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1 대한임상신경생리학회지 10(1):1~12,2008 ISSN 수술중신경계감시 성균관대학교의과대학삼성서울병원신경과 서대원 Intraoperative Neuromonitoring Dae-Won Seo, M.D., Ph.D. Department of Neurology, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University School of Medicine, Seoul, Korea Received 26 May 2008; accepted 26 May Intraoperative neuromonitoring (INM) is well known to be useful method to reduce intraoperative complications during the surgery of nervous system lesions. Evoked potentials are most commonly used among the electrophysiological tests. Brainstem auditory evoked potentials are for detecting the problems along the auditory pathways including the eighth cranial nerve and brainstem. Somatosensory evoked potentials are applied for preventing the spinal cord lesions. The INM is affected by many factors. In order to perform an optimal INM, the confounding factors including technical, anesthetical, and individual factors should be kept well under control. INM has frequent electrophysiologic changes during the surgery and it might be helpful to keep one s eyes on which monitoring modalities are reluctant to change during each operation. The skillful monitoring and timely interpretation of electrophysiologic changes can drive the patient to be undergone surgery, even in high surgical risk group. Key Words: Intraoperative monitoring, Brainstem auditory evoked potentials, Somatosensory evoked potentials, Electroencephalography, Electromyography, Nerve conduction study 서 론 수술중신경계감시 (intraoperative neuromonitoring: INM) 는신경계수술에이용되어안전하게수술을하고있다는확신을줄수있고, 수술중신경계손상을조기에찾아서수술합병증을줄이며, 고위험군수술을안전하게할수있게도움을준다. INM의시작은 1930 년대말 Penfield 와 Jasper 가간질수술에서두개골을열고뇌파 Address for correspondence; Dae-Won Seo, M.D., Ph.D. Department of Neurology, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University School of Medicine 50 Irwon-dong, Gangnam-gu, Seoul, , Korea Tel: Fax: daewon3@samsung.com 를기록한것이최초라고볼수있다. 1 그후디지털화된유발전위와뇌파를 1980 년대부터본격적으로임상에도입하면서다양한신경계수술에 INM을이용해왔다. 특히 1992년 Scoliosis Research Society에서 INM을척추수술동안각성상태검사의보조수단으로인정하였고, 대안적이용도가능하다고결정하였다. 2 또한대조군비교연구와증례보고로 INM의필요성이여러수술에서입증되었다. INM 의방법으로는뇌파검사, 유발전위검사, 근전도검사, 신경전도검사및경두개초음파검사 (transcranial doppler: TCD) 가있고, 수술방법에따라적절히조합하여이용할수있다. 물론환자상태, 수술방법, 장비기능및의사경험을고려하여야한다. INM 은수술질환별이나감시해야할신경부위및경로를중심으로분류할수있다. 질환별로는뇌혈관질환, 뇌 Copyright 2008 by The Korean Society for Clinical Neurophysiology 1

2 서대원 Table 1. Drug effects on sensory and motor-evoked potentials TCD EEG SSEP BAEP MEP CBF Amp Lat Amp Lat Amp Lat Amp EMG General anesthetics Volatile anesthetics I I I D I N I D N Nitrous oxide I I N D N N I D N Barbiturate D I (frontal spindle) I D I (high) D D D N Propofol D I (frontal slowing) I D I (high) D D D N Ketamine I I (frontal theta) N I N N N N N Etomidate D I (frontal alpha) I D I D I N N Adjunctive agents Benzodiazepines D I (frontal slowing) I D N N D D N Narcotics D I (diffuse slowing) I D N N N N N Deploarizing? N N N N N loss loss loss Nondepolarizing? N N N N N loss loss loss I; increased, D; decreased, N; no change 종양, 기능성수술 (functional surgery), 척수질환및기타로나눌수있다 (Table 1). 