교신저자：박기현, 442-721 경기도 수원시 팔달구 원천동 산 5번지  아주대학교 의과대학 이비인후과학교실
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서     론

   중이 진주종은 중이 내 이소골의 파괴와 그 주변 구조의 변형이나 손상을 유발하여 난청을 초래한다. 중이 진주종이란 점막으로 구성된 중이강내로 각화된 편평상피가 침입하여 케라틴을 축적시키면서 주위의 골조직을 파괴하는 질환으로서, 어떠한 발병기전에 의하여 일어나는지 아직도 논란이 있으며, 이관의 기능적인 장애가 가장 중요한 요인이 된다고 알려져 있다. 이관의 기능장애는 중이강의 여러 부위에 병리조직학적인 변화를 일으키며, 이러한 변화에 의하여 이차적으로 중이의 환기장애를 초래하게 된다. 이는 중이강내의 지속적인 염증을 유발하고, 질병의 악화를 초래하게 된다. 중이 진주종의 골파괴 기전은 크게 골 자체에 미치는 압력으로 인한 괴사, 만성 골수염, 각종 분해효소, 수소이온농도의 변화, 파골 세포 및 이에 관련된 사이토카인 등을 들 수 있으며, 이 중 파골 세포와 사이토카인이 골 흡수에 주요한 작용을 하고 있는 것으로 생각되고 있다.¹⁾ 
   진주종이 시작되는 위치 및 병태 생리에 따라, 손상되는 이소골의 위치 및 정도가 다르다고 알려져 있고,^2)3)4)5) 진주종 병변 위치에 따른 골 파괴의 패턴 및 결손 부위의 해부학적 구조에 대한 이해는 이소골 대치물 제작이나 이소골 재건술시 도움이 될 것으로 생각된다. 이비인후과 영역에서 중이 진주종이 이소골 주변공간에 미치는 영향에 대해서는 많이 알려져 있으나,¹⁾ 이소골 자체에 대한 영향과 그에 따른 이소골 내부의 물리학적 변화에 대해서는 거의 알려진 바가 없는 상황이다. 또한, 중이 진주종 수술시 얻은 이소골이 육안적으로는 정상이더라도 내부 구조의 변화는 알 수 없다.
   최근 Micro-CT를 이용한 3D reconstruction을 이용하여 정상 이소골의 내부 구조 및 각 이소골의 강도, 그리고 이소골간의 역동학을 분석한 데이터가 이미 보고되었고,⁶⁾ 이와 병적 이소골을 비교할 시에 많은 도움을 얻을 수 있으리라 생각된다. 본 연구에서는 정상 이소골의 자료와 중이 진주종에 의해 물리학적으로 변화된 병적 이소골의 자료를 비교하여 이소골의 변형을 초래하는 중이 진주종의 종류에 따른 이소골의 파괴양상을 이해하는데 도움이 되고자 한다.

재료 및 방법

   본 연구는 모두 8명의 중이 진주종 환자에서 수술 당시 제거한 병적 이소골을 대상으로 하였다. 이 중 상고실 중이 진주종(attic cholesteatoma)에 의한 병적 이소골은 추골 2예, 침골 2예였고, 고실동 중이 진주종(sinus cholesteatoma)에 의한 병적 이소골은 추골 1예, 침골 2예였고, 긴장부 함몰 중이 진주종(tensa retraction cholesteatoma)에 의한 병적 이소골은 추골 2예, 침골 2예였고, 선천성 중이 진주종(congenital cholesteatma)에 의한 병적 이소골은 침골 2예였다. 또한, 대조군으로서 사체로부터 얻은 정상 추골 1예, 침골 1예를 대상으로 하였다.
   얻어진 시편은 70% 소독용 알코올 용액에 담가 보관하였다. 먼저, 이소골을 Micro-CT(SkyScan-1072, Belgium)를 이용하여 분석하기 전에 현미경을 이용하여 육안소견을 촬영하였다. 이소골을 Micro-CT를 이용하여 이소골의 장축에 직각이 되는 2차원 횡단면 영상을 촬영하여(픽셀크기：8μm×8μm) 구조분석을 시행하고, 각 시편으로부터 480장에서 942장의 횡단면 영상을 약 2시간에 걸쳐 획득하였다. 이러한 2차원 영상을 토대로 각각 이소골의 3차원 구조를 (복셀크기：8μm×8 μm×8 μm)재구성하였다. 
   재구성한 자료는 2차원 및 3차원의 구조지수가 자동 계산되는 CT-Analyzer^TM과 Ant^TM(SkyScan-1072, Belgium) 분석 프로그램을 이용하여 분석을 시행하였다.⁷⁾ 이소골 내부의 골밀도를 측정하기 위하여 추골은 47개, 침골은 73개의 구획으로 나눈 뒤, 각 구획의 전체 용적 중 골 용적의 비율을 계산하여 체적비율(volume fraction)로 대변되는 강도를 구하고 이를 도식화하였다(Fig. 1). 

