search for


 

Prediction of midline depth from skin to cervical epidural space by lateral cervical spine X-ray
Anesth Pain Med 2017;12(1):68-71
Published online January 31, 2017
© 2017 The Korean Society of Anesthesiologists.

Mun Gyu Kim, Dong Hyuk Choi, Hojoon Kim, Ana Cho, Sun-young Park, Sang Ho Kim, Ji-Won Chung, Jae-Hwa Yoo, Ho Bum Cho, and Si Young Ok
Department of Anesthesiology and Pain Medicine, Soonchunhyang University Seoul Hospital, Seoul, Korea
Correspondence to: Sang Ho Kim, M.D., Department of Anesthesiology and Pain Medicine, Soonchunhyang University Seoul Hospital, 59, Daesagwan-ro, Yongsan-gu, Seoul 04401, Korea. Tel: 82-2-709-9302, Fax: 82-2-790-0394, E-mail: sauronia@lycos.co.kr
Received August 10, 2016; Revised October 8, 2016; Accepted October 11, 2016.
cc This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
Abstract

Background:

Previous studies have shown that measuring the distance from the skin to the ligamentum flavum by ultrasound preceding cervical epidural block can be beneficial in excluding false loss of resistance. However, the measurement value using ultrasound may vary depending on the degree of operator experience. Therefore, we aimed to determine the depth from skin to cervical epidural space by using lateral cervical spine X-ray, which is a more intuitive method.

Methods:

We enrolled 102 adult patients who were scheduled to undergo cervical epidural anesthesia for vascular bypass surgery of upper arm. After attaching a steel rod on the needle insertion site, lateral cervical spine X-ray was taken before the epidural procedure. We measured the distance from the steel rod to the midpoint of interlaminar space on the spinolaminar line. The X-ray depth was compared with needle depth.

Results:

Of the 102 enrolled patients, 18 patients including 13 in whom we were unable to measure X-ray depth were excluded from the analysis. In total, 84 patients were included in the analysis. Concordance correlation coefficient between the X-ray-measured depth and needle depth was 0.925. Bland-Altman analysis indicated a mean difference of ± 1.96 SD with 0.06 ± 0.56 cm.

Conclusions:

Lateral cervical spine X-ray can be useful for prediction of the midline depth from skin to epidural space, particularly for operators who are not skilled at spine ultrasound or the use the C-arm fluoroscopy.

Key Words : Anesthesia, Cervical vertebrae, Epidural, Neck, X-ray
서론

일반적으로 경막외 마취를 위해 카테터를 삽입하는 경우 요추 부위에서보다 경추 부위에서의 위험도가 더 높을 것으로 생각된다. 이는 척수가 요추부위에서 마미(cauda equine)를 형성함으로 인해 바늘에 의한 척수의 직접적인 손상의 가능성이 요추부위 시술시 적을 수 있기 때문이다. 하지만 이외에도 경추 부위에서의 황색 인대(ligament flavum) 두께가 얇고, 황색인대의 결손 발생률이 높으며, 황색인대에서 경막낭까지의 거리가 짧을 수 있으므로 시술자에게 합병증 발생에 대한 부담이 클 수 있다[1,2].

경막외 공간을 확인하기 위하여 저항 소실법을 사용할 때 실제로 경막외 공간이 아닌 경우에도 저항 소실이 있을 수 있고, 이런 경우 시술자에게 경막외 마취를 더욱 어렵게 할 수 있다. 그래서 피부에서 황색인대 또는 경막까지의 깊이를 예측할 수 있는 방법들이 연구되었고, 최근에는 초음파를 이용한 예측값이 경막외 공간이 아닌 경우의 저항 소실을 배제하는 데 유용했다고 하였다[3].

하지만 초음파의 사용은 어느 정도 숙련이 필요하고, 시술자에 따라 예측치가 달라질 수 있다는 단점이 있다. 따라서 본 저자는 피부에서 경막외강까지의 거리를 예측하기 위한 방법으로 시술자의 숙련도에 따른 개인차가 적으면서 시술할 때와 같은 자세에서 예측값을 측정하기 위해 경부 굴곡 시 측면 X-ray 를 이용하여 실측값과 비교해 보았다.