부위별로는천막상부병변 (supratentorial lesion), 후두와병변 (posterior fossa lesion), 척수병변 (spinal lesion) 및기타로나눈다. 여기에서는기본적인고려사항, 검사방법을알아보고부위에따라 INM을설명하고자한다. 본론 1. 수술중신경계감시의고려사항 1) 수술중신경계감시의수단수술중신경계감시란뇌혈류측정과신경계전기생리학적방법을이용하여수술중신경계의이상여부를추적감시하는방법이다. 뇌혈류측정은경두개초음파검사를통해서유속 (flow velocity) 과색전증 (embolism) 을확인한다. 뇌파검사를통해뇌겉질의상태를파악할수있고, 뇌간청각유발전위검사로청신경과뇌간의이상여부를알수있으며, 체성감각유발전위검사를통해척수, 겉질하구조물및감각겉질까지의이상여부를확인할수있다. 단시각유발전위검사는수술중마취영향으로일정한파형을얻기어렵기때문에이용하지않는다. 운동유발전위검사 (motor evoked potentials: MEP) 는검사실에서사용하는자기자극 (magnetic stimulation) 보다는전기자극을사용하여운동신경경로의이상을파악할수있다. 근전도검사는자발적근전도 (spontaneous EMG) 전위를이용하여말초운동신경의이상을확인할수있다. 또한운동신경의위치또는기능의유지여부를확인하기위해유발근전도 검사 (triggered EMG) 를할수있다. 신경전도검사를통해수술중말초신경의손상여부를확인할수있다. 2) 수술적감시의기술적방법유발전위검사에서는자극방법, 자극전극위치, 기록채널수, 기록설정방법 ( 민감도, 기록기간, 필터설정, 평균화수 ) 및기록전극위치를수술시작전에결정하여야한다. 또한수술전환자상태를확인하고가장적합한감시방법을선택하는것이필요하다. 수술장에서는마취과의사와긴밀히협조하여마취심도와환자상태의변화를주의깊게살펴야한다. 수술중에는검사방법, 감시대상, 감시를통해도움을줄수있는내용그리고감시한계점등을외과의사에게알려주며감시를해야한다. 특히정확한감시와감시중응급대처를위해서감시전문인력이상주하는것이바람직하다. 3) 수술중신경계감시에서의마취수술중집중감시를할때적절한마취를유지하는것은필수적이다. 뇌혈류검사는마취에민감하게영향받지않지만전기신경생리학적검사는대부분마취의영향을받는다. 표 1에일반적으로사용하는마취제에대해요약하였다. BAEP 와 SSEP 같은감각유발전위 (sensory evoked potentials: SEPs) 는흡입마취제영향을쉽게받을수있고, EMG 는근이완제에영향을받을수있다. 예를들면척추수술에서 SEPs 집중감시를하는데흡입마취제를과량으로유지할경우신경계의이상없이도파형의변화 ( 진폭의감소와잠복기의연장 ) 가일어나고, EMG 집중감시 2 Korean J Clin Neurophysiol / Volume 10 / June, 2008

3 수술중신경계감시 를하는데근이완제를많이쓰면근전도반응이나타나지않아큰혼동을초래할수있다. 따라서가능한한마취를낮고일정하게유지하면서좋은파형을얻을수있어야한다. 일반적으로흡입마취제의농도는 MAC을 0.5~0.7 정도로유지한다. EMG와복합운동활동전위 (compound motor action potentials: CMAP) 를기록하는 MEP 는신경근접합부의전달과정이필요하므로근육신경차단제 (neuromuscular blocker) 를가능한한사용하지않는것이필요하다. 필요시 train-of-four (TOF) 를적어도 2 이상으로유지해야적정한 EMG 감시를할수있다. 또한케타민은 MEP 반응역치를낮추지만벤조디아제핀, 에토미데이트, 바비튜레이트, 고용량프로로폴은 MEP 반응을감소시킨다. 실제로전체정맥마취 (total intravenous anesthesia: TIVA) 를하여대뇌겉질의영향을최소화한경우에는 MEP 감시를 400 V의반복자극을주어 92% 에서성공할수있었다. 3 또한체온과혈압을일정하게유지해야좋은집중감시를할수있다. 체온이 35 이하면 EEG 감시에서점차적으로서파가증가하고진폭이감소한다. SSEP 감시에서는중심체온이 1 씩감소함에따라진폭이 7% 감소하고잠복기는 3% 증가한다. 혈압저하역시 EEG 감시에서서파증가와진폭의감소를나타낼수있다. 평균동맥압이 60 mmhg 이하로되면 SSEP 파형은소실된다. PaO 2 가 50~ 60 mmhg 미만일경우초기에는뇌파가활성화되고그후서파가나타나며더욱감소할경우결국에는뇌세포의전기활동이기록되지않는다 (electrical cerebral silence). PaCO 2 의감소는뇌파상서파를나타내고 PaCO 2 의증가는뇌파진동수의증가를일으키며더욱증가하면뇌파진동수와진폭모두감소하게된다. 수술중집중감시에서마취와관련하여주의할점은다음과같다. 첫째수술중중요한시기에는마취를일정하게유지한다. 둘째, 뇌파상빠른파형의증가는낮은마취농도, 바비튜레이트약제및아산화질소와관련있다. 셋째, 허혈위험이증가되는상태에서는아편양제제나, 과량의바비튜레이트제제, 벤조다이아제핀제제의사용을금하는것이좋다. 넷째, 마취제에취약한파형을항상고려하면서감시를한다. 다섯째, MEP 또는 EMG 상의파형소실시에는벤조디아제핀및신경근차단제의사용을확인하고, TOF 로평가한다. 2. 수술중신경계집중감시의방법수술부위와환자상태에따라다양한방법을이용하는데, 예를들면소뇌뇌교각종양수술에청각유발전위, 안 면근육근전도및신경전도등을복합적으로 (multimodality) 기록한다. 이러한복합구성으로 EEG, EP, EMG, NCS 및 TCD 를적절하게이용한다. 각각의검사는일반검사실에서사용하는방법을수술중감시하는데적절하게설정을변경하여이용한다. EEG 는두피뇌파를이용할수도있지만, 두개골을열고겉질하에서기록하는겉질뇌파 (electrocorticography: ECoG) 를이용할수있다. EP는감각유발전위중에청각유발전위, 체성감각유발전위를이용하고, 운동유발전위로는경두개전기자극에의한경두개운동유발전위 (transcranial motor evoked potentials: TcrMEP) 가있다. EMG 는검사실의안정상태 EMG 와같은자발적근전도 (sponatenous EMG) 와수술장에서노출된말초운동신경을자극하여기록하는유발적근전도 (triggered EMG) 를이용한다. NCS는검사실과같이말초신경근위부자극후해당근육에서 CMAP 를기록할수있고청신경과같은감각신경은수술로노출된감각신경위에서 CNAP (compound nerve action potentials: CNAP) 를기록할수있다. 