결     과

   미세현미경(microscope)과 3차원 재구성을 사용하여 중이 진주종에 의해 손상된 이소골과 정상 이소골(Figs. 2 and 3)의 형태를 비교하였다. 상고실 중이 진주종이 있었던 추골은 두부의 외측부분이 부분적으로 손상되어 있었고(Fig. 4), 침골은 체부가 일부 손상되어 있었다(Fig. 5). 고실동 중이 진주종의 경우, 추골은 추골병이 손상되어 있었고(Fig. 6), 침골은 장돌기가 손상되어 있었다(Fig. 7). 긴장부 함몰 중이 진주종의 경우, 추골은 두부와 추골병이 손상되어 있었고(Fig. 8), 침골은 전체적으로 파괴된 양상이었으며, 특히 장돌기가 집중적으로 손상되어 있었다(Fig. 9). 선천성 중이 진주종의 경우, 고실 협부에서 생긴 중이 진주종의 침범 양상에 부합되게 침골의 장돌기가 손상되었다(Fig. 10). 이소골 일정부위의 강도를 대변하는 체적비율을 보여주는 모식도에서는, 정상인의 이소골에서 추골인 경우 경부부위, 침골인 경우 장각과 단각이 만나는 부위에서 체적비율이 높게 나왔다(Fig. 11). 모식도의 좌측에 있는 체적비율의 기준표는 개념적으로 부위에 따른 이소골의 골밀도 정도를 파악하는데 도움이 되며, 각각 부위의 상대적인 정도 차이를 비교하기 위한 것이 아니라 실질적인 절대값에 기준을 두고 표시하였다. 정상 이소골에서 체적비율이 낮게 나온 부위는 추골병, 침골의 장각 부위였다. 상고실 중이 진주종의 경우 추골은 두부 외측 부분과 추골병이, 침골은 체부의 체적비율이 상대적으로 낮았다(Fig. 12). 고실동 중이 진주종의 경우 추골병과 침골 체부 아랫부분의 체적비율이 상대적으로 낮았다(Fig. 13). 긴장부 함몰 중이 진주종의 경우 추골은 전체적으로 체적비율이 낮았으며, 특히 추골병이 낮았다. 침골 역시 전체적으로 체적비율이 낮았으며, 특히 장돌기 부분이 낮았다(Fig. 14). 선천성 중이 진주종의 경우 침골의 체적비율은 장돌기 부분이 낮았다(Fig. 15). 

