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Implanted Medical Devices
Korean Journal of Audiology 1997;1(1):3-12.
Basic consideration for Cochlear Implant
Yong-Bum Cho
Department of Otolaryngology, College of Medicine, Chonnam University, Cheonan, Korea
인공와우이식에 대한 기본적 이해
조용범
전남대학교 의과대학 이비인후과학교실
서론 지금까지의 청각생리에 대한 많은 연구와 더불어 전기공학의 발달로 최근 이비인후과 영역에서 인공 전기와우 이식에 의한 청력재활에 대한 관심이 고조되고 있으며 실제 많은 환자들이 도움을 받고 있다. 인공와우이식(cochlear implant)이란 내이의 손상으로 인하여 고도의 감각신경성 난청 혹은 농이된 환자에서 외부의 음원으로부터 전달되어온 소리 에너지를 내이를 대신하여 전기적 에너지로 변환시켜 와우관내에 삽입된 전극을 통하여 청신경을 직접 자극하여 소리를 감지하도록 하는 방법이다. 이러한 인공와우이식에 대한 역사적 배경, 나선신경절세포들의 상태와 와우 이식에 대한 기초연구, 측두골 발달과 그에 따른 와우이식, 내이기형환자들의 와우이식, 와우이식에 필요한 영상 촬영, 수술방법과 합병증등에 대한 고찰을 통하여 인공와우 이식에 대한 이해를 돕고자 한다. 역사적 개요 역사적으로 전기자극에 의한 소리의 감지는 1790년 Volta가 소리가 잘 들리지 않는 본인의 귀에 금속선의 전극을 삽입하고 자극하여 액체가 끓는것 같은 청감을 느꼈으며, 1928년 Bekesy는 사람의 측두골과 내이와 비슷한 조건의 와우 모형을 만들어 음향의 진동을 준후 와우내 기저판의 진동에 대한 연구를 통하여 기저판의 진동은 마치 밧줄로 전해지는 진행파와 같은 양상으로 진동함을 관찰하였고, 1930년 Wever와 Bray의 와우전기반응(cochlearmicrophonics)에 대한 발견으로 와우내 전기반응의 파형은 자극음과 같고 그 크기는 자극음의 진폭과 관계있음이 알려졌으며 , 1935년 Derbyshire와 Davis의 와우내 전기생리에 대한 연구, 1939년 Stevens와 Jones는 정상귀에서 전기자극에 의한 소리감지에 대한 연구, Simmons는 1964년과 1966년에 사람에서 전기자극을 주어 rate-difference가 있음을 보고하고 전기자극에 따른 청신경의 반응등과 같은 많은 청각생리에 대한 연구결과가 발표되었으며, 이러한 연구들과 함께 사람의 와우를 대신할 수 있는 인공 와우에 대한 연구도 진행되었다. 최초로 사람에서 전기 인공 와우의 임상적 시도는 1957년 Djournio와 Eyries가 농환자에게 강선을 와우고실계에 삽입하여 전기자극을 가하여 음감각을 감지함을 발표하였고, 1961년 House는 단전극(single electrode)을 이용하여 와우이식술을 처음으로 시행하였으며, 1978년 호주 Melbourne대학 Clark는 10개 전극의 다수 채널 인공와우를 이식하여 전극의 위치에 따라 음의 높이가 다름을 보고하였고, 1982년 Clark와 Pyman은 Nucleus 22-channel cochlear implant를 처음으로 사용하였다. 그후 FDA로 부터 1984년 House 3M의 단채널 인공 와우가 어린이나 어른에게 이식할 수 있는 인가를 받았으며, 1985년 Nucleus의 22채널 인공와우가 어른에서 사용할 수 있도록 인가를 받고 1990년에는 어린애에서도 사용할 수 있도록 인가를 받았으며, 1996년에는 Advanced Bionics corp.의 Clarion 다채널 인공와우가 어른에서 사용할 수 있는 인가를 받았다. 우리나라에서는 1982년 장인원이 원숭이 고실계에 전극을 삽입하여 소리의 자극에 반응함을 관찰보고하였으며, 1988년 김희남, 김종선에 의해 Nucleus 22채널 인공와우가 처음으로 사람에게 이식되었으며 그후 계속적으로 인공와우 이식에 대한 관심과 함께 와우 이식술이 보급되고 있다. 