뇌졸중 이후 발생한 연하장애에서 비침습적 뇌 자극술의 적용

Journal of the Korean Dysphagia Society 2014;4:56-59 Review Article

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투고일: 2014년 6월 27일, 심사일: 2014년 6월 30일, 게재확정일: 2014년 7월 1일 책임저자：양승남, 서울시 구로구 구로동로 148

(152-703) 고려대학교 의과대학 재활의학교실 Tel: 02) 2626-1490, Fax: 02) 2626-1513 E-mail: [email protected]

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뇌졸중 이후 발생한 연하장애에서 비침습적 뇌 자극술의 적용

양승남

고려대학교 의과대학 재활의학교실

Application of Non-invasive Brain Stimulation on Dysphagia after Stroke

Seung Nam Yang, M.D., Ph.D.

Department of Physical Medicine and Rehabiltiation, Korea University College of Medicine, Seoul, Korea

Dysphagia is a major complication after cerebrovascular disease. Non- invasive brain stimulation such as repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) and transcranial direct current stimulation (tDCS) was recently used in many part of stroke rehabilitation. There are several researches about non-invasive brain stimulation adjusting dysphagia after stroke. The objective of this review is to verify the efficacy of non-invasive brain stimulation in patients with dysphagia after stroke. All studies showed statistically significant effect in treatment group with non-invasive brain stimulation compared to control group at immediately after treatment period. However, long term follow up was not sufficient and there was large heterogeneity among the studies in the type of assessments that were used for dysphagia evaluation, study population, etiology, characteristics of stroke, and the time of intervention after onset.

Further studies for the long term effect of non-invasive brain stimulation on dysphagia subsequent stroke will be needed. (JKDS 2014;4:56-59)

Keywords: Dysphagia, Repetitive transcranial magnetic stimulation, Transcranial direct current stimulation

서론

　연하장애는 뇌졸중 이후 27-64% 이상 발생하는 흔한 합병증으로 영양 실조 등을 유발하며 흡인성 폐렴, 질식 등의 호흡기계 질환을 일으킨다^1-7. 대다수의 연하장애가 회복되는 반면 흡인성 폐렴을 비롯한 호흡기계 합병증이 발생하게 되면 사망에까지 이르는 위중한 결과를 초래하 게 된다4. 연하장애에 대한 치료는 음식물의 변형, 연하 자세 교정을 비롯한 보상기법 교육, 전기 자극 치료 및 수술치료 등이 있는데 대부분은 손상된 연하의 생리적 변

화를 유발하여 연하의 네트워크를 회복하는 방법이 아니 고 연하장애 때문에 발생하는 기능적 문제를 보상하고자 하는 치료 방법이다^8,9.

　최근 운동기능, 실어증 등 뇌졸중 이후 발생한 기능 장 애의 재활치료에서 비 침습성 뇌 자극술에 대한 연구가 이루어 지고 있으며 긍정적인 효과가 보고 되고 있다^9-11. 이에 더불어 근래에는 비 침습성 뇌 자극술의 연하장애의 치료 효과에 대하여 연구되고 있다. 비침습성 대뇌 자극 술은 자극을 통하여 대뇌 피질의 신경 형성력을 증대시켜 연하기능의 회복을 야기하게 하는 것이다. 현재까지 연구

