1편. 경추 감각운동 장애: 기전과 병리 by Julia Treleaven

※ 이번 강의는 Julia Treleaven 교수님께서 Cervical Sensorimotor Disturbance에 관하여 다루어 주셨습니다. 강의의 순서는 <1. 감각운동조절에 대한 목의 역할 //  2. 원인과 증상 //  3. 목 통증에서 경추의 비정상적인 감각운동조절에 대한 징후와 증상의 근거 //  4. 임상평가 // 5. 관리>입니다. 본 요약정리는 1, 2, 3에 대한 내용입니다,

 

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요약정리를 시작하기 전에 Sensorimotor control에 관하여 시각, 전정기관, 고유수용성 감각, 촉각 정보들 모두 중추신경계로 모이고 중추신경계가 이러한 정보들을 일련의 통합과정을 거친 후에 운동 명령을 내린다는 것을 기억해야 합니다. 특히 중요한 것은 이러한 것들이 Postural stability와 Eye movement control에 사용된다는 것입니다.

 

 

1. 감각운동조절에 대한 목의 역할

지금부터 목이 Sensorimotor와 어떤 관계가 있는지 알아보도록 하겠습니다.

1) Neck muscle spindles per gram of muscle

• 목은 Muscle spindle의 밀집도가 굉장히 높습니다. 목 근육의 Muscle spindle 양을 살펴보면 Obliquus capitis inferior가 근육의 g 당 240개, Obliquus capitis superior가 약 200개 정도 가지고 있습니다. 이는 손의 근육 중 하나인 Opponens pollicis가 g 당 Muscle spindle이 16개인 것을 견주어 봤을 때 목의 근육들이 굉장히 많은 Muscles spindle을 지니고 있음을 알 수 있습니다. 즉 목은 상대적으로 고유수용성 감각기들이 풍부하고 눈과 내이(Inner ear)와 직접적으로 연결되어 있며, 반사작용에 관해서도 연결되어 있으므로 중요한 감각기관으로서 역할을 합니다.

2) Neck central connections

• 목은 중추신경계에서 신경적인 연결을 지니고 있습니다. 목에서 들어오는 고유수용성 감각 정보들은 전정기관의 핵들과 관련이 있고, Central cervical nucleus와도 연결되며, Superior colliculus와도 연결되어 있습니다. (cf. Supeior colliculus는 head나 eye의 movement를 관장하는 기관으로 알려져 있습니다)

3) Neck reflex connections

다음은 경추와 연결된 반사입니다.

① Vestibular ocular reflex: 고개를 돌리면 전정기관들이 불이 켜지고 이는 눈을 반대로 돌리는 반사작용을 발생시킵니다.

② Cervico-ocular reflex: vestibular ocular reflex와 비슷한 방식으로 일을 합니다. 고개를 돌릴 때 목에서의 고유수용성 감각 정보들이 중추신경계로 전달되어 눈을 반대로 움직이도록 합니다. 즉 Gaze stability에 중요한 역할을 하게 됩니다.

③ Vestibular-spinal reflex & Tonic neck reflex: 이 두 가지의 반사들은 Postural stability에 작용합니다.

④ Vestibulo-collic reflex와 Cervico-collic reflex: 목의 근육들을 조절합니다. Trunk를 움직일 때 목의 안정성을 유지할 수 있게 해주고, 목이 한 방향으로 너무 많이 회전할 때는 반대 방향으로 회전시키는 근육들을 수축시켜 과한 회전을 방지해 주는 역할을 합니다. 다만 두 반사의 차이가 있다면 Cervico-collic reflex는 목에서 오는 정보를, Vestibulo-collic reflex는 전정기관에서 오는 정보를 활용하여 동일한 역할을 합니다.

 

Q. 눈이랑 목 근육들은 얼마나 밀접한 관계가 있을까요?

Suboccipital muscles에 손을 올리신 다음에 눈 동자만 굴려보십시오. 후두하근에 불이 들어오는 것을 확인할 수 있습니다. 이는 눈으로 어떤 움직임을 따라가거나 무언가를 봐야 할 때 목이 항상 준비되어있는 상태라는 것을 알 수 있게 해줍니다. 즉 눈이 그곳을 볼 수 있게끔 목이 준비하는 것이죠.

