Address for correspondence : Jae Hoon Cho, MD, Department of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery, College of Medicine, Konkuk University, 120-1 Neungdong-ro, Gwangjin-gu, Seoul 143-729, Korea
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서론

폐쇄성수면무호흡증은 수면 중 상기도의 협착 혹은 폐쇄로 인해 10초 이상의 저호흡과 무호흡이 반복되는 질환이다.¹⁾ 폐쇄성수면무호흡에 동반되는 여러 합병증, 특히 심혈관계 질환과의 연관성은 잘 알려져 있으며 그 외에도 인지기능 저하, 대사질환 등을 유발해 최종적으로 사망률을 높일 수 있는 질환이므로 반드시 적극적 치료가 필요하다.^1,2,3,4,5) 폐쇄성수면무호흡증 환자에서 폐쇄부위는 상기도의 모든 부분에서 가능한데, 대표적으로는 비강, 연구개, 설근, 후두개 등이 주요 폐쇄부위로 알려져 있다.¹⁾ 폐쇄부위를 정확히 확인하는 것은 특히 수술방법을 결정하는 데 있어 매우 중요하다. 만성비염, 비중격만곡증 등으로 비강이 막혀있는 경우 하비갑개 성형술, 비중격 교정술 등이 필요하고, 연구개가 폐쇄부위일 경우 연구개 성형술 등이 도움이 될 것이다.2,4) 또한 설근부의 경우 고주파 치료나 설근부 일부 절제술 등이 효과적일 것이다.^2,4) 이처럼 폐쇄부위의 확인과 그에 따른 적절한 치료 없이 무조건적으로 편도구개수인두성형술만을 반복할 경우 높은 수술 성공률을 기대하기 어려울 것이다. 
폐쇄부위를 확인하는 방법은 다양한데, 구강과 비강에 대한 단순한 내시경적 관찰부터 굴절내시경을 이용해 reverse Valsalva 호흡시 상기도 폐쇄부위를 관찰하는 Muller법, 상기도의 측면을 단순촬영하는 cephalometry, 상기도의 압력을 측정하여 폐쇄부위를 결정하는 manometry, 유도수면이나 자연수면 중 굴절내시경을 이용해 폐쇄부위를 관찰하는 수면내시경, 수면 중 상기도의 연속촬영으로 폐쇄부위를 입체적 동영상으로 관찰할 수 있는 cineCT, cineMRI 등이 있다.⁶⁾ Videofluoroscopy는 환자를 앙와위로 눕히고 유도수면을 시행한 후 측면을 fluoroscopy로 촬영하여 폐쇄부위를 확인하는 방법이다.⁶⁾ 자연수면이 아니고 측면만을 측정하므로 전, 후면의 폐쇄만 확인할 수 있는 단점이 있으나 비침습적이고 전체 상기도를 관찰할 수 있는 장점이 있다.⁶⁾
코골이 소리 분석은 코골이 환자나 폐쇄성수면무호흡증 환자의 연구에 과거부터 사용되는 방법이다.^{7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20)} 코골이 소리를 녹음하고 그 소리를 분석해 apnea-hypopnea index를 예측하거나 폐쇄부위를 추측하는 데 사용되었다.^{7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20)} 코골이 소리 분석으로 폐쇄부위를 추측할 수 있는 것은 폐쇄성수면무호흡증 환자에서 상기도의 협착이나 폐쇄는 갑자기 발생하는 것이 아니고 정상적인 상기도가 점차 좁아지면서 공기의 흐름에 떨림이 생기는 코골이가 먼저 발생하고, 그 부위가 더 좁아지면 다음 단계인 저호흡이나 무호흡으로 발전하기 때문에 코골이 소리를 분석하여 발생 부위를 유추할 수 있으면 이는 저호흡이나 무호흡이 발생하는 협착이나 폐쇄부위와 동일할 것이라는 가정에 근거한다.¹⁶⁾ 만약 코골이 분석으로 폐쇄부위의 확인이 가능하면 이전의 연구들에서 코골이 소리 분석은 주로 수면내시경이나 manometry를 이용해 폐쇄부위를 유추하였는데, 이 경우 상부의 폐쇄가 있을 경우 하부의 폐쇄를 정확히 측정하기 어렵다는 한계가 있다. 이에 비해 videofluoroscopy는 폐쇄부위를 상하부에 관계없이 동시에 파악할 수 있는 장점이 있어 코골이 소리의 발생 부위를 좀더 정확히 알고 분석하는데 도움이 될 수 있을 것으로 판단하였다. 
본 연구는 videofluoroscopy를 근거로 파악한 폐쇄부위와 코골이 소리를 분석하여 폐쇄부위별 음향 특성을 파악해 궁극적으로 코골이 소리 분석만으로 폐쇄부위를 유추할 수 있는 근거로 이용하고자 하였다. 

