경두개 자기자극 검사에서 근수축력이 운동유발전위와 정지기에 미치는 영향

Abstract

경두개 자기자극(transcranial magnetic stimulation)은 대뇌피질의 운동신경계에 대한 비침습적인 검사방법이다. 이 검사는 전기자극과 달리 두개골이나 두피와 같이 저항이 큰 물체에 의해 세기가 약화되지 않고 두피에서 강한 전류밀도를 형성하지 않아 통증이 없으며, 직접 두나 피부에 접촉할 필요가 없어 자극지점을 자유로이 이동시키면서 운동중추나 심부에 위치한 근위부 말초신경을 자극할 수 있게 되었다. 경두개 자기자극은 대뇌피질에 대해 흥분성과 억제성의 효과를 동시에 갖고 있는데, 흥분성 효과는 피질 척수로 세포가 직접 자극되어 운동유발전위(motor evoked potential)로 나타나며, 억제성 효과는 긴장성 자발 근수축 동안 해당근육의 운동피질을 자극했을 때 운동유발전위 후 배경 근전도 활성기가 일시적으로 소실되는 정지기(silent period)의 형태로 나타난다. 본 연구의 목적은 건강한 성인을 대상으로 경두개 자기자극을 시행하여 성별, 좌우별, 근력별, 그리고 근수축력의 정도와 자기자극의 정도 등에 따른 운동유발전위와 정지기의 양상을 분석하여 각각의 변수들이 미치는 영향에 대하여 알아보고 이를 신경계 병변 환자에서 임상적 이용의 기초자료로 삼고자 하였다. 총 30명(남 16명, 여 14명)의 성인 남녀를 대상으로 하였고, 평균 연령은 남녀 각각 28.4 ± 4.24세, 25.1 ± 1.99세였으며 모두 오른손잡이었다. 자기자극은 Synergy 근전도기기(Medelec LTD, Woking, Surrey, UK)와 Magstim model 200(Magstim Co. LTD, Dyfed, UK)을 사용하여 경두개 자기자극을 시행하였으며, 자극 코일은 최대강도 2.0T(tesla)의 90mm 원형 코일을 이용하였다. 전위의 기록은 표면 전극을 이용하여 배-건 방법(tendon-belly method)으로 엄지대립근(opponens pollicis)에서 기록하였으며, 각각 3회 반복 자극하여 잠시(latency)가 가장 짧고 진폭이 가장 큰 운동유발전위를 기록하였다. 근력측정기(JAMAR hydraulic pinch gauge, Preston, Jakson, U.S.A.)를 이용하여 무지와 검지를 대립(opposition)시켜 최대수축력을 구하였다. 근수축의 정도가 운동유발전위와 정지기에 미치는 영향을 알아보기 위해, 70%의 동일한 자기자극 강도에서 대상자들로 하여금 파악력계를 대립 동작으로 잡고 눈금을 보면서 수의적으로 근수축 정도를 최대수축력의 10%, 20%, 30%, 40%, 50%로 단계적으로 증가시켰으며 이때 눈금 주시를 이용한 되먹이기를 통해 일정한 근력을 유지하도록 하였다. 또한 자극 강도가 운동유발전위의 진폭 및 정지기에 미치는 영향을 알아보기 위해서는 최대수축력의 30%에 해당하는 동일한 근수축 하에서 자기자극기의 자극 강도를 60%, 70%, 80%, 90%로 증가시키면서 유발전위를 기록하였다. 통계분석은 SPSS for windows version 10.0 program에서 Paired T-test, Repeated measures ANOVA 등을 이용하였고, p<0.05에서 유의하다고 판정하였다. 본 연구의 결과에서 운동유발전위의 잠시는 남녀, 좌우 차이는 없었으며, 이완했을 때와 최대수축력의 10%로 근육을 수축했을 때를 비교해 보면, 근육을 수축했을 때 통계적으로 유의하게 잠시가 짧았다(p<0.05). 근수축력에 따른 운동유발전위 진폭의 변화는 남녀 모두에서 수축력의 증가에 따라 진폭이 커짐을 알 수 있었으며(p<0.01), 남녀간의 통계적 유의성은 없었다. 신장도 영향은 없었다. 우측이 좌측보다 진폭이 컸고(p<0.05), 여기에 남녀간의 차이는 없었다. 30% 이상의 근수축을 하였을 때에는 그 이전보다 진폭이 커지지 않는 고평부(plateau)를 나타냈다. 정지기는 남녀, 좌우 차이는 없었으며, 수축력이 증가됨에 따라 남녀 모두에서 정지기가 길어지는 것을 알 수 있었다(p<0.01). 일정한 근수축력 하에서 자극 강도를 증가시켰을 때 운동유발전위의 진폭은 남녀, 좌우 차이는 없었고, 자극 강도가 커짐에 따라 계속해서 진폭이 커짐을 볼 수 있었다(p<0.01). 정지기의 경우 자극 강도가 커짐에 따라 길어지는 것을 알 수 있었고(p<0.01), 이는 근수축력을 증가시켰을 때보다 현격하게 나타났다(p<0.05). 정지기에 있어서 남녀의 차이나 좌우의 차이는 통계적으로 유의하지 않았다. 이상의 결과로, 운동유발전위의 검사에 있어서 진폭의 크기가 근수축의 정도에 따라 차이가 있고, 오른손잡이에서 우측의 운동유발전위가 좌측과 다름을 알 수 있어 이 검사를 시행할 때는 일정한 근수축 정도로 표준화된 검사방법을 시행하여야 한다. 정지기는 성별, 근력, 신장별 및 좌우간의 차이가 없어 편측 중추 신경계의 병변이 있는 경우 유용한 검사지표가 될 수 있으나 일정한 근수축 정도를 유지하고 일정한 자극강도로 시행하여야 한다는 점을 고려하여야 한다.; Motor evoked potential(MEP) activated by transcranial magnetic stimulation(TMS) is useful for direct evaluation of corticospinal motor system. This method is non-invasive and painless, is not attenuated by physiologic barriers such as skull and scalp. TMS of human motor cortex during voluntary muscle contraction produces motor evoked potentials followed by a transient electromyographic silent period(SP). SP has been known to inhibitory effects of cortical activity. Author evaluated MEPs and SPs by TMS at the opponens pollicis muscle in 30 healthy adults(male:16, female:14) during rest and gradual voluntary contraction, using the 10% of maximal voluntary contraction(MVC), 20%, 30%, 40%, and 50% under the same(70%) magnetic intensity. Also, I recorded MEPs and SPs according to the degree of magnetic stimulation intensity, using 60%, 70%, 80%, and 90% of maximal intensity. We analyzed the MEPs and SPs in relation to sex, recording site (right-left difference), opposition power, height, voluntery muscle contraction, and magnetic stimulation intensity. Author concluded as follows; 1) There was no significant difference of latencies MEP to sex and recording site, but the latencies of MEP during the voluntary contraction were significantly shorter than that of MEP during relaxation. 2) The amplitudes of MEP were increased with increment of voluntary contraction. The amplitudes of MEP of right hand were bigger than that of left hand. There were no specific changes above 30% of MVC. 3) There were no significant differences of SPs according to sex and recording site, the SPs were significantly prolongated with increment of voluntary contraction. 4) Under the same voluntary contraction degree, the amplitudes of MEP were increased with increment of voluntary contraction, but there were no significant differences according to sex and recording site. 5) The SPs were significantly prolongated with increasing magnetic stimulation intensity. Author suggested that TMS is a good procedure for detect neurologic lesion of motor system, but it should be performed under the same voluntary contraction and same magnetic stimulation intensity.