인공와우에 의한 소리 감지 1790년 Volta가 소리가 잘 들리지 않는 본인의 귀에 전극을 삽입하고 자극하여 믈 끓는 소리와 같은 청감을 느꼈으나 청각기전에 대한 해부학적, 생리학적 이해가 부족하여 충분한 설명을 할 수 없었으나, 최근에는 인공와우내에 삽입된 전극을 자극하면 청신경의 수상돌기, 나선 신경절 세포(spiral ganglion cell), 와우축 신경(modiolar nerve)등이 반응한다는 보고들이 있으며 주로 나선 신경절 세포들이 자극되어 소리를 감지하는것으로 알려져 있다. 따라서 인공 와우 이식후 언어 이해능력은 나선 신경절 세포의 잔존상태와 매우 밀접한 관계가 있는 것으로 알려져 있다. 나선 신경절 세포와 와우 이식 사람의 어음판별능력과 나선 신경절세포는 밀접한 관계를 갖고 있음은 잘 알려져 있다. 1978년 Otte 의 연구에 의하면 정상 또는 거의 정상에 가까운 청력역치를 가지고 있는 사람은 최소 약 20000개의 나선신경절세포를 가지고 있는 것 으로 보고하고 있으며, 어음판별에 필요한 나선신경세포의 수는 약 10000개이며 그중 최소 3000개의 세포는 와우첨단부로부터 10 mm내에 있어야 한다고 주장하였다. 1991년 Linthicum은 와우이식을 받았던 환자들의 측두골소견에 대한 연구에서 최소 약 3000개의 나선신경절세포가 있었던 환자에서도 인공와우에 의한 청력 회복이 가능하였다고 보고하였다. 인공와우이식에 있어서 남아 있는 나선 신경세포등의 상태를 미리 알아 내는 것은 이식환자의 선택이나 와우이식의 결과를 예측하는 데에 중요하다. Smith는 1983년 고양이에서 나선신경절 세포들이 파괴되었을때 전기자극을 하여 뇌간유발반응은 생존하는 나선신경세포들이 없을때는 뇌간유발반응이 전혀 나타나지 않았으며 5~10%가 남아 있는 경우에는 정상적인 역치의 뇌간유발반응소견을 보였다고 보고하였다. Fayad 등은 와우이식환자들의 측두골에서 나선신경절 세포의 수를 측정하여 정상인 약 30,000개의 약 1/3정도의 세포들이 발견되었음을 보고하였다. 미로적출술후에도 나선신경절세포는 약 25~50%가 남아 있기 때문에 와우이식이 가능하다고 보고하였다. 이처럼 나선신경절세포는 와우이식 환자의 선택이나 와우이식의 결과에 중요하며, 정상인에서는 약 30,000개의 세포들이 있지만 그 중 약 10%정도만 생존해 있다면 인공와우이식을 할 수 있고 청력재활이 가능한 것으로 알려져 있다. 내이의 병변과 나선신경절 세포 Otte는 정상과 병변이 있었던 사람의 측두골들에 대한 병리조직학적인 관찰을 통한 나선신경절들의 상태에 대한 연구에서 와우 나선신경절 세포들은1) 돌발성 난청, 메니에르병, 이독성 약물에 의해 농이된 경우에 가장 많이 보존되어 있었고;2)혈관폐쇄, 측두골 골절, 이경화증, 와우의 발육부전이 있었던 경우에는 나선 신경절 세포들이 전자들에서 보다 약간 더 적게 관찰되었고;3) 홍역, 세균성 미로염, 선천성 매독이 있었던 환자에서는 가장 적게 보존되어 있음을 보고하였으며 이런 연구결과는 와우이식에 환자들의 술전 평가에 많은 참고가 되고 있다. Schmidt는 내이의 기형이 있는 환자의 나선신경절세포들을 관찰하여 Mondini기형이 있는 환자에서 7,677~16,110개의 세포들이 남아 있고 평균 11,478개 였다고 보고하였다. 측두골의 발달과 와우이식 내이 및 중이 인공와우 수술시 반드시 고려해야 할 것 중의 하나는 측두골의 정상적인 발달과 그에 따른 수술 방법이라 할 수 있으며 측두골, 내이 및 중이강의 발달에 대한 지식 또는 데이타는 와우이식을 시행함에 있어서 기본적인 자료가 된다. 잘 알려진 바와 같이 내이의 미로 구조는 태생 3주에 발생을 시작하여 태생 6주에 원시적인 막미로가 나타나고 16내지 20주가 되면 크기나 모양이 어른과 같게 된다. 따라서 출생시 와우의 모양이나 크기는 이미 와우이식을 할 수 있는 상태에 도달하게 된다. 그리고 중이강은 출생시에 어른크기에 도달한다고 하지만 많은 연구보고들에 의하면 출생후에도 어느정도 발달하는 것으로 되어있다. 유돌부와 인상부 와우와 중이는 나이가 들지라도 거의 성장하지 않기 때문에 전극은 와우내에 삽입되었거나 혹은 중이강에 고정되었다 하더라도 나이에 따라 그 위치가 변하는 일이 거의 없다. 하지만 측두골의 유돌부(mastoid potion)와 인상부(squamous portion)은 발육이 되기 때문에 그에 고려가 필요하다. 즉 평균적으로 1살부터 성인까지 남자는 mastoid의 길이는 2.6 cm, 넓이 1.7 cm, 깊이 0.9 cm 성장하게 된다. 