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Auditory and vestibular disorders
Korean Journal of Audiology 2011;15(1):25-31.
Epitympanic Development and Mastoid Pneumatization in Chronic Otitis Media with and without Cholesteatoma.
Hyun Jung Min, Sung Geun Kim, Joo Hwan Jung, Jin Hyeok Jeong, Seung Hwan Lee, Chul Won Park
Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, College of Medicine, Hanyang University, Seoul, Korea. shleemd@hanyang.ac.kr
Abstract
BACKGROUND AND OBJECTIVES
Chronic otitis media (COM) is strongly related to the degree of aeration of the middle ear and mastoid. The developmental pattern of these air cell systems can affect those of COM, especially cholesteatoma, or vice versa. We investigated several anatomical indexes representing the middle ear and mastoid air cell system to research their relationship with different types of COM. SUBJECTS AND METHODS: Temporal bone computed tomography were performed on 51 patients with cholesteatoma, 50 with COM, and 50 normal subjects. Height of epitympanum, degree of mastoid pneumatization and anterior epitympanic space (AES) development were measured. AES development was classified into three categories: undeveloped, single cell and multiple cells. Anatomical index measurements were compared according to the types of COM.
RESULTS
The mean height of epitympanum was 5.12mm in cholesteatoma, 6.04 mm in COM, and 7.40 mm in normal group (p<0.05). The degree of pneumatization was 20.9%, 17.2%, and 42.2% respectively. AES was undeveloped in 65%, single cell in 33%, and multiple cells in only 2% of cholesteatoma patients. In COM and normal groups, the proportions of AES were 60%, 30%, 10% and 7%, 48%, 45% respectively (p<0.05). Comparing between attic and pars tensa types of cholesteatoma, all indexes failed to show any difference. However, there was a significant difference in height of epitympanum between affected ear (5.12 mm) and contralateral ear (5.62 mm) in cholesteatoma group.
CONCLUSIONS
In patients with COM, the degree of development of epitympanum and AES are significantly lower than control group. We believe epitympanic underdevelopment may be related to the pathogenesis of COM, especially with cholesteatoma.
Keywords: Epitympanic space;Pneumatization;Cholesteatoma;Chronic otitis media

Address for correspondence : Seung Hwan Lee, MD, Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, Hanyang University College of Medicine, 249-1 Gyomun-dong, Guri 471-701, Korea
Tel : +82-31-560-2363, Fax : +82-31-566-4884, E-mail : shleemd@hanyang.ac.kr

서     론


  
중이의 병변은 해부학적, 생리학적, 그리고 세균학적 요인이 모여 발생되며, 만성 중이염에서 해부학적 요인의 분석은 중이염의 수술방법의 결정이나 재발의 방지 및 수술 중 합병증을 예방하는 데 중요하게 여겨지고 있다. 이러한 해부학적인 요인은 유전설과 환경설의 가설로 설명되어지고 있으며,1,2,3) 중이염과 유양동 함기화와의 관련성이 연구되면서 일측성 중이염 환자에서의 반대측귀에 대한 관심이 높아졌고, 임상적 특성과 방사선 검사결과의 관계를 통해 반대측귀에 중이염 발병의 잠재적 위험이 있다는 연구도 발표되고 있다.4,5) 
상고실은 유양동과 중이강을 연결시켜 유양동의 환기에 중요한 역할을 한다. 상고실의 환기는 고실횡경막(tympanic diaphragm)의 고실협부(tympanic isthmus)를 통해 이루어지고 있는데, 상고실형 진주종의 병태생리는 많은 가설과 논의가 있으나 이관의 기능부전과 중이강 음압형성에 따른 함입에 의한 것으로 보고 있다.6,7) 
전상고실(anterior epitympanic space: AES)은 추골 두부의 전방에 위치하는 작은 공간으로 고실개에서 기원하는 골성 격막인 cog에 의해 epitympanum proper(attic)로부터 나누어 진다. 전상고실은 주위의 중요한 구조물과의 연관성 및 진주종이 잘 재발하는 장소이기 때문에 이과 술자의 관심이 되어왔으며 전상고실의 발달정도가 중이질환의 형성에 연관성이 있을 것이라 추정된다.8) 
저자들은 진주종성 중이염의 병태생리에 상고실의 발달정도가 미치는 영향을 평가하기 위하여 진주종성 중이염군, 비진주종성 만성 중이염군 및 대조군에서 측두골단층촬영을 통해 상고실의 높이 및 전상고실의 발달정도와 유양동의 높이 및 유양동 함기화정도를 측정하여 각 군 간의 상고실 및 유양동 발달정도의 차이에 대해 비교하고자 하였다.