각각에대해서자세히살펴보면다음과같다. 1) 뇌파검사뇌파검사를할때는좌우측반구앞쪽과뒤쪽을포함하는 4채널이상의 differential montage 로 F3-C3, C3- P3, F4-C4, C4-P4 를사용하는것이좌-우전-후뇌기능을비교할수있어좋다. Band pass 는 0.5~30 Hz로하고기록하는단위는 30초로압축할수있다. 14 디지털뇌파검사는 compressed spectral array 를이용할수도있다. 기술적으로고려해야될점은다음과같다. (1) 기록전극의안정성 ( 수술전에콜로디온으로붙이거나수술직전피하전극을이용 ), (2) 적당한기록전극수 ( 적어도 4개이상 ), (3) 적당한채널수 ( 적어도 4개이상의채널을사용하며 16 채널정도가좋다 ), (4) 적당한민감도, 필터, 용지속도, 접지가필요하다. 대뇌겉질에서파형의형성이변화되는과정은빠른파형이점차소실되며진폭이감소하고, 서파가나타나기시작하며, 점점진행하면평탄하게된다. 일반적으로진폭의 50% 이상의감소, 서파의증가를뇌파의이상기준으로한다. 또한뇌파기록중발생하는잡파 (artifacts) 가문제가되는데환자에서유래되는잡파로는심전도, 근전도, 안구운동및순목잡파가있고, 외부에서유래되는잡파로 60 Hz 소음, 전기소작간섭, 움직임잡파, 전극튀김및흔들림, 교류저항의증가가있으며, 이중높은교류저항에의한잡파가가장흔하여교류저항을적어도 5 KΩ이하로유지하는것이매우중요하다. 잡파 Korean J Clin Neurophysiol / Volume 10 / June,

4 서대원 Table 2. Anatomic generators of brainstem auditory evoked potentials Wave Generator Functional indication I Auditory nerve Cochlea and VIII nerve intact II Cochlear nucleus Stimulus received; relayed to contralateral nucleus III Pons Signal received from ipsi- and contralateral nucleus V Mesencephalon Signal received from ipsi- and contralateral pons I-III latency Cochlea and nerve function III-V latency Brainstem function Table 3. Components and generators in SEP Components median SEP posterior tibial Mechanism Generator SEP EP PP propagation peripheral N13 LP Stationary cord P14 P31 far-field lemiscus N18 N34 far-field thalamus N20 P37 near-field primary somatosenosry area EP; Erb s potential, LP; lumbar potentials 를제거하기위해서는필터를 1~30 Hz로하는것이좋고, 콜로디온을이용한디스크 -컵전극또는바늘전극 (needle electrode) 을이용하는것이좋다. 또한증폭기를환자에가깝게 ( 전극의길이는짧게 ) 위치시켜안테나효과 (antenna effect) 를적게하는것이중요하다. 그러나근전도또는전기소작 (electrocautery) 에의한잡파를완전히제거하기는힘들다. 일반적으로집중감시는기사가수행하며신경과의사는이를감독하고문제가있을경우확인하게된다. 따라서뇌파의변화는판독경험이부족한기사에게의존하게되는데이러한뇌파판독상의어려움을해결하기위해컴퓨터로뇌파신호를파워스펙트럼으로변환하여히스토그램을통해확인하는 compressed spectral array 또는 density spectral array를사용할수도있다. 허혈시는뇌파가낮은스펙트럼으로이동하는것을관찰할수있다. 그러나잡파 ( 두극소작자로인한고주파수소음및전극떨림으로인한저주파소음 ) 로인한판독이잘못될수있으므로반드시실제뇌파검사결과를확인하는것이필요하다. 2) 경두개초음파검사실에서사용하는머리띠를이용해중대뇌동맥의혈류속도변화와색전에대한고신호 (high intensity transient signal: HITS) 를확인할수있다. 속도의변화를통해뇌혈류감소를외과의사에게알려줄수있으며, HITS 를통해색전증을알려줄수있다. TCD 감시는머리띠를이용하여탐색자 (probe) 를고정하고중대뇌동맥의 M1 부분을감시한다. 이때탐색자는일반검사실과같이 2 MHz 이지만그모양이머리띠에고정할수있게제작된것이어야한다. 특히머리띠에안정적으로고정하는것이매우중요하다. 측정깊이는 40~50 mm 정도로하고, 측정용적 (sample volume) 은 10 mm 3 로한다. 이렇게탐색자를설치한후기초가되는혈류속도를측정한후지속적으로혈류속도의감소및증가정도를계산하여뇌혈류를파악한다. 또한일시적신호변화로 10~20 msec 의짧은기간에주위보다강한신호가나타나는지확인하여미세색전이발생하는지파악하게된다. 이러한신호는적어도 100 msec 미만이고, 주위보다 3~9 db 정도로강하게나타나며, 탐색자쪽의일정한방향으로나타나고, 날카로운특유의소리를나타낸다. 물론탐색자의미끄러짐, 전기소작기등에의한잡파와감별이필요하다. 잡파는소리가다소둔탁하며, 양방향성으로길게나타난다. 일반적인검사실에서이용하는 pulsatile index 는수술중감시에서는이용하지않는다. 혈류속도의이상여부는중대뇌동맥속도가 20 cm/sec 이하로될때, 경동맥내막절제술등의교차결찰후 50% 이상으로회복되지못할때, 수술후 100% 이상의증가를나타낼때를기준으로하며, 응고된혈액, 혈소판, 죽상물질및지방, 공기로인한 HITS를이상소견으로볼 4 Korean J Clin Neurophysiol / Volume 10 / June, 2008

