Geriatric Rehabilitation 2015;5:68-73 Review Article 노인에서의어지럼증및평형계의해부학및생리 최용민 임선 가톨릭대학교의과대학재활의학교실 Anatomy and Physiology of Balance and Dizziness in E

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용하 석
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1 Review Article 노인에서의어지럼증및평형계의해부학및생리 최용민 임선 가톨릭대학교의과대학재활의학교실 Anatomy and Physiology of Balance and Dizziness in Elderly Patient Yong-Min Choi, M.D. and Sun Im, M.D., Ph.D. Department of Rehabilitation Medicine, Bucheon St. Mary's Hospital, College of Medicine, the Catholic University Korea, Bucheon 14647, Korea Abstract Dizziness in the elderly population has a high prevalence, up to 38 percent in some studies, and could lead to increased risk of falls, functional disability and prolonged institutionalization. Postural balance is controlled by complex connections between the central nervous system, vestibular, visual and proprioception system Maintaining balance is a complex process that involves the integration of sensory information regarding the position of the body relative to space and the ability to control motor responses to control body movement. Balance also requires the integration of sensory information from vision, vestibular sense, proprioception, muscle strength and reaction time. Among these, the vestibular system is one of the key factors in coordinating and maintaining balance. Aging can lead to increased incidence of disorders within the vestibular system to result in balance problems in the elderly. Good balance is an imperative skill for living and mobility. Its deterioration is associated with falls and fall related injuries, especially in the elderly. With increased age, there is a progressive loss of functioning of these systems which can contribute to balance deficits. Therefore it is important to understand the age related changes in the functional neuroanatomy and physiology to approach these patients. This review article will describe on the epidemiology, pathophysiology, and functional anatomy associated in the elderly population. Key Words Aging, Postural balance, Vestibular diseases 접수일 : 2015년 8월 4일게재승인일 : 2015년 8월 11일교신저자 : 임선주소 : 경기도부천시원미구소사로 327 Tel : Fax : lafolia@catholic.ac.kr 서론 평형기능은하나의뇌영역만이조절하는것이아니라, 여러신경영역들의기능들이통합되면서조절된다. 따라서침범되는신경영역에따라다양한평형기능장애와임상증상이나타날수있다. 예를들면갑자기균형을못잡게될경우흔히 현기증과어지럼증을느끼고, 몸의중심을잡지못하게되면서, 체간과사지는균형을잡기위해서흔들리기시작하고, 심한경우낙상으로도이어질수있다. 1 평형기능에관여하는신경계는체성감각과운동신경계뿐만아니라전정신경계, 시각신경계및고유감각신경계등다양한계통들이있다 (Fig. 1). 특히평형기능에서가장중요한역할을하는것은전정신경계 68

