Correlation Between Volume and Viscosity of Middle Ear Fluid and the Tympanometric Parameters in Children with Otitis Media with Effusion

Lee, Young Seok; Lee, Keun Young; Kim, Young Mi; Cho, Seok Hyun; Park, Chul Won; Lee, Seung Hwan

Original Article

Hearing sciences

Korean Journal of Audiology 2007;11(2):107-113.

Correlation Between Volume and Viscosity of Middle Ear Fluid and the Tympanometric Parameters in Children with Otitis Media with Effusion

Young Seok Lee, Keun Young Lee, Young Mi Kim, Seok Hyun Cho, Chul Won Park, Seung Hwan Lee

Department of Otolaryngology-Head Neck Surgery, College of Medicine, Hanyang University, Seoul, Korea

소아 삼출성 중이염 환자에서 중이 삼출액의 용량 및 점도와 고막운동성계측도 지표의 상관관계

이영석^, 이근영^, 김영미^, 조석현^, 박철원^, 이승환

한양대학교 의과대학 이비인후과학교실

Abstract

Bacground and Objectives：Type B tympanogram is usually considered a unique entity for detecting middle ear fluid. Its shape may vary from a rounded type B with a 'pseudopeak' to a completely flat response. The aim of this study was to compare the characteristics of the type B tympanogram curve to the volume and viscosity of middle ear fluid.

Materials and Methods：We analyzed the correlation between volume and viscosity of middle ear fluid collected during myringotomy and the preoperative tympanometry in 94 children with otitis media with effusion.

Results：As the middle ear fluid volume and viscosity increase, the straight type B tympanogram increases significantly. As the volume and viscosity increase, maximal admittance of the ear significantly decreases. But the peak pressure was not on statistically significant relationship with the characteristics of middle ear fluid.

Conclusion：Characteristics of type B tympanogram curve were correlated with the volume and viscosity of middle ear fluid in children with otitis media with effusion.

Keywords: Otitis media with effusion;Tympanometry.

교신저자：이승환, 471-701 경기도 구리시 교문동 249-1 한양대학교 의과대학 이비인후과학교실
교신저자：전화：+82-31-560-2363, 전송：+82-31-566-4884, E-mail：shleemd@hanyang.ac.kr

