연하장애는 뇌졸중에서 51-78%, 파킨슨병에서 80-95%, 근위축축삭경화증의 말기에 80%, 다발성 경화증에서 31.3%, 그리고 치매 환자의 13-57%의 유병률을 보이고 있다¹. 이러한 높은 유병률에도 불구하고, 현재 사용되는 비디오투시연하검사(VFSS)와 내시경연하검사(FEES)는 모든 환자에게 적용하기 어려운 경우가 있다. VFSS는 방사선 노출의 단점이 있으며 영상장치를 이용할 수 있는 상태이어야 하며, FEES는 연하의 인두기에서 화이트 아웃(white-out) 현상으로 인해 흡인을 직접적으로 관찰하기 어렵고, 내시경 튜브가 환자에게 불편함을 주며 정상 연하 생리에 영향을 미칠 수 있다.

초음파는 이러한 제한점을 극복할 수 있는 방법으로 주목받고 있다. 초음파는 비침습적이며 방사선 노출이 없고, 연하 과정에 큰 영향을 주지 않는다. 또한, 설골의 움직임을 평가할 수 있고, 음식의 잔류를 측정할 수 있다. 혀와 턱끝밑근육을 관찰하고 움직임을 평가할 수 있고, 윤상인두근을 관찰하고 보툴리눔 독소를 주사할 때 가이드 역할을 할 수 있다.

최근에는 초음파를 이용한 연하장애 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 이를 임상에 적용하려는 노력이 이루어지고 있다^1-5. 후두개, 갑상연골, 윤상연골, 기관연골고리(trac-heal rings) 등은 초음파에서 저에코(hypoechoic)로 나타난다. 후두개, 갑상연골, 윤상연골은 표면은 고에코(hypere-choic)로 보인다. 성대는 갑상연골을 통해 관찰할 수 있으며, 공기와 기도 점막 사이는 밝은 고에코(hyperechoic) 선형 구조로 보인다. 공기는 초음파가 통과할 수 없기 때문에 후인두벽과 기관의 후벽은 관찰하기 어렵다⁶.

본 논문은 연하장애에 대한 초음파 연구들을 종합적으로 검토하고, 임상에서 쉽게 사용할 수 있도록 그 기본 해부학과 초음파 이미지를 제시하고자 한다.

1. 초음파를 위한 기본 해부학

초음파를 통해 연하장애를 평가하기 위해서는 관련 해부학적 구조물의 위치와 특성을 정확히 이해하는 것이 필수적이다. 주요 뼈와 연골은 설골(hyoid bone), 갑상연골(thyroid cartilage), 윤상연골(cricoid cartilage), 기관연골고리, 경추가 있다. 근육은 설골을 중심으로 위에 위치하는 설골상(sup-rahyoid) 근육으로 digastric, stylohyoid, mylohyoid, gen-iohyoid가 있고, 아래에 위치하는 설골하(infrahyoid) 근육으로 sternohyoid, sternothyroid, thyrohyoid, omohyoid 근육이 있다(Fig. 1). 혀의 근육은 genioglossus, hyoglossus, styloglossus, palatoglossus 근육이 있다. 이들 근육의 기원과 부착을 Table 1에 정리한다.

Table 1 . The origin and insertion of the tongue, suprahyoid and infrahyoid muscles..

Region	Muscle	Origin	Insertion	Other
Tongue	Genioglossus	The superior mental spine on the posterior surface of the mandible	Hyoid bone and inferior portion of the tongue	Most mass of the tongue
	Hyoglossus	Hyoid bone	Lateral surface of tongue	Quadrilateral
	Styloglossus	Styloid process	Lateral surface of tongue
	Palatoglossus	Palatine aponeurosis	Lateral margin of tongue
Suprahyoid	Stylohyoid	Styloid process	Hyoid bone
	Geniohyoid	Inferior mental spine	Hyoid bone
	Mylohyoid	The mandible near the molars	Hyoid bone	Mylo (Greek for molar)
	Digastric	Posterior: mastoid process Anterior: digastric fossa of the mandible	Hyoid bone through the intermediate tendon
Infrahyoid	Sternohyoid	Sternum and clavicle	Hyoid bone
	Omohyoid	Scapula	Hyoid bone
	Sternothyroid	Sternum and clavicle	Thyroid
	Thyrohyoid	Thryoid	Hyoid bone

Figure 1. Anatomy of the neck. (A) The positioning of the hyoid bone is at the C4 level and the cricoid cartilage at the C6 level. It highlights the C7 spinous process as the most prominent palpable feature at this region. (B) The valleculae are found between the roots of the tongue and the epiglottis. The boundaries of the pyriform sinus are also shown, bordered laterally by the thyroid cartilage and medially by the aryepiglottic fold, corniculate cartilage, and cuneiform cartilage. (C) The suprahyoid muscles, including the digastric and mylohyoid muscles, and the infrahyoid muscles, including the thyrohyoid, sternothyroid, sternohyoid, and omohyoid muscles, are displayed.