대상 및 방법

대상
심한 코골이 및 수면중무호흡을 주 증상으로 본과에 내원하여 폐쇄성수면무호흡증 의심 하에 수면다원검사를 시행한 18세 이상의 성인 15명을 대상으로 시행하였다. 

방법

Videofluoroscopy
Videofluoroscopy는 환자의 앙와위 자세에서 시행하였다. 수면제 주사 전 촬영을 시작하면서 수차례 환자에게 입을 벌리고 닫게 하여 연구개와 설근부의 위치를 명확히 확인하였고, 이후 편하게 호흡하도록 하면서 각성시 상기도를 촬영하였다. 수면유도는 Midazolam 3 mg을 정맥주사하여 시행하였다. 3 mg으로 수면유도가 되지 않을 경우 2 mg을 추가로 주사하였다. 주사 직후 촬영을 잠시 멈추었다가 환자가 완전히 잠이 든 후 다시 촬영을 시작하여 약 5분간 진행하였다. 환자들은 촬영 전 손가락에 산소포화도 장치를 부착하여 급격히 산소가 떨어질 경우 대기하고 있던 의료진에 의해 신속히 응급조치를 받을 수 있게 준비하였다. 

Snoring sound recording
Videofluoroscopy 촬영 중 수면유도 이후부터 환자의 코골이 소리를 포함한 모든 소리를 녹음하였다. 환자의 머리 위쪽 약 10 cm 되는 바닥에 녹음기(PRO9, Safa Media, Seoul, Korea)를 위치시켰다. 가능한 주위의 소음은 모두 차단하였다. 

Snoring sound analysis
녹음된 코골이 소리는 음향 분석 프로그램(Adobe Soundbooth 3.0, Adobe, San Jose, CA, USA)을 이용하여 주변 소음이 비교적 덜 포함된 5분 정도의 음원으로 추출되었고, 추출된 음원에서 무작위로 5번의 연속적인 코골이 소리를 선택하였다. 이렇게 선택된 코골이 소리의 음향학적 분석에는 Matlab 프로그램(R2008b, Mathworks, Natick, MA, USA)을 이용하였다. 이들 음원 데이터에서 얻은 시간에 대한 음압 함수를 푸리에 변환을 이용하여 주파수에 대한 음압 함수(단위: Pascal/Hz) 및 음향 에너지에 대한 함수(단위: W/Hz)로 변환하였다. 

Data analysis
Videofluoroscopy를 분석하여 연구개, 설근부, 후두개로 폐쇄부위를 분류하였다. 한 명의 환자에서 두 부위 이상이 동시에 폐쇄될 수도 있었다. 이러한 폐쇄부위에 따라 다른 snoring sound analysis의 차이를 비교하였다. 

결과

폐쇄부위에 따른 분류
Videofluoroscopy를 이용해 폐쇄부위를 구분해 보면 15명 모든 환자에서 연구개의 폐쇄가 관찰되었다. 이 중 5명에서 연구개만 폐쇄되었고, 나머지 10명은 설근부가 함께 폐쇄되었다. 설근부와 연구개가 함께 폐쇄된 10명 중 4명은 후두개의 폐쇄도 관찰되었다. 분석의 편의상 연구개만 폐쇄된 5명(연구개 단독 폐쇄군)과 연구개와 더불어 설근부나 후두개가 함께 폐쇄된 10명(복합 폐쇄군)을 비교하였다. 두 군의 나이와 apnea-hypopnea index는 의미 있는 차이가 없었으나 BMI는 복합 폐쇄군에서 의미있게 컸다(Table 1). Friedman 분류에 의한 각 군의 편도 크기와 혀 위치도 두 군 간에 별다른 차이가 없었다.²¹⁾

폐쇄부위에 따른 음향학적 분석

주파수별 음압분석 
양군 모두 저음역에서 가장 높은 peak가 출현하다가 고음역으로 갈수록 점차 낮아지는 경향을 보였다. 연구개 단독 폐쇄군의 경우 대부분 peak가 낮고 1000 Hz 이하에서 주로 출현하였다. 반면 복합 폐쇄군은 1000 Hz 이상에서도 peak가 출현하는 경우가 많았고(10명 중 8명) peak의 크기도 단독 폐쇄군에 비해 컸다(Fig. 1).

