교신저자：이동희, 480-130 경기도 의정부시 금오동 65-1  가톨릭대학교 의과대학 이비인후과학교실
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서     론

   대부분의 육상동물에서 중이강은 고실포(tympanic bulla)와 연결이 되어있으며, 일부 종(species)에서는 측두골내에 복잡한 구조를 갖는 함기화 체계를 갖는다.¹⁾ 이러한 유돌봉소의 함기화는 특히 사람에서 잘 발달되어 있는데, 유돌봉소의 기능은 아직 명확하게 규명되어 있지는 않고 다만 외부의 온도변화로부터 내이를 보호하거나 중이 및 측두골내 함기화 체계의 기체 압력조절에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
   유돌봉소의 함기화 정도는 개체간의 차이가 다소 많은 것으로 알려져 있다. 이에 대한 연구도 상당히 많이 보고되고 있는데, 함기화의 정도를 정량적으로 측정한 문헌들 중에는 water-weight method²⁾나 pressurized transducer method,³⁾ acoustic method⁴⁾를 이용한 것들도 있으나 최근 들어서는 방사선적인 검사를 통하여 많은 연구가 이루어지고 있다.^{2)3)4)5)6)7)8)9)10)}
   전산화 단층촬영(CT)의 도입은 복잡한 유돌봉소의 함기화 체계를 사실적으로 정밀 표현이 가능하게 하였으며, 최근 급속히 발달한 3차원 영상 재건 기법은 거리 및 면적, 부피 등의 다양한 계측을 손쉽게 해주었다. 그리하여 이 두가지 방법을 이용하여 복잡한 유돌봉소의 함기화 정도를 측정하려는 시도는 이미 상당히 진척된 상태이다.⁹⁾¹⁰⁾ 하지만 이러한 연구는 아직 국내에서는 시도된 바 없으며, 특히 유돌봉소의 함기화 체계의 연령에 따른 발달 양상을 보고한 문헌은 아직 국내·외적으로 없는 실정이다.
   따라서 저자들은 유돌봉소의 함기화 체계의 부피를 CT 영상을 기반으로 한 3차원 영상재건을 통해 측정하고, 연령에 따른 변화의 양상을 관찰하고자 연구를 계획하였다.

대상 및 방법

   최근 3년간 가톨릭대학교 의정부성모병원 이비인후과에서 비부비동 CT를 시행하고 비부비동에 이상소견이 없는 것으로 판정받은 105명의 환자를 대상으로 후향적으로 연구하였다. 이중에서 의무기록상 고막천공소견이나 중이염의 수술병력 및 만성중이염의 병력을 갖고 있는 환자나, 병력상으로는 이상이 없더라도 CT상에서 만성중이염 소견이 발견된 귀는 연구에서 제외하였다. 대상군은 105명(남자 51명, 여자 54명)의 205귀였으며, 연령 범위는 6세에서 84세까지였다.
   유돌봉소의 함기화 체계를 정밀히 측정하기 위해서는 고해상도의 CT를 이용해 정보를 얻어야 한다. 그러나 이러한 목적으로 연구를 할 때에는 실제 임상에서 촬영된 측두골 CT는 한 가지 문제점을 안고 있는데, 촬영영역이 모든 유돌봉소를 포함하지 못한다는 점이다. 즉, 측두골 CT를 촬영할 때 1 mm 두께로 내이를 중심으로 상하, 총 2.5~3.0 cm를 촬영하는데, 함기화가 잘 된 측두골에서는 이 정도의 촬영영역으로는 동경막각과 이복근능주위의 함기세포를 포함하지 못한다. 이런 문제점을 극복하기 위하여 본 연구에서는 측두골 CT대신 비부비동 CT를 이용하였다.
   비부비동 CT는 일반적으로 촬영하는 방식을 따랐는데, 140 kV, 100 mAs, 절편은 2.5 mm 간격으로 하여 연속 촬영하였다. 촬영된 영상정보는 DICOM(Digital Imaging and Communication in Medicine) 파일로 저장된 후에 손실압축되기 이전에 개인용 컴퓨터로 옮겨졌다. CT 영상자료를 기본으로 한 3차원 영상 재구성은 개인용 컴퓨터를 이용하였고 소프트웨어로는 CyberMed사의 VworksTM 4.0을 사용하였다. 측두골의 3차원 영상 재건에서 중요한 변수인 window와 level의 역치는 공기가 가장 잘 보이도록 설정하였는데, 본 연구에서는 window의 하한치로서 -1,024 HU를, 상한치로는 -200 HU를 선택하였다. 표면 렌더링(surface-rendering) 방법을 이용하여 측두골내 유돌봉소의 함기화의 영상만을 모아서 소프트웨어적으로 부피를 측정하였다(Fig. 1).
   성별간의 유돌봉소 함기화의 정도를 비교하기 위하여 공변량 분산분석을 좌, 우측간의 차이를 비교하기 위하여 쌍체표본의 t검정을, 나이에 따른 함기화 정도의 관계를 보기 위하여 회귀분석을 하였다. 모든 통계는 SPSS 프로그램(SPSS Inc., Chicago, IL)을 이용하였고, 통계적 유의성의 기준은 p<0.05로 하였다.