5 수술중신경계감시 수있다. 3) 청각유발전위 (auditory evoked potentials) 청각유발전위는파형이나잠복기의변화가적은 10 msec 이내의 short latency AEP 를이용한다. 청각자극은검사실의헤드폰보다는외이도에삽입하는 tubal insert phone 을이용하여수술시야에방해되지않게하고, 자극의극성은교환전위 (alternating polarity) 로하며, 수술전검사에서결정된청각자극은약 100 db pespl 의 click 음을주고반대쪽귀에방해음 (masking sound) 을준다. 양쪽귓볼에설치한 A1, A2 전극을기준전극으로하고두정 (vertex) 부위에설치한 Cz 전극을활동전극으로하여파형을기록하며, 파형 I, III 및 V를감시한다. 4 각파형형성부위는표 2와같다. 청각유발전위는뇌간종양을포함하는후두와 (posterior fossa) 수술에이용할수있다. 또한추골기저동맥동맥류수술에서도이용할수있다. 수술도중뇌간에손상또는허혈상태가발생할경우파형의진폭이감소하고잠복기가증가하게된다. 또한소뇌- 뇌교각종양의경우청신경에미치는영향을추적감시할수있다. 파형의진폭이 50% 이상감소하고절대잠복기가 1 msec 이상연장될때이상이있는것으로판단하고외과의사에게즉시알려필요한조치를취하게한다. 4) 체성감각유발전위전기자극은주로상지정중신경 (median nerve) 과하지좌우측경골후신경 (posterior tibial nerve) 을이용하며, 기록은말초, 겉질하구조물및겉질파형을얻을수있도록한다. 전기자극의강도는수술전검사에서결정된강도를고려하여운동역치에서 25% 증가된강도로 15~25 ma 정도의자극을주고, 자극빈도는 5.1 Hz로 0.2 msec 의 square wave pulse 자극을가한다. 기록전극들은뇌파검사에서흔히쓰는 9 mm 직경의디스크형전극을콜로디온으로부착할수있으나수술장에서는더욱안정적이며신속히설치할수있는피하전극을사용하면편리하다. 부착부위는말초, 겉질하구조물및겉질파형을얻을수있도록설정하고, 겉질하및겉질파형을얻기위해제5 경추및중심구에서 2 cm 후방에위치한감각신경중추부위 (C3, Cz, C4 ) 에서 Fpz를참고전극으로기록한다. 임피던스를 5 KΩ이하로유지해야하며, band pass 는 30~ 300 Hz로하고, 기록기간은정중신경 SEP는 50 msec, 후경골신경 SEP는 100 msec 로하며, 평균화는 300회이하로한다. 주로겉질에서기록되는정중신경 SEP는반대편겉질의 N20, 후경골신경 SEP는중앙에서기록되는 P40 파형의 잠복기및 peak-to-peak 진폭을주로감시한다. 기록되는파형및발생기전은표 3과같다. SSEP 는유발전위중가장많이이용하는수술중집중감시방법중의하나로수술도중체성감각경로 (dorsal columnar-medical lemniscal pathway) 에이상이발생할경우진폭과잠복기의이상을관찰할수있다. 진폭이 50% 이상감소하거나 5 절대잠복기가 10% 이상연장되면경고를하고, 진폭이 90% 이상감소하고절대잠복기가 10% 이상연장되면수술을중단하고중재술을고려한다. 일반적으로 SSEP 감시는척추및척수와관련된정형외과, 혈관외과, 신경외과수술에사용할수있다. SSEP 감시를이용하는척수측만증이외의수술로는척추손상후고정술, 퇴행성척추질환시고정술, 상완총손상후이에대한수술, 척수종양, 낭종, 혈관기형, tethered cord syndrome, 감각영역의뇌혈관질환, 동맥류, 경동맥내막절제술, 시상종양, 척추골절의교정술및대동맥수술이있다. 5) 운동유발전위자극부위에따라두개강위 (transcranial), 척추 (transcervical 또는 translumbar) 에서검사할수있으며, 대뇌운동겉질 (direct cortical), 척수 (direct spinal) 에서도검사할수있다. 또한자극양상에따라자기 (magnetic) 또는전기 (electrical) 자극을할수있다. 기록면에서도척수의경질막밖에서 D-wave 를기록하는경질막밖기록방법이있으며, 말초신경에서 CNAP 를기록하는 neurogenic MEP (nmep) 와상하지말단부근육에서 CMAP 를기록하는 myogenic MEP (mmep) 가있을수있다. 이러한 MEP 감시는 1980 년대들어많이이용하기시작했는데, 초기에는 Owen 등 (1991) 이개발한경추부위에서전기자극을주어슬와 (popliteal fossa) 에서기록하는방법 (transcervical electrical neurogenic motor evoked potentials: TCe nmep) 으로척추수술에서운동신경계를감시하기도했다. 6 그러나요즈음은좌우측반구의운동영역부위를두피에서자극을가하고상지와하지의원위부근육즉새끼벌림근 (abductor digiti quinti, ADQ), 앞정강근 (tibialis anterior, TA), 엄지벌림근 (abductor hallucis, AH) 에서 4 cm 정도떨어진두바늘전극을삽입한후 CMAP 를기록하는방법 (transcranial electrical myogenic MEP: Tcre mmep) 을가장많이이용한다. Tcre mmep 에서전기자극은좌우중심구주변 C1/C2 위치의 1.5~2 cm 전방에나사형또는피하형전극을통해서준다. 또는 Cz에양극성자극을주고, C3/4 에음극성 Korean J Clin Neurophysiol / Volume 10 / June,

6 서대원 Figure 1. EMG monitoring. (A) Freerunning EMG shows phasic activities in trace 1, 2, and 3. (B) Free-running EMG reveals tonic discharges in trace 1 and 4. (C) Triggered EMG demonstrates well evoked EMG activities (white arrow) after stimulation artifacts (black arrow). 자극을준다. INM 기기에자극기가없으면외부자극기 ( 예, Digitimer constant-voltage stimulator) 를사용하기도한다. 5 Hz 정도의반복자극 (repetitive stimulation) 을이용하는데, 그이유는경두개자기장자극에서 1 Hz 미만의자극은뇌겉질의흥분성을억제하고 5 Hz 이상의자극은흥분성을증가시키는것으로알려져있어 7 흥분성파형얻기위해서는빠른자극이필요하여 5 Hz 정도의자극을이용한다. 따라서 5 Hz 정도의반복적인 squarewave, monophasic, anodal, constant-current electrical pulse를 50~200 μs 의개별펄스기간 (individual pulse duration), 2~4 msec의자극간간격 (interpulse interval) 으로 5개자극을연속적으로준다. 