Effects of Nasal Continuous Positive Airway Pressure Application on Sympathetic Activation : Power Spectrum Analysis of Electrocardiogram in Obstructive Sleep Apnea Syndrome

폐쇄성 수면무호흡증에서 지속적 상기도 양압술 시행이 교감신경계 활성도에 끼치는 영향 : 심전도 스펙트럼 분석

Objectives: Obstructive sleep apnea syndrome(OSAS) is known to be associated with the changes of autonomic nervous system (ANS). Nasal continuous positive airway pressure(nCPAP) treatment was found to correct abnormal ANS changes in OSAS but it remains to be further clarified. We aimed to assess the effects of nCPAP on ANS manifested on electrocardiogram, using spectrum analysis in the subjects with OSAS. Methods: Digital polysomnography was performed in 18 patients with OSAS(mean age $43.7{\pm}16.6$ years ; 17 males, 1 female ; mean respiratory disturbance index (RDI) $48.6{\pm}20.9$) for one baseline and another CPAP nights. From each night, 300 continuous beats of ECGs without artifact were chosen from both stage 2 sleep and REM sleep and they were used for power spectrum analysis. We compared between baseline and CPAP nights the heart rate variability including VLF(very low frequency power), LF (low frequency power), HF(high frequency power), R-R means, R-R variance, and LF/HF ratio, using Wilcoxon signed ranks test. Results: In all patients, nCPAP proved to be effective in relieving apneas and snoring. During nCPAP night compared with baseline night, decreases in VLF(p<0.05), LF(p<0.01), and R-R variance(p<0.05) were found in stage 2 sleep, and decreased LF(p<0.05) was found in REM sleep. No significant differences in each sleep stage were found in other variables between the two nights. Conclusion: Our findings suggest that OSAS increases the activity of sympathetic nervous system and nCPAP application effectively decreases the activity. And nCPAP does not appear to influence the parasympathetic nervous activity in OSAS.

목 적: 폐쇄성 수면무호흡증은 일반인구의 $2{\sim}5%$ 정도에서 발견될 정도로 흔한 질환이며, 특히 심혈관계 질환이 병발되는 경우가 많아 치료의 중요성이 점차 증가되고 있는 질환이다. 폐쇄성 수면무호흡증과 심혈관계 질환간의 관계는 명확하지 않으나 자율신경계가 매개 작용을 할 것으로 추정되고 있다. 폐쇄성 수면무호흡증에서의 교감신경계 활성도가 증가되어 있다는 연구들이 이를 뒷받침 해준다. 또한, 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 방법인 지속적 상기도 양압술이 자율신경계를 변화시키는 것으로 알려져 있다. 그러나, 현재까지 폐쇄성 수면무호흡증 환자에서 지속적 상기도 양압술 치료 전후에 자율신경계의 변화를 측정한 연구는 많지 않으며, 결과도 일정하지 않다. 본 논문에서는 스펙트럼 분석 방법을 사용하여 폐쇄성 수면무호흡증의 환자의 심전도를 분석함으로써 지속적 상기도 양압술 전후의 자율신경계 변화를 고찰하였다. 방 법: 임상적으로 폐쇄성 수면무호흡증이 의심되어 수면 다원검사실에 의뢰된 환자들 중 병력청취, 이학적 / 신경학적검사와 야간 수면다원검사 시행결과 수면무호흡증으로 진단 된 17명을 연구대상으로 하였다. 기본 측정일과 지속적 상기도 양압술 시행일 모두 디지털 수면다원검사기로 기록을 저장하였으며, 양압술 시행일에는 무호흡 해소를 위한 처방압력을 결정하기 위한 목적으로 수면다원기록 시행 전 시간에 걸쳐 양압술을 시행하였다. 수면다원기록 판독은 국제판독기준에 따랐다. 그후 기본 측정일과 양압술 시행일 각각의 2단계 수면, 렘수면에서 잡음이 없는 300개의 연속된 심박동 기록을 선택하였다. 이를 대상으로 한 스펙트럼 분석에서 VLF(very low frequency) power, LF(low frequency) power, HF(high frequency) power, LHR(LF/HF ratio) 값을 산출하였다. 그리고, 심박동 변량(R-R variance)과 심박동 평균값도 산출하였다. 기본 측정일과 양압술 시행일 모두에서 수면다원기록과 동시에 혈중산소포화도($SaO_2$)도 측정하여 비교하였다. 제 변인의 값은 Wilcoxon signed ranks test로 통계 처리하였다. 결 과: 모든 대상군에서 양압술 시행으로 무호흡이 해소되었다. 양압술 시행일의 2단계 수면에서 기본 측정일의 2단계 수면에 비해 VLF power(p<0.05), LF power(p<0.01) 그리고 R-R variance(p<0.05)가 감소하였다. 렘수면의 LF power도 감소하였다(p<0.05). 최저 혈중산소포화도(p<0.01)와 평균 혈중산소포화도(p<0.01)의 증가도 관찰되었다. HF power, LHR, 심박동 변량 그리고 심박동 평균값의 유의한 차이는 없었다. 결 론: 본 연구에서는 처방압력 결정을 위한 양압술 시도 중에도 교감신경계 활성도가 즉각적으로 감소하는 것을 폐쇄성 수면무호흡증에서 관찰할 수 있었다. 부교감신경계의 활성도 변화는 유의하게 나타나지 않았으며, 이는 수면무호흡증에서 나타나는 혈동력학적인 변화가 교감신경계의 활성도의 증가와 관련이 있을 가능성을 시사해준다. 지속적 상기도 양압술을 처음 사용하는 날부터 폐쇄성 수면무호흡증 환자에서 즉각적이고 효율적으로 교감신경계 활성도가 감소하는 결과를 고려할 때, 임상적으로는 지속적 상기도 양얍술을 장기간 적용시 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 뿐 만 아니라, 폐쇄성 수면무호흡증에서 병발하는 심혈관계 질환을 예방하고 치료에 도움을 줄 가능성도 시사된다.