바늘 근전도 검사

바늘 근전도 검사에는 다음과 같은 주요 방법이 있습니다.

• 표준 바늘 EMG;
• 단일 근섬유 EMG;
• 거시근전도;
• 근전도 스캐닝.

표준 바늘 근전도

바늘 근전도 검사는 근육에 삽입된 동심원 바늘 전극을 이용하여 시행하는 침습적 검사법입니다. 바늘 근전도 검사를 통해 말초 신경운동 기관을 평가할 수 있습니다. 골격근 운동 단위의 형태 기능적 조직, 근섬유의 상태(자발적 활동)를 평가할 수 있으며, 동적 관찰을 통해 치료 효과, 병리학적 과정의 역동성, 그리고 질병의 예후를 평가할 수 있습니다.

진단 가치

표준 바늘 근전도 검사는 다양한 신경근 질환에 대한 전기생리학 연구 방법에서 중심적인 위치를 차지하며, 신경성 질환과 원발성 근육 질환의 감별 진단에 결정적인 중요성을 갖습니다.

이 방법은 영향을 받은 신경에 의해 지배되는 근육의 변성 정도, 회복 정도, 재지배의 효율성을 결정하는 데 사용됩니다.

바늘 근전도 검사는 신경학뿐만 아니라 류마티스학, 내분비학, 스포츠 및 산업 의학, 소아과, 비뇨기과, 산부인과, 외과 및 신경외과, 안과, 치과 및 악안면외과, 정형외과 및 기타 여러 의료 분야에도 적용됩니다.

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절차에 대한 표시

척수 운동 뉴런 질환( ALS, 척수 근위축증, 소아마비 및 소아마비 후 증후군, 척수공동증 등), 척수병증, 신경근병증, 다양한 신경병증(축삭 및 탈수초성), 근병증, 염증성 근육 질환( 다발성 근염 및 피부근염 ), 중추 운동 장애, 괄약근 장애 및 운동 기능 및 운동 제어 시스템의 상태를 객관화하고 이 과정에서 말초 신경 운동 장치의 다양한 구조가 관여하는지 평가해야 하는 여러 다른 상황입니다.

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예비

환자는 검사를 위해 특별한 준비가 필요하지 않습니다. 바늘 근전도 검사는 검사 대상 근육의 완전한 이완을 요구하므로, 환자는 누워서 검사를 받습니다. 환자는 검사 대상 근육에 노출되고, 조절 가능한 머리받침이 있는 편안하고 부드러운 소파에 등을 대고(또는 엎드려) 눕습니다. 환자는 검사 대상 근육에 노출된 후, 앞으로 있을 검사에 대한 설명과 근육을 어떻게 긴장시키고 이완해야 하는지에 대한 설명을 받습니다.

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기술 바늘 근전도 검사

이 검사는 근육의 운동점에 삽입된 동심원 바늘 전극을 사용하여 수행됩니다(허용 반경은 큰 근육의 경우 1cm, 작은 근육의 경우 0.5cm 이하입니다). 근육 운동점(MU, PMU)의 전위가 기록됩니다. 분석을 위해 PMU를 선택할 때는 몇 가지 규칙을 따라야 합니다.

재사용 가능한 바늘 전극은 오토클레이브 또는 기타 멸균 방법을 통해 사전 멸균됩니다. 일회용 멸균 바늘 전극은 근육 검사 직전에 개봉합니다.

완전히 이완된 근육에 전극을 삽입하고 근육을 움직일 때마다 자발적인 활동의 출현 가능성을 모니터링합니다. PMU는 최소한의 자발적인 근육 긴장으로 기록되므로 개별 PMU를 식별할 수 있습니다. 20개의 서로 다른 PMU를 선택하여 근육에서 특정 순서의 전극 움직임을 관찰합니다.

근육 상태를 평가할 때, 감지된 자발적 활동의 정량적 분석이 수행되는데, 이는 환자의 시간 경과에 따른 상태를 모니터링하고 치료 효과를 판단할 때 특히 중요합니다. 다양한 운동 단위의 기록된 전위의 매개변수도 분석됩니다.

시냅스 질환에서의 바늘 근전도 검사

시냅스 질환에서 바늘 근전도 검사는 추가적인 검사 방법으로 간주됩니다. 중증 근무력증에서는 검사 대상 근육의 MU 평균 지속 시간 감소 정도를 통해 근섬유 "차단" 정도를 평가할 수 있습니다. 그러나 중증 근무력증에서 바늘 근전도 검사의 주요 목적은 동반 질환(다발성 근염, 근병증, 내분비 질환, 다양한 다발신경병증 등)을 배제하는 것입니다. 중증 근무력증 환자의 바늘 근전도 검사는 항콜린에스테라제 투여에 대한 반응 정도, 즉 네오스티그민 메틸황산염(프로세린) 투여 시 MU 지표의 변화를 평가하는 데에도 사용됩니다. 약물 투여 후 대부분의 경우 MU 지속 시간이 증가합니다. 반응이 없으면 소위 근무력성 근병증을 나타낼 수 있습니다.

시냅스 질환의 주요 근전도 기준:

• PDE 평균 지속시간 감소
• 개별 PMU의 진폭 감소(없을 수도 있음)
• PDE의 중등도 다상증(없을 수도 있음)
• 자발적인 활동이 없거나 고립된 PF만 존재하는 경우.

중증 근무력증에서는 MUAP의 평균 지속 시간이 보통 약간(10~35%) 감소합니다. 대부분의 MUAP는 정상 진폭을 보이지만, 각 근육에서 진폭과 지속 시간이 감소된 MUAP가 여러 개 관찰됩니다. 다상성 MUAP의 수는 15~20%를 넘지 않습니다. 자발적인 활동은 없습니다. 환자에게서 심한 PF가 발견되면, 중증 근무력증과 갑상선기능저하증, 다발근염 또는 기타 질환의 병합 치료를 고려해야 합니다.