반면 여자아이의 경우는 길이 2.0 cm, 넓이 1.7 cm, 깊이 0.8 cm 성장하게 된다. 따라서 와우내의 전극과 이개후부의 두개골에 고정된 수용-자극기(receiver- stimulator)사이를 연결하는 wire를 최소한 성장을 감한하여 2.5 cm 정도 더 여유있게 배열해서 고정해야 한다. 그리고 실제 7살정도가 되면 일차적으로 측두골의 모든 부분이 거의 성장이 멈추기 때문에 와우이식술을 이 나이까지 지연시킬 이유는 없다. 왜냐면 측두골 성장으로 인하여 수술자체가 어려워지는 것보다는 언어형성 시기에 acoustic stimulation을 주는 것이 더 이익이 많기 때문이다. 내부 이식기의 고정 사람의 측두골에 대한 연구에서 Clark(1991년)는 2개월에서 84세 사이의 측두골 30례에 대한 분석에서 정원창(round window)에서 fossa incudis까지는 출생부터 사망때까지 길이에 변동이 없다는 점을 발견하였다. 따라서 2세 미만의 소아들에서는 이 fossa incudis 부위가 고정부위로 적당하고, 2세 이상에서는 Henle’s point 근처가 적당하며, 6세까지 급성장을 하는 mastoid tip은 소아에서 고정부위로는 적당하지가 않다. 또한 정원창(round window)에서 receiverstimulator package까지의 나이에 따른 거리변화는 최고 25 mm 정도까지이다. 특히 이 길이는 2세미만 소아 수술시 고정부위와 receiver-stimulator package사이에 traction이 없이 길이가 늘어나기 위해서는 반드시 고려해야 할 점으로 여겨지고 있으며, 2세 이상에서는 이러한 조작이 필요없다. 고실계의 형태 고실계의 크기는 많은 연구보고에 의하면 기저부에서는 외측의 공간이 넓고 상층부에서는 내측이 크기 때문에 전극의 삽입방향은 외측에서 내측으로 향하는 것이 이상적이지만 실제 상당한 어려움이 있고 이러한 구조는 전극이 와우 첨부에 도달하는데 장애 요소로 작용하고 있다. 그리고 사람에서 어음판별에 중요한 주파수에 해당하는 부위가 와우각의 중간 또는 상부에 위치하고 있고, 더욱이 많은 측두골연구에서 나선신경절세포는 와우각의 상부에서 많이 남아 있는 것으로 보고되고 있기 때문에 와우이식시 고려해야 되고 임상적으로 중요한 의미가 있다. 내이기형과 와우이식 인공와우이식에 가장 적합한 난청의 원인으로 소리를 직접 감지하는 유모세포들만 손상되고 나선신경절 세포와 같은 신경조직들은 잘 보존되어 있는 경우라고 할 수 있겠으나 내이에 기형이 있는 경우는 감각세포들에 이상이 있을 뿐만 아니라 신경조직들의 발달도 비교적 빈약한것으로 알려져 있다. 내이의 선천성 기형은 선천성 감각 신경성 난청의 약 20%를 차지하고 있고 약 65%에서 양측성 인것으로 알려져 있으며, Michel 기형과 같은 내이의 전발육 부전, Mondini 기형, Common cavity기형, Scheibe 기형등과 같은 많은 내이 기형이 있으며, 그중에서 Mondini기형과 Common cavity 기형이 대부분인것으로 보고되고 있다. Mondini 기형은 잘 알려것 처럼 태생 6~7주에 발육이 정지되어 와우는 1½ 회전만이 형성되고 전정이 확장되어 있는 상태이고, Common cavity 기형은 태생 4주때 발육이 이낭(otocyst)의 분화가 안되어 발생하는 기형이기 때문에 난청의 정도가 Mondini기형보다 심하고 와우이식의 필요성이 더 절실한 경우이다. Common cavity 기형은 내이 즉 와우의 심한 기형을 보이고 있지만 와우이식에 필요한 정도의 나선 신경절 세포는 존재하는것으로 되어 있으며, Schmidt는 내이의 기형이 있는 환자의 나선신경절세포들을 관찰하여 Mondini기형이 있는 환자에서 7,677~16,110개의 세포들이 남아 있고 평균 11,478개 였다고 보고하였으며 이는 와우이식에 충분하다고 할 수 있다. 내이기형 환자의 와우 이식술 정상적인 내이 즉 와우의 모양이 정상인 경우는 전극을 와우에 삽입하는 방법은 유양동 삭개술을 시행하고 안면신경와를 통하여 정원창을 확인하고 드릴을 이용하여 고실계를 노출하여 전극을 삽입한다. 