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안녕하세요. 지난글에서는 경직에 평가 방법 및 약물치료에 대해 알아보았습니다. 

이번 글에서는 경직의 치료방법 중 화학적 신경 차단, 척수강내 바클로펜 펌프, 수술적 치료에 대해 좀 더 자세히 살펴보겠습니다.

지난번 제가 올렸던 글을 참고하신다면, 이해가 더 쉬우실 것 같습니다. 일부내용은 중복이 있으니 양해 부탁드립니다~

* 물리적 치료

① 관절 가동범위 운동 및 스트레칭

② 한랭치료, 온열치료 (표층열, 심부열(초음파))

③ 전기 자극 치료 (TENS, FES 등)

④ 연속 석고 고정 및 부목

⑤ 바이오피드백

* 약물 치료

① 경구 약물

② 척수강 내 약물 : 바클로펜

③ 신경 차단 : 페놀, 알콜, 보툴리툼 독소

④ 척추 신경 차단

* 수술적 치료

1. 화학적 신경 차단 (또는 용해)

(chemical nerve block or neurolysis)

전통적으로는 페놀이나 알코올을 말초신경이나 운동점 (motor point) 에 주사하여 화학적 신경 차단술을 시행하였습니다. 저농도 (2~5% 페놀, 25~50% 알코올) 를 선호하였는데, 탈수초화 (demyelination)을 좀더 잘 유발하고 축삭의 변성을 덜 유발해서 경직은 줄이지만, 수의적 움직임은 일부 보존하여 재활치료를 촉진하거나 보조기 착용을 쉽게 해주기 때문입니다. 과도한 상호 억제 (reciprocal inhibition) 를 제거하여 길항근의 수의적 근력을 증가시키는 효과도 있습니다.

고농도 (5~10% 페놀, 50~100% 알코올) 사용시 축삭의 변성을 좀더 초래하여 속도에 의존적이지 않은 근육 긴장도의 증가나 굴곡근 경련, 근긴장이상 등에 주로 쓰입니다.

1) 페놀

2~7% 정도 용액을 가장 흔히 사용합니다. 농도가 5%를 초과할 경우 단백질 응고와 축삭의 괴사를 초래합니다. (denaturation)

경직치료가 목표기 때문에 운동신경만 차단하면 좋겠지만, 비선택적으로 차단하는 것이기 때문에 감각신경섬유와 운동신경섬유 모두 손상을 입게 되어 타는 듯한 느낌이나 통증 등의 감각장애 (dysesthesia) 를 초래할 수 있습니다. 경골신경 (tibial nerve), 정중신경 (median nerve), 척골신경 (ulnar nerve) 에서 빈도가 높습니다. 대략 10% 정도에서 보고되고 있으며 일시적인 것으로 1~3주 정도 지속됩니다. 

증상이 심할 경우 

① 삼환계 항우울제

② 카바마제핀 

③ 경구 스테로이드

④ 경피적 전기적 신경 자극 (TENS)

⑤ 페놀 신경 차단술 재시행 등의 치료를 합니다. 

주사 후 원치않는 근위약이 발생할 수도 있습니다. 하지만, 이 역시 수시간이나 수일 후 해소되니 너무 걱정하지 않으셔도 됩니다. 

보통은 5% 페놀 20ml 정도를 사용하며, 8.5g 이상 사용시 치명적일 수 있습니다. (경련, 중추신경계 억제, 심혈관계 허탈 등)

보톡스 주사 치료에 비해 즉시 효과가 나타나고 효과의 지속기간은 길지만, 주사시 통증이 꽤 있기 때문에 마취를 통한 진정처치가 필요하기도 합니다. 

2) 알코올

페놀의 작용기전이 denaturation 이라면, 알코올은 신경조직에 대한 탈수(dehydration) 입니다. 아래 사진과 같은 무수 알코올 (dehydrated alcohol) 을 희석시켜 사용합니다. 

3) 보툴리눔 독소 (일명, 보톡스)

보툴리누스균 (clostridium botulinum) 은 혈청학적으로 구분되는 A부터 G까지 7개의 아형이 있습니다. 시판되는 제품은 대개 보툴리눔 독소 A형 (BTX-A) 또는 B형 (BTX-B) 입니다. 대표적인 것이 앨러간 사의 보톡스 (Botox) 이고 그외 디스포트 (Dysport), 국내제품으로 메디톡신 (Meditoxin), 나보타 (Nabota) 등이 있습니다. 

A. 구조

보툴리눔 독소는 중쇄 (heavy chain) 과 경쇄 (light chain) 으로 구성되는데 중쇄는 활성을 나타내지 않는 부분으로 시냅스 전 콜린성 말단에 결합하여 경쇄가 세포막을 통과하도록 해주는 역할을 합니다. 경쇄는 활성을 띠는 부분으로 실제적으로 세포 내 독성 (약효) 성분입니다. 

실제 구조는 아래와 같습니다. 

좀더 간단한 모식도로 나타내면, 

B. 작용기전

정상적인 신경전달 물질 분비과정은 SNARE 단백질 (위의 모식도에서 VAMP/Synaptobrevin, SNAP-25, Syntaxin) 이 복합체를 형성해야 시냅스 소포와 신경말단의 세포막이 융합해서 아세틸콜린이 분비되게 됩니다. 

출처 : JAMA. 2001;285:1059-1070

하지만, 보툴리눔 독소 경쇄 (light chain) 에 의해 SNARE 단백질을 절단하면서 (protein cleavage) Type A는 SNAP-25, Type B는 VAMP/Synaptobrevin 을 파괴합니다. 따라서 SNARE 단백질 복합체가 형성되지 못하고, 시냅스 소포와 신경말단의 융합이 이루어지지 않기 때문에 아세틸콜린 분비가 이루어지지 않습니다.

출처 : JAMA. 2001;285:1059-1070

신경근접합부 (neuromuscular junction) 에서 시냅스 전 아세틸콜린 분비를 비가역적으로 억제합니다. 

좀더 자세히 살펴보면, 

① 보툴리눔 독소가 축삭 말단에서 시냅스 전 수용체와 결합합니다. 

