Li, S., & Francisco, G. E. (2015). New insights into the pathophysiology of post-stroke spasticity. Frontiers in human neuroscience, 9, 192.
New insight into the pathophysiology of post-stroke spasticity
뇌졸중 이후 빈번히 경직이 나타난다. 그것은 신장반사의 과흥분성의 결과로 수동적으로 신장되는 동안 저항이 증가하는 속도-민감성 특징이 있다. 그러나 과흥분성 신경반사의 기전에 대해서 잘 알려지지 않았다. 축적된 실험적 증거들은 경직이 척수보다 상위수준에서 기여한다고 제시하고 있다. 그것은 뇌졸중 이후 피질 탈억제에서 오는 2차적 척수 신장 반사의 원심성 억제와 촉진성 조절 사이의 불균형 때문일 것이다. 그물체 척수로(Recticulospinal: RST)와 전정척수로(vestibulospinal: VST)의 흥분성은 비침습적인 간접측정을 사용하여 뇌졸중 환자에서 측정되어 왔다. 뇌졸중 이후 경직의 기전에 기반하여 현저히 나타나는 것으로써 RST 과흥분성을 지지해주는 강력한 실험 결과들이 있다. 이 기전은 적어도 경직에 관련된 임상적 특징을 부분적으로 설명해 줄 수 있다. 그리고 경직의 임상적 평가와 관리에 대한 통찰력 있는 가이드를 제공해 준다. 그러나 VST 과흥분성의 가능한 역할은 간접적인 측정으로부터 배제될 수 없다. 추후 더 향상된 fMRI 기술을 이용하여 경직이 있는 뇌졸중 환자에서 뇌간의 생체내 개별적 측정이 뇌졸중 이후 경직의 병리적인 직접적 증거를 제공해 줄 수 있을 것이다.
경직은 뇌졸중의 일반적인 합병증이다. 하지만 UMN 증후군으로 많이 발생한다. 그것의 과도한 근육긴장도와 신장반사를 보이기 때문에 "positive" UMN증상으로 고려된다. 다른 positive 결과들은 clonus와 spasm을 포함한다. UMN 증후군의 "negative" 증상들은 약증, 손상된 협응, 손상된 운동조절/계획, 쉽게 피로해지는 것이 포함된다.
UMN 손상이후 이들 positive 증상들과 negative 증상들이 나타나고, 악화되고, 서로 상호작용한다. 그것은 뇌졸중 이후 회복기에서 역동적인 임상양상을 보이게 된다. 예를 들어, 약증과 경직은 종종 짧아진 근육길이로 인해 관절의 비가동성을 일으킨다. 그럼에 따라서 구축에 이르게 된다. 결국, 이것은 이들 근육에서 경직을 악화시킨다. 그런 악순환이 효과적으로 중재되지 못하면 상태를 지속시키고 악화시킨다. 경직은 뇌졸중 이후 19%에서 92%까지 광범위한 유병율이 있고 다양한 개시시간이 있다.
뇌졸중 이후 운동회복은 즉각적으로 시작되고 여러 뇌졸중 형태에도 불구하고 비교적 예측 가능하다. Brunnstrom(1966, 1970)은 운동기능이 이완성에서 완전히 회복까지 운동회복의 고정된 단계를 실증적으로 설명하였다. 운동회복 과정동안 뇌졸중 환자들은 다양한 비율로 한 회복단계에서 다음 단계로 진행될 수 있지만 어떤 단계의 생략없이 일관되게 진행되는 것은 아니다. 그러나 회복은 이들 단계 중 어떠한 단계에 머무를 수도 있다.
