[Rothman 7th ed] S5 CERVICAL DEGENERATIVE DISORDERS - 37. Pathophysiology, Natural History, and Clinical Syndromes of Cervical Disc Disease

 

🟩 Pathophysiology

🔹 Degenerative Cascade of Cervical Disc

경추 디스크 질환은 일련의 생물학적 및 역학적 변화로 구성된 **퇴행성 연쇄(cascade)**의 결과이다. 이 연쇄는 discogenic pain에서 radiculopathy, *cervical spondylotic myelopathy (CSM)*로의 진행 경로를 설명한다.

1. Dysfunction Stage

• 초기 변화: Nucleus pulposus의 수분 함량이 감소하고, annulus fibrosus에 미세 균열이 발생한다.
• 기계적 특성 변화: 이로 인해 디스크의 viscoelasticity가 감소하고, 내압 분산 기능이 저하됨.
• 섬유조직화(Fibrosis) 유도 → 디스크 기능 상실이 시작됨.

2. Instability Stage

• 디스크 높이 소실로 인한 인접 구조물(예: facet joints)의 과부하 발생.
• 인대의 이완 및 관절낭 신장 → 척추 분절의 불안정성(segmental instability) 초래.
• 임상적으로는 정적/동적 신경근 압박을 야기할 수 있으며, 척추 전위(spondylolisthesis) 또는 부정정렬(misalignment) 관찰.

3. Stabilization Stage

• 만성 자극에 의해 osteophyte가 형성되고, disc space narrowing, facet sclerosis, ligamentous hypertrophy가 발생.
• 결과적으로 관절의 움직임은 줄어들며, 척추체는 보상적 강직화(stiffening) 상태로 이행.
• 이 단계는 radiographic cervical spondylosis로 정의된다.

🔹 Biochemical Changes

디스크 퇴행과 관련된 주요 생화학적 변화는 다음과 같다:

• Proteoglycan 감소: 수분 결합 능력 상실 → 수화도 저하 → disc desiccation 촉진.
• Type II collagen → Type I collagen 전환: 디스크 탄성 손실.
• Matrix metalloproteinases (MMPs) 및 **a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs (ADAMTS)**의 증가 → extracellular matrix (ECM) 분해 가속화.

🔹 Neural Involvement

• Posterolateral disc herniation은 신경근(nerve root)에 압박을 가해 cervical radiculopathy를 유발.
• Central or paracentral herniation은 척수(spinal cord) 압박 → cervical myelopathy 진행.
• Chronic compression은 demyelination, axon loss, ischemia와 같은 2차 변화 초래.

신경 구조물 압박의 기전에는 다음이 포함됨:

• Mechanical compression
• Venous congestion
• Ischemia
• Neurogenic inflammation (e.g., TNF-α, IL-1, prostaglandins)

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🟩 Natural History of Cervical Disc Disease

🔹 Asymptomatic Degeneration

• MRI 연구에 따르면, 무증상 성인에서도 높은 비율로 degenerative changes가 발견됨.
  • 40세 미만: 25%
  • 40세 이상: 50%
  • 60세 이상: 85%
  • 65세 이상: 95%
• 흔한 MRI 소견:
  • Disc dehydration (T2 신호 감소)
  • Disc height loss
  • Annular fissure
  • Osteophyte formation
  • Modic changes

이러한 소견들은 반드시 임상 증상과 연관되지 않으나, 향후 증상 발현의 위험 요소로 간주될 수 있음.

🔹 Progression Patterns

• Cervical radiculopathy는 대부분 수주 내 자연 호전 경향.
• Cervical myelopathy는 비가역적이고 진행성의 신경 손상 위험.
• 일부 환자는 stepwise deterioration 경향을 보이며, plateau periods와 progression phases를 반복함.

예: Nurick Grade 2 → 3 이상 진행 시 기능적 예후 악화 가능성 증가

🔹 Risk Factors for Progression

• 연령 증가: 연골 회복 능력 저하, 섬유화 촉진
• 흡연: 산소 공급 저해 및 디스크 퇴행 가속화
• Repetitive cervical motion: 기계적 스트레스 증가
• Congenital cervical stenosis: 해부학적 협착이 있는 경우 퇴행성 변화가 조기 증상 유발
• Postural stress: 예: Forward head posture, loss of cervical lordosis

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🟩 Clinical Syndromes

🔹 Cervical Radiculopathy

기전 및 병태생리

• 신경근 압박은 주로 다음의 구조 변화로 인해 발생:
  • Disc herniation
  • Uncovertebral joint hypertrophy
  • Facet joint arthrosis
  • Osteophyte impingement
  • Ligamentum flavum infolding
• 압박 외에도 chemical irritation (e.g., substance P, PGE2, bradykinin)이 통증 매개.