 

Q. 만약 경추에서 오는 정보들이 잘못된다면 어떻게 될까요?

1. Anaesthetic injection cervical joint: 정상적인 사람들에게 Cervical joint에 마취제를 주입했습니다. 그랬더니 휘청거림, 낙상 그리고 눈으로 보는 것이 어려워졌습니다. (Dejung, 1977) [각주:1]
2. Vibration cervical muscles: 주사가 아닌 진동 장치를 목에 접촉 시켜도 비슷한 증상이 나타났습니다. 머리가 돌아가는 것 같은 착각, 눈으로 보는 행위의 어려움, 정상적이지 못한 보행 등이 나타났습니다. (Lennerstrand, 1996 [각주:2], Taylor, 1991 [각주:3] Karnath, 2002 [각주:4],  Bove, 2002 [각주:5])
3. Experimental neck muslce pain: 목에 인위적으로 통증을 유발시켰을 때 Standing balance가 손상되는 것을 확인할 수 있었습니다. (Vuillerme & Pinsault, 2009 [각주:6])

 

Q. 왜 이런 증상들이 발생할까요?

우리의 중추신경계는 눈, 전정기관, 목 등에서 오는 정보를 통합시켜 처리하는데 한곳에서 발생 된 문제로 인해 일관되지 않고 잘못된 통합이 이루어져 Sensorimotor function에 기능장애를 초래하게 됩니다. 이는 자세의 안정성, 눈의 움직임 등의 문제를 만들어 낼 수 있습니다.

 

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2.  원인과 증상

다음은 어떠한 문제들로 인해 눈에 들어오는 정보들이 망가지는지 살펴보도록 하겠습니다.

• Decreased range of motion
• Direct damage mechanoreceptors
• Decreased neuromuscular control - cervical, scapular deep muscles
• Morphological changes in muscle(지방들이 근육 안에 자리를 잡거나 근육이 위축되는 경우)
• Neck pain
• Altered central nerve pain processing - whiplash
• Increased nerve sensitibity
• Inflammation
• Stress / fear avoidance

조금 더 쉽게 이해하기 위해 그림을 보시겠습니다.

 

• Local level: 맨 아래를 보면 Local level에서 어떤 것들이 일어나는지 살펴볼 수 있습니다. Trauma, pain, Inflammation, Stress 등 여러 이유로 Mechanoreceptor에 변형이 발생하게 됩니다. 이러한 변화는 잘못된 정보를 발현시키게 됩니다.

• Secondary level: 잘못된 정보가 올라와서 Visual system과 Vestibular system이 연결을 이루는 단계에도 변형이 생깁니다.

• Central level: 잘못된 조화들이 중추신경계로 올라가게 되면 정보의 통합에 오류가 생기게 됩니다. 이러한 오류들은 다시 일련의 처리 과정들을 바꿀 수 있고 이는 또다시 국소적인 통증이나 염증을 유발할 수 있습니다.

→ 결국 이러한 악순환으로 지속적인 문제를 만들어 낼 수 있다는 것을 기억해야 합니다.

 

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3. 목 통증과 관련한 경추에 비정상적인 감각운동조절에 관한 징후와 증상의 근거

※ 목 통증이 있고 위와 같은 문제가 생긴 사람들에게 어떤 증상이 생길까요?

1) 어지럼증, 불안정성 25-70% (Treleaven et al, 2003 ^[각주:7])
2) 균형감각 손실 (Treleaven et al, 2003 )
3) 시각적 불편함 (Treleaven & Takasaki, 2014 ^[각주:8]): 무언가를 보기 위해 집중이 필요, 눈 피로, 불빛에 민감
4) 환자들의 주관적 증상: 문 지방에 자주 부딪힘, 사람이 지나갈 때 그 방향으로 몸을 트는 증상, 밤에 시야 감소계단 내려갈 때 어려움, 한 쪽 귀에서 삐- 소리귀가 잘 안 들리는 것 같다는 느낌, 청각 검사 시에는 정상

 

※ 이와 더불어 고유수용성 감각의 변화로 다양한 변화가 생길 수 있습니다.