원발성 근육 질환에서의 바늘 근전도 검사

바늘 근전도(needle electromyography)는 원발성 근육 질환(다양한 근병증)을 진단하는 주요 전기생리학적 방법입니다. 운동 단위가 최소한의 노력조차 유지할 수 있는 충분한 힘을 발휘하는 능력이 감소하기 때문에, 원발성 근육 병증이 있는 환자는 많은 수의 운동 단위를 동원해야 합니다. 이것이 이러한 환자에서 근전도의 특이성을 결정합니다. 수의적 근육 긴장도가 최소일 경우, 개별 운동 단위를 분리하기 어렵고, 화면에 너무 많은 작은 전위가 나타나 식별이 불가능합니다. 이것이 근전도의 소위 근병증 패턴입니다.

염증성 근병증(다발성 근염)에서는 재신경 지배 과정이 발생하며, 이로 인해 MUAP 매개변수가 증가할 수 있습니다.

원발성 근육 질환의 주요 근전도 검사 기준:

• PDE의 평균 지속 기간이 12% 이상 감소함
• 개별 PMU의 진폭 감소(평균 진폭은 감소하거나 정상화될 수 있으며, 때로는 증가함)
• PDE의 다상증
• 염증성 근병증(다발성 근염)이나 PMD에서 근섬유의 뚜렷한 자발적 활동(다른 경우에는 미미하거나 전혀 없음).

MUAP 평균 지속 시간의 감소는 모든 원발성 근육 질환의 주요 징후입니다. 이러한 변화의 이유는 근병증에서 근섬유가 위축되고, 일부는 괴사로 인해 MU 구성에서 이탈하여 MUAP 지표가 감소하기 때문입니다. 대부분의 MUAP 지속 시간 감소는 근병증 환자의 거의 모든 근육에서 관찰되지만, 임상적으로 가장 영향을 많이 받는 근위 근육에서 더욱 두드러집니다.

PMU 분포의 히스토그램은 지속 기간별로 작은 값(1단계 또는 2단계)으로 이동합니다. 단, PMD는 예외입니다. PMU의 급격한 다상성(때로는 100%에 달함)으로 인해 평균 지속 기간이 상당히 증가할 수 있습니다.

단일 근섬유 근전도

단일 근섬유 근전도검사는 지터법을 사용하여 근육 운동 단위의 밀도와 신경근 전달의 신뢰성을 결정하는 것을 포함하여 개별 근섬유의 전기적 활동을 연구할 수 있게 해줍니다.

연구를 수행하려면 직경 25µm의 매우 작은 방전 표면을 가진 특수 전극이 필요하며, 이 전극은 측면 끝에서 3mm 떨어진 곳에 위치합니다. 이 작은 방전 표면을 통해 반경 300µm 영역에서 단일 근섬유의 전위를 측정할 수 있습니다.

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근섬유 밀도 연구

근섬유 밀도 측정은 단일 근섬유의 활동을 기록하는 미세전극 영역이 엄격하게 정의되어 있다는 사실에 기반합니다. 근섬유 밀도 측정값은 근육의 여러 영역에서 20개의 서로 다른 근섬유를 연구하는 동안 해당 영역에 기록된 단일 근섬유 전위의 평균 개수입니다. 일반적으로 이 영역에는 동일한 근섬유에 속하는 근섬유가 하나(드물게는 두 개)만 포함될 수 있습니다. 특수한 방법론(트리거 장치)을 사용하면 다른 근섬유에 속하는 단일 근섬유 전위가 화면에 나타나지 않도록 할 수 있습니다.

평균 근섬유 밀도는 각 근육 단위(MU)에 속하는 개별 근섬유의 평균 전위 수를 계산하여 일반적인 단위로 측정합니다. 건강한 사람의 경우 이 값은 근육과 연령에 따라 1.2에서 1.8까지 다양합니다. 근육 단위(MU) 내 근섬유 밀도의 증가는 근육 내 근육 단위 구조의 변화를 반영합니다.

지터 현상에 대한 연구

일반적으로 근육 내 단일 근섬유를 기록하기 위한 전극은 한 운동 단위에 속하는 두 개의 인접한 근섬유의 전위가 기록되도록 배치할 수 있습니다. 트리거 장치에 의해 첫 번째 근섬유의 전위가 활성화되면, 자극이 길이가 다른 두 신경 말단을 통과하는 데 걸리는 시간이 다르기 때문에 두 번째 근섬유의 전위는 시간적으로 약간 불일치합니다. 이는 피크 간 간격의 변동성에 반영됩니다. 즉, 두 번째 전위의 기록 시간은 첫 번째 전위에 비해 변동하며, 이는 "댄스" 또는 "지터" 전위로 정의되며, 일반적으로 5~50μs의 값을 가집니다.

지터는 두 운동 종판에서 신경근 전달 시간의 변동성을 반영하므로, 이 방법을 통해 신경근 전달의 안정성을 연구할 수 있습니다. 어떤 병리로 인해 지터가 방해를 받으면 지터가 증가합니다. 지터의 가장 두드러진 증가는 시냅스 질환, 특히 중증 근무력증에서 관찰됩니다.

신경근 전달이 심각하게 악화되면 신경 자극이 인접한 두 섬유 중 하나를 자극할 수 없고 자극 차단이라고 하는 현상이 발생합니다.

ALS에서는 PMU 개별 구성 요소의 지터와 불안정성이 크게 증가합니다. 이는 발아(sprouting)로 인해 새롭게 형성된 말단과 미성숙 시냅스가 충분한 신뢰도로 작동하지 않기 때문입니다. 이 경우, 진행이 빠른 환자에서 지터와 임펄스 차단이 가장 두드러지게 나타납니다.

거시근전도

거시근전도(Macroelectromyography)를 통해 골격근 운동 단위의 크기를 판단할 수 있습니다. 검사 중에는 두 개의 바늘 전극을 동시에 사용합니다. 특수 거시전극은 근육 깊숙이 삽입하여 전극의 외전근 측면이 근육 두께에 위치하도록 하고, 일반 동심원 전극은 피부 아래에 삽입합니다. 거시근전도법은 넓은 외전근 표면을 가진 거시전극에서 기록된 전위를 분석하는 데 기반합니다.

기존의 동심원 전극은 기준 전극 역할을 하며, 연구 중인 근육의 최소 활동 영역, 즉 근육의 운동 지점에서 가능한 한 멀리 떨어진 피부 아래에 주 거대 전극으로부터 최소 30cm 떨어진 곳에 삽입됩니다.

