노인성 후두의 기전과 최신 치료
Mechanisms of Presbylarynx and Current Management
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Trans Abstract
Presbylarynx is a condition characterized by age-related changes in the laryngeal structures that result in altered voice quality and function. This review explores the pathological mechanisms, clinical symptoms, and treatment options for presbylarynx. Pathologically, presbylarynx involves structural changes in the vocal folds, including muscle atrophy, thinning of the vocal fold mucosa, and alterations in connective tissue, which collectively contribute to decreased vocal fold elasticity and closure. Clinically, individuals with presbylarynx often experience a weakened voice, hoarseness, vocal fatigue, and reduced voice stability. These symptoms are compounded by changes in respiratory function and neurological control of the vocal folds. Treatment strategies for presbylarynx include voice therapy to strengthen vocal fold muscles and improve voice quality, pharmacological interventions such as anti-inflammatory medications and steroids to manage inflammation, and surgical approaches like vocal fold augmentation to restore vocal fold function. Emerging technologies such as neural-machine interfaces offer potential for future advancements in treating this condition. This review highlights the need for comprehensive management approaches to improve the quality of life for individuals affected by presbylarynx.
서 론
노인성 후두는 나이와 함께 나타나는 후두의 퇴행성 변화로, 음성의 질을 저하시켜 고령층의 사회적 상호작용과 삶의 질에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 노인성 후두는 주로 성대 근육의 약화, 성대 점막의 탄력 저하, 그리고 후두 연골의 경화와 같은 기계적 및 생리적 변화에 의해 발생한다[1]. 이러한 변화는 음성의 높이, 강도, 그리고 명료성에 부정적인 영향을 미치며, 환자에게 심리적, 정서적 부담을 가중시킬 수 있다. 이 논문은 노인성 후두의 병리학적 기전을 심층적으로 탐구하고, 현재 임상에서 적용되고 있는 다양한 치료법을 검토하며, 기술적 한계와 미래 발전 방향을 제시하는 것을 목적으로 한다. 특히 임상 사례를 통해 다양한 치료법의 효과를 분석하고, 현재 기술의 한계와 향후 발전 가능성을 논의함으로써 노인성 후두 관리에 대한 종합적인 이해를 제공하고자 한다.
본 론
노인성 후두의 병리학적 기전
성대의 구조적 변화
노인성 후두의 병리학적 기전에서 가장 중요한 요소 중 하나는 성대의 구조적 변화이다. 성대는 주로 성대 근육, 점막, 결합조직으로 구성되어 있다. 노화가 진행되면서 성대 근육(특히 가로근육인 성대근)의 위축이 발생하고, 이는 성대의 탄력성과 강도를 감소시킨다. 근육의 위축은 성대의 수축 능력을 저하시켜 음성의 강도를 감소시키고, 고음역대에서 음성을 내는 것을 어렵게 만든다[1]. 성대 점막은 나이가 들면서 두께가 감소하고 수분 함량이 줄어들어 건조해진다. 성대 점막의 얇아짐은 성대의 진동 패턴에 영향을 미쳐 음성의 명료성을 저하시킨다. 점막의 재생 능력 저하는 외부 자극에 대한 저항력을 감소시켜 염증이나 손상에 더 취약하게 된다[2].
결합조직의 변화
성대를 지지하는 결합조직, 특히 탄력 섬유와 콜라겐 섬유는 노화와 함께 변성된다. 결합조직의 탄성 감소는 성대의 팽창을 유발하며, 성대가 완전히 닫히지 않는 성대 폐쇄 부전(glottal insufficiency)을 초래할 수 있다. 이로 인해 공기가 성대 사이로 새어 나가며 음성이 불안정해지고 음성의 강도와 명료성이 저하된다[3].
신경학적 변화
노인성 후두는 신경학적 변화와도 관련이 있어 나이가 들면서 신경 전달 물질의 감소와 신경 신호 전달 속도의 저하가 발생한다. 성대 근육에 대한 신경의 지배가 약화되면서 음성의 떨림(tremor)과 같은 증상이 나타날 수 있다. 따라서 신경계의 노화는 성대의 정밀한 조절을 어렵게 하며 음성의 안정성을 떨어뜨린다[4].
