Analysis of Factors That Contribute to Elevation of Bone Conduction Threshold Following Mastoidectomy through Temporal Bone Computerized Tomography

Kang, Hee Joon; Chung, Myung Ho; Suh, Han Kyu; Chae, Sung Won; Hwang, Soon Jae

Original Article

Auditory neuroscience,

Korean Journal of Audiology 2001;5(2):91-97.

Analysis of Factors That Contribute to Elevation of Bone Conduction Threshold Following Mastoidectomy through Temporal Bone Computerized Tomography

Hee Joon Kang¹, Myung Ho Chung¹, Han Kyu Suh², Sung Won Chae¹, Soon Jae Hwang¹

¹Department of Otolaryngology-Head Neck Surgery, Korea University College of Medicine, Seoul
²Dasarang Otolaryngology Hospital, Ansan, Korea

측두골 전산화단층촬영을 통한 만성중이염 수술 후 골도역치 상승에 관여하는 해부학적 인자의 분석

강희준^¹^, 정명호^¹^, 서한규^²^, 채성원^¹^, 황순재^¹

^¹고려대학교 의과대학 이비인후-두경부외과학교실
^²다사랑 이비인후과

Abstract

Background and Objectives：Drill-generated noise during chronic ear surgery has been incriminated as a cause of sensorineural hearing loss in the operated ear. The safety of the inner ear during mastoid drilling depends on avoiding the transmission of amounts of energy to the labyrinthine fluid which will exceed the tolerance of the inner ear structure. It is induced by the conduction of drill noise through bone vibration to the inner ear or by impaired circulation around the inner ear. Until now, the noise levels have been considered to be influenced by the size of the burr, the type of the burr, and the duration of drilling.

Materials and methods：The pure tone thresholds of 124 patients who underwent intact canal wall mastoidectomy with tympanoplasty type 1 were assessed preoperatively, and at 1 month, 3 months, and 6 months postoperatively. The patients were classified into 3 groups according to the degree of bone conduction threshold degeneration in the audible frequency range and at high frequency range. The soft tissue density of the epitympanum & the mastoid process, the size of the antrum & the mastoid process, the distance between the malleus head and tegmen tympani & lateral attic wall were measured on temporal bone CT.

Results：Analysis of the relationship between each factor and postoperative bone conduction thresholds revealed a statistically significant degeneration in bone conduction threshold in both the audible frequency range and in the high frequency range when the density of the mastoid process density was increased. Also, there was a statistically significant decrease in the distance between the head of malleus and the lateral attic wall in the patient group with bone conduction threshold degeneration in the audible frequency range.

Conclusion：We believe that in cases where the mastoid process is severely sclerotic, or when the malleus is close to the lateral attic wall on preoperative temporal bone CT, meticulous care should be taken in using the drill as a precaution against degeneration in postoperative bone conduction threshold.

Keywords: Mastoidectomy;Drill noise;Temporal bone CT;Bone conduction threshold.

교신저자：황순재, 425-020 서울 구로구 구로동 80 고려대학교 의과대학 구로병원 이비인후과
전화) (02) 818-6748(연구실), 818-6157, 전송) (02) 868-0475, E-mail : kughorl@hanmail.net

서 론

만성중이염의 외과적 치료에 이용되는 유양돌기삭개술은 비가역적인 병변의 제거와 청력개선을 치료 목표로 하고 있다. 그러나 술후 합병증으로 감각신경성 난청이 발생할 수 있는데 이는 주로 미로 누공의 발생, 등골판 골절이나 탈구, 또는 과도한 이소골의 조작 같은 의인성 원인에 의하여 발생한다.^1-3) 그러나 수술시 사용하는 드릴의 진동과 소음이 내이에 전달되어 감각세포에 손상을 주어 일시적 혹은 영구적인 감각신경성 난청을 초래하기도 한다.³⁾⁴⁾
유양돌기삭개술에 사용하는 드릴은 약 100~110 dB SPL(sound pressure level)의 소음을 내며⁴⁾⁵⁾ 소음의 크기는 burr의 크기가 클수록, diamond burr보다 cutting burr의 소음이 크며, drill사용 시간이 길수록 내이 손상이 증가하는 것으로 알려져 있다.^3-5)
드릴의 소음이 내이로 전달되는 과정은 골전도를 통하여 이루어지며 주로 두가지 경로를 통한다. 유돌부에서 발생한 소음이 두개골에 진동을 일으키고 이 진동이 상고실을 통하여 추골과 침골을 진동시켜 와우에 음에너지를 전달하는 관성개념(inertia bone conduction concept)과, 골진동이 직접 와우벽에 전달되어 와우벽이 압박되면서 임파액이 진동되어 와우모세포가 음을 감지하는 골압박개념(bone-compression concept)이 있다.¹⁾⁶⁾ 따라서 유양동에 가해진 소음이 내이로 진행되는 과정에서 음을 전도하는 매체의 역할이 중요하다고 할 수 있다.
본 연구에서는 유양동에서 발생한 소음이 내이로 전달되는 과정에서 매체가 되는 유양동과 상고실의 밀도, 상고실벽과 이소골 사이의 거리 같은 해부학적 인자들이 골전도에 중요한 영향을 줄 수 있을 것으로 생각되어 만성중이염 수술 후 골도 청력이 떨어진 환자와 보존된 환자에서 골도 역치와 해부학적 인자들과의 상관 관계를 알아보았다.