대상 및 방법

일측성 진주종성 중이염 51명의 환자를 진주종군, 폐쇄동 유양동 삭개술 및 고실성형술 1형을 시행받은 일측성 비진주종성 중이염 50명을 중이염군으로 하였고, 측두골 골절로 측두골 전산화단층촬영을 시행한 환자 중 반대측에 정상고막과 정상청력을 가진 50명 환자를 대조군으로 하였다. 진주종군은 남자 32명, 여자 19명이었고, 평균연령은 43.0세(15
~75세)였으며, 중이염군은 남자 16명, 여자 34명이었고, 평균연령은 46.1세(26~73세)였다. 대조군은 남자 39명, 여자 11명, 평균연령 37.2세(15~66세)였다. 
측두골의 해부학적 지표는 전산화단층촬영을 이용하여 확인하였다. 측두골 전산화단층촬영은 Somaton Plus 16 (Siemens medical systems, Erlangen, Germany)을 이용하였고, 안와의 하연과 외이도의 상연을 연결한 선(anthropologic baseline)에서 30
° 상향 회전하여 축상 단면을 얻었고 관상단면은 재건(reconstruction) 영상을 얻었다. 촬영조건은 120 kV, 50 mAs, 절편은 1.0 mm 간격으로 하였다.
상고실의 높이는 관상면에서 추골이 관찰되는 단면을 찾은 후, 고정된 기준을 삼기위해 안면신경의 고실분절에서 가상의 선을 긋고, 이 선과 추골이 만나는 점에서부터 고실개(tegmen tympani)까지의 길이를 측정하였다. 유양동의 높이는 같은 단면의 외이도의 상연 중간부위에서부터 유돌개(tegmen mastoideum)까지의 길이를 측정하였다(Fig. 1). 모든 값은 적어도 두 번 이상 측정되어 평균화하였다. 
전상고실은 기존의 연구를 바탕으로 발달이 안 된 경우, 단일함기세포(single air cell)로 이루어진 경우, 다중함기세포(multiple air cells)로 이루어진 경우로 분류하여 비교하였다(Fig. 2).9) 
측두골의 함기화정도는 외반규관이 잘보이는 축상면에서 window의 하한치를 -1,024 HU로, 상한치를 -200 HU로 설정한 후, Image J 1.38x(National institutes of health, USA)를 이용하여 전체 측두골 면적(T mm2=total area of temporal bone), 유양동 함기화 면적(A mm2=T-area of bony structure)을 구한 후 함기화율(aeration ratio=A/T)을 산정하였다. 
모든 측정인자들은 진주종과 비진주종성 중이염의 병변귀간에 비교하였으며, 더불어 진주종군 및 중이염군에서 병변귀와 건측귀, 건측귀와 대조군 귀간의 차이가 있는지에 대해서도 분석하였다.
통계분석은 SPSS 프로그램(Ver 12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하였고 p값이 0.05 미만일 경우를 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 하였다. 