2 Fig. 1. Age dependent changes in the system maintaining postural stability. Table 1. Anatomical Structures and Organs Related to Dizziness in the Elderly Population Anatomic structure Disease Eyes Brain Ear Thyroid Heart Global Musculoskeletal Vision impairment Cerebellar or brainstem stroke, vertebrobasilar insufficiency, tumors, neurosyphillis, meningitis, encephalitis, wernicke s syndrome, medication effect, alcohol intoxication, co poisoning, migraine, multiple sclerosis, neurosyphillis Benign paroxysmal positional vertigo, labyrinthitis, vestibular neuritis, Meniere s Disease, otitis media, mastoiditis, H zoster oticus, sinusitis Hypothyroidism Myocardial infarction, arrhythmia, orthostatic hypotension vasovagal syndrome, carotid sinus hypersensitivity, hypovolemia Viral illness, hypoglycemia, hyponatremia, hypokalemia, medication overdose, medication side effects Deconditioning, osteoarthritis 로서, 평형기능을논하는데있어, 가장심도있게다뤄줘야하는부분이다. 젊은성인들과다르게여러가지다양한문제점, 예를들면현훈 (vertigo), 목과관련된문제 (neck disorders), 신체적컨디션의저하 (physical deconditioning) 및복용약물등여러요인이복합적으로연결되어있기때문에 (Table 1) 노인들에서어지럼증을평가하는데어려움이있다. 특히노인에서시각적이상은어지럼증과균형장애를발생케하는주요한인자이다. 노인에서큰오해중하나는어지럼증이정상적인노화의한과정으로치료하기어렵다고여기는것으로, 고령에서의어지럼증에대하여검사와이해가필요하다. 본론 1) 평형계의신경해부학및생리 (1) 말초신경계 측두골의암양부 (petrous) 에는골미로와막미로 (membranous labyrinth) 가위치하고있는데전정기능과관련된구조는막미로이며, 이안에위치한감각상피는소리뿐만아니라머리의움직임을감지하는역할을한다. 머리의움직임에따라서활성화되는구조는크게반고리관 (semicircular canals) 과이석기관 (otoliths) 으로이루어져있 69

3 Fig. 2. Diagram showing the various connections of the vestibular nuclei (modified from Lundy-Ekman 2012). 다. 반고리관은머리의각속도의변화를감지한다. 이석기관은난형난 (utricle) 과구형난 (saccule) 으로이루어져있으며중력및머리의선형가속 (linear acceleration) 을감지한다. 2 (2) 중추신경계평형기능에관여하는각각의신경들의위치와기능을숙지하는것도중요하지만이들을연결해주는신경로에대한이해가필수적이다 (Fig. 2). 내이도에위치한말초기관에서머리의회전과선형가속도의움직임을감지하여이런정보를중간뇌뒤판 (tegmentum) 에위치한전정핵과소뇌로전달한다. 전정핵과소뇌에서는전정신경계의신호들을처리하면서, 다른감각계에서들어오는머리와몸의방향에대한정보를통합하여처리한다. 여기에서처리된정보에맞춰체간운동의반응들이나타나게된다. 운동반응들은크게전정안반사 (vestibuloocular reflex), 전정경추반사 (vestibulocervical reflex), 전정척수반사 (vestibulospinal reflex) 로나타나게된다. 전정안반사는머리회전움직임에대한안구운동반응을담당하고, 전정경추반사는머리움직임에맞게목의운동반응을담당한다. 전정척수반사는머리움직임에맞춰체간균형을잡을수있도록체간운동반응을담당한다. 감각계와운동계는이런 정보들을다시뇌피질로전달하여공간안에서몸의움직임및균형에대해서인지하도록해준다. 1 중추전정신경로 (central vestibular pathways) 는전정핵 (vestibular nuclei), 안구운동핵 (ocular motor nuclei), 교뇌 (pons) 와상부중뇌 (rostral midbrain) 에위치한통합중추 (integration centers), 전정소뇌 (vestibulocerebellum), 시상 (thalamus) 에서측두두정엽에위치한다감각전정피질로이르는커다란연결체이다. 중추전정신경로에서가장중요한구성원은전정안반사와척수에서자세를조절하는내, 외측전정척수신경로를따라지나가는하행신경로의연계이다 (Fig. 3). 모든몸의감각은시상을지나가는데전정신경핵의정보가피질로전달되기전에시상의후외측복측핵을거치게된다. 3 전정신경계와관련된다양한피질구조물들이거론되고있는데최근연구에의하면전정신경계와밀접한연관을갖는피질구조물로는두정측두피질 (parieto temporal cortex), 도피질또는두정도전정피질, 상측두회부위 (superior temporal gyrus) 와하두정소엽 (inferior parietal lobule) 이거론되고있다. 4 뇌피질로전정신경계정보가전달됨으로써몸이회전할때그방향과몸의자세에대해서인지할수있다. 또한, 말초전정신경계감각기관에이상이없어도, 위에서거론된뇌피 70

PERCEPTION 이있을경우전정안반사억제결손, 사지운동실조, 체간운동실조및구음장애를동반할수있다. 소뇌충부 (vermis) 병변은주로전정척수반사에영향을주기때문에체간운동실조를일으키고하지에서들어오는체성감각신경계정보를제대로사용하지못해서체간균형에이상이생긴다. 그러나이부위에이상이생길경우에는현기증을동반하지않는다.

