서     론

   성대(vocal fold)를 덮고 있는 점막과 안쪽의 성대인대, 성대근육 사이의 잠재적 공간을 라인케 공간(Reinke's space)이라 부르고, 이 부위의 광범위한 부종으로 인해 성대가 물주머니처럼 보이는 폴립양 비대를 라인케 부종이라고 한다. 라인케 부종 환자는 성대의 부피가 심하게 증가되고 점막의 긴장도 감소로 인해 성대진동이 어려워져서 극심한 저음의 음성을 초래한다.
   성대의 진동을 연구하기 위한 많은 방법들이 개발되었고, 현재까지 후두 스트로보스콥(videostroboscopy), 초고속 촬영법(high-speed photography), 전기성문도(electroglottography), 광성문도(photoglottography), videokymography 등이 알려져 있다.
초고속 촬영법의 개발은 성대의 움직임에 대한 연구에 많은 발전을 가져왔다. 이것은 초당 수 천장의 사진을 찍을 수 있지만 값이 비싸고 작동이 어려우며 소음이 많아 사진과 소리를 동시에 기록하기가 어려웠다.¹⁾
후두 스트로보스콥은 이러한 제한점을 극복하였는데, 성대의 진동수보다 조금 적은 주파수로 촬영하여 완서상으로 성대진동을 관찰하고 시간에 따른 성대의 변화를 분석할 수 있다.²⁾³⁾ 후두 스트로보스콥의 객관화를 위한 시도가 많이 이루어지고 있지만,⁴⁾ 여전히 결과의 해석이 주관적이고 전문적인 기술을 필요로 할뿐만 아니라 비디오 테이프에 결과를 저장해야 하기 때문에 디지털화된 컴퓨터에서의 작업에 비해 저장과 재생이 어려운 단점이 있다.
Hirose 등⁵⁾⁶⁾은 기존의 카메라 장비에 solid-state 화상 감지기를 부착한 고속의 디지털 촬영방법을 개발하여 초당 4,000장의 화상을 얻을 수 있었다. Svec과 Schutte⁷⁾ 그리고 Schutte 등⁸⁾은 기존의 CCD 카메라를 변형시켜 초당 8,000장의 화상을 얻었다. 검사시간의 단축과 경비절감이 가능해지면 이러한 고속 촬영기법이 후두 스트로보스콥을 대치할 수 있을 것으로 기대된다. 한편, Woo⁹⁾는 부가적인 장비 없이 기존의 녹화된 후두 스트로보 화상으로부터 성대의 진동양상을 정량적으로 분석하였다.
최근에 저자들은 새로운 디지털 kymography 장비인 videostrobokymography(VSK)를 개발하였다.¹⁰⁾ VSK는 후두 스트로보스콥에 videokymography를 접목시킨 것으로, 기존의 후두 스트로보스콥에서 얻은 동화상을 컴퓨터를 이용하여 디지털 비디오 파일로 저장하고 line-scanning 과정을 거친 후, 이 데이터에서 kymogram과 특정 지수들을 도출해낼 수 있다.
이에 저자들은 라인케 부종 환자에서 수술 전후의 VSK소견을 비교하여 VSK의 임상적 유용성을 알아보고자 하였고 기존에 보고되었던¹¹⁾ 수술 전후 음향학적 및 공기역학적 변수도 비교분석 하였다.

대상 및 방법

대  상
   1997년 1월부터 1998년 9월까지 서울대학교병원 이비인후과에서 라인케 부종으로 점막 보존술식을 이용한 후두미세수술을 시행받은 환자 중에서 수술 전 또는 후에 후두 스트로보스콥을 시행했고 VSK를 위해 녹화시간이 충분했던(3~4초 이상) 15명을 대상으로 하였다. 이중 남자는 11명, 여자는 4명이었고, 연령은 36세에서 70세로 평균 55세였다. 15명의 환자 중, 각각 수술 전에 3예, 수술 후에 8예(환자 1명은 술 후 1년 간격으로 두 번 검사하였슴), 수술 전후로 5예에서 음성검사와 후두 스트로보스콥을 시행하였고, 수술후의 검사는 2주에서 36개월 사이에 시행하였다. 또한, 환자군의 연령과 성비가 비슷한 15명의 정상 대조군을 대상으로 음성검사를 시행하였다.

음향학적 및 공기역학적 분석(Acoustic and aerodynamic analysis)

   음성검사는 Kay system의 Multi-dimensional voice program(MDVP)과 Aerophone II를 사용하여 기본진동수(fundamental frequency, F₀), 음도변이계수(pitch perturbation quotient, PPQ), 강도변이계수(amplitude perturbation quotient, APQ), 잡음­조화음비(noise-to-harmonic ratio, NHR), 성문하압(subglottic pressure, P sub), 평균발성효율(mean vocal efficiency), 평균호기류율(mean flow rate, MFR), 최장발성지속시간(maximum phonation time, MPT), 접촉계수(contact quotient, CQ)를 분석하였다. 통계처리는 Wilcoxon rank sum test를 이용하여 수술 전후 각 음성변수의 변화를 비교 분석하였다.