호흡의 변화
호흡 근육의 약화와 폐 용적의 감소는 성대의 공기 흐름을 효과적으로 조절하는 능력을 저하시키고 이로 인해 음성의 강도가 약해지고 발음하는 동안 음성의 지속 시간이 줄어든다. 호흡의 효율성 저하는 특히 긴 문장을 발음하거나 높은 음성 강도를 요구하는 상황에서 문제가 될 수 있다[5].
임상적 증상
음성의 약화
노인성 후두 환자는 음성의 약화를 경험하는데 성대 근육의 위축과 결합조직의 탄성 감소로 인해 음성이 이전보다 약해지고 명확하게 전달되지 않는 경우가 많다. 환자는 대화 중 음성이 잘 들리지 않거나 소음이 많은 환경에서 음성이 묻히는 경우가 많아, 음성의 강도 감소는 환자가 일상적인 대화에서 어려움을 겪게 만든다[6].
음성의 거칠음
쉰 목소리(hoarseness)는 노인성 후두의 전형적인 증상으로 성대 점막의 건조와 성대의 불완전한 폐쇄로 인해 음성이 거칠고 쉰 듯하게 변한다. 이는 환자가 말을 할 때 불편함을 느끼게 하고 대인 관계에서의 의사소통에 어려움을 초래한다. 쉰 목소리는 주로 아침에 심해지며 하루가 진행됨에 따라 점차 완화될 수 있다[7].
음성 피로
노인성 후두 환자는 음성 피로를 호소할 수 있는데 말을 많이 하거나 오랫동안 말을 했을 때 음성의 질이 급격히 저하된다. 성대 근육의 힘이 부족하기 때문에 말을 많이 한 후 목소리가 쉬거나 목이 아프다고 느낄 수 있으며, 음성 피로는 성대의 탄력성 감소와 관련이 있어 장기간에 걸쳐 음성의 전반적인 질을 떨어뜨린다[8].
음성의 불안정성
음성의 불안정성은 노인성 후두 환자에서 자주 나타나는 증상으로 음성의 높낮이와 강도가 예기치 않게 변동하며, 음성의 떨림이나 불규칙함이 발생할 수 있다. 감정이 격해지거나 긴장할 때 이러한 증상이 더욱 두드러지며, 이는 환자가 자신의 음성을 제어하기 어렵게 만들기도 한다[9].
음성의 질 저하
노인성 후두는 음성의 전반적인 질을 저하시키는데 이전에 부드럽고 맑았던 음성이 나이가 들면서 거칠고 불명확하게 변하기 마련이다. 이는 환자가 자신의 음성을 비호감적으로 느끼게 만들며, 사회적 상호작용에서 소극적으로 변할 수 있으며 음성의 질 저하는 결국 환자의 삶의 질에 부정적인 영향을 미칠 수 있다[10].
치료 방법
음성 치료
음성 치료는 노인성 후두 환자에게 중요한 치료 방법으로, 음성 치료의 목표는 성대 근육의 강화를 통해 음성의 질을 개선하는 것으로 주로 다음과 같은 방법이 사용된다.
음성 훈련성대
근육을 강화하고 음성의 발음을 개선하기 위한 다양한 운동을 포함한다. 예를 들어, 성대 강화 운동(vocal strengthening exercises)은 성대의 기능을 회복시키는 데 도움을 주며 이 외에도 성대의 위치와 발음 조절을 위한 발음 훈련이 포함된다[11].
호흡 조절 훈련
환자가 발음할 때 공기 흐름을 조절하는 기술을 가르치는 데 중점을 두어 이를 통해 음성의 강도를 유지하고 말하는 동안 음성의 안정성을 높이는 데 도움을 준다.
