Prevalence and Predicting Factors of Complex Sleep Apnea in Patients with Obstructive Sleep Apnea Syndrome

Han Uk Ryu; Eun Mi Lee; Gha-Hyun Lee; Bomi Kim; Sang-Ahm Lee

doi:10.13078/jksrs.13010

Abstract

objectives:

Some patients with obstructive sleep apnea syndrome (OSAS) experience development of central sleep apnea (CSA) during continuous positive airway pressure (CPAP) application (complex sleep apnea, compSA). We reviewed the prevalence and polysomnographic characteristics of compSA in patients with a primary diagnosis of OSAS.

Methods:

Total 198 patients with OSAS who performed CPAP titration at the Asan Medical Center were studied retrospectively from year 2006 to 2009. compSA was defined as presenting central sleep apnea ≥5 /h, during CPAP titration to eliminate upper airway obstruction. Demographic profiles and polysomnography (PSG) variables were compared between compSA and Non-compSA.

Results:

The prevalence of compSA was 17 of 198 (8.6%) with male predominance (n=17). Among compSA, 11 patients showed persistent CSA during entire titration and 6 patients showed newly developed CSA above certain pressure level (mean 7.2 cmH<sub>2</sub>O). At near optimized CPAP levels, obstructive sleep apnea index (OAI) was not significantly different between two groups (compSA; 0.52±0.74 /h vs. Non-compSA; 0.32±0.80 /h) but the level of apnea hypopnea index (AHI), mixed apnea index (MAI), central apnea index (CAI), and hypopnea index (HI) were greater in compSA than Non-compSA (compSA: AHI; 15.23±9.85 /h, MAI; 0.97±1.83 /h, CAI; 8.22±7.96 /h, HI; 5.52±4.98 /h vs. Non-compSA: AHI; 2.20±2.25 /h, MAI; 0.08±0.27 /h, CAI; 0.48±0.89 /h, HI; 5.52±4.98 /h). At baseline PSG, the value of CAI and MAI was higher in compSA (CAI; 3.78±3.92 /h vs. 1.03±1.97 /h, MAI; 6.71±7.50 /h vs. 4.33±9.59 /h) but there were no differences in AHI, OAI, HI, and demographic profiles between two groups.

Conclusions:

In this study, early indicators of developing compSA in baseline PSG was CAI and MAI.

Keywords: Complex sleep apnea, Obstructive sleep apnea syndrome, Polysomnography, Prevalence, Predicting factors

서 론

폐쇄수면무호흡증후군(obstructive sleep apnea syndrome, OSAS) 환자에게서 현재까지 가장 효과적인 치료는 지속기도양압(continuous positive airway pressure, CPAP) 요법이다.¹이는 지속기도양압 적정(titration)을 통하여 적절한 기도압력을 맞추어 주면 환기가 개선되고, 무호흡-저호흡지수(apnea-hypopnea index, AHI)가 낮아지면서 수면의 질 향상을 기대할 수 있다. 그러나 일부의 OSAS 환자에서는 지속기도양압 적정 중에 수면다원검사상에서 보이지 않았던 중추수면무호흡(central sleep apnea, CSA)이 관찰되기도 하는데, 이를 복합수면무호흡(complex sleep apnea, compSA)이라 한다.²

현재 compSA를 일으키는 기전은 명확하지 않고, 그 특징에 대해서도 많은 연구가 되지 않았으며, 하나의 질환으로 인정하지 않는 의견도 있다.³ 그러나 임상적으로 OSAS 환자 중 compSA가 나타날 경우 지속기도양압으로 적절한 산소 공급을 하여도 CSA로 인하여 AHI 지수를 상승시키기 때문에 치료의 효과가 떨어질 것이라고 예측할 수 있다. 따라서 compSA가 얼마나 발생하고, 어떠한 특징을 가지는지 조사하는 것은 OSAS 환자에서 지속기도양압 치료를 받을 때 예후를 예측하는 데도 도움을 줄 수 있을 것이다.

외국의 경우 OSAS를 진단 받은 환자들 가운데 약 5.7%에서 15%까지 다양한 빈도로 compSA가 나타난 보고들이 있으나, 아직까지 국내에서는 보고된 바가 없다.^2,4-6 본 연구에서는 일차적으로 OSAS로 진단 받은 환자에서 compSA가 얼마나 발생하는지 관찰하고 그 특징을 조사해 보고자 한다.