초음파를 적용하기 위하여는 쉽게 만질 수 있는 해부학적 구조부터 경추 수준과 연관을 지어 보면 목의 구조를 더 쉽게 이해할 수 있다. 갑상연골은 목의 중앙부에 위치하며, 후두융기(laryngeal prominence)가 가장 두드러지게 만져진다. 이는 아담의 사과로 알려져 있다. 윤상연골은 갑상연골 바로 아래에 위치하며, 윤상갑상 인대(cricothyroid ligament)로 갑상연골과 좁은 간격틈을 유지한다. C6 수준에 위치한다. 기관연골고리는 윤상연골 아래로 목 앞쪽에 위치한 고리 모양의 구조물로, 호흡기도를 구성한다. 설골은 갑상연골의 상방에 위치하며, 하악골의 턱끝융기(mental protuberance)에서 목으로 이어지는 굴곡점에서 촉지된다. C4 수준에 위치한다. C7 극돌기(spinous process)는 목의 후면 아래쪽에서 가장 두드러지게 촉지된다. 그러나 가끔은 경추 C6 극돌기가 가장 두드러지게 촉지되기도 한다. 표면에서 촉지하기는 어렵지만 경추 수준과 연관하여 중요 해부학 구조를 추가하면, 경구개는 구강의 상부를 형성하며, C1에 위치한다. 후두개는 혀의 뿌리 뒤쪽에 위치하며, 그 줄기는 갑상연골의 뒤에 위치한다. 후두개의 상방은 C2 수준이다(Fig. 1)⁷. 경추의 횡돌기는 C6까지는 전결절(anterior tubercle)이 존재하나 C7부터 전결절이 없으므로 이를 통하여 경추 수준을 알 수 있다.

상기 구조물은 초음파를 이용한 연하장애 평가에 있어 중요한 기준점이 되며, 각 구조물의 위치와 기능을 정확히 파악하는 것이 중요하다. 예를 들어, 설골과 갑상연골의 움직임은 연하 과정의 핵심 요소로, 초음파를 통해 이들의 움직임을 실시간으로 관찰할 수 있다.

2. 설골후두(hyolarygeal) 움직임 평가

설골후두 움직임은 연하의 인두기에서 매우 중요하며, 후두개 폐쇄, 성문폐쇄와 윤상인두근 이완과 밀접한 관련이 있다. 초음파를 이용하면 설골의 변위, 설골-갑상연골의 근접, 그리고 외측 인두벽의 움직임을 평가할 수 있다.

탐촉자(transducer)를 목 앞쪽 정중선에 세로로 위치시켜 삼킬 때 설골과 갑상연골의 근접을 관찰하고, 측정할 수 있다(Fig. 2). Huang⁸은 뇌졸중 연하곤란 환자에서 삼킴 때 설골과 갑상연골 근접수치가 감소함을 보고하였다. 또한, 설골-후두 움직임 비를 후두 상승의 지표로 제안하기도 했는데, 이 비는 설골의 변위를 후두의 변위로 나눈 지표로, 성별이나 자세에 무관하게 적용된다⁹.

Figure 2. Ultrasonographic assessment of thyroid-hyoid approximation. The transducer is positioned at the midsagittal plane of the anterior neck, between the thyroid cartilage (Tc) and the hyoid bone (Hy). Sonogra-phic imaging demonstrates the mea-surement of the distance between the thyroid cartilage and hyoid bone at the resting position (A) and at maximal approximation (B).

Matsuo와 Matsuyama의 연구에 따르면, 연하곤란이 있는 뇌졸중 환자를 건강한 사람과 비교했을 때, 설골-후두 움직임 비가 증가하였다. 건강한 군에서는 설골-후두 움직임 비가 0.51±0.17이었고, 연하곤란이 있는 뇌졸중 환자군에서는 0.76±0.19이었다. 이 비가 0.56을 초과할 때 VFSS로 확인된 연하곤란을 진단하는 민감도와 특이도는 모두 88.9%였다¹⁰.