음성 재훈련
음성 재훈련 프로그램은 환자가 자신의 음성을 조절하고 개선할 수 있도록 도와주는데, 이는 음성의 불안정성을 줄이고 음성의 명료성을 높이는 데 기여할 수 있다[12].
약물 치료
약물 치료는 성대의 염증을 감소시키고 성대 점막의 상태를 개선하는 데 사용되며 일반적으로 사용되는 약물은 다음과 같다.
스테로이드 제제
성대의 염증을 줄이고 성대의 부종을 완화하는 데 도움이 되며 이는 음성의 질을 개선하는 데 기여할 수 있다[13].
항염증 약물
성대의 염증과 관련된 증상을 완화하는 데 사용되며 이러한 약물은 성대 점막의 상태를 개선하고 음성의 명료성을 높이는 데 도움을 준다[14].
수술적 접근
수술적 접근은 성대의 구조적 변화를 교정하기 위한 방법으로 주로 다음과 같은 방법이 사용된다.
성대 주입술
성대의 탄력을 회복시키기 위해 사용되는데 성대에 재료를 주입하여 성대의 두께를 증가시키고 성대의 폐쇄 능력을 개선시킨다[15].
성대 절제술
심각한 성대의 변형이나 기능 장애를 교정하기 위한 방법으로 성대의 일부를 절제하여 음성의 질을 개선할 수 있으며, 이 방법은 환자의 상태에 따라 다르게 적용될 수 있다[16].
신경-기계 인터페이스 기술
신경-기계 인터페이스(neuro-machine interface, NMI) 기술은 최근 노인성 음성(presbyphonia) 치료에서 혁신적인 접근법으로 주목받고 있다. 이 기술은 신경 신호를 해석하여 기계적 장치가 이를 기반으로 움직임이나 음성을 생성하도록 돕는 시스템으로, 노인성 후두(presbylarynx)로 인한 음성 장애를 극복하는 데 새로운 가능성을 열어주고 있다.
신경-기계 인터페이스(NMI)의 기본 개념
신경-기계 인터페이스는 환자의 신경계에서 발생하는 신호를 실시간으로 감지하여, 이를 음성 생성 장치에 전달하는 기술로 주로 두 부분으로 구성된다.
1) 신경 신호 감지: 근전도(electromyography, EMG) 센서 또는 뇌파(electroencephalogram, EEG) 센서를 통해 환자의 성대 근육이나 뇌에서 발생하는 신경 신호를 감지한다.
2) 신호 해석 및 음성 생성: 감지된 신경 신호를 컴퓨터 알고리즘을 통해 해석하여 음성 생성 장치가 환자의 의도에 맞는 소리를 생성하도록 돕는다.
이 기술은 성대 근육이 퇴화하거나 손상된 환자에게 특히 유용하며, 신경 신호가 여전히 남아 있는 한 음성을 재구성할 수 있는 가능성을 제공한다.
근전도 기반 NMI 기술
근전도(EMG) 기반 NMI 기술은 성대 근육의 전기적 활동을 실시간으로 측정하여 음성을 생성하는 방식으로 다음과 같은 장점이 있다.
1) 실시간 반응성: EMG 기반 시스템은 성대 근육에서 발생하는 신경 신호를 즉각적으로 감지하여 환자의 의도에 맞는 음성을 실시간으로 생성할 수 있다.
2) 정밀한 음성 제어: 신호 감지 장치가 매우 민감하여 작은 신경 신호 변화에도 반응할 수 있어 음성의 높낮이, 강도, 그리고 음질을 정밀하게 조절할 수 있다[17].
최근 연구에서는 EMG 기반 기술을 사용하여 성대가 전혀 움직이지 않는 환자도 본인의 음성을 재생성할 수 있는 시스템이 개발되었다. 이 시스템은 기존의 음성 보조 장치보다 자연스러운 음성을 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.
뇌-기계 인터페이스 기술
뇌-기계 인터페이스(brain-machine interface, BMI) 기술은 뇌의 신경 신호를 직접 해석하여 음성을 생성하는 보다 발전된 방법으로 환자가 성대나 근육을 사용할 수 없을 때도 뇌의 신경 신호를 통해 음성을 생성할 수 있는 방법을 제공한다.