서 론

   삼출성 중이염은 이통이나 발열 등의 급성 증상이 없이 중이강 내에 삼출액이 고이는 질환으로,¹⁾ 소아에서는 상기도 감염 다음으로 흔한 질환이고 또한 이 연령군에서 항생제 요법 및 수술적 치료를 필요로 하는 가장 흔한 질환이기도 하다. 이러한 삼출액의 생성은 다양한 원인으로 인하여 이관의 기능에 장애가 생기면 중이강내에 음압이 발생하고, 이에 따라 혈장여과액(transudate)이 중이강내에 고인다는 hydrops ex vacuo theory로 설명되어 왔다. 이때 중이강내에 고이는 삼출액의 양상은 맑고 점도가 낮은 장액성 삼출액으로부터 탁하고 점도가 높은 점액성 삼출액까지 다양하다.^2,³⁾ 또한 장액성 삼출액은 시간이 경과함에 따라 삼출액 내의 수분이 흡수되고, 단백질이 응고됨으로써 점도가 높은 점액성 삼출액으로 변한다.⁴⁾
고막운동성계측(tympanometry)은 외이도를 폐쇄시킨 후 외이도 압력 변화에 따른 음향 어드미턴스(acoustic admittance) 또는 컴플라이언스(compliance) 변화를 측정하는 방법으로써, 1969년도에 Liden 등⁵⁾과 1970년도에 Jerger 등⁶⁾이 고실도의 분류법을 소개한 이래 고실도는 많은 분야에서 응용되어 왔다. Jerger 등은 고실도를 type A, type B, type C로 분류하였다. Type A와 C는 그래프에 최고점이 있는 형태로서 type A는 0 decapascals(daPa)에 최고점이 위치하고, type C는 -100 decapascals 이하에 최고점이 위치하는 것을 말한다. Type B 고실도는 분명한 최고점이 없는 경우를 말하며, 외이도 내의 압력 변화에 따른 음향 어드미턴스의 변화가 없다. Type B 고실도는 2가지 형태가 있는데 최고점이 없고 그래프가 직선에 가까운 경우이거나, 최고점은 없으나 위정점(pseudopeak)이 있는 '난형(Rounded B)' 형태가 있다.
한편 소아의 삼출성 중이염 진단에 있어서 고실도의 유용성은 여러 문헌에서 입증되어 왔다.⁷⁾ 고실도는 외이도 용적, 고막 및 중이의 상태에 대한 객관적인 임상적 정보를 제공한다. 임상적으로 type B 고실도는 중이내의 저류액과 관련이 있는 것으로 여겨진다.^8,⁹⁾ 고실도 그래프는 고실도 최고점에서의 음향 어드미턴스, 즉 최고 음향 어드미턴스(maximum acoustic admittance of the ear, Adm_max), 중이의 압력을 반영하는 고실도 최고점에서의 압력(peak pressure, Pr_peak) 및 그래프 곡선의 직선도를 평가하는 기울기(gradient) 3가지 구성 요소로 특징된다(Fig. 1).¹⁰⁾
국내외적으로 고실도의 최고 음향 어드미턴스와 기울기 및 중이의 상태에 관한 연구 논문들은 대부분 type A 고실도를 이용한 연구였다. 또한 현재까지 국내에서 Type B 고실도의 특징 및 고실도와 중이강 저류액의 연관성에 대한 연구는 없었다. 따라서 저자들은 삼출성 중이염으로 내원한 소아의 중이 저류액의 성상과 type B 고실도의 특징을 비교하여, 고막운동성계측의 임상적 의미와 진단 효율성에 대해 알아보고자 하였다.

대상 및 방법

대 상
   2004년 1월부터 2006년 7월까지 한양대학교병원 이비인후과에서 삼출성 중이염으로 진단 받고 환기관 삽입술을 시행받은 94명의 환아를 대상으로 하였다. 환아들에게는 모두 술전 3주~3개월간의 항생제 투여를 포함한 내과적 치료를 시도하였으나 호전이 없었다. 평균 나이는 4.4세(1~15세)였고, 남자 63명(67%), 여자 31명(33%)이었다. 양측 귀 모두 수술을 받은 경우는 81명(86%)이였고, 우측 귀, 좌측 귀 한쪽만 수술을 받은 경우는 각각 7명(7.4%), 6명(6.4%)이었으며, 전체 175귀 였다.

방 법

고막운동성계측 및 해석
술전 모든 환아에서 일률적으로 고막운동성계측을 시행하였다. 동일한 기종의 고실계(GrasonStadler GSI 33, Version 1 Middle Ear Analyzer, Milford, NH, USA)를 이용하여 표준 226 Hz 음향소식자(acoustic probe) 자극음을 주고 고막에서 반사되는 음향에너지를 외이도 내의 압력 변화(-400~+200 daPa)에 따라 측정하였다. 출력된 고실도에서 최대 음향 어드미턴스(Adm_max) 및 최고점에서의 압력(Pr_peak)을 계산하였다(Fig. 2). 이때 최고점이 없는 직선형 type B 고실도는 제외하였고, 난형 type B 고실도를 보인 나머지 84귀에서 최고점 압력을 구하였다.

중이 저류액의 채취 및 성상
술중 고막 절개 후 채취된 중이 저류액은 삼출액의 육안적 성상에 따라 점도를 각각 장액성(serous), 점액성(mucous), 아교(glue)로 구분하였고, Juhn Tym-Taps (Xomed, Jacksonville, FL, USA)를 이용하여 채취한 삼출액의 부피에 따라 1+(<0.3 ml), 2+(0.3~0.7 ml), 3+(>0.7 ml)로 구분하였다(Fig. 3). 술중 육안적으로 혈액이나 화농성 삼출액이 흡인된 경우는 제외하였다.

