척추 수술에서 수술 중 신경계 감시 장치 활용의 실제와 최신 지견

수술 술기 및 기기의 발전으로 점차 더 복잡한 척추 변형 교정수술이 가능해지고 있지만, 변형교정각도가 클수록 신경조직에 가해지는 물리적, 허혈적 손상 발생 가능성이 증가하여 사지의 운동 및 감각기능 상실과 장 및 방광기능 저하 등의 신경학적 손상이 발생할 위험이 있다. Scoliosis Research Society(SRS)의 Morbidity and Mortality Committee는 척추 변형 교정수술의 신경학적 합병증은 드물지만, 잠재적으로 매우 치명적인 위험성을 갖는다고 보고하였다[19–22]. 모든 척추 변형 교정 수술에서 후만증(kyphosis), 선천성 척추 측만증(congenital scoliosis), 수술전 기존의 신경학적 이상소견이 있는 경우 위험성이 증가하며(1.3%–3.6%), 척추경 제거 절골술(pedicle subtraction osteotomy, PSO)과 후방 척추체 전 절제술(posterior vertebral column resection, PVCR)과 같은 고위험 술기의 사용은 독립적으로 수술의 위험성을 증가시킨다[23]. 척추 변형 교정 수술 중 발생하는 신경학적 손상의 원인은 비정상적인 해부학적 구조로 인한 잘못 삽입된 척추경 나사못에 의한 직접 손상부터 강직되어 있는 변형에 대한 교정 시 척수를 압박하거나 신연시켜 발생하는 손상, 척수의 부종 및 간접적 허혈(indirect ischemia)과 직접적인 혈관 손상에 의한 직접적 허혈(direct ischemia)에 이르기까지 다양하다(Fig. 1)[24].

Fig. 1. Vertebral column resection for deformity correction. (A) Anteroposterior and lateral radiograph of the spine of a 12-year-old girl who had an advanced congenital kyphoscoliosis with thoracolumbar acute angle kyphosis and left side coronal decompensation. Multiple times of previous surgical and casting treatment failed to stop progression of deformity before. Finally the patient underwent posterior vertebral column resection (PVCR) and posterior fusion with pedicle screws. (B) Postoperative radiograph showing that satisfactory deformity correction. We used MIONM, and no significant signal changes were recorded during and at the end of the operation. The patient had no postoperative neurological deficit after surgery. (C) Significant structural instability is accompanied due to complete disconnection of proximal and distal vertebral column during PVCR. Perfusion of the spinal cord is also likely to be diminished due to segmental vessel ligation and large amounts of intraoperative bleeding.

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1977년 Nash 등에 의해 보고된 SSEP 감시법의 사용은 척추측만증 수술 중의 신경학적 손상 발생률을 크게 감소시키는데 공헌하였다. Nuwer 등이 SRS 회원들을 대상으로 SSEP의 사용 및 그 결과에 대해 설문조사를 실시한 연구결과, 총 97,586건의 척추수술 중 51,263건(53%)의 수술에서 SSEP 감시가 사용되었으며, 92% 민감도, 98.9% 특이도를 보였고, 42%의 양성예측률과 99.9%의 음성예측률을 보였다[3]. 하지만 SSEP 감시의 위양성 변화에 대한 보고가 증가하면서 SSEP 단독 감시에 대한 우려가 대두되었으며, MIONM에 대한 여러 연구들이 진행되었다[25,26]. Quraishi 등이 MIONM을 이용한 성인 변형 교정수술환자 102명을 후향적으로 분석하였고, 100% 민감도, 84% 특이도, 양성예측률은 14%, 음성예측률은 97%였다. 절골술을 포함한 복잡한 변형 교정 수술을 시행한 환자군에서는 67% 민감도, 98% 특이도, 양성예측률은 80%, 음성예측률은 96%였다[5]. Pastorelli 등도 마찬가지로 172명의 측만증 환자의 결과를 발표했으며, MIONM을 사용하여 각각 100%와 98%로 향상된 민감도와 특이도를 확인하였다[27]. 그러나 Hamilton 등은 MINOM에 대한 이전의 연구결과와 상반되는 결과를 보고하였다. SRS morbidity and mortality database에 등록된 100,000례의 척추수술에 대한 분석결과, MIONM을 이용한 65%의 수술에서 수술 후 신경학적 결손에 대한 민감도는 43%, 특이도는 98%, 양성예측률은 21%, 음성예측률은 99%를 보였다[12]. 이 연구결과로 MIONM의 우월성에 대한 추가적인 연구의 필요성이 강조되었다. 보다 최근에 Bhagat 등은 354명의 척추변형수술 환자를 대상으로 한 대규모 후향적 분석연구 결과를 발표했으며, SSEP와 MEP 복합감시의 민감도는 100%, 특이도는 99.3%로 척추 변형 수술에서 MIONM이 단독 감시법보다 우월하다는 근거를 제시하였다[28].