캐뉼라에 장착된 단일 근섬유 전위를 기록하는 또 다른 전극은 연구 대상 근육 섬유(MU)의 전위를 기록하며, 이는 대전위 평균화의 트리거 역할을 합니다. 주 전극의 캐뉼라에서 나온 신호도 평균화기로 들어갑니다. MU의 안정적인 등선과 진폭 대전위가 나타날 때까지 130~200개의 펄스(80ms의 에포크, 분석에는 60ms의 주기 사용)를 평균화합니다. 기록은 두 채널에서 수행됩니다. 한 채널에서는 연구 대상 근육 섬유의 한 근섬유 신호를 기록하여 평균화를 시작하고, 다른 채널에서는 주 전극과 기준 전극 사이의 신호를 재생합니다.

운동 단위의 대전위를 평가하는 데 사용되는 주요 매개변수는 진폭이며, 이는 정점에서 정점까지 측정됩니다. 이 방법을 사용할 때 전위의 지속 시간은 중요하지 않습니다. 운동 단위 대전위의 면적을 평가할 수 있습니다. 일반적으로 진폭은 다양한 값을 가지며, 나이가 들면서 다소 증가합니다. 신경성 질환의 경우, 운동 단위 대전위의 진폭은 근육의 재신경 지배 정도에 따라 증가합니다. 신경 질환의 경우, 가장 높은 진폭을 보입니다.

질병의 후반 단계에서는 MU 거대 전위의 진폭이 감소하고, 특히 근력이 크게 감소하며, 이는 표준 바늘 근전도에서 기록된 MU 매개변수의 감소와 일치합니다.

근병증에서는 운동 단위 대전위의 진폭이 감소하는 것으로 나타났지만, 일부 환자에서는 평균값이 정상이기는 하지만, 진폭이 감소된 전위가 일정 수 이상 관찰되었습니다. 근병증 환자의 근육을 조사한 연구에서는 운동 단위 대전위의 평균 진폭이 증가한다는 결과가 나오지 않았습니다.

거시근전도법은 노동 집약적이기 때문에 일상적인 진료에서 널리 사용되지는 않았습니다.

주사 근전도 검사

이 방법은 스캐닝, 즉 연구 대상 운동 단위 섬유가 위치한 부위에서 전극을 단계적으로 이동시키는 것을 통해 운동 단위 전기 활동의 시간적 및 공간적 분포를 연구할 수 있도록 합니다. 스캐닝 근전도는 운동 단위 전체 공간에서 근섬유의 공간적 위치에 대한 정보를 제공하며, 근섬유의 탈신경 및 반복적인 재신경 지배 과정의 결과로 형성된 근육군의 존재를 간접적으로 나타낼 수 있습니다.

근육의 최소 자발적 긴장 상태에서, 단일 근섬유를 기록하기 위해 근육에 삽입된 전극을 트리거로 사용하고, 출력 동심 바늘(스캐닝) 전극을 이용하여 직경 50mm의 모든 면에서 근전도(PMU)를 기록합니다. 이 방법은 표준 바늘 전극을 근육에 천천히 단계적으로 삽입하고, 특정 근전도(MU)의 전위 매개변수 변화에 대한 정보를 축적하여 모니터 화면에 해당 이미지를 구성하는 방식을 기반으로 합니다. 주사 근전도(SEM)는 서로 아래에 배치된 일련의 오실로그램으로, 각 오실로그램은 특정 지점에서 기록되고 동심 바늘 전극의 출력 표면에서 포착된 생체 전위의 진동을 반영합니다.

이후 모든 MUAP에 대한 컴퓨터 분석과 3차원 분포 분석을 통해 운동 뉴런의 전기 생리학적 프로파일에 대한 통찰력을 얻을 수 있었습니다.

주사 근전도 데이터를 분석할 때, MUAP의 주요 피크 개수, 피크가 나타나는 시간의 변화, 주어진 MU의 전위의 개별 분수가 나타나는 간격의 지속 시간을 평가하고, 검사된 각 MU의 섬유 분포 영역의 직경을 계산합니다.

DRP에서는 주사 근전도 검사에서 전위 진동의 진폭, 지속 시간, 그리고 면적이 증가합니다. 그러나 개별 근전도의 섬유 분포 영역의 단면적은 크게 변하지 않습니다. 주어진 근육의 특징적인 분율 수 또한 변하지 않습니다.

절차 금기 사항

바늘 근전도 검사에는 사실상 금기 사항이 없습니다. 환자가 의식이 없어 근육을 수의적으로 긴장시킬 수 없는 상태는 제한점으로 간주됩니다. 그러나 이 경우에도 근섬유의 자발적인 활동 유무를 통해 근육 내 현재 과정의 존재 여부를 판단할 수 있습니다. 바늘 근전도 검사는 심한 화농성 상처, 치유되지 않는 궤양, 깊은 화상 병변이 있는 근육에서는 신중하게 시행해야 합니다.

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정상적인 성능

DE는 골격근의 구조적, 기능적 요소입니다. 척수 회백질 전각에 위치한 운동 뉴런과, 운동 신경근의 일부인 수초 신경 섬유로 발달한 축삭, 그리고 수초가 없는 이 축삭의 수많은 가지와 시냅스를 통해 접촉하는 근섬유 군으로 구성됩니다.

근육의 각 근섬유는 자체적인 종말을 가지고 있으며, 단 하나의 운동 단위의 일부이고, 자체적인 시냅스를 가지고 있습니다. 축삭은 근육으로부터 수 센티미터 떨어진 지점에서 강하게 분지하기 시작하여 이 운동 단위의 일부인 각 근섬유에 신경 지배를 제공합니다. 운동 뉴런은 축삭을 따라 전달되는 신경 자극을 생성하고, 이 자극은 시냅스에서 증폭되어 해당 운동 단위에 속하는 모든 근섬유의 수축을 유발합니다. 이러한 근섬유 수축 과정에서 기록되는 총 생체전기 전위를 운동 단위 전위라고 합니다.

운동 단위 전위

인체 골격근 운동 단위의 상태는 운동 단위가 생성하는 전위의 매개변수(지속 시간, 진폭, 모양) 분석을 기반으로 평가됩니다. 각 운동 단위는 운동 단위를 구성하는 모든 근섬유의 전위를 대수적으로 더하여 형성되며, 운동 단위는 하나의 개체로 기능합니다.