Brunnstrom의 설명에 기반하여, 운동회복의 발전은 경직의 궁극적인 소멸과 발생이 평행하게 나타난다. 일반적인 관찰은 근력조절, 반사가 감소되는 특징이 있는 뇌졸중 개시이후 바로 발생한다는 것이다. 이것은 반사의 점진적인 회복이 뒤따르게 하고 몇몇 사례에서는 과반사를 뒤따르게 한다. 과반사가 갑자기 변하는 것은 아니다. 다양한 경직의 출현은 뇌졸중 이후 빨리 나타난다. 이것은 초기 손상이후 신경가소적 변화가 나타남을 의미한다. 이 과정은 어느 시간이건 발생하지만 초기 손상이후 1주에서 6주 사이에 보통 나타난다. 이런 가소적인 재배치 과정은 과활성과 과장된 반사의 결과를 초래하게 된다. 따라서 경직을 일으킨다. 뇌졸중 이후 6주에서 손목관절의 경직과 구축의 진행되는 시간과정을 검증한 최근의 종적연구에서, 저자들은 손의 기능이 회복된 환자들이 모든 평가에서 경직 증상이 나타났지만 구축으로 발전되진 않았다고 보고하였다. 대조적으로 충분한 손기능이 회복되지 않은 환자들은 36주의 사후 과정동안 구축 형태의 증거와 경직의 증상을 가졌다. 종합적으로, 완전한 운동회복의 과정동안, 경직의 출현과 소멸은 경직의 진행이 비정상적 가소성의 현상을 반영한다는 것을 암시한다. 역으로 가소적 재배치와 회복이 진행되지 못하면 경직은 지속될 것이다.
Definition
경직은 쉽게 인식되지만 정확히 정의하기가 쉽지 않다.
Lance(1980)은 다음과 같은 정의를 제안하였다. "경직은 상위운동신경 증후군의 하나로써 신장반사의 과흥분성으로부터 오는 과활성된 힘줄 반사를 가진 감각운동 시스템의 장애이다."
폭넓게 사용되는 이런 정의는 도전을 받아왔고 다른 다양한 설명들이 제시되어왔다. 그러나 이들 모든 정의들은 경직과 연합된 현상이 비정상적 또는 과흥분성 척수반사에 의해 야기된다는 점을 강조했다.
Abnormal Regulation of Spinal Stretch Reflex and Spasticity
척수 신장반사궁의 과흥분성은 흥분성 배측 RST와 촉진성 내측 RST, VST 그리고 척수내의 처리과정으로부터 균형잡힌 원심성 조절에 의해 유지된다. 따라서, 경직을 가진 뇌졸중 환자에서 신장반사의 과흥분성은 두 가지 분류의 기전에 의해 중재될 수 있다. 비정상적 원심성 조절 그리고/또는 비정상적 신장반사의 척수내 처리과정.
Abnormal Intraspinal Processing
뇌졸중 환자에서 비정상적 척수내 처리과정은 문헌에 잘 설명되어왔다. 요약하면, 비정상적인 척수내 처리과정은 다음의 결과에서 온다; 1) 척수 운동신경으로 증가된 구심성 입력. 근방추의 감수성은 비가동성 이후 감마 방추운동 시스템 그리고/또한 적응변화의 활성을 통하여 증가된다. 그것은 신장반사의 증가된 결과를 가져온다. 2) Ⅰa구심입력, Ⅰb군 촉진, Ⅱ군 촉진에서 시냅스전 억제에서 감소를 포함하는 증가된 운동신경 흥분성의 결과를 가져오는 변환된 신경간 반사회로, 감소된 상호억제. 이들 변화는 운동신경이 역치 이하 또는 지속적 발화로 인해 척수 운동신경에서 척수내 반사회로에서 오는 억제가 줄어들게 된다. 3) 척수운동신경의 내재적 성질의 변화. 내림경로의 입력단절은 척수운동신경이 지속적인 내부로 흐르는 전압-의존의 전류를 활성시킬 수 있다. 이것은 운동신경에서 안정기 전압으로 이끌고 한차례 수동신장과 같은 일시적인 입력에서 반응의 자가-유지된 발화를 이끈다. 반사회로에서 이들 변화와 척수 운동신경의 내재적 성질의 변화는 α-MN의 과흥분성을 만들 수 있고(지속적인 운동단위의 발화 또는 역치하수준에서) 그럼에 따라 반사역치가 감소된다.