경추 수술은 척수병증, 신경근병증, 척추관협착증, 골절, 종양 등을 포함하는 다양한 경추 질환에서 필수적인 치료방법으로 고령화, 발전된 영상진단 기술, 수술 술기 및 기기의 발달로 지속적으로 증가하고 있다. 신경학적 합병증의 가능성은 척추 변형 교정 수술과 같은 경우보다는 낮지만(0.3%–3.2%) 퇴행성 경추 질환의 수술에서 IONM의 사용은 점점 더 증가하고 있다[29–31]. SSEP가 현재 가장 일반적으로 사용되는 감시 방법으로 수술 중 감시목적뿐만 아니라, 경추 수술을 위한 체위 변경 후 척수 및 신경근에 대한 평가에 이용된다[32–34]. 그러나 단독 SSEP 감시의 낮은 특이도에 대한 보고로 많은 연구자들은 고위험 경추수술 중 단독 감시방법으로 사용하지 말 것을 권장하였다[2]. 한편, MEP 감시법에 대해서 Clark 등은 퇴행성 경추척수증 환자의 수술에서 71%의 민감도, 94%의 특이도를 보고하였으며, Hilibrand 그룹에서 427명의 경추 수술 환자들을 후향적으로 분석하여 SSEP와 MEP 감시법을 비교한 연구에 따르면, 총 12명의 환자에서 수술 도중 유의미한 MEP 진폭의 감소가 나타났고, 이 중 수술 종료 전에 MEP 진폭이 회복된 10명은 새로운 신경학적 결손은 없었다. 수술 종료시까지 MEP 소실이 지속되었던 나머지 2명은 수술 후 위약감이 발견되어, MEP 검사는 100%의 민감도 및 특이도를 기록했다. 반면, 수술 중 유의미한 MEP 변화를 보인 12명 중 9명은 SSEP에서 아무 변화가 없었으며, 수술 후 위약감이 발견된 2명의 환자 중 1명만 SSEP의 이상소견이 기록되어 25%의 민감도, 100%의 특이도를 기록했다. 따라서 저자들은 경추수술 중 운동신경로 감시에 대해서 MEP가 더 우월하다는 근거를 제시하였다. 마찬가지로 Kim 등도 200명의 전방경추수술 환자들을 후향적으로 분석하여 MEP 감시의 유용성에 대해서 보고하였다[35]. 또한, Fujiwara 등은 경추 후궁 성형술후 발생하는 제5경추 신경근 마비의 감시에 대해서 MEP의 유용성에 대해서 보고하였으며, 수술 종료 직후 확인된 급성형 마비의 경우 예측 가능하였으나, 이후 발생하는 지연성 마비는 예측하지 못했다[36]. 앞서 기술한 바와 같이 SSEP 또는 MEP 단독감시의 안전성에 대한 우려가 보고되면서 MIONM이 경추부 감압수술 중 신경계 감시의 신뢰도를 개선하기 위한 보완방법으로 모색되었으며, MIONM에 대한 연구들이 발표되었다[2]. Eggspuehler 등은 246명의 수술중 MIONM을 사용한 경추부 척추관 협착증 환자에 대한 전향적 연구를 통해서 83.3%의 민감도와 99.2%의 특이도를 보고한 반면, Lee 등은 경추 후방 수술중 MIONM을 사용한 182명의 환자들을 후향적 분석한 결과, 50%의 민감도와 100%의 특이도를 보고했다. 하지만 낮은 민감도에도 불구하고, 저자들은 MIONM의 유용성을 지지하였으며, 경추 후방수술후 발생한 지연성 제5경추 신경근 마비가 위음성결과에 영향을 준 것으로 설명하였다[37].