결     과

상고실 및 유양동의 높이 
   병변귀의 상고실의 높이는 진주종군에서 5.1±1.6 mm, 중이염군에서 6.0±1.8 mm였고, 대조군에서 7.4±1.7 mm로 나타나 통계학적으로 의미 있는 차이를 보였다(ANOVA p=0.000, 사후검정(Post Hoc Test)에서도 각 두 그룹씩 의미 있는 차이를 보였다). 대조군을 제외하고, 진주종군과 중이염군간의 비교에서는 진주종군에서 상고실 높이가 중이염군에 비해 의미 있게 낮았다(p=0.015 by independent t-test). 병변귀의 유양동의 높이는 진주종군, 중이염군, 대조군에서 각각 7.0±2.1 mm, 7.9±1.9 mm, 9.4±1.9 mm로 나타나 의미 있는 차이를 보였으나(ANOVA p=0.000), 사후 검정상 각각의 병변귀와 대조군 사이에서만 유의한 차이가 있고, 진주종군과 중이염군 사이에서는 의미 있는 차이를 보이지 않았다(p=0.074 by independent t-test)(Fig. 3).
진주종군에서 병변측귀와 건측귀의 비교에서는 상고실의 높이가 각각 5.1±1.6 mm, 5.6±1.5 mm로 나와 의미 있는 차이를 보였고(p=0.011 by paired t-test), 유양동의 높이는 각각 7.0±2.1 mm, 7.5±2.3 mm로 차이를 보이지 않았다(p=0.076 by paired t-test)(Fig. 3). 또한 진주종군의 건측귀와 대조군을 비교하였을 때 상고실의 높이는 각각 5.6±1.5 mm, 7.4±1.7 mm(p=0.000 by independent t-test), 유양동의 높이는 각각 7.5±2.3 mm, 9.4±1.9 mm (p=0.000 by independent t-test)로 나타나 진주종 환자의 건측에서 상고실 및 유양동구의 높이가 대조군에 비해 상당히 낮음을 알 수 있었다(Fig. 3). 
중이염군에서 병변귀와 건측귀를 비교한 결과, 상고실의 높이는 6.0±1.8 mm, 6.0±1.4 mm로 나와 의미 있는 차이가 없었고(p=0.965 by paired t-test), 유양동의 높이도 7.9±1.9 mm, 8.3±1.9 mm로 의미는 없었다(p=0.066 by paired t-test). 중이염 그룹의 건측귀와 대조군의 정상귀를 비교하였을 때 상고실의 높이는 각각 6.0±1.4 mm, 7.4±1.7 mm(p=0.002 by independent t-test), 유양동의 높이는 8.3±1.9 mm, 9.4±1.9 mm(p=0.034 by independent t-test)로 나타났다(Fig. 3). 

전상고실의 발달정도 
   진주종군의 병변귀에서 전상고실이 발달이 안 된 경우가 64.7%, 단일함기세포로 이루어진 경우는 33.3%, 다중함기세포인 경우가 2%였고, 중이염군에서는 각각 60.0%, 30.0%, 10.0%, 대조군에서는 각각 6.0%, 48.0%, 46.0%로 나타나 세 군 사이에 의미 있는 차이를 보였다(p=0.000 by chi-square test)(Table 1). 특히 대조군에서는 94%에서 단일 또는 다중세포의 함기화 상태를 보여 진주종군 및 중이염군과 통계상 의미 있게 차이가 있었다. 그러나 진주종군과 중이염군에서 병변귀를 비교했을 때에는 두 군 간에 유의성이 없었다(p=0.272 by chi-square test)(Table 1).
병변귀와 건측귀를 비교해보았을 때 진주종 환자의 건측귀는 발달이 안된 경우가 47.1%, 단일세포형이 45.1%, 다중세포형인 경우가 7.8%였고, 중이염 환자의 건측귀는 32.0%, 54.0%, 14.0%로 나타나 두 환자군 모두 건측귀에서 좀 더 단일, 다중세포로 발달되는 경향을 보였으나 통계적 유의성은 없었다(p=0.127, p=0.111 by chi-square test). 환자군의 건측귀와 대조군의 정상귀를 비교했을 때에는 유의한 차이를 보였다(p=0.000, p=0.006 by chi-square test)(Table 1).

유양동의 함기화 정도 
   진주종군 및 중이염군의 병변귀와 대조군에서 유양동 함기화율은 각각 20.9±8.6%, 17.2±6.5%, 42.2±9.5%로 나타났다(p=0.000 by ANOVA)(Fig. 4). 대조군의 값이 큰 관계로 대조군을 제외하고, 진주종군과 중이염군의 병변귀를 비교해보았을 때 중이염군에서의 함기화율이 의미 있게 적었다(p=0.045 by independent t-test)(Fig. 4).
병변귀와 건측귀의 비교에서 진주종군에서는 병변측 함기화율이 20.9±8.6%, 건측 함기화율이 28.2±11.5%로 나타나 의미 있는 차이를 보였다(p=0.000 by paired t-test). 중이염군 역시 병변측 17.2±6.5%, 건측 28.5±13.5%로 의미 있는 차이를 보였다(p=0.000 by pair t-test). 진주종군과 중이염군의 건측귀를 대조군의 함기화율인 42.2±9.5%와 각각 비교한 결과 두 환자군의 건측귀가 정상대조군의 함기화율보다 상당히 낮았다(p=0.000 by independent t test)(Fig. 4).