이러한 방법은 정상적인 형태의 와우에서는 아주 적절한 수술방법이라고 할 수 있으나 내이에 기형이 있는 경우는,1) 안면 신경의 주행이 비정상적이어서 안면 신경와를 노출시킬때 안면신경 손상을 초래할 수 있고,2) 와우의 발육 부전과 같은 내이 기형이 있는 경우는 내이도와 전정사이의 사상형의 골부가 없거나 아주 엷기 때문에 술중 또는 술후에 뇌척수액의 누출이 발생할 수 있다. 따라서 최근에는 내이 기형환자에서 경유양동 미로개구술을 통한 와우이식술이 보고되고 있다. 이 술식은 먼저 와우 이식을 하기 위한 통상의 피부절개를 한후 유양돌기 삭개술을 하는데 유양돌기의 피질부를 모두 제거하지 않도록 주의해야한다. 그후 유양동을 노출시키고 유양동구의 후방과 하방을 제거한후 내이의 골부 특히 수평 반규관 부위가 잘 노출되도록 한다. 수평반규관 부위를 확인한 후 드릴을 이용하여 누공을 만들고 일정량의 림프액이 배액된후 전극 배열들을 삽입하고 결체조직을 이용하여 누공을 폐쇄한다. 이때 뇌척수압을 증가시켜 뇌척수액이 누액되는지를 확인하고 수술을 마친다. 따라서 이술식은 전극을 와우기저부의 고실계에 삽입하지 않기 때문에 안면신경와를 통한 후고실개방술을 하지 않아도 된다. 이 술식의 잇점은 우선 수평반규관이 안면신경 보다 뒷쪽에 위치하기 때문에 1) 안면신경의 손상을 피할 수 있고, 2) 내이 기형, 특히 와우 발육부전이 있는 경우 전극들이 내이도까지 삽입된 례가 보고되고 있는데 이를 예방할 수 있으며, 3) Common cavity기형과 같은 내이기형이 있을때 중이강내의 조작을 용이하게 하기 위하여 개방형 유양돌기 삭개술을 하고 구씨관과 외이도를 폐쇄하는데 이러한 광범위한 수술이 불필요하게되고, 4) 안면신경와를 통한 후고실개방술을 하지 않기 때문에 술식이 간단하고 수술시간이 단축되어 환자의 부담이 적다. 와우이식과 영상 촬영 와우이식에 있어서 환자의 측두골의 상태에 대한 술전 정보는 아주 중요하며 최근 고해상 단층촬영과 자기공명영상촬영의 출현으로 많은 정보를 미리 알 수 있지만 모든 경우에서 정확한 것은 아니기 때문에 많은 주의가 필요하다. 고해상 단층촬영으로 알 수 있는 정보는 1) 내이 기형의 유무, 2) 와우각의 폐쇄여부, 3) 경정맥구의 위치 또는 고경정맥구의 유무, 4) 와우각 하부의 공기세포의 존재 여부등이다. 자기공명영상촬영은 T2 강화영상으로 와우각과 삼반고리관내에 내이액 존재 여부를 알 수 있고 내이액들은 뇌척수액과 같은 영상 신호를 나타낸다. 그렇지만 이 방법은 어린애들 처럼 협조가 잘 되지 않거나 밀폐공포증이 있는 사람에게는 어려움이 있으며, 전산화 단층촬영과 상호 보완적으로 이용하는 것이 좋다. Seidman등은 고해상 단층촬영이 와우각의 개방성 또는 골화를 판단하는데 22%에서 부정확하였으며, 특히 뇌막염에 의해서 농이 된 경우에는 그 정확도가 더욱 감소하여 실제 골화되어 있었지만 내이액으로 채워져 있는 것 처럼 보이는 위음성이 60%에 이를 수 있다고 보고하였으며, 47%에서 와우각의 폐쇄를 발견하는데 실패하였다고 보고하였다. 뇌막염이 있는 환자에서는 뇌막염에 의한 염증 때문에 와우에 가는 혈류가 장애를 받으면 이골형성(ectopic bone formation)이 되고 이것은 수술시 하얀 연조직으로 관찰되는데 mineralization이 부족하기 때문에 고해상 단층촬영상 나타나기 어렵기 때문에 잘못 판독될 수 있다. 따라서 뇌막염을 앓았던 환자에서는 판독에 많은 주의를 기울여야 하고 수술시 이에 대한 대비가 필요하다. 인공와우의 종류 인공와우는 전극의 유치 부위, 전극의 수, 전극의 설계와 배열, 음성의 변환및 합성기에 따라 여러가지로 나눌 수 있다. 전극을 정원창을 경유하여 고실계(scala tympani) 내에 전극을 삽입하는 와우내 이식형(intracochlear type)과 갑각(promontory)이나 정원창 가까이에 전극을 부착시키는 와우외 이식형(extracochlear type)이 있고, 자극 부위의 다소에 따라 전극이 1개인 단 채널과 여러개로 되어 있는 다 채널의 인공와우가 있다. 전극의 배열은 활성전극을 자극 부위에 가깝게 배치하고 기준전극을 멀리 배열하여 하나의 자극으로 넓은 부위를 동시에 자극하는 단극형(monopolar electrode)과 활성전극과 기준전극을 일정한 간격으로 배열하여 여러곳의 국한된 부위만을 자극하는 양극형(bipolar type)이 있으며, 다수 채널(multichannel)인 경우는 양극형을 사용하고 단채널(single channel)인 경우는 단극형(monopolar type)을 사용한다. 1980년대 후반과 1990년대 초에 미국에서는 다채널 인공와우(multichannel implants)가 더 좋은 결과를 가져온다는 것이 확인된 후 최근에는 단전극및 단채널(single-electrode, single-channel) 또는 와우외형 이식기(extracochlear prostheses)는 사용되고 있지 않다. 