 자세를 유지하면 기도가 가장 잘 유지될 것으로 생각되나 실제로는 측와위를 취했을 때 기도가 더 잘 유지된다는 보고가 있다.⁵⁾ Dirk 등은 수면 무호흡증을 가진 환자들의 각성시 체위 변화에 따른 상기도의 전후 직경은 거의 변화가 없는 반면, 좌우측 직경은 현저한 변화를 나타낸다고 하였다. 상기도벽을 구성하고 있는 조직들의 특성 및 분포가 이러한 사실을 입증하는데 많은 도움을 주게 되는데, Horner 등¹⁵⁾은 MRI를 이용하여 상기도벽을 구성하고 있는 지방조직의 분포 및 크기 등을 조사하였으며, Shelton 등¹⁶⁾은 수면 무호흡증 환자들의 기도 주위 지방조직의 양이 AHI(apnea/hypopnea index)에 비례한다고 하였다. 이러한 지방 조직들은 주로 구인두를 이루고 있는 기도 벽의 측방에 쌓이게 되고, 과다한 지방 조직들의 축적은 기도 벽의 좌우측 직경을 좁힘으로써 기도 협착을 심화시키게 되는 것이다. 이를 근거로 정상인과 수면 무호흡증 환자들의 상기도를 비교해본 결과 전후 직경은 두군 모두 체위를 변화시키더라도 큰 차이를 보이지 않았으나 좌우측 직경은 수면 무호흡증 환자들이 측와위를 취했을 때가 훨씬 길어졌다.⁵⁾ 중력에 의해 상기도의 전후 직경은 복와위에서 협착을 일으키고 좌우측 직경은 측와위에서 협착을 일으켜 측와위를 취하더라도 상기도의 단면적이 그리 넓어지지는 않을 것으로 생각되지만 실제로는 복와위보다 측와위에서 상기도벽의 허탈 정도가 더 작아지기 때문에 상기도의 좌우측 직경이 앙와위에서보다 더 길어진다.⁵⁾ 즉, 체위를 변화시킴으로써 상기도의 유지가 좋아지는 것은 전후 직경의 큰 변화 없이 좌우측 직경이 길어짐에 따라 전체적인 기도의 단면적이 넓어지기 때문이다. 위의 연구는 각성시의 환자를 대상으로 한 결과이며 수면상태에서 검사한 본 연구에서도 측정 부위에 따라 측와위 혹은 복와위에서 기도 용적의 증가와 허탈 정도의 감소가 달랐으나 전체적으로는 측와위에서 기도 용적이 더 증가되어 위의 사실을 뒷받침한다고 할 수 있다.
   본 연구 결과의 한계사항은 자연 수면이 아닌 수면제를 이용한 유도 수면이라는 것과, 수면의 단계에 따른 기도의 변화를 감안하지 않은 점이다. 수면 유도 약물은 어느 정도 상기도의 생리와 역학에 영향을 미치는 것으로 알려져 있고,¹⁷⁾ 수면의 단계별로도 기도 근육의 탄성이나 상기도의 단면적에 많은 변화가 있으므로,¹⁸⁾ 향후 이에 대한 추가적인 연구와 방법이 필요할 것으로 생각된다.

결     론

   수면 중 상부기도는 호흡주기와 체위에 따라 많은 변화를 일으키게 된다. 저자들은 수면 중 측와위 및 복와위에서 앙와위에 비해 상기도의 허탈이 감소되고 기도 내경이 증가되며 특히 측와위가 기도 유지에 가장 유리하다는 것을 MD-CT를 이용함으로써 객관적으로 증명할 수 있었다. 또한 MD-CT를 이용하면 부위에 따라 각기 다른 역동적인 운동을 확인할 수 있어 이러한 변화를 객관적으로 측정하는 것은 코골이 및 폐쇄성 수면 무호흡환자들의 병태생리를 이해하고 치료방침을 결정하는데 있어서 매우 유용하리라 생각한다.

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