결     과

   한국인에서의 연령별 유돌봉소내 함기화의 부피 평균은 Table 1과 같다. 본 연구에 따르면 한국 성인(19~44세)에서의 유돌봉소내 함기화의 평균은 7095.2 mm³이었다. 유돌봉소내 함기화의 부피는 성별 간에는 통계학적으로 유의한 차이가 없었다(p=0.318).
   좌측과 우측의 유돌봉소내 함기화의 부피 간에는 통계학적으로 유의한 차이가 없었으나(p=0.125), 한 개체에서 부피가 큰 쪽과 작은 쪽을 비교하였을 때에는 유의한 차이가 발견되었다(p<0.05).
   연령군에 따른 유돌봉소내 함기화의 부피의 변화를 살펴보면, 출생 후 유돌봉소의 함기화는 10대까지 급격하게 성장을 하며 이후에는 성장속도가 둔화되어 20대에 최고치를 이룬다. 20대 이후에는 서서히 부피가 감소하는데, 60대 말부터는 급격하게 감소함을 알 수 있었다(Fig. 2).
   흥미롭게도, 유돌봉소내 함기화의 성장속도가 남자보다 여자에서 더 빨랐으며, 함기화의 퇴화 역시 여자에서 더 빨리 시작되었음을 알 수 있었다. 하지만 이는 통계학적으로 유의하지는 않았다(Fig. 3). 

