대한임상신경생리학회지 14(1):7~11, 2012 ISSN 1229-6414 Review 양산부산대학교병원신경과 Polysomnography and Multiple Sleep Latency Test Jae Wook Cho, M.D. Department of Neurology, Pusan National University Yangsan Hospital, Yangsan, Korea Received 5 June 2012; accepted 7 June 2012. Polysomnography is used to diagnose many types of sleep disorders including sleep apnea, periodic limb movement disorder, REM sleep behavior disorder, parasomnias, and narcolepsy. It is a comprehensive recording of the biophysiological changes that occur during sleep. The polysomnography monitors many body functions parameters including EEG, EOG, EMG, ECG, respiratory airflow, respiratory effort, and pulse oximetry during sleep. Multiple Sleep Latency Test (MSLT) is performed for diagnosing narcolepsy and excessive daytime sleepiness. It is usually to be done after an overnight polysomnography. The test consists of four or five 20-minute nap opportunities that are scheduled two hours apart. Key Words: Polysomnography, Sleep disorders 서론각종수면장애를진단하기위해서는자세한병력청취와함께잠을분석하는수면검사가필요하다. 수면다원검사 (polysomnography) 는신체로부터뇌파 (EEG), 안구운동 (EOG), 근전도 (EMG), 심전도 (ECG) 등동시에발생하는다양한생리적신호들과, 코골이 (snoring), 호흡기류 (airflow), 호흡운동 (respiratory effort), 혈중산소포화도 (oxymeter) 등을종합하여기록하는검사이며, 이를분석하고판독하기위해서는숙달된경험이필요하다. 신경생리신호를기록함과동시에비디오촬영을해야하는데, 몸전체를관찰하기위해서두대의카메라를사용하는것이좋다. 카메 라는불을끈상태에서도환자의움직임을기록해야하므로적외선촬영장치가포함되어있어야한다. 야간수면을분석하는수면다원검사가대표적인수면검사지만, 기면증등의과다수면증을보이는질환을진단하기위해서는추가적으로수면잠복기반복검사 (Multiple Sleep Latency Test, MSLT) 가필요하다. 본종설에서는이러한수면검사에대해기술하고자한다. 수면의단계결정이나판독은미국수면학회 (AASM, American Academy of Sleep Medicine) 에서정한규칙을따라시행하는것이일반적이므로이에기초하여기술하였다. 1 수면다원검사 (Polysomnography) 1. 기록방법 (Recording Methods) Address for correspondence; Jae Wook Cho, M.D. Department of Neurology, Pusan National University Yangsan Hospital, 20 Geumo-ro, Mulgeum-eup, Yangsan 626-770, Korea Tel: +82-55-360-2122 Fax: +82-55-360-2152 E-mail: sleep.cho@gmail.com 1) 뇌파 (EEG) 수면다원검사에서뇌파는수면의단계를결정하기위한기본적인구성요소다. 2,3 일반적으로 3개의채널을이용한다. AASM에서새로제시된가이드라인에따르면 F4-M1, Copyright 2012 by The Korean Society of Clinical Neurophysiology 7
