Korean Journal of Cerebrovascular Surgery 2009;11(4):154-160.
Published online December 1, 2009.
Prediction of Clinical Outcomes in Patients with Acute Ischemic Stroke by Measurements of Motor Evoked Potentials.
Seo, Yeong Bae , Lee, Ju Kang , Shin, Dong Jin , Lee, Yeong Bae
1Department of Neurology, Gachon University Hospital, Incheon, Korea. lyb@ghil.com
2Department of Rehabilitation, Gachon University Hospital, Incheon, Korea.
Abstract
OBJECTIVE
The integrity of the motor pathways can be assessed objectively and quantitatively by measuring the motor evoked potentials (MEPs). However, the early prognostic application of MEPs for assessing the motor and functional recovery of patients with acute ischemic stoke has yielded contradictory results. Therefore, we assessed the value of MEPs for predicting the clinical outcomes of acute ischemic stroke patients. METHODS: Thirty three stroke patients with different degrees of hemiparesis were enrolled in this study. The stroke severity and outcome were assessed using the National Institute of Health Stroke Scale (NIHSS) and the modified Rankin Scale (mRS) at admission and at 3 months. The MEPs were measured at the adductor pollicis brevis and adductor hallucis muscles and the relationships between the NIHSS, the mRS and the MEP findings were analysed. RESULTS: In the acute phase of stroke, the presence of MEPs in the upper or lower extremities was correlated with a better clinical outcome (NIHSS: 9.12+/-5.86->2.81+/-1.47, mRS: 2.81+/-1.47->1.62+/-1.31) than the absence of an MEP in at least one extremity (NIHSS: 11.47+/-5.53->8.88+/-6.02, mRS: 3.70+/-1.31->2.94+/-1.67). Especially, there was significant clinical improvement after 3 months in the large territorial infarction patients according to the presence of MEPs. The sensitivity of the presence of MEPs for predicting clinical improvement (motor grade> or =III) was 71.4%, while the specificity was 72.7% in severe hemiplegic patients (motor grade
Key Words: MEP, Clinical outcome

    

뇌경색 환자의 치료에 있어 장애상태의 평가와 향후 운동기능회복의 정도를 미리 예측하는 것은 환자의 전반적인 치료목표와 계획을 수립하는 기초로서 매우 중요하다.1-4) 왜냐하면 긍정적인 예측일 경우에는 환자와 그의 가족들에게 적절한 기대와 정서적 지지를 제공해줄 수 있고, 부정적 예측일 경우에는 치료에 대한 의지와 미래에 대한 계획을 준비할 수 있는 시간 등을 제공하기 때문이다.1-4) 또한, 의사에게는 급성기 치료와 더불어 환자에게 알맞은 재활치료의 장기적인 목표 등을 조기에 수립하여 회복 정도에 맞춰 적절한 조치를 취하고, 위험요소 등을 측정하도록 도움을 준다.1-4) 이에 발병초기에 임상 결과를 예측할 수 있는 방법들이 필요하나, 과거에는 주로 발병 당시의 환자 상태, 마비의 정도, 합병증의 유무, 기왕력, 연령 등의 기초적인 임상적 요소들을 기능회복의 예측인자로 삼아 왔다.5-6) 최근에는 보다 객관적이고 그 정도를 정량화 할 수 있는 전기진단 검사법이 이용되고 있으며, 이 중 운동유발전위 검사는 대뇌피질의 운동중추를 직접 자극하여 사지 근육의 반응을 관찰하는 운동신경회로의 검사이므로 보다 직접적인 기능 회복의 예측이 가능한 것으로 받아들여져서 이와 관련된 긍정적인 연구가 활발히 진행되어 왔다.7-10)21)

국내에서도 편마비 환자들을 대상으로 체성감각유발전위 검사 및 운동유발전위 검사를 실시하여 기능회복과의 상관관계를 보고한 연구 논문들이 있으나 대부분이 발병 후 평균 1개월이 경과된 환자들을 대상으로 하였고 뇌병변에 따른 고찰이 부족하였으며 대부분 예후 평가 도구를 Modified Barthel index 만을 사용하고 있어 실제 임상에서 급성 뇌경색 환자에게 사용하는 NIHSS24), modified Rankin Scale (mRS)25) 검사가 운동유발전위 검사와 상관관계가 있는지에 대해서 알기 어렵다.11-14)

이에 본 연구에서는 급성기 뇌경색 환자들을 대상으로 발병 초기에 운동유발전위 검사를 실시하고 환자들의 입원 당시와 발병 3개월 후의 NIHSS mRS를 측정하였다. 이를 통해 운동유발전위 검사결과와 임상적 척도들간의 관련성을 분석하여 운동유발전위 검사가 급성기 뇌경색 환자의 임상 결과를 예측하는 데 도움이 되는지 알아보았다.

