Active Head Rotation Test in Unilateral and Bilateral Peripheral Vestibulopathy.

Park, Hyun Min; Kim, Young Hoon; Rhee, Chung Ku

Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery > Volume 41(7); 1998 > Article

Original Article

Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 1998;41(7): 856-861.

Active Head Rotation Test in Unilateral and Bilateral Peripheral Vestibulopathy.

Hyun Min Park, Young Hoon Kim, Chung Ku Rhee

Department of Otolaryngololgy-Head and Neck Surgery, College of Medicine, Dankook University, Cheonan, Korea. dkuhent@unitel.co.kr

일측성 및 양측성 말초전정질환에서 능동적 머리회전검사의 의의

박현민 · 김영훈 · 이정구

단국대학교 의과대학 이비인후과학교실

주제어: 능동적 머리회전검사.

ABSTRACT

BACKGROUND AND OBJECTIVES:
Active head rotation test measures vestibulo-ocular reflex at frequencies of 1 Hz to 8 Hz which correspond to the frequencies of head movements in daily living. However, the normative data of several authors are not in unity, and the usefulness of the test in the evaluation of the peripheral vestibulopathy is yet to be determined. The purpose of this study is to make our own normative data using our own testing condition and facilities and to evaluate the usefulness of the test in the evaluation of the peripheral vestibulopathy.
MATERIALS AND METHODS:
Active head rotation test was performed in 22 controls and 34 peripheral vestibulopathy patients (24 unilateral, 10 bilateral) using the VORTEQ system in darkness with eyes open (VOR-EO). Gain, phase and symmetry were compared between the control group and the patient groups.
RESULTS:
The control group showed the gain of 1.0 to 1.1 at frequencies of 1 Hz to 4 Hz. Phase was between 4 to 7 degrees, and symmetry was close to zero. Unilateral vestibulopathy group did not show a significant difference in gain, phase and symmetry from the normal group at the majority of frequencies. Bilateral vestibulopathy group showed a significant gain reduction compared to the normal group and unilateral group (p<0.05). But phase and symmetry were not significantly different.
CONCLUSION:
The active head rotation test was not useful in evaluating unilateral peripheral vestibulopathy although it was useful in assessing funcitonal deficit of VOR in bilateral vestibulopathy.

