교신저자：최익수, 100-032 서울 중구 저동 2가 85번지  인제대학교 의과대학 서울백병원 이비인후과학교실
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서     론

   이명 치료를 위한 전기자극은 1801년 Grapengiesser가 처음 시도한¹⁾ 이래 Hatton 등²⁾은 직류전원을 이용하여 이명의 경감을 측정하였고, 그 외에도 Erulkar, Rosenberg 등이 전기자극을 계속 시도했지만 1960년대까지 관심은 미미하였다. 1970년대에 인공와우이식술을 실시한 환자에서 이명 억제가 나타나는 현상³⁾을 보고하면서부터 이명 억제를 위한 전기자극 치료에 대해 관심이 증가하였고 다양한 자극 부위 및 조건의 전기 치료가 시도된 바 있다. 이러한 여러 연구에서 양극 직류전류는 이명을 억제하고 음극 직류전류는 소리를 유발한다는 것이 밝혀졌다. 또한 직류전류의 경우는 이명억제를 효과적으로 유도하긴 하지만 와우내 유모세포, 신경조직 및 주위조직손상이 심한 것으로 알려졌고 교류 전류의 이명억제는 직류 전류보다는 덜하지만 조직손상이 적고 잔류억제(residual inhibition)가 잘 나타나는 것으로 알려졌다. 이런 결과에 의해 1977년 Graham과 Hazell⁴⁾은 중저주파 교류 전기자극, 1977년 Shulman⁵⁾은 고주파 교류 전기자극, 1978년 Cazals 등⁶⁾은 직류 전기자극을 전기자극 치료에 이용하였다. 자극 부위도 이개,⁷⁾ 외이도,⁸⁾ 고막,⁹⁾ 고실갑각(promontary)¹⁰⁾ 등에서 다양하게 실시하였고, 각 연구자에 따라 치료효과는 13~80%로 아주 다양하게 보고되고 있으나⁹⁾ 적절한 전류, 주파수, 파형 및 환자의 질병군에 따른 효과 등에 대한 명확한 자료는 드물고 국내에서는 이러한 치료효과 조차 보고된 바 없다. 기존의 연구에서 전기자극 치료의 단점은 갑각 및 정원창 등에 자극시 침습성이 강하다는 것과 직류 전기자극의 조직손상이 강하다는 것 외에도 치료 후 차폐기간이 짧다는 것이다. 본 연구는 만성 주관적 이명환자를 대상으로 고막에 교류 전기자극 치료를 실시하여 이명억제를 위한 적합한 자극 조건을 찾아내고 이명 치료 방법으로써의 유용성을 평가하였다.

대상 및 방법

대  상
   2000년 4월 1일부터 2002년 3월 1일까지 인제대학교 서울 백병원 이비인후과를 내원한 만성 주관적 이명환자 중 선별기준을 만족하는 65명을 대상으로 하였다. 선별 기준은 56 dB 이상의 중등고도 이상의 난청을 동반하여 이명 재훈련 치료가 힘든 45명의 환자와 특정 주파수에서 56 dB 이상의 청력소실이 있는 20명의 환자 중에서 평소 이명이 지속적인 군만 선정하였다. 이명이 양측성일 경우에는 이명의 크기(loudness)가 더 큰 귀를 대상으로 하였다.

방  법

치료 전 단계(Pretreatment phase)
   이명의 유병기간 및 원인에 관한 문진을 실시한 후 본원에서 여러 문헌을 참고하여 자체 제작한 설문지를 작성하게 하여 이명의 전반적인 양상을 파악하고 평소 주관적인 이명의 크기 및 이명으로 인한 괴로움 정도(annoyance)를 10단계의 시각 척도(visual scale)를 통해 측정하였다. 그리고 객관적인 이명의 정도 및 청력소실 정도를 평가하기 위해 이명 높이(pitch), 크기 및 순음 청력 검사를 청력 검사실에서 청력측정기(Beltone model 2000, USA)를 사용하여 측정하고 치료 전 확인 목록서에 기록하였다. 이명의 주파수 및 크기를 측정하는 이명도 검사는 어음회로가 장치된 Beltone 2000 청력 검사기 안에 있는 소리 발생장치에서 나오는 순음, 소폭잡음(narrow band noise) 및 백색잡음(white noise)을 사용하였다. 그리고 기도청력의 산술평균치는 1964년 ISO 기준에 따라 난청의 정도를 분류하였다.