대상 및 방법

본 연구는 만성신부전으로 투석 치료를 받고 있는 미국마취과학회 신체등급(ASA physical status) III에 해당하는 환자를 대상으로 하였고, 수술 전날 상완의 혈관 우회술 또는 동정맥루 수술을 위해 경추 경막외 마취에 동의한 20세 이상의 환자 102명이 해당하였다. 그리고 이전에 혈액응고장애의 과거력, 혈소판 수 100,000/mm3 이하, 항 혈소판제 투약중인 환자, 경추 추간판 탈출증을 포함한 경추부위의 기왕력이 있는 환자, 수술 전 시행한 혈액 응고 검사에서 비정상인 환자는 제외하였다.

본 연구는 본원의 임상윤리 위원회의 승인을 받은 후 수술 전 모든 환자에게 연구목적과 방법에 대해 설명 및 동의를 받고 연구를 시행하였다. 모든 환자는 수술 당일 혹은 수술 전날 경부 굴곡 자세에서 측면 경추 X-ray를 촬영하였다. 이때 경추 경막외 마취를 시행할 때와 같은 자세인 경부 굴곡 상태에서 C6-T1 사이로 예측되고 가장 잘 촉지되는 극돌기 사이 공간(interspinous space)을 바늘 삽입 예측 부위로 정하고 피부에 검정색 펜으로 1 cm 정도의 가로선을 긋고 그 위에 지름 1 mm, 길이 1 cm 정도의 방사선 불투과성의 철심을 가로로 부착시킨 후, 같은 방법으로 추가로 1–2곳에 더 표식을 하고 X-ray를 촬영하였다. 그리고 촬영한 X-ray 영상을 이용하여 피부에서 경막외 공간까지의 거리에 대한 예측값을 마취통증의학과 전문의 1인이 측정하였다. 철심을 가로로 부착 후 촬영하였기 때문에 측면 영상에서 철심은 점으로 표기되는데 이 점이 피부에 맞닿은 부분에서 극돌기 사이 공간의 극돌가지라인(spinolaminar line)에서 극돌기 사이의 중간지점까지 거리를 의료영상 저장 전송 시스템(picture archiving and communication system, PACS)에서 측정하였으며 1 mm 단위까지 기록하였다(Fig. 1). 수술실에 환자가 도착한 후 시술자가 예측값을 아는 상태에서 환자를 좌위로 위치시키고 경부 굴곡 후 경추 경막외 마취를 시행하였으며, 시술 부위 소독 후 미리 표기한 검정색 가로선 위치에서 1% lidocaine 2 ml로 피부마취 후 18 gauge Tuohy 바늘을 정중법으로 삽입하였다.

Fig. 1.

X-ray-measured depth of skin to midpoint of interlaminar space on posterior cervical line (spinolaminar line).


경막외 공간을 확인하는 방법은 유리로 된 주사기로 공기를 이용한 저항 소실법을 사용하였고, 저항 소실법으로 확신하지 못하여 진행에 어려움이 있는 경우는 추가로 수액 주입법을 이용하였고 이를 기록하였다[4]. 경막외 공간이라고 판단한 경우 카테터를 삽입하기 전에 실측값을 측정하였다. 실제로 삽입된 바늘의 깊이는 삽입되지 않은 부분의 길이를 자로 측정하여 이를 전체 바늘 길이에서 뺀 값으로 구했으며 1 mm 단위로 기록하였다. 그리고 Tuohy 바늘을 완전히 빼서 다시 삽입하는 경우를 시도횟수로 기록하였다. 시술은 2년차 이상의 전공의와 전문의에 의해서 시행되었으며 경험 많은 전문의의 감독하에 시행되었다. 경막외 공간의 최종 확인은 삽입된 카테터로 0.45% ropivacaine 12–15 ml 주입 후 수술적 절개가 가능할 경우로 판단하였다.

표본 수는 앞선 연구의[3] CCC (concordance correlation coefficient) = 0.8285 (0.6814-0.9113)를 이용하여 검정력 0.9, 유의수준 0.05로 PASS version 12를 사용하여 72명을 산출하였으나 저자의 사전연구에서 C7-T1 부위 이하의 극돌가지라인(spinolaminar line)이 명확하게 보이지 않는 경우가 20%였고, 탈락률 10%를 추가 적용하여 총 102명을 대상으로 연구를 진행하였다. 예측값과 실측값의 일치도에 관한 분석으로 CCC를 구하였고, 측정값들의 차이의 정도에 대해서는 Bland-Altman 정밀도 분석을 이용하였다. 통계적 분석은 R version 3.3.1 epiR packages와 SPSS 14.0을 사용하였다.