방 법

대상 환자

2006년 1월부터 2009년 3월까지 서울아산병원에 내원하여 수면다원검사를 시행한 환자 중 AHI 15 /h 이상으로 중등도 및 중증 OSAS로 진단 받고 추가적으로 지속기도양압 적정검사를 시행 받은 환자들을 대상으로 후향적 연구를 진행하였다. OSAS 진단은 국제수면질환분류기준 2판(The Inter-national Classification of Sleep Disorders, second edition)에 의거하여 정의하였다.⁷ 지속기도양압 적정검사는 첫 수면다원검사 후 2개월 이내에 시행되었다. 조사 대상자 가운데 폐질환이나, 약물, 정신질환의 과거력이 있는 환자는 제외하고 기준에 적합한 환자는 202명이었으며, 이 중 지속기도양압 적정검사를 적절하게 시행하지 못한 4명의 환자를 제외하고, 총 198명의 환자를 연구에 포함시켰다. 평균연령은 49세(±10.15)였으며, 남자는 177명(89.4%), 여자는 21명(10.6%)이었다. compSA는 OSAS 환자에서 지속기도양압 적정검사를 통한 상기도폐쇄 교정 때 나타나는 CSA로, 그 중추무호흡지수(central apnea index, CAI)가 시간당 5 이상인 경우로 정의하였다.² 수면관련척도로는 수면의 질을 평가하기 위한 피츠버그수면질지수(Pittsburg Sleep Quality Index, PSQI)와 주간과다졸음을 평가하기 위한 엡워스졸음척도(Epworth Sleepiness Scale, ESS)를 사용하여 조사하였고,^8,9 점수가 높을수록 수면의 질이 나쁘거나 주간졸음이 많은 상태를 의미한다.

수면다원검사

수면다원검사는 정해진 표준에 따라 전문적인 교육을 받은 임상수면기사가 시행하였다. 수면다원검사에는 표준뇌파 (C3-A2, C4-A1, F3-A2, F4-A1, O1-A2, O2-A1), 안전도 (ROC-A1, LOC-A2), 근전도(electromyography), 심전도 (수정된 V2 유도), 산소포화도(pulse oximetry), 그리고 코골이 측정을 위한 목 마이크 등을 포함하였다. 근전도는 턱과 양측 전경골근(tibialis anterior muscle)에서 기록하였다.

호흡량 측정을 위해서는 입코열전대(oronasal thermistor)와 코압력변환기(nasal pressure transducer)를 사용하였다. 호흡노력을 측정하기 위하여 흉곽과 복부에 교류저항 체적 변동기록법(plethysmography)을 사용하였다.

수면과 그와 연관된 사건은 미국수면의학회의 규정집(American Academy of Sleep Medicine, 2007)을 따랐다.¹⁰ 수면단계는 수면다원검사를 전담하고 있는 임상수면기사가 30초 에폭 단위로 판독하였다. 무호흡(apnea)은 호흡량 진폭이 90% 이상 감소를 나타내면서 10초 이상 완전히 호흡이 없는 것으로 정의하였고, 저호흡(hypopnea)은 호흡량 진폭이 30% 이상 감소를 10초 이상 지속되면서 산소포화도가 4% 이상 감소되는 것으로 정의하였다. AHI는 시간당 무호흡이나 저호흡 사건발생 횟수로 정의하였으며, 무호흡 동안 지속적인 호흡노력의 여부에 따라 OSAS와 CSA로 구분하였으며, 혼합수면무호흡(mixed sleep apnea, MSA)은 무호흡 동안 처음에는 호흡노력이 없다가 일정시간 후 다시 나타난 경우로 정의하였다.