경추 수술중 신경계 감시장치의 사용을 지지하는 많은 연구들이 보고되었지만, 일반적인 경추 수술에서 신경계 감시장치를 일괄적으로 사용하는 것이 유용한가에 대해서는 이견이 많다. Traynelis 등은 척추 종양이나 변형 등을 제외한 일반적인 퇴행성 및 외상성 그리고 기타 척추 질환에서 경추 수술을 시행받은 환자 720명을 대상으로 후향적으로 분석한 결과, 신경계 감시장치를 사용하지 않아도 안전하다는 결과를 보고하였으며[38], Ajiboye 등도 일반적인 경추 전방 추체간 유합술(anterior cervical discectomy and fusion, ACDF) 증례 15,395건을 분석하여 신경계 감시 장치를 사용한 경우와 그렇지 않은 경우에 신경학적 합병증의 발생빈도 차이가 없었다고 보고하였고, ACDF 수술중 신경계 감시 장치를 사용하는 빈도가 점차 감소하여 2011년 이전에는 약 30% 정도였으나, 이후 지속적으로 감소하여 10% 이하로 줄어들었다고 보고하였다[39]. 하지만 ACDF와 같은 일반적인 술식에서도 후종인대 골화증이 심하게 척수를 압박하고 있는 경우 등에서는 수술중 신경계 감시 장치가 유용함을 보고하고 있는 연구도 있다[40]. 저자의 경우, 일반적인 경추 신경근 병증 환자의 수술에서는 수술중 신경감시 장치를 사용하지 않지만, 변형이 심하거나 척수압박이 심한 척수증에 대한 수술의 경우 MIONM을 활용하여 신경학적 합병증을 최소화하고 있다(Fig. 2).

Fig. 2. Anterior corpectomy for cervical myelopathy with OPLL. (A) CT sagittal and T2 sagittal MRI image of the cervical spine of a 52-year-old woman who had a compressive myelopathy due to ossification of posterior longitudinal ligament (OPLL) at C5-6. (B) The patient underwent anterior corpectomy and OPLL resection after posterior decompression. MIONM was stable for the entire duration of the operation. Postoperative CT and MRI sagittal image showing that satisfactory decompression of spinal cord. The patient had significant improvement in gait disturbance and neuralgia before the operation, and there were no postoperative neurological deficits.

