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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 1997;40(9): 1244-1249. |
| Ultrastructure of Temporalis Muscle Fascia Used as Molded Ear Drum Graft. |
| Moon Suh Park, Seung Yeob Woo, Jung Ho Choi, Chin Saeng Cho, Yong Bok Kim |
| Department of Otorhinolaryngology, College of Medicine, Hallym University, Seoul, Korea. |
| 고막주형의 용도로 처리된 인간측두근막의 미세형태 |
| 박문서 · 우승엽 · 최정호 · 조진생 · 김용복 |
| 한림대학교 의과대학 이비인후과학교실 |
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| ABSTRACT |
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Molded tympanic graft is beneficial in the difficult cases of middle ear surgery, for instance, total perforation of ear drum or revision surgery. For producing molded graft, it is essential to treat the graft material with physico-chemical methods. However, morphological change by influence to the epithelial migration by treatment of graft have not been clarified. To evaluate the morphological effects of molding process on the graft, human temporalis muscle fascias were taken and molded through drying, heating or treatment with chemical preservatives. Their ultrastructures were also evaluated using scanning electron microscope. In molding process, drying of fascia produced widening of interfiber space as well as flattening and fusion of fibers. Heating of fascia produced crater-like defects with amorphous matrix. Formaldehyde preservation induced more remarkable changes of fascia than alcohol. |
| Keywords:
Temporalis muscle fasciaㆍEar drum graftㆍMolding |
서론
주형이식(molded graft)에 의한 고막이식은 중이수술시 전재건(total reconstruction)이나
재수술례등에 있어 많이 사용되고 있는 방법으로 수술시 고막의 형태를 생리적인 원래의 모양으로 복원하려는 목적에서 고안되었다. 1975년 Perkins12)는 측두근막에 formaldehyde 처리를 하여 주형에 본을 뜨는 과정을 통해 그 형태를 변형시킴으로서 수술에 있어서 해부학적, 기능적인 이점을 살렸고 그외 많은 술자들6)14)19) 이 동일한 방법을 이용한 시도를 하였다. 그 외에 주형이종이식도 유사한 방법으로 개발되었으며21) 자연의 고막형태는 아니나 그 기본개념은 동일한 원추형 이식물(cone-shaped graft)도 개발되었다.7) 그러나 이러한 형태변화를 위해서는 이식물에 여러 가지 물리화학적인 자극을 통해 구성교원질의 변화를 유도하는 것9)이 필수적인데, 그러한 자극들이 이식조직에 미치는 영향에 관한 연구는 아직 미미하며 그들이 수술결과에 변수로서 작용할 것인가 하는 점도 확실히 밝혀져 있지 않다. 저자들은 고막의 주형이식물 사용에 있어 처리과정이 조직에 미치는 영향을 규명하려는 목적으로 주형이식의 처리단계를 편평화, 건조, 열처리, 화학적 교차결합에 의한 변성으로 나눈 후 주요한 단계의 처치가 인간측두근막의 세포외기질(extracellular matrix)의 표면에 미치는 형태학적 영향을 알아보았다.
실험재료 및 방법
중이수술을 위해 본과에 입원한 환자 15명을 대상으로 수술시 측두근 중앙부에서 여분의 측두근막을 15편 채취한 후 실험에 임하였는데 Perkins의 방법13)을 응용하여 주형이식의 처리단계를 재현하였으며 그 방법은 아래와 같다.
1) 먼저 근막을 편편하게 편 후 혈액과 근육 및 지방조직을 수술현미경을 이용하여 제거하였다. 그후 전체적으로 두께의 변화가 가장 적은 곳을 골라 1.5×2cm의 크기로 자르고 유리판을 이용하여 육안상 근막이 손상되지 않는 한도내에서 편평화(flattening) 시켰다. 다음 고막과 외이도 내측모양의 positive cast로 특별히 제작된 플라스틱 주형에 근막을 씌우고 주름이 없도록 편 후 전기건조기를 이용하여 30cm거리에서 10분간 건조시켰다(Fig. 1).