지속기도양압 적정

지속기도양압 적정검사는 전문적인 임상수면기사에 의해 앞에서 기술한 바와 같은 표준 수면다원검사로 시행하였다. 지속기도양압에 관한 임상지침에 근거하여 가장 낮은 효과적인 압력이 수동방식으로 적정되었다. 시작 압력은 4 cmH₂O 였으며, 기도압력은 최소 5분 이상의 간격으로 최소 1 cmH₂O 씩 증가되었다. 지속기도양압은 2개의 OSAS, 3개의 저호흡, 또는 최소 3분 이상의 큰 코골이가 있으면 증가되었다. 지속기도양압 적정검사 때 최선의 압력(optimal pressure)으로 판단할 수 있는 기준은 호흡장애지수 5 /h 미만이면서 산소포화도 최소 90% 이상, 15분 이상의 렘수면을 포함하면서 각성을 동반하지 않을 때로 정의하였으며, 이를 전부 만족 시킬 수 없는 경우에는 가장 근접한 경우의 압력을 근접최선압력(near-optimal pressure)으로 정하여 기록하였다. OSAS 환자 중 지속기도양압 적정검사 때 CSA가 시간당 5회 이상 발생하는 경우 이를 compSA로 정의하였다.

통계 분석

데이터 분석은 Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) 프로그램(SPSS 21.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 사용하였다. 지속기도양압 적정검사 때 compSA가 있는 환자군과 compSA가 없는 환자군(Non-compSA)으로 나누어, 수면다원검사 결과, 성별, 나이, 체질량지수(body mass in-dex), ESS, PSQI를 비교 분석하였다. 두 군 간의 수면다원검사 특성의 차이 및 환자 개별 특성의 차이는 Mann-Whitney U-test를 통하여 분석하였고, 같은 군 내의 연속형 변수 분석에서는 Student’s t-test를 사용하였으며, 빈도 분석에서는 chi-square test를 이용하였다. 통계는 p값이 0.05 미만이면 유의한 수준으로 판단하였다.

결 과

compSA의 유병률 및 일반적 특징

지속기도양압 적정검사에서 compSA가 나타난 환자는 총 198명 중 17명(8.6%)이었고, 모두 남자였다(Table 1). comp-SA가 있는 군과 없는 군 간에 나이, 성별, 고혈압 유무, 체질량지수, 주간과다졸음, 수면의 질 등에서 의미 있는 차이가 없었다(Table 1).

수면다원검사 소견에서의 특징

수면다원검사에서 AHI, OAI 및 HI는 compSA군과 Non-compSA군 간에 의미 있는 차이가 없었다(Table 2). 그러나 MAI(p=0.02)와 CAI(p＜0.001)는 compSA 환자군에서 각각 6.7 /h, 3.8 /h로 Non-compSA 환자군에 비해 의미 있게 증가되었다.

지속기도양압 적정검사에서는 CAI가 compSA 환자군에서 평균 8.3 /h로 Non-compSA군에서의 0.7 /h에 비해 증가되었다. 또한 HI, MAI, AHI 등이 compSA군에서 Non-compSA군에 비해 의미 있게 증가되었다(p＜0.01)(Table 2). 그러나 OAI는 compSA군에서 1.1 /h로 Non-compSA군에서의 1.6 /h에 비해 다소 낮았으나 의미 있는 차이는 없었다(p=0.07).

지속기도양압 적정검사에서 최선 또는 근접최선 기도양압을 유지하고 있을 때의 수면다원검사 결과를 분석했을 때(Table 3), compSA 환자군에서의 CAI는 평균 8.2 /h, Non-compSA군의 CAI는 0.5 /h였다. OAI는 compSA군과 Non-compSA군 간에 유의한 차이가 없었으나(p=0.055), AHI, MAI, 그리고 HI는 compSA군에서 Non-compSA군에 비해 유의하게 증가되었다(p＜0.001).

고 찰

본 연구에서는 총 198명의 AHI가 15 /h 이상되는 중등도 및 중증 OSAS 환자를 대상으로 지속기도양압 적정검사를 시행하여 CSA가 5 /h 이상 발생하는 compSA 환자의 유병률을 조사하였다. 그 결과 중등도 및 중증 OSAS 환자의 8.6%가 compSA 환자임을 밝혔다. 외국에서의 compSA 유병률 보고를 보면, Kuzniar 등과 Morgenthaler 등은 OSAS 환자의 지속기도양압 적정시 15%에서,^2,11 Lehman 등은 13.1%에서 compSA를 관찰하였다.¹² Javaheri 등과 Yaegashi 등은 각각 6.5%와 5.7%로 이전의 연구자보다 다소 낮은 compSA 유병률을 보고하였다.^4,5 한국인을 대상으로 한 본 연구에서는 compSA 유병률이 8.6%로 대부분의 서양의 보고보다는 다소 낮았으며, 일본에서의 5.7%보다는 조금 높았다.⁵