α-MN의 과흥분성은 경직이 있는 뇌졸중환자에게서 일차적인 척수내 변화로 고려되어왔다. 다양한 검사기술을 사용한 많은 연구들은 경직이 있는 뇌졸중환자에게서 운동단위의 자발적 방전의 증거를 제공해 왔다. 운동단위의 자발적 방전은 운동신경들이 자발적으로 발화한다는 것을 의미한다. 예를 들면, 자발적인 운동단위의 방전이 경직성 상완이두근에서 휴식기에 검출되었다. 자발적인 운동단위의 발화빈도는 수의적인 팔꿈치관절의 굴곡된 힘에서 증가와 함께 증가되었다. 자발적인 운동단위는 근육을 이완하라고 구두지시를 했을 때 뇌졸중환자가 이완되었다고 보고하였음에도 불구하고 활성이후 발화가 지속되었다. 자발적인 단위의 발화빈도는 수축전 휴식기에서보다 수축이후 휴식기에서 더 크게 나타났다. 종합해 보면, 이들 결과들은 지속적인 운동단위의 방전이 수의적인 조절아래에 있지 않는 척수상 기전에 의해 야기될 것이라 제시해준다.
비정상적인 척수내 처리과정과 결과적인 α-MN의 과흥분성은 척수내 네트워크로 가는 불균형적인 흥분성 그리고 억제성 내림입력에서 이차적인 가소적 재배치일 것이다. 분절수준에서 가소적 재배치는 뇌졸중이후 척수반사로 가는 내림척수상 입력이 차단된 것으로 증명되어왔다. 최근에 Sist 등(2014)은 동물모형에서 감각운동피질의 손상이후 뇌와 척수에서 뇌졸중 이후 고조된 구조적 가소성의 제한된 기간이 있다는 것을 증명했다. 가소적 변화는 피질 손상의 심가도와 상관관계가 있고 행동적 회복을 촉진한다. 척수에서 고조된 구조적 가소성은 첫 2주까지 최고가되고 뇌졸중이후 28일까지 기본수준으로 돌아간다.
Inbalanced Descending Regulations
신장반사의 과흥분성은 척수상 기시점의 흥분성 그리고 억제성 내림신호에 의해 주로 조절된다. 피질척수로(CST), RST, VST, rubrospinal, tectospinal tract을 포함하는 인간 운동시스템의 중요한 다섯가지 내림경로들 사이에서 CST는 대뇌피질에서 기시하고 수의적인 운동에 포함되는 유일한 경로이다. 동물연구에서 이 경로에서 국소적인 손상은 경직이 아니라 약증, 운동기술의 손실, 저흥분성, 저반사성을 만들어낸다. 연수수준의 추체(pyramidal) 섬유의 단독적인 손상을 야기하는 열공성 뇌졸중환자에게서 어떠한 경직도 관찰되지 않았다. 반면에 다른 네가지 내림경로는 뇌간에서 기시한다. 외측 뇌간에서 기시하는 rubrospinal pathway는 인간에서는 거의 존재하지 않는다.
tectospinal tract은 중뇌의 시각덮개(tectum)에서 기시하고 시각적 지남력에 기여한다.
RST와 VST는 해부학적으로 분리되어있고, 피질조절에서 다르게 나타난다. 배측(dorsal) RST는 척수 신장반사에 대한 강력한 억제성 영향을 제공한다. 그것은 연수에 있는 복내측(ventromedial) 그물형성체(recticular formation)에서 기시한다. 그리고 그것은 corticoreticular 섬유를 통해 운동피질에서 촉진을 받고 연수상(suprabulbar) 억제시스템으로 작용한다. CST와 corticoreticular tract는 각각 투사섬유 방선관과 내낭으로 투사된다. 연수에서 배측 RST와 외측 CST는 각각 배외측섬유단(dorsolateral funiculus)로 투사된다. 대조적으로 내측 RST와 VST는 척수 신장반사에 대해 흥분성 영향을 준다. 내측 RST는 연수의 그물형성체와 중뇌의 중심회백질(central gray)과 시각덮개에서 투사되고 통과되는 원심성 연결을 가진 뇌교의 시각덮개에서 주로 분산되어 기시된다. 배측 RST와 대조적으로 내측 RST는 운동피질이나 내낭의 자극에 의한 영향을 받지 않는다. VST는 외측 전정핵(vestibular nucleus)에서 기시하고 사실상 교차하지 않고 내려간다. 복내측부위에서 내측 RST와 VST 내림경로는 모두 배외측부위에 있는 외측 CST 그리고 배측 RST와는 해부학적으로 떨어져있다.