선정 단계(Screening phase)
   '치료 대상군'과 '치료 자극'을 선정하기 위해 실시하였다.

전기 자극 방법
   환자의 외이도를 깨끗이 한 후 Iontophoresis(Xomed, Ionesthetizer, USA)를 이용한 고막 마취를 15분간 하였다. 전극(Neurotec, extratympanic butterfly type electrode for electrocochleography, USA)을 microscope(Nagashima, SL type, Japan)하에서 보다 와우와 가깝게 설치하기 위하여 고막의 후방부에 젤을 이용하여 부착하고 집게형으로 생긴 접지전극을 환자의 이개 부위에 젤을 이용하여 연결하였다. 이후 전기 자극기(호카이도 대학과 공동 제작)에서 발생되는 sine, triangular, square의 세가지 파형 0.25, 0.5, 1, 2, 4, 6, 8 kHz의 7가지 주파수의 조합 각각마다의 교류 전기자극을 실시했다. 전기 자극기는 10~10000 Hz까지의 주파수와 세 가지 파형을 만들어 낼 수 있도록 설계 되었으며 최대 출력전류는 2 mA이고 생체 저항이 1 mA시 12 kΩ 이상 나오거나 2 mA시 6 kΩ 이상이 걸릴 때는 파형의 왜곡이 발생하므로 이러한 경우에는 전극을 제거하고 새로 설치한 후 저항치 등을 계산하여 자극을 주었다. 전기자극을 시작하기 전에 환자의 고막에 전극이 잘 부착되었는지를 검사하기 위해 1 kΩ의 저항을 사용하여 100 mV의 전압을 걸어 오옴의 법칙(Ohm's law, V=IR)에 입각하여 100 μA의 전류로 환자에 전극을 연결한 후 환자와 전극사이의 임피던스를 측정하였다. 측정된 임피던스를 기초로 전압값을 조정하여 전류치를 계산하고 각각의 조건에서 재확인하였다. 자극 중 전압값은 멀티테스터(Fluke, 83III)를 사용하여 측정하고 오실로스코프(Kenwood, CS-4125)으로 파형을 관찰하면서 전류자극(0~1 mA)을 평가하고 왜곡현상을 감시하였다. 각 자극마다 파형이 왜곡되거나 임피던스 값이 많이 변하는 경우에는 전극의 부착 및 접지전극을 재확인하고 자극을 실시하였다. 각각의 주파수 및 파형마다 저항치는 새로 측정하고 동일한 방법으로 전기자극을 가하였고 환자의 안전을 위해 1 mA 이상의 전류는 주지 않았다.⁹⁾ 그 외 통증이나 어지러움증, 근육연축, 압박감 등을 환자가 호소하는 경우는 중지한 후에 다른 주파수 및 파형에서 다시 전류자극을 실시했고 자극에 의한 피로도를 줄이기 위해 각 자극 사이에는 5분간의 휴식시간을 두고 이명이 감소하거나 사라졌을 때는 다시 나타날 때까지 기다렸다가 실시했다.

