제29차 대한당뇨병학회 추계학술대회가 지난해 11월7일부터 8일까지 경주현대호텔에서 개최됐다. 이번 연수에서 발표된 내용중 이종하 교수의 당뇨병성 신경병증의 전기생리를 게재한다.
당뇨병성 신경병증의 전기생리
경희의대 재활의학과 이종하
당뇨병성 신경병증은 오래 지속되는 1형과 2형 당뇨병 환자의 약 50%에서 생긴다. 당뇨병의 합병증으로서 신경병증의 지속은 당뇨병 유병기간과 혈당조절과 관련이 있다. 당뇨병성 신경병증의 임상소견은 다른 신경병증과 유사하기 때문에 다른 원인을 구분한 후에 진단이 가능하다.
일반적으로 신경병증의 진단은 전기검사로 이루어지는데, 전기검사는 특히 당뇨병성 신경병증의 여러 아형을 구분하는데 도움이 된다. 당뇨병성 신경병증의 기술에 앞서 기본적인 전기검사와 신경과 근육생리를 이해하는 것이 필수적이므로 먼저 전기진단 그리고 각 병증에서 전기검사 소견을 설명하고, 당뇨병성 신경병증의 전기생리를 소개하고자 한다.
전기검사, 당뇨병성 신경병증 여러 아형 구분 도움
전기진단검사는 이전에는 말초신경계 이상을 검사하는데 주로 사용하였으나 최근에는 기술의 발달로 신경근육이음부 검사, 근육활동전위 정량검사, 중추신경계의 간접평가 등으로 검사범위를 확장하고 점차 세분화하고 있다.
그러나 전기진단검사는 다른 검사와 마찬가지로 신경근육계의 진단에 사용되는 보조적인 수단으로 정확한 임상진단을 위해서는 세밀한 병력조사와 진찰이 선행되어야 한다.
전기진단의 목적은 어떤 병변이 운동단위(하나의 신경과 그것의 지배를 받는 근섬유들로 구성)의 어느 곳을 침범하고 있는가 확인하고, 그 병변이 국소적 또는 전신적인 것인지 판별하며 그리고 그 병변의 진행을 평가하는데 있다.
전기진단검사는 크게 신경전도검사와 침근전도검사로 나누어진다. 신경전도검사에는 기본적으로 운동신경전도검사, 감각신경전도검사, 근위부 신경전도검사(F파, H반사) 등이 있고, 신경근육이음부 평가를 위한 신경연속자극검사가 있다. 그리고 침근전도 검사는 휴식기 근육검사, 약한 수축기 근육검사, 강한 수축기 근육검사 등으로 구성된다.
운동신경검사는 운동신경을 자극하고, 그에 따라 발생하는 복합근활동전위(CMAP, compound muscle action potential)를 기록하는 검사이다. 자극강도는 최대초과자극(supramaxial stimulation)을 이용하며, 측정된 활동전위의 잠복기(latency), 진폭(amplitude), 전도속도(conduction velocity), 시간분산(temporal dispersion) 등을 평가한다. 일반적으로 상지에서는 정중신경, 척골신경, 하지에서는 비골신경, 경골신경을 검사한다.
감각신경검사는 감각신경을 자극하여 그에 따라 발생하는 신경 내 발생하는 전위의 합을 기록하는 검사이다. 신경의 근위부에서 자극하고 원위부에서 기록하는 역향성 방법(antidromic method)을 주로 이용하며, 일반적으로 상지에서는 정중신경, 척골신경, 하지에서는 표재비골신경, 비복신경을 검사한다.
근위부 신경전도검사중 F파 검사는 말초신경의 근위부, 신경근 및 그 주위의 병변을 찾을 때 이용하는 검사이다. 운동신경에 최대초과자극을 가하면 CMAP가 나타난 후 긴 잠복기를 가진 작은 진폭의 활동전위가 나타나는데, 이 전위가 F파다.