또한, 삼킬 때 평균 혀 두께의 변화가 건강군에서는 1.1 cm, 경관급식을 하는 뇌졸중 환자에서는 0.9 cm이었고, 삼킬 때 평균 설골 변위는 건강군에서는 1.7 cm, 경관급식을 하는 뇌졸중 환자에서는 1.3 cm이었다. 혀 두께 변화가 1 cm 미만으로 변화는 것을 절단점(cut-off point)으로 사용할 때 경관급식을 하는 연하곤란을 진단하는 민감도는 70.0%, 특이도는 66.7%이었다. 설골 변위 1.5 cm 미만을 절단점으로 사용할 때 민감도는 73.3%, 특이도는 66.7%이었다¹¹. Lee 등¹²의 연구에서는 설골 변위가 1.35 cm 미만일 때, 침투 또는 흡인의 민감도는 83.9%, 특이도는 81.0%였다.

설골은 연하의 인두기의 시작과 끝을 나타내는 표지 역할을 하며. 삼킴 동안 설골의 변위는 높은 신뢰성을 보인다³. 삼킴 동안 초음파 탐촉자와 턱끝밑(submental) 부위를 잘 접촉하게 하는 것은 도전적일 수 있으며, 이 경우 탐촉자 위에 물풍선을 추가하면 도움이 될 수 있다¹³. 그동안의 연구는 연구대상 수가 작고 다양한 질환군에서 이루어졌으나, 초음파의 가능성을 충분히 보여주고 있으며 향후 더 많은 연구가 기대된다.

3. 기도 흡인 및 잔류 평가

음식물이 성대를 넘어서는 것이 흡인이므로 성대의 기능 평가가 매우 중요하다. 초음파를 이용하여 Brightness mode (B-mode)로 성대를 관찰할 수 있으며, 성대마비를 진단하는 연구도 보고된 바 있다(Fig. 3).

Figure 3. Ultrasonographic assessment of vocal cords. The transducer is placed anterior to the thyroid cartilage (Tc) in the transverse plane. The false vocal cords (fvc) are shown along with the arytenoid cartilage (Ac). The true vocal cords are better observed with voice production.

후두개계곡(vallecula)의 경계는 앞쪽으로는 혀의 뿌리, 뒤쪽으로는 후두개의 앞면, 내측으로는 정중 glossoepig-lottic 주름(fold), 외측으로는 외측 glossoepiglottic 주름이다. 이상와(pyriform sinus)의 경계는 외측으로는 갑상연골, 내측으로는 aryepiglottic 주름, 모뿔연골 및 윤상연골로 형성된다. 뒤쪽으로는 열려 있으며, 아래로는 성대의 밑까지, 드물게는 윤상연골까지 이른다. 후두개계곡 잔류물은 초음파를 설골 위에서 탐촉자를 횡으로 위치시키고 후두개를 찾고 혀와 후두개 사이를 관찰하면 된다(Fig. 4). 이상와 잔류물은 갑상연골에서 탐촉자를 횡으로 위치시키고 갑상연골과 경동맥 사이에서 관찰할 수 있다(Fig. 5).

Figure 4. Ultrasonographic assessment of the epiglottic vallecula. The transducer is positioned transversely above the hyoid bone. After detecting the epiglottis, the space between the base of the tongue and the epiglottis is identified as the vallecula.

Figure 5. Ultrasonographic assessment of pyriform sinus. The transducer is positioned transversely on the side of the neck at the thyroid cartilage (Tc) level. Just medial to the thyroid cartilage, the pyriform sinus (Ps) is shown as a hypoechoic area. Ca: common carotid artery.

흡인을 직접 초음파로 관찰하는 것은 매우 어렵다. 이는 갑상연골이 가리고 있고, 삼킴 동안 설골후두 복합체가 움직이기 때문이다. Miura 등^14,15은 초음파를 이용하여 흡인을 VFSS 기준으로 민감도 0.64, 특이도 0.84로 진단하였고, 잔류물과 관련해서는 FEES를 기준으로 이상와의 잔류물을 민감도 92.0%, 특이도 71.9%, 후두개계곡의 잔류물을 민감도 86.7%, 특이도 63.6%로 진단할 수 있다고 보고하였다.

이와 같이, 초음파는 기도 흡인 및 잔류 평가에 있어 중요한 도구로 사용될 수 있으며, 다양한 연구를 통해 그 유용성이 입증되고 있다. 향후 더 많은 연구가 진행되어 초음파를 통한 흡인 및 잔류 평가의 정확도가 더욱 향상되기를 기대한다.