상고실형 진주종 및 긴장부형 진주종에서의 각 지표의 비교
진주종 그룹을 상고실형(attic type, 32예)과 긴장부형(pars tensa type, 19예)으로 나누어 비교해본 결과 병변귀의 상고실의 높이는 각각 5.0±1.6 mm, 5.3±1.5 mm, 유양동의 높이는 7.3±1.9 mm, 6.6±2.3 mm로 측정되어 의미 있는 차이는 없었다(p=0.596, 0.226 by independent t-test) (Table 2). 
전상고실의 발달정도는 상고실형에서는 발달이 안된 경우가 68.8%, 단일세포형이 28.1%, 다중세포형인 경우 3.1%로, 긴장부형에서는 57.9%, 42.1%, 0%로 나타나 두 군간의 유의성은 없었다(p=0.470 by chi-square test). 
진주종 군에서 상고실형과 긴장부형의 유양동의 함기화율의 차이는 22.7±8.9%, 18.0±7.6%로 긴장부형 진주종에서 함기화율이 적은 경향이 있으나 의미는 없었다(p=0.057 by independent t-test)(Table 2). 

함기화율과 상고실의 높이의 상관관계(Correlation between pneumatization and height of epitympanum)
   진주종군에서는 함기화정도와 상고실의 높이와는 상관관계가 없었다(r=-0.107, p=0.453). 중이염군와 대조군 정상귀에서는 함기화율이 커질수록 상고실의 높이도 높은 경향을 보였다(중이염 귀 r=0.396 p=0.030, 대조군 귀 r=0.418 p=0.024)(Fig. 5). 