C4-M1, O2-M1 세채널을기본적으로사용하도록하고있다. 수면구조에서중요한파형들은두정부예파 (vertex sharp wave), K 복합체 (K complex), 방추형파 (sleep spindle), 알파리듬 (alpha rhythm), 고전압서파 (high-voltage slow wave) 등이있다. 표준기록속도는 10 mm/sec (30초에포크 ) 이고, 뇌전증파등을확인하고자할때는 30 mm/sec로속도를변환시켜확인해야한다. 2) 안전위도검사 (EOG, elctro-oculography) 안구운동기록으로잠들기전이나입면시안구가서서히움직이는현상을관찰할수가있고, 렘수면에서안구운동을관찰하기위해서필요하다. 각막근처에서는양 (positive) 전위가, 망막근처에서는음 (Negative) 전위가발생되는데, 눈움직임에따라이전위차가변하는것을전극을통해관찰하게된다. 오른쪽눈의바깥쪽눈가에서 1 cm 위에전극을위치시키고 (E2), 왼쪽눈바깥쪽눈가에서 1 cm 아래에또하나의전극 (E1) 을위치시켜사방으로변하는눈움직임을반영할수있다. 전극위치를상하방향으로하는이유는수평움직임과더불어수직움직임도관찰할수있을뿐만아니라대칭적으로기록하기때문에안구운동을더욱쉽게확인할수있기때문이다. 민감도 (sensitivity) 나필터 (filter) 의세팅은뇌파와같다. 3) 근전도 (EMG) 근전도는세곳에서관찰한다. i) 턱 (chin) 근전도는렘수면의판단에필요하며, ii) 앞정강근 (tibialis anterior) 에붙인전극으로주기적사지운동증 (PLMS, periodic limb movement during sleep) 을확인하고, iii) 늑간 (intercostal) 근전도는호흡노력을관찰하는데중요하다. 만약이갈이 (bruxism) 를보고자할때는깨물근 (masseter muscle) 에전극하나를더추가로부착한다. 턱근전도를보는전극은하악의하방선 (inferior edge) 에서 1 cm 상방, 하방선아랫쪽으로턱중앙선에서 2 cm 좌우로각각하나씩부착하여총 3개의전극을붙인다. 전극의임피던스는 5K를넘지않는다. 4) 심전도 (EKG) 수면검사에서는한채널로심전도를검사하는데, 복장뼈 (sternum) 와바깥쪽가슴부위에각각하나의전극을부착하여기록한다. 부정맥의유무도관찰하고, 무호흡과관련된심장박동의확인을위해서도필요하다. 만약수면검사중에심전도이상을보이는환자가있으면깨우거나응급조치를취해야한다. 5) 공기의흐름 (airflow) 호흡은공기의흐름을통해확인한다. 공기의흐름은두가지센서로측정하는데, 숨을들이쉴때와내쉴때의온도차이를감지하여이를전기적저항으로바꿔기록하는서미스터 (thermistor) 가있고, 호흡할때변하는공기속도를측정하는비강압전환기 (nasal pressure transducer) 가있다. 무호흡이발생하여공기의흐름이없으면평평한파로기록된다. 공기의속도를측정하는방법이온도를재는것보다더예민해서널리이용되는방법이지만, 지나치게예민하게잡아낼수도있으며, 구강호흡 (mouth breathing) 을할경우엔호흡이없는것으로나타나는단점이있다. 일반적으로두가지센서를함께착용하고검사를한다. 6) 호흡노력 (Respiratory effort) 탄력적으로늘어나는끈으로만들어진벨트를가슴과복부에차고측정한다. 압전압력측정기 (piezoelectric strain gauge) 가벨트에띠형태로장착되어있는데, 숨을들이쉴때와내쉴때가슴과배둘레의압력과길이등의물리적변화를전기적신호로바꾸어기록하게된다. 벨트하나는가슴에, 다른하나는배에장착하는데, 이렇게함으로써폐쇄성수면무호흡증후군 (obstructive sleep apnea syndrome) 에볼수있는모순운동 (paradoxical movement) 을관찰할수있다. 호흡사건관련각성 (Respiratory events related arousals) 을자세히측정하기위해서는식도의압력을측정하는식도압감시 (esophageal pressure monitoring) 센서를이용한다. 얇은튜브끝에달린센서를식도-위접경상방 5 cm 정도에위치시켜, 호흡노력이있을때발생하는흉곽내음압 (intrathoracic negative pressure) 의유무를확인한다. 그러나센서착용시환자가거부감을심하게느낄수있고수면에방해가될수있어, 착용여부는잘판단해서결정하는것이좋다. 모든환자에게서적용하는것은아니고, 무호흡이나저호흡이중추성인지폐쇄성인지정확한감별이필요할때, 상기도저항이올라가있음을보고자할때, 그리고상기도저항증후군 (upper airway resistance syndrome) 을진단하고자할때유용하게사용할수있다. 7) 산소포화도 (Oxygen saturation, SaO2) 센서는주로손가락에끼우게되는데, 귀끝에부착시키기도한다. 산소혈색소 (oxyhemoglobin) 와탈산소혈색소 (deoxyhemoglobin) 의빛흡수정도의차이를통해산소포화도를측정하게된다. 특히코골이나무후흡환자에게그심한정도를보여줄수있는검사다. 8 Korean J Clin Neurophysiol / Volume 14 / June 2012