인공와우는 speech processor의 encoding strategy에 따라 다음과 같이 구별된다. 1) neurophysiologically based approach *place coding-multichannel *periodicity coding-single channel 2) speech-feature extraction approach 3) analog approach 4) psychophysically based approach 미국내에서 현재 주로 사용되고 있는 인공와우 이식기(implant system)는 3가지이다. Nucleus 22-Channel Cochlear Implant(Cochlear Corp.)는 FDA에의해 1985년에 성인에서, 1990년에 소아에서 시술이 인정되었는데, 이는 FDA에서 소아와 postlingually deafened adult를 위한 premarketing approval(PMA)을 받은 유일한 기구이다. 이 기구는 speech-feature extraction processing strategy를 사용하고 있으며, speech signal을 뽑아내서 분석한 후 nonsimultaneous, bipolar stimulation, pulsatile system을 통하여 electrode array에 전달한다. 1990년에 Cochlear Corporation과 the University of Melbourne이 같이 합작하여 MultiPeak strategy를 도입하였는데 이는 speech-feature extraction processing strategy에 filter bank circuit 방법을 첨가한 새로운 것이다. 또한 1994년에는 새로운 strategy로 spectral peak coding system(SPEAK)이 도입되었다. Ineraid prosthesis(Smith and Nephew Richards)는 FDA로부터 PMA를 기다리고 있으며, 6 monopolar electrodes 중 4개를 동시에 자극하는 아날로그형의 이식기이다. Speech processor와 internal device사이의 음성 정보들의 전달은 경피적 percutaneous plug를 통해서 이루어지며 postlingual deafened adult에서 이미 임상적인 시도를 완료하였다. Clarion device(Advanced Bionics)는 1993년에 미국에 소개되었고 postlingually deafened adult에서 임상 시험이 진행중에 있으며, 음성 변한기를 거친 음성 정보들은 라디오 주파수를 이용하여 내부이식기에 전달되어 각각 의 전극에 전달된다. 이 인공와우는 16개의 전극으로 구성되어있고 8개의 양극형으로 배열되어 있지만 단극형(monopolar) 또는 양극형(bipolar fashion)으로 자극할 수 있는 최초의 인공와우이며, analog strategy(simultaneous stimulation) 뿐만 아니라 CIS(continous interleaved sampler non-simultaneous stimulation strategy) 방식도 사용하는 특징이 있다. 3M / House는 single channel이며, 1984년에 성인에서 이용되도록 FDA공인을 받았지만 현재는 생산 중지되었다. 그외 Austrian Med-El multichannel prosthesis with a CIS processor strategy, Digisonic(France) and Laura(Belgium) multichannel devices, Utah device 등이 있다. 와우이식의 대상자 선정 와우이식술이 처음 시술될때는 보청기를 사용할지라도 도움을 얻지 못하는 postlingually deafened adult에 적용되었다. 