뇌파검사

3.1 뇌파검사

 

뇌파 ( electroencephalogram, EEG )는 자발적으로 발생하는 대뇌피질의 전기활성의 변화를 시간에 따른 파형으로 나타 낸 것 ( voltage - versus - time graph )이다. 뇌파검사는 두피나 두개내에 위치한 전극을 통하여 뇌파를 측정하여, 뇌기능을 평가하는 검사이다. CT 나 MRI 가 뇌의 구조를 영상화하는 검사법이라면, 뇌파검사는 비침습적으로 뇌기능을 측정하는 김사법으로 볼 수 있다. 이러한 기능평가로 뇌전증뿐만 아니라 구조이상이 동반되지 않는 다양한 뇌질환이나 상태를 진단하는데 도움을 줄 수 있다.

 

 

3.1.1 뇌파의 생리학적 기전

 대뇌 표면 및 두피에서 측정되는 뇌파의 주요 발생기 ( gen - erator ) 는 대뇌피질의 피라미드세포에서 발생하는 시냅스전위 ( synaptic potential ) 이다. 신경세포의 가지돌기 ( dendrite ) 에 있는 시냅스에서 시냅스전 ( presynaptic ) 자극으로 유리된 신경 전달물질이 시냅스후 ( postsynaptic ) 막의 이온투과성을 변화시 켜 발분극 ( depolarization ) 을 일으켜 흥분시냅스후전위 ( exclt atory postsynaptic potential ) 를 발생시킨다. 신경세포의 꼭대 기가지돌기 ( apical dendrite ) 에서 흥분시냅스후전위에 의해 세 포 내로 막경유이온전류 ( transmembrane ionic current ) 가 발 생하면, 심부 쪽으로 흐르는 세포내전류 ( intracellular current ) 가 발생하게 되고, 심부에서는 세포막 밖으로의 수동적인 이온 흐름이 생기며, 세포외전류 ( extracellular current ) 를 통하여 전 류흐름의 폐쇄회로가 형성되면서 세포주위에 전위장 ( potential field ) 을 형성한다. 세포내로의 이온이 유입되는 부위를 전류 싱크 ( current sink ), 반대로 세포밖으로 이온이 유출되는 부위 를 전류원 ( current source ) 이라고 하며, 길쭉한 모양의 피라 미드세포는 전류싱크와 전류원으로 이루어진 하나의 쌍극자 ( dipole ) 를 형성하게 된다. 억제시냅스후전위 ( inhibitory post - synaptic potential ) 는 이와 반대방향의 전류흐름을 보인다. 어 떤 지점에서 수많은 전류원들의 선형적인 합에 의해서 측정되 는 전위를 필드전위 ( field potential ) 라고 한다. 신경세포는 피질의 표면과 심부에 걸쳐 있으면서 피질 표 면에 수직으로 배열되어 있고, 시냅스후전위는 지속시간이 10 ~ 30 msec 정도로 활동전위에 비해 상대적으로 길어, 시공 간적으로 중첩이 가능하다. 신경세포는 시상 ( thalamus ) 으로부터의 투사성유에 의해서 동기화 ( synchronized ) 된 신호를 받게 되고, 일정 크기 이상의 피질 영역이 동기화가 된다면 시냅스후 전위의 시공간적 합산은 두피에서 측정할 수 있을 정도의 크기 를 갖게 되어 두피에 부착한 전극에서 기록이 가능하다. 신경세포의 시냅스후전위로부터 기인한 세포외전류는 여 러 조직들을 통과하여 측정 전극까지 도달하게 되는데 이를 볼 륨전도 ( volume conduction ) 라고 한다. 즉, 뇌파는 대뇌피질의 피라미드세포의 시냅스후전위에 의해서 주로 발생하며, 이로 인한 세포외전류가 볼륨전도를 통해서 두피에 전해지는데, 두 피의 두 지점에서 측정되는 전위의 차를 기록하는 것이 뇌파김 사이다. 탈분극과 재분극의 순환이 연속적으로 일어나면서, 뇌 파는 특유의 파동형태의 연속적인 파형을 지속적으로 보인다. 일반적으로 뇌파가 두피에서 검출이 되기 위해서는 적어도 6 cm 이상의 동기화된 피질 영역이 있어야 한다. 뇌파는 끊임없이 변화하는 주파수를 가지는 리듬을 보이며, 이러한 리듬의 변화는 피검자의 각성수준이나 행동상태와 비교 적 잘 일치한다. 대뇌피 질은 뇌파의 전위발생원이지만, 피질에 서 발생하는 뇌파의 전신적인 리듬은 뇌줄기 및 기저앞뇌 ( basal forebrain ) 부터의 광범위한 콜린성 투사섬유에 의해서 영향을 받는다. 뇌파의 리듬성이 어떤 기능을 수행하는지는 아직까지 잘 알려져 있지 않다. 뇌의 서로 다른 지역 간의 신경망을 조율 하는 기능을 한다는 주장과 특정한 기능이 있기보다는 단지 뇌 기능의 수행에 있어서 불가피하게 발생하는 부산물 내지는 소 음이라는 두 견해가 있으며, 전자의 이론이 더 많이 지지를 받 고 있다. 뇌파리듬의 변화를 통하여 뇌기능의 상태를 유추할 수 있고 이를 이용하여 진단 및 감시에 유용하게 활용하고 있다.