Keywords: Active head rotation testㆍPeripheral vestibulopathy

서론 일상생활에서 머리의 움직임을 주파수로 표시하면 대개 1 Hz에서 4 Hz까지 분포한다.1)2) 이러한 머리의 움직임에 따른 시야의 흔들림을 방지하기 위하여 각 개체는 적절한 기전을 통해 안구의 움직임을 유발하는데, 0 Hz에서 0.5 Hz까지는 주로 pursuit 안구운동이 작용하고 0.5 Hz에서 2 Hz까지는 pursuit 안구운동과 전정안구반사가, 2 Hz 이상에서는 전정안구반사가 작동되어 시야를 고정하게 된다.3) 이러한 안구운동 기전에 문제가 생기는 경우 개체는 고개를 움직임에 따라 어지러움증이나 동요시(oscillopsia)를 경험한다. 전정안구반사를 측정하는 검사중 온도안진검사나 회전의자검사는 주로 1 Hz 미만의 주파수에서의 반응을 측정하므로 실제 일상 생활에서 움직임에 따른 환자들의 기능적인 변화를 직접 반영하지 못한다. 이에 반해 능동적 머리회전검사(active head rotation test)는 1 Hz에서 6 Hz 또는 8 Hz까지의 머리 움직임에 따른 안구의 움직임을 측정하여 일상생활에서 전정안구반사가 효과적으로 작동하는 주파수 범위의 전정기능을 gain, phase, symmetry의 측면에서 나타내 준다. 지금까지 많이 보급된 능동적 머리회전검사는 Western Systems Research사의 vestibular autorotation test(VAT)와 Micromedical Technologies사의 VORTEQ이 있으며, 각각 자료의 연산법은 서로 다르고 예민도가 다를 수 있으므로 자료를 비교할 때는 주의를 요한다. 어느 종류든 구성하는 부품은 머리에 꽉 맞게 조일 수 있는 머리띠(head strap)와 머리의 움직임을 측정하는 머리속도 측정기(head velocity sensor), 이외에 반응분석 프로그램을 포함하는 전기안진검사(electronystagmography)의 장비 등이다. 능동적 머리회전검사의 장점으로는 전술한 바와 같이 일상생활에서 일어나는 범위의 전정안구반사를 측정한다는 것 이외에도 검사 장비가 비교적 싸서 쉽게 구입할 수 있고, 장비가 가벼워 거동이 불편한 환자의 경우 직접 병상 옆에서 검사를 시행할 수 있다는 것 등이다. 단점으로는 피검자가 능동적으로 고개를 돌리게 되어 예측에 의한 “prepro-gramming”이 가능하며,4) 몸은 움직이지 않고 머리만 움직이는데 따른 목의 비틀림에서 오는 영향이 있을 수 있다는 것이다. 그러나 경부안구반사(cervico-ocular reflex)는 최고속도 25도/초 이하의 움직임에서만 의미있게 작동하므로 실제 검사에서는 무시할 수 있다.5) 이외에 머리회전시 시각의 조건을 어떻게 하느냐에 따라 결과가 다양하여 결과의 판독에 주의를 요한다는 것6)7)도 문제점의 하나라고 할 수 있다. 본 연구의 목적은 각 검사실마다 서로 다른 정상치를 제시하는 상황에서 본 검사실의 일정한 조건하에 실시한 능동적 머리회전검사의 정상치를 구하고, 일측성 및 양측성 말초전정질환에서 나타나는 검사의 소견을 파악하여 향후 말초성 전정질환의 평가에서 능동적 머리회전검사가 갖는 의미를 파악하고자 하는 것이다. 재료 및 방법 정상대조군 어지러움증과 이과적 병력이 없는 건강한 성인 22명을 대상으로 하였으며, 남녀 각각 8명, 14명이었고 연령은 19세에서 66세까지, 평균 34.6세였다. 이들 정상군의 전정기능을 평가하기 위해 병력청취 및 이학적검사, 17℃ 단일온도안진검사를 포함하는 전기안진검사(electronystagmography battery), sinusoidal harmonic acceleration(SHA) 회전의자검사 및 computerized dynamic posturography(CDP)를 시행하여8) 정상 범위에 드는 것을 확인하였다. 환자군 단국대학교병원 이비인후과에서 정상대조군과 같은 전정기능검사를 시행하여 일측성 또는 양측성 말초전정기능의 약화로 진단받은 34명의 환자를 대상으로 하였다. 전정기능검사상 일측성 약화는 양측의 단일온도안진검사에서 최소한 10도/초의 차이가 있거나 일측의 반응이 8도/초 이하이며, SHA 회전의자검사에서 gain의 저하, phase lead의 증가 및 asymmetry 등을 보이는 경우를 기준으로 하였다. 양측성 약화는 단일온도안진검사에서 양측 반응의 합이 10도 이하이고 SHA 회전의자검사에서 0.01 Hz에서 0.32 Hz까지 모두 정상치보다 낮은 값을 보이는 경우로 하였다. 