선정 기준
   각 파형과 주파수의 조합에 따른 각각의 전기 자극 조건에서 전류량을 천천히 증가시켜가며 '이명 변화 역치(감소 또는 성상의 변화)', '감각이 오는 역치', '이명소실 역치', '주관적으로 가장 적합한 역치', '청각자극을 느끼는 역치', '불편한 역치', '환자가 참을 수 있는 가장 높은 전류치' 등의 7가지 항목을 질문하여 그 발생 여부와 역치 전류량을 기록하고, 이명의 변화를 느끼는 경우 이명의 '크기' 및 '괴로움 정도'를 10단계의 시각 척도(loudness and annoyance 10 visual scale)를 이용하여 표시하였으며, 이명이 소실되거나 크기가 감소하는 환자에서 잔류억제의 발생 여부 및 시간을 기록하였다. '치료 대상군'은 이명의 '크기' 혹은 '괴로움 정도'의 감소가 있는 환자로 선정하였으며, '치료 자극'의 선정은 두 시각 척도의 감소가 가장 큰 자극 조건 조합으로 하였으며, 2가지 이상의 조건이 선정될 경우 가능한 조직손상을 피하기 위해 낮은 전류에 의한 경우의 조건이나, 잔류억제 발생 여부 및 시간을 고려하여 정하였다.

치료 단계(Treatment phase)
   선정단계에서 '치료 대상군'으로 분류된 환자를 대상으로 1주일에 2회씩 10분간 전기자극을 6주간 실시하였다. 전기 자극 때마다 10분 동안 이온삼투요법 마취를 실시하고 전극을 새로 부착했다. 주위환경이 조용한 조건에서 실시했으며 전기자극은 선정과정에서 결정된 적합자극을 사용하였다. 각각의 자극마다 오실로스코프 및 멀티테스터를 이용하여 파형을 감시하고 시술자가 안전을 위해 전기자극 치료동안 항상 대기하여 환자를 관찰하였다.

치료 후 단계(Posttreatment phase)
   각각의 치료마다 이명의 호전 정도를 묻고 이명의 크기변화 및 괴로움 정도를 시각 척도를 이용하여 측정하고 매회 치료 종료 시점에서 반응도의 변화를 비교하여 적응현상 발생유무를 조사하고 치료 후 잔류억제 시간을 측정하였다.

결     과

선정 결과
   선정 단계에서 총 65명의 대상군 중 남자는 43명, 여자는 22명이었고 연령 분포는 17세에서 77세이며 평균 연령은 47.8세였다. 총 65명의 환자 중 45명(69%)이 이명의 호전을 느껴 치료 대상군으로 선정되었다. 질환별로는 돌발성 난청 13명 중 11명(85%), 원인미상 16명 중 12명(75%), 소음성 난청 11명 중 7명(64%), 스트레스 10명 중 5명(50%), 기타 15명 중 10명(67%)이 선정되어 돌발성 난청 및 원인미상군에서 선정률이 높았다(Table 1). 이명도 검사에서 나타난 이명 주파수별로는 백색잡음의 경우 6명 중 5명(83%), 8 kHz는 16명 중 13명(81%), 6 kHz에서 2명 중 1명(50%), 4 kHz에서 10명 중 6명(60%), 2 kHz에서 4명 중 2명(50%), 1 kHz에서 2명 중 1명(50%), 0.5 kHz에서 1명 중 1명(100%), 0.25 kHz에서 4명 중 2명(50%), 이명 주파수를 찾지 못한 20명 중 14명(70%)이 선정되어 백색잡음 및 8 kHz에서 선정률이 높았다(Table 2). 중등고도 난청이 있는 환자 45명 중 34명(76%)이 선정되었고 특정주파수에서 56 dB 이상의 난청이 있는 환자 20명 중 11명(55%)이 선정되어 중등고도 난청에서 더욱 많이 선정되었다(Table 3). 치료 자극으로 파형은 square파형이 28명(62%), sine파형이 10명(22%), triangular파형이 7명(16%)이었으며, 주파수는 250 Hz가 21명(47%), 500 Hz가 11명(24%)으로 저주파수가 32명(71%)이었다(Table 4). 이러한 치료 자극 중 가장 많이 사용된 자극은 square wave, 250 Hz 자극으로 45명 중 16명(36%)에게 적용하였다. 그리고 신뢰할 수 있는 이명도 검사 결과를 보인 30명의 환자의 이명도 검사에서 나타난 환자의 이명 주파수와 치료 자극 주파수와는 일치하는 경향을 보이지 않았으며(Table 5), 적합 전류치는 5~350 μA로 평균값은 47.5 μA이었다.