 

 

3.1.2 뇌파검사 방법

뇌파는 정상과 비정상패턴을 충분히 포함할 수 있도록 검사 해야 한다. 이러한 목적을 위하여 검사는 일반적인 기술적 요구 를 충족시켜야 한다. 뇌파전극은 국제 10 ~ 20 체계에 의하여 적 어도 21 채널을 부착하여야 하며, 전극간 교류저항 ( impedance ) 은 5 kn 을 넘지 않아야 한다. 저주파수필터 ( low frequency filter ) 는 1 Hz 보다 커서는 안 되며, 고주파수필터 ( high fre quency filter ) 는 70 Hz 보다 낮지 않아야 한다. 뇌파 판독을 위 해서는 가능하면 최소 20 분 동안 잡파 ( artifact ) 가 포함되지 않 은 각성상태의 뇌파기록이 필요하며, 발작질환이 의심될 때는 과호흡, 광자극 및 수면상태의 기록을 추가한다. 영아와 소아, 뇌사상태를 평가하기 위해서는 적절한 전극부착과 배열을 이용하여야 한다.

비디오 - 뇌파감시는 장시간 동안 행동과 뇌파를 동시에 기 목하고 발작을 직접 관찰할 수 있어 뇌전증발작 ( epileptic sei zure ) 의 종류와 중후군을 구분하는 데 도움을 줄 수 있다. 이 검 사는 진단이 불확실하여 확진을 필요로 하는 경우와 뇌전증수 술을 고려하는 경우에도 필요하다.

 

3.1.3 뇌파의 임상적응증

뇌파검사는 뇌전증의 진단과 분류에 가장 유용한 검사이 다. 발작 병력이 있는 환자에서 발작간뇌전중모양방전 또는 파 ( interictal epileptiform discharge 혹은 wave, IED ) 는 첫 번 째 뇌파에서 30 ~ 50 % 정도에서 관찰되며, 세 번까지 김사를 반 복하면 60 ~ 90 % 에서 보인다. IED 는 뇌전증의 전형적인 특징 이며 일부 뇌전증중후군에서는 특징적인 양상의 IED 가 보이므 로, 뇌파소견이 임상양상과 함께 뇌전증증후군을 분류하는 데 이용된다. 그러나 뇌전증 환자의 10 ~ 40 % 에서는 반복적인 뇌파검사 를 하여도 IED 가 관찰되지 않는다. 또한, 뇌전증이 아닌 사람의 2 ~ 3 % 에서 IED 를 보일 수 있다. 따라서, 발작 환자에서 특징적 인 IED 가 보이면 뇌전증을 강하게 시사하는 소견이나 IED 가 보이지 않는다고 뇌전증을 배제할 수는 없다. 수면, 수면박탈, 과호흡, 광자극 및 장시간 뇌파기록이 IED 의 발견율을 증가시 킬 수 있다. 뇌파는 정신성비뇌전증발작 ( psychogenic nonepileptic seizure ), 일과성허혈발작, 편두통, 사건수면 ( parasomnia ), 실 신과 같은 발작성 질환의 감별진단에 도움이 된다. 뇌파는 수면 의 단계를 결정하고, 수면장애를 판정하는 데도 이용된다. 또한 다양한 원인의 뇌병증과 혼수 같은 의식장에에서 뇌기능을 평 가하고 원인을 추정하는 데 도움을 줄 수 있으며, 뇌사를 판정 하는 데 이용될 수 있다. 신경영상과 비교하여 국소뇌병터를 진단하는 데 뇌파의 유 용성은 적다. 그러나 국소뇌병터의 뇌전증유발잠재릭 ( epilep togenic potential ) 을 평가하는 데 도움을 줄 수 있다. 뇌파는 일부 중추신경계감염의 진단에도 도움이 될 수 있다. 헤르페 스뇌염 ( herpes encephalitis ) 의 80 % 이상에서 국소적인 이상 뇌파소견을 볼 수 있으며, 특징적인 주기편측뇌전증모양방전 ( periodic lateralized epileptiform discharge, PLED ) 은 약 70 % 정도에서 관찰된다. 아급성경화범뇌염 ( subacute scleros ing panencephalitis ) 에서는 지속시간이 0.5 ~ 2 초인 고진폭의 다발극파 ( polyspike ) 나 극서파복합체 ( spike and slow wave complex ) 가 4 ~ 15 초 간격으로 주기적으로 나타나는데, 이는 질병 특유의 특징적인 소견이다. 알츠하이머병은 초기에는 정상소견을 보이나, 진행하면서 전반적 서파가 관찰된다. 만일 치 매 환자에서 국소서파 ( focal slow wave ) 나 다초점서파 ( multi - focal slow wave ) 가 나타난다면 다발경색치매 ( multi - infarct dementia ) 나 다른 다발병터에 의한 치매를 시사한다.