Pusalavidyasagar 등은 compSA 증후군에서 체질량지수 감소를,¹³ Yaegashi 등은 compSA 증후군에서 체질량지수 증가를 보고하였으나,⁵ 본 연구에서는 compSA와 체질량지수를 포함해서 성별, 나이, 고혈압 유무 등 간에 유의미한 연관성이 없었다. 또한 임상적인 측면에서도 주간과다졸림이나 수면의 질 등과 compSA 간의 의미 있는 연관성을 찾을 수 없었고, 이는 기존의 보고와 일치하는 결과였다.^2,4

진단 목적의 수면다원검사 결과로부터 지속기도양압 치료 때 compSA를 예측할 수 있는 검사 지표로는 CAI와 MAI를 들 수 있다. 본 연구에서 compSA군과 Non-compSA군 간에 수면다원검사의 무호흡지수들을 비교했을 때, MAI와 CAI가 compSA군에서 의미 있게 증가되었다. 이는 기존의 Javaheri 등의 연구와 Morgenthaler 등의 연구에서 comp-SA 환자에게서 CAI가 높게 보고되는 것과 일치하였고,^2,4 Lehman 등의 연구에서 compSA군의 MAI와 CAI가 의미있게 증가된 결과와 동일하였다.¹² 본 연구결과에 따르면 OSAS 환자에서 진단적 수면다원검사 결과 CSA 및 MSA가 많으면 지속기도양압 치료 때 CSA가 발생하는 compSA 환자일 소지가 높아진다. 이는 OSAS와 CSA를 동시에 지닌 환자가 지속기도양압 치료로 상기도 폐쇄가 교정되면서 내재되어 있던 CSA가 나타난다는 기존의 가설을 뒷받침해 줄 수 있다.

한편 진단적 수면다원검사에서 compSA가 있는 환자에서 AHI가 의미있게 증가된 경우도 있었으나, 본 연구에서는 통계적으로 의미있는 차이를 보이지 않았다.^4,12 그 밖에도 마약과 같은 약물 남용의 경우 compSA가 더 잘 발생하는 것으로 알려져 있으나, 국내에서는 조사된 예가 없다.^14,15

Obstructive sleep apnea syndrome 환자에게서 1차적으로 고려를 해야 하는 치료는 지속기도양압 치료이다. 이는 약물치료나 수술적인 방법보다 효과적인 것이다.¹ 하지만 지속기도양압 적정치료를 하면서 발생하는 compSA가 적지 않은 비율로 보고가 되어 있고 이런 환자들의 경우 지속기도양압 적정치료가 적합한지 고민을 하게 된다. compSA 환자를 추적관찰한 연구결과, compSA 환자의 78~92%는 한 달에서 두 달 동안 지속기도양압 치료를 하면 적정 지속기도양압에서 나타나는 CSA가 사라졌으며, 소수의 환자에서만 약 1.5%에서만 지속적으로 compSA가 남아 있는 것을 알 수 있었다.^4,16 하지만 이들의 경우 추적관찰의 비율이 절반밖에 되지 않기 때문에 해석에 주의를 요한다.

흥미로운 것은 기존에 compSA가 없던 OSAS 환자에서 3개월 후 다시 시행한 지속기도양압 적정검사에서 새롭게 compSA를 보인 비율이 4% 정도 되었다는 점이다.¹⁷