8) 호기이산화탄소 (Expired Carbon Dioxide) 호기말이산화탄소분압측정 (capnography) 는호기때의이산화탄소정도를측정하는데, 허파꽈리내의이산화탄소농도와거의일치한다. 수면중저호흡 (sleep hypoventilation) 을관찰할때가장좋은검사장비다. 그외에도 OSAS의심한정도나기저폐질환을발견할때도유용한데, 고가의장비이므로설치가되어있지않는검사실도많다. 9) 몸위치 (Body position) 센서를몸, 주로가슴에부착시켜잠잘때환자의위치를확인할수있으며, 수면무호흡의경우앙와위 (supine position) 에서무호흡이더심해질수있으므로정확한수면호흡상태의판독을위해서반드시필요하다. 지속기도양압 (continuous positive airway pressure, CPAP) 의적정압력을결정할때도앙와위의자세에서무호흡이완전히없어지는지를확인해야한다. 10) 코골이 (Snoring) 마이크를목에부착하여코고는소리를전기적저항으로바꾸어기록한다. 코골이의강도를정량적으로기록하는준은아직까지는없다. 11) 비디오감시 (Video monitoring) 잠을잘때환자의모습, 사지의움직임을알아보기쉽고, 특히사건수면 (parasomnia) 의유무와양상을알아보기위해비디오촬영이이용된다. 2. 검사의종류수면다원검사는검사의후반부에 CPAP으로압력을조절하는과정 (titration) 이포함되는지여부에따라크게기본적수면다원검사 (standard polysomnogrphy) 와분할수면다원검사 (split night polysomnogrphy) 으로나눈다. 1) 기본적수면다원검사통상적인수면다원검사방법으로, 각종센서를부착한다음불을끈후각성때까지그대로잠을자면서검사하는방법이다. 수면의구조를그대로파악할수있고, 각각의수면단계가어느정도차지하는지를정확하게알수있다. 최소한 6시간이상검사를시행하는것이좋다. 2) 분할수면다원감사폐쇄성수면무호흡이나코골이때문에수면검사하는경우수면의전반부약세시간동안무호흡과코골이양상 을파악한뒤, 후반부에는 CPAP을시도하여적정압력을맞추는방식으로진행하는검사다. 한번의검사로무호흡의진단뿐만이아니라 CPAP의치료까지시도해본다는장점이있으나, 수면을분할해서검사하게되므로수면구조를정확하게파악하기힘들다는단점이있다. 기본적인수면다원검사를시행하여호흡장애지수 (RDI, Respiratory disturbance index) 를측정한뒤, 다른날 CPAP압력을맞추는검사를다시시행하는방법이선호되고있으나, 분할수면다원검사도비용대비효용가치가높고진단에크게무리가없어최근많이이용되고있다. 4,5 RDI가검사시작후첫 2시간동안 40 이상이면 CPAP을시행해볼수있고, 20 이상 40 이하면수면무호흡의시간이나산소포화도의감소정도를고려하여필요하다고판단될경우 CPAP을시행해볼수있다. 3. 수면단계결정 (sleep staging) 수면검사를할때에는 30초단위를한에포크 (epoch) 로하여구분한다. 각각의에포크가수면의어느단계인지를결정하는과정을스테이징 (staging) 이라고하며수면판독에서중요한작업인데, 규칙을숙지하기위해서는꾸준한판독을해보는것이중요하다. 수면의단계는각성상태, 비렘수면인 N1, N2, N3, 그리고렘수면이렇게총 5개로구분할수있다. 만약 2개이상의단계가한에포크에있다면더우세한단계가그에포크의수면단계이다. 1) 각성상태눈을감고온몸이이완된각성상태에서뇌파는 8-13Hz 의알파파활동이나타난다. 주로후두부에서잘나타나지만중앙부에서나오는경우도있으며, 눈을뜨면약해진다. 알파파의모양과높이는사람마다다르므로검사전에환자의양상이어떤지확인하는보정 (calibration) 작업이필요하다. 눈동자를움직이는경우가많으므로안전위도검사에서빠른안구운동이보이거나눈을깜빡거리는동작이기록된다. 근전도는지속적으로항진되어있는데, 사람마다기준점이다르므로검사전보정하는단계가판독기준이된다. 각성상태에서잠으로넘어가는과정에서뇌파에서는알파파가점차사라지고청각적자극에대한반응이잘떨어지게된다. 각성이아닌아무단계나나오기시작하면그에포크부터잠이시작되었다 (sleep onset) 고할수있는데, 대부분의경우는 N1단계가된다. 2) 1단계수면 (N1 sleep) 각성상태에서보이던알파파가작은진폭 (low amplitude) Korean J Clin Neurophysiol / Volume 14 / June, 2012 9