2) 플라스틱 주형을 씌운 상태에서 lamp를 이용해 섭씨 70∼80도의 열을 5분간 가했다.
3) 근막이 부착된 주형을 70% alcohol, 10% form-aldehyde에 각각 15∼30일간 처리하였고 그후 주형에서 근막을 분리했다.
신선한 측두근막 2편과 상기한 1단계의 처리를 마친 5편, 2단계까지 마친 5편, 건조 후 약물처리를 거친 3편씩의 근막을 각각 2.5% glutaraldehyde용액으로 고정한 후 계열 ethanol 및 critical point dryer로 탈수하고 gold palladium으로 피복한 뒤 주사전자현미경(Hitachi S-2500)을 이용하여 그 표면의 미세구조 변화를 관찰하였으며 부가적으로 동종측두근막인 Fascia temporalis(Tutoplast, Biodynamics Inc, Florida)의 미세구조도 같은 방법으로 관찰하였다.
결과
1. 신선한 측두근막
건강한 교원질섬유가 좁은 간격으로 일정하게 배열되어 있으며 일정한 층의 두께를 이루고 있었다(Fig. 2).
2. 건조한 측두근막
전반적으로 섬유가 불규칙적으로 배열되어있고 편평화되어있으며 서로간에 융합된 양상도 나타났다(Fig. 3). 고배율(2000배)에서 비로소 섬유와 미세섬유의 망(network)이 나타났으며 부분적으로는 무정형적인 구조를 보였다(Fig. 4).
3. 건조 후 열처리한 측두근막
정상 섬유등의 구조물들은 거의 보이지 않고 전체적으로 무정형적인 근막위로 다양한 크기와 모양의 crater-like defect들이 다수 관찰되었다(Fig. 5).
4. 건조 후 alcohol과 formaldehyde 처리를 거친 측두근막
Formaldehyde군의 경우 전체적으로 섬유배열이 불규칙하고 섬유의 부종 양상이 보이며 섬유간 간격이 넓어졌다(Fig. 6). Alcohol군의 경우 비슷한 양상을 보였으나 formaldehyde군보다 섬유배열이 보존되어있는 양상을 보였다(Fig. 7).
5. Fascia temporalis(Tutoplast)
섬유가 전체적으로 잘 보존되어있고 그 배열에 있어 섬유간 거리가 넓어져 있지만 그 정도가 크지는 않았다(Fig. 8).
고안
고막이식에 있어 가장 중요한 문제는 이식시 천공 고막연으로부터의 표피의 이주(epithelial migration)속도보다 이주의 발판이 되는 이식물질의 붕괴 속도가 더 늦어야한다는 점이라고 할 수 있는데 가장 많이 사용되는 자가측두근막이 다른 물질들에 비해 비교적 크고 정연한 형태의 섬유들을 함유하고 있어 이식에 유리하나8) 최상의 발판 재료(scaffolding material)인가 하는 점에서는 의문의 여지가 있다. 이러한 발판 효과는 이식물질이 함유하는 교원질의 질에 좌우되는 바, 이러한 문제의 해결방안으로 순수한 외인성의 reconstituted collagen의 개발이 연구중에 있다.11)16) 또 한편 상기한 모든 문제점들을 해결할 수 있는 방안으로 합성재료의 이식3)이 시도되고 있으나 이물질로서의 한계성을 극복하기에는 많은 연구가 필요할 것으로 여겨진다.
고막성형술만을 두고볼 때 그 기술적인 어려움은 90%이상에 이르는 성공률이 예증하듯 대부분 해결된 듯 하나 이는 아직 매우 숙달된 술자에 한하는 경우일 것으로 향후 문제는 비교적 숙련이 안된 술자도 간편하고 빨리, 성공적으로 시행할 수 있는 술식 및 재료의 개발에 있을 것이라고 사료되며 최근의 연구성과도 이점을 목표로 하여 이루어지고 있다.