따라서 RST와 VST는 척수 신장반사의 균형있는 흥분성 그리고 억제성 내림성 조절을 제공한다. 그리고 이들 내림신경로 영향의 어떤 불균형은 비정상적인 신장반사, 즉 경직의 주원인으로 생각된다(그림2). 인간에서 제뇌경직(de-cerebrate rigidity)의 원인이 되는 VST가 제한된 역할을 가지고 있는 것으로 보이는 반면, RST의 출력에서 비정상성은 경직발생에서 중요한 역할을 한다고 고려되어진다. 이들관점은 지난 세기의 동물연구에서 침습적인 손상을 방법으로 한 연구의 결과에 기반을 두고있다. 예를 들면, 전방부위에 있는 편측 또는 양측 VST의 절단은 하지에서 신전근의 긴장도를 일시적으로 감소시킬 뿐이다. 내측 RST를 손상시키는 더욱 광범위한 척수절단술에서 경직은 과감하게 감소되었으나 힘줄 과반사성, 간헐성 경련, 내전근 경련이 지속되었다. 피질과 내낭의 손상을 입히는 뇌졸중에서 손상은 corticoreticular tract과 CST에서 종종 나타나고 연수의 억제성 중추로 가는 피질의 촉진성 입력의 손실을 가져오게된다. 이것은 피질조절의 의존성 때문에 다른 억제성 입력을 받지않는 촉진성 내측 RST만을 남겨두게 된다. 결과에 따라, 항중력 자세를 취하는 경직성 편마비가 종종 보여진다.
Recent Advances in Brainstem Mechanisms of Stretch Reflex Hyperexcitability
경직의 원인에 대한 가능한 뇌간의 기전에 대한 Brown (1994)의 동물연구들의 고찰이래로, 인간을 대상으로 한 연구들의 실험적 증거가 없다. 그것은 경직을 가진 뇌졸중환자에게서 뇌간의 활서을 측정하는 것이 기술적으로 어려웠기 때문이다. 최근 높은 공간적 해상도를 가진 기능적 MRI 기술에서 향상은 뇌간의 핵을 국소화할 수 있게 해준다. 경직을 가진 뇌졸중환자에게서 그런 개별적인 뇌간핵의 생체내 측정은 아마도 뇌졸중 이후 경직의 병리에 대한 직접적인 증거를 제공해줄 수 있다. 그럼에도 불구하고 최근 연구들은 뇌졸중 이후 경직에서 다양한 뇌간의 기전을 검증하는 것을 간접적으로 측정해왔다. 이들 연구의 결과들은 뇌졸중 이후 경직에 있어서 더 많은 뇌간의 기전을 밝혀주었다.
reticulospinal pathway를 통한 뇌간에서 중재되는 반사인 ASR(acoustic startle reflex ; 청각성 경악반사)은 뇌졸중환자에게서 비침습적인 reticulospinal의 과흥분성을 검증하는 것에 사용될 수 있다. 비록 일차운동피질의 피질의 자기자극에 어떤 근육도 반응하지 않았지만, 정상적인 ASR 반응은 뇌경색 이후 급성기에서 몇몇 환자들의 이완된 근육에서 유발될 수 있을 것이다. 더군다나, 과활성된 ASR 반응은 만성 뇌졸중환자의 경직성 근육에서 관찰되었다. 우리는 운동회복의 1단계(이완성)에서 2단계, 4단계(경직성 마비), 6단계와 경직이 없는 7단계(완전 회복)까지 모든 단계에 걸쳐서 많은 만성 뇌졸중환자에게서 ASR 반응을 검증하였다. 이론적 근거는 운동회복이 만성 뇌졸중에서 멈추거나 정체되어왔다는 것이다.