Complex sleep apnea가 일어나는 기전은 정확히 알려진 바는 없으나, 몇 가지로 가정해 볼 수 있다.¹⁸ 가장 먼저 생각할 수 있는 기전으로는, 지속기도양얍 치료로 인하여 갑작스럽게 상기도 폐쇄 또는 환기-순환 부조화(ventilation-per-fusion mismatch)가 호전이 되면서 혈액 내의 이산화탄소 분압이 무호흡역치(apnea threshold) 이하로 떨어지면서 발생하는 것이다. 둘째, 적정압력보다 높게 지속기도양압 치료를 하는 경우, Hering-Breuer 팽창반사(inflation reflex)에 의하여 연수의 호흡 중추가 억제되면서 나타날 수 있다.¹⁸ 셋째, 일반적으로 각성일 때보다 수면시에 호흡종기 이산화탄소 분압(end-tidal PCO2)이 2~3 mm Hg 높은 것으로 되어 있는데, 지속기도양압 치료시 불편감으로 인하여 반복적으로 깨는 경우 각성시의 이산화탄소 역치로 재교정이 일어나면서 CSA가 보일 수 있다.¹⁹ 마지막으로 OSAS와 CSA를 동시에 가지고 있는 환자가 지속기도양압 치료로 상기도 폐쇄가 교정되면서 내재되어 있던 CSA가 나타난 것으로 생각해 볼 수도 있다.

본 연구의 제한점으로는 후향적 연구로 진행되었으며, 표본의 수가 적은 것이다. 또한 다른 연구에서 환자들의 수면다원검사를 몇 개월 이후 추적하여 compSA의 호전 여부를 살펴 보았으나,⁴ 본 연구에서는 추적검사를 대부분 시행하지 못하여 이에 대한 분석을 진행할 수 없었다.

결론적으로, OSAS 환자에서 지속기도양얍 적정검사 때 확인된 compSA 환자는 8.6%였다. 그리고 이러한 환자들은 수면다원검사에서 의미있게 CSA 또는 MSA가 높게 관찰되어 compSA를 예측할 수 있는 인자로 생각된다. 앞으로 compSA가 하나의 특정 질환인지 아니면 지속기도양압 치료 때 보이는 일시적인 현상인지에 대한 연구가 더 많이 진행되어야 할 것이다.

Table 1.

Comparison between patients with and without complex sleep apnea

	Non-compSA (n=181)	compSA (n=17)	p value
Males	160 (88.4%)	17 (100%)	0.14
Age	49.6±10.0	48.4±12.3	0.79
HTN, n (%)	77 (42.5)	6 (35.3)	0.49
BMI	27.0±3.9	27.6±4.0	0.43
ESS	11.03±5.50	12.53±4.62	0.21
PSQI	7.37±2.91	8.18±3.19	0.35

Statistics represents as the means±standard deviation or number (%). HTN: hypertension, BMI: body mass index, ESS: Epworth Sleepiness Scale, PSQI: Pittsburgh Sleep Quality Index

Table 2.

Polysomnographic findings

	Diagnostic PSG			CPAP titration
	Non-compSA	compSA	p value	Non-compSA	compSA	p value
AHI (/h)	44.52±20.94	47.76±20.53	0.51	7.90±7.46	19.78±10.32	<0.001
OAI (/h)	22.42±18.67	15.97±10.31	0.33	1.55±3.96	1.12±1.23	0.07
MAI (/h)	4.33±9.59	6.71±7.50	0.02	0.27±1.03	1.40±2.70	<0.001
CAI (/h)	1.03±1.97	3.78±3.92	<0.001	0.73±0.95	8.25±5.74	<0.001
HI (/h)	16.74±12.16	21.30±10.45	0.66	5.34±4.67	9.01±5.58	0.005

AHI: apnea-hypopnea index, OAI: obstructive apnea index, MAI: mixed apnea index, CAI: central apnea index, HI: hypopnea index, PSG: polysomnography, compSA: complex sleep apnea, CPAP: continuous positive airway pressure

Table 3.

At or near optimized CPAP levels

	Non-compSA (near) optimized CPAP levels	compSA (near) optimized CPAP levels	p value
AHI	2.20±2.25	15.23±9.85	<0.001
OAI	0.32±0.80	0.52±0.74	0.055
MAI	0.08±0.27	0.97±1.83	<0.001
CAI	0.48±0.89	8.22±7.96	<0.001
HI	1.32±1.89	5.52±4.98	<0.001

AHI: apnea-hypopnea index, OAI: obstructive apnea index, MAI: mixed apnea index, CAI: central apnea index, HI: hypopnea index, compSA: complex sleep apnea, CPAP: continuous positive airway pressure

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