4 PERCEPTION 이있을경우전정안반사억제결손, 사지운동실조, 체간운동실조및구음장애를동반할수있다. 소뇌충부 (vermis) 병변은주로전정척수반사에영향을주기때문에체간운동실조를일으키고하지에서들어오는체성감각신경계정보를제대로사용하지못해서체간균형에이상이생긴다. 그러나이부위에이상이생길경우에는현기증을동반하지않는다. 1 VESTIBULO OCULAR REFLEX A H UT VESTIBULO SPINAL REFLEX P Ⅷ Ⅳ Ⅲ Brainstem lateral medial vestibulospinaspinal vestibulo- tract tract 2) 노인에서평형장애와관련된원인들 65세에서 95세사이의노인에서의어지럼증의유병률은 44% 이며, 대부분의경우한가지이상의원인을가지고있다. 5 노인인구의약 1/5은어지럼증이나평형장애를경험한다. 보고된바에따르면, 어지럼증을호소하는노인환자중약 40% 는말초전정기능소실 (peripheral vestibular dysfunction), 10% 는중추뇌간전정손상 (central brainstem vestibular lesion), 15% 는심리적인문제 (psychiatric problem), 나머지 25% 는자세불안 (disequilibrium) 과같은원인이었다. 노인에서어지럼증은활동이나삶의질에대부분좋지않는영향을주는데, 불안감을높이거나기능저하, 낙상의두려움그리고일상생활의제한을초래한다. Fig. 3. Schematic drawing showing the neural structures involved in the vestibulo-ocular reflex (adapted from Dieterich 2005). 질구조물에뇌병변이발생할경우환자는균형장애를보일수있다. 소뇌는전정핵의전정기능과관련된신호를받는구심 (afferent) 역할을하는한편, 다시전정핵으로신호를전달하는원심 (efferent) 역할도한다. 소뇌는직접적으로전정신경계반사에관여하지않지만, 반사반응들이효과적으로작용할수있도록조정해준다. 소뇌에서나가게되는축삭들은대부분억제역할을한다. 특히소뇌충부와소엽결절엽은전정계소뇌라고불릴정도로평행기능과밀접한관계를갖고있다. 소뇌의소엽은전정안반사의반응정도를조절해주고, 소뇌결절 (nodulus) 은전정안반사의반응시간을조절하고, 이석기관에서들어오는신호를조절하는기능을가지고있기때문에이부위에병변이있을경우안구운동움직임이불안정해지고보행장애가초래될수있다. 대부분고립성일측소뇌병변 3) 평형장애와관련된기능적신경해부학노인에서관절염, 당뇨및죽상경화증등과같은질환들의발생률증가는평형능력에영향을준다. 즉, 죽상경화증에의한혈관폐색은시력이나체성감각기능장애를초래할수있다. 당뇨병성말초신경병증이나망막병증은전정기능과시력에손상을발생하게되고, 어지럼증이발생하는주요한위험인자이다. 또한술, 비타민 B12 결핍증, 복용약물등여러요인이말초신경병증의원인이될수있다. 노인에서어지럼증과평형장애는감각, 시각, 전정기능, 신경학적변화그리고근력변화에의하여야기될수있다. (1) 노화에따른전정계의변화노화는전정계에심각한영향을주므로, 모세포 (hair cell) 는노화에따라소실이나타나는데, 특히팽대부에서발생한다. 전정핵에서신경소실은 40대에서부터 10년마다대략 3% 씩이뤄진다. 6 아울러, 고주파음에대한세반고리관의민감도는감소한다. 아마도이러한변화들이빠른머리운동 (fast head movements) 에대한부적절한반응으로이어지게된다. 71

5 노화와관련된말초전정기능의퇴보는회전검사 (rotational testing) 를통한전정안반사의측정이나전정경기능을반영하는전정유발근전위검사측정으로입증되었다. 또한전정실조는나이에따라발생률증가가나타나는전정신경염이나소뇌또는뇌간에서발생한뇌혈관질환과같은질병에의해서도발생할수있다. 어지럼증과연관된전정계의중요질환으로전정신경염, 미로염, 메니에르병그리고중추전정장애등이있다. 이러한질환들중에서양성돌발체위현훈 (benign paroxysmal positional vertigo) 은가장흔한말초전정기능장애이며, 그다음으로메니에르병과전정신경염이뒤를따른다. 노인에서전정기능장애의악화는결정적으로자세불안정성과그밖의보행장애와자세유지이상을초래하게된다. 