ASR 반응들은 reticulospinal의 과흥분성으로 반응할 수 있다. 우리는 ASR 반응이 회복의 이런 단계의 최극단에 있는 뇌졸중환자에서 정상적 제한안에 있었다는 것을 관찰했다(즉, 이완성으로 남게되거나 완전히 회복된). 그러나 과흥분된 ASR 반응들은 경직성 환자에게서 지속적으로 관찰되었다. 이들 결과들은 휴식동안 reticulospinal pathway의 과흥분성이 경직단계에서 발생했지만 이완성에서 또는 회복된 비경직성 단계에서는 발생하지 않았다. 과흥분된 ASR 반응들과 과흥분성 RST가 나타나는 것은 뇌졸중 이후 corticoreticular의 탈억제의 결과라는 것이 고려되고있다.
reticulospinal 경로는 보통 양쪽으로 투사된다. 만약 RST의 과흥분성이 경직성 뇌졸중환자에게서 나타나면, 한쪽의 수의적인 활성이 반대쪽에서 활성을 이끌게 될 것이다. 우리는 경직성 뇌졸중환자와 경직이 없는 환자들 사이에서 휴식중인 반대쪽 상완이두근의 EMG 활성을 비교했다. 한쪽의 수의 적인 팔꿈치 관절 굴곡에서, 비손상측 사지 중 휴식중인 상완이두근의 EMG 활성은 경직성 그룹에서 비교적 증가했지만, 어떤 상관관계는 회복된 비경직성 그룹에서 나타나지 않았다. 경직성 상완이두근의 수의적인 활성에서 반대쪽 운동의 과장된 그런 결과는 경직성에서 RST의 과흥분성을 더욱 지지해주지만, 비경직성 단계에서는 그렇지 않다. 종합적으로 이들 결과들은 RST의 과흥분성이 경직의 병리생리학에서 중요한 역할을 한다는 새로운 증거를 제공한다. 더군다나, 완전히 회복된 뇌졸중환자에게서 경직과 RST의 과흥분성이 사라지는 것은 경직이 운동회복의 과정에서 비정상적인 가소성 현상이라는 것을 제시해준다.
뇌졸중 이후 경직에서 VST의 잠재적인 역할을 검증한 또 다른 연구에서, 뇌졸중환자의 귀에서 높은 수준의 청각자극에 반응하는 SCM근육에서 근원성 전위가 유발된 전정계의 분석이 이루어졌다. 유발된 전위의 강도는 비손상측에서 보다 손상측에서 더 크게 나타났고 경직성 마비의 뇌졸중환자에게서 비대칭 정도와 경직의 심각도 사이의 강력한 양의 상관관계가 있었다. 그럼에 따라 VST의 과활성을 제시하였다. 청각자극의 이런 수준은 reticulospinal 경로를 통한 ASR 활성일 것이다. 더군다나 유발된 근원성 전위를 중재하는 VST는 경추부위에서 종결됨에 따라, 하지경직에서는 포함되지 않는 것 같다. 개별적인 뇌간핵의 측정을 통한 향상된 영상연구들은 다양한 기전의 직접적인 증거를 제공할 필요가 있을 것이다.
아직 완전히 조직화되진 않았지만 그물형성체가 뇌간을 통하여 매우 분산되어 위치한다는 것을 언급할 가치가 있다. 그것에는 정중옆 부위, 정중옆-중앙부위, 중간부위, 외측부위를 토함하는 불분명하게 정의된 경계선을 가진 네 가지 longitudinal column이 있다. 그물형성체는 척수, 대뇌피질, 시상, 소뇌, 기저핵과 다른 뇌간의 중추들과 연결되어있다. 척수반사의 조절에 대해서 위에 언급된 역할에 더불에서, 그물형성체는 또한 세련된 운동의 협응, 호흡의 자동적인 조절, 심장박동, 혈압 뿐만 아니라 자각, 의식, 통증의 조절에서도 포함된다. 이들 해부학적 연결들은
reticulospinal의 과흥분성에 주로관련되어 나타난 경직과 관련된 임상적 특징을 이해할 수 있게 도와준다.