4. 상부식도괄약근 평가 및 시술

상부식도괄약근은 하인두수축근(inferior pharyngeal con-strictor), 윤상인두근, 경부 식도(cervical esophagus)로 구성된다. 윤상인두근은 초음파를 통해 직접 관찰할 수 있으며, 이는 윤상연골 수준에서 목의 정중앙의 좌측 옆에서 접근하여 관찰할 수 있다. 윤상인두근과 경부식도는 좌측으로 치우쳐 있어 좌측에서 관찰하는 것이 더 용이하다.

윤상인두근은 외측의 고에코층(adventitia), 저에코의 근육층, 그리고 내측의 혼합에코층(점막과 점막하층)으로 구성된 3층 구조로 관찰된다. 반면에, 경부 식도는 5층 구조로 관찰되며, 외측의 고에코층, 저에코의 식도 종근층, 고에코의 근육 간 결합조직층, 저에코의 식도 환근층, 그리고 내측의 혼합에코층(점막과 점막하층)으로 구성된다¹⁶.

상부식도괄약근에 보툴리눔 독소 주사는 1994년 이후로 시행되고 있다¹⁷. 이 시술은 마취하 내시경, CT 가이드, 근전도 가이드 하에 시행되었으며, 최근에는 초음파 가이드 주사가 소개되고 있다. Wang 등^18,19은 초음파를 이용해 횡으로 또는 종으로 접근으로 윤상인두근에 주사하는 방법을 소개하였다. 이 방법은 상부식도괄약근을 찾는 데 유용한 팁으로 여겨진다(Fig. 6).

Figure 6. Ultrasonographic assessment of the cricopharyngeal muscle (Cp). The transducer is placed transversely to the left of the trachea at the cricoid cartilage (Cc) level. The cricopharyngeus appears as an oval-shaped multilayer tubular structure. Bolus passing can be observed with the rounding of the Cp during swallowing. Ca: common carotid artery, Lc: longus colli, Tg: thyroid gland.

최근 Xie 등²⁰은 초음파, 카테터 풍선, 근전도를 동시에 이용하여 윤상인두근에 보툴리눔 독소를 성공적으로 주사하는 방법을 보고하였다. 2022년 Wei²¹는 초음파, 근전도, CT, 카테터 풍선 등의 상부식도괄약근 보툴리눔 독소 주사 접근 방법에 대한 장단점을 비교하였다.

보툴리눔 독소 주사 부작용으로는 가벼운 트림, 역류, 통증, 목소리 변화 등이 있으며, 심각한 부작용으로는 인두피부누공, 종격동염, 식도 천공이 보고된 바 있다.

5. 혀 및 턱끝밑(submental) 근육 평가

혀는 삼킴 과정 중 구강기에서 매우 중요한 역할을 한다. 혀의 움직임을 관찰하는 것은 삼킴에 대한 초음파 진단 초기부터 이루어졌으며, 주로 턱끝밑 정중시상 위치에서 혀를 관찰한다.

혀를 구성하는 주요 근육으로는 genioglossus, hyoglo-ssus, styloglossus, palatoglossus가 있다. 이들 근육을 포함한 자체기원(intrinsic) 혀 근육과 입 바닥을 구성하는 anterior belly of digastric, geniohyoid, mylohyoid 근육을 관찰할 수 있다(Fig. 7).

Figure 7. Ultrasonography of the tongue. Sonographic imaging of the tongue in midsagittal (A) and transverse (B) views is demo-nstrated. Ce: central groove of the tongue, Dg: anterior belly of digastric muscle, Gg: genioglossus muscle, Gh, geniohyoid muscle, Hy: hyoid bone, Man: mandible, arrow: tongue surface, void arrows: mylohyoid.

Shawker 등²²은 1983년부터 혀의 초음파 소견을 보고하였고, Gritzmann과 Frühwald²³ 그리고 Stone²⁴이 혀의 해부학과 초음파를 상세히 기술하였다. 이는 혀 근육의 측정, 에코발생(echogenicity) 측정, 시간적 움직임 변화 등을 포함한다. Ogawa 등²⁵은 근감소증 연하곤란에서 정상 노인과 비교하여 혀의 단면적이 감소하고 혀의 에코발생이 증가한다고 보고하였다. 삼킴 동안 시간에 따른 혀의 움직임 변화는 Brightness mode (B-mode)와 Motion mode (M-mode)를 모두 사용하여 분석할 수 있지만, 이는 다소 복잡한 과정이다^26,27. 인공지능은 반복학습이 가능하여 향후 이를 이용한 시간에 따른 혀의 움직임 변화를 시행하면 보다 빠르고 정확한 분석이 가능할 것으로 기대된다.