② 세포 내 섭취 (내포작용, endocytosis) 를 통해 내부로 들어오게 되고 활성화 됩니다. 

③ 세포질의 SNARE 단백질을 절단하여 신경근접합부에서의 아세틸콜린 분비를 억제합니다. 

이렇게 신경전달물질 분비가 억제되므로, 근육이 수축을 하지 못하여 경직이 감소하는 것입니다.  

C. 용량

보통 한 치료 세션당 최대 400 단위 정도 및 주사 부위당 최대 50 단위 정도를 추천합니다. 주사할 때는 보통 희석을 하는데 0.1ml 당 5~10단위 정도 (보톡스 1 바이알이 100 단위라 가정하면 보통 1~2ml 정도로 희석) 로 주사하는데, 크기가 작은 근육일수록 주사액의 양이 많아지면 목표지점 주변으로 퍼져나가는 등의 문제가 생길수 있어서 좀더 높은 농도로 주사하는 것이 좋습니다. 

D. 주사효과의 지속기간 

위에 설명드린 작용기전 과정을 거쳐야 하기 때문에 보통 효과는 즉시 나타나지는 않고 주사 후 1~3일 뒤에 나타나기 시작하며, 2주 정도 지난 후 최대 효과를 나타내고 최대 3~4개월 정도까지 지속이 됩니다. (스트레칭 등의 치료를 같이 잘 해줄 경우 길면 6개월 정도까지 지속되는 경우도 있습니다.)

E. 보톡스 주사 효과가 감소하는 이유는?

3~4개월 경과 후 경직 감소 효과가 점차 줄어들기 시작하는데, 그 이유는 축삭의 측부 발아 (collateral sprouting) 로 보톡스에 의해 차단된 곳을 피해가는 우회로가 생기기 때문입니다. (reinnervation)

또한 반복적으로 치료를 할 경우 3% 정도에서 보툴리눔 독소를 중성화시키는 항체가 생성되어 치료 효과가 없을 수 있습니다. (면역저항 immunoresistance 혹은 면역관용 immunotolerance) 이러한 상황을 최소화 하기 위해서 보톡스 치료시 지켜야할 사항들이 있습니다.

① 최소한의 유효용량 사용

② 적어도 3~4개월 이상의 치료 간격

③ 효과를 더 보겠다고 추가 주사 (booster injection) 하지 않기

또는 저항성이 발생한 경우 혈청형을 바꿔보기도 합니다. 

F. 장단점

페놀이나 알코올에 비해 가격이 비싸지만 통증이 적고 마취할 필요가 없습니다. 또한 신경근 접합부에 작용하기 때문에 감각이상과 같은 부작용은 없습니다. 일시적인 피로나 위약감, 오심 등이 있을 수 있습니다. 

G. 주사 금기

임신 중이거나 수유중인 여성, 신경근접합부 질환 환자입니다. 

약물 주사시 그냥 표면 해부학 등을 통해 신경의 위치를 가늠하여 주사하기보단, 전기적 자극기,근전도, 초음파 등을 사용하여 주사할 경우 좀더 정확하기 때문에 효과가 좋습니다. 

이러한 화학적 신경 차단술은 이미 과도한 경직으로 인해 관절 구축이 온 상태라면, 주사 치료를 해도 크게 변화하지 않기 때문에 시행하지 않습니다. 또한 경직을 처음 소개 드릴 때 말씀드린것 처럼, 보행 시 이점으로 작용하기도 하기 때문에 보행을 하거나 이동시 다리를 축으로 사용하는 환자들에서는 대퇴사두근에는 시행하지 않습니다. 

2. 척수강내 바클로펜 치료 (intrathecal baclofen, ITB)

경구 약물 치료에 저항성을 보이는 중증의 경직이나 국소적이지 않고 전신적인 경직의 경우에 주로 사용합니다. 보통은 경직이 있더라도 자연적인 회복을 지켜보면서 1년 정도는 경과 후에 수술을 시행하지만, 매우 중증의 경우 일찍 시행하기도 합니다. 

수술을 통해 척수강 내에 카테터를 거치하고, 복부 피하지방층에 프로그램에 의해 작동하는 약물 펌프를 삽입합니다. 이를 통해 지주막하 공간으로 직접 바클로펜 약물을 주입하는 방식으로 수술 후 50, 75, 100 마이크로 그램을 하루씩 연속적으로 투여해서 적정 용량을 판정해 봅니다. 첫날에 반응이 있을 경우 더 이상 시험 투여하지는 않습니다. 보통 배터리 수명은 7년 정도이고, 교체시 수술이 필요합니다. 바클로펜 약물은 2~3개월 정도마다 경피 주사를 통해 약물 펌프에 주사하여 보충합니다. 

경추부 보다는 요추부에서 약물 농도가 높게 나타나기 때문에 하지에 좀더 효과가 좋습니다. 주입된 바클로펜 약물이 뇌척수액이 흐르는 공간을 따라 위쪽으로도 이동하기 때문에 상지와 몸통에도 효과가 나타납니다. 

경구 복용시 문제가 되는 혈액 뇌 장벽 (blood brain barrier, BBB) 통과나 말초에서의 약물 분해와 같은 문제를 해결할 수 있고, 비슷한 효과를 얻기 위해 사용하는 양이 경구 약물 복용시의 1/100 정도기 때문에 졸음이나 진정 같은 전신적 부작용을 최소화할수 있는 장점이 있습니다. 

잠재적인 합병증의 발생률은 매우 낮습니다. 하지만 수술과정이 필요하기 때문에 그에 따른 감염, 카테터 위치 이동등의 문제가 있을 수 있고 무엇보다도 카테터가 꼬이거나 막히거나 펌프 내 잔여 약물량 부족, 펌프 고장 등으로 인해 갑자기 바클로펜 투여가 중단되면 금단증상으로 경직의 증가, 의식 상태 변화, 경련, 횡문근융해증, 고열, 다발성 장기 부전, 심하면 사망할 수도 있는 치명적인 단점이 있습니다. 급성기 치료로 고용량의 경구 바클로펜이나 디아제팜 정맥 주사 등을 시행합니다. 