Videostrobokymography
   VSK는 영상녹화기와, 화상신호를 비디오 테이프에서 컴퓨터로 옮기는 image-grabbing board(Raptor-PCI, Bitflow Inc., Woburn, MA)가 장착되어있는 컴퓨터로 구성되어 있다. 저자들은 컴퓨터로 저장된 화상을 처리, 분석하기 위해 윈도우 95(Microsoft Co., Redmond, WA) 환경에서 작동하는 프로그램을 개발하였다.
   환자가 지속적으로 /이/모음을 발음하는 동안, 70˚ 후두경과 기존의 후두 스트로보스콥(Kay Elemetrics, Lincoln Park, NJ)을 이용하여 후두 스트로보 화상을 저장한 후, 새로 개발된 프로그램을 이용하여 저장된 화상을 편집하게 된다. 먼저 성대진동의 분석을 위해서는 일정한 기간동안 가장 안정된 스트로보 화상을 선택해야 한다. 저장된 스트로보 화상 데이터 전부를 분석하려면 많은 시간과 컴퓨터 기억용량을 필요로 하므로 이를 절약하기 위해 성대의 관심 있는 부분을 사각형을 이용하여 자유롭게 선택할 수 있게 했다. 이렇게 하여 스트로보 화상으로부터 선택된 부분은 일정 기간동안의 연속적 화상으로 컴퓨터에 저장되고 필요시 이를 모니터로 볼 수 있다. 또한 진동을 분석하고자 하는 성대의 특정 부분에 하나의 선을 그어 선택한 후, 데이터 처리과정을 거쳐 세로축을 시간으로 하는 연속적인 화상으로 재배열하게 되면, 그 선상에서의 성대 점막의 진동양상을 보여주는 kymogram을 얻을 수 있다.
   본 연구에서는 성대의 앞쪽 1 / 4, 1 / 2, 3 / 4 부분을 임의로 선택하여 그 부분에서의 성대진동을 분석하였다. Kymogram을 얻기 전에 스트로보 화상을 녹화하는 과정에서 발생하는 성문부의 경사로 인해 유발되는 오차를 없애기 위해 성문부의 전후 축을 모니터의 세로축과 평행하게 재배열시키는 과정을 거치게 된다. Kymogram이 완성되면 이로부터 개대계수(open quotient, OQ)와 비대칭지수(asymmetry index, AI) 등의 객관적, 정량적 변수를 계산할 수 있다.

결     과

   모든 환자에서 수술 후 주관적인 음성의 질적 향상을 경험하였다. 정상 대조군과 환자군의 수술 전후 음성검사 결과의 평균치를 비교 분석하였는데, 기본진동수는 수술 전후 모두 정상치보다 낮았고, 수술 전 증가되어 있던 음도변이계수, 강도변이계수, 잡음­조화음비는 수술 후 정상화되었다. 성문하압은 수술 후에 감소하였으나 여전히 정상치보다 높게 나왔다. 평균발성효율은 수술 후 정상 대조군의 값과 비슷해지는 결과를 보였다. 평균호기류율과 최장발성지속시간, 접촉계수는 수술 전후 의미있는 변화를 보이지 않았다(Table 1).
   수술 전 후두 스트로보스콥에서 라인케 부종의 성대 점막의 특성으로 인하여 기본진동수 측정이 어려워, 수술 전 후두 스트로보스콥을 시행한 8명중 단지 3명에서만 분간할 수 있는 kymogram을 얻을 수 있었다. Fig. 1은 기본진동수가 제대로 측정되지 않아 성공적이지 못한 VSK 소견을 보여주고 있다. 같은 환자에서도 측정을 위해 선택한 성대의 부위에 따라 개대계수가 다름을 알 수 있다(Fig. 2). 가장 부종이 심한 부분에서 개대계수가 작고(line 3 in Fig. 2), 바로 뒤 부분에서 큰 값을 나타냄을 볼 수 있다(line 1 in Fig. 2). 한 환자에서는 발성시 성문열(rima glottis)의 거리는 비교적 일정하게 유지되면서 양측 성대가 동시에 지그재그로 움직이는 흥미로운 kymogram을 보여주고 있다(Fig. 3).
   수술 전 성대 점막의 이상으로 8예의 후두 스트로보스콥으로부터 3예에서만 VSK를 얻을 수 있었지만 수술 후에는 성대 점막진동양상의 향상으로 수술 전 후두 스트로보스콥을 시행했던 8예 중 수술 후에도 시행했던 5예 모두에서 VSK를 얻을 수 있었고 수술 후에만 시행했던 8예에서도 모두 VSK를 얻을 수 있었다. 결과적으로 수술 후 후두 스트로보스콥을 시행한 13예 모두에서 VSK를 얻을 수 있었고 향상된 점막 진동양상을 볼 수 있었다. Fig. 4는 60세, 52세 두 여자 환자의 수술 전후의 VSK소견으로 수술 후의 만족스러운 결과를 보여준다.