일측성 전정질환군은 24명으로 남·녀 각각 15명, 9명이었고 연령은 21세에서 72세까지, 평균 49.6세였다. 양측성 전정질환은 10명으로 남·녀 각각 4명, 6명이었고 연령은 24세에서 67세까지, 평균 53.5세였다. 검사방법 VORTEQ(Micromedical Technologie, Inc)을 이용하여 능동적 머리회전검사를 시행하였다. 피검자의 양측 외안각의 외측에 전기안진검사 전극을 부착시키고, 머리에 머리속도 측정기가 달린 머리띠를 씌우고 적당히 조여서 머리가 움직임에 따라 기계가 미끄러지는 것을 방지하였다. 검사가 시작되기 전에 calibration을 시행하는데, calibration bar에서 1 m 떨어진 곳에 피검자를 앉히고 bar에 나타나는 불빛을 주시하게 하였다. 검사는 완전히 어두운 곳에서 1 m 정면에 불빛을 잠시만 보여 주고 이 점을 상상하게 한 후 눈을 뜨고있으나 아무것도 보이지 않는 상태에서 시행하였으며, 컴퓨터에서 발생되는 소리에 따라 15초 사이에 1 Hz에서 8 Hz까지 머리를 좌우로 흔들어 나타나는 수평안구운동을 기록하였다. 머리회전속도 및 안구운동속도는 컴퓨터에 의하여 자동으로 분류되는데 0.5 Hz에서 1.5 Hz까지는 1 Hz의 값으로 표시되고 1.5 Hz에서 2.5 Hz까지는 2 Hz로 표시되어 각 정수값은 각각 상하 0.5 Hz의 범위를 대표하게 된다. 머리회전속도 및 안구운동속도의 fitting 곡선이 부적절한 경우는 fitting 곡선을 조절하였고, 전정안구반사 이외의 안구운동, 예를 들면 saccade등이 포함되는 경우는 수동으로 제거하였다. 각 주파수별로 gain, phase, symmetry를 구하였는데 각 주파수마다 2 cycle 이상 평균된 것만을 자료로 선택하였다. 자료처리 및 통계 정상군과 양측성 전정질환군에서의 symmetry는 일반적인 기준과 같이 우측을 양수, 좌측을 음수로 나타내 계산하였고, 일측성 전정질환군에서는 이와 같이 계산하는 경우 환측으로의 asymmetry를 구분할 수가 없으므로 병변이 있는 쪽을 양수로, 정상쪽을 음수로 asymmetry를 표시하였다. 세 군에서의 gain, phase의 평균과 일측성 군과 정상군에서의 symmetry의 평균을 비교하기 위해 oneway ANOVA 검사를 시행하였다. 결과 정상대조군에서의 각 주파수별 평균 및 표준편차는 Table 1과 같다. 1 Hz에서 8 Hz까지의 값을 구할 수 있는 검사법이지만 대부분의 피검자에서 5 Hz 이상은 머리를 좌우로 회전하기가 불가능하였기 때문에 1 Hz에서 4 Hz까지의 값을 표시하였다. Gain은 1 Hz에서 평균 1.07(표준편차 0.15), 2 Hz에서 1.03(0.13), 3 Hz에서 1.05(0.15), 4 Hz에서 1.1(0.21)로 모든 주파수에서 비슷한 값을 보였다. Phase는 각 주파수에서 4.77(3.93), 4.45(3.04), 6.17(4.59), 6.22(5.36)도로 모든 주파수에서 약간의 phase lag를 보였다. Symmetry는 각 주파수에서 -0.36(2.34), 0.24(1.42), 0.24 (2.82), 3.06(3.54)%로 대부분에서 0%에 가까운 값을 보였다. 일측성 전정질환군에서는 gain이 1 Hz에서 1.04(0.34), 2 Hz에서 0.93(0.29), 3 Hz에서 1.01(0.24), 4 Hz에서 0.84(0.35)의 값을 보였고, phase는 각 주파수에서 8.96(9.53), 9.83(6.87), 6.19(5.74), 5.50(6.35)로 약간의 phase lag를 보였다. Symmetry는 환측을 양수로 계산하였을때 각 주파수에서 -2.60(5.38), -2.69(6.25), -1.78(7.00), 2.02(5.85)%의 값을 보여 특별히 환측으로의 asymmetry를 보여주지 않았다(Table 2). 양측성 전정질환군에서는 gain이 1 Hz에서 0.63(0.22), 2 Hz에서 0.55(0.21), 0.60(0.18), 0.53(0.13)으로 낮은 값을 보였고, phase는 각 주파수에서 10.40(10.29), 8.20(7.98), 8.88(8.25), 16.00(4.24)로 약간의 phase lag를 보였다. Symmetry는 각 주파수에서 0.34(4.84), -1.15(5.02), 2.24(1.54), -6.10(2.40)%로서 0%에서 가까운 값을 보였다(Table 3). 