여기파가 근섬유를 따라 전극 쪽으로 확산되면 모니터 화면에 3상 전위가 나타납니다. 첫 번째 편차는 양의 값을 나타내고, 그 다음에는 빠른 음의 피크가 나타나며, 세 번째 편차는 다시 양의 값을 나타냅니다. 이러한 위상은 전극의 출력 표면이 기록된 DE의 중앙 부분과 어떻게 위치하는지에 따라 진폭, 지속 시간 및 면적이 달라질 수 있습니다.

PMU의 매개변수는 DE의 크기, 근육 섬유의 양, 상호 배열, 각 특정 DE에서의 분포 밀도를 반영합니다.

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정상 운동 단위 전위 지속 시간

PDE의 주요 매개변수는 지속 시간 또는 길이로, 중심선에서 신호가 벗어나기 시작한 순간부터 중심선으로 완전히 돌아올 때까지의 시간(밀리초)으로 측정됩니다.

건강한 사람의 PMU 지속 시간은 근육과 연령에 따라 달라집니다. 나이가 들면서 PMU 지속 시간이 증가합니다. PMU 연구에서 표준에 대한 통일된 기준을 마련하기 위해, 다양한 연령대의 근육별 PMU 지속 시간의 정상 평균값을 나타낸 특별표가 개발되었습니다. 아래는 이러한 표의 일부입니다.

근육 내 MU 상태 평가 척도는 연구 대상 근육의 여러 지점에서 기록된 20개의 서로 다른 MUAP의 평균 지속 시간입니다. 연구 기간 동안 얻은 평균값을 표에 제시된 해당 지표와 비교하여 정상 범위와의 편차(백분율)를 계산합니다. MUAP의 평균 지속 시간은 표에 제시된 값의 ±12% 이내이면 정상으로 간주합니다(해외에서는 MUAP의 평균 지속 시간이 ±20% 이내이면 정상으로 간주합니다).

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병리학에서 운동 단위 전위의 지속 시간

병리학적 상태에서 PDE 지속 시간의 변화의 주요 패턴은 신경성 질환에서는 PDE가 증가하고 시냅스 및 기본 근육 병리에서는 감소한다는 것입니다.

말초 신경운동기관의 다양한 병변이 있는 근육에서 PMU 변화 정도를 더욱 면밀히 평가하기 위해, 각 근육의 지속 시간에 따른 PMU 분포 히스토그램을 사용합니다. 이는 근육 병변이 뚜렷한 경우 평균값이 정상 편차 범위 내에 있을 수 있기 때문입니다. 일반적으로 히스토그램은 정규 분포 형태를 띠며, 그 최댓값은 해당 근육의 PMU 평균 지속 시간과 일치합니다. 말초 신경운동기관의 병변이 있는 경우 히스토그램의 모양이 크게 변합니다.

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병리학적 과정의 근전도 단계

척수 운동 뉴런 질환에서 MU 지속 시간의 변화에 따라, 근육에서 발생하는 모든 변화를 비교적 짧은 시간 안에 추적할 수 있을 때, 질병의 발병부터 근육이 거의 완전히 죽을 때까지 변성-재신경화 과정(DRP) 동안 MU의 재구조화의 일반적인 패턴을 반영하는 6단계의 EMG 단계가 식별되었습니다.

모든 신경원성 질환은 운동 뉴런이나 그 축삭의 수가 많거나 적게 사멸하는 것을 특징으로 합니다. 생존한 운동 뉴런은 신경 제어를 받지 못하는 "외래" 근섬유에 신경을 공급하여 근섬유(MU)의 수를 증가시킵니다. 근전도에서 이러한 과정은 해당 근섬유(MU)의 전위 매개변수가 점진적으로 증가하는 것으로 나타납니다. 신경 질환에서 지속 기간에 따른 근섬유 분포 히스토그램의 전체 변화 주기는 근육의 보상성 신경 지배 과정을 반영하는 5단계의 근전도(EMG) 단계로 구분하는 것이 일반적입니다. 이러한 구분은 일반적이지만, 각 단계는 특정 재신경 지배 단계와 그 심각도를 반영하기 때문에 각 특정 근육의 DRP 발달 단계를 이해하고 추적하는 데 도움이 됩니다. 6단계를 히스토그램으로 표시하는 것은 부적절합니다. 6단계는 "역" 과정의 마지막 지점, 즉 근육 MU의 보상 해제 및 파괴 과정을 반영하기 때문입니다.

국내 전문가들 사이에서는 이러한 단계들이 다양한 신경근 질환 진단에 널리 사용되고 있습니다. 이러한 단계들은 가정용 근전도 검사의 컴퓨터 프로그램에 포함되어 있어, 진행 단계를 나타내는 히스토그램을 자동으로 생성할 수 있습니다. 환자를 반복적으로 검사하는 동안 단계가 한 방향 또는 다른 방향으로 변화하면 DRP의 향후 발생 가능성을 알 수 있습니다.