연구 대상 및 방법

1. 연구대상

2008 12월부터 2009 7월까지 가천의대 길병원 응급실에 편마비를 주소로 내원하여 급성 뇌경색으로 진단 받은 환자들에서 운동유발전위 검사를 시행한 총 33명의 환자를 대상으로 하였다. 그러나, 다음과 같은 경우에는 분석에서 제외 하였다; 이전 뇌경색의 기왕력이 있는 경우, 척수질환, 당뇨병이나 기타 말초신경병증이 있는 환자, 근육 질환, 일상 활동에 영향을 미칠 수 있는 외상이나 통증이 있는 경우, 운동유발전위 검사에 대한 금기증이 없는 환자를 대상으로 하였다.15)

모든 대상 환자들은 입원 후 평균 4,3일에 뇌 MRI를 시행하여 확산강조 영상(Diffusion weighted image)에서 신호 증가를 보이며 확산계수지도(diffusion coefficient map, ADC map)에서도 이와 부합되는 병변에서 신호 감소를 보이는 뇌경색의 급성기 병소를 확인하였고, 절대 안정기를 벗어난 직후에 연구를 위한 초기 검사를 시행하였다. 뇌경색은 침범된 위치와 병변의 크기에 따라 분류되었으며, 크기의 경우에는 병변의 가장 큰 부분의 직경에 따라 small(2cm), moderate(2~5cm), extensive(5~10cm), very extensive(10cm)로 나누어 분류하였다.

2. 운동유발전위 검사

운동유발전위 검사는 뇌경색 발병 후 평균 23(23.11 days±10.12)이 지나서 시행하였다. 모든 환자는 운동유발전위 검사를 시행하기 전에 말초신경전도 검사를 시행하여 말초신경질환을 가진 환자를 배제하였다. 환자들은 편안히 누운 상태에서 뇌졸중이 발병한 대뇌반구에 팔자모형(figure of 8 shape, 70 mm in diameter)의 두부자기자극기(Magstim, Whitland, Dyfed, UK)를 사용하여 뇌운동신경 손상정도를 측정하였다. 두부자기자극기는 45도 전방으로 위치하여 사용하였고, 활동전극은 상지는 마비측 수부의 단무지 외전근에서, 참조전극은 그 말단부에 부착하였으며, 하지는 족무지 외전근에서 시행하였다.

두정부를 자극하여 단무지 외전근에서 운동유발전위를 얻고자 할 때에는 코일의 중심부를 대뇌중앙에서 측정하고자 하는 쪽의 반대편으로, 족무지 외전근에서 측정 할 때에는 대뇌 중앙에서 앞으로 이동하면서 최대 반응이 나올 때까지 4~5번 반복 자극하였으며 코일 자극기의 자극강도를 최대강도의 60%에서 100%까지 증가시키면서 잠복시간이 가장 짧고 진폭이 가장 큰 운동유발전위를 기록하였다. 운동유발전위는 근전도기기(Counterpoint MK2; Dantec Electronics, Skovlunde, Denmark)를 통해 얻었으며, 대역여파기(bandpass) 20 Hz에서 2,000 Hz 사이로 하였고, 근전도기기의 음향을 작동시켜 표적근육의 자발적인 움직임 유무를 확인하며 검사를 진행하였다.

대상 환자들은 운동유발전위 검사의 반응 유무에 따라 반응 군(I)과 무반응 군(II)으로 나누어 분류하였으며 입원 당시와 3개월 후의 사지근력과 임상적 척도(NIHSS,mRS)를 비교 분석하여 운동유발전위 검사의 기능회복 예측능력에 대해서 알아보았다(Fig. 1). 사지 근력의 측정은 가장 흔하게 사용되는 5-level MRC(medical research council) scale을 이용하였다.23) 추적검사의 시점을 3개월 후로 정한 것은 뇌졸중의 기능회복이 주로 발병 후 3개월 이내에 일어난다고 보고한 여러 논문의 내용들을 근거로 하였다.16-17)

3. 통계 분석

각각의 인자들은 평균과 빈도를 기본으로 구하였고, 운동유발 전위검사상 반응 유무에 따른 건측과 환측의 잠복시간과 진폭, NIHSS, mRS 의 비교는 Mann-Whitney test 를 이용하였다. 통계적 처리는 SPSS (statistical package for social science Ver 12.0)을 이용하였다.