각 군에서 주파수별로 개체수의 차이가 있는데 이는 각각의 개체가 검사시 모든 주파수의 검사를 수행하지 못하기 때문이다. 실제로 정상인의 대부분이 5 Hz이상의 주파수는 수행하지 못하였다. 각 군간의 gain의 비교에서는 양측성 전정질환군은 정상군에 비해 모든 주파수에서 통계적으로 의미있는 차이를 보였다(p<0.05). 일측성 전정질환군은 정상군에 비해 낮은 값을 보였지만 1 Hz, 2 Hz, 3 Hz에서는 통계적으로 유의한 차이가 없었다(Fig. 1). 각 군간의 phase의 비교에서는 일측성 전정병변군이 2 Hz에서 정상군에 비해 통계적으로 의미있는 차이를 보였으나 다른 주파수에서는 특별한 차이를 보이지 않았다(Fig. 2). 각 군간의 symmetry 비교에서도 4 Hz를 제외하면 의미있는 차이를 보이지 않았다(Fig. 3). 각 군의 gain, phase와 symmetry 비교시 4 Hz에서는 개체수가 적어 의미가 없었다. 고찰 능동적 머리회전검사는 자극의 시각조건에 따라 크게 세 가지로 구분할 수 있다. 먼저 회전의자검사와 마찬가지로 캄캄한 방안에서 아무것도 보이지 않는 상태에서 일정한 소리에 따라 머리를 좌우로 흔드는 방법이 있으며(vestibulo-ocular reflex, VOR) 이때 눈은 뜨거나(VOR-EO) 감는다(VOR-EC). 이는 회전의자검사와 비슷한 조건에서 전정안구반사를 측정한다는 장점이 있으나 검사중 검사자가 피검자의 상태를 관찰할 수 없다는 것과 또한 캄캄한 방이 없는 경우나 환자의 병실에서 시행할 수 없으며, saccade 안구운동이 증가하는 단점이다. 검사시 시선은 정면을 보도록 하는데 검사 전에 미리 한 점을 보여주고 이를 기억하며 검사하는 방법이 있고 캄캄한 상태에서 한 점이 있다고 상상하며 검사를 시행할 수도 있다. 다음 방법은 밝은 곳에서 눈을 뜨거나 캄캄한 곳에서 밝은 한 점을 켜 놓고 이것을 주시하며 머리를 회전하는 방법이 있다(vestibulo-visio-ocular reflex, VVOR). 이 방법은 검사자가 피검자의 검사 상태를 관찰할 수 있고 상대적으로 saccade 안구운동이 적다는 장점이 있지만 시각적 자극이 동반되어 pursuit 안구운동에 의해 순수한 전정안구반사만을 측정할 수 없다는 단점이 있다. 그러나 pursuit 안구운동은 주로 저주파수의 머리 움직임에서 효과적으로 작동하며 2 Hz 이상에서는 시각 자극의 유무가 안구운동에 거의 영향이 없어 능동적 머리회전검사의 주된 측정 범위에서는 별 문제가 없다고 알려져 있다.9) 또 하나의 방법은 눈 앞에 머리의 회전에 따라 움직이는 레이저 광원을 달고 주시를 고정하며 머리를 회전하는 방법이다(vestibular fixation exercise, VFX). 이 방법은 많이 사용되는 방법은 아니지만 검사-재검사 신뢰도가 높은 방법으로 알려져 있다.10) 각 조건에서의 정상치는 검사실 또는 발표자에 따라 매우 다양한 결과를 제시하고 있다(Table 4). Gain의 경우 VOR-EO와 VVOR은 0.7부터 1.0 사이에서 대개 비슷한 값을 제시하고 있다.6)11)12) 그러나 Cheung B등은 VVOR에서 gain이 1.0에서 1.1 사이로 높고 VOR-EO에서는 1.15에서 1.35 사이로서 더욱 높아짐을 보고하였다.7) 그들은 이유로서 시각 자극으로 인한 pursuit 안구운동이 전정안구반사에 의한 안구운동을 감소시키는 쪽으로 영향을 주는 것으로 해석하였다. VOR-EC는 대체적으로 낮은 gain을 보이며10) 이는 눈꺼풀과의 마찰로 인한 기계적인 저항이 안구의 움직임에 영향을 미치기 때문으로 이해된다. VFX 또한 다른 방법에 비해 낮은 gain을 보이지만 10) 0.7에서 0.8 내외로 SHA 회전의자검사등의 결과에 비하면 매우 높은 값을 보이는데 그 이유로는 대개 2 Hz 이상 높은 주파수의 회전에서는 시각 자극에 의한 pursuit 안구운동이 전체적인 안구운동에 미치는 영향이 작아지기 때문이다. 일반적으로 1 Hz 이상의 머리회전에서의 전정안구반사의 gain은 1로 알려져 있지만 능동적 머리회전검사의 많은 연구에서 이보다 작은 값을 보고하는 것에 대해 Meulenbroeks는 머리회전에 따라 머리띠(head band)가 미끄러지는 것이 중요한 원인이며 bite board를 이용해 이를 방지하여 gain이 1 내외로 증가함을 보고하였다.13) 본 연구에서 채택한 자극 조건은 캄캄한 상태에서 눈을 뜨고 머리를 회전시키는 방법(VOR-EO)을 택하였으며, 검사전 잠깐 한 점을 보여주고 이 점을 기억하며 시선을 고정시키도록 하였다. 