주파수별 음향 에너지 분석
연구개 단독 폐쇄군의 경우 대부분 저음에서 높고 고음으로 갈수록 완만하게 낮아지는 에너지 분포를 보였고 비교적 매끄러운 그래프를 보였다. 복합 폐쇄군의 경우에도 기본적으로 저음에서 높고 고음에서 낮은 에너지 분포를 보이나 10 kHz 부위에서 특징적인 hump를 보이고(10명 중 9명) 단독 폐쇄군의 경우보다 그래프가 매우 불규칙적이었다(Fig. 2).

고찰

코골이가 발생하는 기본 원리는 연구개, 설근부, 후두개 등 상이한 물리적 특성을 가진 여러 구조물들이 상기도 내부로 돌출되어 있는 상황에서 호흡으로 인한 기류가 발생하면 각 구조물의 물리적 특성에 따라 별다른 움직임이 없을 수도 있고(정상 호흡), 일부 구조물이 떨릴 수도 있으며(코골이), 심지어 반복적으로 상기도를 막을 수도 있다(폐쇄성수면무호흡증)는 것이다.^1,16) 코골이 소리는 주로 흡기시에 발생하지만 때때로 호기시에 발생하기도 한다.¹⁶⁾ 코골이 소리는 정상적인 호흡음과 쉽게 구분은 가지만 크기나 특징이 매우 다양하여 이를 명확히 정의하기 어렵다.¹⁶⁾ 코골이는 그 자체로도 중요하지만 폐쇄성수면무호흡증에서 빈번하게 동반되는 증상이기 때문에 코골이 환자를 접할 경우 단순 코골이인지 혹은 폐쇄성수면무호흡증에 동반된 코골이인지를 구분하는 것이 매우 중요하다. 현재로서는 수면다원검사만이 이 둘의 정확한 구분이 가능하다고 알려져 있지만, 일부 연구자들은 코골이 소리 분석만으로도 단순 코골이와 폐쇄성수면무호흡증에 동반되는 코골이 소리의 구분이 가능해 수면무호흡 지수도 예측이 가능하다는 보고하였고, 또 다른 연구에서는 폐쇄부위에 따른 코골이 소리가 다르다는 보고도 있었다.^{7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20)} 
코골이 소리를 분석하는 과정은 일반적으로 다음과 같은 단계를 거치게 된다.¹⁶⁾ 첫번째는 소리신호를 전기신호로 전환하는 과정인 녹음단계이다.¹⁶⁾ 녹음기의 위치는 기관지 위쪽 피부에 붙이는 방법, 머리 위에 위치시키는 방법 등 다양한데, 녹음기 위치에 따라 녹음되는 소리 중 일부 주파수 음역이 소실될 수 있으므로, 가능하면 녹음기를 코와 입의 정면에 위치시켜 주변 기물에 반사되는 소리를 최소화시키는 것이 좋다.^{7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20)} 또한 주변의 잡음은 최대한 줄여서 녹음하는 것이 분석에 용이하다.¹⁶⁾ 다음 단계는 필터링으로 녹음된 코골이 소리 중 너무 높거나 낮은 주파수의 소리를 제거하는 과정이다.¹⁶⁾ 일반적으로 코골이 소리 분석에는 20 Hz에서 3 kHz 사이의 소리가 사용된다.²⁰⁾ 이렇게 선택된 코골이 소리 부분은 컴퓨터 분석을 위해 디지털 정보화 시키게 된다.²⁰⁾ 코골이 소리 분석에는 다양한 기법이 사용되는데 이들의 공통된 목적은 다양한 코골이 소리를 물리적 특성 혹은 수치로 제시하는 것이다.^{7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20)} 단순하고 반복적인 소리의 경우 강도와 주파수 만으로도 표현할 수 있지만 코골이 소리와 같이 복잡한 경우는 이를 표현하기 위한 특수한 분석이 필요하게 된다. 이러한 분석 방법 중 흔히 사용되는 방법으로 스펙트로그람(spectrogram)이 있다.¹⁶⁾ 코골이 소리는 동시에 여러 주파수의 음을 포함하고 있는데 컴퓨터 분석을 통해서 코골이 소리를 각각의 주파수로 분리할 수 있고, 분리된 주파수별로 신호의 크기도 알 수 있다.^{7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20)} 이렇게 분석된 결과를 가로축에는 주파수를, 세로축에는 신호의 크기를 나열하여 보여주는 것이 스펙트로그람이다.¹⁶⁾ 이러한 스펙트로그람 분석은 한 순간의 코골이 소리만 분석할 수 있는 것이 아니라 시간대별로 변하는 코골이 소리를 합쳐서 분석할 수도 있다.¹⁶⁾ 본 연구에서도 5회의 연속된 코골이 소리를 합쳐 스펙트로그람으로 분석하였는데 이는 개개의 코골이 소리에서 보일 수 있는 변동폭을 최대한 줄여서 특징을 파악하고자 하는 시도였다. 신호의 크기는 음압과 음향 에너지로 각각 계산할 수 있는데, 음압이 강할 경우 일반적으로 음향 에너지도 커지지만 반드시 일치하는 것은 아니기 때문에 스펙트로그람으로 분석할 경우 음압과 음향 에너지의 주파수별 분포는 다른 특징을 보일 수 있다.¹⁶⁾ 본 연구에서도 음향 에너지 분석에서만 특이한 10 kHz hump를 발견할 수 있었다. 