 

    

1. 대상 환자의 구성

환자들의 성별 분포는 남자 17, 여자 16명으로 총 33명 이었으며, 평균연령은 65(65.93±14.33)였고, 발병 후 본 검사를 실시할 때까지의 기간은 평균 23 (23.11 days±10.12)이었다. 뇌경색 발생 당시의 환자들의 평균 NIHSS 10(10.33±5.73)이었으며 mRS 3(3.27±1.44)이었다.

환자들의 뇌경색 위치는 중대뇌동맥 영역을 침범한 경우가 16명으로 가장 많았으며 그 뒤로 기저핵 6, 뇌교 4, 대뇌부챗살 3, 시상 1, 전대뇌동맥 영역 1, 내경동맥 영역 1, 대뇌피질 중 중앙회(Central gyrus) 부분을 침범한 경우가 1명이었다(Table 2).

평균 23일이 지나 시행한 운동유발전위 검사에서 반응이 나타난 군을 I 군이라 하였으며 반응이 나타나지 않은 군을 II 군으로 하였다. 두 군으로 나누어 입원 당시 기본적인 특징(성별, 연령, 임상평가 척도)들을 비교해 보았을 때 양 군간에 유의한 차이는 관찰되지 않았다(Table 1).

2. 운동유발전위 검사 결과

운동유발전위 두부자기자극에 의해 운동유발전위가 적어도 상,하지 어느 한 곳에서라도 유발된 I군은 총 16(48.4%)이었고, 최대두부자기자극으로 운동유발전위가 유발되지 않은 II군은 총 17(51.6%)이었다.

건측 상지의 잠복시간은 24.07±2.48 msec이었고 건측 하지의 잠복시간은 41.84±5.24 msec이었다. 환측 상지의 잠복시간은 27.23±3.74 msec이었고 환측 하지의 잠복시간은 43.87±5.53 msec으로 건측에 비하여 상,하지 모두에서 유의하게 지연되어 나타났다(p0.05)(Table 3).

3. 운동유발전위 검사 결과와 근력과의 관계

I 16명 중 환측 상하지의 초기 근력이 III 등급 이상이었던 경우는 9(56.2%)이었으며, II 17예 중에서는 6(35.2%)에서 III 등급 이상의 근력을 보였다. 재활치료 3개월 후에는 I군에서는 16예 중 15(93.8%)에서 III 등급 이상의 근력이 나타났으나, II군에서는 17예 중 10(58.8%)에서만 III 등급 이상으로 나타났다(p0.05).

4. 운동유발전위 검사 결과와 기능회복과의 관계

I군의 입원 당시 평균 NIHSS 9.12(±5.86)이었으며 mRS 2.81(±1.47)이었다. 3개월 후 NIHSS 2.81(±1.47), mRS 1.62(±1.31)으로 통계적으로 의미있는 변화가 관찰되었다. 하지만 II군의 입원 당시 평균 NIHSS 11.47(±5.53), mRS 3.70(±1.31)이었으나 3개월 후 평균 NIHSS 8.88(±6.02), mRS 2.94(±1.67)으로 의미 있는 변화가 나타나지 않았다(Table 4). 입원 당시에 시행한 I군과 II군 간의 평균 NIHSS mRS는 통계적으로 의미 있는 차이를 보이지 않았으나 3개월 후에는 모두 유의한 차이를 보였다. (NIHSS: p0.008, mRS: p0.023)

5. 운동유발전위 검사 결과와 뇌경색 위치와의 관계

I군에 속한 환자들의 뇌병변의 위치는 기저핵을 침범한 경우가 6(37.5%)로 가장 많았으며 중대뇌동맥 영역을 침범한 경우가 5(31.3%), 뇌교, 대뇌 부챗살, 시상, 전대뇌동맥, 뇌경동맥 영역을 침범한 경우가 각각 1예였다. 반면에 II군에 속한 환자들의 뇌병변의 위치는 중대뇌동맥 영역을 침범한 경우가 11(64.7%), 뇌교 3(17.6%), 대뇌 부챗살 2(11.8%), 대뇌피질 1(5.9%)였다. II군에 속한 군이 중대뇌동맥 영역을 침범한 경우가 더 많았기 때문에 I군에서 보다 뇌경색 병변의 크기가 더 컸다(Table 2). 하지만 이전에 언급한 것처럼 양 군간의 NIHSS, mRS 점수에서는 큰 차이는 없었다.