말초신경에 가해진 자극전위는 Aα 운동신경섬유를 따라 역행하여 전각에 이르고 다시 Aα 운동신경섬유를 통하여 원위부로 전달되는데, 이것은 반사궁을 통하지 않는 일종의 반발 현상이다. F파는 모든 운동신경에서 구할 수 있으나, 일반적으로 상지에서 정중신경, 척골신경, 하지에서 비골신경, 경골신경을 검사한다.
후경골신경을 준최대자극으로 자극하면 장딴지근에서 CMAP과 함께 다른 활동전위(H파)가 나타난다. H파는 M파보다 역치가 낮아 약한 자극으로 유발되며, 자극강도가 증가하면 H파는 사라지고 M파가 커지며 F파가 나타나게 된다.
H파는 자극이 Ia 감각신경섬유를 통해 척수 후각으로 들어가고 단일연접반사궁을 거쳐 Aα 운동신경섬유를 타고 돌아오는 반사파이다. 영유아기에는 여러 근육에서 발견이 가능하나 성인은 장딴지근에서만 발견된다.
침상전극을 근육에 삽입할 때 근막이 손상되며 전류가 발생하는데, 이로 인해 생기는 전위를 삽입활동전위(insertional activity)라 하며, 그 후에는 전기적으로 고요해지고, 삽입된 전극의 끝이 종판에 닿게 되면 쉬 소리를 내는 자발전위가 나타난다. 이를 종판잡음(end plate noise)이라 하는데, 이는 아세틸콜린의 불규칙적인 방출에 의한다.
신경손상 등으로 근막이 불안정해지면 삽입활동전위의 증가와 함께 비정상 자발전위(abnormal spontaneous activity)가 나타나는데, 근세동전위(fibrillation potential, FP), 양성 예각파(positive sharp wave, PSW), 속상수축(fasciculation) 등이 이에 속한다. 이런 비정상자발전위는 일반적으로 탈신경 상태에서 발생하며 수상 3주 후부터 현저하게 나타난다.
약한 근육수축을 하면 한 개의 운동단위에서 나오는 근섬유의 활동전위를 분리하여 관찰이 가능한데, 이때의 전위를 운동단위 활동전위(MUAP, motor unit action potential)라 한다.
이 전위의 모양은 이상성(biphasic) 또는 삼상성(triphasic)이며, 진폭은 0.3∼5mV, 기간은 3∼6msec 정도인데, 다상성(polyphasic)으로 변하면 비정상으로 간주한다.
약한 수축기에 분리되어 잘 보이던 운동단위의 모양은 다른 운동단위와 섞여 그 개개 모양의 구별이 어려워진다(간섭효과, interference 효과). 이런 상태를 간섭양식 또는 동원양식이라 하며 근육병변과 신경병변에서 그 양상이 특징적으로 다르게 나타난다.
침근전도검사, 손상된 신경근 또는 신경섬유가 지배하는 근육에서 비정상자발전위 나타나
전각세포병증에는 근육위축성 가쪽경화증(ALS), 척추근육위축증(SMA), 소아마비(poliomyelitis), 척수구멍증(syringomyelia) 등이 있는데, 이런 병증의 경우 운동신경전도검사 소견은 일반적으로 정상 또는 정상과 비정상 경계부 범위에 있으며, 중증인 경우 활동전위전위 진폭감소를 보일 수 있다.
그러나 감각신경전도검사는 정상으로 나타난다. 침전도검사를 하면 휴식기에는 다발성의 비정상 자발전위, 빈번한 속상수축, 약한 수축기에는 다상성 운동단위, 거대전위(5mV 이상), 그리고 강한 수축기에는 불완전 간섭양식(interference pattern) 등의 소견을 보여준다.
신경섬유병증은 분류기준에 따라 다음과 같이 다양하게 나눌 수 있다: 신경근병증, 근위부 신경병증, 원위부 신경병증; 탈수초화 신경병증, 축삭침범 신경병증; 외상성 신경병증, 포착성 신경병증; 단발성 신경병증, 다발성 신경병증.
추간판 탈출증의 경우 운동 및 감각신경전도검사 모두에서 비교적 정상범위에 속하고, 근위부 및 원위부 신경병증이 있는 경우 운동 및 감각신경전도검사 모두에서 비정상 소견을 보인다. 침근전도검사 소견은 손상된 신경근 또는 신경섬유가 지배하는 근육에서 비정상자발전위를 나타낸다.