결과

처음 선정된 102명의 환자 중 카테터 삽입 후 경막외강으로 국소마취제를 투여하기 전에 혈액이 흡인되어 국소마취제를 투여하지 못한 경우 1명, 철심으로 표기한 부위보다 극돌기 사이공간이 더 잘 촉지되는 다른 곳에서 시술을 행한 경우 2명, X-ray에서 예측값 측정 시에 극돌가지라인(spinolaminar line)이 명확하게 보이지 않는 경우 13명, 수술방법의 변경으로 수술 당일 집도의가 요청하여 전신마취를 시행한 경우 2명 등을 제외한 총 84명의 환자에 대한 분석을 시행하였다.

84명은 모두 경막외 마취로 수술을 시작할 수 있었음을 확인하였고, 이후 전기소작기 사용으로 인한 통증 발생시 진정과 같은 적절한 조치를 취하였다. 바늘 삽입부위는 C6-7에서 37명 C7-T1에서 47명 시행되었다. 시술시에 저항 소실이 확실하지 않아 수액 주입법을 시행한 경우가 12명이었고, 시도 횟수는 각각 1회 72명, 2회 6명, 3회 6명이었다. 피부에서 경막외강까지의 예측값 평균은 5.22 ± 0.75 cm이고 실측값 평균은 5.15 ± 0.81 cm로 측정되었으며 실측된 깊이의 최고치는 8 cm이었고 이때 예측값은 역시 최고치인 7.5 cm이었다(Table 1).

Characteristics of the Patients

 Mean  SD  Range 
 Gender (M/F) 39/45 
 Age (yr)60.01 13.11 28–82
 Height (cm)159.62 9.42  139.7–185.7 
 Weight (kg)59.04 11.44 39.3–84.1
 BMI (kg/m2)23.09 3.57 17.22–36.39
 X-ray depth5.22 0.75 3.40–7.50
 Needle depth5.15 0.81 3.60–8.00

BMI: body mass index.


일치도 평가를 위한 CCC는 0.925로 계산되었고 정밀도(precision)는 0.934, 정확도(accuracy)는 0.993으로 계산되었다(Table 2). 예측값과 실측값의 오차는 최대 8 mm로 측정되었고 Bland-Altman 정밀도 분석에서 평균차이는 0.06 ± 0.56 cm로 계산되었다(Fig. 2).

Agreement between X-ray Depth and Needle Depth

 Concordance correlation coefficient 0.925
 95% confidence interval 0.893–0.952 
 Precision (Pearson’s r)0.934
 Accuracy (bias correction factor)0.993

Fig. 2.

Bland-Altman precision analysis of the measured differences between X-ray-measured depth of skin to spinolaminar line and actual needle depth.


고찰

본원에서 시행하는 상완의 혈관 우회술 또는 동정맥루 수술의 경우에는 자쪽피부정맥(basilic vein) 또는 겨드랑정맥(axillary vein)을 이용하기 때문에 팔신경얼기차단(brachial plexus block)만으로는 겨드랑 부위의 통증으로 인해 수술 진행이 어려운 경우가 많아 대부분 전신마취 또는 경추 경막외 마취를 시행하고 있다. 특히 경추 경막외 마취는 전신마취와 비교할 때 수술 후 통증과 오심, 구토의 감소 및 마취비용의 감소효과가 있다고 판단되어 저자는 출혈성 경향이 없으면서 심폐기능 저하가 심하지 않은 경우에는 경추 경막외 마취를 시행하고 있다[5,6].