• 1기: MUAP의 평균 지속 시간이 13~20% 감소합니다. 이 단계는 신경 탈락이 이미 시작되어 근전도학적으로 재신경 분포 과정이 아직 나타나지 않은 질병의 초기 단계를 나타냅니다. 운동 뉴런이나 축삭의 병리로 인해 자극의 영향을 받지 못하는 일부 신경 탈락된 근섬유는 일부 MU의 구성에서 탈락합니다. 이러한 MUAP의 근섬유 수가 감소하여 개별 전위의 지속 시간이 감소합니다. 1기에서는 건강한 근육보다 좁은 전위가 일정 수 나타나 평균 지속 시간이 약간 감소합니다. MUAP 분포의 히스토그램은 왼쪽으로, 더 작은 값을 향해 이동하기 시작합니다.
• 2단계: MUAP의 평균 지속 시간이 21% 이상 감소합니다. DRP에서 이 단계는 매우 드물게 관찰되며, 어떤 이유로든 재신경 지배가 발생하지 않거나 알코올, 방사선 등의 요인에 의해 억제되는 경우에만 발생합니다. 반면 탈신경은 증가하고 MUAP 근섬유의 대량 사멸이 발생합니다. 이로 인해 대부분 또는 거의 모든 MUAP의 지속 시간이 정상보다 짧아지고, 이로 인해 평균 지속 시간이 지속적으로 감소합니다. MUAP 분포 히스토그램은 더 작은 값으로 상당히 이동합니다. 1~2단계는 기능하는 근섬유 수의 감소로 인한 MUAP의 변화를 나타냅니다.
• 3단계: MUAP의 평균 지속 시간은 해당 근육의 정상 범위 ±20% 이내입니다. 이 단계는 일반적으로 감지할 수 없는 지속 시간이 증가한 특정 수의 전위가 나타나는 것이 특징입니다. 이러한 MUAP의 출현은 재신경 지배의 시작을 나타냅니다. 즉, 신경이 제거된 근섬유가 다른 MUAP에 포함되기 시작하여 전위의 매개변수가 증가합니다. 근육에서 감소된 MUAP와 정상 MUAP, 그리고 지속 시간이 증가한 MUAP가 동시에 기록되며, 근육에서 확대된 MUAP의 수는 하나에서 여러 개까지 다양합니다. 3단계에서 MUAP의 평균 지속 시간은 정상일 수 있지만 히스토그램의 모양은 정상과 다릅니다. 정규 분포의 모양을 갖지 않지만 "평평해지고" 늘어나며 더 큰 값을 향해 오른쪽으로 이동하기 시작합니다. 3단계를 IIIA와 IIIB의 두 하위 그룹으로 나누는 것이 제안되었습니다. 두 단계의 차이점은 IIIA 단계에서는 MUAP의 평균 지속 시간이 1~20% 감소하고, IIIB 단계에서는 정상 평균값과 완전히 일치하거나 1~20% 증가한다는 점뿐입니다. IIIB 단계에서는 IIIA 단계보다 지속 시간이 증가한 MUAP의 수가 약간 더 많습니다. 실제로 세 번째 단계를 두 개의 하위 그룹으로 나누는 것은 큰 의미가 없습니다. 사실, III 단계는 단순히 근육에 재신경 지배를 나타내는 최초의 근전도 징후가 나타나는 것을 의미합니다.
• 4단계: MUAP의 평균 지속 시간이 21~40% 증가합니다. 이 단계는 정상 MUAP와 함께 지속 시간이 증가한 전위가 다수 나타나 MUAP의 평균 지속 시간이 증가하는 것이 특징입니다. 이 단계에서 지속 시간이 감소한 MUAP는 매우 드물게 기록됩니다. 히스토그램은 오른쪽으로, 더 큰 값을 갖는 쪽으로 이동하며, 그 모양은 정상 MUAP와 지속 시간이 증가한 MUAP의 비율에 따라 달라집니다.
• 5단계: MUAP의 평균 지속 시간이 41% 이상 증가합니다. 이 단계는 크고 "거대"한 MUAP가 주로 나타나는 반면, 정상 지속 시간의 MUAP는 거의 나타나지 않는 것이 특징입니다. 히스토그램은 오른쪽으로 상당히 이동하고, 늘어져 있으며, 일반적으로 열려 있습니다. 이 단계는 근육의 최대 재신경 지배량과 그 효과를 반영합니다. 거대 MUAP가 많을수록 재신경 지배가 더 효과적입니다.
• 6단계: MUAP의 평균 지속 시간이 정상 범위 내에 있거나 12% 이상 감소합니다. 이 단계는 형태가 변형된 MUAP(퇴화하는 MU의 전위)의 존재를 특징으로 합니다. MUAP의 매개변수는 형식적으로 정상이거나 감소할 수 있지만, MUAP의 형태가 변형됩니다. 전위는 날카로운 피크를 갖지 않고, 늘어나거나 둥글게 되며, 전위 상승 시간이 급격히 증가합니다. 이 단계는 척수 신경원(DRP)의 대상성 상실의 마지막 단계에서 관찰되는데, 이때 척수의 대부분의 운동 뉴런이 이미 사멸하고 나머지는 급격히 사멸합니다. 이 과정의 대상성 상실은 신경 제거 과정이 증가하고 신경 분포의 근원이 점점 줄어드는 순간부터 시작됩니다. 근전도에서 대상성 상실 단계는 다음과 같은 징후를 특징으로 합니다. MUAP 매개변수가 감소하기 시작하고, 거대한 MUAP가 점차 사라지며, PF 강도가 급격히 증가하고, 거대한 POW가 나타나는데, 이는 인접한 많은 근섬유의 사멸을 나타냅니다. 이러한 징후들은 이 근육의 운동 뉴런이 기능적 부전으로 인해 발아 능력을 소진하여 더 이상 섬유를 완전히 제어할 수 없음을 나타냅니다. 결과적으로 운동 단위의 근섬유 수가 점진적으로 감소하고, 자극 전도 기전이 교란되며, 해당 운동 단위의 전위가 둥글게 변하고, 진폭이 감소하며, 지속 시간이 감소합니다. 이 단계에서 히스토그램을 그리는 것은 부적절합니다. 히스토그램과 PMU의 평균 지속 시간이 더 이상 근육의 실제 상태를 반영하지 못하기 때문입니다. 6단계의 주요 징후는 모든 PMU의 모양이 변하는 것입니다.

근전도(EMG) 병기는 신경성 질환뿐만 아니라 다양한 원발성 근육 질환에도 사용되어 근육 병리의 심각도를 평가합니다. 이 경우, 근전도 병기는 DRP가 아닌 병리의 심각도를 반영하며, "병리 과정의 근전도 병기"라고 합니다. 원발성 근이영양증에서는 지속 시간이 증가하는 위성을 가진 급격한 다상성 근전도(PMU)가 나타날 수 있으며, 이는 평균값을 크게 증가시켜 병리 과정의 III 또는 IV 근전도 병기에 해당합니다.