고     찰

진주종성 중이염의 발생기전은 아직까지 논란이 많지만 현재까지 제시된 후천성 진주종의 발생기전의 가설로는 고막함몰이나 심부 외이도 상피의 유입에 의한 상피설, 중이의 점막세포가 중층편평상피로 되는 화생설, 또는 기저세포 과다 증식설, 고막 함입낭형 등이 있다.10,11) 많은 의견에도 불구하고, 상고실형 진주종이 상고실의 함몰낭(retraction pocket)에서 기원한다는 점에서는 대부분 동의하며,10) 이러한 상고실의 함몰은 많은 경우에서 이관 폐쇄로 인하여 중이내 음압이 증가하고, 이완부의 지지부가 소실되면서 상고실의 무기증(atelectasis)이 진행되어 나타난다.7) 중이의 압력은 이관의 기능부전과 동시에 유양동의 함기화의 정도에 의존하는데, 만성 중이염 또는 진주종성 중이염을 갖는 어린이들은 좀 더 경화형 함기도를 보이며,8) 함기화가 낮은 유양동은 이완부의 함몰과 연관되어 있어 무기증의 고위험군이며 나아가 진주종을 형성한다고 하였다.12) 또한 Sadé13)는 함기화가 낮은 유양동이 중이내 음압과 연관되어 무기증을 유발한다고 하였는데, 이는 함기화가 좋은 유양동이 중이내 압력을 조절하는 완충역할을 한다는 것을 의미한다. 
최근에는 상고실 횡경막(epitympanic diagragm)의 미세현미경 해부학적 연구가 관심을 받고 있는데 Palva14)에 의하면 세 개의 추골추벽(malleal ligamental fold)과 2개의 순수한 membranous folds를 갖는 고실횡격막이 큰 상고실영역(large epitympanic compartment)의 바닥을 형성하고, 이 부위는 고실협부(tympanic isthmus)를 통해 중이와 연결되어 함기화가 이루어지며, 횡경막의 아래 영역인 Prussak 공간은 작고, 외측에 위치하며 상고실 영역(upper floor compartment)과 독립적으로 함기화가 이루어진다고 하였다. Complete tensor fold가 있는 경우에는 전고실(protympanum)에서 상고실로의 환기의 유일한 경로가 고실 협부인데, 고실 협부의 차단이 있는 경우 선택적으로 상고실의 환기저하가 유발되어 전상고실의 발달저하 및 함기화저하(hypodevelopment and hypopneumatization)상태의 기초가 되어 결국 상고실 진주종을 형성하게 된다.10,14)
Marchioni의 연구에서는 상고실형 진주종환자에서 전상고실의 크기를 축상단면에서 전후, 수평 길이를 재고, 관상단면에서 상하 길이를 측정하여 환자의 건측귀와 비교하였는데 모든 값에서 병변귀의 길이가 의미 있게 작았다.10) 이 연구에서는 저함기화된 전상고실이 선천적인 형태라 중이내 압력을 완충할 수 있는 능력이 제한되어 고실내 압력의 감소를 유발시키고, 함몰이 발생하여 결과적으로 진주종을 형성한다는 가설과, complete tensor fold 등으로 인하여 후상고실(posterior epitympanum)과 전고실(protympanum)으로부터 전상고실로의 환기가 안되어 선택적으로 만성적인 상고실의 환기저하가 유발되어, 결과적으로 상고실의 내함과 진주종을 유발한다는 가설을 병인으로 제시하였다.10)
내이 증상으로 CT를 찍은 환자들을 대상으로 전상고실의 크기 및 모양을 관찰한 Petrus9)의 연구에 의하면 50명의 환자의 100개 귀에서 61개는 전상고실이 단방형의 세포로, 39개의 귀는 다방형의 세포로 이루어졌다고 하였고, 25명(50%)은 양측 단방형, 14명(28%)은 양측 다방형의 형태로 보여 78%에서 양측 전상고실이 대칭적인 모양을 보인 반면 11명(22%)은 일측은 단방형, 반대측은 다방형으로 이루어져 대다수가 대칭적인 형태를 보인다고 보고하였다.
진주종성 중이염 등으로 CT를 찍은 환자들을 분석한 여러 연구에서는 반대측 귀에서의 비정상적인 소견을 밝히며 일측성 중이염 환자의 반대측에 병변이 발생할 잠재적 위험이 있다는 의견을 제시하였다.4,5,15) Sato 등15)은 유양동 측면 X선 사진에서 유양동의 윤곽선의 면적을 측정하여 일측성 진주종성 중이염 환자의 반대측 귀가 대조군의 귀에 비해 유의하게 감소되어 있었다고 보고하였다. Khalil 등4)은 일측성 진주종성 중이염 환자의 반대측 귀를 관찰한 결과, 정상 고막소견을 보이는 경우는 28%에 불과하였으며, 유양동의 크기도 진주종귀, 반대측귀, 정상 대조군귀에서 각각 6.1, 12.68, 29.92 cc로 측정되어 유의한 차이를 보인다고 하여 진주종환자의 반대측귀에 대한 장기적인 추적을 권유하였다. Selaimen 등5)의 연구에서도 전체 중이염환자의 반대측 귀에서 75.2%의 비정상적인 소견을 발견하였는데, 고막의 내함이 가장 많이 존재하였으며(38%) 고막천공, 진주종, 고실경화증 등의 순서로 나타났고, 전체 환자 중 비진주종성 중이염 환자에서는 69.9%, 진주종성 중이염 환자에서는 83.3%에서 반대측귀의 비정상적인 소견을 보인다고 하였다.