통계분석
흡인된 중이 저류액의 용량, 점도 및 술전 시행된 고실도의 최대 음향 어드미턴스, 최고점에서의 압력 등의 상관 관계를 student's t-test를 이용하여 분석하였고, 0.05 미만의 p value를 의미있는 것으로 간주하였다. 통계 프로그램은 Statistical Package for Social Science(SPSS) version 12.0 software를 이용하였다.

결     과

채취된 175개의 중이 저류액은 점액성 81례(46.2%), 아교성 50례(28.5%) 및 장액성 44례(25.1%)이었고, 용량은 1+, 2+, 3+ 각각 17례(9.7%), 81례(46.2%), 77례(44%)이었다(Table 1).

중이 저류액의 용량과 점성과의 관계
점액성 중이 저류액 중 41례(50.6%)가 2+이었으며, 3+가 34례(41.9%), 1+는 6례(7.4%)였다. 아교 중이 저류액은 2+, 3+ 용량이 각각 17례(34%), 33례(66%)였으며 1+는 없었다. 장액성 중이액의 용량은 1+, 2+, 3+ 각각 11례(25%), 23례(52.2%), 10례(22.7%)로 다른 성상의 중이 저류액에 비해 상대적으로 용량이 적었다. 즉, 중이 저류액의 양이 증가할수록 저류액의 점성이 통계적으로 유의하게 증가하였다(p<0.01)(Fig. 2).

중이 저류액의 용량과 Type B 고실도 형태와의 관계
중이 저류액의 용량에 따른 type B 고실도의 형태를 난형, 직선형으로 구분하였을때, 1+ 용량에서는 난형 모양이 15례(88.2%), 직선형 모양이 2례(11.7%), 2+ 용량에서는 난형 모양이 35례(43.2%), 직선형 모양이 46 례(56.7%)이었고, 3+ 용량에서는 난형 모양이 34례(44.1%), 직선형 모양이 43례(55.8%)이었다. 중이 저류액의 용량이 증가할수록 술전 시행한 type B 고실도의 직선형 형태가 통계적으로 의미있게 증가하였다(p=0.02)(Fig. 3).

중이 저류액의 점성과 Type B 고실도 형태와의 관계
장액성 중이 저류액은 난형 type B 고실도가 28례(63.6%), 직선형 type B 고실도가 16례(36.3%)였고, 점액성 중이 저류액은 각각 44례(54.3%), 37례(45.6%) 였으며, 아교 중이 저류액은 각각 12례(24%), 38례(76%)로서, 중이 저류액의 점성이 증가할수록 통계적으로 유의하게 직선형 type B 고실도의 형태가 증가하였다(p<0.001)(Fig. 4).

중이 저류액의 용량과 최대 음향 어드미턴스(Adm_max)의 관계
중이 저류액의 용량에 따른 최대 음향 어드미턴스 변화를 보면, 저류액의 용량이 1+일때 평균 최대 음향 어드미턴스는 0.197 ml(95% CI 0.135~0.259 ml)이고, 2+일때 0.087 ml (95% CI 0.064~0.110 ml)이며, 3+일때 0.075 ml (95% CI 0.052~0.097 ml)이었다. 중이 저류액의 용량이 증가할수록, 최대 음향 어드미턴스가 의미있게 감소하였다(p<0.001)(Fig. 5).

중이 저류액의 점성과 최대 음향 어드미턴스의 관계
장액성 중이 저류액은 평균 최대 음향 어드미턴스가 0.114 ml(95% CI 0.079~0.149 ml)이고, 점액성 중이 저류액은 0.108 ml(95% CI 0.083~0.133 ml)이며, 아교 중이 저류액은 0.048 ml(95% CI 0.025~0.071 ml)이었다. 중이 저류액의 점성이 증가할수록, 최대 음향 어드미턴스가 유의하게 감소하였다(p<0.001)(Fig. 5).