의, 다양한주파수 (mixed frequency, 보통 7Hz) 의형태로바뀌어, 한에포크의 50% 이상을차지하게된다. 수초에서수분간의불수의적인느린안구운동 (SEM, slow eye movements) 이보일수있으며, 근전도는각성때와큰차이가없으나진폭이약간낮아진다. 만약각성때알파파가잘나오지않는사람이라면각성때보다 1Hz 이상배경파가느려지면서 4-7Hz의리듬이나오거나, 두정부예파혹은느린안구운동이나오면 1단계수면이라할수있다. 3) 2단계수면 (N2 sleep) 각성을동반하지않는 K 복합체나수면방추파가나오면 2단계수면으로접어들었다고할수있다. 2단계를시사하는이러한표지자들이에포크의전반부에나오면그에포크가 2단계수면의시작이고, 후반부에나오면그다음에포크가 2단계의시작이다. K 복합체는두정부에서최대치를보이고지속시간은 0/5초이상이며, 뾰족한형태의음형파 (well delineated negative sharp wave) 와그뒤를따르는양형파의형태를보인다. 젊은성인에게서는분당 1-3회의빈도로나타난다. 수면방추파는 12-14Hz의주파수를가진방추형의뇌파로분당 3-8회의빈도로나타난다. 노인에게서는주파수가느려지고지속시간이짧아지는경향이있다. 4) 3단계수면 (N3 sleep) 큰진폭의서파 ( 주파수 0.5-2Hz, 진폭 75uV 이상 ) 가에포크의 20% 이상을차지하면 N3라할수있다. 과거에는서파의분포가 20% 이상 50% 미만이면 3단계, 50% 이상이면 4단계로구분하였으나개정된규칙에서는이러한구분없이 N3으로분류한다. K복합체나수면방추파가간헐적으로나타날수있다. 근전도는비교적낮게유지된다. 5) 렘수면 (REM sleep) 렘이란 Rapid Eye Movement의약자로, 500 msec보다빠른속도로양눈을함께불규칙하게움직이는것을말한다. 수평, 수직, 사선모든방향으로렘이나타날수있으나수평방향이가장뚜렷하고자주나타난다. 렘수면이라고하려면세가지조건을만족시켜야하는데, i) 낮은진폭의다양한주파수의뇌파소견, ii) 낮은턱근긴장도, iii) 빠른안구운동이모두있어야한다. 턱근긴장도가낮단말은다른수면단계보다턱근전도진폭이높지않아야한다는말인데, 대부분의렘수면에서는일반적으로진폭이최저치이다. 렘수면으로스테이징된에포크이후에낮은진폭의혼합된주파수 (low amplitude mixed frequency) 의뇌파와낮은턱근긴장도가유지되고, K복합체나수면방추 파가나오지않는다면렘수면이지속되는것으로볼수있다. 수면잠복기반복검사 (Multiple Sleep Latency Test, MSLT) 낮시간동안각성을유발하는인자가없을때얼마나졸리나를측정하는방법으로, 전날수면다원검사를시행하고그다음날아침부터 2시간간격으로 5세션을진행한다 (9시, 11시, 13시, 15시, 17시혹은 10시, 12시, 14시, 16 시, 18시 ). 6,7 검사전수면에영향을줄수있는약은 2주전부터복용하지말아야하며, 평상시대로수면을취하여수면박탈이없어야한다. 검사전한달동안의수면습관과스케줄, 약물복용사항을확실하게파악해야하므로미리수면일지등을작성하도록한다. 일반적으로전날수면검사를마치고 1시간 30분혹은 3시간후첫번째낮잠검사를시행한다. 야간수면검사를시행하지않고 MSLT만시행할경우, 졸림증의원인을찾기는힘들고심한정도만을파악할수있다. 야간수면검사를종료하기위해억지로깨운후수면잠복기반복검사를시행하면결과에영향을줄수있으므로, 아침에스스로일어날때까지기다리는것이좋다. 평상시와같은옷차림으로검사를시행하면일상생활과같은느낌으로환자가검사에임할수있다. 각세션중간에환자가침대에머물러있으면졸릴수있으므로침대밖에서활동하는것이좋지만, 과도한육체적인운동은검사에영향을줄수있기때문에자제해야한다. 기록은뇌파 (Central, Occipital EEG), 안구운동, 턱근전도를측정한다. 불을끄고환자에게잠을자라고요청한후일단수면에들면 15분간지켜보면서 REM수면에도달하는지확인한다. 수면이시작되고 15분안에렘수면에도달하지못하거나렘수면의첫에포크가시작되면검사를끝낸다. 만약환자가 20분안에수면에들지못해도검사를끝낸다. 5번의검사결과를종합하여각각의수면잠복기 (sleep latency, 불을끈후수면에도달하는시간 ) 와렘잠복기 (REM latency, 수면이시작된시점부터렘수면시작까지의시간 ) 를측정하여평균을구한다. 8 정상인은수면잠복기가 10 분이상이며렘수면은보이지않는다. 평균수면잠복기가 8분이하면병적인상태로간주한다. 야간수면검사에서별다른이상이없고충분히잠을잤음에도불구하고, 다음날의 MSLT에서 i) 평균수면잠복기가 8분이하이며, ii) 렘잠복기가 15분이하로짧은 (SOREM, sleep onset REM) 경 10 Korean J Clin Neurophysiol / Volume 14 / June 2012