코골이 및 폐쇄성수면무호흡 환자에서 폐쇄부위에 따른 소리 분석의 결과는 매우 다양하다. Schafer와 Pirsig¹⁹⁾는 단순 코골이 소아의 경우 저음역의 소리와 하모니가 많았으나 폐쇄성수면무호흡의 경우 저음역 소리와 harmony가 거의 없다고 보고하였고, Quinn 등¹⁷⁾은 연구개 떨림에 의한 코골이와 설근부 코골이 소리의 파형과 주파수가 다르다고 하였다. Miyazaki 등¹⁵⁾과 Saunders 등¹⁸⁾도 폐쇄부위에 따라 코골이 소리의 주파수 특징이 다르다고 보고하였다. 연구마다 차이는 있으나 비교적 공통된 특징은 연구개에서 발생하는 코골이 소리는 설근부에서 발생하는 코골이 소리에 비해 저음이며 harmonic sound인 반면, 설근부에서 발생하는 소리는 고음이며 소음 같은 소리(noise-like sound)를 낸다는 것이다.^{7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20)} 또한 주변의 잡음은 최대한 줄여서 녹음하는 것이 분석에 용이하다.¹⁶⁾ 다음 단계는 필터링으로 녹음된 코골이 소리 중 너무 높거나 낮은 주파수의 소리를 제거하는 과정이다.¹⁶⁾ 일반적으로 코골이 소리 분석에는 20 Hz에서 3 kHz 사이의 소리가 사용된다.²⁰⁾ 이렇게 선택된 코골이 소리 부분은 컴퓨터 분석을 위해 디지털 정보화 시키게 된다.²⁰⁾ 코골이 소리 분석에는 다양한 기법이 사용되는데 이들의 공통된 목적은 다양한 코골이 소리를 물리적 특성 혹은 수치로 제시하는 것이다.^{7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20)} 본 연구에서도 연구개 단독 폐쇄군에서는 주로 1000 Hz 이하의 음이 대부분인 반면 설근부를 포함하는 복합 폐쇄군의 경우 1000 Hz 이상에서 많은 peak들이 관찰되어 기존의 연구와 일치하고, 음의 청각적 특징도 연구개 단독 폐쇄군의 경우 harmonic sound인 반면 복합 폐쇄군의 경우 noise-like sound로 느껴졌다.
코골이 소리 분석을 통한 폐쇄부위 연구에 있어서 몇 가지 고려할 사항은 첫째, 녹음기의 위치에 따라 소리의 특징이 달라질 수 있으니, 일정한 위치에 녹음기를 위치시켜야 한다는 것이다. 가능한 코와 입의 전면이 좋겠다. 둘째, 수면 단계나 자세에 따라 폐쇄 부위가 달라질 수 있다는 것이다. 대부분의 연구는 수면 중 일부분만을 선택하여 연구하게 되는데 그 부분만을 분석한 연구 결과는 환자의 전반적인 상태와는 다를 수 있다. 따라서 전체 수면에 대해 분석하는 것이 이상적이기는 하지만 현실상 쉽지 않으므로 연구자는 환자의 치료에 이러한 한계를 고려해야 한다. 또한 코막힘으로 인한 구호흡 환자의 경우 비강호흡과는 근본적으로 소리가 다를 수 있고 추후 이에 관한 추가적 분석이 이루어져야 할 것이다. 마지막으로 유도수면이 실제수면과 다를 수 있다는 것이다. 많은 연구에서 유도수면과 실제수면의 구조가 다르며, 코골이 소리도 다르다고 보고하였다.⁷⁾ 본 연구에서도 midazolam을 주입하여 수면을 유도한 후 시행한 결과이므로 실제수면과 차이가 있을 수도 있다. 이 또한 치료의 최종 선택에 고려해야 할 사항이며 앞으로 이러한 차이가 실제 상황에 얼마나 영향을 줄 수 있는지에 대한 연구가 필요하리라 생각된다. 

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