자극강도는 100 V에서 50 V씩점차적으로증가하여최대 700~1,000 V 정도의항전압성자극 (constant voltage) 을주면서 ADQ 또는 AH의 CMAP 가 20 μv 이상으로기록될수있는강도를유지한다. 기록기간은 100 msec, bandpass 는 100~5,000 Hz로한다. MEP 진폭은 peak-to-peak로한다. 자극강도가증가할수록원위부축삭도자극되고, 환자가움직일수있으므로가능한한최소의자극강도를사용한다. Tcre mmep 에서이상변화에대한기준으로진폭기준, 역치기준및파형기준을생각할수있다. 진폭기준으로 mmep 의진폭 50% 8 또는 80% 이상감소 9 또는잠복기의 10% 이상증가를유의한변화로본다. 역치기준은좋은파형을얻기위해서 100 V의증가가필요할경우이상으로볼수있다. 파형기준은사용하지않으며, 일반적으로역치기준을이상으로이용한다. 10 MEP를하는경우는척추및척수수술, 두개강내또는대동맥혈관질환, 뇌종 양의뇌실질질환을들수있다. 11 Direct motor cortex stimulation 은뇌종양에흔히이용되며, Tcre mmep 는 SSEP 감시로운동경로의이상을파악하지못하는동맥류수술, 정형외과수술, 척수수술에서사용할수있다. 8 단와우각임플란트 (cochlear implant), 심장박동기, 두개골뇌골절및절개술 (craniotomy), 발작의병력이있을경우는검사하기어렵다. 11 또한혀의손상, 부정맥, 자극부위두피화상, 턱탈골, 등의부작용이보고되기도했지만 1.5% 이하에서나타난다. 11 6) 근전도검사상하지근육과뇌신경에의해지배를받는근육들에서 EMG 감시를한다. 수술중신경손상에의하여발생하는운동단위전위 (motor unit potentials: MUP) 를기록하는방법 (spontaneous EMG monitoring, Figure 1A, 1B) 과직접신경근을전기자극하여신경에이상이없는지확인하는방법 (triggered EMG monitoring, Figure 1C) 이있다. 일반적인 EMG 반응은해당근육의 1~2% 정도의근섬유의반응만을기록한다. 예를들면 TA에는 270,000 개의근섬유가있는데그중 18~34 개의근섬유에서발생하는파형을기록하게된다. 12 Band pass로는 10~3 KHz를이용하며, 민감도는 100~50 mv/div 로한다. 자발적 EMG 의경우일시적위상성변화 (phasic activity) 와지속적긴장성변화 (tonic activity) 가있을수있다. 위상성변화는 burst 로나타나는데신경근을건드리거나, 당기거나, 액체관류 (fluid irrigation) 시관찰되며, short asynchronuous polyphasic wave 형태를나타낸다 (Fig. 1). 수술방 6 Korean J Clin Neurophysiol / Volume 10 / June, 2008

7 수술중신경계감시 Table 4. Nerve roots and muscles most commonly used during EMG monitoring Nerve Muscle Brainstem Cranial nerves CN III, IV, VI Ocular muscles CN V Masseter CN VII Obicularis oculi, oris, mentalis, temporalis CN IX Pharyngeal muscles CN X Vocal cords CN XI Trapezius, sternocleidomastoid CN XII Tongue Spinal cord Cervical C2-4 Trapezoids, sternocleidomastoid C5, 6 Biceps, deltoid C6, 7 Flexor carpi radialis Thoracic C8-T1 Adductor pollicis T2-6 Specific intercostals T5-12 Specific area rectus abdominus Lumbar L2 Adductor longus L2-4 Vastus medialis Sacral L4-S1 Tibialis anterior L5-S1 Peroneus longus S1-2 Gastrocnemius S2-4 Anal sphincter Table 5. Disease categories in monitoring Category Vascular disease Oncology Functional surgery Spinal disease Disease carotid stenosis, cerebral aneurysm, aortic aneurysm brain, brainstem, cerebellopontine angle tumor epilepsy, hemifacial spasm, spastic paraparesis scoliosis, degenerative disease, tumor 법을바꾸면위상성변화는바로회복될수있고, 신경손상과는무관하다. 긴장성변화는수분또는수시간지속되는연속적인일련의 synchronous activity 로신경근이견인기 (retractor) 에의해서심하게신전되거나압박될때또는신경근의손상에의해서나타나므로신속한조치가필요하고운동기능의손상이나수술후통증을일으킬수있다. 이러한변화는파형은물론스피커를통한소리로구분할수있으며위상성변화는불규칙적인고음으로나타나지만긴장성변화는규칙적으로반복되는저음이들리므로쉽게감별할수있다. 유발적 EMG 의정상반응은고진폭의파형이나타나지만마취심도가깊어짐에따라점차감소할수있어서비탈분극성근육이완제 (nondeploarizing muscle relaxant; rorcuronium, vecuronium, atracuronium) 의사용에주의해야한다. 수술에따라전기자극을항전압성 (constant voltage) 또는항전류성 (constant current) 으로할지, 단극성 (monopolar) 또는양극성 (bipolar) 자극을할지결정한다. 예를들면전정신경종수술에서안면신경을자극할때항전압성 1~2 V 단극성자극을사용한다. 기록전극을설치하는근육은제3,4,6 뇌신경의지배를받는외안근, 제5뇌신경 [ 관자근 (temporalis), 깨물근 (masseter)], 제7뇌신경 [ 이마근 (frontalis), 눈둘레근 (orbicularis oculi), 입둘레근 (orbicularis oris), 턱끝근 (mentalis)], 제9뇌신경 [ 연구개근육 (soft palate muscle)], 제 10뇌신경 [ 성대근육 (vocal cord muscle)], 제11뇌신경 [ 흉쇄유돌근 (sternocleidomastoid muscle), 등세모근 (trapezius)], 제12뇌신경 [ 혀 (tongue)] 이지배하는근육을적절히이용한다. 상지근으로가시위근 (supraspinatus), 어 Korean J Clin Neurophysiol / Volume 10 / June,