그렇지만 최근에 Clarion device는 농환자는 아닐지라도 보청기로써 20%정도 binaural open-set sentence discrimination score를 보이는 환자에게도 적용되었고, 특히 Nucleus device는 30% 이하의 binaural open-set sentence recognition score를 가진 청력장애 성인에게도 시술되도록 FDA에서 공인을 받았다. 소아들은 객관적인 청력검사와 와우전기자극검사가 어렵기 때문에 우선 보청기를 사용하면서 잔청의 유무를 조사하여야 하는데 일정 기간 소리에 대한 인지 능력을 여부를 추적 관찰하여 보청기를 이용하여도 효과가 없는 경우에 와우 이식을 고려 한다. 와우 이식 초기에는 18세 이상 postlingual deaf 환자를 선호하였지만 현재는 청력이 없어져 버린 시기와는 무관하게 즉 congenital, prelingual, postlingual deafness 어느 경우에도 시술을 하고 있으며, 가능한 빨리 음자극을 주어서 언어, 주위 환경음의 청취, 언어발달, perceptual-motor and intellegence measures의 performance를 증진시킬 수 있도록 하고 있다. 보통 수술시기에 대해서는 청력을 잃은후 가능한 빠른 시일내에 행하는 것이 좋으나 Brookhouser 등(1989, 1990)은 수막구균성 수막염 소아 환자에서 1~2년후 소실된 청력이 회복된 예를 보아서 이 기간동안은 기다려야 한다고 말하고 있다. 그리고 prelingual patient에서는 1. lack of auditory learning experience 2. comfortable in deaf culture 3. increase in post-implant training 4. different perception of electrical stimulation 과 같은 문제점들이 있음을 알고 있어야 한다. 와우이식술의 대상자 선정기준은 다음과 같다. 소아 1) 2살에서 17세 2) 양측 귀에 profound deafness 3) 보청기를 가지고 적절한 기간동안 청능훈련을 했을지라도 효과가 없는 경우 4) 내과적 혹은 방사선학적인 금기 사항이 없는 경우 5) 청신경이 기능을 하고 있는 경우 6) auditory stimuli에 conditioned response를 할 수 있는 경우 7) 소아와 부모들이 수술에 대한 강한 동기와 기대감을 가지고 있는 경우 8) 가족들의 도움이 확실시 되는 경우 9) auditory skill development를 강조할 educational /rehabilitation program 성인 1) 18세 이상 2) 양측귀에 severe to profound deafness 3) 적절한 기간 보청기를 가지고 훈련을 했을지라도 효과가 없는 경우: 4) 내과적 혹은 방사선학적인 금기사항이 없는 경우 5) 청신경이 기능을 하고 있는 경우 6) 수술에 대한 강한 동기와 기대감이 있는 경우 수술전 평가 와우이식의 대상이 되는 환자들에 대해서는 수술전 충분한 시간을 갖고 다음과 같은 사항에 대한 검사와 평가를 철저히 해야 하며 특히 의학적, 청각학적 평가를 정밀히 해야 하고, 병변 부위가 와우성(cochlear) 또는 후미로성(retrocochlear lesion)인지 여부를 정확하게 구별하는 것도 중요하다. 이과학적 병력 조사 선천성 여부, 임신기간중 감염 또는 약물복용, 타장기의 이상 유무, 외상, 수술병력, 가족력 등에 대한 자세한 조사를 해야 한다. 이학적 검사 측골내의 염증이 있는지에 대한 검사 특히 중이강내의 염증은 와우이식후 내이염을 초래할 수 있기 때문에 이에 대한 정확한 판단과 치료가 필요하고, 중이 또는 유양동에 대한 수술여부 및 수술후의 상태등에 대한 이학적 검사가 필요하다. 영상 촬영 High-resolution, thin-section CT, MRI를 이용하여 와우의 정상 또는 기형 여부, 개방성에 대한 확인, 와우의 골화여부등을 확인한다. 청력검사 Unaided and aided warble-tone and speech detection threshold;environmental sound recognition;speech perception of both open and closed set tasks;BERA;EABR(electrical auditory brainstem response:BERA와 비슷하지만 absolute latency가 짧고 wave Ⅰ이 없고 , 신경의 잔존여부, 와우이식을 위한 객관적인 검사법);EPT(electrical promontory test). 