본 연구는 임상적으로 중이염수술시 유양동에서 상고실로 접근할 때 전산화단층촬영의 관상면에서 고실개 및 유돌개까지의 높이를 많이 참고하기 때문에 상고실의 높이와 유양동의 높이를 측정하게 되었으며, 상고실은 고막장근건(tensor tympani tendon)을 기준으로 삼으나 본 연구에서는 중이병변으로 전산화단층촬영내 음영구별이 쉽지 않을 것을 고려하여 안면신경의 고실분절을 기준으로 삼았다. 또한 진주종성 중이염의 상고실의 발달정도를 비교하기 위하여, 중고실내의 염증이 심한 만성중이염을 배제하기 위하여 비진주종성 중이염 환자를 폐쇄동 유양동 삭개술 및 고실성형술 1형을 시행받은 환자로 한정하였다. 
본 연구의 결과에 의하면 상고실의 높이 및 유양동의 함기화정도, 전상고실의 함기화 발달정도 모두에서 정상 대조군에 비하여 만성 중이염 및 진주종성 중이염 병변귀에서의 발달정도가 의미있게 낮았으며, 특히 환자군의 건측귀와 정상대조군과의 비교에서도 의미있는 차이를 보였다. 이는 중이염 환자군의 상고실 및 유양동의 발달에 있어 양측 이관의 부전과 더불어 유전적인 형태학적 발달부전의 가능성을 대해 고려해볼 수 있는 측정결과로 생각된다. 
상고실의 높이에서는 진주종환자의 경우 병변귀와 건측귀가 의미있는 차이를 보인 반면 만성 중이염 환자의 병변귀과 건측귀는 거의 같은 높이를 보이고, 유양동의 높이에서도 진주종환자 및 만성 중이염 환자의 병변귀와 건측귀의 차이가 모두 의미없었던 점을 보아, 상고실의 발달정도가 비진주종성 만성 중이염보다는 진주종성 중이염의 발생과정에 좀더 관여할 수 있음을 고려해볼 수 있었다. 또한 상고실의 높이는 진주종군의 변변귀에서 비진주종성 중이염의 병변귀보다 의미있게 낮은 반면 유양동 함기화상태는 더 좋았는데, 이는 진주종성 중이염에서 후천적으로 상고실 횡경막 등에서 선택적으로 상고실의 환기저하가 발생했을 가능성을 고려해볼 수 있을 것으로 생각된다. 
진주종군에서 상고실형과 긴장부형 사이에서는 여러 측정인자가 크게 의미가 없었는데, 이는 진주종의 발생과정이 상고실로만 설명될 수는 없으며, 따라서 고실동 및 안면신경와 등의 중이내의 여러 구조에 대한 연구가 추가적으로 시행되어야 할 것으로 생각되어진다. 또한 진주종의 경우 병의 자연적인 진행과정을 지켜보기 어려운 질병상의 특징으로 인하여 다양한 파급단계의 진주종이 동시에 연구에 포함되었으며, 파급과정에 대한 세부적인 분류가 어렵기 때문에 이와같은 결과가 나온 것으로 생각된다. 
대다수의 연구 및 본 연구에서도 일측성 중이염 환자에서의 건측 귀의 변화가 진주종성 중이염의 결과로 진행하는지에 대한 장기적인 추적이 부족하여 연구의 한계가 있으나, 중이염 환자에서 건측귀가 병적인 상태로 변화할 가능성에 대해서는 지속적인 경과관찰 및 병변 발생시 조기 치료의 권장은 필요할 것으로 사료된다. 
결론적으로 진주종성 중이염에서 상고실의 높이가 유양동의 높이 및 만성 중이염의 상고실 및 유양동의 높이보다 의미있게 낮고, 전상고실의 함기화정도가 낮으며, 반면 유양동 함기화 상태는 만성 중이염에 비해 좋은 점을 비교하여 볼 때, 만성 중이염에 비하여 상고실 및 전상고실의 함기화 불량 및 발달정도가 진주종의 발생에 좀더 관여할 수 있다는 점을 생각해볼 수 있으며, 따라서 진주종의 발생에 있어 고실횡경막의 환기경로의 역할에 대해 좀 더 연구가 필요할 것으로 생각된다. 

결     론

본 연구에서는 진주종성 중이염에서 비진주종성 중이염에 비하여 상고실의 높이가 낮고 전상고실의 함기화 정도가 낮은 반면, 유양동 함기화 상태는 좋은 것으로 나타났으며, 상고실 및 전상고실의 발달정도가 진주종의 발생과정에 관여할 수 있음을 고려해볼 수 있었다. 또한 진주종 및 비진주종성 환자의 건측귀가 대조군에 비하여 상고실의 높이, 전상고실의 발달정도, 유양동 함기화가 낮게 나타나 양측 이관의 부전과 더불어 형태학적 발달부전에 가능성도 생가해볼 수 있을 것으로 사료되며, 병적상태로 변화할 가능성에 대하여 지속적인 추적관찰이 권장된다. 


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