3. 수술

어른에서는 드물게 시행하며, 대개 소아 뇌성마비 (cerebral palsy) 환자에서 적응증에 해당할 경우 시행하게 됩니다. 

수술은 제 전공분야가 아니라서 잘못된 정보를 드릴수도 있을것 같아 간단히 이름 정도만 언급해 드리겠습니다.

① 연부조직 수술 (근육이나 힘줄) : 유리술(release), 연장술(lengthening), 이전술(transfer) 

② 뼈 수술 : 융합술 (fusion), 회전 교정 절골술 (derotation osteotomy) 등이 있으며 최근에는 불균형과 비대칭을 줄이기 위하여 한번 수술할 때 여러곳의 연부조직과 양측의 뼈 수술을 같이 시행하는 추세입니다. 

③ 선택적 후방 신경근 절제술 (selective dorsal rhizotomy, SDR)

등의 수술이 있으며, 수술 후 최대한의 성과를 얻기 위해서는 집중적인 재활치료가 필요합니다. 캐스트 (cast, 석고붕대, 일명 깁스) 를 하고 있는 상태에서부터 조기에 재활치료를 시행하는 것이 중요합니다. 

참고로 소아 뇌성마비 환자의 경직 치료의 경우 1살 미만은 운동치료가 주된 방법이고, 1살이 지나면 경구 약물치료를 시행할 수 있고, 보톡스 주사는 일반적으로 18개월 이후 시행을 권유합니다. 정형외과적 수술은 가능한 보행기능이 성숙할 때 (보통 7세경) 까지 미루는 것이 바람직하며, 7세 이후에 한번의 수술로 전체적으로 교정하는 것이 좋습니다. 

경직에 대해서는 이번 글에서 일단 마무리하겠습니다. 질문이 있으신분은 댓글 달아주시면 감사하겠습니다. 다음 글에서 또 찾아뵙겠습니다. 감사합니다

안녕하세요. 지난글에서는 경직에 대한 소개 및 근육 내 감각기관이라고 할 수 있는 근방추와 골지 건(힘줄) 기관에 대해 알아보았습니다. 

이번 글에서는 경직의 평가 및 치료에 대해 좀 더 자세히 살펴보겠습니다.

지난번 제가 올렸던 글을 참고하신다면, 이해가 더 쉬우실 것 같습니다. 일부내용은 중복이 있으니 양해 부탁드립니다~

③ 진자 테스트 (Pendulum test)

비디오 동작 분석을 통해 객관적이고 정량적인 자료를 제공합니다. 환자는 복와위 (supine position) 로 누워서 검사 테이블의 끝이 허벅지 끝부분까지 오도록 합니다. 무릎을 완전히 신전한 상태에서 다리를 아래로 떨어뜨려서 발생하는 진동을 기록합니다. 

정상의 경우에는 점차 진폭이 감소하는 사인파(정현파) 곡선(sinusoidal curve)을 그립니다. 경직이 있을 경우에는 이러한 사인파 곡선이 나타나지 않으며, 두 경우를 감별하는 수학적 모델이 개발되어 있습니다.

출처 : De Groote, Friedl; Blum, Kyle P.; Horslen, Brian C.; H. Ting, Lena (2018): Interaction between muscle tone, short-range stiffness and increased sensory feedback gains explains key kinematic features of the pendulum test in spastic cerebral palsy: A simulation study - Fig 1. PLOS ONE. Figure.

그림 A에서 정상과 비교하였을 때 경직이 있는 경우에서 처음 무릎의 스윙 정도 (θ1) , 진동의 횟수 (정상은 9번, 경직있는 경우는 3번) 차이를 확인할 수 있습니다. 그림 B에서 T는 토크를 뜻하며 하퇴부의 질량 (m) 과 중력가속도 (g) 영향으로 하퇴부가 아래로 떨어지려는 움직임에 저항하는 힘, 즉 관절을 뻣뻣하게 하는 경직을 나타내는 힘입니다.

④ 전기 생리학적 평가

신경전도 검사나 근전도 검사라는 이름으로 접하실 수 있습니다. 

1) H 반사 (H reflex, Hoffmann's reflex)

근육에서 기원하는 구심성 Ia 감각신경을 최대하 자극(submaximal stimulation) 하여 척수의 후각(posterior horn) 에서 단일 시냅스를 통하여 알파 운동 신경으로 전달되는 것을 근육에서 기록하는 복합근육활동전위 (compound muscle action potential, CMAP) 입니다. 성인에서는 주로 슬와부에서 경골신경을 자극하여 가자미근 (soleus) / 비복근 (gastrocnemius) 에서 기록합니다. 경직이 있는 경우 이러한 단일 시냅스 반사의 활성이 증가되어 근육에서 기록된 H 반사와 M 파와의 진폭비 (H/M ratio) 가 증가하며, 이를 통해 경직을 평가할 수 있습니다.

그림에서 A는 각각의 전기 자극 마다 파형을 기록한 것이고, B는 각각의 파형을 한군데로 합친 것입니다. 

2) F 파 (F wave)

운동신경을 초최대 자극 (supramaximal stimulation) 하여 운동 신경원으로 올라간 자극이 운동 신경세포를 흥분시키고, 여기서 방전된 자극이 알파 운동 신경을 통해 근육으로 되돌아오는 것을 기록하는 것입니다. (back firing) 

경직이 있는 경우 F 파와 M 파의 진폭비 (F/M ratio) 가 증가합니다. 

이러한 전기 생리학적 평가방법은 측정하기 쉽고, 병태생리를 설명하는데 장점이 있지만 정적인 상태에서 이루어지므로 실제 임상에서 문제가 되는 경직의 상태나 임상적인 평가와 차이가 있다는 단점이 있습니다.

경직 치료

치료의 개요는 다음과 같습니다. 

* 물리적 치료

① 관절 가동범위 운동 및 스트레칭

② 한랭치료, 온열치료 (표층열, 심부열(초음파))

③ 전기 자극 치료 (TENS, FES 등)

④ 연속 석고 고정 및 부목

⑤ 바이오피드백

* 약물 치료

① 경구 약물

② 척수강 내 약물 : 바클로펜

③ 신경 차단 : 페놀, 알콜, 보툴리툼 독소

④ 척추 신경 차단

* 수술적 치료

① 물리적 치료

1) 유해 자극의 제거 (최우선 치료!) 