중이 저류액의 용량과 최고점에서의 압력(Pr_peak)의 관계
중이 저류액이 용량이 1+인 경우 평균 최고점 압력은 -170.0 daPa(95% CI -220.8~-119.2 daPa)이고, 2+인 경우 평균 최고점 압력은 -169.1 daPa(95% CI -198.9~-139.4 daPa), 3+인 경우 평균 최고점 압력은 -152.2 daPa(95% CI -186.9~-117.5 daPa)였다. 중이 저류액의 용량과 최고점 압력간의 통계적인 유의성은 없었다(Fig. 6).

중이 저류액의 점성과 최고점에서 압력의 관계
장액성 중이 저류액의 평균 최고점 압력은 평균 -152.5 daPa(95% CI -189.6~-115.4 daPa)이고, 점액성 중이 저류액은 평균 -159.1 daPa(95% CI -186.1~-132.1 daPa), 아교 중이 저류액은 평균 -197.9 daPa(95% CI -258.4~-137.5 daPa)였다. 평균 중이 저류액의 최고점 압력은 -162.4 daPa(95% CI -182.4~-142.5 daPa) 였고, 중이 저류액의 점성과 고실도의 최고점 압력간에는 통계적 유의성이 없었다(Fig. 6).

고     찰

고막운동성계측은 중이 삼출액 진단에 있어 가장 쉽게 임상에서 이용되는 객관적 도구이다. 보고된 바에 따르면 고실측정법의 민감도는 약 83~86% 정도이지만, 특이도는 약 63~98.8%까지 매우 다양하다.^11,^12,¹³⁾ 공기 이경 검사에서 고막 안쪽으로 공기 액체층이나 기포가 분명하게 보이는 경우 중이액의 진단이 명확하지만, 실제로 많은 환자에서 비특이적이거나 확실하지 않은 때가 많기 때문에 고실측정법의 진단적 도움이 필요하게 된다. 또한, 환자의 협조가 요구되지만 비교적 검사 방법이 용이하고 비용이 저렴하며 초보자도 쉽게 해석할 수 있는 장점이 있다.
삼출성 중이염에서 청력 감소가 발생하는 기전에 대하여 현재까지 많은 연구가 있어왔는데, 1948년 Johansen 등¹⁴⁾은 중이강 내의 액체 용적이 중이의 입력 어드미턴스(input admittance)를 감소시킴으로써 임피던스를 증가시키고 결국 이소골 운동의 제한 및 동일한 운동을 유발하기 위한 음향 에너지의 증가를 초래한다고 하였다. 1980년 Wiederhold 등¹⁵⁾은 중이 내에 공기가 삼출액으로 대체되면서 정상 함기화 용적이 감소되고 이는 컴플라이언스(compliance)의 감소 및 중이 입력 어드미턴스(input admittance) 감소를 유발한다고 하였다. 또한 1958년 Goodhill 등¹⁶⁾은 중이액이 오래되어 점도가 증가하면서 입력 어드미턴스(input admittance)의 감소 및 음향 에너지 전도의 장애를 일으킨다고 하였다. 더구나, 이와 같은 여러 가지 물리적 기전 외에도 고막 자체의 병적 변화 또는 중이강 내의 정적 압력 감소 등 다양한 원인들이 가설로 제시되고 있다.¹⁷⁾ 그러므로, 중이 삼출액의 성상에 따라 청력 감소의 정도 및 양상이 달라질 수 있고, 삼출액의 성상에 대한 정보는 술전 순음 청력 검사를 시행하지 않은 환자에서 중이염에 의한 청력 감소의 정도를 예측할 수 있는 도구가 될 수 있다. 그러므로 고막운동성계측은 삼출액의 성상과 청력 감소의 정도를 예측할 수 있을 것으로 여겨진다.
