Otologic Manifestation of Lightning Strike Injury

Park, Sang-Yoo; Yoon, Byoung-Moon; Bong, Jeong-Pyo; Lee, Seung-Jo

Original Article

auditory and vestibular disorders

Korean Journal of Audiology 2000;4(2):132-136.

Otologic Manifestation of Lightning Strike Injury

Sang-Yoo Park, Byoung-Moon Yoon, Jeong-Pyo Bong, Seung-Jo Lee

Department of Otolaryngology-Head & Neck Surgery, Wonju College of Medicine, Yonsei University, Wonju, Korea

낙뢰에 의한 이과적 손상

박상유^, 윤병문^, 봉정표^, 이승조

연세대학교 원주의과대학 이비인후과학교실

Abstract

Lightning injury is one of the most common weather-related disasters on earth. While fatalities are uncommon, lightning could cause various otologic manifestations such as burns of external auditory canal, tympanic membrane perforation, middle ear problems, sensorineural hearing loss and disequilibrium etc. The consistent findings are injuries of the soft tissues, but the exact injury mechanism is not well appreciated so far. As no previous lightning-related ear injury is reported in Korea, we reviewed the literature with presentation of two such cases.

Keywords: Lightning strike;Ear injury.

교신저자：박상유, 220-701 강원도 원주시 일산동 162번지
전화) (033) 741-0643, 전송) (033) 732-8287, E-mail) sangyoo3@wonju.yonsei.ac.kr

서 론

피할 수 없는 자연현상 가운데 하나인 낙뢰는 주로 뇌우(thunderstorm)와 함께 자생적으로 발생한다. 하지만 만약 이 낙뢰에 인체가 직접 노출되는 경우 치명적일 수 있으며, 치사에 이르지 않더라도 피부화상 뿐 아니라 인체 내부 장기의 손상을 일으킬 수 있다. 외국에서 보고된 증례들에 의하면 낙뢰는 각종 이과적 손상을 일으킬 가능성이 높은데, 외이도의 화상이나 고막의 천공, 중이의 문제, 감음신경성 난청 등 매우 다양한 문제들이 발생한 것으로 알려져 왔다. 낙뢰에 의한 인체손상은 일반적인 전기에 의한 손상과는 차별화 된 특성을 지니며, 이런 낙뢰가 미치는 귀 손상의 특징은 골부를 제외한 연부조직에만 주로 영향을 준다는 점이다. 그간 제기된 손상의 기전들 중 폭음압력의 전달에 의한 효과만으로는 다양한 임상적 양상을 설명하기에 부족한 점이 많아 이제까지 여러 다른 손상기전들이 제기되어 왔다. 저자들은 국내에 잘 알려지지 않은 낙뢰에 의한 귀 손상 환자에 대한 경험을 토대로 낙뢰손상의 특징을 파악해 보고자 하였다.

증 례

증 례 1：

평상시 건강하던 40세 남자가 야산 고지대의 송전탑 위에 매달려 선로공사작업을 하던 중 갑작스런 낙뢰에 맞는 손상을 당하였다. 환자는 일시적인 의식소실을 보였으나 후송 중 곧 정상적인 의식으로 회복되었으며, 신체 각 중요 장기의 손상에 대한 평가에서 특별한 내부 장기의 손상은 의심되지 않았다. 환자는 좌측 상지 외측과 흉부 좌측 중앙부에 각각 2°의 불규칙한 모양의 피부화상 소견(Fig. 1a and 1b)을 보여 이에 대한 보존적 치료를 시행하였으며, 지속적인 양측 청력의 감소와 좌측의 이명을 호소하여 이과적 진찰을 시행하였다. 환자의 우측 귀는 외이도는 좁지만 피부상태는 정상이었고 고막소견상 고실륜을 제외한 대부분의 고막이 소실되어 있었다. 좌측 귀의 외이도 피부상태는 비교적 정상적으로 관찰되었으나 고막에 중간 크기의 중심성 천공이 보였으며, 중이점막은 충혈과 부종을 보이고 소량의 혈성-수양성 분비물이 관찰되었다. 순음청력검사상 양측 귀에 중등도의 전음성 난청소견(Fig. 2)을 보였으며, 좌측 이명의 특성은 상시성으로 이는 8 KHz, 86 dB의 순음과 일치하였다. 환자는 수상 후 2개월까지 고막의 자연치유가 진행되지 않아 우선 우측의 외이도성형술과 고막성형술을 시행하였으며, 이후 동반된 염증소견의 치료가 완료된 좌측 고막의 고막성형술을 수상 6개월 째에 실시하였다. 수술 후 고막의 치유는 다소 지연되었으나 술후 감염 등은 없었고 손상에 의한 이명은 수술 후에도 지속되었다.