상부운동신경계기능이정상적인경우에는전정기능의이상을시각과체성감각을이용하여어느정도보상이가능하다. 하지만노화에따라서이러한보상작용은줄어들게되어궁극적으로심각한평형장애가발생하게된다. (2) 시력의변화노인에서노화에따른시력 (visual acuity), 시야 (visual field), 거리감 (depth perception), 대비민감도 (contrast sensitivity), 섬광에대한민감도 (sensitivity of glare) 및암순응 (dark adaptation) 등의변화는평형장애의원인이된다. 6 노인에서발견되는시력저하는평형계로시각정보입력에영향을미친다. 흔히노인에서백내장 (65세이상노인중 16%), 황반변성 (65세이상노인중 9%), 녹내장 (65세이상노인중 3%) 등이걸리기쉽다. 7 시각적문제에관한정확한평가가중요한이유는안경을통한시력교정이나백내장수술같이회복가능한부분이있기때문이다. 시각적정보가부정확하면, 균형조절및장애물피하기등에어려움이발생하여거리판단이나부정확한공간판단등의장애가발생하게되고, 결국어지럼증과평형장애에이르게된다. (3) 중추신경계의변화노인에서발생하는중추신경계질환에의한어지럼증이나평형장애는대부분의경우뇌졸중으로약 20% 를차지하고, 6 그밖에파킨슨병, 척수병증그리고소뇌병증등이원인이다. 이러한질환에의하여중추신경계통합능력이소실되고어지럼증과평형장애가발생하게된다. 뇌간및소뇌뇌졸중은평형과관련된중요한신경로의손상이발생하여심각한평형장 애의원인이된다. 뇌졸중과관련된혈관질환중전정소뇌계 (vestibule-cerebellar system) 에중요한부분은다음과같다 ; 내이동맥 (internal auditory artery) 은주로미로에혈액공급을담당하는데, 이부위의동맥들은곁가지나문합이잘이루어지지않아, 허혈에굉장히취약하고, 혈액공급이 15초만정지되어있어도, 청각기능이소실될수있다. 특히단독미로부위의뇌경색은뇌자기공명영상에서정상소견을보이면서갑작스러운청각기능소실및현훈등말초에국한된증상들만나타날수있는데이는전하소뇌동맥의전구증상으로나타날수있다. 8 급성현기증환자중에뇌간및소뇌병변으로기인하는경우는 10% 이하를차지한다고하지만, 노인환자에서는갑작스러운현훈및균형장애를보일경우뇌졸중으로인한장애인지에여부에대한주의가필요하다. 뇌병변중에서소뇌병변일경우환자는전정신경계의심한기능장애를갖게되어평형기능에문제를갖게된다. 9 소뇌중에서도주로전하소뇌동맥이나후하소뇌동맥의경색이나, 소뇌병변이있는경우에주로평형기능의저하를보게된다. 9 소뇌병변은넓은보폭보행 (wide based gait) 이나가변적인보장으로평형장애위험이증가된다. 소뇌이외에두정엽에발생한뇌졸중은신체이동을계획하고수행하는과정에서장애가발생하며, 전두엽에발생한경우에는인지와안전에대한판단장애가발생한다. 파킨슨병은경직된자세와평형장애를야기하는동결보행을극복하기위한외적섭동 (external perturbations) 에대한반응을할수없도록한다. 뇌졸중이나다른신경퇴행성질환으로인한대뇌로부터중추처리기전 (central processing mechanism) 과정중어떠한이상도감각정보통합능력손상이나불확실하고조화롭지못한감각정보를보상하는능력의저하가발생된다. 대뇌에서감각변화를인지하는데있어서이러한이상들은결국통합되지못하고운동반응이지연되어서평형장애가발생된다. (4) 근골격계및신경근장애정상적인자세이동조정력을위하여근활성의적절한시기와순차적인배열이필수다. 젊은이들과비교하여노인에게서미세한평형변화에따른근반사가부적절하고전반적으로근력증가반응이활성화되지않는다. 또한활성반응신호화가지체됨에따라서중추처리및운동의시작또는자세반응잠시가지연된다. 6 아울러노인에서증가하는근감소증유병률역시평형장애로신체활동지수저하와관련되어있다고알 72