현재까지 삼출액의 성상과 고실도 및 청력에 대한 많은 연구가 있어왔다. 1983년 Fiellau 등¹⁸⁾은 삼출성 중이염 환자에서 청력 감소의 정도는 중이 저류액의 양과 밀접한 연관이 있었지만 점성과는 연관성이 없다고 하였다. 1988년 Majima 등¹⁹⁾은 중이 저류액의 점성과 500 Hz, 1,000 Hz의 기도골도차와 통계적 유의성을 보고하였다. 2003년 Sichel 등¹⁰⁾은 중이 저류액의 점성과 type B 고실도의 최대 음향 어드미턴스, 평균 최고점 압력 등의 지표 간에 연관성이 없다고 하였다.
본 연구에서는 type B 고실도의 특징과 중이 저류액의 상관관계를 알아보았다. 장액성 중이염보다 점액성 중이염 혹은 아교 중이염에서 통계적으로 유의하게 저류액의 용량이 증가하였다. 이는 지속적인 이관 기능 장애로 인한 환기 부족 및 기저 염증반응이 개선되지 않으면서, 중이 저류액내의 단백질이 응고되고 또한 중이의 점액섬모수송체계(mucociliary transport system)의 장애를 초래하기 때문인 것으로 사료된다.¹⁶⁾ 그리고 중이 저류액의 양과 점성이 증가할수록 직성형의 type B 고실도의 빈도가 의미 있게 증가하였다. 이는 다른 연구에서도 알려져 왔듯이, 정점이 있는 원형 type B 고실도에 비해 직선형 type B 고실도가 삼출성 중이염 진단의 양성 예측치가 높은 것과 연관이 있다.²⁰⁾ Type B 고실도의 특징을 최대 음향 어드미턴스와 평균 최고점 압력으로 분석하였을 때, 중이 저류액의 용량이 증가하면서 또는 점성이 증가하면서 최대 음향 어드미턴스가 유의하게 감소하는 것으로 나타났다. 하지만 중이 저류액의 성상과 평균 최고점 압력 간에 특별한 상관 관계는 없었다.
본 연구의 한계점으로는 일단 술 전 청력 검사를 일률적으로 시행하지 않아 중이 저류액의 성상과 고실도 및 청력 감소의 연관성을 밝혀내지 못했다는 점이다. 그리고, 중이액의 검체 채취에 있어서 술중 얻은 검체량을 실제 중이강내 고인 저류액으로 대표할 수 있을 지의 객관성 평가의 여부다. 실제로 소아 환자의 유양돌기 및 중이염의 함기화 정도는 매우 다양하고, 수술 시 흡인기 내에 고인 저류액을 간과했다는 점, 전신 마취 시 마스크 환기를 하면 이관을 통해 아산화질소와 같은 마취가스가 중이강으로 유입되어 중이 저류액과 치환될 수 있다는 점 등이 있을 수 있다. 이에 대해서는 향후 추가적인 연구 기술의 개발 및 자료 수집 등이 고안되어야 할 것으로 사료된다.

결     론

본 연구를 통해서 저자들은 소아 삼출성 중이염의 진단에 있어서 type B 고실도의 특성과 중이 저류액의 성상 간에 밀접한 연관성이 있는 것을 확인하였으며, 특히 type B 고실도의 형태가 직선형일수록, 또한 type B 고실도의 최대 음향 어드미턴스가 감소할수록 삼출액의 점도 및 양이 증가하는 것으로 나타났다. 이로써, 삼출성 중이염 환아에서 술전 고막운동성계측을 이용하는 것은 정량적 뿐만 아니라 정성적으로 삼출액의 특성을 파악할 수 있고, 이는 청력 감소의 정도를 예측할 수 있는 지표로 마련될 수 있을 것으로 사료된다.

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