증 례 2：

32세 남자는 증례 1의 동반작업자로 철탑의 내부에 매달려 작업을 시행하던 중 낙뢰 손상을 당하였다. 손상은 비교적 경미한 것으로 판단되었는데 의식소실이나 내부 중요장기의 손상은 발견되지 않았고 좌수의 배부에 경미한 1° 화상에 대한 응급처치 후 퇴원하였으나, 이후 좌측 청력의 감소 및 이명을 호소하여 이과적 검사를 시행하였다. 검사상 환자의 우측 외이도와 고막상태는 정상이었고, 좌측 귀에서는 중간크기의 중심성 천공만이 관찰되었다. 순음청력검사상 우측은 정상, 좌측은 경도의 전음성 난청소견을 보였고(Fig. 3), 동반된 이명은 상시성으로 8 KHz, 36 dB의 순음과 일치하였다. 환자의 좌측 고막은 염증의 동반없이 수상 6주 후 외래 방문 시에 자연 치유되어 청력 수준을 정상 회복하였으나 이명은 약물치료 후에도 일부만 호전된 채 지속되었다.

고 찰

낙뢰는 잠재적으로 고전압의 전류를 신체 내부에 통과시킴으로서 각종 특이적인 치명적 손상을 초래할 수 있다. 실제 낙뢰는 약 천만볼트 이상의 가공할 잠재력을 가지고 있으며, 지표면에 초당 100회 가량의 빈도로 내리치고 있다. 미국내의 통계에 의하면 낙뢰로 인한 사망인구는 연간 약 300명에 달하며, 실제 낙뢰로 피해를 보는 생존자의 숫자는 훨씬 많은 1000명 이상에 육박한다고 하였는데¹⁾ 이는 미국에서 기상과 관련한 사망원인 중 가장 큰 비중이며, 생존한 경우에도 2/3 이상이 신경정신학적 이상이나 백내장 등의 만성 후유증에 시달리게 된다고 하였다.²⁾
낙뢰는 계절적으로 여름과 가을에 호발하고, 대부분 뇌우(thunderstorm)와 함께 발생한다. 하루 중 사람들의 외출이 잦기 쉬운 오후나 초저녁에 많이 발생하는 경향이 있으며, 도시보다 산간지역에 많이 발생하고, 피해자는 젊은 남자에게 많다.³⁾⁴⁾
고온다습한 공기가 낙뢰의 성질을 가진 찬 구름과 만나면 낙뢰가 발생하기 쉬운 조건이 되는데, 더운 공기가 급상승하고 찬 수증기로 응축되어 수증기가 많아지면 전자(electron)는 소실된다. 구름의 하부는 음전하를 상부는 양전하의 성질을 갖게 되며, 상대적으로 지표면은 양전하를 띤다. 구름 하부와 지상과의 전하차이가 수용할 수 있는 한계점(breakpoint)에 도달하면 음전하를 띤 구름하부로부터 지표면으로 향하는 전자의 급격한 방출이 이루어지며 낙뢰를 형성하게 된다.
낙뢰와 인체의 접촉은 여러 가지 경로로 일어날 수 있다. 우선 낙뢰가 직접 인체에 가해지는 경우(direct strike)인데 모든 에너지를 몸으로 흡수하게 되므로 이런 경우 거의 치명적이다. 두 번째는 낙뢰가 지표면에 닿은 후 인접 지표면에 연결된 사람에게 전도되는 경우(ground strike)이며, 세 번째로 낙뢰가 일차로 특정 물체에 내리친 후 주변의 구조물이나 인체에 다시 튀는 기전(splash mechanism)이 존재하는데 이 경우가 가장 흔한 인체 손상의 기전으로 생각된다.⁵⁾ 더불어 낙뢰로 인하여 발생하는 강한 폭음 압력(blast effect)은 이과적 손상의 한 기전으로 꼽을 수 있으며,⁶⁾ 전기에 의한 이차적 열손상은 피부화상의 원인이 된다.
낙뢰의 손상의 정도는 전기적인 에너지, 노출기간, 낙뢰의 신체통과부위, 피해자의 지표면에서의 위치 등에 좌우되는데, 심혈관계, 신경계, 호흡기계나 피부의 손상 뿐 아니라, 시력이나 청각 및 전정기능에도 영향을 미칠 수 있다.
낙뢰 손상 시에 흔히 목격되는 피부화상은 일반 전기 손상과는 전형이 달라서 좀더 광범위하고 다양한 종류의 화상을 일으키고, 이 중 포행상(serpiginous)의 깃털모양 상흔은 낙뢰 손상의 가장 특징적인 병리학적인 소견으로,⁷⁾ 압력을 가해도 blanching이 나타나지 않으며 2° 화상을 유발하는데 저자들이 경험한 증례 1 환자의 흉부 소견이 이와 일치하였다. 이외에도 수분이 많은 곳이나, 지퍼나 보석 등의 금속성분이 신체에 닿아있는 경우, 열 발생에 의해 국소 화상이 생길 수 있으며, 피부에 걸친 의복에 의하여 점화가 일어날 수 있다. 대부분의 낙뢰에 의한 화상은 표면에 국한되어 생기며 보존적인 치료로 primary healing이 가능하다.