결과적으로 1.0에서 1.1 사이의 값은 다른 보고자들의 결과에 비하여 중간 정도의 값으로, 이는 매우 다양한 검사 장비와 검사 조건이 다양한 결과를 가져오므로 각 검사실마다 일정한 조건에서 많은 정상인들에 대한 검사를 통해 정상치를 설정해야 함을 시사하는 소견이다. Phase는 대부분의 연구에서 검사 조건에 상관없이 0 내외의 비슷한 결과를 보이는데, 본 연구에서도 평균 5에서 6도 정도의 약간의 phase lag를 보였다. 이러한 결과는 합목적적으로 일상 생활의 움직임에서 머리의 움직임에 따라 안구의 움직임이 gain은 1, phase는 0도(엄밀하게는 180도)를 유지함으로써 시야가 일정하게 유지하는데 필요한 조건이다. 일측성 말초전정질환에서 나타나는 능동적 머리회전검사의 소견은 아직 일관된 결과가 제시되지 않고 있다. O’Leary등은 메니에르병 환자들의 gain과 phase가 정상 범위에 속한다고 하였으나, 청신경종양 환자들에서는 환측과 능동적 머리회전검사의 asymmetry가 잘 일치하고 종양의 크기와 asymmetry의 정도가 일치한다고 하며 전정질환의 평가에 있어 유용성을 강조하였다.14) 또한 Saadat등은 온도안진검사상 비정상 소견을 보이는 말초성 전정질환 환자들이 모두 능동적 머리회전검사에서 gain 또는 phase가 비정상이고, 청신경종양 모든 예에서 비정상 소견을 보인다고 하였다.15) 이에 반하여 Henry등은 전정질환 환자들과 정상인군간에 결과에 특별한 차이가 없다고 하였다.10) 본 연구에서도 일측성 전정질환 환자군은 gain과 phase 모두 대부분의 주파수에서 정상군과 유의한 차이가 없었고 asymmetry로서 병변의 측별도 불가능하였다. 양측성 전정질환군의 뚜렷한 특징은 gain의 감소에 있다. Kitsigianis등은 cisplatin에 의한 전정이독성에서 능동적 머리회전검사상 gain의 감소와 phase lag가 나타난다고 하였다.16) 본 연구에서는 gain의 경우 정상군은 물론 일측성 전정질환군에 비하여도 의미있게 작았지만 phase는 다른 군에 비해 뚜렷한 차이를 보이지 못했다. 상기한 바와 같이 능동적 머리회전검사는 정상치의 범위가 검사실마다, 검사 조건마다 매우 다양하고, 본 연구에서도 밝혀졌지만 전정기능의 매우 큰 변화가 있지 않으면 대부분 정상적인 소견을 보인다는 문제점이 있어 환자의 전정기능을 평가하는데 있어 임상적 유용성은 상당히 제한되어 있다. 그러나 이 검사의 자극 조건이 실제 일상생활에서 일어나는 전정자극과 매우 유사하다는, 즉 주파수 범위가 일치하고 경부로부터의 자극 유입 및 예측 또는 기대가 동반된다는 사실에 비추어 볼 때 본 연구의 결과는 동요시(oscillopsia)가 일측성 전정질환 환자에서는 거의 없고 양측성 전정질환에서만 관찰되는 현상을 잘 설명하고 있다. 능동적 머리회전검사가 전정질환의 진단에 좀더 유용하게 이용되려면 향후 해결해야 할 문제들이 몇가지 있다. 먼저 반응의 측정 문제로서 아직 완벽한 머리운동의 sensor가 없으며 전기안진검사로 안구의 움직임을 측정할 때 고주파의 움직임에서는 signal의 출력이 작아 정확한 측정이 어렵다는 점 등이 향후 개선방향으로 남아있다. 다음으로는 vergence의 문제인데, 이는 vergence 거리가 감소할수록 전정안구반사의 gain은 증가하므로17) VOR-EO에서는 검사 도중 vergence 거리가 계속 변할 수 있어 gain에도 영향을 미칠 수 있고, 여러 결과들을 비교할 때도 vergence 거리가 다른 조건에서 시행된 경우 이로 인해 결과가 다양하게 얻어질 수 있다는 것이다. 결론 능동적 머리회전검사는 주파수 범위가 일상 생활에서의 머리의 움직임에 따른 전정안구반사와 비슷하다는 점과 장비가 간단하고 검사가 쉽다는 점에서는 널리 보급되어 사용될 수 있는 검사법이다. 그러나 각 보고자 또는 검사방법에 따라 gain, phase, symmetry의 정상치가 다양하게 보고되므로 검사실마다 많은 정상인에서의 검사를 통한 자신의 기준을 설정해야 한다. 본 연구의 결과에 의하면 능동적 머리회전검사는 말초성 전정질환의 진단에 있어 일측성 전정기능의 약화를 진단하거나 측별을 구분하는데는 유용성이 없으나 양측성 전정질환의 기능적 변화를 진단하는데는 도움을 줄 것으로 사료된다.
REFERENCES
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