증상 및 신체진찰

• 일측성 경부 통증, 상지 방사통
• Dermatomal sensory loss, motor weakness, deep tendon reflex (DTR) 변화
• Spurling maneuver: 병변측 압통 유발
• Shoulder abduction test: 통증 완화 시 양성 소견

진단검사

• MRI: 병변 위치, 신경근 압박 여부 확인 (gold standard)
• EMG/NCS: 말초신경병증과 감별, chronicity 판단
• CT myelogram: 골성 구조 강조 필요 시 보조적 이용

치료 옵션

1. 보존적 치료
   • 약물치료: NSAIDs, oral corticosteroids
   • 물리치료: 경추 견인, 자세교정
   • 주사치료: epidural steroid injection
2. 수술적 치료
   • Anterior cervical discectomy and fusion (ACDF): 전방병변 시 선호
   • Posterior foraminotomy: 국소적 신경근 압박에 효과적

🔹 Cervical Myelopathy

기전 및 병태생리

**Cervical spondylotic myelopathy (CSM)**는 척수 자체의 기계적 압박, 허혈, 그리고 염증성 변화로 인해 발생한다. 원인 요소는 다음과 같이 구분된다:

• Static factors:
  • Congenital cervical stenosis
  • Disc protrusion, osteophyte formation
  • Ligamentum flavum hypertrophy
  • OPLL (ossification of the posterior longitudinal ligament)
• Dynamic factors:
  • Hyperextension: ligamentum flavum buckling, retrolisthesis로 인한 압박 증가
  • Flexion: anterolisthesis, disc bulging 등으로 척수 전방 압박 유도

척수 압박이 30% 이상 발생하거나 cord cross-sectional area가 60 mm² 이하일 경우, 신경학적 증상이 현저해짐.
Pavlov ratio < 0.8 → 선천적 경추관 협착 의심.

혈류학적 변화:

• Anterior spinal artery, radicular artery는 척수의 회백질(특히 lateral columns)을 관류함. 압박 시 ischemic injury 유발.
• Oligodendrocyte apoptosis는 탈수초화(demyelination)를 유발, 이로 인해 long tract signs가 나타남.

증상 및 임상 양상

• 초기: 손의 미세운동 저하, 필기 어려움, 단추 채우기 어려움 등 (myelopathy hand)
• 진행 시:
  • Gait disturbance: 넓은 보폭의 비정상 보행
  • Lower limb spasticity, hyperreflexia
  • Loss of proprioception, urinary urgency, sexual dysfunction
• 상지: LMN findings (hyporeflexia, atrophy)
• 하지: UMN findings (hyperreflexia, Babinski sign, clonus)

손의 grip-and-release test (< 20회/10초) 및 finger escape sign: myelopathy 진단에 유용한 검사

진단검사

• MRI: cord compression, T2 hyperintensity, myelomalacia 확인
• CT: OPLL 또는 골성 협착 원인 확인
• Neurophysiologic tests: Somatosensory evoked potentials (SSEP), Motor evoked potentials (MEP) 사용 가능

치료 옵션

1. 보존적 치료
   • 경증 비진행성 환자에서 고려 가능
   • Activity modification, bracing, physiotherapy
   • 제한적 효과, 진행성인 경우 수술 권장
2. 수술적 치료
   • 적응증: 신경학적 악화, 영상학적 진행, Nurick Grade ≥ 2
   • 수술 방법:
     • ACDF (anterior decompression + fusion)
     • Laminoplasty: 다분절 협착, 정렬 보존 시
     • Laminectomy with fusion: 후만증 또는 불안정성 동반 시

수술 후에도 기존 신경학적 결손은 완전 회복 어려울 수 있으므로, 조기 수술 결정이 중요

 

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🔹 Axial Neck Pain

기전 및 병태생리

• 정의: T1 가시돌기 상단부터 occiput까지의 영역에서 발생하는 통증
• 주 원인 구조물:
  • Facet joint arthrosis
  • Intervertebral disc desiccation
  • Paraspinal muscles, ligaments, fascia
• 신경분포:
  • 후면: Sinuvertebral nerve plexus (후방 섬유륜 지배)
  • 전면: Sympathetic plexus (전방 섬유륜 및 연골판 지배)
• 염증 매개체 (e.g., bradykinin, histamine, TNF-α)는 신경 말단을 과민화시키고 통증 민감도를 증가시킴.
• Facet joint pain:
  • C3-C4 ~ C8-T1: Dorsal rami의 medial branch 지배
  • C2-C3: Third occipital nerve가 지배
  • 진단: Medial branch block으로 진단적 평가 가능

임상양상

• 후면 경부 통증이 주요 증상, 주로 운동 시 악화
• 두통 동반 시: suboccipital pain → greater occipital nerve 자극
• 방사통 없음이 특징 (radicular pain과 감별)
• 전면 통증: SCM 혹은 strap muscles 기원일 가능성
• 자세 불균형, 근육 피로 → 이차적 경부통