피부에서 경막외강까지의 거리를 예측하는 방법 중 가장 간단하게는 환자의 키, 몸무게를 측정하여 이들을 이용한 신체측정 지수(체중/신장의 비, 체질량지수 등)와 경막외강의 깊이에 대한 회귀방정식을 이용하는 방법이 있다[7]. 또한, 흉추 부위의 경막외 마취시 바늘에 의한 척수의 직접적인 손상과 같은 합병증을 줄이기 위해, 수술 전 질환의 진단을 위한 컴퓨터 단층 촬영(computed tomography, CT)을 미리 시행한 경우 이를 이용하여 경막외강까지의 깊이를 시술 전에 예측할 수 있는 방법들도 소개된 바 있다[8,9]. 이는 추가적인 검사 없이 진단을 위해 미리 촬영된 영상으로 예측값을 간편하게 구할 수 있는 장점이 있다고 생각된다. 그리고 최근에는 미리 진단을 위해 촬영된 영상이 없더라도 시술 전 초음파를 통한 경막외강까지의 깊이를 예측한 방법들이 흉추뿐 아니라 경추 부위 시술시에도 유용하다고 보고되고 있다[3,10-12].

하지만, Avramescu 등[13]은 흉추부위의 정중위치에서 초음파로 가로면 검사하였을 때 고위 흉추 부위로 갈수록 황색인대, 경막 등을 정확히 관찰하기가 어렵다고 하였고 특히 T1-2 부위에서는 정확한 구분을 한 명도 할 수 없었다고 하였다. 그리고, Aldrete 등[14]은 MRI를 이용하여 피부에서 경막까지의 거리를 측정하였을 때 C6-T1 부위가 T1-3 부위보다 깊다고 하였다. 따라서 저자는 경추 경막외 마취를 위해서 C6-T1 부위에서 초음파를 이용한 예측값을 구할 때 검사자의 숙련도에 따라서 정확한 깊이 측정이 어려울 수 있다고 생각되어 좀 더 직관적이면서 검사자에 따른 변수가 적을 것으로 생각되는 본 연구방법을 계획하게 되었다.

본 연구 결과에서 CCC는 0.925로 경추에서 이전에 초음파로 예측값을 구했던 다른 연구와 비교했을 때 비슷한 결과를 보이고 있다. Kim 등[10]은 초음파로 가로면 검사 시 50명의 환자에서 C6-7 부위로 예상되는 곳의 예측값을 모두 구할 수 있었고 CCC는 0.9272 였다고 보고하였다. 본 연구는 시술 시 극돌기 사이 공간이 가장 잘 촉지되는 부위에 시행을 하였으나 13명에서 C7-T1 이하의 극돌가지라인(spinolaminar line)이 정확히 관찰되지 않아 예측값을 구할 수가 없었다. 하지만 일반적으로 경추 측면 X-ray 영상에서 극돌가지라인은 아래쪽으로 내려갈수록 어깨부위 음영과 겹쳐져 관찰이 어려워지므로 시술을 C6-7 부위에서 한다면 대부분 X-ray로 예측값을 구할 수 있었을 것으로 생각된다.

본 연구에서 실측값과 예측값의 차이는 최대 8 mm 정도 였는데 이렇게 오차가 커질 수 있는 이유는 바늘의 진입 각도에 의한 영향이 가장 클 것으로 생각되고 이외에도 경추 X-ray 촬영 시 정확한 측면영상이 아닐 경우, 바늘 진입부위 마취 시 국소마취제를 많이 사용할 경우, 저항 소실법을 반복적으로 사용하면서 시도 횟수가 많을 경우, X-ray 촬영 시와 시술시의 자세 불일치 등이 또한 영향을 줄 수 있다고 생각된다.

본 연구방법의 장점은 기존의 거리예측 방법들과 비교했을 때, 초음파에 비해서는 검사자의 거리 예측을 위한 숙련이 덜 필요할 것으로 생각되고 CT, MRI와 비교할 경우는 방사선 피폭량과 비용, 촬영시간이 적다는 점이다. 또한, 시술 전에 바늘 진입부위에 인대의 골화 유무와 같은 정보를 얻을 수 있을 것으로 생각된다. 단점은 X선을 이용한 추가적인 검사가 필요하다는 것과 바늘의 삽입부위가 C7-T1 부위보다 아래에서 시행될 경우 극돌가지라인(spinolaminar line)이 정확히 관찰되지 않아 예측값을 구하기 어려울 수 있다는 점이다.

본 연구의 의의는 X-ray를 이용한 예측값 측정을 처음으로 소개하였다는 점이고 제한점은 예측값에 대한 맹검법을 사용하지 못한 상태에서 실측값을 mm단위까지만 표기된 자를 이용하여 mm 단위 값을 결정할 때 시술자의 편견이 발생할 수도 있었다는 점과 시술 시에 환자가 통증을 호소할 경우 추가로 lidocaine 을 침윤하였는데 이로 인한 실측값의 오차가 증가할 수 있었다는 점이다.