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EMG 단계의 진단적 중요성

• 신경 질환의 경우, 같은 환자의 여러 근육에서 서로 다른 EMG 단계가 발견되는 경우가 많습니다. 3단계에서 6단계는 매우 드물게 질병이 처음 시작될 때 개별 근육에서만 발견됩니다.
• 축삭돌기 질환과 탈수초성 질환에서는 III기와 IV기가 가장 흔하게 발견되며, I기와 II기는 덜 흔합니다. V기는 가장 영향을 많이 받는 개별 근육에서 상당수의 축삭돌기가 소실될 때 발견됩니다.
• 원발성 근육 질환에서는 근육 병리학적 원인으로 인해 근육 근막(MU) 구성에서 근섬유 손실이 발생합니다. 근섬유 직경 감소, 근섬유의 분열, 단편화 또는 기타 손상으로 인해 근육 근막(MU) 내 근섬유 수 또는 근육량이 감소합니다. 이러한 모든 손상은 근육 근막(PMU)의 지속 기간 감소(단축)로 이어집니다. 따라서 대부분의 원발성 근육 질환과 중증 근무력증에서는 1기와 2기가 나타나며, 다발성 근염에서는 처음에는 1기와 1기만 나타나고 회복 후에는 3기, 심지어 4기까지 나타납니다.

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운동 단위 전위 진폭

진폭은 MUAP 분석에 있어 보조적이지만 매우 중요한 매개변수입니다. 진폭은 "피크에서 피크까지", 즉 양수 피크의 가장 낮은 지점에서 음수 피크의 가장 높은 지점까지 측정됩니다. 화면에 MUAP를 기록하면 진폭이 자동으로 결정됩니다. 연구 대상 근육에서 검출된 MUAP의 평균 진폭과 최대 진폭이 모두 결정됩니다.

건강한 사람의 근위부 근육에서 MUAP 진폭의 평균값은 대부분 500~600μV, 원위부 근육에서는 600~800μV이며, 최대 진폭은 1500~1700μV를 넘지 않습니다. 이러한 지표는 매우 제한적이며 어느 정도 차이가 있을 수 있습니다. 8~12세 아동의 경우, 평균 MUAP 진폭은 일반적으로 300~400μV 범위이며 최대 진폭은 800μV를 넘지 않습니다. 더 큰 아동의 경우, 이러한 지표는 각각 500μV와 1000μV입니다. 안면 근육에서는 MUAP 진폭이 상당히 낮습니다.

운동선수의 경우, 훈련된 근육에서 MUAP 진폭이 증가하는 것으로 나타났습니다. 따라서 건강한 스포츠 참여자의 근육에서 MUAP 평균 진폭 증가는 근육에 장시간 부하가 가해져 MU가 재구조화되는 결과로 발생하므로 병리학적으로 볼 수 없습니다.

모든 신경성 질환에서 PMU의 진폭은 일반적으로 지속 시간이 증가함에 따라 증가합니다. 전위의 지속 시간이 길수록 진폭이 커집니다.

MUAP 진폭의 가장 유의미한 증가는 척수 근위축증이나 소아마비의 후유증과 같은 신경 질환에서 관찰됩니다. 이는 근육 병리의 신경원성 진단에 추가적인 기준으로 사용됩니다. MUAP 진폭의 증가는 근육 내 MU의 재조직, 전극 리드 영역의 근섬유 수 증가, 근섬유 활동의 동기화, 그리고 근섬유 직경의 증가에 의해 발생합니다.

일부 원발성 근육 질환(다발성 근염, 원발성 근이영양실조, 이영양성 근긴장증 등)에서는 MUAP의 평균 진폭과 최대 진폭이 모두 증가하는 경우가 있습니다.

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운동 단위 전위 파형

PDE의 형태는 DE의 구조, 근섬유 전위의 동기화 정도, 분석 대상 DE의 근섬유와 그 신경 지배 영역에 대한 전극의 위치에 따라 달라집니다. 전위의 형태는 진단적 가치가 없습니다.

임상에서 MUAP의 형태는 전위의 위상 및/또는 회전 수를 기준으로 분석됩니다. 등위선에 도달하여 교차하는 각각의 양-음 전위 편차를 위상이라고 하며, 등위선에 도달하지 않는 양-음 전위 편차를 회전이라고 합니다.

전위는 5개 이상의 위상을 가지고 축선을 최소 4번 교차할 때 다상 전위로 간주됩니다. 전위는 축선을 교차하지 않는 추가적인 권선을 가질 수 있습니다. 권선은 전위의 음극과 양극 모두에 있을 수 있습니다.

건강한 사람의 근육에서 MUAP는 일반적으로 3상 전위 진동으로 표현되지만, 말단판 영역에서 MUAP를 기록할 때 초기의 양의 부분을 잃어버리고 두 개의 위상을 가질 수 있습니다.

일반적으로 다상성 MUAP의 수는 5~15%를 넘지 않습니다. 다상성 MUAP의 수 증가는 병리학적 과정의 존재로 인한 MU 구조 장애의 징후로 간주됩니다. 다상성 및 가성다상성 MUAP는 신경 및 축삭 질환뿐 아니라 원발성 근육 질환에서도 관찰됩니다.

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자발적인 활동

정상적인 상태에서는 건강한 사람의 이완된 근육에 전극이 고정되어 있을 때 전기 활동이 발생하지 않습니다. 병리학적으로는 근섬유의 자발적 활동, 즉 DE가 나타납니다. 자발적 활동은 환자의 의지에 의존하지 않으며, 환자가 임의로 멈추거나 유발할 수 없습니다.

근섬유의 자발적 활동

근섬유의 자발적인 활동에는 세동 전위(FP)와 양성 예파(PSW)가 포함됩니다. FP와 PSB는 병적인 상태에서 동심원 바늘 전극을 근육에 삽입했을 때만 측정됩니다. FP는 한 근섬유의 전위이고, PSB는 급격한 양성 편향 후 발생하는 느린 진동으로, 급격한 음성 피크가 나타나지 않습니다. PSB는 하나 또는 여러 인접 근섬유의 참여를 반영합니다.

환자의 임상 검사 조건에서 근섬유의 자발적인 활동을 연구하는 것은 가장 편리한 전기생리학적 방법으로, 병리학적으로 골격근의 근섬유에 대한 신경 영향의 완전성과 안정성의 정도를 판단할 수 있습니다.

근섬유의 자발적 활동은 말초 신경운동기관의 어떤 병리에서도 발생할 수 있습니다. 신경원성 질환뿐 아니라 시냅스 병리(중증 근무력증 및 근무력성 증후군)에서도 근섬유의 자발적 활동은 신경 탈신경화 과정을 반영합니다. 대부분의 원발성 근질환에서 근섬유의 자발적 활동은 근섬유 손상(분열, 단편화 등)과 염증 과정(염증성 근병증 - 다발성 근염, 피부근염)으로 인한 병리를 반영합니다. 두 경우 모두, PF와 POV는 근육에서 진행 중인 과정의 존재를 나타내며, 일반적으로 기록되지 않습니다.