낙뢰는 직접 교감신경계를 자극하여 과도한 혈관 수축을 유발하기 때문에 혈전을 발생시킬 우려가 있고,²⁾ 사지의 신경에 작용하면 일과성 마비가 발생하거나 감각소실 등이 올 수 있는데 이는 말초신경내의 혈관수축에 의한 것으로 추정되나 그 기전은 확실치 않다. 이런 증상이 나타나면 추후에 이차적인 합병증이 생길 것에 대비하여 주의깊게 관찰하여야 한다. 심혈관계에 미치는 영향이 항상 가장 치명적으로, 심장마비나 부정맥 등을 유발하며, 때로는 중추에 작용하여 자발호흡부전이 초래된다. 안구에는 백내장이 가장 흔한 손상 형태로서 이는 수년이 경과 후에 발생할 수도 있는데, 원인기전은 알려져 있지 않고, 장기 추적을 요한다. Fahmy등⁸⁾은 이례적으로 동일한 낙뢰에 여러 명이 집단적으로 노출되어 손상된 경우를 보고한 바 있는데, 의식상실 유무를 비롯하여 전신에 미친 피해의 양상은 매우 다양하였다.
낙뢰는 외이도의 화상, 고막과 중이의 손상, 감음신경성 난청과 현훈 등 다양한 이과적 문제를 일으킬 수 있는데 이를 유발시킨 기전들은 이를 보고한 저자들마다 조금씩 다르게 해석된다. 우선 본 증례에서와 같은 전음성 난청은 가장 전형적인 양상인데, 낙뢰에 동반된 최소 155dB SPL에 달하는 강한 폭음 압력(blast effect)에서 비롯될 수 있고⁶⁾ 고막손상은 direct strike 또는 splash mechanism에 의해서도 일어날 수 있다.⁹⁾ 또 전음성 난청은 의식소실 후의 이차적인 측두골 골절이나 이소골 손상에 기인하기도 한다. 이과적 손상을 보고한 많은 증례에서 고막파열과 출혈 소견을 기술하였고, 뇌기저부골절과 뇌척수액 이루도 보고된 바가 있다.
낙뢰손상 후 감음신경성 난청이 유발된 경우들이 자주 보고되었는데,^9-12) 경도의 감음신경성 난청은 천둥에 의한 소음성 난청으로 추정할 수도 있으나, 낙뢰의 전류는 중추신경계를 거쳐 뇌척수액과 내이도의 신경을 통하여 와우에 영향을 미치거나 혹은 안면신경에도 영향을 미칠 수 있음이 시사되었다. 특히 Bergstrom등¹⁰⁾이 낙뢰사망환자의 측두골 조직절편을 분석한 결과 Reissner membrane의 파열 등 와우구조의 손상이 관찰되어지기도 하였는데, 이 연구는 내이에 미치는 여러 각도의 낙뢰손상기전의 가능성을 제시하였다. 또 이 연구결과에서는 blast effect에 의해 고막에 가해진 충격으로 고막의 상피세포가 중이 내로 떨어져 나와 진주종과 같은 중이 병변을 일으킬 수도 있다고 하였지만 실제 이런 증거는 발견하지 못하였다. Youngs등¹²⁾도 이후 측두골 조직을 이용한 연구결과에서 낙뢰의 전류가 직접 와우 내에 전달될 수 있다고 주장하였으나 내이의 손상이 음향손상, 내이 혈관계의 손상, 저산소증 또는 출혈 등에 의할 수도 있음을 부인하지 않았다.
기타 낙뢰 손상 후 지속적인 현훈도 보고된 바 있으나,²⁾⁹⁾ 본 증례에서와 같이 지속적인 이명에 대한 구체적인 언급은 문헌상 찾아볼 수 없었는데 이명은 청각계 손상의 증거이며, 이는 낙뢰의 내이손상 기전을 설명할 수 있는 또다른 근거가 될 수 있을 것으로 본다.
이와 같이 낙뢰는 청각역치의 상승으로부터 청각계의 파괴에 이르기까지 다양한 손상을 초래할 수 있으므로 예외없이 철저한 청각학적 및 이과적 검사가 필요하다.
이개나 외이도의 화상은 세심한 치료를 요하며 3° 화상의 경우 가급적 조기에 피부이식을 실시하는 것이 바람직할 것이다. 급성기의 치료는 외이도를 청결하게 하고, 점이액은 뇌척수액 이루인지의 여부가 확인된 후에 사용하는 것이 바람직하겠고, 전신항생제를 투여한다. 고막천공에 대한 수술은 Bergstrom등¹⁰⁾에 의하면 낙뢰로 손상을 입은 고막은 자연치유가 지연되는 경향이 있으므로 부종이나 화상으로 손상된 주변 조직과 혈관구조가 자라날 때까지 최소 6개월 이상 기다려보는 것이 좋다고 하였으나, 조기 수술을 주장하는 이견들도 있으며, 본 저자들은 천공된 고막의 수술을 수상 후 2개월 및 6개월째에 실시하였으나 별다른 문제는 발생되지 않았다. Griffin¹³⁾은 낙뢰에 의한 고막손상은 자연치유가 지연되기는 하지만 일단 자연치유가 되면 조기 수술한 경우에 비해 결과가 양호하다고도 하였는데, 경우에 따라 수술 후 장기적 추적관찰을 요할 것으로 사료된다.

REFERENCES

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