6 려져있다. 근력감소는 70세가지나면서한층더급격하게이루어진다. 관절염으로관절움직임제한으로자세조정에어려움이있을수있다. 근력과유연성의저하는신체정렬과관련하여문제가되어미세한자세변동에따른반응을감소시킨다. 예를들면, 후측만과측만의증가에따른양측다리길이차이가발생하고, 무게중심점에영향이미치게되어불균형이발생할수있다. 노인에서관절염, 당뇨또는죽상경화증등과같은질환의유병률이증가되고균형능력에영향을미친다. 또한알려진바에따르면, 노화에인하여마이스너수용체 (Meissner s receptors) 의감소가발생하고이에따른진동감지나촉각역치가감소하게되는데, 발바닥으로부터전달되는촉각정보는직립자세유지를보조하거나조절하는데중요한역할을한다. 4) 기타 (1) 복용약물노인에서낙상의주요원인으로널리알려진약물로는수면제, 항우울제, 항전간제, 심혈관계약물및항염증약물이다. 이런약물들은기립성저혈압이나소뇌기능부전, 주의및각성수준을감소시키기때문에균형능력감퇴의원인이된다. 그밖에노인에서어지럼증과직접적으로관련된인자로는특성불안 (anxiety trait), 우울증, 심근경색과거력, 기립성저혈압, 5종류이상의복용약물등이있다. 결론 전정신경계, 시각신경및체성감각신경계자극들은중추신경계에서통합되어일관된반응을하는경우, 머리움직임에대해서적절하게평형기능을유지할수있다. 노인에서감각, 근골격그리고중추신경계와말초신경계전반에걸친장애는수많은요소가복잡하게통합된평형계에영향을줄수있다. 노인에서높은유병률과일상생활가운데평형문제의부정적인영향을감안할때, 어지럼증과평형장애는특별한관심이필요하겠다. REFERENCES 1. Im S. Anatomy and physiology of balance. Brain Neurorehabil 2013;6: Hardy M. Observations on the innervation of the macula sacculi in man. Anat Rec 1934: Dieterich M, Bartenstein P, Spiegel S, Bense S, Schwaiger M, Brandt T. Thalamic infarctions cause side-specific suppression of vestibular cortex activations. Brain 2005;128: Brandt T, Dieterich M. The vestibular cortex. Its locations, functions, and disorders. Ann N Y Acad Sci 1999;871: Maarsingh OR, Dros J, Schellevis FG, van Weert HC, van der Windt DA, ter Riet G, et al. Causes of persistent dizziness in elderly patients in primary care. Ann Fam Med 2010;8: Matsumura BA, Ambrose AF. Balance in the elderly. Clin Geriatr Med 2006;22: Kahn HA, Leibowitz HM, Ganley JP, Kini MM, Colton T, Nickerson RS, et al. The Framingham Eye Study. II. Association of ophthalmic pathology with single variables previously measured in the Framingham Heart Study. Am J Epidemiol 1977;106: Kim JS, Cho KH, Lee H. Isolated labyrinthine infarction as a harbinger of anterior inferior cerebellar artery territory infarction with normal diffusion-weighted brain MRI. J Neurol Sci 2009;278: Kim HA, Lee H. Recent advances in central acute vestibular syndrome of a vascular cause. J Neurol Sci 2012;321:

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untitled Brain & NeuroRehabilitation Vol. 6, No. 2, September, 2013 http://dx.doi.org/10.12786/bn.2013.6.2.47 평형계의신경해부학및생리 가톨릭대학교의과대학부천성모병원재활의학교실임선 Anatomy and Physiology of Balance Sun Im, M.D., Ph.D. Department