진단 및 감별

• 감별진단:
  • C4 radiculopathy: trapezius, supraclavicular 영역 통증
  • Shoulder pathology: Neer/Hawkins test, subacromial injection 반응으로 감별
  • Visceral referred pain: 흉통, 연하곤란 등 동반 시 감별 필수
• 신체검사:
  • 압통, 목 회전 시 통증 유발
  • Axial loading test → facet-mediated pain 확인

치료

1. 비수술적 치료
   • NSAIDs, muscle relaxants, antidepressants (e.g., amitriptyline)
   • 자세 및 근력 개선을 위한 물리치료
   • Medial branch block, radiofrequency ablation 시도 가능
2. 수술적 치료
   • 대부분의 axial neck pain은 수술 적응증 아님
   • 구조적 이상 동반 또는 fusion failure 등에서 제한적으로 고려

🔹 Dermatomal and Myotomal Patterns in Cervical Radiculopathy

Cervical radiculopathy는 특정 신경근(root) 압박에 따라 감각/운동/반사 이상이 각각 대응되는 dermatome, myotome, reflex 패턴으로 나타난다. 이해를 돕기 위해 다음 표로 정리한다:

Nerve RootDermatome DistributionMyotome InvolvementReflex Affected

C3	Upper posterior neck, occiput	없음 (No distinct myotome)	없음
C4	Lower neck, upper trapezius, supraclavicular	Diaphragm (via phrenic nerve)	없음
C5	Lateral shoulder, upper arm	Deltoid, biceps	Biceps
C6	Lateral forearm, thumb, index finger	Biceps, wrist extensors (ECRL/B)	Biceps, brachioradialis
C7	Middle finger, posterior arm/forearm	Triceps, wrist flexors, finger extensors	Triceps
C8	Ring and little finger, medial forearm	Finger flexors, intrinsic hand muscles	없음 또는 finger jerk

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🔹 Cervical Radiculopathy: Segment-Specific Clinical Features

C3–C4 Radiculopathy

• 비교적 드물며, 전형적인 neck pain 혹은 occipital headache 형태
• 운동신경 분포가 없어 motor findings 없음
• C4 radiculopathy는 드물지만 diaphragmatic weakness 유발 가능 (e.g., paradoxical respiration)
• Sniff test (fluoroscopy)로 확인

C5 Radiculopathy (C4-C5 disc herniation)

• 증상: 목에서 어깨 외측, 상완 근위부로의 통증
• Motor: Deltoid weakness (shoulder abduction ↓), biceps involvement
• Reflex: 감소 또는 소실된 biceps reflex
• 감별: Rotator cuff tear, adhesive capsulitis

C6 Radiculopathy (C5-C6 disc space)

• 가장 흔한 radiculopathy
• 증상: 경부에서 전완 외측, 엄지와 검지로 방사되는 통증
• Motor: Wrist extensors (ECRL/B), biceps 약화
• Reflex: brachioradialis ± biceps 저하
• 감별: Carpal tunnel syndrome과 유사한 감각이상 가능 (그러나 손바닥 침범 없음)

C7 Radiculopathy (C6-C7 disc space)

• 증상: 인두부에서 삼두근, 후방 전완, 중지로 방사되는 통증
• Motor: Triceps weakness (elbow extension ↓), finger extensors
• Reflex: Triceps reflex 감소
• 드물게 Horner syndrome 동반 보고

C8 Radiculopathy (C7-T1 disc space)

• 증상: 경부에서 내측 전완, 소지/약지 감각이상
• Motor: Intrinsic hand muscles, finger flexors 약화
  • Benediction sign: 4,5지 신전 장애
• 감별: Ulnar nerve entrapment (단, adductor pollicis는 spared)

Tip: Ulnar neuropathy는 thenar muscles 대부분을 보존, 반면 C8 병변은 광범위한 intrinsic muscle 약화 동반 가능

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🔹 Differentiation: Cervical Radiculopathy vs Shoulder Pathology

공통된 증상 때문에 자주 혼동되는 두 질환을 구분하기 위한 핵심 비교:

기준Cervical RadiculopathyShoulder Pathology

방사통	Dermatomal, arm/hand까지 진행	Shoulder joint로 국한
증상 악화	Neck extension, rotation (Spurling test)	Arm abduction, 외회전
Neurologic deficits	감각이상, 근력약화, reflex 변화	없음 또는 minimal
진단 테스트	Spurling, shoulder abduction relief	Neer, Hawkins, Empty can
영상검사	MRI cervical spine	MRI shoulder, X-ray shoulder

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🟩 Evaluation of Cervical Myelopathy

🔹 Nurick Grading System

Nurick Score는 보행 장애 중심의 기능적 장애 정도를 정량화하는 데 사용되며, CSM의 수술 적응증 결정에 참고된다.