요로감염, 요로결석, 카테터 꼬임, 심부정맥혈전증, 이소성 골화증, 변비, 골절, 패혈증, 피부 병변, 내향성 발톱 등

2) 적절한 자세 

중요한 부분으로, 발끝이 가위모양으로 겹쳐지는 scissoring position 이나 고관절과 슬관절을 굴곡시키는 개구리 다리 자세 (frog leg position) 등은 피해야 합니다.

3) 관절 가동 범위 운동 및 스트레칭

매일매일 천천히, 부드럽게 스트레칭을 해주는 것이 경직 치료의 기본입니다. 근건단위 (musculotendinous unit) 의 기계적인 변화 및 근방추의 민감도와 감마 운동 신경의 활동을 감소시킬 수 있습니다. 또한, 기립 경사대 (tilt table) 를 사용함으로써 신전근 경직을 감소시키는데 도움이 될 수 있습니다.

4) 한랭치료

15분 이상 적용할 경우 단일 시냅스 반사가 억제되고, 수용체의 민감도가 감소하여 경직 감소 효과가 있습니다. 스트레칭과 함께 시행할 때 효과가 더 좋지만, 이러한 효과는 1시간~수시간 이내로 일시적이어서 장기간 외래환자에게 사용하기는 실용적이지 못한 부분이 있습니다. 

5) 온열치료

힘줄의 신장도를 증가시키고, 콜라겐 분해효소 (콜라게나제, collagenase) 활성도 증가, 관절의 뻣뻣함 감소 등의 효과로 경직 감소를 가져옵니다. 마찬가지로 스트레칭과 함께 시행할 때 효과가 더 좋지만, 효과의 지속시간은 짧습니다.

② 경구 약물 치료

경직으로 인한 문제가 국소적 (사지 중 한군데 등) 이지 않고 여러 부위일 경우, 경구 약물 치료를 고려합니다.

1) 바클로펜 (baclofen, 상품명 : 바클로펜 등)

A. 작용기전

경직약물 치료 시 첫번째 약제로 종종 사용하며, GABA B 수용체 활성화를 통한 시냅스 전 억제제로 작용합니다. 효과는 시냅스 전 후 모두 관여하는데, 시냅스 전 말단에서 칼슘 이온 유입과 흥분성 신경전달물질 (glutamate 등) 분비를 억제합니다. 시냅스 후에서는 세포막을 과분극시켜 안정화시킵니다. 단일 시냅스 및 다 시냅스 (polysynaptic) 반사를 감소시킵니다. 

B. 용량

보통 하루에 5mg 알약을 2~3회 복용부터 시작하여 점차적으로 증량하여 하루최대 300mg 까지 가능합니다. 보통 하루에 체중 1kg 당 1mg 정도에서 효과를 기대할 수 있습니다. 

C. 부작용

하지만, 신장을 통해 배설되기 때문에 신장 기능이 좋지 않은 환자는 주의해야하며 혈액 뇌 장벽 (blood brain barrier, BBB) 을 통과하기 때문에 외상성 뇌손상 환자에서는 인지 기능이 약간 저하될 수 있습니다. 그밖에 환각, 혼동, 졸림, 피로, 경련의 역치 저하 등의 부작용이 있으며 갑자기 약 복용을 중단할 경우 금단증상으로 경련과 환각이 발생할 수 있기 때문에 서서히 용량을 줄여나가야 합니다. 환자들이 주관적인 힘 빠지는 증상을 호소하기도 하지만, 실제 근력은 변화가 없다고 되어 있습니다. 

2) 디아제팜 (diazepam, 상품명 : 바리움 등)

A. 작용기전

벤조디아제핀 계열로 세포막의 염소 채널을 열어서 GABA A 수용체의 시냅스 후 효과를 촉진합니다. 이로 인해 시냅스 전 억제를 증가시키고, 단일 시냅스 및 다 시냅스 반사를 감소시킵니다. 

B. 용량

보통 성인에서 하루 1회, 자기전에 5mg 복용으로 시작하여 하루 60mg 까지 서서히 증량할 수 있습니다. 반감기가 20~80시간 정도로 매우 긴 것이 특징이며 경직으로 인한 통증을 동반한 연속적인 근육 경련에 특히 효과적입니다. 

C. 부작용

졸림, 주의 또는 기억력 장애등이 있을 수 있어서 뇌 손상 환자에는 부적절할 수 있습니다. 중독이 발생할 수 있어서 알코올(술) 이나 기타 약물 남용력이 있는 환자에서는 금기이며, 역설적인 반응으로 약 복용시 불면증, 불안 (anxiety) 등이 발생할 수 있습니다. 바클로펜과 마찬가지로 갑자기 약 복용을 중단할 경우 금단증상으로 경련 등이 발생할 수 있으므로 긴 반감기를 고려하여 아주 천천히 감량해나가야 합니다.

3) 단트롤렌 (Dantrolene sodium, 상품명 : 아노렉스 등)

A. 작용기전

경직 치료 약물 중 유일하게 근육 자체, 말초에서 작용합니다. 방추 내 근섬유 (주된 작용)와 방추 외 근섬유 모두에 작용하며, 근육의 활동전위 발생시 근 소포체로부터의 칼슘 유입을 감소시켜 근육 수축에 따른 힘을 감소시킵니다. 주로 골격근, 그중에서도 속근섬유 (fast twitch muscle fiber) 에 더 큰 영향을 미치고, 주로 위상성 신장 반사 (phasic stretch reflex) 감소시키고 감마 운동 신경에도 작용하여 근방추의 민감도를 감소시킵니다. 

말초 근육에 직접 작용하기 때문에 실제 근력이나 운동 수행에 문제가 생기면 어쩌지? 하는 걱정도 생기는게 당연하지만, 현재까지는 경직에 대한 치료 효과에서 실제 운동 수행에 대한 손상은 없는 것으로 알려져 있습니다. 