고     찰

   이소골의 내부구조에 대한 연구와 물리적인 특성은 현재 이비인후과적인 영역에서는 초기 단계이며, 3차원적인 구조에 대한 연구보고는 드물다.⁸⁾ Bagger-Sjoback 등⁹⁾은 비진주종성 중이염 및 진주종성 중이염에서 단층촬영(polytomography)을 이용하여 탈광물화 과정(demineralization process)을 통해 이소골 내부의 변화를 알고자 시도한 바 있다. 
   Micro-CT는 1980년대 말에서 1990년대 초에 개발되어, 1995년 이후 연구용으로 널리 사용되기 시작하였고, 국내에는 2000년 9월 최초로 도입된 후 정형외과 영역에서 사용되어왔다.^10)11)12)13) Micro-CT는 용적이 적은 시편도 고해상도로 분석할 수 있는 비파괴검사장비로써, mm단위의 시편을 μm단위로 2차원 횡단면을 촬영하고, 3차원 재구성을 통하여 이소골의 3차원 입체구조를 영상화할 수 있어 손쉽게 구조적인 분석을 가능하게 하였다. 또한, 시편에 조작을 가하지 않는 비파괴 촬영 장비이기 때문에 Micro-CT를 이용하여 분석한 후, 시편은 절단하여 병리조직 슬라이드를 만들어 서로 비교를 할 수 있는 장점이 있다. 특히 각각 이소골의 특정부위의 강도를 측정 할 수 있어, 외부 충격이나 병변에 약한 부위를 예측할 수 있다. 이비인후과 영역에서는 Rowley¹⁴⁾가 처음으로 Micro-CT를 이용하여 이소골의 내부구조에 대한 보고를 한 이후, 정상 이소골의 계측이 시도되었고,¹⁵⁾¹⁶⁾ 박 등⁶⁾은 정상 이소골에서 3차원적인 구조를 보고한 바 있다.
   중이 진주종은 선천성 중이 진주종과 후천성 중이 진주종으로 분류되고, 후자는 Tos²⁾³⁾⁴⁾에 의해서 상고실 중이 진주종(attic cholesteatoma), 고실동 중이 진주종(sinus cholesteatoma), 긴장부 함몰 중이 진주종(tensa retraction cholesteatoma)의 세가지로 분류되었다. 상고실 중이 진주종을 외측 상고실 중이 진주종이라고 명명하기도 한다.²⁾ 이 분류는 임상적인 측면에서 상당히 합리적이고, 객관성이 있어서 모든 이비인후과의사들이 잘 이용하고 있고, 본 연구에서도 측두골 컴퓨터 촬영 및 임상 소견을 통해 중이 진주종을 후천성 진주종 세가지와 선천성 진주종, 모두 네가지로 분류하고 연구를 진행하였다. 
   상고실 진주종은 고막 이완부 함몰이나 천공으로 정의되는데, 진주종이 Prussack's space에서 상고실, 유양동 입구(aditus ad antrum)을 통하여 유양동으로 진행되고, 이때 이소골은 외측에 주로 위치한 진주종에 의해 내측으로 전위된 경우가 많다.⁵⁾ 본 연구에서도 상고실 진주종의 경우 추골 두부의 외측과 침골 체부의 골밀도가 낮았고, 육안적으로도 이 부위의 형태가 파괴된 것을 관찰할 수 있었고, 진주종의 진행경로와 일치하는 결과라 할 수 있다. 
   고실동 진주종은 고막 긴장부의 후상방 부위의 함몰이나 천공으로 정의되는데 진주종이 고실동과 후고실에서 시작하여 침골의 내측을 통하여 상고실, 유양동 입구(aditus ad antrum), 유양동으로 진행된다. 긴장부 함몰 진주종은 고막긴장부가 전체적으로 함몰되어 이관입구, 추골 및 침골 내측을 통하여 상고실, 유양동 입구(aditus ad antrum), 유양동으로 진행되는 것을 말한다. 이 때 이소골은 내측에 위치한 진주종에 의해 외측으로 전위된 경우가 많으며 파괴 정도가 심하다.⁵⁾ 본 연구에서도 고실동 중이 진주종이 있던 이소골은 추골병과 침골 체부의 아랫부분의 골밀도가 낮았고, 긴장부 함몰 중이 진주종이 있던 추골은 전체적으로 골밀도가 낮았고, 특히 추골병이 낮았다. 침골 역시 전체적으로 골밀도가 낮았으나, 특히 장돌기 부분이 낮았다. 또한, 외측 상고실 중이 진주종보다 육안적으로도 형태가 파괴된 정도가 더 심한 것을 관찰할 수 있었다. 즉, 이상의 결과에서 진주종의 원발부위에 따라 이소골의 손상부위에 차이가 있는 것을 알 수 있었다. 이는 기존의 연구 결과와도 일치하는 결과이고, 이소골의 파괴양상을 보고, 진주종의 원발부위와 진행경로를 생각해 보는데 도움이 될 수 있겠다. 또한 파괴된 부분 주위의 체적비율(volume fraction)이 다른 부분보다 낮은 것을 알 수 있었으며, 이는 진주종에 의해 파괴되어 골밀도가 낮은 것을 뒷받침하는 소견이라 할 수 있다.
   중이 진주종에서 이소골 재건술을 시행할 때 자가 이소골을 사용하면 치유가 좋고 이소골 탈출이 되는 경우가 적은 장점이 있으나 재건술에 사용된 이소골에 염증이나 파괴가 흔하고 진주종의 재발 가능성이 있다는 단점이 있다.¹⁷⁾ 그러나, 자가 이소골의 사용 전에 절삭과정(burring)을 거치거나 자열소독기(autoclave)에 소독하면 이러한 단점들을 예방할 수 있다.¹⁸⁾ 미리 중이 진주종의 원발 부위를 알고 진행 경로를 알 때 이소골의 손상부위를 예측 할 수 있다면, 자가 이소골을 이용한 이소골 재건술시 이소골을 디자인하는데 도움이 될 수 있다. 즉, 육안적으로 정상으로 보인다 하더라도 진주종의 위치에 따라 약해진 이소골 부위를 예측할 수 있다. 또한, 인공 이소골 재료 중 가장 성적이 좋다고 알려진 hydroxyapatite 등¹⁹⁾의 개발에도 도움이 될 수 있을 것이다.
   추후 Micro-CT를 이용하여 이소골의 3차원적인 구조를 측정하고, 이때 얻어진 2차원적 단면도와 병리 조직을 비교하여 관찰한다면 더욱 중요한 자료로 이용할 수 있으며, 이는 임상적인 연구의 기초자료로 활용가치가 매우 클 것으로 사료된다. 본 연구에서 얻은 이소골의 3차원적 구조와 중이 진주종에 의해 손상된 이소골의 체적비율은 중이 진주종의 골파괴기전의 이해와 인공 이소골 개발에 있어 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.

결     론

   Micro-CT를 이용하여 사람의 정상 이소골과 더불어 중이 진주종에 의해 파괴된 이소골의 3차원적 구조 및 체적 비율을 얻을 수 있었으며, 이 3차원적 영상은 훌륭한 교육 자료로 이용될 수 있으리라 생각되며, 골의 강도를 대변하는 체적 비율을 구하는 생역학적인 연구는 앞으로 중이 진주종의 골 파괴기전의 이해와 사람에게 더욱 적합한 인공 이소골 개발에 도움이 되는 기초 자료로 활용될 수 있으리라 사료된다.

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