우가 5번의낮잠에서 2번이상관찰되면, 기면증에부합하는소견이다. 9,10 REFERENCES 1. Iber C, Ancoli-Israel S, Chesson A, Quan SF for American Academy of Sleep Medicine. The AASM manual for the scoring of sleep and associated events: rules, terminology and technical specifications. 1st ed. Westchester, Ill: American Academy of Sleep Medicine; 2007. 2. Rechtschaffen A, Kales A, eds. A manual of Standardized Terminology, Techniques and Scoring System for Sleep of Human Subjects. Washington, DC: U.S. Government Printing Office, 1968. 3. Williams RL, Karacan I, Hursh CJ. Electroencephalography of human sleep: clinical applications. New York, John Wiley & Sons, 1974. 4. Rodway GW, Sanders MH. The efficacy of split-night sleep studies. Sleep Med Rev 2003;7:391-401. 5. Kushida CA, Littner MR, Hirshkowitz M, Morgenthaler TI, Alessi CA, Bailey D, et al. Practice parameters for the use of continuous and bilevel positive airway pressure devices to treat adult patients with sleep-related breathing disorders. Sleep 2006;29:375-380. 6. American Sleep Disorders Association. The clinical use of the multiple sleep latency test. Sleep 1992;15:268-276. 7. Carskadon MA, Dement WC, The multiple sleep latency test: what does it measure? Sleep 1982;5:67-72. 8. Rechtschaffen A, Kales AD. A manual of standardized terminology, techniques and scoring system for sleep stage of human subjects. Los Angeles: UCLA Brain Information Service/Brain Research Institute;1968. 9. Association of Professional Seep Societies, APSS Guidelines Committee. Guidelines for the multiple sleep latency test (MSLT): a standard measure of sleepiness. Sleep 1986;9:519-524. 10. American Academy of Sleep Medicine. International classification of sleep disorders: diagnostic and coding manual. 2nd ed. Westchester, Ill: American Academy of Sleep Medicine; 2005. Korean J Clin Neurophysiol / Volume 14 / June, 2012 11