서론
갑상선 수술 후 합병증은 비교적 드문 편이지만, 되돌이후두신경(recurrent laryngeal nerve, RLN) 또는 상후두신경외지(external branch of the superior laryngeal nerve, EBSLN)의 손상은 환자의 삶의 질에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 되돌이후두신경 손상의 경우, 일시적인 손상 위험은 4.3%에서 9%로 보고되며[1,2], 영구 손상 발생률은 0.5%에서 1.0%로 보고된다[3,4]. 한편 상후두신경외지 손상은 증상이 일정하지 않고 표준화된 진단 방법이 부족하여, 손상 위험률은 0.45%에서 58%까지 다양하게 보고되고 있다.
수술 중 상후두신경외지와 되돌이후두신경의 기능을 보존하고자 수술 중 신경 감시(intraoperative neuromonitoring, IONM)이 널리 쓰이기 시작하였다. 수술 중 신경 감시의 기본 원리는 특정 신경에 자극을 가하면, 해당 신경이 지배하는 근육의 활동을 실시간으로 근전도(electromyography, EMG)를 통해 모니터링하는 것이다. 수술 중 신경 감시는 크게 신경 자극과 근전도 기록 과정으로 구분되며, 각각의 과정에서 발생할 수 있는 실패는 신경 자극 실패와 근전도 측정 실패로 분류된다. 이러한 실패를 해결하기 위한 명확한 분석과 대책이 수술 성공률 향상과 합병증 예방에 필수적이다.
본론
신경자극 과정의 실패와 해결 방법
윤상갑상근에 신경자극을 가하고 육안적으로 근육 수축이 있으면 측정과정의 실패, 없으면 자극과정의 실패를 시사한다.
기기 또는 세팅 오류
수술 중 신경 감시 시스템의 구성 요소(EMG 튜브, 케이블, 인터페이스, 자극기 등) 중 하나라도 문제가 발생하면 신경자극이 실패할 수 있다. 케이블 연결 불량, 퓨즈 손상, 접지 전극 고정 불량 등이 주요 원인이다. 또한, 신경 자극 강도가 충분하지 않을 경우 신경 반응이 유발되지 않을 수 있다. 개인차가 있지만, 일반적으로 상후두신경외지는 1mA, 되돌이후두신경는 2mA, 미주신경은 3mA로 자극하면 반응이 saturation 되는 범위 이상의 전류를 가할 수 있어, 충분한 반응을 얻을 수 있다.
시스템 상의 역치를 조절하는 것이 필요할 수 있다. EMG 튜브의 위치가 좋지 못하거나 튜브의 구경이 성대 폭에 비해 작아 접지가 좋지 못할 때에는 EMG 진폭이 낮을 수 있다. 또한 상후두신경외지는 되돌이후두신경의 EMG 진폭의 26%에 불과하기 때문에 알람 역치를 50까지 낮추어 확인할 필요가 있다[5]. 반대로, 수술 중 신경모니터링 잡음이 너무 심하여 수술에 방해가 될 때에는 역치를 200 이상으로 올려 불필요한 잡음이 알람음을 울리지 않도록 조절할 수 있다.
젖어 있는 수술 필드
수술 필드가 체액, 혈액 등으로 젖어 있을 때에는 자극이 충분히 전달되지 않기 때문에 모니터링 위양성을 보일 수 있다. 충분히 필드를 마른 상태로 유지한 뒤에 자극을 하는 것이 중요하고, 내시경, 로봇 수술 중 필드를 마르게 유지하기 번거로운 상황에서는 자극 강도를 올림으로서 신호를 얻을 수 있다.
내시경, 로봇 수술 중의 흔한 실패 원인
내시경, 로봇 수술 중에는 긴 타입의 신경자극기를 사용하기도 하지만, 기존의 내시경 기구나 로봇팔에 케이블을 연결해서 기구를 자극기 용도로 사용하기도 한다. 그런데 내시경 기구나 로봇팔은 절연이 되지 않고 노출되어 있는 금속부위가 넓기 때문에 그 부위가 신경이 아닌 다른 부위에 접촉하면 전기자극이 기구의 끝으로 전달되지 못하고 주변 조직으로 shunt가 일어난다. 이런 경우 주변 조직을 충분히 견인하여 기구의 끝만 신경에 닿을 수 있도록 조작하는 것이 필요하다.
내시경, 로봇 수술 중에는 전기자극 케이블이 연결된 기구 주변에서 전기소작기 또는 초음파 절삭기를 사용하는 경우가 많은데, 전기소작기 또는 초음파 절삭기로부터 전달된 열이 내시경, 로봇 기구와 케이블을 통해 인터페이스 내의 퓨즈로 전달이 되어 퓨즈 손상이 될 수 있다. 모니터링이 잘 진행되다가 갑자기 자극이 되지 않을 때에는 퓨즈 손상을 염두에 두고 인터페이스를 확인하는 것이 필요하다.