또한 바클로펜의 갑작스러운 중단으로 인한 금단증상 중 발생한 고열이나 신경이완제 악성 증후군의 치료에 사용되기도 합니다. 

B. 용량

하루에 25mg을 2회 복용으로 시작하여, 하루에 최대 400mg 까지 증량할 수 있씁니다. 고용량일수록 효과적이지만, 임상적인 결과는 하루 100mg 정도에서 정체기에 도달합니다. 

C. 부작용

간에서 대사가 되기 때문에 간독성이 문제가 될 수 있습니다. 드물게 발생하며, 가역적이기 때문에 혈액검사를 통한 간수치를 모니터링 하다가 상승할 경우 약을 줄이거나 중단하도록 합니다. 간독성의 위험인자는 30세 이상의 여자 고용량 (하루에 300mg 이상)을 장기간 (60일이상) 복용할 경우 입니다. 

그 밖의 부작용으로 오심, 구토, 설사, 노곤함 등이 있습니다.

4) 티자니딘 (tizanidine, 상품명 : 실다루드, 티자리드 등)

A. 작용기전

중추성 알파-2 아드레날린성 효능제로써, 다 시냅스 반사를 억제합니다. 흥분성 신경전달물질인 글루타메이트, 아스파르트 분비를 억제하고 억제성 신경전달물질인 글라이신 (glycine) 을 촉진하여 주로 긴장성 신장 반사 (tonic stretch reflex) 감소시킵니다. 

바클로펜과 티자니딘은 신전근에 좀 더 효과적입니다. 

B. 용량

하루 2-4mg, 저녁시간 복용으로 시작하여 2mg 정도씩 증량합니다. 최대 하루 36mg 까지 허용됩니다.

C. 부작용

중추에 작용하는 약물이기 때문에 졸림, 피로 등이 동반될 수 있으며 혈압 감소는 뒤에 소개할 클로니딘보다 덜 하긴 하지만, 티자니딘과 클로니딘을 함께 사용하는 것은 추천되지 않습니다.

5) 클로니딘 (clonidine)

A. 작용기전

티자니딘과 마찬가지로, 중추성 알파-2 아드레날린성 효능제입니다. 척수의 청반 (locus coeruleus) 에 작용합니다.

B. 용량

하루 2회, 0.1mg 복용합니다. 최대 하루 0.4mg 정도까지 사용합니다.

C. 부작용

혈압을 떨어뜨리기 때문에 기립성 저혈압이나 저혈압과 같은 문제가 생길수 있고, 서맥, 실신, 오심, 구토 등도 발생할 수 있습니다. 

이 정도가 주로 사용되는 경구 경직 약물이었습니다. 읽어보신 분들은 눈치채셨겠지만, 대부분이 중추신경계에 작용하기 때문에 졸림이나 인지 기능 저하등의 부작용을 동반합니다. 따라서 외상성 뇌손상 환자에서는 첫 약물 치료로는 단트롤렌을 추천합니다. 

또한 혈액을 타고 전신에 영향을 미치기 때문에 경직 감소에는 도움이 되지만, 용량에 따라 부작용이 심할수도 있으므로 잘 고려해야 합니다. 

다음 글에서는 페놀, 알코올, 보톡스와 같은 화학적 신경 차단술, 척수강내 바클로펜 펌프, 수술적 치료에 대하여 살펴보겠습니다. 감사합니다. 

안녕하세요. 지난번 외상성 뇌손상 관련 합병증을 소개할 때, 나중에 좀 더 자세히 소개하겠다고 말씀드렸던 경직 (spasticity) 에 관해 쓰려고 합니다.

지난번 제가 올렸던 글을 참고하신다면, 이해가 더 쉬우실 것 같습니다. 일부내용은 중복이 있으니 양해 부탁드립니다~

1. 서론

경직은 뇌졸중, 척수손상 등과 같은 상부 운동 신경원 (upper motor neuron) 손상으로 발생하는 문제입니다. 경직의 임상적, 고전적 정의는 근육의 긴장성 신장 반사 (tonic stretch reflex) 의 속도 의존적인 증가 (velocity-dependent increase) 입니다. 즉, 근육의 긴장 상태가 증가 되어 있으며 빠르게 움직일수록 긴장 상태가 더 많이 증가하는 것입니다. 

근육 신장 반사를 조절하는 척수 상부로부터의 억제 신호 (supraspinal inhibition) 가 뇌졸중, 척수손상 등의 중추 신경계 손상으로 소실되기 때문으로 생각됩니다. 

한편, 경직은 무조건 제거해야 하는 나쁜 합병증만은 아닙니다. 신경 손상으로 인해 약화된 근력을 근육의 과 긴장 상태로 보상하여 

① 기립 및 보행을 돕거나

② 근육량 유지

③ 뼈의 광물화 (bone mineralization) 유지

④ 부종과 심부정맥혈전증 위험성 감소 

등의 이로운 점도 있습니다. 

그렇다면 어느 정도로 근육의 긴장이 증가하였을 때 치료를 해야할까요?

① 능동적인 움직임을 방해할 때

② 특정 자세를 취하는게 심해지거나 관절 구축 (contracture) 생길 때

③ 적절한 체위 유지나 위생상태를 방해할 때

④ 근육 경련에 의해 스스로 상해를 입을 때

⑤ 과도한 통증이 있거나, 치료 시간이 너무 오래 소요될 때

등이 있습니다.

그림출처 : https://doi.org/10.1016/j.pmrj.2017.02.014

2. 척수 운동신경계 (근육의 감각기관)

근육에는 두가지 감각기관이 있는데, 하나는 근방추 (muscle spindle) 이고 또다른 하나는 골지 건 기관 (Golgi tendon organ) 입니다. 

이러한 근방추는 방추 외 근섬유 (일반 근섬유) 와 병렬로 놓여 있고, 골지 건 기관은 직렬로 놓여 있습니다. 배열의 차이 때문에 근방추는 근육의 길이 변화를 감지하고, 골지 건 기관은 근육의 장력 변화를 감지합니다. 