대상 및 방법

대 상

1995년 8월부터 1998년 8월까지 고려대학교 구로병원에서 진주종성 중이염을 제외한 만성 화농성중이염으로 외이개도 후벽보존술 및 제 1 형 고실성형술 또는 실험적 유양동 개방술를 시행받고 6개월 이상 추적 청력검사가 가능했던 124례를 대상으로 하였다. 모든 환자는 동일한 수술자가 수술하였고, 환자의 연령은 15세에서 58세까지 평균 36세였다.
이전에 귀수술을 받은 과거력이 있거나, 두부 외상, 소음성 난청, 약물 중독에 의해 감각신경성 난청의 가능성이 있었던 환자와 선천성 난청 및 노인성 난청 소견을 보였던 환자는 대상에서 제외하였으며 수술중 미로 누공, 이소골 연쇄 단절 등이 확인되었던 환자와 유양동 환기를 위하여 후방고실절개술을 시행한 환자는 제외하였다.

방 법

수술은 전기드릴(Bien Air, Switzerland) 8 mm cutting burr를 사용하여 피골을 개방하고 S-상 정맥동, 중두개 수막판의 봉소를 모두 제거하고 유양돌기 첨부은 이복근절까지 개방하였고 유돌동이 확인되면 burr의 크기를 줄여가며 협골봉소와 상고실 외벽을 개방하여 추침골 관절이 관찰될 때까지 상고실을 개방하였다. 상고실 개방시 각각의 경우에 따라 1~2 mm의 cutting burr나 동일한 크기의 diamond burr를 바꿔가며 사용하여 이소골에 손상을 주지 않도록 노력하였다.
골도 청력 역치의 변화는 수술전, 후에 시행한 순음청력검사 결과를 비교하였다. 술전 청력은 외래 내원시 한 번, 수술 전날 다시 한 번 순음청력검사를 시행하여 좋은 결과를 술전 청력역치로 정하였고 수술 후 청력역치는 술후 1, 3, 6개월에 시행하였다. 술후 골도 청력역치가 상승한 경우 6개월 내에 회복되면 일과성으로, 6개월 이후에도 계속 상승된 경우를 영구적 골도청력 손상으로 판단하였고 이때 10 dB 이상 상승한 경우를 의미 있다고 판정하였다.
환자는 다시 골도청력 역치가 상승한 주파수대에 따라 두 군으로 나누어 비교하였다. 수술측 골도역치의 상승이 회화음역(0.5, 1, 2 kHz)에서 평균 10 dB이상 상승한 군을 1군, 가청영역은 변화가 없고 고주파수대(3, 4 kHz)에서만 10 dB이상 상승한 경우를 2군으로 하였고, 수술후 골도청력이 보존되었던 환자를 대조군인 3군으로 정하여 세 군 사이의 청력역치와 해부학적 인자 간의 상관관계를 비교하였다.
모든 환자는 동일한 측두골 전산화단층촬영기(Somatom Plus 40, Siemens, Germany)로 수술전에 전산화단층촬영을 시행하였고 해부학적 계측을 위하여 저장된 광디스크에서 모니터로 출력한 뒤 cursor를 해당부위에 이동시켜 얻어지는 값을 측정하였다.
각각의 필름에서 횡단면상과 종단면상에서 유양돌기의 경화정도(골밀도), 유양동의 크기와 유양돌기의 크기 비율, 상고실의 밀도, 추골과 상고실벽 사이의 수직 및 수평 거리를 측정하였다.
유양돌기의 골밀도(Hounsfield unit；HU)는 유양동과 상고실을 포함하지 않는 순수한 유돌봉소의 경화부위를 측정하였고, 이때 유돌봉소의 외측 경계는 유돌봉소 바로 위와 아래의 피골의 두께를 기준으로 동일한 폭을 유지한 선으로 하였다(Fig. 1). 유양동의 크기(mm2)는 유돌봉소나 경화부위를 제외한 유양동의 면적을 측정하여(Fig. 2) 유양돌기의 크기와 비율을 측정하였다. 추골과 상고실벽과의 수직거리(mm)는 추골두부와 고실개(tegmen tympani)를 연결하는 최장거리를 구했으며, 수평거리(mm)는 추골과 scutum의 전내측 경계 사이의 최장거리를 측정하였다(Fig. 3). 관측상에서는 외측으로 scutum과 상측으로 고실개, 내측으로 고막긴장근주름(tensor tympani fold)을 경계로 하는 이소골을 포함하지 않은 공간에서 상고실의 면적(mm²)과 밀도(HU)를 측정하였다(Fig. 4). 각 인자를 측정할 때는 서로 다른 의사 2인이 각각 2회씩 반복 측정하여 평균값을 구하여 통계에 이용하였다.
결과의 비교분석은 각각의 군에 대해 independent t-test로 통계처리 하였으며 p 값이 0.05이하인 경우를 통계학적으로 의미있다고 판정하였다.