전정 기능검사 수술전에 ENGd와 같은 검사를 하여 전정기능에 대한 평가를 하는 것이 좋다. 정신의학적 평가 수술전 와우 이식을 받아 들이는 어린이, 청소년, 어른들의 정서가 각 개인의 능력, 교육 정도, 주변 환경등에 따라서 다르기 때문에 이에 대한 충분한 평가가 이루어져야 한다. 인공와우 이식 수술 지금까지 인공 와우이식수술에 대해서는 다양한 방법들과 그에 장단점들이 많이 소개되고 있으며 시술자는 이식대상자의 나이, 난청을 일으킨 질환, 와우의 상태, 선천성 기형, 과거의 수술 부위 및 술후상태등에 따라서 수술방법을 결정해야 한다. 피판 디자인 및 피부 절개 성인에 비하여 소아에서는 anterior based C-shaped flap보다는 inferiorly based inverted U-shaped flap이 더 많이 이용되고 있다. 이 flap은 occipital 및 posterior auricular arteries의 branches로부터 혈액공급을 받으며, proximal electrode lead가 anterior incision line을 가로지른다는 단점이 있으나 anteriorly based deep fascial flap에 의해 보호 받을 수 있기 때문에 별 문제는 없다. 성인에서 수용자극기(receiver-stimulator)의 상단이 눈의 외연과 외이도를 연결하는 선의 상부 즉 이개부착부위의 윗쪽에 위치하도록 하며 수용자극기로부터 1.5~2 cm 이상 떨어진 부위에 피부절개가 되도록한다. 외부 이식기로부터 레디오파에 의한 신호들이 쉽게 수용자극기로 전달되게 하기 위해서는 피판의 두께가 6 mm 이상을 초과하지 않게 해야 한다. 유양돌기 삭개술 유양동 삭개술은 안면신경와에 접근할 수 있을 정도만 해주는 것이 좋으며, 유양동 삭개술이 된 공동의 후방 및 상부 경계부는 saucerization을 하지 말고 피질을 남겨서 내부 이식기의 고정에 이용하도록 한다. 수용자극기 수용자극기는 잘 고정이 될 수 있도록 well을 충분한 깊이로 만들어 주어야 하며 소아들은 내부 이식기를 안정되게 고정하기 위해서 well을 뚫다 보면 dura가 노출될 수 도 있으며 최근에는 내부 이식기의 두께가 엷기 때문에 큰문제는 없으며, 소아 skull은 supramastoid crest 상부가 하부보다 더 얇기 때문에 수용자극기의 well을 만들 때 고려해야 한다. 후고실 개방술 성인과 소아에서 facial recess 크기는 거의 차이가 없으므로 소아에서도 facial recess approach는 큰 위험이 없으며, 고삭신경과 고실윤이 다치지 않도록 하면서 정원창이 충분히 노출되도록 한다. 아울러 성인에 비해 소아에서 중이내 점막은 더 두껍고 혈관분포가 더 많다는 것을 염두에 두어야 한다. 고실계 개방과 전극삽입 고실계(scala tympani)를 여는 방법은 정원창의 전하방을 제거하거나 정원창을 직접적으로 통과하는 방법이 있으며, 이때 하고실 공기세포를 정원창으로 오인할 수 있기 때문에 주의를 요하고 , 전극삽입은 기저막이 손상되지 않도록 주의해야 하며 상방에서 하방으로 삽입하는것이 와우의 손상을 줄일 수 있는것으로 알려져 있다. 첫 저항이 느껴질 때까지 천천히 전극을 집어 넣으며, 더 이상 진행이 되지 않는 경우 우측귀의 경우는 counter-clockwise로 좌측귀는 clock-wise로 돌리면서 삽입하고 이때 무리한 힘을 가하지 않도록 주의해야 한다. 전극을 모두 삽입하기 위하여 무리한 힘을 가하는것 보다는 전극을 일부 남기는 것이 좋다.모두 삽글 도리90도 돌려서 넣도록 해야 한다. 술후 합병증 와우이식술에 따른 주 합병증(major complications)들은 드물며, Cohen and Waltzman(1996)에 따르면 Nucleus device의 경우 4% 미만에서 부작용들이 관찰되며, 절반 이상은 flap과 관련되어 있고 교정이 가능하다고 하였다. 그외는 대부분 electrode placement와 관련되거나, 드물게는 facial nerve palsy(0.6%)도 관찰된다. 