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된 비침습성 대뇌 자극술로는 반복성 경두개 자기 자극 치료 와 경두개 직류치료 등이 있다. 반복성 경두개 자기 자극 치료는 보다 국소적인 신경단위의 탈분극을 유발하 여 변화시키고자 하는 대뇌 피질의 자기장을 변화시켜 진 동수에 따라 대뇌 피질의 활동성을 자극 또는 억제시킬 수 있는 방법이다^12,13. 경두개 직류 치료는 역시 비침습적 대뇌 자극술로 약한 직류 전류를 흐르게 하여 나트륨, 칼 슘 의존성 통로의 활성화를 통하여 자극의 극성에 따라 대뇌 피질의 활동성을 자극 또는 억제 할 수 있는 방법이 다¹⁴. 최근, 비 침습성 뇌 자극술을 뇌졸중 후 발생한 연 하장애 환자에게 무작위 대조 연구를 통하여 긍정적인 효 과가 보고되고 있다. 본 연구의 목적은 현재까지 보고된 비침습적 뇌 자극술의 뇌졸중 후 발생한 연하장애에 대한 치료효과에 대한 논문을 검토하여 그 효과가 어떠한지 살 펴보고자 하며, 이를 통해 연구자 및 임상 의사가 뇌졸중 후 발생한 연하장애에 비침습적 뇌 자극술을 시행할 때 연구 및 치료의 계획을 세울 때 도움이 되고자 한다.

연하장애의 반복성 경두개 자기 자극 치료

　반복성 경두개 자기 자극 치료는 앞서 소개된 두개의 비침습성 뇌 자극 치료의 하나로 보다 국소적인 부분의 뇌를 자극 하는 방법으로 뇌졸중 환자의 기능 장애의 회 복에 사용되고 있다. 반복성 경두개 자극 치료는 빠르게 변화하는 전기 자기장을 주어 전기 전류를 유도하고 신경 을 탈분극 하여 뇌의 활동에 영향을 미치게 된다^12,13. 반 복성 경두개 자기 자극 치료는 자극의 주파수에 따라 대 뇌피질의 흥분성을 높이게 또는 낮추게 한다. 즉, 높은 주 파수(약 5-10 Hz)의 자극에는 대뇌피질의 흥분도를 높이 는 자극을 하게 되고 낮은 주파수(약 1 Hz 이하)의 자극 에는 대뇌피질의 흥분도를 낮추는 억제하는 효과를 가져 온다.

　반복성 경두개 자기 자극 치료를 뇌졸중 후 발생한 연 하장애 환자에게 적용한 예에서는 손상 반구 또는 비 손 상 반구 일측에 자극하기도 하고 양측을 한꺼번에 자극 하는 방법을 사용하기도 하였다. 연하기능은 운동 기능 등과 같이 확실한 대뇌의 확실한 우상반구가 있지 않고 우측과 좌측의 양측 대뇌의 지배를 받으며 양측 중 어느 한쪽의 우세성이 있다고 보고되고 있어 손상 측이나 비 손상 측의 어느 쪽을 자극하더라도 이론적으로 가능하다.

자극의 주파수는 주로 대뇌피질의 흥분도를 높이는 높은 주파수의(약 3-5 Hz) 자극을 사용하며 자극 기간은 10분 정도 내외로 하였다. 자극 부위는 일반적으로 인두에 해

당하는 대뇌 피질 운동 영역에 자극하고 자극의 강도는 엄지 두덩 부위의 운동 역치의 90% 정도로 자극 하여 연 구하였다.