GradeDescription

0	Spinal cord signs 없음, root involvement만 존재
1	Myelopathy 존재, gait disturbance 없음
2	보행 경미 장애 있으나 full-time 직업 가능
3	Full-time 직업 불가능, 보행 가능
4	보조기 또는 타인의 도움으로 보행 가능
5	침대 또는 휠체어 생활, 보행 불가

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🔹 Physical Exam Findings in Cervical Myelopathy

상지(Upper Motor Neuron Signs)

• Hoffmann sign: 중지 말단을 flick했을 때 엄지와 검지가 수축하면 양성
• Inverted radial reflex: C6 병변 시, brachioradialis 자극 → 손가락 굴곡 발생

하지(Lower Motor Neuron Signs)

• Babinski sign: 발바닥 외측 자극 시 엄지 신전, 나머지 발가락 벌어짐
• Clonus: 급속 반복되는 발목 반사

기타 신경학적 검사

• Lhermitte sign: 목 굴곡 시 척수 압박으로 인한 "전기 자극" 감각
• Finger Escape Sign, Grip-and-Release Test: myelopathy hand 진단에 유용

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🟩 Summary and Clinical Implications

🔹 Cervical Disc Disease: Key Concepts

• Cervical disc disease는 biomechanical degeneration, biochemical degradation, neural element involvement의 복합적 결과
• 질병의 양상은 다음 세 가지 주요 증후군으로 분류:
  1. Axial Neck Pain
  2. Cervical Radiculopathy
  3. Cervical Spondylotic Myelopathy
• Spondylosis는 40세 이후 거의 모든 인구에서 영상학적으로 관찰되며, 반드시 증상을 동반하지는 않음
• 병리적 진행은 disc height loss → ligamentous hypertrophy → osteophyte → neural compression 순으로 진행

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🟩 Treatment Considerations: Conservative vs Surgical

🔹 Conservative Management

적응증

• 경증 radiculopathy 또는 axial pain
• 비진행성 myelopathy (Nurick Grade 1 이하)

구성 요소

• 약물요법: NSAIDs, muscle relaxants, corticosteroids
• 물리치료: 자세 교정, 견인, 강화 운동
• 주사치료: Epidural steroid injection, facet joint injection
• 모니터링: 경과 관찰 및 신경학적 악화 여부 확인

장점: 비침습적, 비용 효율적
단점: 구조적 압박이 심할 경우 효과 제한

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🔹 Surgical Management

적응증

• 보존적 치료 실패
• 신경학적 악화 (e.g., 근력 저하, 반사 소실, 보행 장애)
• 영상학적 협착 + 임상 증상 일치
• Nurick Grade ≥ 2 또는 진행형 CSM

주요 수술 방법

수술법적응증특징

ACDF	전방 병변, 단일 또는 다분절	정렬 교정, 전방 decompression
Laminoplasty	다분절 후방 병변, 정렬 유지	척수 뒤로 이동 가능, 비고정술
Laminectomy + Fusion	후만증 동반, 불안정성	강력한 decompression + 안정성 확보
Posterior foraminotomy	국소적 신경근 압박	근육 보존 가능, 단일 수준 radiculopathy

수술 후 예후는 수술 전 증상의 지속 기간, 척수 신호 변화, 나이, 신경학적 상태에 따라 결정됨

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🟩 Prognostic Indicators

🔹 긍정적 예후 인자

• 짧은 증상 지속 기간
• 비진행성 증상
• 젊은 나이
• 수술 전 cord signal change 없음 (T2 hyperintensity 없음)

🔹 불량 예후 인자

• 수개월 이상 지속된 증상
• cord atrophy, myelomalacia, T2 고신호
• 고령, 다분절 병변
• 동반 질환 (e.g., diabetes, smoking, rheumatoid arthritis)

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🟩 Clinical Teaching & Research Insights

🔹 교육적 시사점

• 영상학적 이상이 항상 증상을 유발하지 않음을 강조해야 함
• Dermatomal 분포와 임상 소견의 불일치 가능성에 대비
• 객관적 신경학적 진찰이 수술 적응증 결정에 핵심적

🔹 연구적 시사점

• OPLL, Modic changes, inflammatory biomarkers (TNF-α, IL-1) 등은 예후 인자 연구의 주요 타겟
• 향후 연구는 dynamic MRI, functional neuroimaging, biomechanical simulation 등을 통해 병태생리의 복합성을 규명하는 데 집중될 필요
• Gene expression profiling 및 disc metabolomics 기반 퇴행성 디스크 진단법 개발이 향후 치료 패러다임 변화에 기여 가능