• PF의 지속 시간은 1~5ms이며(진단적 가치는 없음), 진폭은 매우 넓은 범위(평균 118±114μV) 내에서 변동합니다. 때때로 고진폭(최대 2000μV)의 PF가 검출되기도 하는데, 이는 주로 만성 질환 환자에서 나타납니다. PF가 나타나는 시기는 신경 병변의 위치에 따라 다르며, 대부분의 경우 탈신경 후 7~20일 후에 나타납니다.
• 어떤 이유로든 탈신경된 근섬유의 재신경 지배가 일어나지 않으면, 시간이 지남에 따라 근섬유가 사멸하여 근전도(POW)를 발생시킵니다. 근전도(EMG)는 탈신경된 근섬유가 이전에 상실했던 신경 지배를 받지 못해 사멸했음을 나타내는 신호로 간주됩니다. 각 근육에서 기록된 근전도(PF)와 근전도(POW)의 수는 탈신경의 정도와 깊이, 또는 사멸된 근섬유의 양을 간접적으로 판단하는 데 사용될 수 있습니다. 근전도(POW)의 지속 시간은 1.5ms에서 70ms(대부분의 경우 최대 10ms)입니다. 20ms 이상 지속되는 소위 거대 근전도(giant POW)는 인접한 많은 근섬유의 장기간 탈신경이 발생하거나 다발성 근염이 있는 경우에 나타납니다. 근전도(POW)의 진폭은 일반적으로 10μV에서 1800μV 사이를 오갑니다. 진폭과 지속 시간이 큰 근전도("거대" POW)는 탈신경 후기 단계에서 더 자주 발견됩니다. POV는 PF가 처음 발생한 후 16~30일 후에 처음 기록되며, 신경절 제거 후 수년 동안 근육에 지속될 수 있습니다. 일반적으로 POV는 외상성 병변 환자보다 말초 신경의 염증성 병변 환자에서 더 늦게 발견됩니다.

PF와 POV는 치료 시작 후 가장 빠르게 반응합니다. 치료가 효과적이면 PF와 POV의 중증도는 2주 후에 감소합니다. 반대로 치료가 효과가 없거나 효과가 충분하지 않으면 중증도가 증가하므로, PF와 POV 분석을 사용한 약물의 효과를 나타내는 지표로 사용할 수 있습니다.

근긴장성 및 유사근긴장성 방전

근긴장성 방전과 가성근긴장성 방전, 또는 고주파 방전은 근섬유의 자발적인 활동을 의미합니다. 근긴장성 방전과 가성근긴장성 방전은 여러 가지 특징이 다른데, 가장 큰 특징은 방전을 구성하는 요소의 높은 반복성, 즉 방전 내 전위의 고주파입니다. "가성근긴장성 방전"이라는 용어는 점점 "고주파 방전"이라는 용어로 대체되고 있습니다.

• 근긴장성 방전은 다양한 형태의 근긴장증 환자에서 관찰되는 현상입니다. 이 방전을 들으면 "급강하 폭격기" 소리와 유사합니다. 모니터 화면에서 이러한 방전은 진폭이 점차 감소하고 간격이 점차 증가하는 반복적인 전위처럼 보입니다(이로 인해 소리의 음높이가 감소합니다). 근긴장성 방전은 일부 내분비 질환(예: 갑상선 기능 저하증)에서도 관찰됩니다. 근긴장성 방전은 자발적으로 발생하거나, 근육에 바늘 전극을 삽입하여 근육을 약간 수축시키거나 기계적 자극을 가한 후, 또는 근육을 가볍게 두드려서 발생합니다.
• 가성근긴장성 방전(고주파 방전)은 근섬유의 탈신경과 관련이 있거나 관련이 없는 일부 신경근 질환에서 관찰됩니다. 이는 근섬유 막의 절연 특성 감소와 함께 자극이 급격하게 전달되어 발생하는 것으로 여겨지며, 이는 한 섬유에서 인접 섬유로 자극이 전파되는 전제 조건을 형성합니다. 즉, 한 섬유의 페이스메이커가 자극의 리듬을 설정하고, 이는 인접 섬유에 가해지며, 이로 인해 복합체의 독특한 모양이 형성됩니다. 방전은 갑자기 시작되고 멈춥니다. 근긴장성 방전과의 주요 차이점은 구성 요소의 진폭 감소가 없다는 것입니다. 가성근긴장성 방전은 근병증, 다발성근염, 탈신경 증후군(재신경 분포 후기), 척수 및 신경 근위축증(샤르코-마리-투스병), 내분비 병리, 신경 손상 또는 압박, 그리고 기타 여러 질환에서 관찰됩니다.

자발적인 운동 단위 활동

운동 단위의 자발적인 활동은 근속 수축 전위로 표현됩니다. 근속 수축은 완전히 이완된 근육에서 발생하는 전체 운동 단위의 자발적인 수축입니다. 근속 수축은 운동 뉴런 질환, 근섬유 과부하, 특정 부위의 자극, 그리고 기능적 및 형태적 재구조화와 관련이 있습니다.

근육에서 여러 개의 근섬유속전위가 나타나는 것은 척수 운동 뉴런 손상의 주요 징후 중 하나로 간주됩니다. 예외적으로 "양성" 근섬유속전위가 나타나는데, 이는 근육의 지속적인 경련을 호소하지만 근력 약화나 다른 증상은 인지하지 못하는 환자에서 종종 발견됩니다.

단일 근육 수축 전위는 근긴장증, 다발성 근염, 내분비, 대사 및 미토콘드리아 근병증과 같은 신경성 및 일차성 근육 질환에서도 발견될 수 있습니다.

근속 수축 전위는 고도로 숙련된 운동선수가 극심한 운동 후 발생하는 것으로 알려져 있습니다. 건강하지만 쉽게 흥분하는 사람, 터널 증후군, 다발성 신경병증 환자, 그리고 노인에게서도 발생할 수 있습니다. 그러나 운동 신경원 질환과는 달리, 근육 내 근속 수축 전위의 수는 매우 적으며, 지표는 대개 정상입니다.