입원 당시 시행한 brain MRI 에서 병변의 크기가 extensive 이상인(5cm) 뇌경동맥, 전대뇌동맥, 중대뇌동맥 영역을 침범한 뇌경색의 경우에는 NIHSS 14.77(±3.67), mRS 4.44(±0.51) moderate 이하의 뇌경색 보다 높은 점수를 보였으며 운동유발전위 검사 결과에 따라 3개월 후에 서로 다른 기능적 회복을 보여 주었다. 운동유발전위 검사 반응군에서는 입원 당시 NIHSS 15.0(±3.65), mRS 4.28(±0.48)에서 3개월 후 NIHSS 4.85(±4.77), mRS 2.14(±1.67)으로 의미있는 변화가 나타났으나(p0.05) 무반응군에서는 입원 당시 NIHSS 14.63(±3.85), mRS 4.63(±0.50)에서 3개월 후 NIHSS 11.90(±4.98), mRS 3.81(±1.16)으로 통계적으로 의미 있는 변화를 보이지 못했다. 반면에 병변의 크기가 small, moderate였던(5cm) 기저핵, 대뇌 부챗살, 시상, 뇌교, 대뇌피질의 경우에는 운동유발전위에 반응 유무와는 상관없이 통계적으로 의미 있는 변화를 보이지 못했다(Table 5).

6. 운동유발전위검사 결과의 민감도와 특이도

I군에서 상,하지 초기 근력이 III 보다 낮았던 7예 중에서 3개월 후 상,하지 근력이 III 등급 이상의 경우로 호전된 경우는 총 5예였다. , 운동유발전위 검사에 반응이 있다면 비록 초기에 상,하지의 심한 위약감으로 침상치료를 하더라도 약 3개월 후 주변 사람들의 약간의 도움을 통해 보행과 일상활동이 가능할 수 있을 것으로 예측할 수 있는 민감도는 71.4%로 나타났다. 또한 II 군에서 초기 근력이 III 등급 이하였던 11예 중에서 3개월 후 여전히 III 등급 이하의 근력을 보여 독자적인 보행이 불가능한 경우는 8예로 72.7%의 특이도를 보였다.

 

    

실제 임상에서 방사선학적으로 잘 나타나지 않는 미세구조의 침범, 부종이나 기타 원인들에 의해 나타나는 운동 장애를 정확히 파악하고 예측하기는 힘들다. 운동 유발전위 검사는 중추 운동 경로에 대한 객관적인 정보를 제공하는 안전하고 비침습적인 검사이며 비교적 검사 비용이 저렴하고 중증의 환자에서도 반복적으로 사용할 수 있어 위와 같은 경우에 예후 평가를 목적으로 고려해 볼 수 있으나 연구마다 다른 민감도와 특이도 때문에 유용성에 대해 논란이 되고 있다.1)18)

본 연구에서 운동유발전위 검사를 통해 환측 상,하지의 근력 회복을 예측해 보았을 때, I 군은 III 등급 이상의 근력의 회복을 가지고 평가했을 때 약 93.8% 에서 기능 회복을 나타냈다. 이 중에서 초기 근력이 III 등급 이하의 독자적인 보행이 불가능한 경우만 따로 분류해서 예측해 보았을 때에도 약 71.4%에서 근력 회복을 보였다.

이는 운동유발전위 검사가 급성기 환자에서 근력 회복의 예측에 좋은 도구가 될 수 있음을 보여준다. 이와 같은 결과는 운동유발전위 검사의 유용성에 대해 조사한 몇몇의 연구에서도 확인해 볼 수 있다.18-20) 비록 연구 방법이 다르기 때문에 시행한 연구마다 어느 정도의 민감도와 특이도가 차이가 있지만 급성기 뇌졸중 환자에서 운동유발전위 검사가 예후 예측에 유용성이 있다고 보고하고 있다.

초기 근력이 III등급 이상의 어느 정도의 일상활동이 가능한 경우만을 살펴보면 I군에서는 100%, II군에서는 66.7%에서 적어도 1등급 이상의 근력 회복을 보였다. 이는 III 등급 이하에서는 I군은 83.3%, II군은 36.3%와 비교하면 차이가 있다. , 초기 근력이 III 등급 이상이었던 환자들은 운동유발전위 검사의 반응 유무와 상관없이 많은 수에서 근력을 회복함을 알 수 있다. 이러한 결과를 통해서 운동유발전위 검사의 적응증에 대해서 고찰해 보면 초기 근력이 III 등급 이하인 경우, III 등급 이상에서는 1~2개월의 재활 치료에도 별다른 반응이 없는 경우에 운동유발전위 검사를 실시하여 예후 판정을 하는 것이 좋을 것으로 생각된다.