고     찰

   아직까지 유돌봉소의 정확한 생리적 역할은 잘 알려져 있지 않았지만, 온도의 변화에 민감한 내이를 외부 온도변화로부터 보호하는 기능과 함께 측두골내 함기화 체계의 가스 분압 조절에 관여한다고 알려져 있다.¹¹⁾¹²⁾ 유돌봉소가 중이강에 대한 공기 저장소로서 역할을 한다는 점도 많이 연구되고 있는데, 특히 유돌봉소의 함기화 정도가 공기 저장소로의 능력과 관계가 깊다고 알려져 있다. 그리고 지금까지 알려져 있는 이와 같은 사실들은 유돌봉소의 함기화 정도에 의하여 결정된다고 알려져 있다.
   측두골에 대한 연구는 "히포크라테스" 시대 때부터 있었지만, 유돌봉소에 대한 과학적이고 체계적인 계측은 Diamant M이 처음 시도하였다.¹³⁾ 그의 연구에 따르면 정상 성인의 유돌 봉소의 평균 크기는 12.07 cm²이며 남자는 15세, 여자는 10세 때에 성인의 크기에 도달한다고 하였다.
   유돌봉소의 함기화 정도는 개인마다 차이가 많고, 각 개인에 있어서도 나이에 따라서 함기화 정도는 변화한다. 개인간의 함기화의 차이에 대해서 두 가지 가설이 제시되고 있는데, 첫 번째는 개체의 함기화 정도가 유전적으로 결정된다는 설이고 두 번째 가설은 유, 소아기에 있었던 이관 및 중이강의 병리학적 변화와 관계있다는 설이다.¹¹⁾ 일반적으로는 두 번째 가설이 더 타당한 것으로 받아들여지고 있다.¹⁴⁾
   유돌봉소는 다양한 정도로 삼각뿔 형태의 측두골 내에 분포하고 있고, 각각의 유돌봉소가 모두 연결되어 있기는 하지만 측두골 중앙에 위치한 내이를 감싸고 있으며 매우 불규칙한 형태로 넓게 퍼져 있어 크기를 직접적으로 측정하는 것은 매우 어려운 일이다. 이런 이유로 방사선학적인 검사를 통해 유돌봉소의 함기화를 측정하는 방법이 많이 시도되었으나, 초기에서는 단지 2차원적으로 분석하였기 때문에 측정 결과가 얼마나 실제 부피에 가까운 지가 한계점으로 남아있었다.⁵⁾⁶⁾ 하지만 최근에는 방사선학적 진단장비와 컴퓨터의 발달로 3차원 영상 재구성이 가능해졌고 여러 분야에서 인체 구조물의 정확한 부피나 면적, 각도까지도 손쉽게 측정할 수 있게 되었다. 의학분야에서 3차원 영상은 볼륨 렌더링(volume-rendering)과 표면 렌더링(surface-rendering)이라는 연산방식을 통하여 재건되는데, 교육 목적, 수술 전 환자의 평가 및 수술 계획의 수립, 수술시 "navigator" 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 특히 볼륨 렌더링은 주로 전산화 단층촬영장치나 자기 공명 영상촬영장치 등의 영상을 이용하여 3차원 구조를 생성하는 의료영상 분야에서 많이 사용되고 있는데, 그 이유는 입력된 3차원 복셀(voxel) 데이터를 이용하여 물체의 면뿐만 아니라 그 내부 구조까지도 표현할 수 있어서 3차원 인체 구조의 내부를 관찰할 수 있고, 복잡한 인체구조의 이해를 도와주기 때문이다. 
   본 유돌봉소에 대한 연구에서 측두골 CT대신에 비부비동 CT를 사용한 이유는 임상에서 흔히 촬영하는 측두골 CT가 모든 유돌봉소를 포함하지 못한다는 점을 들었었다. 하지만 또 다른 이유는 CT를 시행한 대상군의 차이 때문이다. 임상에서 측두골 CT는 만성중이염이나, 유착성 중이염, 진주종성 중이염, 측두골 골절 등 이과적 질환을 진단하기 위해 대부분 사용되고 있는데, 이런 질환들은 유돌봉소의 함기화에 영향을 주므로, 정상군의 함기화 정도를 측정하려는 연구에서는 측두골 CT를 이용하기가 매우 곤란하다. 반면에 비부비동 CT를 시행하는 환자들은 측두골 CT를 시행한 대상보다 측두골이 정상소견을 가질 확률이 훨씬 높고, 두부 CT와는 달리 이비인후과 의사에게 적어도 한번 이상의 진료를 받았을 것이므로 후향적 연구일 경우 의무기록을 통하여 중이 수술을 받았거나 중이염이 있거나 고막 천공을 가진 대상을 제외할 수 있다는 장점이 있다. 게다가 이관 및 중이의 기능에 영향을 미칠 수 있는 비부비동 질환의 우무를 알 수 있다는 장점도 있다.