근 방추

근육 내에는 일반 근섬유 (muscle fiber) 보다 가늘고 짧은 섬유들이 작은 무리로 배열되어 있는 부분이 있습니다. 이들 무리는 결체조직 캡슐로 쌓여 있는데 모양을 본따서 이것을 근 방추라고 하며, 근육의 길이 변화를 감지합니다. 

캡슐 내 근섬유를 방추 내 근섬유 (intrafusal muscle fiber) 라고 하며, 나머지 근육의 대부분을 구성하고 있는 일반 근섬유를 방추 외 근섬유 (extrafusal muscle fiber) 라고 합니다.

좀 더 자세히 살펴보면, 방추 내 근섬유의 핵이 배열되어 있는 모양에 따라 볼록한 모양의 핵 주머니 섬유 (nuclear bag fiber) 와 막대 모양의 핵 사슬 섬유 (nuclear chain fiber) 로 나눌 수 있습니다. 핵 주머니 섬유는 동적 (dynamic) 섬유와 정적 (static) 섬유로 다시 나뉩니다. 핵 사슬 섬유 (nuclear chain fiber) 는 정적이며, 보통 5개가 존재합니다.

동적 핵 주머니 섬유는 근육의 신장 속도에 민감합니다. 반면, 정적 핵 주머니 섬유나 핵 사슬 섬유는 정적인 상태, 근육의 신장된 길이에 좀더 민감합니다.

한편, 근방추 내에는 척수에 구심성 감각정보를 전달해주는 Ia (일차 감각 말단, primary sensory ending)와 II fiber (이차 감각 말단, secondary sensory ending) 가 중심부에 주로 분포되어 있습니다. Ia 섬유는 방추 내 근섬유 모두에 분포하고 위상성 (phasic) 및 긴장성 (tonic) 신장 반사 정보를 모두 전달하며, 위상성 신장 반사 정보를 전달하기 때문에 동적이며, 속도를 반영합니다. II 섬유는 핵 사슬 섬유와 정적 핵 주머니 섬유에 분포하고 근육 길이의 긴장성 혹은 정적 변화에 대한 정보를 전달합니다. 

방추 내 근섬유에는 방추 외 근섬유에서처럼 운동 신경도 존재하는데, 근방추에 분포된 척수로부터의 원심성 방추운동 신경섬유 (efferent fusimotor nerve fiber) 는 일반 근섬유를 지배하는 알파 운동 신경 (α-motor neuron) 에 비해서 작습니다. 신경섬유를 분류할 때 보통 수초의 유무, 직경 등으로 하게 되는데 분류상 Aγ 범주에 속하기 때문에 감마 운동 신경 (γ-motor neuron) 이라고 부릅니다. 

감마 운동 신경은 다시 2가지로 분류되는데, 동적 핵 주머니 섬유를 신경 지배하는 동적 감마 운동 신경과 정적 핵 주머니 섬유 및 핵 사슬 섬유를 신경 지배하는 정적 감마 운동 신경입니다. 

골지 건 기관 (골지 힘줄 기관)

모든 항온동물의 근육의 건 (tendon) 에는 골지 건 기관이라는 수용기가 있습니다. 근육 내의 장력 (tension) 에 민감하며 근육에 가해지는 힘을 조절한다고 보시면 되겠습니다. 한개 내지 두개의 굵은 구심성 감각 유수신경 (Ib fiber) 이 분포합니다.

근육이 신장되면, 근 방추도 신장되면서 활성화되고 구심성 신경의 신호 생성이 증가하여 단일 시냅스 반사 (monosynaptic reflex) 가 일어납니다. 이어서 운동 신경이 흥분하여 근육을 수축시켜 과도한 근육의 신장을 방지하고, 늘어난 근육이 원래 길이로 복귀하게 됩니다. 이때, 골지 건 기관은 거의 반응을 하지 않는데, 왜냐하면 신장의 대부분이 근육 조직에 의해서 일어나기 때문입니다. 

근육이 수축하면, 근 방추가 짧아지면서 방추 내 근섬유가 느슨해져 구심성 신경의 신호 발생이 감소하다가 조용해집니다. 이때, 골지 건 기관은 근육 수축에 민감하게 반응을 하는데, 왜냐하면 건(tendon) 이 근섬유 수축에 의해 당겨져서 신장되기 때문입니다. 

골지 건 기관의 Ib 섬유로부터의 구심성 감각 신호는 작용근 (agonist) 의 알파 운동 신경과 공력근 (synergist, 협력근) 운동 신경을 억제하고, 길항근 (antagonist) 운동 신경을 흥분시킵니다. 즉, 근육이 과도하게 수축하여 장력이 지나치게 증가하는 것을 방지하는 시스템 입니다. 

한편, 신경계는 근 방추가 마냥 느슨해지게 두지는 않습니다. 감마 운동 신경을 활성화 시켜 골격근 수축 동안 방추 내 근섬유의 끝부분을 수축시킴으로써 중심 부분은 팽팽한 상태를 유지하여 근 방추의 민감성을 유지하고 길이 변화를 계속 감지할 수 있게 합니다. (알파-감마 공동활성화, α-γ coactivation)

여러가지 신경섬유들이 나와서 혼란스러울 것 같아서 표로 다시 한번 정리해보겠습니다.

근육의 구심성 및 원심성 신경

3. 경직의 발생 기전

반사가 증가된 상태, 즉 과반사 (hyperreflexia) 혹은 경직성 과긴장 상태 (spastic hypertonia) 는 이론적으로 여러가지 기전에 의해 초래될 수 있습니다. 