근이완이 회복되지 않았을 때
전신마취 시에 근이완을 위해 사용하는 신경근차단제의 효과가 남아 있을 때에는 신경 또는 근육에 적절한 자극을 주어도 근수축이 일어나지 않는다. 일반적으로 rocuronium 0.6mg/kg를 근이완을 위해 사용하는데[6], rocuronium 투여 후 30분 이내에 신경자극을 한 경우 반 수의 환자에서 신경근차단 회복이 이루어지지 않아 신경모니터링이 불가능했다. 이를 극복하기 위해서는 rocuronium의 용량을 더 낮추거나, rocuronium 후 최초 신경자극 시점까지의 시간을 늘리거나, Sugammadex 또는 neostigmine 등의 reversal 약제를 사용하는 것을 고려할 수 있다[7,8].
근전도 측정과정의 실패와 해결 방법
EMG 튜브 위치 이상으로 인한 신경모니터링의 실패와 그 해결방법
EMG 튜브를 사용한 신경모니터링에서 가장 흔한 근전도 측정과정의 실패 원인은 잘못된 튜브 위치이다. 튜브의 이동과 회전에 따른 선행 연구에서[9], 돼지에 TriVantage EMG 튜브를 삽입한 후, 수술 중 신경 감시를 통해 튜브의 상하 이동(10–20 mm) 및 회전(45–90°)에 따른 EMG 진폭(amplitude) 및 잠복기(latency)의 변화를 측정하였다. 모든 과정은 연속적인 신경 감시 하에서 진행되었다. 연구 결과, 튜브가 90도 회전하게 되면 근전도는 평균 1800에서 250으로 유의미하게 감소하여 신경모니터링 결과 위양성을 보였으며, 깊이는 상방 또는 하방으로 2cm을 이동시키면 근전도는 평균 1800에서 300-400 가량으로 유의미하게 감소하였다. EMG 튜브의 최적 삽입 깊이를 조사한 다른 연구에서는[10], 최적 삽입 깊이는 남성에서 평균 20.6 ± 0.97cm, 여성에서 19.6 ± 1.0cm로 나타났으며, 이는 유의미한 차이를 보였다. 또한, 키가 큰 환자일수록 더 깊은 튜브 삽입 깊이를 보이는 경향이 있었다. 이 연구에서 특이할 점은 99명(94.3%)의 환자는 초기에 올바른 기관튜브 위치에서 성공적으로 수술 중 신경 감시 기능을 확보하였다. 6명(5.7%)의 환자는 기관튜브 깊이를 조정하기 위해 섬유성 기관지경 검사를 추가로 필요로 하였다는 점인데, 환자의 수술 자세를 잡기 위해 목을 신전하는 과정에서 튜브의 이동이 일어났기 때문으로 사료된다. 따라서 저자들은 다른 연구에서 환자 수술 자세를 잡은 후 시스템 셋업 과정에서 양측 전극의 저항값이 모두 5 kΩ 미만이고, 저항값의 차이가 1 kΩ 미만인 것을 확인해야 하며, 그렇지 않을 경우 전극의 위치를 다시 후두섬유내시경으로 확인해야 한다고 하였다[11]. 이후에 저자들은 모든 환자에서 수술 자세를 잡은 후 튜브의 위치를 후두섬유내시경으로 확인하고 있다.
최근에는 자세 변화 후 내시경 확인의 번거로움을 피하고자, 환자의 수술 자세를 잡은 후 기관삽관을 하는 기관이 증가하고 있다. 이렇게 하면 환자 자세 변화에 따른 튜브 위치 변화를 완벽하게 피할 수 있는 장점이 있다. 그러나 목이 뒤로 신전된 자세는 정상적인 자세에 비해 기관삽관이 어렵기 때문에 마취의의 적극적인 협조가 필요하다. 최근에는 비디오 후두경(video laryngoscopy) 장비가 널리 보급됨에 따라 이와 관련한 연구가 있는데[12], 환자가 수술 자세를 취하도록 한 뒤, 기관삽관 시에 비디오 후두경과 직접 후두경의 성대 시야를 비교하였다. 해당 연구에서는 마취 유도 후, 환자의 목을 뒤로 약간 신전하여 갑상선 수술 자세에 위치시킨 뒤 직접 후두경과 비디오 후두경으로 각각 성대 시야를 평가했고, 외부 후두 조작 여부에 따라 POGO (percentage of glottic opening) 척도와 Cormack-lehane 등급을 사용해 평가했다. 평가 결과 비디오 후두경을 사용했을 때 갑상선 수술 자세에서 직접 후두경보다 POGO 척도가 유의미하게 우월했으며, 비디오 후두경의 우수성은 Cormack-lehane 등급에서도 확인되었다. 따라서 비디오 후두경을 사용한다면 환자의 목을 뒤로 젖힌 상태에서 보다 수월하게 기관삽관을 할 수 있고 튜브의 이동을 막을 수 있다.