치료 결과
   치료 대상군의 성별은 남자 31명, 여자 14명이었고 연령 분포는 17세에서 77세이며 평균 연령은 46.7세였다. 이명발생 귀는 우측 17명, 좌측 16명, 양측 12명이었다. 치료 결과는 12회 치료를 완결한 대상과 치료를 완결하지 못한 환자는 마지막 치료 시의 결과를 분석하였다. 치료군에서의 크기 척도(loudness scale)가 1 감소한 경우는 9명(19%), 2 감소한 경우는 7명(16%), 3 감소한 경우는 8명(18%), 4 이상 감소한 경우는 6명(13%)이었고 증가하거나 변화가 없는 경우는 15명(33%)였다. 괴로움 정도 척도(annoyance scale)가 1 감소한 경우는 8명(18%), 2 감소한 경우는 7명(16%), 3 감소한 경우는 7명(16%), 4 이상 감소한 경우는 8명(18%), 증가하거나 변화가 없는 경우는 15명(33%)으로 치료군 중 총 30명(67%)의 환자에서 이명의 개선이 있었다(Table 6). 그러나 치료가 계속되면서 치료자극에 반응이 없어지는 경우가 있었고 이때는 다른 치료자극을 다시 선정하였다. 15명(33%)의 환자에서 다른 치료자극에도 반응하지 않았으며, 2회 이상 치료에 반응이 없을 때 전기 치료를 중단하였다. 교차 억제(contralateral suppression)는 양측성 이명환자 12명 중 7명에서 나타났다. 치료기간에 따른 크기 척도의 감소는 치료를 완결한 30명을 대상으로 분석하였으며 6회 치료 시 평균 2.1 감소, 12회 치료 시 평균 2.6의 감소를 보여 장기간 치료 시 더 효과적임을 알 수 있었다. 잔류억제는 19명에서 1분 미만에서 24시간 이상까지 다양하게 관찰되었으며 통계처리는 표본수가 작아 시행하지 않았다.