 

3.1.4 뇌파소견

이상뇌파소견이 없는 경우를 정상뇌파라고 정의한다. 그러 나, 이상뇌구조나 기능이 모두 뇌파에 반영되는 것은 아니기 때 문에, 정상뇌파가 반드시 뇌에 이상이 없다는 의미는 아니다. 또한, 이상뇌파소견이 있다고 해서 반드시 임상적으로 의미 있 는 소견을 시사하는 것은 아니다. 또한, 대부분의 이상뇌파소견 은 특정질환에 특이적이지 않음을 염두에 두어야 한다. 뇌전증모양방전이나 서파가 존재하는 경우, 진폭 혹은 리듬 이 정상에서 벗어난 경우를 이상뇌파라고 한다. 이상뇌파는 모 양에 따라서 뇌전증모양이상 ( epileptiform abnormality ) 과비 뇌전증모양이상 ( non - epileptiorm abnormality ) 으로 나눌 수 있으며, 분포에 따라 국소 ( focal ) 이상과 광범위 ( diffuse ) 이상으 로 나눌 수 있다.

 

3.1.4.1 뇌전중모양방전

뇌전증모양방 전 ( epileptiform discharge ) 은 발작과의 관계 에 따라 발작이 없을 때 일어나는 발작간이상 ( interictal abnor mality ) 과 발작 도중에 일어나는 발작이상 ( ictal abnormality ) 으로 구분할 수 있다. 발작간이상으로 발작간뇌전증모양파는 정상인에서는 2 ~ 3 % 미만에서만 나타나므로, 뇌전증의 진단에 중요한 소견 중의 하나이다. 발작간뇌전증모양파는 배경파 ( background ас- tivity ) 와 분명하게 구분되어 일과성으로 짧게 지속하며 다양한 진폭을 보이는 날카로운 윤곽의 음전위로, 극파 ( spike ), 예파 ( sharp wave ), 다발극파 ( polyspike ), 극서파복합체 ( spike and wave complex ) 가 있다. 발작간뇌전중모양파가 국소적으로 나타나면 국소뇌전증 ( focal epilepsy ) 과 연관되며, 뇌 전체에 걸쳐서 나타나면 전신 뇌전중 ( generalized epilepsy ) 과 관련된다. 측두업뇌전증은 하 전두 ( inferior frontal ), 전측두 ( anterior temporal ) 혹은 중간 측두 ( middle temporal ) 부위에서 국소적인 뇌전증모양파가 나타나며, 측두부 혹은 동측 부위에 국소서파를 보일 수 있다. 전두엽뇌전증, 두정엽뇌전증 및 후두엽뇌전증은 각해 당 피질부위에 국소적으로 뇌전증모양파가 보인다. 양성몰란도 뇌전증 ( benign rolandic epilepsy ) 은 소아에서 흔한 특발부분 뇌전증 ( idiopathic focal epilepsy ) 으로, 일측 혹은 양측 중앙측두부위 ( centrotemporal region ) 에서 관찰되는 국소뇌전증모 양파가 특징이다. 전신뇌전증에서는 발작의 시작 단계에서부터 뇌의 넓은 영역을 포함하며, 뇌파에서 전반적인 극파 또는 극서 파복합체가 양측에서 동시에 나타나는 것이 특징이다. 일차전 신뇌전증 ( primary generalized epilepsy ) 은 원인이 불분명하 며, 신경학적결손이 없고, 정상적인 배경파에서 각 중후군에 특 징적인 뇌전증모양파를 보인다. 소아소발작뇌전증 ( childhood absence epilepsy ) 에서는 3 Hz 극서파복합체 ( 3 Hz spike - and - wave complex ) 를 보이고, 청소년근간대뇌전증 ( juvenile myoclonic epilepsy ) 에서는 4 ~ 6 Hz 다발극서파복합체 ( 4 ~ 6 Hz polyspike - and - wave complex ) 가 특징적인 소견이다. 이차전신뇌전증 ( secondary generalized epilepsy ) 은 선행된 광범위뇌손상에 의해 속발하는 발작장애로, 인지기능저 하와 발달장애가 흔히 동반된다. 배경파는 느려지고, 국소 혹은 광범위서파가 잘 동반된다. 영아연축 ( infantile spasm ) 에서는 매우 큰 진폭의 비동기화된 서파가 극파, 예파, 다발극파와 혼 합되어 있으면서 매우 불규칙한 ( irregular ) 뇌파가 특징적인 소 견이며 이를 고진폭부정뇌파 ( hypsarrhythmia ) 라고 한다. 레녹스 - 가스토증후군 ( Lennox - Gastaut syndrome ) 에 서는 2.5 Hz 미만의 느린극서파복합체 ( slow spike - and - wave complex ) 가 특징적인 소견이다 ( 그림 12 - 19 ). 갑작스런 전위의 감소를 보이는 전류감소양상 ( electrodecremental pattern ) 은 강직발작 ( tonic seizure ) 에 동반되며, 양측에서 12 ~ 25 Hz 의 반복적인 극파방전을 보이는 돌발속파 ( paroxysmal fast activ ity ) 는 이차전신뇌전증에서 주로 관찰될 수 있는 소견이다.