이러한 부작용들은 소아와 성인에서 동일한 것으로 보고되고 있다. Nucleus device의 경우 2%정도에서 device failure(intermittency, overstimulation, threshold shifts, total nonfunctioning of the device)가 있는 것으로 보고되고 있다(Lowder 1994). 소아에서 주된 합병증은 flap 또는 electrode placement와 관련이 있고, 심각하거나 생명에 위협을 주는 부작용은 없다. 또한 술후 소아들은 운동경기등에 의한 격렬한 신체접촉이 적기 때문에 device failure도 적은 편이다. 즉 소아들의 와우이식술은 성인에 비하여 부작용 출현이 상대적으로 적은 편이다. Clark 등(1991)은 Nucleus 22-channel cochlear implant를 받은 309명의 소아중에서 21명(6.8%), 459 성인 환자중에서 55명(12%)의 부작용에 대하여 보고하였다. 또한 소아들중에서는 3세 이하에서 주 부작용들은 더 발생하였다고 했는데 이는 나이어린 소아들의 skull은 크기가 더 작고, scalp 역시 더 얇기 때문이다. 와우이식술을 받은 소아들중에서 장액성 또는 화농성 중이염이 발생한 경우가 보고되고 있는데 이는 중이내에서 전극 등의 이물질로 작용, contamination되거나 감염의 주 nidus로 작용하고, electrode array가 내이로 균 또는 독소를 퍼뜨리기 때문으로 본다. 하지만 최근 연구자에 따라정상인에 비하여 중이염 유발이 더 증가되지 않는다고 보고가 있기도 한다. 술후 안정성 두개골 성장(Effect of skull growth) 실험적으로 cranial suture 부위 bone에 drilling 할지라도 두개골 성장에는 지장을 주지 않았다. 따라서 매우 어린 소아에서 와우 이식때 술후 skull asymmetry 발생에 대해서는 주목할 필요가 없으며, 특히 2세이상에서는 걱정할 필요가 없는 것으로 알려져 있다. 내이염(prevention of labyrinthitis) Brennan and Clark(1985)는 electrode entry로 S. aureus, S. pyogenes가 퍼져들어 갈 수 없다고 보고하였고, Clark and Shepherd(1984)는 그 주변에 rglues를 가지고 봉한다고 할지라도 하지 않는 경우와 비교해서 비슷한 효과였다고 하였다. electrode entry 주변에 tissue growth가 되고, 와우내에서 전극주변에 sheath가 형성되므로 S. aureus 및 S. pyogenes감염이 생기지 않게 되지만, 만약 술중 또는 술후 감염소견이 있는 경우 급속히 와우내로 퍼질 수 있으므로 주의를 요한다. 전극자극 1 983년 Shepherd, Clark, Black은 Cochlear multiple-electrode implant에서 사용하는 전기자극이 와우 또는 청신경 neurons에 해를 끼치지 않는다는 것을 동물실험을 통하여 보고하였으며, FDA는 1985년 18세 이상의 postlingually deafened adult에서, 그리고 1990년 2세부 터 17세까지 소아에서도 그 안정성을 인정하였다. 결론 청각생리에 대한 많은 기초 연구와 사람 측두골에 대한 활발한 연구와 더불어 전기공학의 눈부신 발달로 들을 수 없었던 많은 환자들이 인공와우이식을 받고 다른 사람들과의 의사 소통이 가능하게 되었다. 물론 이러한 의사 소통은 현재 완벽하지는 못하고 많은 문제점들이 있지만 들을 수 없었던 환자들의 재활에 밝은 전망을 주고 있다. 그러나 와우이식의 기초가 되는 나선신경절세포들의 상태, 측두골의 형태등에 대한 우리의 자료가 부족한 실정이고, 경제적으로 많은 성장이 있었지만 아직은 와우이식에 필요한 비용이 많기 때문에 많은 환자들이 인공와우 이식에 의한 혜택을 누리지 못하고 있으며, 와우이식후에 언어 이해능력이 환자 개개인에 따라 많은 차이를 보이는등의 문제점들도 있다. 따라서 와우이식에 대한 기초및 임상적 연구가 더욱 진전되어 인공와우가 가지고 있는 문제점들이 해결이 되고 와우 이식에 대한 사회복지 차원의 지원이 활발해지면 듣지 못하는 환자들의 재활에 많은 더욱 더 도움이 될것으로 사료된다.
REFERENCES
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