1) 뇌파(EEG) 기반 기술: EEG 기반 시스템은 환자의 두피에 부착된 센서를 통해 뇌에서 발생하는 전기 신호를 감지하며 이를 통해 환자의 음성 의도를 해석하고, 컴퓨터 알고리즘이 이를 음성으로 변환하여 비침습적이면서도 정확한 음성 제어를 가능하게 한다.
2) 침습형 BMI: 보다 고도화된 형태로, 침습형 BMI 기술은 뇌의 특정 영역에 직접 전극을 삽입하여 신경 신호를 감지하는 방식으로 매우 정밀한 신경 신호를 감지할 수 있어 보다 복잡하고 다양한 음성 명령을 처리할 수 있다. 그러나 이 방법은 외과적 시술이 필요하기 때문에 주로 중증 환자에게 사용된다.
NMI 기술의 임상적 적용과 한계
NMI 기술은 노인성 후두로 인한 음성 장애를 겪는 환자들에게 음성 재생성을 가능하게 하여 삶의 질을 크게 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 예를 들어, 중증의 성대 위축으로 인해 음성을 전혀 발성할 수 없는 환자에게 EMG 기반 또는 BMI 기반 장치를 사용하여 환자의 의도에 맞는 음성을 생성할 수 있다. 임상 적용 사례로는, 특정 환자가 근전도 기반 장치를 사용하여 간단한 단어와 문장을 발음할 수 있었던 사례가 있다. 이 환자는 훈련을 통해 점차 복잡한 문장을 발성할 수 있게 되었고, 이는 NMI 기술이 임상적으로 유의미한 결과를 도출할 수 있음을 시사한다.
그러나 다음과 같은 한계점도 있다. 첫째, NMI 기술은 고도의 정밀성을 요구하기 때문에 훈련이 필요하며, 모든 환자가 쉽게 적응할 수 있는 것은 아니다. 둘째, 비용이 높고 일부 기술은 아직 연구 단계에 있어 상용화에 이르지 못한 경우가 많다. 마지막으로, 장기적인 사용에 따른 신경 피로 또는 기술적인 문제로 인한 장치의 유지보수도 중요한 과제로 남아 있다.
결 론
노인성 후두의 최신 치료 방법은 음성 치료, 약물 치료, 수술적 접근 및 신경-기계 인터페이스 기술을 포함하여 매우 다양하다. 최신 연구와 기술 발전은 노인성 후두의 증상을 효과적으로 관리하고, 환자의 삶의 질을 향상시키는 데 기여하고 있다. 앞으로도 계속되는 연구와 임상 적용을 통해 더욱 개선된 치료 방법이 개발될 것으로 기대되며 미래에는 신경-기계 인터페이스 기술이 더욱 발전하여, 노인성 음성 장애를 포함한 다양한 음성 장애 치료에 혁신적인 변화를 가져올 것으로 기대된다. 인공지능(AI)과 결합된 NMI 시스템은 더 정확한 신경 신호 해석과 음성 생성이 가능해지며, 보다 자연스러운 음성을 제공할 수 있을 것이며 또한, 비침습적 방법의 발전으로 더 많은 환자들이 이 기술의 혜택을 받을 수 있을 것으로 보인다. 향후 연구와 임상 시험을 통해 NMI 기술의 안정성과 효과가 입증된다면, 이는 노인성 음성 장애 치료의 새로운 표준이 될 수 있을 것으로 사료된다.
Acknowledgements
None
Notes
Funding Statement
This study was supported by a 2024 research grant from Pusan National University Yangsan Hospital.
Conflicts of Interest
The authors have no financial conflicts of interest.
Authors’ Contribution
Conceptualization: Eui-Suk Sung. Supervision: Jin-Choon Lee. Writing—original draft: Minhyung Lee. Writing—review & editing: Eui-Suk Sung. Approval of final manuscript: all authors.