결     과

골도청력손실과 유지군의 비율

전체 124명의 환자중 수술 뒤 골도청력 역치가 10 dB 이상 상승한 경우는 18례(14.5%)로 회화음역에서 골도청력 손실을 보인 1군이 7례(5.6%), 고음역에서만 골도청력이 손상된 2군이 11례(8.9%)였고 골도청력이 유지되었던 3군은 85.5%인 106례였다(Table 1).
회화음역에서 골도청력 역치가 상승한 7례는 모두 고주파수에서도 10 dB 이상 청력손실이 동반되었다. 골도역치가 상승한 경우와 환자의 연령, 성별과는 상관관계가 없었다.

유양돌기 골밀도 측정결과

유양돌기 골밀도는1군에서 1197.38±135.79 HU, 2군에서 1216.23±141.80 HU, 3군에서 1078.68±141.80 HU로 1, 2군 모두 대조군인 3군에 비하여 골밀도가 유의하게 증가되어 있었다(p<0.05)(Table 2).

유양동과 유양돌기의 면적비

측두골 전산화단층촬영상 종단면상에서 측정한 유양동의 크기에 대한 유양돌기의 면적 비율은 1군에서 0.092±0.043, 2군에서 0.098±0.028, 3군에서0.093±0.035로 각 군간의 유의한 차이는 없었다(p>0.05)(Table 2).

상고실의 밀도

상고실 밀도 측정 결과1군은 -396.45±141.85 HU, 2군은 -372.28±123.95 HU, 3군은-444.50±112.18 HU로 1, 2군에서 3군에 비하여 상고실의 밀도가 높았으나 통계적 유의성은 없었다(p>0.05)(Table 2).

상고실벽과 이소골간의 거리

전산화단층촬영 종단면상 추골과 상고실벽간의 수직거리는 1군에서 1.28±0.54 mm, 2군에서 1.12±0.62 mm, 3군에서 1.26±0.42 mm로 세 군간의 유의성은 없었다. 횡단면상 수평거리는 1군에서 1.45±0.46 mm, 2군에서 1.72±0.56 mm, 3군에서 1.90±0.38 mm 로 1군에서 3군과 비교하여 상고실 외벽과 이소골 사이의 수평거리가 유의하게 좁아져 있음을 알 수 있었다(p<0.05)(Table 2).