　2009년 보고된 Khedr 등¹⁵의 연구에서는 대뇌에 발생 한 뇌졸중 이후 발생한 연하장애 환자에게 손상측 식도에 해당하는 대뇌피질에 3 Hz의 반복성 경두개 자기 자극치 료를 연속된 5일간 시행하였다. 치료 전, 치료 후, 치료 후 1개월, 치료 후 2개월에서 4점 척도인 Dysphagic Outcome and Severity Score를 시행하여 그 효과를 보 았다. 반복 측정 분산 분석에서 대조군에 비해 실험군에 서 통계적으로 유의한 연하장애의 회복이 보였다. 같은 연구자에 의해 2010년에 보고된 연구에서는 대상군이 대 뇌가 아닌 뇌줄기에 발생한 뇌졸중 이후 생긴 연하장애 환자에게서 양측 식도에 해당하는 대뇌피질에 3 Hz의 반 복성 경두개 자기 자극치료를 시행하였다¹⁶. 특히 이 연구 에서는 외측성 연수에 발생한 뇌졸중과 다른 뇌줄기에 발 생한 뇌졸중에서의 연하장애를 나누어서 평가하였다. 반 복 측정 분산 분석으로 대조군과 실험군을 비교하였을 때 외측성 연수, 다른 뇌줄기에서 발생한 뇌졸중 모두 실험 군이 대조군에 비해서 통계적으로 유의하게 연하장애의 회복이 관찰되었다. 보다 최근에 5 Hz의 경두개 자기 자 극을 비 손상 측 대뇌 반구의 인두 부위의 피질에 시행한 연구가 박 등¹⁷에 의해 보고되었다. 이 연구는 일측의 대 뇌 반구에 발생한 뇌졸중 환자 중 비디오 투시 하 연하검 사에서 이상소견이 관찰된 환자를 대상으로 하였다. 2주 간 10회의 자극을 시행하였으며 90%의 엄지두덩 운동 역 치의 90%의 자극을 주었다. 치료 전, 치료 후, 치료 2주 후에 비디오 투시하 연하검사를 시행하였고 Videofl- uoroscopic dysphagia scale을 사용하여 연하장애의 정 도를 평가하였다. 대조군에 비하여 실험군에서 통계적으 로 유의한 연하장애의 회복이 치료 후, 치료 2주 후 에 관찰되었으며 비디오 투시 하 연하검사에서 관찰되는 기 도 흡인 정도의 평가 지표인 Penetration Aspiration Scale에서도 유의한 정도로 회복이 관찰되었다.

　무작위 대조 시험으로 연구된 논문의 결과는 대조군에 비해 모두 통계적으로 유의한 연하장애의 회복을 가져왔 다. 하지만 치료 대상군 및 자극 방법, 연하장애의 평가방 법이 이질적이어서 어떤 군에게 효과가 더 있다고 말하기 는 현재 어려운 상태이다. 연구 논문에서는 보고된 합병 증은 없었다.

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경두개 직류 치료

　경두개 직류 치료는 다른 방법의 비 침습적 뇌 자극법 중의 하나로 직류 전류를 뇌에 적용하여 대뇌 피질의 흥 분성을 변화시키게 하는 방법으로 반복성 경두개 자기 치 료에 비해 가격이 낮아 더 경제적인 치료 방법이다. 경두 개 직류치료는 낮은 강도의 전류가 흐르는 전극을 사용하 는데 뇌의 관심부위에 양극을 부착하는 방법과 음극을 반 대측 이마에 붙이는 양극 자극법, 관심부위에 음극을 부 착하고 반대측 이마에 양극을 붙이는 음극 자극법, 두가 지를 동시에 자극하는 이중 자극법 세 가지의 방법이 있 다. 양극 자극법은 대뇌 피질의 흥분도를 증가시키는 방 법이고 음극 자극법은 흥분도를 감소시키는 방법이다. 이 는 뇌의 뉴런의 안정전위를 변화시켜 이뤄내는 방법이다.

5분이상의 자극을 시행하게 되면 수시간까지 효과가 지속 되는데 양극의 자극은 뇌의 뉴런의 안정전위를 탈분극 시 키게 되어 뇌의 흥분도를 증가시키게 되는데 이러한 방법 은 건강한 사람에게 적용하여 운동 학습 효과를 증진시키 는 효과를 가져오게 된다. 따라서 뇌졸중 환자들의 재활 치료에 동반하여 사용할 경우 효과를 기대해 볼 수 있다.

하지만 치료 방법으로의 사용에 승인을 받지 못하여 아직 까지 치료방법으로 환자에게 사용하는 것은 불가능한 상 태이다. 2011년에서 2013년에 걸쳐 경두개 직류 치료를 이용한 연하장애의 무작위 대조 연구가 발표되었다^14,18,19. 자극 방법은 모두 경두개 직류치료를 사용하였고 양극 자 극법인 피질의 흥분도를 증가시키는 방법을 사용하였다.