   지금까지 전산화 단층촬영을 기반으로 한 3차원 영상재건을 통한 유돌봉소의 부피 측정에 관한 연구는 많이 있었다(Table 2). 본 연구에서 측정된 성인의 유돌봉소내 함기화의 평균은 7095.2 mm³이었으며, 이는 동일한 방법으로 외국에서 시행된 연구들과 비슷한 결과이다. 하지만 한국인을 대상으로 시행된 연구는 Park 등⁸⁾이 유일한 것으로, 그들의 측정치인 10.43 cm³과는 차이를 보였다.
   저자들이 알기로는 유돌봉소내 함기화 부피의 연령에 따른 변화는 보고된 바가 없다. Chatterjee 등¹⁵⁾이 연령에 따른 유돌봉소 크기 변화를 보고하였으나, 이들은 일반 필름을 이용한 2차원적 크기만 비교했을 뿐 부피를 직접 측정하여 비교하지는 못했다. 본 연구결과에 따르면, 유돌봉소의 함기화는 출생 후 10대까지 급격하게 성장을 하며 이후에는 성장속도가 둔화되어 20대에 최고치를 이룬다. 20대 이후에는 서서히 부피가 감소하는데, 70, 80대에서는 급격하게 감소함을 알 수 있었다. 연령이 증가하면서 함기화가 감소하는 이유로는 오랜 시간에 따른 이관 및 중이강의 병리학적 변화가 주 원인으로 생각된다. 일생을 통하여 경한 상기도감염증이나 중이염이 반복되다보면 그로 인한 측두골 함기화체계의 가역적인 염증이 생길 수 있으나 이관 등의 기능이 정상이고 유돌봉소의 함기화가 충분하여 염증이 완전히 해소되면 만성 중이염이나 진주종성 중이염과 같은 비가역적인 병리학적 변화가 안 생긴다. 여기에서 한 가지 의문은 이와 같은 일시적이고 가역적인 병리학적 변화에 의한 측두골 함기화체계의 감소를 '노화 현상'의 범주에 포함시킬 것이냐 하는 점이다. 이와 비슷한 의문을 노인성 난청에서도 찾을 수 있는데, 노인성 난청의 정의 자체가 나이와 연관된 청력의 감소이며 이런 정의 자체가 노화에 따른 진정한 세포학적 변화뿐만 아니라 고령이 되기까지 오랜 기간동안 노출된 여러 가지 병인까지 포함하는 개념임을 생각하면 연령의 증가에 따른 유돌봉소의 함기화의 감소 역시 노화의 현상으로 보아야 한다고 저자들은 생각한다.
   본 연구에서 유돌봉소내 함기화 부피의 성별 간 차이 및 좌우측 간 차이는 발견되지 않았는데, 이는 기존의 보고와 유사한 결과이다.^7)8)9)10) 또한 본 연구를 통하여 유돌봉소내 함기화의 성장속도가 남자보다 여자에서 더 빨랐으며 함기화의 퇴화 역시 여자에서 더 빨리 시작되었음을 알 수 있었으나, 이는 통계학적으로 유의하지는 않았다. 하지만 일부 연령군에서는 대상수가 적어서 정확한 분석에 어려움이 있었으며, 앞으로 이에 대한 추가 자료 모집이 필요하다고 생각한다.

결     론

   비부비동 전산화 단층촬영 영상을 3차원 재구성하는 방법을 이용하여 한국인에서의 연령별 유돌봉소내 함기화를 측정하였다.
   한국 성인에서의 유돌봉소내 함기화 부피는 평균 7095.2 mm³이었으며, 성별 및 좌우측 간에는 유의한 차이가 없었다. 유돌봉소내 함기화는 출생 후 10대까지 급격하게 성장을 하며 이후에는 성장속도가 둔화되어 20대에 최고치를 이루었다가 20대 이후 서서히 부피가 감소하는데 60대 말부터는 급격하게 감소함을 알 수 있었다. 
또한, 본 연구를 통하여 유돌봉소의 부피측정에서 비부비동 CT를 기반으로 한 3차원 영상의 재구성이 유용하게 사용될 수 있음을 알 수 있었다.

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