근육병증을 그 원인을 기준으로 구별하면 근육퇴행위축, 염증성 근육병증, 대사성 근육병증으로 나눌 수 있다. 근육이 주된 병증 부위이므로 운동신경 및 감각신경 전도검사는 모두 정상범위에 속한다. 침전도검사 소견은 휴식기에 일반적으로 정상이나 가끔 단발성 비정상 자발전위를 보일 수 있다.
그러나 다발성 근염처럼 특별한 경우에는 빈번한 자발전위가 나타난다. 약한 수축기에는 작은 진폭, 짧은 기간을 가지는 다상성 운동단위전위, 강한 수축기에는 작은 힘에도 쉽게 완전 동원되는 간섭양식을 보여준다.
당뇨병 신경병증, 1형 당뇨병을 가진 어린이도 생길 수 있어
당뇨와 관련된 신경병증은 다음과 같이 분류된다: 원위 대칭 감각 또는 감각운동 다발신경병증, 자율신경병증, 당뇨병 신경병증 악액질, 다발신경근병증, 대뇌 신경병증, 단발신경병증.
당뇨병 신경병증의 유병율은 정확하게 알려져 있지 않으나 5∼66% 정도로 추정된다.
당뇨병 신경병증의 발생 위험도는 당뇨병 유병기간, 고혈당증 조절, 망막병증과 신장병증 유무와 관련이 있다. 그러나 당뇨병 신경병증은 1형 당뇨병을 가진 어린이에서도 생길 수 있다.
Bao, Wong 등이 85804명을 대상으로 한 연구에서 당뇨병의 유병율은 1.3%였고(1형 당뇨병 27%, 2형 당뇨병 73%), 1형 당뇨병을 가진 환자 중 66%가 신경병증을 가지고 있었는데, 전신 다발신경병증 54%, 무증상 손목터널증후군 22%, 증상 손목터널증후군 11%, 내장 자율신경병증 7%, 기타 단발신경병증 3%를 차지하였다.
2형 당뇨병 환자의 경우 전신 다발신경병증 45%, 무증상 손목터널증후군 29%, 증상 손목터널증후군 6% 자율신경병증 5, 기타 단발신경병증 3%였다. 모든 당뇨병 환자 중에서 66%만 객관적인 소견을 보였고, 단지 20%만 증상이 있었다.
당뇨병 신경병증의 가장 흔한 형태는 원위 대칭 감각 다발신경병증(distal symmetric sensory poly neuropathy, DSPN)이다. 감각손실은 발가락에서 시작하며 시간이 지남에 따라 하지로 진행한다.
감각 신경병증은 손에서도 생길 수 있는데, 먼저 손가락을 침범하고 점차 근위부로 진행하며, 결과적으로 장갑-스타킹 착용부위 범위(glove-stocking distribution)로 퍼진다. 심한 병증의 경우 복부에도 감각손실이 있는데, 중심부에서 외측으로 퍼지나 등은 보존된다.
환자들은 자주 발과 하지에서 저림, 찌르는 통증, 타는듯한 통증, 깊은 통증을 호소한다. 감각손실은 심한 병증을 가진 환자에서 피부궤양, Charcot 관절의 발생 위험을 증가시킨다.
진찰을 해보면 손과 발 전체에서 감각손실이 있고, 심부 건반사의 저하가 있다. 발 내부근과 발목 배측굴근의 경한 위축과 약화를 보일 수 있지만 의미있는 약화는 흔치 않다. 진찰에서 운동신경약화 증상이나 소견은 발견되지 않지만 종종 임상적으로 의미가 있을 수 있는 근전도 소견이 있을 수 있다.
원위 대칭 감각 다발신경병증, 당뇨병 신경병증의 가장 흔한 형태
감각신경전도검사가 DSPN의 진단에 가장 민감한 신경전도검사법이다. 증상이 없는 당뇨병 환자의 약 50%에서 감각신경활동전위(sensory nerve action potential, SNAP)의 진폭과 전도속도의 감소가 있고, 증상이 있는 환자의 80%에서 감각신경전도에 이상이 있다.