Perpheral Contributions
경직은 과긴장성을 야기시키는 많은 요소들 중 하나이다. 그것은 근육신장의 속도에 의존한다는 이유로 다른 병인에 의한 과긴장성과 차별될 수 있다. 뇌졸중 이후 13개월 이내 검증된 24명의 편마비환자들을 대상으로 한 연구에서 12명은 단지 5명만 속도에 의존된 반응(경직)을 보인 대상자들 사에에서 팔꿈치관절의 수동적인 신장에 대항하는 증가된 저항을 가지고 있었다. 더군다나 경직은 과반사성 뿐만 아니라 기계적인 근육의 특성의 변화에 의해서 설명될 수 있을 것이다. 기계적으로 증가된 저항은 힘줄의 성질의 변환과 근육섬유에서 생리학적인 변화에 의해서 야기될 수 있을 것이다. 이들 근육성질의 변화는 적응되고 마비에서 이차적일 것이다. 마비된 근육이 짧아진 자세가 유지될 때, 그것이 짧아진 근육길이에서 적절한 힘을 만들 수 있기 때문에 "조정된" 그 길이에서 근원섬유가 소실된다. 결과적으로, 근육섬유는 거의 정상대상자에서 두배만큼 뻣뻣해진다. 기전적인 근육성질의 이런 변화는 점차적으로 발생하고 구축이 이르게 되며 근육의 뻣뻣함이 증가될 수 있다. 이들 구성요소는 기본적으로 시행되는 임상검사에서 그리고 연구실 상황에서 다양한 속도에 외부적인 수동신장에 반응하는 것에서 근육뻣뻣함의 평가에 기반을 둔 양적인 평가에서 충분히 식별되지 않고 있다.
Implication for Clinical Assessment and Management
위에서 논의했던 것처럼, 변환된 척수내의 네트워크 처리과정과 말초근육의 변화는 뇌졸중이후 경직으로 발전하게 기여하는 이차적요소와 적응요소인 반면, RST의 과흥분성은 일차적인 기전일 것이다. 그림 2에 나타난 것처럼, 뇌졸중이후 경직에 대한 reticulospinal 기전은 신경축과 함께 다음과 같은 세가지 병리생리학적 변화와 관련있다. 1) 피질그물체로의 손상이 이차적으로 뇌간에서 탈억제된 그물형성체 중추, 2) 감소된 CST의 수의적인 활성에 따르는 과흥분성 그물척수의 내림투사신경, 3) 결과에서처럼 변환된 척수내 네트워크와 척수신장반사의 과흥분성. 이들 병리생리학적 변화들은 뇌졸중이후 경직과 관련된 다른 임상특징을 적어도 부분적으로 설명해줄 수 있다. 그러나 경직 그 자체의 연구는 부족하다.
Implications for Clinical Assessments
병리생리학적인 기전을 잘 이해하는 것은 경직의 측정과 임상적 현상을 이해하기 쉽게 해준다. 그런 임상적 현상은 표 1에 정리되어있다. 그물형성체는 근육 긴장도와 운동기능의 조절에서 그 역할외에, 매우 대조적인 역할을 가지고 있지만 뇌간과 피질에서 다른 영역/중추로 잘 조직된 투사섬유를 가지고 있다. 그 처럼, 그물형성체와 그 투사섬유들은 숨쉬기, 자세, 통증, 체온, 감성과 같은 다른 기본적인 생존기능을 조절한다. 탈억제뒤에 RST의 과흥분성은 이들 기능들 사이에서 상호작용을 변화할 수 있다. 예를 들면, 저측굴곡근과 배측굴곡근 모두의 동원이 휴식 시 정상 호흡동안 경직이 있는 뇌졸중환자에게서 관찰되었지만, 기침을 하는 동안 저측굴곡이 우세하게 나타났다. 유사하게도 이런 기전은 경직이 자세, 온도(날씨), 통증, 정서(불안, 분노), 시간(낮과 밤)에 따라 변한다는 다른 일상적인 임상적 관찰을 설명할 수 있게 해준다. 많은 임상실험에서, 경직의 갑작스런 변화는 요도 염증이 일반적으로 관찰되는 것과 같은 내과적인 상태변화에 대하여 나타나는 증상이고 그 결과일 수 있다. 이들 복합적인 문제는 입증되지 않은 보고와 관찰이다. 새롭게 제시되는 RST기전은 병리생리학적인 이해를 도와준다.