고막이식시 원래의 고막모양이 유지된다면 가장 이상적이겠으나, 술후 원래의 형태는 소실되는 것이 보통이므로18) 이를 복원하려는 노력에서 주형이식의 개념이 생겼다고 할 수 있다. 본 실험에서 사용한 여러 가지 주형방법의 단계는 부분적으로는 일상적인 이과적 수술에서 흔히 사용되고있는 방법들인데, 즉 측두근막을 건조시켜 사용상 이점을 얻거나 열을 가해 건조시간을 단축시키는 작업등이 그것이다. 또 약제를 이용한 처리는 변형된 근막의 형태를 반영구적으로 고정시키는 작업으로서, 이러한 교원질구조를 안정시키기 위한 방법은 “tanning”이라는 이름으로 이미 의료에 많이 이용되고있는 처리과정이다. 즉 chromium을 이용한 교차결합은 catgut봉합사의 제조에서 사용되어온 방법이고 현재 대부분의 의약용 교원질제제의 교차결합에는 대부분 aldehyde군의 약제5)10)가 이용되고 있다. 또 실제로 fasciaform graft에는 formaldehyde가 사용되고있고13) 그 외에 많은 분야의 동종이식에서 glutaraldehyde가 이용되고있다.15)
고막이식물질을 약제로 처리할 시 획득할 수 있는 장점은 우선 이식물질의 단백질 중합작용에 의하여 물리적으로 단단해지고 긴장도가 증가된다는 사실이다.1) 또 이식된 물질내를 통과하여 일어나는 표피의 이주가 고실성형술 후 생기는 재발성 진주종의 원인이 될 수 있다는 보고4)가 있고 신선한 근막이 약제 처리된 근막에 비해 자가분해 및 흡수가 빨리 일어난다는 사실을 감안한다면 이렇게 처리된 근막은 상기한 표피의 이식물을 통한 이주를 막는 벽으로서 역할을 할 수 있을 것이다.
주사전자현미경을 이용한 관찰 결과 신선한 측두근막과 여러 방법으로 화학 처리된 동종근막, 열처리과정등을 거친 근막등에서 의미 있는 형태적 차이를 나타내었는데 이러한 결과는 고막이식물의 생존에 있어서 물리적 구조의 새로운 역할을 시사하고 있다. 즉 가열 후 나타나는 crater-like defect의 경우 물리적인 함몰부위이므로 고막이식시 표피가 자라 들어오는 과정에서 각질의 축적도 가능하리라 여겨지는데 그런 의미에서 Boedts4)가 제시한 micro-cholesteatoma의 형성 가능성도 고려되어야 할 것으로 생각된다. 이러한 함몰부는 근막 교원질층의 강한 열에 의한 건조와 변성에 의해 변화된 단백의 기포가 생겼던 것을 암시하고 있다.17) 또 건조의 경우도 열처리과정만큼은 아니었지만 표면 섬유간의 간격이 넓어지거나 서로간에 융합이 되는 등의 변화가 있었는데 임상적으로 의미 있는 소견은 아닐 것으로 여겨진다. 약제 처리에 있어 formaldehyde는 alcohol보다 더 심한 근막표면의 변화를 초래하였는데 이러한 결과는 Barbara등2)의 연구와는 상반된 것으로서, 이론적으로는 alcohol의 조직변화 기전이 고정(fixation)이 아닌 탈수이기 때문에 조직의 손상이 일어나고 formaldehyde는 조직에서 상대적으로 수분을 함유한 채 단백질 gel을 경화시키므로 형태의 변형이 미약할 것으로 예상하였으나 결과는 반대였는 바, 사용된 약제의 농도가 원인일 것으로 생각된다.
Tutoplast의 경우 신선한 근막과는 차이가 나지만 비교적 원래의 모양을 잘 유지하고 있었는데 이것은 본 물질이 유기용매로 처리되었으므로20) 탈수과정에서 조직파괴가 일어나지 않았고 본 실험에서와 같이 형태변형을 위해 처리되지 않았기 때문이라고 생각된다.
이상과 같이 물리화학적으로 처리되어 전자현미경상 관찰된 물리적 구조의 차이는 임상에서 고막의 성형시 그 치유과정에 영향을 미칠 수도 있는 변수라 사료되며 이렇게 형태적으로 변화된 표면의 생화학적인 분석에 대한 연구도 뒤따라야 할것이다.