1) Postural error: 머리가 중심을 잘 지키고 있는지에 대한 기능장애
2) 특정 방향으로 움직임을 따라가거나 조절하는 능력 감소
3) Decreased balance (특히 눈을 감은 상태)
4) Increased A-P sway
5) Dcreased dynamic balance : 머리를 회전하면서 걷는 기능 감소, stepping test 감소
6) Decreased coordination : 눈과 목의 독립적인 움직임 어려움. 몸통과 머리의 협응 감소
7) Decreased oculomotor function
    - Decreased smooth pursuit : 눈이 물체를 쫓아가는 능력 감소 (neck torsion이 있는 경우 더 심함)
(cf. neutral position과 torsion 상태를 비교해서 torsion에서 안 좋아지는 것이 발견된다면 목의 문제가 있다는 것을 추측할 수 있습니다.)
    - Decreased gaze stability: 손가락을 가운데 두고 목을 돌릴 때 눈은 손가락을 지속적으로 보는 것
    - Convergence insufficiency: 가까운 물체로 초점을 모으는 것이 어려움 (torsion 상태에서 더 어려움)
    - Decreased cervico-ocular reflex: vestibular에 문제가 생기면 Cervico-ocular reflex가 이를 대신하기 위해 변경이 됩니다

 

※ 다음은 7)  Oculomotor function에 관한 Smooth pursuit test와 관련된 연구를 살펴보겠습니다.

→ 그래프의 위쪽은 우측 아래쪽은 좌측으로 눈이 움직였다는 것을 말합니다. 위 테스트에서는 머리는 중립을 유지하고 몸통을 비틀었을 때 Control 그룹은 눈이 부드럽게 움직이나 Whiplash 그룹은 눈의 시선이 끊기고 불안정한 움직임을 볼 수 있습니다. (cf. 그래프의 가로 막대는 시선이 끊긴 것을 말합니다)

 

※ Whiplash 그룹과 더불어 다음과 같은 문제를 지닌 사람들도 위 그래프와 같은 증상을 호소할 수 있습니다.

1) 외상과 관련 있는 경우 (Schneider et al 2014, 2016)
: [ whiplash/ other significant injury/ cervical disc degeneration/ concussion cervical component]

2) 특발성 목 통증이 있는 경우에도 존재할 수 있지만 하부 경추와 관련된 통증이라면 Sensorimotor에 문제를 지닐 확률은 적습니다. (Treleaven et al, 2012 ^[각주:9])

3) 어지럼증 (Treleaven et al, 2003 ^[각주:10])

4) 나이가 많은 경우 (Quek et al, 2014 ^[각주:11])

 

※ 그렇다면 앞의 내용들과 같은 Sensorimotor control의 결함들은 언제 발생할까요?

→ Sterling 박사님의 연구에 따르면 Sensorimotor control의 결함들은 굉장히 빠른 시일에 나타날 수 있다고 합니다. 다음은 관련된 연구입니다.

1) Dizziness (Sterling et al, 2003)	1) acute whiplash associated disorder를 겪은 40% 사람들이 1주일 이내로 어지러움을 호소했습니다.
2) Joint posiotion error (Sterling et al, 2003)	2), 3), 4) whiplash 부상 6개월 후에도 중증에서 심각한 정도의 증상을 지닌 사람들은 부상 초기부터 joint position error, balance, oculomotor의 문제가 생긴 것을 발견했습니다.
3) Balance (Denher et al 2008 [각주:12])
4) Oculomotor (Hildingson et al, 1990 [각주:13])

→ 그러므로 우리는 sensorimotor와 관련된 증상들이 단순한 만성통증의 결과가 아닌 초기에 발생할 수 있는 문제일 수 있다는 것을 기억해야합니다.

 

※ Sensorimotor function이 변경된다면 예후는 어떨까요? 다음은 예후 관련 연구들 입니다.

1. WAD 직후에 눈의 움직임에 문제가 발견된다면 이런 사람들은 더 만성적인 문제를 지닐 확률이 높다(Hildingsson et al, 1990).
2. 초기에 joint position error를 겪는 경우 만성적인 문제로 이어지는 경우가 많다(sterling et al, 2003).
3. Balance 문제가 초기에 발견된다면 만성적으로 지속되는 경우가 많다(Dehner et al, 2008).
4. 어지럼증은 6개월이 지난 Whiplash 환자들을 살펴봤을 때 통증이나 장애 수준과 상관관계가 높은 것으로 알려져 있습니다(Cobo et al, 2010^[각주:14], Shrieber and Fried 2009^[각주:15] Plequezuelos et al, 2008).
5. Cervicogenic headache, Whiplash 환자에게 어지럼증이 존재하는 경우 치료에 잘 반응하지 않을 수 있습니다(Jull et al, 2005^[각주:16]).

 

 

▶▶▶ 정리해보겠습니다.