또한, 저자들은 급성 뇌경색 환자에서 뇌손상의 정도를 파악하기 위해 임상적 척도인 NIHSS mRS 점수를 통해 추적 관찰하며 예후 판정을 하였다. I군과 II군 간의 평균 NIHSS mRS는 입원 당시에는 통계적으로 양 군간에 의미 있는 차이를 보이지 않았으나 3개월 후에는 의미있는 변화를 보였다. 이는 운동유발전위 검사의 반응 유무에 따라 NIHSS, mRS 점수가 달라진다는 것을 보여주며 기존에 사용되는 임상적 척도보다 운동유발전위 검사가 더 정확하게 운동기능의 호전 여부를 예측할 수 있다라는 사실을 말해준다.

대부분의 운동유발전위 검사에 관련된 연구들은 피질 병변과 피질하 병변으로 나누어 연구한 것들이 대부분이지만11)12)19)22) 본 연구에서는 뇌 병변을 보다 세분하여 분석하였으며 이를 통해 뇌병변의 크기와 위치가 다를 경우 운동유발전위 검사의 반응 유무에 따라 운동 기능의 회복 여부가 달라지는 것을 확인할 수 있었다.

본 연구에서 뇌 병변의 크기가 5cm 이상의 extensive, very extensive 인 경우, large territorial infarction(뇌경동맥, 전대뇌동맥, 중대뇌동맥 영역의 뇌경색)의 경우는 운동유발전위 검사에 반응을 하는 경우에 통계적으로 의미있는 임상적 호전을 보인 반면에 반응을 하지 않은 군에서는 의미 있는 변화를 보이지 못했다. 반면에 뇌병변의 크기가 5cm 보다 작은 small, moderate 인 경우, 즉 열공성 뇌경색(lacunar infarction)과 같은 경우에는 운동유발전위 검사의 반응 유무에 상관없이 유의할만한 변화가 보이지 않았다. 이를 NIHSS, mRS 점수를 통해서 환산해보면 large territorial infarction이면서 운동유발전위 검사에 반응한 경우에는 NIHSS로는 약 10, mRS로는 2점 가량의 호전을 보였다. 그러나 운동유발전위 검사에서 무반응군이거나 병변의 크기가 5cm 이내의 열공성 뇌경색과 같은 경우에는 운동유발전위 검사의 반응 유무로는 운동기능 회복을 예측할 수 없었다. 하지만 이러한 결과는 운동기능의 회복이 나타나지 않는다는 것이 아니다. 단지 운동기능의 회복의 변화 정도가 작았을 뿐이다(Table 4).

이와 같은 연구 결과를 통해서 저자들은 운동유발전위 검사는 large territorial infarction의 경우에 시행하여 환자들의 예후를 판정하는 데에 유용할 것으로 생각된다. 이는 앞에서 초기 근력이 III 이하의 환자에서 시행하는 것이 바람직하다고 말한 것과 같은 의미를 가진다.

본 연구의 제한점으로는 후향적 연구로 인한 제한점을 보이고 있으며 연구 대상이 적어 상, 하지 각각의 반응에 따른 비교를 세분화하지 못하였고, 급성기에 시행한 검사이기는 하지만 발병 후 평균 23일에 운동유발검사를 실시할 수 있었기 때문에 뇌경색 직후 마비 증상이 가장 심한 때에 검사가 시행 되었다고 보기는 어렵다. 향후 연구에서는 이에 대한 보완이 필요할 것으로 생각된다.

 

    

급성기 뇌졸중 환자의 기능회복 추정에 있어서 운동유발전위 검사는 임상적으로 유용한 검사법이며 초기 근력이 III 등급 보다 낮은 경우, III 등급 이상에서는 1~2개월의 재활 치료에도 별다른 반응이 없는 경우, large territorial infarction과 같은 경우에 운동유발전위 검사를 실시하여 예후 판정을 하는 것이 좋을 것으로 생각된다. 그러나 초기 운동유발전위 검사에 반응이 없다고 반드시 향후의 기능회복이 불량하지만은 않으며 향후 이에 대해서는 보다 많은 연구가 필요할 것으로 생각된다.

중심 단어 : 운동유발전위 검사, 임상 결과 예측.

 

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1)  



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