1. 운동신경의 흥분성 증가

  A. 시냅스로부터의 흥분성 신호 증가

    1) 분절성 구심신경 (segmental afferents)

    2) 흥분성 사이신경세포

    3) 하행성 경로 (외측 전정척수로, lateral vestibulospinal tract)

  B. 시냅스로부터의 억제성 신호 감소

    1) 렌쇼 세포 반회성 억제

    2) Group Ia 억제성 사이신경세포, 상호억제

    3) Group Ib 구심성 신경, 자가억제

  C. 신경세포 자체의 전기적 특성의 변화

    1) 수동적 세포막의 전기적 특성의 변화

    2) 전압에 민감한 세포막의 전도도 (conductance) 의 변화

2. 근육 신장에 의해 유발되는 운동신경의 시냅스 흥분 증가

  A. 감마 원심성 신경의 과활동성

  B. 흥분성 사이신경세포들이 근육의 구심성 신경에 보다 민감해짐

    1) 측부 발아 (collateral sprouting)

    2) 탈신경 과감작 (denervation hypersensitivity)

    3) 시냅스 전 억제의 감소

그 중 억제성 기전은 좀 더 자세히 나눠보면

① 렌쇼 세포의 반회성 억제 (Renshaw cell recurrent inhibition)

② 시냅스 전 억제 (presynaptic inhibition)

③ 상호 억제 (reciprocal inhibition, Group Ia)

④ 비상호 억제 (non-reciprocal inhibition, Group Ib)

⑤ Group 2 구심성 신경에 의한 억제

등이 있습니다.

이 중 시냅스 전 억제와 비상호 억제 기전이 장기간 감소하게 되면 경직에 상당히 기여한다고 되어있습니다.

렌쇼 세포의 반회성 억제 

렌쇼 세포 (Renshaw cell) 는 알파 운동 신경의 측부 축삭 (collateral axon) 에 의해 자극받는 억제성 뉴런으로 축삭이 같은 운동신경세포 및 주변의 운동신경세포에 억제성 시냅스를 형성합니다. 즉, 음성 피드백 형식으로 신경 세포 스스로를 억제하는 것입니다. 따라서 이러한 반회성 억제가 감소가 경직에 기여할 수 있는 것입니다. 아래그림에서 굽힘근을 억제하고 있는 모습을 볼 수 있습니다.

시냅스 전 억제

신경전달물질 GABA를 매개로 하는 기전에 의해 이루어지며, Group Ia 신경에서의 신경전달물질 분비 효능을 떨어뜨립니다. 즉, 상부에서의 조절이 감소하여 시냅스 전 억제가 줄어들면, 알파 운동 신경의 반응이 증가하여 경직에 기여할 수 있게 됩니다. 

상호 억제

Group Ia 억제성 사이신경세포는 정상적으로는 하행 흥분성 경로 (descending excitatory pathway) 에 의해 조절됩니다. Group Ia 상호억제에 의해 신장 반사 또는 수의적 움직임 동안에 길항근의 동시수축 (cocontraction)을 줄여주게 됩니다. 뇌나 척수같은 중추 신경계 손상으로 Group Ia 억제성 사이신경세포의 흥분성이 감소하게 되면 길항근의 동시수축이 증가하고 수의적 움직임이 약해지게 됩니다.

비상호 억제

자가억제 (autogenic inhibition) 라고도 합니다. 골지 건 기관에 분포하는 구심성 Group Ib 신경에 의해 나타나며, 위쪽의 설명을 참고하시면 되겠습니다.

다음 글에서는 경직의 평가와 치료에 대해서 좀 더 자세히 살펴보겠습니다. 감사합니다. 

안녕하세요. 외상성 뇌손상에 대해 살펴보고 있습니다. 

1. 정의 & 중증도를 나누는 기준

2. 역학

3. 병태생리

4. 평가와 치료

5. 환자의 반응성을 평가하는 방법 & 외상성 뇌손상 합병증

6. 급성기 예후 인자

7. 신경영상학적 평가 수단

지난 글에서 외상성 뇌손상 합병증 중 위장관/방광 기능장애, 기도/호흡기 장애에 대하여 살펴보았습니다. 나머지 합병증들에 대해서 차례차례 소개하겠습니다. 

① 외상 후 경련 (posttraumatic seizure, PTS)

② 이소성 골화증 (heterotrophic ossification, HO, 이소성 골형성)

③ 심부 정맥 혈전증 (deep vein thrombosis, DVT)

④ 삼킴장애와 영양

⑤ 위장관/방광 기능장애 

⑥ 기도/호흡기 장애

⑦ 경직 과 관절구축 (spasticity and contracture)

⑧ 정상 뇌압 수두증 (normal pressure hydrocephalus, NPH)

⑨ 내분비 기능장애

7. 경직과 근육/관절구축

경직은 외상성 뇌손상 뿐만 아니라 뇌졸중, 척수손상 등과 같은 상부 운동 신경원 (upper motor neuron) 손상에서 흔히 발생하는 문제입니다. 경직은 임상적, 고전적 의미의 정의는 긴장성 신장 반사 (tonic stretch reflex)의 속도 의존적인 증가 (velocity-dependent increase) 입니다. 건 반사 반응이 과장되어 나타나기도 합니다. 

외상성 뇌손상 환자에서 정확한 발생률은 알려져 있지 않지만, 입원 재활 치료를 필요로 할 정도의 환자에서 84%에 달한다는 연구 보고도 있었습니다. 매우 흔한 문제죠?

중추성 운동 신경 경로에 손상을 입게 되면, 급성기에는 마비가 발생하여 관련된 근육이나 관절들이 부동 상태가 됩니다. (immobilization) 이러한 부동 상태는 근육의 종방향 긴장상태 (longitudinal tension) 를 감소시켜 아예 해당 관절이 굳어서 움직일 수 없게 되는 구축 (contracture) 으로 이어지기도 합니다. 한 동물 실험에서는 단지 24시간 동안만 부동상태를 유지했을 뿐인데, 근섬유 길이가 60%나 짧아지기도 하였습니다. 재활치료에서 스트레칭을 강조하는 이유이기도 합니다. 

급성기 후 수주의 시간이 흐르면서, 신경과 근육이 재구성 되는 과정에서 경직이 발생합니다. 경직은 재활치료에서 상당히 중요한 부분이기 때문에 경직의 발생기전, 평가, 치료에 대해서는 외상성 뇌손상의 합병증 파트 소개가 끝난 후에 별도로 자세히 소개하도록 하겠습니다. 관심 있으신 분들은 조금만 기다려 주세요~

경직이나 구축의 발생을 조기에 발견하는 것은 매우 중요합니다. 빠르면 수상 후 수일 후에도 발생할 수 있지만, 대개는 수상 수개월 후에 좀더 많이 발생합니다. 