발작방전 또는 발작파 ( ictal discharge 혹은 wave ) 는 발작 간뇌전증모양파와 같은 모양 혹은 율동활동 ( rhythmic activ ity ) 이 어느 정도의 시간 이상 지속되면서, 모양과 분포가 시간 에 따라 변화한다. 갑자기 시작하여 갑자기 끝나며, 대개 임상 발작이 동반된다. 뇌파진폭이 갑작스럽게 감소 ( attenuation ) 되 면서 발작이 시작되는 경우도 있다. 한쪽 측두엽이나 전두엽 - 측 두업 부위에서 세타주파수 대역의 율동파는 측두엽뇌전증의 전형적인 발작뇌파소견이다. 뇌전증지속상태 ( status epilepticus, SE ) 는 뇌전증발작이 30 분 이상 지속되거나 반복되 어 의식의 변화나 신경학적결손 또는 생리적, 생화학적 변화가 생기는 상태이다. 뇌파는 뇌전증지속상태를 진단하고 치료 결 과를 파악하는 데 매우 중요하다. 특히, 비경련뇌전종지속상태 ( non - convulsive status epilepticus, NCSE ) 는 가시적인 경련 이 없이 의식의 혼미만을 보이므로, 달리 설명이 안 되는 의식 변화가 지속되는 경우 비경련뇌전증지속상태를 의심하고 뇌파 검사를 하여 발작뇌파 여부를 확인하는 것이 바람직하다.

 

3.1.4.2 양성뇌전증모양변형 

양성뇌전중모양변형 ( benign epileptiform variant ) 은 뇌 전증모양파와 형태가 유사하나 뇌전증과 연관이 없는 파형을 일컬으며, 뇌전증모양파로 오인하지 않도록 해야 한다. 이들 은 주로 졸리거나 얕은 수면에서 나타나며, 깊은 수면에서는 나 타나지 않는다. 의식이 명료한 상태에서는 매우 드물게 나타 나며, 대개 광범위하거나 양측성으로 나타나고, 종종 한쪽 반 구에서 반대쪽 반구로 이동한다. 14 와 6 Hz 양성극파 ( 14 & 6 Hz positive spikes ), 소예극파 ( small sharp spike ), 초당 6 회 의 극서파 ( 6 Hz spike and wave ), 그리고 율동중간측두부방전 ( rhythmic midtemporal discharge ) 이 양성뇌전중모양변형의 예이다.