우리는 위에서 언급한 다양한 증상들이 다른 시스템들과 어떤 관련을 갖는지 생각해 보아야 합니다. 목 통증이 있고, 어지럼증이나 Sensorimotor 관련 증상을 호소한다면 목의 문제, 목과 전정기관의 문제, 목이 아닌 전정기관만의 문제, 혹은 시각적인 문제의 결과로 나타날 수 있기 때문입니다. 다음 요약정리에서는 이러한 문제들에 대한 감별진단에 관하여 살펴보도록 하겠습니다.

 

 

 

물리치료사 교육단체 업에듀케이션 김한울

 

 

 

 

1. de Jong, P. T., De Jong, J. V., Cohen, B., & Jongkees, L. B. (1977). Ataxia and nystagmus induced by injection of local anesthetics in the neck. Annals of Neurology: Official Journal of the American Neurological Association and the Child Neurology Society, 1(3), 240-246. [본문으로]
2. Lennerstrand, G., Han, Y., & Velay, J. L. (1996). Properties of eye movements induced by activation of neck muscle proprioceptors. Graefe's archive for clinical and experimental ophthalmology, 234(11), 703-709. [본문으로]
3. Taylor, J. L., & McCloskey, D. I. (1991). Illusions of head and visual target displacement induced by vibration of neck muscles. Brain, 114(2), 755-759. [본문으로]
4. Schindler, I., Kerkhoff, G., Karnath, H. O., Keller, I., & Goldenberg, G. (2002). Neck muscle vibration induces lasting recovery in spatial neglect. Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry, 73(4), 412-419.   [본문으로]
5. Bove, M., Courtine, G., & Schieppati, M. (2002). Neck muscle vibration and spatial orientation during stepping in place in humans. Journal of neurophysiology, 88(5), 2232-2241.  [본문으로]
6. Vuillerme, N., & Pinsault, N. (2009). Experimental neck muscle pain impairs standing balance in humans. Experimental brain research, 192(4), 723-729. [본문으로]
7. Treleaven, J., Jull, G., & Sterling, M. (2003). Dizziness and unsteadiness following whiplash injury: characteristic features and relationship with cervical joint position error. Journal of rehabilitation medicine, 35(1), 36-43. [본문으로]
8. Treleaven, J., & Takasaki, H. (2014). Characteristics of visual disturbances reported by subjects with neck pain. Manual therapy, 19(3), 203-207. [본문으로]
9. Treleaven, J., Clamaron-Cheers, C., Jull, G., & Bell, R. (2012). Does the region of pain influence the presence of sensorimotor disturbances in neck pain disorders?. 
   New Zealand Journal of Physiotherapy, 40(1), 37. [본문으로]
10. Treleaven, J., Jull, G., & Sterling, M. (2003). Dizziness and unsteadiness following whiplash injury: characteristic features and relationship with cervical joint position error. 
    Journal of rehabilitation medicine, 35(1), 36-43. [본문으로]
11. Quek, J., Brauer, S. G., Clark, R., & Treleaven, J. (2014). New insights into neck-pain-related postural control using measures of signal frequency and complexity in older adults. 
    Gait & posture, 39(4), 1069-1073. [본문으로]
12. Dehner, C., Heym, B., Maier, D., Sander, S., Arand, M., Elbel, M., ... & Kramer, M. (2008). Postural control deficit in acute QTF grade II whiplash injuries. Gait & posture, 28(1), 113-119. [본문으로]
13. Knibestöl, M., Hildingsson, C., & Toolanen, G. (1990). Trigeminal sensory impairment after soft‐tissue injury of the cervical spine: A quantitative evaluation of cutaneous thresholds for vibration and temperature. Acta neurologica scandinavica, 82(4), 271-276. [본문으로]
14. Cobo, E. P., Mesquida, M. E. P., Fanegas, E. P., Atanasio, E. M., Pastor, M. B. S., Pont, C. P., ... & Cano, L. G. (2010). What factors have influence on persistence of neck pain after a whiplash?. Spine, 35(9), E338-E343. [본문으로]
15. Schreiber, A. L., & Fried, G. W. (2009). Demographic characteristics of 38 patients injured in motor vehicle accidents referred by chiropractors to physiatrists. Journal of manipulative and physiological therapeutics, 32(9), 772-775. [본문으로]
16. Sterling, M., Jull, G., Vicenzino, B., Kenardy, J., & Darnell, R. (2005). Physical and psychological factors predict outcome following whiplash injury. Pain, 114(1-2), 141-148. [본문으로]