근육 수축 전위의 매개변수(진폭과 지속 시간)는 주어진 근육에서 기록된 MUAP의 매개변수에 해당하며 질병이 진행되는 동안 MUAP의 변화와 병행하여 변할 수 있습니다.

척수 및 말초신경 운동신경 질환 진단을 위한 바늘 근전도 검사

모든 신경원성 병리에는 DRP가 동반되며, DRP의 심각도는 신경 지배 근원의 손상 정도와 손상이 발생한 말초 신경 운동 기관(신경 또는 축삭)의 수준에 따라 달라집니다. 두 경우 모두, 생존하는 신경 섬유 덕분에 손실된 기능이 회복되고, 후자는 신경이 손상된 근섬유를 향해 집중적으로 분지하기 시작하여 수많은 가지를 형성합니다. 이러한 분지는 문헌에서 "싹틔움(sprouting)"이라는 용어로 불립니다.

발아에는 두 가지 주요 유형, 즉 측부 발아와 종말 발아가 있습니다. 측부 발아는 랑비에 결절 부위에서 축삭이 분지하는 것이고, 종말 발아는 축삭의 수초가 없는 최종 부위에서 분지하는 것입니다. 발아의 양상은 신경 조절 장애를 유발한 요인의 특성에 따라 달라지는 것으로 알려져 있습니다. 예를 들어, 보툴리눔 중독의 경우 분지는 종말 부위에서만 발생하며, 외과적 신경제거술의 경우 종말 발아와 측부 발아가 모두 발생합니다.

근전도 검사에서 재신경 지배 과정의 다양한 단계에서 나타나는 이러한 MU 상태는 진폭과 지속 시간이 증가한 MUAP의 출현을 특징으로 합니다. 예외는 연수형 ALS의 초기 단계로, MUAP 지표가 몇 달 동안 정상 변동 범위 내에 있는 경우입니다.

척수 운동 뉴런 질환에 대한 근전도 기준

• 뚜렷한 근육 수축 전위(척수 운동 뉴런 손상의 주요 기준)가 존재합니다.
• PDE 매개변수와 다상성의 증가는 재신경 지배 과정의 심각성을 반영합니다.
• PF와 POV 근육에서 근섬유의 자발적인 활동이 나타나는 것은 진행 중인 신경 차단 과정이 있음을 나타냅니다.

속사 전위는 척수 운동 뉴런 손상의 필수적인 전기생리학적 징후입니다. 이 전위는 병리학적 과정의 초기 단계, 심지어 탈신경 징후가 나타나기 전에도 이미 검출됩니다.

신경 질환은 끊임없이 진행되는 탈신경화와 재신경화 과정을 수반하기 때문에, 많은 수의 운동 뉴런이 사멸하고 그에 상응하는 수의 운동 신경 세포(MU)가 동시에 파괴되면, 운동 신경 세포는 점점 더 커지고 지속 시간과 진폭이 증가합니다. 증가 정도는 질환의 지속 기간과 단계에 따라 달라집니다.

PF와 POV의 중증도는 병리학적 과정의 심각도와 근육 변성 정도에 따라 달라집니다. 빠르게 진행되는 질환(예: ALS)에서는 PF와 POV가 대부분의 근육에서 발견되고, 느리게 진행되는 질환(일부 척추 근위축증)에서는 근육의 절반에서만 발견되며, 소아마비 후 증후군에서는 3분의 1 미만에서 발견됩니다.

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말초신경 축삭 질환에 대한 근전도 기준

말초신경 질환 진단에 있어 바늘 근전도 검사는 추가적이지만 필수적인 검사 방법으로, 영향을 받는 신경에 의해 지배받는 근육의 손상 정도를 측정합니다. 이 검사를 통해 탈신경(SF) 징후의 존재 여부, 근육 내 근섬유 손실 정도(근섬유막의 총 개수 및 거대 근섬유막의 존재 여부), 재신경화의 심각도 및 효과(근섬유막 매개변수의 증가 정도, 근육 내 근섬유막의 최대 진폭)를 명확히 파악할 수 있습니다.

축삭돌기의 주요 근전도 징후:

• PDE 진폭의 평균값의 증가
• PF와 POV의 존재(현재 변성됨)
• PDE 지속 시간의 증가(평균값은 정상 범위 내에 있을 수 있음, 즉 ±12%)
• PDE의 다상증
• 단일 근육 수축 전위(각 근육에 있는 것이 아님).

말초신경 축삭 손상(다양한 다발신경병증)의 경우, DRP도 발생하지만 그 심각도는 신경 질환에 비해 훨씬 적습니다. 따라서 MUAP의 증가 폭은 훨씬 적습니다. 그럼에도 불구하고, 신경원성 질환에서 MUAP 변화의 기본 원칙은 운동신경 축삭 손상에도 적용됩니다(즉, MUAP 매개변수의 증가 정도와 다상성은 신경 손상 정도와 재신경 지배의 심각도에 따라 달라집니다). 단, 외상(또는 다수의 축삭 손상을 초래하는 다른 병리학적 상태)으로 인해 운동신경 축삭이 빠르게 사멸하는 병리학적 상태는 예외입니다. 이 경우, 신경 질환에서와 마찬가지로 5000μV 이상의 진폭을 가진 거대한 MUAP가 나타납니다. 이러한 MUAP는 장기 축삭 병리, CIDP, 신경 근위축증에서 관찰됩니다.

축삭 다발신경병증에서 MUAP의 진폭이 먼저 증가하고, 근육의 기능적 상태가 악화되면서(근력 감소) 탈수초화 과정에서 MUAP 지속 시간의 평균 값이 점차 증가합니다. 축삭 과정에서보다 다상성 MUAP와 근육속 수축 전위가 훨씬 더 자주 검출되고, PF와 POV는 덜 자주 검출됩니다.

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시냅스 및 원발성 근육 질환 진단을 위한 바늘 근전도 검사

시냅스 질환 및 원발성 근육 질환은 일반적으로 MUAP의 평균 지속 시간이 감소합니다. MUAP 지속 시간의 감소 정도는 근력 감소와 상관관계가 있습니다. 경우에 따라 MUAP 지표가 정상 범위 내에 있으며, PMD에서는 증가할 수도 있습니다.