그러나 자극부위가 두 연구에서는 손상측 대뇌 피질을 자 극 하였고 한 연구는 비 손상 측 대뇌 피질을 자극 하였 으며 자극 방법이나 포함된 대상군에서도 천막 위 발생하 는 뇌졸중의 경우가 많으나 천막 아래 발생한 뇌졸중에서 발생한 경우도 포함된 연구도 있었고 뇌졸중 후 발생 기 간도 발생후 1주일 미만의 급성기에서 아급성기에 걸치는 등 이질적이었다. 자극 기간에서도 5회 또는 10회의 자극 회수를 사용하는 등 차이가 있으며 자극 기간도 20분 또 는 30분을 사용하는 등 차이가 있었다. 또한 평가 방법도 연구에 따라 7점 척도인 Dysphagic Outcome and Severity Score를 사용하거나 100점 척도인 Functional Dysphagia Scale을 사용하는 등의 차이를 보였다.

Kumar 등¹⁴의 연구에서는 뇌졸중 발생 1주 이내의 급성 기 환자를 대상으로 연구를 하였으며 자극방법은 비 손상 측 뇌를 5일간 30분 동안 경두개 직류 치료를 시행하였 다. 치료 효과는 치료 전, 치료 직후의 비교로 시행하였는 데 대조군에 비해 실험군에서 유의하게 차이가 보였다.

이후 2012년에 발표된 국내에서 연구된 양 등18의 연구 에서는 손상측 뇌를 자극 하는 방법으로 10회, 20분 동안 경두개 직류 치료를 뇌졸중 발생 후 1달 정도의 기간이 지난 아급성기의 환자에게 적용하였다. 치료 효과의 평가 를 위해 치료 전, 치료 직 후, 치료 3개월 후에 비디오 투 시하 연하검사를 평가하였다. 치료 전에 비해 치료 직후 에서는 대조군과 실험군 사이의 통계적으로 유의한 연하 장애의 회복은 관찰되지 않았으나 3개월 후의 평가에서 치료 전의 Functional Dysphagia Scale차이에서 대조군 에 비해 통계적으로 유의한 회복이 관찰되었다. 가장 최 근에 일본에서 연구된 Shigematsu 등¹⁹의 연구는 연구 방 법에서 국내에서 연구된 양 등의 연구와 유사한 연구 디 자인으로 실험이 되었다. 손상측 대뇌를 자극 하였으며 10회 20분간 자극 하였으며 대상군도 아급성기의 환자를 대상으로 하였다. 치료 효과는 Kumar 등¹⁴의 연구와 같은 Dysphagia Outcome and Severity Score를 사용하였고 평가는 치료 전, 치료 직 후, 치료 1개월 후에 평가하였 다. 치료 직후, 치료 1개월 후 모두 치료 전에 비해 실험 군이 대조군 보다 통계적으로 유의한 연하장애의 회복이 관찰되었다. 경두개 직류치료에서도 보고된 합병증은 없 었다.

결론

　현재까지 연구된 연구 결과에서 비 침습성 대뇌자극은 뇌졸중 이후 발생한 연하장애에서 치료 직 후 단기간에 유의한 효과가 관찰되었다. 하지만 이는 대상군의 차이 치료 자극 방법, 횟수, 부위의 차이 및 평가 방법의 차이 등의 많은 이질성을 가진 연구에 의한 결과이다. 또한 장 기적인 치료 효과에 대한 연구도 부족한 실정이다. 향후 자극 방법과 대상군에 의한 차이 등이 치료효과에 어떤 영향을 미치는 지에 대한 연구가 필요하며 이로 인하여 표준화된 비침습적 대뇌자극이 뇌졸중 이후 발생한 연하 장애에 적용할 수 있으리라 기대된다.

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