뇌졸중이후 경직은 전통적으로 Ashworth scale 과 Tardieu scale 그리고 그 수정판들과 같은 임상척도를 이용하여 검증되고있다. 그러나 경직의 RST 과흥분성기전은 경직의 정도를 측정하는 대체적인 접근을 제공해줄 수 있다. RST가 관절위치를 유지하고 중력에 대항하는 자세에서 중요한 역할을 하기 때문에 그 항중력 힘의 영향은 항중력근 그룹을 촉진하는 신경근의 균형을 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 상지는 굴곡근 그리고 하지는 신전근. 이런 새로운 균형은 휴식기 관절각도의 변화에 의해 영향을 받을 수 있다. 즉, 근육이 더 경직될 수록, 관절을 유지하는 것을 포함한 더 비정상적인 휴식기 각도. 비정상적인 휴식기 각도의 개념은 평가하기 어려운 작은 근육 또는 근육의 임상적인 평가에서 특히 도와줄 수 있다. SCM근육의 경직정도는 머리자세의 비정상성에 기반을 두고 추정해볼 수 있다.
Implications for Spasticity Management
장애를 입은 운동조절은 종종 경직을 가진 뇌졸중환자에게서 보여진다. 경직정도가 중등도에서 심각한 수준의 팔꿈치굴곡근의 경직을 가진 환자에서, 팔꿈치 관절을 신전하려는 시도는 약한 팔꿈치 신전근과 경직성 팔꿈치 굴곡근의 공동활성을 일으킬 수 있다. 이와 유사하게도, Kamper 와 Rymer (2001)는 손가락 굴곡근의 경직을 가진 환자에게서 손가락을 신전하려고 시도하는 동안 나타난 손가락 굴곡근의 변화를 보고하였다. 약해진 신전근을 활성하지 못하는 것은 1) CST 손상에서 이차적으로 발생하는 감소된 수의적인 활성에 의한 약화된 신전근, 억제의 손실 이후 과흥분성 RST의 활성에 뒤따르는 경직성 굴곡근의 공동활성의 결과일 것이다. 상지 신전근의 손상된 수의조절을 기반으로 하는 이들 두 가지 분리된 기전의 이해는 뇌졸중환자 관리에 있어서 중요하다. 경직성 굴곡근은 보톡스 주사를 통하여 "치료적으로 약화"될 수 있다. 그 처럼 신전근의 일차적인 목적이 신전근의 중요한 활성을 요구하지 않는 대부분의 일상생활에서 굴곡근에 의한 기능적인 조작을 준비하는 것에 있어서 팔꿈치를 신전하거나 손을 펴게하는 것이기 때문에, 남아있는 약화된 신전근들은 기능적으로 충분할 수 없을 것이다. 우리는 길항근의 향상된 운동조절의 목적을 가지고 그것을 "치료적으로 약화"라고 부른다.
이런 치료적 약증의 현상은 경직성 손가락 굴곡근에 보톡스를 주사한 이후 향상된 수의적 쥐기 조절에 대한 최근 사례에서 드러난다. 그 환자는 53세 여성이고, 3년전에 오른쪽 중대뇌동맥에 출혈성 뇌졸중을 입었다. 그녀는 손가락 굴곡근의 경직과 잔여 손가락/손목 신전근의 약증을 가지고 있었다. 그녀는 외쪽 천수지굴근과 심수지굴근에 각각 보톡스 주사를 맞았다. 기대된 것처럼, 보톡스 주사는 경직성 손가락 굴곡근에서 긴장도의 감소와 약증을 유도하였다. 그러나 그녀는 쥐기를 푸는 시간이 향상되었기 때문에 손을 더 빨리 펼 수 있게 되었다. 이것은 짤아진 신전근 EMG 활성에 의해서 수반되었다. 손을 열고 쥐기를 푸는 것에 대한 향상된 수의조절은 수의적인 손가락 신전동안 경직성 손가락 굴곡근의 감소된 공동수축에 의해 나타날 것이다. 이런 사례는 손가락 굴곡근 경직에서 감소가 잔여 손가락신전의 수의조절을 향상시킬 수 있다. 신전근의 수의조절에서 향상은 주사를 맞은 이후 경직성 굴곡근으로부터 감소된 상호 억제의 결과로 부터 온다. 앞선 결과들은 주사가 신경근육 연접에서 시냅스전 아세티콜린의 유리를 막는 것과 더불어 구심성 섬유를 마비시킬 수 있을 것이다(주사를 맞은 이후 마비된 굴곡근에서 감소된 억제의 결과를 가지는 것 처럼).