고     찰

   전기 치료는 주로 골모세포를 자극하여 골 치유과정에 도움을 주어 골절의 치료법⁷⁾으로 사용되기도 해왔고 통증의 치료¹¹⁾에도 자주 사용한다. 이명은 자주 조직손상에 의한 감각반응으로서의 통증과 비교되어 왔고 이명이 통증과 비슷하게 전기자극으로 억제되는 것은 통증과 비슷한 인지에 있어서의 관문(gate)을 가지기 때문이라고 생각되어 왔다.¹²⁾ 이러한 관문통제이론(gate control theory)은 통증의 인지는 장반경의 말초신경섬유와 단반경의 말초신경섬유의 균형에 의해 조절되며 이들은 통증에 반응하는 중추 전달세포에 의해서도 조절된다. 비슷한 방법으로 이명의 경우도 와우신경이 장반경의 신경섬유로 구성되고 이의 파괴시 단반경 신경섬유의 비정상적 활동성 증가로 이명이 발생한다고 생각되어 전기자극을 통해 여러 감각신경세포를 자극하여 이명의 인지를 줄여주는 방법이라고 생각되기도 한다.¹²⁾ 이러한 통증과 비슷한 방식으로 이명치료에 전기자극이 도입이 되었고 다양한 자극부위 및 조건으로 전기자극 치료가 거의 200년간 실시되어 왔다(Table 7). 이러한 여러 연구에서 양극 직류전류는 청신경세포의 과분극을 유도하고 이로 인해 자발전위의 발생을 차단하는 것으로 보고하였고⁶⁾¹³⁾ 음극 직류전류는 이음향방사를 증가시켜 소리를 유발한다고 보고하였으며¹⁴⁾ 각각의 전류는 이명 억제 및 소리유발의 목적으로 사용되어 왔다. 또한 직류전류의 경우는 이명 억제를 효과적으로 유도하긴 하지만 와우내 유모세포 및 신경조직 및 주위조직손상이 심한 것으로 알려졌고 교류전류의 이명억제는 직류전류보다는 못하더라도 조직손상이 적고 잔류억제 효과가 잘 나타나는 것으로 알려졌다. 저자가 교류전류를 사용한 것은 조직손상이 적으면서 잔류억제 효과가 많은 자극이 이명치료에 더욱 효과적이라고 생각했기 때문이다. 이러한 이명에 대한 전기치료의 기전은 여러 가설이 제시되고 있다. 소리자극에 의한 차폐와 비슷한 원리로 와우 기저막에 전기음향적 효과에 의한 기계적 진동을 일으킨다고 생각되기도 하고 세포에 전기 화학적 변화를 일으켜 외유모세포의 수축을 일으키고 이것이 내 림프액을 움직여 내유모세포에 자극을 주어 원심성신경을 자극한다고 생각되기도 한다. 또한 전기자극 자체가 원심성 및 구심성 신경을 직접 자극하여 이명을 억제한다고 생각되기도 한다.¹⁵⁾ 1999년 Gaborjan 등¹⁶⁾에 의하면 전기자극이 glutamate의 억제효과가 있는 ³[H]dopamine을 분비시켜 음향외상이나 허혈성질환에 의해 청신경말단부가 glutamate 분비에 의해 손상이 오는 것을 방지한다고 하였다. 그 외 청신경핵 및 더 상위 신경조직들에서 신경전달물질 receptor의 증가 및 초과민성(supersensitivity)을 유도한다든지 신경성장요소(nerve growth factor)를 증가시키거나 말초신경의 분지 확장을 통해 신경조직의 plasticity를 유도한다는 설¹⁷⁾등 다양한 기전이 소개되고 있으나 아직 그 명확한 기전은 밝혀지고 있지 않다(Fig. 1). 그 외에도 전기자극이 이명통합(synchoronization)의 효과를 청신경에 일으켜 이명 억제를 일으킨다고 하였고 혹자는 전기자극이 반사궁을 자극하여 말초 혈액순환을 증가시켜서 이명을 억제시킨다는 등 다양한 가설이 있다. 기전에 관한 보다 많은 연구가 전기생리학적, 조직병리학적인 다양한 방법으로 이루어져야 할 것이다.
   이러한 현재까지의 이명 전기자극 치료의 대표적인 단점으로 전극을 고실갑각 등에 위치할 경우의 침습성, 치료 후의 짧은 차폐기간, 직류자극에 의한 조직손상이 있다. 직류자극의 경우 비록 환자가 전농 상태일 경우에도 유모세포뿐만 아니라 주위 조직손상 가능성도 높다. 저자에 따라서는 직류자극의 조직손상 가능성으로 인해 60초 이상 자극을 지속하지 않는 것이 좋다고 하였다.¹⁸⁾ 따라서 본 연구자는 침습성을 줄이고 효과적인 자극을 위해 고막에 전극을 부착하였고 교류자극을 써서 조직 손상을 줄이고 보다 장기간 자극을 가능하게 하였다. 그리고 여타 논문에서 보고된 바 없는 고막에서의 반복적인 치료의 효과를 보기 위해 6주간의 장기간 치료를 실시하였다. 연구 결과를 보면 환자군 65명에서 45명이 치료 대상군으로 선정되었고 이중 30명(67%)의 환자가 반응을 보여 비교적 좋은 효과를 보인바 있고 특히 돌발성 난청이나 심한 중등고도 난청에서 더 좋은 효과를 보여 과거 여러 논문에서 언급되었던 중추성 이명보다 말초성 이명, 즉 와우의 손상에 의한 경우 전기자극 효과가 더 좋다는 결과를 뒷받침하는 것이라 할 수 있다. 또 특정 주파수에서 중등고도 난청이 있는 환자보다 전체적인 주파수에서 난청이 있는 환자에서 전기치료에 대한 반응이 좋아 전기치료가 도움이 될 가능성이 높았다. 그리고 이명자극 효과가 가장 좋은 파형과 주파수는 square파형과 저주파수였다. 이는 과거 연구 중 colliculus neuron이 50 Hz의 주파수자극에 잘 반응한다는 논문결과와 비교적 부합한다고 볼 수 있었다.¹⁹⁾ 본 연구에서는 환자별로 가장 적합한 자극을 모두 따로 정하였으나 이러한 방법은 1시간 이상의 시간이 소요되므로 현실적으로 치료에 적응하기 어려운점이 있다. 그러므로 더욱 많은 연구자료의 분석을 통해 보편적으로 효과적인 치료 자극조건을 찾는다면 선정 단계의 시간을 줄일 수 있을 것으로 생각된다. 그리고 추후 전기자극의 치료기전을 연구해서 전기자극 치료의 적용이 가능한 대상을 정하고 적응현상을 줄인다면 이명의 치료에 도움이 될 것으로 생각된다. 잔류억제의 경우는 19명에서 1분 미만에서 24시간 이상까지 다양하게 나타났다. 이는 소리자극에 의한 잔류억제의 경우 아주 짧은 시간으로 나타나는 반면 다양하고 길게 나타나는 것으로 보아 소리에 의한 차폐기전과 전기자극에 의한 차폐기전은 확연히 다르다고 생각할 수 있었다. 다른 여러 연구에서도 전기자극에 의한 잔류억제의 경우 수 시간에서 수 주까지 긴 차폐시간의 결과를 보고해 오고 있다.²⁰⁾ 이들에 따르면 이러한 긴 차폐시간은 이명 회로 중 중추성 기억회로(Central memory like loop)가 있어서 이것이 전기자극에 의해 차단되어 이명차폐시간이 길어지는 것으로 생각하고 있다. 또한 이러한 전기자극이 중추신경에 자극을 주어 이명을 억제시킨다는 또 다른 증거로 이명자극시 반대편 귀에서 이명억제가 나타나는 현상을 들 수가 있다. 저자들은 양측성 이명환자 12명 중 7명이 반대측도 작아졌다고 표현했으며 이러한 현상은 올리브 와우 핵(olivocochlear nucleus)과 관계가 있다¹⁾고 추정되고 있다. 전기자극 치료 중 발생한 문제점으로는 처음에는 좋은 반응을 보이다가 치료가 지속되면서 치료 자극에 괴로움 정도나 크기 정도의 변화가 없거나 커지는 경우가 있었다. 이런 적응현상으로 인해 이명 전기자극 치료를 중도에 포기하는 환자가 발생하였다. 이러한 적응현상을 줄이기 위해 전류자극을 올리거나 다른 주파수와 파형으로 자극을 하여 다른 치료자극을 선정하여 치료하였지만 일시적인 향상만 가져왔다.