 

3.1.4.3 비뇌전증모양이상

3.1.4.3.1 서파

정상적으로 관찰될 수 있는 주파수보다 느린 파를 서파 ( slow wave ) 라고 하며, 델타파 ( delta wave ) 와 세타파 ( theta wave ) 가 해당된다. 수면상태에서 전반적인 서파는 정상이나, 수면이나 각성상태에서 국소서파 ( focal slowing ) 가 연속 혹은 지속적으로 나타날 때는 이상으로 간주한다. 수면상태가 아닌 데도 알파파 ( alpha wave ) 가 연령에 비해 느려지거나 광범위서 파가 있으면 느린배경파 ( slow background wave ) 라고 하여 뇌 기능장애를 시사한다. 이는 민감하기는 하나 비특이소견이다. 국소서파는 대뇌 일부의 구조적인 병터나 기능장애에 의해 서 나타날 수 있다. 간혹 뇌전증초점 ( epileptic focus ) 부위에서 도 국소서파가 관찰될 수 있다. 측두엽에서 관찰되는 간헐율동 델타활동 ( intermittent rhythmic delta activity, IRDA ) 은 측 두엽뇌전증과 연관이 있으며, 잠재적인 뇌전중적 이상으로 간 주하며, 보통 일측성으로 국소화 가치가 있다. 피질하백질의 국소병터는 불규칙한 델타파를 유발할 수 있으며, 시상 ( thala - mus ) 의 국소병터는 국소 또는 편측서파를 나타나게 한다. 피질 하병터가 두피뇌파에서 서파를 일으키는 기전은 피질하부구조 에서 피질로의 신호가 차단되는 피질구심로차단 ( cortical deaf ferentation ) 으로 설명하고 있다. 대뇌 전체에 걸친 광범위서파는 다양한 원인에 의한 광범위뇌병증이나 피질과 백질을 포함하는 양측성 병터에서 보일 수 있다. 일반적으로 다형델타파 ( polymorphic delta wave ) 는 피질 - 피질 간 또는 피질 - 시상 간의 장애에 의해서 발생하는 것 으로 이해되고 있으며, 전반단형서파 ( generalized monomor phic wave ) 는 광범위하고 심한 대뇌피질장애에 의해 피질하구 조에서 발생한다. 전두부나 후두부에 우세한 간헐율동델타활동 은 광범위뇌병증에 잘 동반되나 비특이소견이다.

 

3.1.4.3.2 진폭이상

정상적으로 우측의 진폭이 약간 크지만 알파리듬의 진폭이 좌우 간에 충분히 비대칭인 경우에는 진폭이 적은 쪽의 이상을 시사한다. 국소부위의 진폭의 저하는 피질병터 혹은 피질과 기 록전극 사이의 전도를 방해하는 물질로 인하여 발생할 수 있다. 국소적으로 진폭이 증가하는 경우는 두개골결손 ( skull defect ) 에 의하여 전기전도가 증가하여 발생한다. 뇌 전반적으로 진폭 이 저하되는 경우는 광범위한 피질에서 전위발생이 저하되거나 피질과 기록전극 사이의 전도가 방해를 받는 경우 ( 예, 발한 ) 에 볼 수 있다. 뇌사상태에서는 뇌파의 전위가 2 μ V 미만으로 측 정되며, 이를 뇌전기무활동 혹은 무전위 ( electrocerebral inac - tivity or silence ) 라고 한다.

 

3.1.4.3.3 주기형태

파형과 파형 사이에 대략적인 간격을 가지고 파형이 반복 되는 경우를 주기형태 ( periodic pattern ) 라고 한다. 주기형태 는 한쪽 반구에서만 나타날 수도 있으며, 양쪽으로 나타날 수 도 있다. 주기편측뇌전증모양방 전 ( periodic lateralized epi leptiform discharge, PLED ) 은 반구에서 나타나는 주기형태 로, 급성 혹은 아급성의 뇌졸중, 감염 및 뇌종양에서 보일 수 있다. 양측 혹은 전신주기형태로는 삼상파 ( triphasic wave ), 양측 또는 전반주기편측뇌전증모양방전 ( bilateral 혹은 generalized PLED ) 이 있으며, 삼상파는 간성뇌병증, 요독뇌병 중, 전해질장애 같은 대사뇌병증에서 흔하다. 전반주기편측뇌 전증모양방전은 양쪽 반구에서 동시에 나타나는 주기적인 예파 를 말하는데, 주로 무산소중 같은 불가역적인 심한 급성양측뇌 손상에서 나타나고, 크로이츠펠트 - 야콥병 ( Creutzfeldt - Jacob disease ), 아급성경화범뇌염 ( subacute screlsosing panen cephaltitis ), 뇌전증지속상태 ( status epilepticus ) 의 후반기에도 발견된다.