대체로 이상은 하지의 원위부에서 처음 발견된다(장딴지신경과 발바닥신경). 감각신경이 운동신경보다 먼저 침범된다. 임상적으로 신경병증이 있는 환자는 SNAP의 원위잠시가 지체되고, 전도속도도 감소한다.
병증의 비교적 초기에 H반사가 없어지고, 잠시 지체가 나타난다. 어떤 환자에서는 중심감각전도(central sensory conduction)의 이상이 나타나는데, 감각신경 유발전위검사(evoked potential)검사를 통해 평가할 수 있다. 진동, 온도에 대한 감각저하도 보이며, 자율신경기능검사에서 이상이 있을 수 있다.
운동신경전도검사는 감각신경보다는 경하지만 유사한 소견을 보인다. 신경전도속도의 감소는 감각신경처럼 정상치의 15∼30% 정도 일어나지만, 때때로 정상치의 30% 이상 감소한다(탈수초화 소견). 원위 운동신경잠시는 경하거나 중등도로 지체될 수 있다(특히 하지에서). 발 내부근에서 기록한 복합근활동전위(CMAP, complex muscle action potential)의 진폭이 감소하거나 심지어 CMAP이 나타나지 않을 수 있다.
당뇨병 환자에서 분절 탈수초화(segmental demyelination)의 일반적인 예상에도 불구하고 전도차단이나 시간분산(temporal dispersion)은 DSPN의 10% 이하에서 나타난다. F파 검사를 해보면 운동신경지체는 꽤 퍼져있고, 원위부보다 덜하지만 근위부도 느리게 된다.
F의 잠시와 시간분산은 가장 민감한 진단지표 중의 하나이고, 임상적으로 두드러지지 않은 말초 신경병증을 가진 환자에서 가치가 있다. 전신 신경병증을 가진 환자는 또한 안면신경에서 잠시 지체를 보인다.
일반적으로 감각, 운동신경전도의 이상은 질병의 심한 정도, 혈당조절 여부와 밀접한 관련이 있다. 비골신경과 정중신경의 전도검사는 임상상태의 심한 정도와 밀접한 관계가 있다.
오래 당뇨병이 있었던 환자가 최근에 진단된 환자가 보다 더 나쁜 근전도소견을 보여주며, 이전에 당뇨병진단을 받지 않은 환자에서 말초신경이상을 찾아내는 도구로 근전도가 이용될 수 있다.
DSPN을 가진 환자의 하지 원위부 근육에서 근세동전위(fibrillation potential, FP)와 양성 예각파(positive sharp wave, PSW)가 나타나는데, 당뇨병이 오래된 경우 상지에서도 나타난다. 증상이 없는 환자는 발의 내부근에서 이런 비정상 자발전위가 발견될 수 있다. 이와 함께 MUAP 동원감소, 운동단위 진폭과 기간 증가 등의 소견을 동반할 수 있다.
자율신경병증은 대체로 DSPN과 같이 나타난다. 환자들은 비정상 발한, 체온조절이상, 안구나 구강건조, 홍채이상, 심장부정맥, 체위 저혈압, 위장이상, 비뇨기계 기능장애 등의 소견을 가진다.
심한 자율신경병증 환자의 대부분 DSPN 동반
심한 자율신경병증을 가진 환자의 대부분은 DSPN의 소견을 동반한다. 교감신경 피부반응검사을 포함하는 자율신경기능검사는 비정상이다. 발기부전과 요실금을 평가하기 위해 음부신경 전도검사와 팽대해면체근(bulbocarvenosus)과 항문 조임근에 대한 침근전도검사를 실시할 수 있다.
신경병증 악액질(diabetic neuropathic cachexia, DNC)은 당뇨병 신경병증의 드문 형태인데, 여자보다 남자에서 더 흔하고, 일반적으로 50대와 60대에서 생긴다. 대부분의 DNC는 장기손상(망막병증, 신장병증)으로 인한 전신적인 합병증은 가지지 않는다.