고     찰

   발성시 성대의 진동양상을 관찰하는 방법으로 후두 스트로보스콥이 현재 가장 많이 쓰이고 있지만, 의무기록을 위해 그림이나 글로 표현하기가 힘들고 비디오 테이프로 저장된 화상 데이터는 부피가 너무 커서 쉽게 찾거나 보관하기가 어렵다.
   VSK는 후두 스트로보스콥, 초고속 촬영법, kymography 등의 다른 성대 검사법과 비교해서 몇 가지 장점을 가지고 있다. 먼저, VSK 검사를 위해서는 이미 저장되어 있는 스트로보 화상 데이터로 충분하기 때문에 추가적인 후두검사가 필요 없다는 점이다. VSK를 통해 디지털화된 데이터는 비교, 저장, 재생이 용이하다. 또한 성대의 여러 다른 부위에서 점막 진동모양을 동시에 비교 분석할 수 있다는 점은 VSK의 유일한 장점이다.
   VSK는 후두 스트로보스콥을 통해 얻어진 데이터를 이용하여 분석하기 때문에 성대 점막의 실상(實像)이 아닌 완서상의 허상(虛像)을 연속적으로 관찰한다. 따라서 라인케 부종처럼 잡음이 많고 진동이 불규칙하여 음성의 기본진동수를 측정하기 어려운 경우는 후두 스트로보스콥을 통한 성대의 규칙적인 진동양상을 관찰할 수 없어 결과적으로 VSK를 통한 분석도 어려워진다.
   후두 스트로보스콥은 National Television Standards Committee system에 의해 초 당 30 frame의 속도로 기록되므로 VSK 분석을 위해 필요한 100 frame을 얻기 위해서는 3~4초 이상의 스트로보 화상 데이터가 필요하다. 그러나 후두 스트로보스콥을 통해 성대의 진동이 정상인지 아닌지를 아는데는 1초 정도의 검사시간으로 충분하고, 스트로보 화상을 녹화할 때 VSK 분석을 염두에 두지 않았기 때문에 대부분의 후두 스트로보스콥의 녹화시간이 짧아서 이번 연구에 포함시킬 수 없었다.
   성문부의 전후 장축이 회전되어 있는 경우에 이를 통해 kymogram을 분석하게 되면 성대의 좌, 우측에서 실제로 접촉하는 두 지점간의 움직임을 반영하지 않게 되어 오차를 초래하므로, 이 경우에 프로그램에 의해 성문부의 전후 장축을 세로축에 평행하게 재배열해야한다. 후두 스트로보스콥의 녹화시 환자와 검사자의 움직임에 의한 오차를 줄이기 위해 각 화상의 위치를 임의의 참고점(대개 후교련을 이용)을 이용하여 수작업을 통해 교정하였다. 이런 위치교정의 자동화가 연구의 편리를 위해 필요할 것으로 생각된다. 검사시의 후두경과 성대사이의 거리의 차이로 인해 발생하는 후두 스트로보스콥 상의 성대 크기의 차이는 교정하지 않았고, 다만 1회의 검사에서 심한 크기 변화를 보이는 경우는 연구대상에서 제외하였다.
   개대계수는 여러 방법으로 측정할 수 있다. 전기성문도는 성문부를 지나면서 변하는 임피던스를 이용하여 개대계수를 계산하는 전형적인 방법인데, 이 수치는 성대 전반에 걸친 점막접촉의 총합을 나타낸다. 그러나 VSK에서 얻어진 개대계수는 성대의 특정부위에서의 값으로 전기성문도나 광성문도를 통해 얻은 값과는 개념이 달라 서로 비교할 수 없다. VSK를 이용하면 성대의 관심 있는 특정부위를 선택할 수 있어 성대의 여러 부위에서 보다 자세한 정보를 얻을 수 있는 장점이 있다.
   라인케 부종과 같은 성대주름의 국소적인 양성 점막 질환에 있어서는 kymogram의 측정하는 선택부위가 매우 중요하다. 후두 스트로보스콥으로부터 가장 부종이 심한 부위와 정상인 부위를 선택하여 분석한 결과 부위에 따라 진동 양상과 개대계수의 현저한 차이를 볼 수 있었고, 이 중에 어느 부위가 라인케 부종의 특징적인 증상과 음성분석결과와 관련이 있는지는 향후 연구되어야 할 부분이다.

결     론

   라인케 부종에서 객관적인 음성분석을 위해서는 검사간에 변동이 많은 기본진동수나 성문하압 보다는 음도변이계수, 강도변이계수, 잡음­조화음비 등이 더욱 유용할 것으로 생각되며, VSK를 이용하면 수술 후 성대 부종과 점막 진동의 호전을 직접 눈으로 확인할 수 있고 객관적으로 정량화할 수 있다.
   VSK는 후두의 다양한 양성 점막 질환에서 성대의 진동양상을 객관적으로 비교, 분석, 기록할 수 있는 유용한 방법이지만, 정확한 VSK 분석을 위해서는 고화질과 3~4초 이상의 충분한 시간의 후두 스트로보 화상 데이터가 필요하다.

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