8 서대원 깨세모근 (deltoid), 위팔두갈래근 (biceps brachii), 위팔세갈래근 (triceps brachii), 요골쪽손목굽힘근 (flexor carpi radialis), 짧은엄지벌림근 (abductor pollicis brevis), 새끼벌림근 (abductor digiti quinti) 등을이용하고, 하지근으로안쪽넓은근 (vastus medialis), 앞정강근 (tibialis anterior), 안쪽장딴지근 (medial gastrocnemius) 등을이용한다. 척수의신경근과감시하는근육은표 4와같다. 기록전극은피하전극을이용하여기준기록전극 (reference recording; cathode) 은피하에위치시키고 4 cm 떨어진부위에활성기록전극 (active recording: anode) 을위치시킨다. 전정신경종수술중에수술시야에서보이지않는종양주위에안면신경의위치를확인하기위하여 triggered EMG 를하여안면신경위치를확인한다. 또한종양을절제하면서 triggered EMG 를동시에함으로써수술후안면마비발생을줄일수있다. 척수고정술 (instrumentation) 을하는경우에하지근육에서 spontaneous EMG를할수있다. 만일 pedicle screw 가신경근에손상을주면수술후신경근병변이발생할수있으므로 triggered EMG (pedicle screw 를직접전기자극 ) 를하여하지근육의 EMG activity 를확인한다. 상하지근육에서 Triggered EMG 활성이없으면 pedicle screw가안전하게위치하고있다고볼수있다. 또한강직성뇌성마비환자에서강직을교정하기위하여선택적후근절제수술 (selective posterior rhizotomy) 을하기위하여후근 (dorsal root) 에전기자극하여하지에서관찰된 EMG activity가자극한쪽의반대편하지근육까지나타난다거나동측의두척수수준 (spinal cord level) 이상떨어진근육에서도관찰되는신경소근 (dorsal rootlet) 을절제하게된다. 13 7) 기타검사일반적으로필요에따라신경전도검사도할수있다. 특히전정신경종양은청신경손상을막기위해서청각자극을하고근위부청신경에서특수한전극을이용해서 CNAP 를기록할수있다. 안면신경연축 (hemifacial spam) 에대한안면신경과전하부소뇌동맥또는상부소뇌동맥의미세혈관감압술 (microvascular decompression; MVD) 을할경우검사실의순목반사검사와같이안면신경분지를자극하고안면근육에서 CMAP 를기록하는방법을사용할수있다. 3. 수술중신경계감시의응용흔히사용되고있는수술과그때사용되는신경계집중 감시방법을간단히설명하면다음과같다 (Table 5). 1) 혈관수술뇌동맥류, 경동맥, 대동맥, 심장수술에서 INM을할수있다. 환자의상태에맞게 INM을결정할수있는데, 경동맥과심장수술의경우는 EEG 와 TCD 감시에중점을두고, 대동맥수술에서는 MEP 와 SEP 감시에중점을둔다. (1) 경동맥내막절제술 (carotid endarterectom; CEA) 국내에서도뇌졸중이서구와비슷한양상으로변화하고있기때문에경동맥내막절제술이활성화되고있다. 수술중합병증은일반적으로유병률 1.5~16%, 사망률 0~5% 정도이다. 합병증은크게수술중또는수술직후뇌졸중과관련된합병증과외과적시술에의한수술주변부위의신경계손상으로나누어볼수있다. 일반적으로수술자체에의한국소적신경계손상은매우드물고뇌졸중과관련된합병증이많다. 수술받은환자중 5.5% 에서뇌졸중이나타났는데 3.7% 는경도, 1.5% 는중증도의뇌졸중이었고, 0.3% 는사망하였다. CEA 합병증과관련된원인들로는첫째, 수술중색전증또는내경동맥교차결찰 (cross-clamping of ICA) 시뇌허혈, 둘째, 수술직후내경동맥혈전성폐쇄 (thrombotic occlusion of ICA) 또는혈류증가로인한뇌출혈, 셋째, 그외에다른혈관문제 ( 심근경색, 울혈성심부전증, 부정맥등 ) 때문에발생한것으로정리할수있겠다. 이러한문제점을수술중파악하거나예방하기위해 EEG, SSEP, TCD 감시를한다. EEG 는경동맥을교차결찰할때측부순환이부족하여경동맥에의해혈액을공급받던부위가허혈상태가되면 20초이내에뇌파에변화가나타난다. 이경우뇌졸중이발생할가능성이높으므로션트를설치한후수술을한다면수술중발생할수있는뇌졸중의위험을감소시킬수있다. SSEP 역시정중신경경로를통해겉질하구조물과중대뇌동맥부위의이상여부를후경골신경경로를통해서겉질하구조물과전대뇌동맥부위의허혈상태를판단할수있다. TCD 로는절대적인혈류속도를파악할수있음은물론색전의발생을확인할수있다. 또한수술종료시혈류속도가 2배이상증가하는과관류가있을때는뇌출혈의위험성이 10배높으므로지속적으로수술후에도뇌혈류를감시하면서혈압을조절하고, 항혈소판제사용을금지하고, 임상증세를관찰해야한다. (2) 심장수술 8 Korean J Clin Neurophysiol / Volume 10 / June, 2008

