신경전도검사에서 신호의 평균화(signal averaging)

신호의 평균화(signal averaging)

 

우리가 신경전도 검사를 할 때 운동신경은 상지와 하지의 운동신경을 한번 단일 자극으로 자극해서 기록된 파형을 얻을 수 있습니다. 그 말인즉 운동신경은 한번의 자극에도 근수축으로 인해 나타나는 활동전위 compound muscle action potential, CMAP를 얻을 수 있고 파형으로 육안으로 식별 가능할 만큼 파형의 크기가 감별이 된다는 말 입니다. 반대로 감각신경은 운동신경에 비해 엄청 작은 전위 이기 때문에 파형의 진폭이 매우 작습니다. 예를 들어 신경전도검사로 얻어진 운동신경의 진폭이 20000uV(2mV)이다 라고하면 이에 비해 감각신경은 고작 100~200uV정도 밖에 되질 않습니다. 말초신경에 손상이 없고 정상적인 사람은 감각신경 역시 단일 자극으로도 전위가 잘 유발되어 식별가능한 파형을 기록할 수 있지만, 말초신경에 이상이 있는 사람은 책에나오는 정상인의 그림처럼 크고 잘 나오는 파형을 얻을 수 없습니다. 그럼 이런 말초신경에 이상이 있는 환자들은 기록을 못하나요? 아닙니다. 이럴 때 사용하는 방법이 signal averaging technique입니다. 

그리고 또 한가지 그림의 예시에서 처럼 파형의 시작점을 정확히 표현하기가 매우 어려운 경우가 발생합니다. 파형의 onset latency는 가장 빠른 전도성 섬유를 반영하고, 전도속도를 측정하는데 매우 매우 중요한 인자입니다. 그래서 이럴 때에 signal averaging technique 을 이용하면 훨씬 정확한 검사를 할 수 있습니다. 

 

Signal averaging technique

 

우리가 감각신경(또는 혼합신경)전도검사에서 평균화를 통해 앞서 말한바와 같이 크기가 매우 작은 파형을 얻을 수 있습니다. 우리가 얻고자하는 파형은 매우작기 때문에 신체에서 유래하는 또는 그 밖에 장비또는 주변시설에서 유래하는 잡파에 의해 뭍혀있습니다. 결국 이런 잡파를 제거하고 파형을 얻어내려면 평균화 과정을 통해 같은 위치에 여러번 자극을 주어 그 파형을 합산하면 잡파는 사라지고 얻고자하는 파형만 뚜렷하게 나타낼 수 있습니다. 이런 것이바로 신호대 잡음비(signal to noise ratio(S/N ratio))인데 우리의 궁극적인 목표는 S/N ratio 을 높이는 것입니다. 

 

신경전도 검사 장비는 기본적으로 평균화 작업을 할 수 있도록 설계되어있고 이로인해 CNAP를 원활하게 측정할 수 있습니다. 또한 배경파(back gronund signal) 위 그림의 trial의 예시와 같이 무작위 신호일 때 평균화가 유용하게 사용되고 기록도 원활하게 될 수 있습니다. 주변의 기기나 장비 같은 것들로 인해 발생하는 60Hz artifact같은 것을은 교류전류로 무작위 신호가 아닌 일정한 신호가 규치적, 지속적으로 혼입되는 것으로 원인 자차를 차단하지 않는한 제거가 어렵고 평균화작업으로도 큰 이득이 없고 파형을 잘 기록할 수 없습니다. 

 

결론적으로 평균화는?

 

결론적으로 평균화 작업은 우리가 어떤 신호를 얻고자 할 때 그리고 얻고자하는 신호가 매우작을 때 유용하게 사용할 수 있는 테크닉으로 감각신경검사를 위해 한번 자극했을 때 식별가능한 파형의 잠복기와 진폭이 가장 크게 나타나는 위치에서 평균화를 시작해 여러번 자극(최소 10~20회)한다면 명확하고 뚜렷한 파형을 기록할 수 있습니다. 다만 주의할 점은 검사실 마다 다른 환경이기 때문에 시설이나 장비들에 의한 잡파의 혼입이 없는지 확인하고, 신경의 주행경로에 감각신경과 운동신경이 혼재해있는 구간에서는 감각신경을 자극할 지라도 운동신경이 함께 자극되는 경우가 있고 이럴때는 운동신경에서 나오는 신호도 함께 기록이 될 수 있으니 주의해야 합니다. 마지막으로 순수 감각신경 또는 혼합신경의 신경전도 검사를 할 때에는 이런 신호들을 감별하기 위해 반드시 장비에 내장되어있는 스피커를 켜서 잡파의 혼입이 되고있는지 안정된 상태인지를 확인하고 안정된 상태에서 검사해야 신뢰할 만한 결과를 얻을 수 있습니다.