심한, 전신 통증성 이상감각이 몸통과 사지에서 갑자기 시작되고, 심한 체중저하를 동반한다(가끔 원래 체중의 60%까지). 자주 우울증과 발기부전이 있다. 심한 감각증상에도 불구하고 감각손실은 일반적으로 경하다. 심부 건반사는 대개 대칭적으로 감소한다.
어떤 환자는 허약과 근육위축을 가지는데, 아마 체중감소와 관련이 있다. 신경병증은 2년 이내에 저절로 좋아지고 체중회복이 된 후 통증성 감각이상이 회복된다. DNC는 드물게 재발한다.
비대칭 통증성 당뇨병 다발신경근병증(asymmetric painful diabetic polyneuropathy)은 당뇨병 신경병증 중 가장 흔히 알려진 형태이다. 다발신경근병증은 2형 당뇨병을 가진 환자에서 더 흔히 생기며, 하배부, 고관절, 대퇴부에서 심한 통증이 편측에서 시작되고, 며칠이나 몇 주 이내에 관련된 하지의 근위와 원위부에서 위축과 허약이 뚜렷해진다.
환자의 약 1/2은 저림과 이상감각을 호소한다. 심한 신경근 통증과 허약 때문에 불필요한 수술을 받는 경우도 가끔 있다. 시작은 대개 편측에서 시작하지만 몇 주나 몇 달 이내에 반대측 하지를 침범하는 것이 흔하다.
당뇨병 근육위축(amyotrophy)이 양측에서 동시에 시작한다. 그럼에도 불구하고 그런 경우에 신경침범은 일반적으로 비대칭적이다. DNC처럼 다발신경근병증에서도 자주 심한 체중감소가 있다. 신경병증은 몇 주 또는 몇 달에 걸쳐 천천히 또는 계단 형태로 진행한다.
근위부 근육만 침범한다고 잘못 알려진 경우가 있는데, 실제 진찰을 해보면 근위부와 원위부 근육 모두 약화되어 있다. 때때로 중복된 DSPN의 영향으로 경한 스타킹-글러브 감각손실을 보인다. 결국 이 신경병증은 점차 안정화되고 천천히 회복하지만, 많은 경우에 위약이 남게 된다.
흉부 단발 또는 다발신경근병증이 요천추 신경총 침범에 관계없이 생길 수 있다. 통증은 흉곽벽의 후외측에서 시작하여 앞쪽 복부로 방사되며, 복부에서 감각저하가 나타난다. 드문 경우에 근육약화에 이차적으로 복벽의 돌출이 관찰된다. 가끔 상지의 약화가 생기기도 하는데, 이것은 아마 경부 다발신경근병증/신경총병증의 동반에 의한 것으로 생각된다.
DSPN을 같이 가지는 환자의 경우 전신 축삭 감각운동 다발신경병증의 근전도소견을 보인다. 당뇨병 근육위축에 대한 신경전도검사와 침근전도검사는 신경근과 신경총에서 다발 축삭손상을 나타낸다.
SNAP는 없거나 진폭이 낮고, 원위잠시는 정상이거나 약간 지체되어 있다. CMAP은 영향 받은 근육에서 진폭이 감소하고, 원위잠시는 SNAP와 같이 정상 또는 약간 지체되어 있다.
F파도 또한 나타나지 않거나 잠시가 지체된다. 신경병증이 있는 사지의 전도속도는 정상이거나 약간 감소한다. 자율신경검사는 대개 비정상 땀분비, 심장미주반사, 부신기능을 보여준다.
신경병증이 있는 사지의 전도속도 정상이거나 약간 감소
침근전도검사를 하면 영향 받은 사지의 근위와 원위 근육, 척추주위 근육에서 양성 예각파와 근세동전위가 나온다. 약한 근육에서 MUAP의 동원이 감소한다. 신경재분포가 일어남에 따라 큰 진폭, 긴 기간, 다상성의 MUAP가 나타날 수 있다.