고     찰

만성중이염 수술시 발생하는 드릴의 소음으로부터 내이가 안전성을 유지하려면 미로액으로 전달되는 음에너지가 내이의 허용력(tolerance)을 초과하지 않아야 한다. 수술 중 외임파액의 누공이 발생하거나 등골판의 탈구, 골절이 유발되거나, 드릴과 이소골의 접촉이 있었던 경우와 이소골을 과다하게 조작하는 경우에는 내이의 허용력을 초과하는 에너지가 내임파액으로 전달되어 내이의 손상을 초래할 수 있다.¹⁾⁶⁾ 그러나 위에서 기술한 경우 외에도 수술시 사용하는 드릴이나 흡입기 소음에 의하여 내이 손상이 발생할 수 있다.⁷⁾⁸⁾ 만성 중이염 수술 후 드릴의 소음에 의하여 발생하는 감각신경성 난청은 1.2~4.5%에서 동반된다고 보고되고 있으며 영구적 청력손실을 초래하기도 한다.^7-9)
유양돌기삭개술을 시행하는 경우 폐쇄된 유양돌기 내의 봉소를 제거하기 위하여 협골봉소로 부터 동뇌경막각을 거쳐 아래 쪽으로 이복근능선을 노출하고 골성미로 하방의 유돌첨봉소를 제거하고, 전방과 내측으로 외이도후벽과 내이주위봉소를 내이에 근접하여 제거하게 되는데 이에 따라 드릴의 진동과 소음이 내이에 전달될 수 있다. 이때 발생한 소음이나 진동이 충분히 크거나 장시간 진행되면 내이 손상을 일으킬 수 있다.
Lawrence¹⁰⁾는 동물실험을 통하여 낮은 강도의 드릴 소음을 준 경우에도 와우기저막에 혈액을 공급하는 나선혈관이 수축되고, 순차적으로 혈관확장 반응이 발생하여 혈액순환이 지연되어 혈소판 응집과 혈괴형성 반응이 일어나 와우 유모세포에 허혈효과를 초래할 수 있다고 보고하였다. 허혈효과를 감소시키기 위하여 nicotinic acid, thyroxamine, hydrochloride, histamine, heparin, adrenocorticoid 호르몬 같이 혈액순환 촉진제를 이용하여 내이손상을 줄여보려는 연구가 있었으나 좋은 결과를 얻지는 못하였다.⁷⁾¹¹⁾
드릴 소음에 의한 내이 손상은 드릴의 사용시간, burr의 종류와 크기 등이 중요 원인인자로 알려져 있으며²⁾⁴⁾ 이 중 드릴 사용 시간이 가장 중요한 원인으로 여겨진다. 본 연구에서는 드릴의 사용시간을 측정하지 않았는데 이는 유양돌기의 경화가 심하거나 유양동이 작은 경우는 불가피하게 드릴의 사용시간이 길어지므로 드릴 사용시간에 대한 비교를 하지 않았고 대신 유양돌기의 경화정도, 유양동의 크기를 비교하였다. 유양돌기에서 발생한 소음과 진동이 내이로 전달되는 과정에서 골전도를 증가시키는 매체에 따라 손상정도가 변한다. 연구결과 유양돌기의 골밀도가 높은 경우 유의하게 술후 골도청력의 상승이 발생한 점으로 보아 이는 유양돌기의 경화가 심할수록 드릴 사용이 길어지거나 내이로의 소음전파가 많았던 것으로 추정되었다.
드릴의 소음이 내이로 전달되는 과정에서 중간 매체의 중요성은 다음 몇 가지 연구결과에서 알 수 있다. 첫번째로 중이염 수술시 골성미로에 근접하여 드릴을 사용하면 내이 손상이 더 많이 발생한다. 따라서 외이도 후벽보존술 보다 개방형 유양동삭개술을 시행한 경우, 특히 이소골연쇄가 유지되어 있는 경우에 내이 손상이 흔히 발생하며 주로 와우기저부 유모세포가 손상을 입어 고주파음역에서 청력 손실이 발생한다.^12)13)15) 두번째는 수술 반대쪽 귀에서 내이 손상이 발생하였다는 보고인데 이는 기도청력의 이간감약(interaural attenuation)은 40 dB인데 반하여 피골(cortical bone)을 통한 골도청력은 5 dB 이내로interaural attenuation 이 거의 없기 때문이다.^3)11)14) 따라서 유양돌기가 경화된 경우가 봉소로 구성된 경우보다 많은 양의 소음이 내이로 전달될 수 있다. 세번째로 드릴 소음 측정시 측두골만 떼어내 측정한 경우 50~60 dB의 소음이 발생하나 두개골에 부착된 상태에서 측정하면 100~110 dB의 소음이 측정된다.²⁾ 즉 측두골만 떼어내 드릴을 가하면 주위 공기로 음에너지가 전파되어 측정되는 소음의 크기가 감소하는 반면 두개골에 붙은 상태에서는 공기로 전파되는 음에너지가 적어 내이로 전달되는 소음의 크기가 증가할 수 있다.
위의 세가지 연구 결과로 보아 유양돌기에 가해진 소음이 내이로 전도되는 과정에서 측두골과 이소골 사이, 측두골과 골성미로 사이의 매체의 종류나 거리에 의하여 내이에 전달되는 음 에너지의 크기가 변하는 것으로 생각되며 따라서 이러한 해부학적 인자가 드릴 소음에 의한 내이 손상의 중요한 원인 인자로 여겨진다. 수술후 골도청력의 상승이 있었던 18례 전부 4 kHz에서 골도역치가 증가하였던 결과로 보아 소음에 의한 유모세포의 변성이 초기에 와우의 기저부로부터 시작되어 첨부로 진행되는 것으로 생각되었다.⁵⁾⁸⁾⁹⁾
저자의 관찰 결과 유양돌기의 골밀도가 높은 경우 유의하게 술후 골도청력이 상승한 점으로 보아 유양동의 경화가 심할수록 드릴의 사용시간, 소음이 심한 cutting burr의 사용시간이 길어졌거나 발생한 소음이 내이로 많이 전달되었던 것으로 추정되었다. 또한 고실벽과 이소골간의 수평 거리가 짧은 경우 통계적으로 유의하게 술후 골도청력의 손실이 있었고 통계적 유의성은 없었으나 상고실 밀도가 높은 경우에 수술후 청력손실이 증가하였던 결과로 미루어 보아 저자가 가정한 해부학적 인자의 중요성을 알 수 있었다.
그리고 술전 측두골 전산화단층촬영을 통하여 정확한 해부학적 구조와 측두골의 상태를 인지하여 유양돌기의 경화가 심하면 예리한 새 burr로 회전속도를 높여 경화된 뼈를 빠르게 제거하는 것이 드릴 사용시간을 줄여 내이의 손상을 최소화할 수 있다고 생각되었다. 또한 드릴을 사용하여 상고실을 개방할 경우에는 드릴이 이소골에 닿지 않도록 주의하며 cutting burr 대신 소음이 적은 diamond burr를 사용하고 상고실 외벽을 제거하여 이소골을 확인할 경우 이소골과 거리가 가까운 침골와보다 거리가 충분히 떨어져 있는 고실개부터 개방을 하는 것이 안전하며 상고실과 이소골 사이에 밀도가 높은 고실경화판이 존재하는 경우에는 이를 먼저 제거한 뒤 상고실 벽에 드릴을 사용하는 것이 좋은 수술 방법이라 생각하였다. 유양돌기의 경화가 매우 심하거나 이소골이 측벽에 붙어 있는 경우에는 우선 침등골 관절을 분리한 후 드릴을 시행하는 것이 술후 골도역치 상승을 예방할 수 있는 방법이라 생각한다.

