흰쥐에서 반회후두신경 재지배 후 Pulsed Electromagnetic Stimulation(PEMS)이 후두기능회복에 미치는 영향

Abstract

성대마비에 대한 이상적인 치료는 성대의 역동적인 움직임을 회복시켜 정상적인 목소리를 찾도록 하는 데 있다. 그 동안 이를 위해 여러 가지 방법으로 반회후두신경을 신경문합하여 마비된 성대의 신경재지배(reinnervation)를 시도해 왔으나, 대부분 잘못된 방향으로 축삭이 재생되어 후두근육들의 공동운동(synkinesis)을 일으킴으로써 만족할 만한 결과를 얻지 못하였다. 또한 기존의 성대마비의 치료방법들은 호흡이나 발성은 개선시켜주지만 성대를 고정시키거나 목소리를 희생시킴으로써 후두 자체의 생리적 기능을 무시하는 비효율적인 방법에 의하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구의 목적은 조기에 신경재생을 유도하고 또한 기능회복에 대해 보다 우수한 효과를 지니는 것으로 알려진 pulsed electromagnetic stimulation(PEMS)를 이용하여, 신경재생이 힘들고 재생이 되더라도 기능 회복이 어려운 것으로 알려진 반회후두신경의 재생 및 후두기능회복에 대한 영향을 알아보고자 하였다. 실험동물은 체중 250 - 300 g의 성대 기능이 정상인 건강한 36마리의 수컷 Sprague-Dawley계 흰쥐를 사용하였다. 수술 현미경 관찰 하에 좌측 반회후두신경을 절단한 후에 일차 봉합하고 좌측 성대의 고정을 내시경 검사를 통해 확인한 후, 무작위적으로 18마리씩 실험군과 대조군으로 나누었다. 수술 후 실험군은 12주간 주 5일간, 하루 3시간씩 Helmholtz coil이 내장된 원통(cage)에 넣어 PEMS를 시행하였으며, 대조군에서는 같은 조건을 유지하되 PEMS만 주지 않았다. 매주 1회 후두비디오내시경을 통해 기능회복의 정도를 관찰하였고, 12주 후 흰쥐를 희생시키기 전에 자발 후두 근전도를 통해서 병변쪽인 좌측 후윤상피열근과 정상쪽인 우측 후윤상피열근의 호흡시 활동전위가 일치하는 것을 관찰하여 기능회복 유무를 확인하였다. 실험군에서는 18마리 중 14마리가, 대조군에서는 18마리 중 8마리가 실험 종료시까지 살아남았다. PEMS 실험군에서는 10마리(71%)가, 대조군에서는 3마리(38%)가 성대의 움직임이 회복되어 실험군에서 높은 회복율이 관찰되었으나 두 군 사이에 통계학적 유의성은 보이지 않았다(p>0.05, chi-square test). 그러나 기능회복에 걸리는 시간은 PEMS 실험군에서는 3.93 ± 0.27 weeks, 대조군에서는 7.87 ± 0.85 weeks로 나타나 PEMS 실험군에서 보다 짧은 기간에 기능이 회복된 것을 볼 수 있었으며 이는 통계학적으로 의미 있는 결과를 보였다(p<0.05, survival analysis). 본 연구자는 이러한 실험 결과를 통하여 PEMS가 절단 후 일차 봉합한 반회후두신경의 기능을 조기에 회복시키는데 효과가 있음을 확인하였으며 이는 성대마비 치료에 있어 매우 고무적인 결과로 여겨진다. 하지만 PEMS의 임상적인 적용을 위해서는 이러한 회복기전에 대한 이해 및 PEMS의 국소적 자극방법에 대한 연구가 필요할 것으로 생각된다. ; Ideal treatment for vocal cord paralysis is to restore normal movement of the vocal cord and to bring back the natural voice. Until now, various attempts have been made for reinnervating paralyzed vocal cord by performing anastomosis with recurrent laryngeal nerve. Nevertheless, most cases did not produce satisfactory outcome due to occurrence of synkinesis of larynx secondary to misdirected axonal regeneration. Thus, the situation is that existing treatment method for vocal cord paralysis has been carried out by inefficient approaches that ignore physiological functions of the larynx itself such as vocal cord medialization. Accordingly, the purpose of this investigation is to learn the effect of pulsed electromagnetic stimulation (PEMS) on regeneration of the recurrent laryngeal nerve, for which regeneration of nerves and functional recovery have been known to be difficult, by utilizing PEMS known to bring early nerve regeneration as well as better functional recovery. Using 36 healthy male Sprague-Dawley rats(250 - 300 g) with normal vocal functions, transections were made on their left recurrent laryngeal nerves and then primary anastomosis were performed under the operating microscope. After confirming fixation of the vocal cords under endoscopy, they were divided into an experimental group and a control group each having 18 rats by random sampling. After the procedure, for the experimental group, PEMS was carried out three hours a day, five days a week for twelve weeks by placing rats in the cage equipped with Helmholtz coil. For the control group, only PEMS was not given while the same conditions were kept as that of the experimental group. The extent of functional recovery was observed for each by performing videostroboscopic examination using a 2.7mm rigid endoscope once every week. Before the rats were sacrificed after twelve weeks, test for the functional recovery was performed electrophysiologically through laryngeal electromyography during respiration. The electrical activity of the left posterior cricoarytenoid muscle-the disabled side-was compared to that of the right posterior cricoarytenoid muscles of the normal side. After the twelve-week experiment, 14 out of 18 rats survived in the PEMS performed group while 8 out of 18 rats stayed alive in the control group. Ten rats(71%) in PEMS performed group and 3 rats(38%) in the control group showed recovery of vocal cord movement, but it did not reveal any significant difference statistically. However, the time it took for functional recovery in the PEMS performed group was 3.93 ± 0.27 weeks that of the control group with 7.87 ± 0.85 weeks. And the difference was statistically significant. This investigation confirmed the efficacy of PEMS on the early functional recovery in rats with surgically transected and reanastomosed recurrent laryngeal nerve. Further studies to understand the mechanism of action for these effects as well as the local stimulation rather than total body stimulation seem to be necessary.