결론적으로 경추 경막외 마취시 경추 측면 X-ray의 활용은 피부에서 경막외 공간까지의 깊이를 예측하기 위한 방법의 하나로 고려할 수 있다고 생각되고 진단을 위한 경추 X-ray 촬영이 필요한 경우, 이동식 C자형 영상증강장치의 사용이 제한적인 경우, 초음파 사용에 대한 숙련도가 부족한 경우, 그리고 시술 전 CT나 MRI 영상이 없는 경우에 도움이 될 것으로 생각된다.

References
  1. Zhao Q, Huang K, An J, Fang Q, Wen H, and Qian X et al. The distance from skin to cervical and high thoracic epidural space on chinese adults as read from MRI. Pain Physician 2014;17:163-8.
    Pubmed
  2. Lirk P, Kolbitsch C, Putz G, Colvin J, Colvin HP, and Lorenz I et al. Cervical and high thoracic ligamentum flavum frequently fails to fuse in the midline. Anesthesiology 2003;99:1387-90.
    Pubmed CrossRef
  3. Pak MH, Lee WH, Ko YK, So SY, and Kim HJ. Ultrasonographic measurement of the ligamentum flavum depth;is it a reliable method to distinguish true and false loss of resistance?. Korean J Pain 2012;25:99-104.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  4. Ok SY, Ryoo SH, Baek YH, Kim SH, Kim SI, and Kim SC et al. Drip infusion method as a useful indicator for identification of the epidural space. Korean J Anesthesiol 2009;57:181-4.
    CrossRef
  5. Baek YH, Ok SY, Kim SI, Kim SC, and Lee MH. Effects of continuous epidural infusion after thoracic epidural anesthesia for mastectomy on postoperative pain, nausea and vomiting. Korean J Anesthesiol 2007;52:396-402.
    CrossRef
  6. Singh AP, Tewari M, Singh DK, and Shukla HS. Cervical epidural anesthesia: a safe alternative to general anesthesia for patients undergoing cancer breast surgery. World J Surg 2006;30:2043-7.
    Pubmed CrossRef
  7. Cha SM, Jung YH, Kim DS, Park JS, Kang H, and Baek CW et al. Distance from the lumbar epidural space to the skin in Korean adults. Anesth Pain Med 2011;6:16-20.
  8. Kao MC, Tsai SK, Chang WK, Liu HT, Hsieh YC, and Hu JS et al. Prediction of the distance from skin to epidural space for low-thoracic epidural catheter insertion by computed tomography. Br J Anaesth 2004;92:271-3.
    Pubmed CrossRef
  9. Lee SJ, Choi SH, Kim MS, and Shin YS. Prediction of the distance from skin to mid-thoracic epidural space by computed tomography. Korean J Anesthesiol 2005;48:605-8.
    CrossRef
  10. Kim SH, Lee KH, Yoon KB, Park WY, and Yoon DM. Sonographic estimation of needle depth for cervical epidural blocks. Anesth Analg 2008;106:1542-7.
    Pubmed CrossRef
  11. Rasoulian A, Lohser J, Najafi M, Rafii-Tari H, Tran D, and Kamani AA et al. Utility of prepuncture ultrasound for localization of the thoracic epidural space. Can J Anaesth 2011;58:815-23.
    Pubmed CrossRef
  12. Grau T, Leipold RW, Delorme S, Martin E, and Motsch J. Ultrasound imaging of the thoracic epidural space. Reg Anesth Pain Med 2002;27:200-6.
    Pubmed CrossRef
  13. Avramescu S, Arzola C, Tharmaratnam U, Chin KJ, and Balki M. Sonoanatomy of the thoracic spine in adult volunteers. Reg Anesth Pain Med 2012;37:349-53.
    Pubmed CrossRef
  14. Aldrete JA, Mushin AU, Zapata JC, and Ghaly R. Skin to cervical epidural space distances as read from magnetic resonance imaging films: consideration of the “hump pad.”. J Clin Anesth 1998;10:309-13.
    CrossRef


July 2019, 14 (3)