경직의 위험인자

① 중증의 손상 (낮은 글래스고우 혼수 척도 점수)

② 운동 기능 이상 (편마비 또는 사지마비 등)

③ 연관된 무산소성 손상 (anoxic injury)

④ 척수 손상

⑤ 고령

등이 있습니다.

경직 평가

환자를 평가하는 여러가지 방법 중에서, 수동적인 운동 중 비정상적인 근육의 긴장도를 평가하는 대표적인 방법을 두가지 정도 소개하겠습니다. 

① 수정된 애시워스 척도 (Modified Ashworth Scale, MAS)

평가자가 환자의 가능한 관절 가동범위 (range of motion, ROM) 동안 관절을 움직일 때 측정되는 저항 정도에 따라 평가합니다. 다만, 경직은 속도 의존적인 현상이므로 동일한 속도로 처음부터 끝까지 관절을 움직여서는 안됩니다.

② 타듀 척도 (Tardieu Scale)

근육이 서로 다른 속도에서 신장될 때 Catch 가 느껴지는 각도를 비교하여 좀 더 실제적인 경직을 측정하는 방법입니다. 세 가지 속도 개념이 나오는데, V1, V3를 이용합니다.

수정 애시워스 척도 4점이나 타듀 척도 5점의 경우 사실상 관절구축을 의미한다고 보시면 되겠습니다.  

경직 치료

다음에 경직에 대해서 자세히 다룰 때 다시 소개해 드리겠지만, 우선 간단히 치료의 개요만 말씀드리겠습니다. 

* 물리적 치료

① 관절 가동범위 운동 및 스트레칭

② 한랭치료, 온열치료 (표층열, 심부열(초음파))

③ 전기 자극 치료

④ 석고 고정 및 부목

⑤ 바이오피드백

* 약물 치료

① 경구 약물

② 척수강 내 약물 : 바클로펜

③ 신경 차단 : 페놀, 알콜, 보툴리툼 독소

④ 척추 신경 차단

* 수술적 치료

부목 보조기(splint)의 경우 환자분들이 착용하기 불편해서 싫어하시는 경우도 많지만, 치료에 있어서 중요한 역할을 합니다. 관절 가동 범위 운동과 함께 사용할 경우 짧아진 근육과 건을 늘려주게 됩니다. 연속 석고 고정 (serial casting) 과 같은 정적인 부목 (static splint) 사용할 경우 욕창 발생 등에 주의해야 합니다. 

경구 약물 치료

① 단트롤렌 (dantrolene, 상품명 : 아노렉스 등) 

세포내의 근소포체 (sarcoplasmic reticulum) 에 작용하여 칼슘의 활동을 차단합니다. 따라서 근육의 수축을 차단하여 경직을 완화시키는 기전입니다. 부작용으로 간독성이 있기 때문에, 혈액 검사를 통해 정기적인 관찰이 필요합니다. 

② 바클로펜 (baclofen, 상품명 : 바클로펜 등) 

GABA B 수용체에서 시냅스 전 / 후 모두 작용하여 척수 반사를 억제합니다. 부작용은 피로, 진정, 근력약화, 환각, 경련의 역치 저하 등이 있습니다. 한 연구에서는 외상성 뇌손상 환자의 경직에 사용하였을 때 주로 하지에서만 효과가 있었다고 발표하였습니다.

다른 약물은 벤조디아제핀, 티자니딘(tizanidine, 상품명 : 실다루드, 티자리드 등), 클로니딘(clonidine) 이 있습니다. 

이러한 약물치료는 대개 외상성 뇌손상 환자에게 사용시, 졸린 증상과 인지기능에 미치는 부정적 영향이 있기 때문에 의료진과 잘 상의하여 사용하여야 합니다. 

국소적 화학적 신경차단 (focal chemodenervation) 

치료에 있어서 중요한 선택지인데, 인지기능에 대한 부작용이 없기 때문입니다. 전통적으로 운동점 차단(motor point block) 이나 혼합 신경 차단 (mixed nerve block)에 사용되어 온 ① 페놀(phenol)은 신경의 단백질을 변성시키는 기전으로 경직을 감소시킵니다. 

장점은 저렴한 가격과 즉각적인 효과입니다. 

단점은 감각이상(dysesthesia), 통증, 혈관합병증 등입니다.

② 알코올 (alcohol)은 신경에 탈수 작용 (dehydration) 일으켜서 신경차단효과를 통해 경직을 감소시킵니다. 장단점은 페놀과 유사한 편입니다. 

③ 보툴리눔 독소 (botulinum toxin, 흔히 보톡스)

국소 경직 치료를 위해 보툴리눔 독소 A형 또는 B형을 사용합니다. 보톡스는 최근 많이 사용하는 치료법이므로 조만간 경직에 대해 다룰 때 좀더 상세히 설명드리겠습니다.

척수강 내 바클로펜 (intrathecal baclofen, ITB)

바클로펜을 경구 약물로 복용할 수도 있지만, 척수강 내 펌프를 통해 허리의 지주막하 공간(subarachnoid space)로 직접 약물을 전달할 수도 있습니다. 

경구 복용시 문제가 되는 혈액 뇌 장벽 (blood brain barrier, BBB) 통과 나 말초에서의 약물 분해와 같은 문제를 해결할 수 있고, 졸음이나 진정이 훨씬 적게 발생하여 좀더 많은 양의 약물을 사용할 수 있습니다. 

하지만 수술과정이 필요하기 때문에 그에 따른 감염, 카테터 위치 이동 등의 문제가 있을 수 있고 무엇보다도 펌프 내 잔여 약물량이 부족하거나 펌프 고장 등으로 인해 갑자기 바클로펜 투여가 중단되면 금단증상 (withdrawal symptom) 으로 횡문근융해증, 다발성 장기 부전, 심하면 사망할 수도 있는 치명적인 단점이 있습니다. 

다음 두세차례의 글 동안 외상성 뇌손상의 합병증을 마저 살펴보면서 마무리 한 후, 경직에 대해서 좀더 상세히 소개하겠습니다. 감사합니다.