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척추종양 수술에서 신경계 감시장치의 진단적 가치에 대해서는 많은 연구들이 발표되어 왔다. Daniel 등은 수질내(intramedullary) 종양의 경우, 수술 중 신경계 감사장치를 사용한 환자에서 신경학적 결손이 감소하는 경향을 발표하였고[41], Sutter 등은 MIONM을 사용한 경막내(intradural) 종양 환자 109명을 조사하여 92%의 민감도와 99%의 특이도를 보고하였다[42]. Forster 등이 경막내 종양제거 수술을 시행한 203명의 환자들을 후향적으로 분석한 연구에서 47명(23.2%)의 환자에서 유의미한 변화가 관찰되었고, 수술 후 신경학적 결손에 대한 SSEP의 민감도와 특이도는 각각 94.4%와 96.8%, MEP는 각각 95%와 98.9%였다[43]. 경막내 수외(intradural extramedullary, IDEM) 종양에 대해서도 긍정적인 연구결과들이 발표되었다. Korn 등은 100건의 증례에 대해서 분석한 결과, 민감도와 특이도는 각각 94.4%와 96.8%, 양성예측률은 82%, 음성예측률은 95%를 보였다[44]. Harel 등도 41명의 경막내 수외 종양 제거수술 환자에 대해서 분석했을 때, 민감도와 특이도는 각각 75%와 100%, 양성예측률은 100%, 음성예측률은 97%를 보였다[45]. 수술중 신경계 감시 장치를 사용하지 않은 환자군과의 비교 연구결과에서도 MIONM의 유용성을 뒷받침해주는 결과가 보고되었다. Sala 등은 수질내 척수종양 절제 수술을 시행한 환자들중 MIONM을 사용한 환자군 50명과 사용하지 않은 환자군 50명을 비교하여 MIONM 환자군에서 유의하게 양호한 신경학적인 예후를 보고하였다[46]. 척수 종양 수술에서는 D-파형의 감시를 통해 더욱 정확한 신경학적 예후를 예측할 수 있다고 알려져 있다. MEP가 소실된 이후에도 D-파형의 진폭이 50% 미만으로 감소한다면 이는 수술 후 일시적 운동 결손을 의미하는 것이지만, D-파형의 진폭이 50% 이상 감소한 경우, 수술 후에 영구적인 운동기능 저하가 나타남을 의미한다고 알려져 있다[47,48].

2018년에 Kumar 등은 전이성 척추 종양(metastatic spine tumor) 수술중 신경계 감시를 시행한 135명의 환자들을 분석한 연구결과를 발표하였다. 수술전 American Spinal Injury Association(ASIA) 등급 D(척수 손상 이하 부위 도수 근력 등급 3 이상) 이상인 환자들에서 MIONM을 사용하여 기준신호(baseline signal)를 안정적으로 기록할 수 있었으며, 민감도와 특이도는 각각 99.1%와 100%, 양성예측률은 100%, 음성예측률은 92.9%로 보고하였다. 그러나 수술 전 ASIA등급 A에서 C까지의 환자에서는 비용-효과(cost-effective)를 고려할 때 추천되지 않으며, 기기 고정술 및 감압술이 필요한 ASIA등급 A또는 E 환자에서의 유용성을 보고하였다[49].

또한 SSEP는 수질내 척수종양 수술에서 척수내 종양에 접근을 위한 척수절개(myelotomy)시 척수 후방의 중앙부(midline)의 위치를 정확히 찾는 데 유용하게 사용되고 있다. 척수종양 수술후 발생할 수 있는 후주이상증후군(dorsal column dysfunction syndrome)은 대부분 척수절개술 중 발생한 척수 후주 손상이 원인으로 이를 예방하기 위해서 정확한 중간선 접근이 필요하다. 육안으로 해부학적 구조물을 파악해 중간선을 정할 수 있으나, 종양으로 인해 구별하기 어려운 경우가 흔히 있으며, 이때 SSEP를 이용한 후주지도화(dorsal column mapping)로 생리학적 중앙부를 찾을 수 있다(Fig. 3)[47,48].

Fig. 3. For removal of intramedullary ependymoma in cervical spine of a 64 years-old male patient, the phase-reversal technique of dorsal column mapping for intraoperative midline localization during posterior myelotomy, to avoid the dorsal column dysfunction syndrome (numbness, painful dysesthesias below the surgical level, proprioceptive loss, and gait dysfunction). The dorsal median raphe, which is the point (B) at which the phase of the recorded SSEP is switched by applying stimulation from A to B, C in the horizontal direction in the spinal cord can be confirmed. SSEP: somatosensory evoked potential.

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