설골상 근육으로는 stylohyoid, geniohyoid, mylohyoid, digastric 근육이 있으며, 설골하 근육으로는 sternohyoid, omohyoid, sternothyroid, thyrohyoid 근육이 있다. 설골상 근육은 설골의 상부에 부착되어 설골을 상승시켜 연하를 돕는다.

초음파로 접근하는 턱끝밑 근육으로는 digastric, my-lohyoid, geniohyoid, genioglossus 근육 등이 있다. Van Den Engel-Hoek 등²⁸은 “양적 근육 초음파” 용어를 제안하며, 턱끝밑 근육의 두께와 혀의 에코 정도를 측정하였다. Mylohyoid 근육 외에는 좋은 재현성을 보였고, 근육병 환자에서는 에코 정도가 정상과 비교하여 증가하였다.

초음파를 이용한 geniohyoid, genioglossus 근육의 움직임을 실시간으로 분석한 연구들이 있으며, 높은 재현성을 보이지만 분석 방법이 복잡하여 연구 목적으로 주로 사용된다. 이들 근육의 단면적과 에코 정도의 정상 값과 삼킴 곤란 환자에서의 변화를 보다 체계적으로 연구할 필요가 있다²⁹.

Chen 등³⁰은 근감소증 연하곤란의 진단을 리뷰하며, 초음파를 이용한 혀 근육 단면적이 1,536 mm² 미만, diga-stric 근육 단면적이 75.1 mm² 미만일 때 근감소증 연하곤란의 진단에 도움이 된다고 보고하였다.

6. 초음파의 극복해야 할 점

초음파는 구강-인구-후두기를 동시에 관찰할 수 없다. 이는 초음파 탐촉자의 한계이다. 연하의 각 단계를 독립적으로 평가할 수 있을 뿐이다. 초음파 검사 결과는 시행자의 실력에 크게 의존하며, 이를 습득하는 데는 학습 곡선이 존재한다. 또한, 초음파 탐촉자를 접촉하는 기준점이 명확하지 않아 측정값의 정확도에 어려움이 있다. 즉, 양적 측정의 절사값(cut-off value)을 명확하게 하기 위해서는 측정 방법의 일치성과 측정값의 대규모 샘플링이 필요하지만, 이는 쉽지 않은 과제이다. 또한 삼킴을 평가할 때 설골 후두 복합체의 움직임은 초음파의 안정적 측정을 어렵게 한다. 갑상연골, 윤상연골, 기관연골고리가 초음파의 투과를 감소시키며, 음식물이 지나가는 인두, 식도는 공기가 지나가는 후두, 기관의 뒤쪽에 위치하고 있어 후두 기관의 공기가 초음파의 투과를 방해하므로 인두, 식도의 관찰이 용이하지 않다.

초음파는 연하곤란 환자의 평가를 위해 임상에서 적용할 수 있다. 설골후두 움직임으로 연하곤란의 정도를 예측할 수 있으며, 정상값과 절사값에 대한 대규모 연구들이 요구된다. 후두개계곡과 이상와의 잔류물의 측정이 가능하고 흡인을 관찰할 수 있지만, 그 양을 정확하게 측정하기에는 한계가 있으며, 흡인의 경우 관찰을 놓치는 경우도 있어 유효성과 신뢰성에 대한 추가 연구가 필요하다. 윤상인두근을 초음파로 관찰할 수 있으며, 보툴리눔 독소 주사 시술 시 초음파 가이드를 통해 정확도를 높일 수 있다. 혀 및 턱끝밑 근육에 대한 초음파 측정을 통해 근육의 두께와 움직임을 관찰할 수 있으며, 이는 연하곤란의 정도와 관련이 있으며, 특히 운동신경세포병 진단에 도움이 되는 근섬유다발수축 관찰도 가능하다. 초음파를 이용한 측정 기술에 대한 프로토콜을 정립하는 일이 시급하다. 초음파 기술이 계속 발전하고 인공지능을 이용한 반복 학습 및 3D 영상 복원이 적용된다면, 복잡한 혀의 움직임, 잔류물, 흡인의 정확한 측정, 그리고 윤상인두근의 정확한 위치 확인 등이 더욱 정교해 질 것으로 기대한다.

The author declares that there is no conflict of interest to disclose.