결론
고막의 주형이식을 위한 측두근막의 처리방식에 있어서 각단계의 처리방법이 근막표면의 미세구조에 미치는 영향을 관찰한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
1) 건조과정은 섬유의 편평화와 융합 그리고 섬유간 간격의 증가를 초래했다.
2) 열처리과정은 표면에 crater-like defect를 만들었다.
3) 약품처리과정에 있어 formaldehyde는 alcohol 보다 더 많은 물리적 변화를 일으켰다.
이상의 결과로 주형이식용 근막의 처리는 근막의 표면을 따라 일어나는 표피이주 및 성장에 있어 부정적인 변수로서 작용할 가능성이 있다고 사료되었다.
REFERENCES
1) 박문서, 엄대식, 조장호 등：고막이식을 위하여 Glutaraldehyde로 처치한 측두근막에 관한 연구(제 1 보). 한이인지. 1993；36(1)：5-14
2) Barbara M, Modesti A, Caggiati A, et al：Effect of intraoperative manipulation and preservation on fascia temporalis used in tympanoplasty. Acta Oto-Rhino-Laryngologica Belgica. 1993；47：6-11
3) Bakker D, van Blitterswijk CA, Hesseling SC, et al：Tissue/biomaterial interface characteristics of four elastomers. A transmission electron microscopical study. J Bio Mat Res. 1990；24：277-293
4) Boedts D, De Cock M, Andries L, et al：A scanning electron microscopic study of different tympanic grafts. Am J Otol. 1990；11：274-277
5) Camilleri JP, Pornin B, Carpentier A：Structural changes of glutaraldehyde treated porcin bioprosthetic valves. Arch Path Lab Med. 1982；106：490-496
6) Hicks GW, Wright JW, Wright Jr JW：Tympanoplasty using formaldehyde formed fascia grafts. Laryngoscope. 1979；89：1307-1315
7) Jansen C：The use of heterologous collagen in tympanoplasty. Laryngoscope. 1991；101：320-322
8) Lyons GD, Dyer RF, Ruby JR：Morphologic analysis of tympanic membrane grafts. Laryngoscope. 1977 ；87：1705-1709
9) Marquet J：Reconstructive microsurgery of ear drum by means of a tympanic membrane homograft：preliminary report. Acta Otolaryngol. 1966；62：459-464
10) McIntosh CL, Michaelis LL, Morrow AG, et al：Atrioventricular valve replacement with the Hancock porcine xenograft. A five year clinical experience. Surgery. 1975；78：768-775
11) Patterson ME：Experimental tympanic membrane closure with collagen film. Arch Otolaryngol. 1967；86：486-489
12) Perkins R：Grafting materials and methods in reconstructive ear surgery. Ann Otol Rhinol Laryngol. 1975；84：518-526
13) Perkins R：Tympanic membrane reconstruction using formaldehyde formed autogenous temporalis fascia：Twenty years experience. Otolaryngol Head Neck Surg. 1996；114：366-379
14) Pfleiderer AG, Moffat DA：The fasciaform graft：A technique for the repair of large perforations of the tympanic membrane. J Otolaryngol. 1988；13：427-434
15) Richard FM, Knowles JR：Glutaraldehyde as a protein cross linking reagent. J Mol Biol. 1968；37：231 -233
16) Salen B, Simbach I：Exogenous collagen in the closure of tympanic membrane perforations. J Laryngol Otol. 1965；79：159-165
17) Shenoi PM：Autogenous temporalis fascia grafts. J Laryngol Otol. 1982；96：801-810
18) Tonndorff J, Khanna SM：Total myringoplasty：Functional aspects. Acta Otolaryngol. 1972；73：87-93
19) Trotoux J, Geoffray B, Deffrennes D, et al：Reconstitution tympanique par greffes moul es int r t et r sultats. Ann Oto-Laryng (Paris). 1986；103：437-442
20) Tutoplast：Safety documentation. Biodynamics international GmbH, 1995
21) Zini C, Sana M, Bacciu S, et al：Molded tympanic heterograft. Am J Otol. 1985；6：253-256
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