결     론

동일한 수술자가 후벽보존술과 제 1 형 고실성형술을 시술한 124례를 대상으로 골도청력역치를 술전, 후 측정하여 골도청력역치의 변화와 해부학적 인자들과의 상관관계를 비교하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
1) 유양돌기 골밀도는 회화음역에서 골도청력이 10 dB 이상 감소한1군에서 1197.38±135.79 HU, 고주파수 영역에서만 청력손실이 있었던 2군에서는 1216.23±141.80 HU, 술후 청력변화가 없었던 3군에서 1078.68± 141.80 HU로 1, 2군 모두 대조군인 3군에 비하여 골밀도가 유의하게 증가되어 있었다(p<0.05).
2) 추골과 상고실벽간의 수평거리는 1군이 1.45±0.46 mm, 2군이 1.72±0.56 mm, 3군에서 1.90±0.38 mm로 1군에서 3군과 비교하여 상고실 외벽과 이소골 사이의 수평거리가 유의하게 좁아져 있었다(p<0.05) (Table 2).
3) 상고실 밀도는 1군에서 -396.45±141.85 HU, 2군은 -372.28±123.95 HU, 3군은 -444.50±112.18 HU로 1, 2군에서 3군에 비하여 상고실의 밀도가 높았으나 통계 적 유의성은 없었다(p>0.05).
4) 유양동과 유양돌기의 면적비는 관찰결과 유의성이 없었다(p>0.05).
이상의 관찰결과 술전 측두골 전산화단층촬영상 유양돌기의 경화가 심하거나 이소골과 상고실 외벽간의 거리가 가까운 경우 술후 골도청력역치의 상승이 관찰되었다. 따라서 중이수술시 술전에 각 환자의 측두골 전산화 단층촬영을 세심히 관찰하여 위에서 열거한 해부학적 인자들을 염두에 두어 수술용 드릴 사용에 세심한 주의가 필요할 것으로 생각된다.

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