또한, 수술 시간이 길어지면 튜브의 중력으로 인해 튜브가 점점 뒤로 밀려나기 때문에 튜브의 이동으로 인한 신경모니터링 실패가 발생할 수 있다. 이러한 위음성을 예방하기 위해서는 튜브를 환자의 입에 정확하고 단단히 고정하는 것이 필요하다. 또한 마취 서킷 자체의 무게가 상당하기 때문에 서킷을 환자 침대에 고정하는 것 또한 도움이 된다. 다른 한가지 팁은 이러한 중력에 따른 튜브 이동을 고려하여 기관삽관 시에 모든 신경모니터링 시스템 라인을 연결하고, 시스템이 적절히 작동하는 범위 내에서 튜브를 최대한 깊이 거치시키는 것이다. 이러한 조작을 통해 수술 중 튜브의 이동이 발생하더라도 튜브에 위치한 전극의 길이가 약 2cm가량 되기 때문에 신경모니터링 실패를 어느정도 예방할 수 있다.
EMG 튜브 외 다른 근전도 측정방법
EMG 튜브의 가격이 나라에 따라 매우 비쌀 수 있으며, 급여가 되지 않기 때문에 모든 환자에서 사용할 수 없는 문제가 있다. 우리나라도 중심구역의 재발성 갑상선암, 수술 전 편측 성대마비가 있는 환자, 중심구역의 림프절 전이가 명확한 갑상선암, 피막외 침범(T4)이 확인되거나 의심되는 갑상선암, 그레이브스병 혹은 현저한 갑상선 종대와 같은 고위험군 갑상선수술 및 부갑상선수술 환자의 경우에만 사용이 허가된 상태로 적응증에 해당되지 않으면 활용하지 못한다. 이러한 매우 제한적인 EMG 튜브 사용 허가 때문에 전체 갑상선 환자의 약 10% 이하의 환자에서만 EMG 튜브를 사용할 수 있을 것으로 사료된다. 이에 EMG 튜브 외 다른 근전도 측정방법이 개발되어 왔다.
근전도 측정의 목적에 가장 부합하고 높은 안정성을 가지는 방법은 갑상연골에 바늘전극을 삽입하여 근전도를 측정하는 것이다. 바늘은 갑상연골에 대각선 또는 수평으로 삽입하며, EMG 튜브에서보다 유의미하게 높은 진폭을 얻을 수 있는 장점이 있고 바늘이 단단하게 고정되기 때문에 수술 중 바늘이 빠지는 일은 거의 발생하지 않는다[13]. 일부 갑상연골이 석회화된 환자에서는 바늘이 삽입되지 않을 수 있는데, 그런 경우 윤상연골에 바늘을 삽입함으로서 마찬가지로 좋은 결과를 얻을 수 있으며, 상후두신경외지 감시에는 보다 더 높은 신호자극을 얻을 수 있는 장점 또한 있다. 또 다른 방법으로는 피부에 전극을 붙여 피부로부터 근전도를 측정할 수 있다. 부착이 간단하고 비침습적이며 비용이 적게 드는 장점이 있으나, 자극원과 떨어진 곳에서 근전도를 측정하기 때문에 근전도 신호가 높지 않은 한계 또한 있다. 최근 국내에서 시행된 연구에 의하면 되돌이후두신경과 VN에서 발생한 근전도의 평균 값을 각각 255.5μV, 236.5 μV로 보고하였으며 갑상선 전절제술, 비만, 남성에서 신호가 낮게 측정되는 경향이 있음을 보고하였다[14].
결론
갑상선 수술에서 되돌이후두신경과 상후두신경외지의 기능 보존은 환자의 삶의 질 유지와 수술 합병증 예방에 필수적이다. 본 연구는 신경 자극 및 근전도(EMG) 측정 과정에서 발생할 수 있는 실패 원인과 이를 해결하기 위한 구체적인 방법을 분석하였다. 신경 자극 과정의 실패는 기기 오류, 젖은 수술 필드, 션트(shunt) 현상, 과도한 신경근 차단제 사용, 기존 신경 손상 여부, 부정확한 자극 등으로 인해 발생하며, 이를 해결하기 위한 명확한 프로토콜이 요구된다. 근전도 측정 과정에서는 EMG 튜브의 위치 이상이 주요 실패 원인으로 작용하였으며, 이를 방지하기 위해 튜브의 정확한 위치 설정이 중요하다. 기존 EMG 튜브 사용이 경제적 부담 및 제한된 적응증으로 인해 모든 환자에서 적용되지 못하는 한계를 보완하기 위해 갑상연골에 바늘전극을 삽입하는 방법이 대안으로 존재하며 다양한 장점을 가진다. 신경 모니터링의 성공률 향상을 위해 기술적 한계 극복과 표준화된 접근법이 필요하다.
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