이 당뇨병 신경병증은 몇 주와 몇 달에 걸쳐 점차적으로 통증없이 진행하는 허약현상을 사지의 근위부와 원위부에서 보인다. 또 특발성 만성 염증 탈수초 다발신경병증(idiopathic chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy, idiopathic CIDP)을 닮는다. 이 신경병증은 당뇨병 1형과 2형 모두에서 생길 수 있으나 2형에서 더 흔하다.
허약은 원위부와 하지에서 더 심하나, 하지 근위부와 상지에도 생길 수 있다. 또 팔도 일반적으로 침범하며 주로 원위부 근육의 약화가 일어난다. 전형적인 당뇨병 신경병증과 달리 하지 근위부와 등에는 심한 통증이 없고, 운동신경 약화는 대개 대칭적이다.
그러나 DSPN을 동반할 경우 원위부 이상감각(dysesthesia)이 자주 나타난다. 스타킹-장갑착용범위 부위를 따라 감각소실과 심부 건반사의 저하가 있다. 대부분의 환자는 치료에 관계없이 시간이 지남에 따라 좋아진다.
근전도검사는 심한 전신 감각운동 다발신경병증의 소견을 가진다. 신경전도검사는 SNAP과 CMAP이 없거나 진폭감소, 신경전도속도감소, 원위잠시 지체, F파의 부재 또는 잠시 지체 등을 보여준다. 그러나 전도차단과 시간분산(temporal dispersion)은 흔하지 않다. 때때로 탈수초화 소견을 보여주지만 특발성 CIDP보다 일반적으로 더 축삭손상을 가진다.
침근전도에서는 척추주위근육을 포함하여 전신부위에서 근세동전위와 양성 예각파가 나온다. 자율신경검사는 비정상 땀분비, 심장미주반사, 부신기능을 보여준다.
대뇌단발신경증, 당뇨병에서 관찰되는 국소신경병증의 하나
당뇨병에서 관찰되는 국소신경병증의 하나는 대뇌단발신경증이다(cranial mononeuropathy). 7번 신경마비가 가장 많고, 외안근을 지배하는 뇌신경이 침범된다(3번, 6번, 4번 뇌신경마비 순서로 흔하다).
두통이나 안구 주위 통증이 있은 지 몇 시간에서 며칠 뒤에 마비가 시작된다. 그리고 신경기능의 완전소실이 몇 시간에서 하루 이내에 일어난다. 그러나 홍채기능은 유지되고, 회복은 3∼5개월이 걸린다. 허혈이 기능장애의 1차 원인이다.
사지 국소 단발신경병증은 더 경한 전신 말초 감각운동 신경병증을 가진 환자에서 흔히 발견된다. 이 단발신경병증에는 손목터널 증후군, 팔꿈치터널 증후군, 대퇴 신경병증, 비골 신경병증, 외측 대퇴 피부 신경병증 등이 있다. 이런 개별 신경병증이 동시에 나타나는 다발 단신경병증(mononeuropathy multiplex)이 생길 수도 있다.
당뇨병 신경병증에서 가장 문제가 되는 것은 이런 국소 단발신경병증과 다른 신경병증과 혼합되어 나타나는 것이다. 흔한 소견은 하나 이상의 단발신경병증(손목터널, 팔꿈치터널, 족하수, 안구운동마비 등)과 함께 나타나는 전신 감각운동 말초 신경병증이다.
정중신경과 척골신경이 흔히 침범되고, 비골두에서 비골 신경병증이 다음으로 생긴다. 좌골신경, 대퇴신경, 뇌신경(동안신경, 외전신경, 안면신경) 등은 가끔 침범된다.
근전도검사는 국소병증에 대한 검사뿐만 아니라 말초신경계에 대한 전반적인 평가가 되어야 한다.
축삭손실(SNAP와 CMAP의 부재나 진폭감소, 전도속도의 경한 감소)과 탈수초화(전도속도 감소, 시간분산, 원위잠시 지체)와 관련된 이상이 전신 신경병증과 관계없이 나타날 수 있는데, 이것은 국소병증이 중복된 것을 의미한다.