9 수술중신경계감시 심장수술의사망률은 1%, 유병률은 2~55% 정도로알려져있다. 그러나신경심리검사를하면장애를나타내는경우가 25~70% 정도로나타나기도한다. 특히기억력, 고도의운동기능, 주의집중력이감소한다고알려져있다. 이러한원인으로는저혈압에의한뇌혈류감소와뇌색전증을고려할수있다. TCD 감시를통해혈류감소군과정상군의비교연구에서는뚜렷한차이가없어, 수술중저체온상태로뇌대사율이감소하여뇌혈류감소에내성이있을수있다. 따라서뇌혈류감소보다는색전증이주요원인일수있다. 색전증은 HITS 를통해확인할수있는데, 고형의색전물질 (solid emboli) 이아니더라도 200개미만은 9% 에서신경학적결손이나타났지만 500개이상은 31%, 1,000 개이상은 43% 에서신경학적결손이나타나 HITS 수와신경학적결손정도는좋은상관관계를나타낸다고알려져있다. 이러한 HITS 는심장과대동맥의조작이나대동맥교차결찰중에주로발생하지만알수없는원인에의해서도 30% 정도발생한다고한다. (3) 대동맥수술대동맥동맥류또는박리증은매우위험하다. 특히하행대동맥을침범하는경우는수술범위에척추동맥을포함될수있으므로수술후척수경색으로하지마비를일으킬수있다. 이를예방하기위해서 SSEP 와 MEP 감시를사용할수있다. 2) 후두와수술후두와의경우는안면신경과청각신경의말초신경감시와뇌간기능의감시로나눌할수있다. 흔히소뇌- 뇌교각종양의경우수술후청각소실은물론안면마비의위험성이높아이에대한감시가필요하며, 뇌간병변의경우는뇌간신경경로를통한감시가필요하다. (1) 전정신경종양수술전정신경종양수술에서 BAEP와안면신경 EMG로추적감시를할수있다. 뇌간에영향이있을경우청각유발전위제5파형에이상 (wave V의 1 msec 이상절대잠복기연장, 50% 이상진폭감소 ) 이관찰되며, 청신경에이상이있을경우제1파형부터이상이나타난다. 또한안면신경이지배하는눈둘레근 (orbicularis oculi) 과입둘레근 (orbicularis oris) 등에서 EMG 기록을하여종양에눌려납작해진안면신경이손상을받지않게할수있다. 종양을절개한다거나종양을조금씩절제할때단극자극을하여안면근육에서근전도반응이나타나는지확인하면서수술을 할수있다. 전정신경종수술후안면신경마비가수술중신경계감시를한군에서현저히감소한다고알려져있다. 14 미국국립보건원에서는전정신경종치료의합의보고서에서안면신경감시가필요하다고발표하였다. 최근에는청각신경위에서 CNAP 를기록하는방법이도입되었다. 뇌영상의발달로초기에전전신경종을발견할수있고, 이때안면신경은물론청신경까지도보존하기위하여특수기록전극을이용하여직접제8뇌신경의 CNAP 를감시한다. 제4뇌실종양의경우안면신경핵 (facial colliculi) 을피해서절개하기위해 triggered EMG 로안면신경핵을확인한후수술을하며, 뇌간의손상정도를 SSEP 와 BAEP 감시를통해서확인할수있다. (2) 미세혈관감압술반측안면연축 (hemifacial spasm) 은전하부소뇌동맥또는상부소뇌동맥이안면신경을압박하여발생할수있다. 이때미세혈관감압술을하게되는데안면신경과청각유발전위감시를통해서안면신경과뇌간의손상을막을수있다. 특히안면신경의하악분지를자극하면다른안면신경분지에의해지배를받는근육에서도수축이일어나는측면전파반응 (lateral spread response: LSR) 이일어나는데수술중특히안면신경을혈관에서분리하면즉시 LSR 가소실되는것을관찰할수있어매우유용하게이용된다 (Fig. 2). 3) 중심구주변병변뇌수술중에중심구위치를확인하여운동및감각영역이손상받지않게하는것은중요하다. 실제흔히이용되는방법으로는대뇌겉질전기자극법과유발전위법을들수있다. 전기자극법은시간이오래걸리고힘들며, 환자를깨워야하기도하며, 반응이나타나지않을때기능이없다고말하기힘든단점이있다. 15 이에반해유발전위방법은아주쉽고빨리결과를얻을수있는데, Woolsey 등은겉질전기자극에반응을나타내는신체부위에따라 SSEP 를기록할수있었다고보고하였다. 16,17 일반적으로정중신경 SEP 는중심구를중심으로두피에서 12 cm 정도의구간에서, 대뇌겉질에서는 2 cm 정도의구간에서상역전을보인다 (Fig. 3). 또한, 전두엽에서는양극으로, 두정엽에서는음극으로관찰되어 20 msec 정도잠복기를갖는파형들은중심구를중심으로상역전 (phase reversal: PR) 을나타낸다. 18 이러한정중신경 SEP 의상역전은 1970 년대부터중심구를찾는하나의방법으로이용되어왔다. 19 Korean J Clin Neurophysiol / Volume 10 / June,

10 서대원 Figure 2. Lateral spread response in hemifacial spasm. (A) Baseline triggered EMG demonstrates that stimulation on zygomatic branch of facial nerve evokes EMG responses of frontalis, orbicularis oculi and mentalis. Especially the responses of mentalis indicated lateral spread response (B) After microvascular decompression of facial nerve, the lateral spread response of mentalis disappears. Figure 3. Localization of central sulcus. The cortical potentials are recorded on subdural electrode by median nerve stimulation. (A) Phase reversal of cortical waves between trace 4 and trace 5 is observed around 20 msec (arrow). TRC: trace, vertical scale: 5 uv, time base: 100 msec. (B) The photography shows subdural strip electrode (1 8) on the exposed cortical areas. (C) Schematic drawing shows the electrode relation to the central sulcus. There is central sulcus between electrode 4 (E4) and electrode 5 (E5). 1, 3a, 3b, 4 mean Broadmann area 1,3a, 3b, and 4. 4) 척추수술척수종양수술에서 SSEP 와 MEP 를할수있다. 특히 SSEP 만하면병변이있어도확인하지못하는경우가 25% 까지있을수있으므로동시에하는것이더효과적이다. 8,20 MEP 의변화를 50% 로볼경우 26% 까지이상을확인할수있었으며그중 55% 는위양성일수있으며, 80% 의기준을사용할경우특이도가높아지면서 10% 까지이상이감소되지만 2% 에서는위음성으로나올수있다. 따라서예방적차원의안전성을고려한수술의경우는 50% 기준이더욱적합할수있다. 8 척추수술에서감각유발전위와운동유발전위를통해신경계의손상을감소시킨다. 척추수술 126명중경우 82% 10 Korean J Clin Neurophysiol / Volume 10 / June, 2008