결     론

   고막에 실시한 교류 전류자극은 비침습적이며 조직 손상이 작은 장점이 있다. 전기 치료의 적합 조건은 square파형 및 저주파수였고 치료 전류의 강도는 평균 47.5 μA이었다. 선정 단계에서 고도 난청이 있는 군, 돌발성 난청 환자, 고주파 및 백색잡음의 이명을 가진 군에서 많이 선정되었으며 이는 전기자극 치료가 돌발성 난청 및 이명 재훈련 치료가 힘든 중등고도 난청환자에 많은 도움이 되리라 생각된다. 또한 장기 치료시의 효과가 단기치료의 효과보다 좋아서 교류 전류자극을 장기간 주는 것도 치료에 많은 도움이 되리라 생각한다. 하지만 본 연구 결과와 같이 치료군 45명 중 15명에서 적응현상이 나타났고 이는 이명 전기자극 치료의 걸림돌로 작용한다. 또한 이 치료법은 환자가 지속적으로 방문하여야만 하는 한계가 있다. 따라서 이를 극복하기 위해서는 전기자극 치료기전에 대한 연구가 지속되어야 하며 주파수 변조 자극기와 효과적인 장기치료를 위해 스스로 치료가 가능한 안전하고 간편한 자극기의 개발이 필요할 것이다.

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