이런 개념은 또 다른 연구에 의해서 지지된다. 뇌졸중 또는 외상성 뇌손상으로 인해 경직성 편마비를 가진 15명 환자들은 보톡스 주사를 맞기 이전과 1개월 이후 가능한 관절가동범위 내에서 팔뻗기 운동을 수행하라고 지시받았다. toxin이 개별근육의 과긴장성의 평가에 기반을 둔 팔꿈치, 손목, 손가락 굴곡근에 투여되었다. 모든 환자들은 팔뻗기 운동을 더 잘할 수 있게 되었다. 추가적으로 팔뻗기 속도가 향상되고 궤적이 부드러워졌다.
그러나 Action Research Arm Test와 Box and Block Test와 같은 다른 임상결과들은 변화가 없었다. 이들 결과들은 경직의 감소만을 홀로 설명되어질 수 없다. 굴곡근과 신전근으로부터 EMG가 기록되진 않았지만, 우리는 굴곡근에 주사를 투여한 이후 향상된 팔뻗기가 길항근인 신전근의 팔뻗기를 더 잘할 수 있게 한 것이라고 주장한다. 다른 말로, 팔뻗기 동작동안 신전근의 수의조절은 주사를 맞은 이후 굴곡근을 약하게 하고 굴곡근의 경직을 감소시키는 것으로 향상된다.
보톡스 주사가 경직, 통증, 비정상적 자세를 효과적으로 감소시킨다는 것은 임상에서 일반적이 일이다. 그러나 보톡스 주사가 팔뻗기와 쥐기와 같은 능동적인 상지기능을 향상시키는 것은 아닌것 같다. 위에서 논의했던 것처럼, 장애를 입은 운동조절에 대한 기전을 더 잘 이해하는 것은 보톡스의 새로운 치료적인 사용을 할 수 있게 해준다. 경직성 굴곡근의 "치료적인 약화"가 기능적인 향상과 관련된다는 결과는 그것이 이런 치료를 사용하는 목적을 개조할 수 있게 하는 것에 있어서 중요하다. 특히, 보톡스를 사용하는 "치료적인 약증"은 상지에서 수의적인 신전이 잔존하는 뇌졸중환자에게서 고려될 수 있다. 경직을 다루는 이런 새로운 개념적 접근을 더 잘 이해하기 위하여 더 많은 연구들이 필요하다.
Concluding Remarks
경직은 신장반사의 과흥분성으로 부터오는 수동적 신장에서 저항이 속도에 의존하여 증가하는 특징이 있다. 그러나 과흥분성 신장반사의 기반이 되는 기전은 여전히 이해되지 않은채 남아있다. 축적된 실험증거들은 뇌졸중 이후 피질의 탈억제에 따르는 척수신장반사의 억제성과 촉진성의 내림성 조절들 사이의 불균형으로 부터 오는 것으로 여겨지는 경직의 척추상부의 원인들에 대하여 지지해왔다. 그물척수로와 VST의 과흥분성은 비침습적인 간접측정을 이용하여 경직을 가진 뇌졸중환자에게서 측정되어왔다. 뇌졸중이후 경직의 주된 기반이 되는 기전으로써 그물척수로의 과흥분성을 지지하는 강력한 실험결과들이 있다. 그러나 VST의 과흥분성의 가능한 역할은 간접적인 평가로부터 배재될 수 없다. 추후에 향상된 fMRI 기술을 이용하여 경직을 가진 죄졸중환자를 대상으로 한 개별적인 뇌간핵의 생체내 측정이 뇌졸중이후 경직 발병의 직접적인 증거를 제공할 수 있을 것이다.
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