11 수술중신경계감시 에서 SSEP 과 MEP 감시를성공적으로할수있었다고보고하였다. 20 특히최근의경추수술에서는 SSEP 보다 MEP 감시가더욱효과적인것으로보고하였다. 21 척추수술에서척추고정술을할경우 pedicle screw 를박을때 triggered EMG 와 spontaneous EMG 로확인하여수술로인한신경근병증을방지할수있게된다. 대단위연구에의하면 5~6% 에서 pedicle screw 의위치가잘못될수있는데, pedicle screw stimulation (PSS) 방법으로 94% 에서효과적이었으며, 다른방법인투시요법 (fluoroscopy) 에의한 63%, 촉감으로확인한경우 11% 에비해월등히좋았다. 12 PSS는 pedicle 내에서 16 ma 자극을가할때정상에서 EMG 반응이나타나는데비해서, 5 ma에서나타날경우불안정한 screw, 6 ma 이하에서반응이나타날경우는후근신경과의접촉을시사한다. 22 강직성뇌성마비 (spastic cerebral palsy) 환자에서강직을교정하기위해선택적후근절제 (selective dorsal rhizotomy) 를하는데좌우측하지의근육 [ 안쪽넓은근, 앞정강근, 넙다리뒤근육 (hamstring muscle), 안쪽장딴지근 ] 에서기록을하고각소근 (rootlet) 을이극성자극기로자극하여나타나는근전도반응을 grading 하여 grade 3 이상을나타낸소근 (rootlet) 에서신경근절개술 (rhizotomy) 을하게된다. 5) 기타수술난치성간질에서뇌절제수술을할때경질막하전극 (subdural electrode) 을이용하여겉질뇌파술을하여간질간발작파가많이나오는부위 (irritative zone) 를결정하는데도움을준다. 4. 신경계감시의결과와필요성 Nuwer 등은다기관연구를통해척추측만증수술후의신경장애를감각유발전위감시를통해감소시킬수있다고보고하였다 ,658 건의척추측만증수술중 53% 인 51,263 건에서 SSEP 감시를하였으며주요신경학적결손을나타낸경우는비감시군에서 0.61%, 감시군에서는 0.24% 로유의한차이가있었다고보고하였다. Dawson 등의 Scoloiosis Research Society와 European Spinal Deformities Society 에서확인된보고에의하면 51,000 건의척추수술결과를비교할때전체손상률은 0.55% 였으며 SSEP 감시를하지않은경우는 4% 였다. 24 척추고정술에대한 Owen 의발표를보면 pedicle screw 가잘못위치한경우는 5.5% 에서 28% 를나타낸다고보고하였으며 EMG 감시군 185명중 1.1% 에서신경계합병증 이나타난반면 EMG 비감시군은 7.4% 였다. 25 청신경종수술에서 Yingling 등은수술후의안면신경마비를 House-Brackmann 로나눈후심한안면마비를나타내는 grade V/VI 는안면신경감시를하지않은 643 명중 12% 인반면, 감시를한 441명에서는 4% 로차이가있었다고보고하였다. 14 결 론 INM 은환자상태와수술방법에따라다양한검사를이용하게된다. 각각의병원마다환자질환군과수술방법이다르므로이에맞추어적합한 INM을개발하여발전시키는것이필요하다. 일반적으로 BAEP, SEP, MEP 를포함하고, EEG, EMG, NCS, TCD 를추가적으로이용하여수술중다양한전기생리학적변화를적절히발견하고, 정확히해석해야한다. 이를위하여마취과, 외과의사, 신경과의사의협력과전문능력이필요하다. 아직 INM의필요성애대해서는좀더많은비교연구가있어야겠지만, 환자에따라서어떤수술에어떤 INM을해야할지충분히고려한다면좋은결과를얻을수있을것이다. REFERENCES 1. Jasper HH. History of the early development of electroencephalography and clinical neurophysiology at the Montreal Neurological Institute: the first 25 years Can J Neurol Sci 1991;18: Scoliosis Research Society. 25th annual meeting. Minneapolis, Minnesota, September 24-27, Spine 1992;17:S Legatt AD. Current practice of motor evoked potential monitoring: results of a survey. J Clin Neurophysiol 2002;19: Legatt AD. Mechanisms of intraoperative brainstem auditory evoked potential changes. J Clin Neurophysiol 2002;19: Burke D, Nuwer MR, Daube J, Fischer C, Schramm J, Yingling CD, et al. Intraoperative monitoring. The International Federation of Clinical Neurophysiology. Electroencephalogr Clin Neurophysiol Suppl 1999;52: Owen JH, Bridwell KH, Grubb R, Jenny A, Allen B, Padberg AM, et al. The clinical application of neurogenic motor evoked potentials to monitor spinal cord function during surgery. Spine 1991;16:S Hallett M. Transcranial magnetic stimulation: a primer. Neuron 2007;55: Weinzierl MR, Reinacher P, Gilsbach JM, Rohde V. Combined motor and somatosensory evoked potentials for intraoperative monitoring: intra- and postoperative data in a series of 69 operations. Neurosurg Rev 2007;30: ; Korean J Clin Neurophysiol / Volume 10 / June,

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