서론
근전도(electromyography, EMG)는 근육의 전기적 활성도를 측정하여 근육의 상태와 기능을 분석하는 검사이다. 근전도에는 바늘 전극을 근육 내에 삽입하여 근전기 신호(myoelectric signal)를 얻고 근신경계의 상태를 평가하는 바늘근전도(needle EMG) 및 피부에 부착하는 표면 전극을 통해 근육으로부터 근전기 신호를 감지하고 근육의 활동을 평가하는 표면 근전도(surface electromyography, sEMG)가 있다. 표면 근전도는 저작근의 기능적 상태에 대한 유효하고 신뢰할 수 있는 정량적 데이터를 제공하며, 측두하악장애의 진단, 구강하악근 긴장이상증과 같은 운동장애의 평가, 부정교합 환자의 근기능 평가 등에 사용되고 있다. 본 종설에서는 표면 근전도의 기본 원리와 특징을 소개하고, 주요 근육에 대한 전극 부착, 검사 기기와 검사 방법, 검사 결과 분석 및 치의학에서 임상적 활용 범위에 대하여 고찰해보고자 한다.
표면 근전도의 기본 원리와 특징
1. 표면 근전도의 원리
표면 근전도는 근육의 수축 과정에서 발생하는 전기적 신호를 측정하여 근육의 상태를 평가하는 비침습적 방법이다. 근육이 활성화될 때, 운동신경의 자극을 받은 근섬유에서 활동전위가 생성되며, 이 활동전위가 근육의 표면으로 전달된다. 표면 근전도 기기는 피부 표면에 부착된 전극을 통해 이러한 활동전위를 감지하고, 이를 전기 신호로 변환하여 기록한다.
표면 근전도의 신호는 근육의 크기, 형태, 위치뿐만 아니라, 전극 배치, 전극과 피부 간의 접촉 상태, 피부 저항 등 다양한 요인에 영향을 받는다. 일반적으로, 측정된 신호는 전압의 형태로 나타나며, 신호의 진폭, 주파수, 패턴을 분석함으로써 근육의 활성 정도와 피로 상태를 정량적으로 평가할 수 있다.
2. 표면 근전도의 장점과 한계
표면 근전도에는 여러 가지 장점이 있다. 피부 표면에 전극을 부착하는 방식으로 비침습적으로 측정하므로 환자의 고통이 없고 환자와 임상의 모두에게 안전하다. 반복적인 측정과 장시간 측정이 용이하다. 근육의 활동 상태를 실시간으로 관찰할 수 있어, 치료 전후의 변화나 즉각적인 반응을 평가하는 데 유용하다. 바늘근전도에 비하여 장비 비용이 저렴하고 검사 방법이 간단하다.
그러나 표면 근전도에는 몇 가지 단점도 있다. 신호간섭(crosstalk) 문제와 측정의 재현성 문제가 대표적인 예이다. 신호간섭은 주변 근육에서 생성된 근전기 신호가 체적 전도(volume conduction)를 통해 기록 전극으로 전달되는 현상이다. 또한 전극 배치, 피부 상태, 전극과 피부 간의 접촉 상태 등 다양한 요인을 조절하여 표준화하기 어려우며 이는 측정 결과에 영향을 미친다. 피부 두께와 피하 지방의 두께가 증가하면 신호의 흐림(blurring)이 발생하여 정확도가 떨어질 수 있다. 근육의 움직임으로 인한 허상(artifacts)이 특히 동적 수축 동안 강하게 나타날 수 있다. 또한, 표면 근전도는 심부 근육으로부터의 신호를 감지할 수 없다는 한계가 있다. 저작근 중에서 내측익돌근과 외측익돌근은 표면 근전도로는 이들 근육으로부터의 신호를 감지할 수 없고, 대신 바늘근전도를 사용하여야 한다[1,2].
저작근 및 관련 근육의 기능
저작근 가운데 측두근, 교근, 내측익돌근은 폐구 동작에 관련된다. 반면, 외측익돌근은 전방운동, 외측방운동, 내측방운동과 같은 하악운동 동안 활성화된다.
교근은 강력한 폐구근으로서, 음식을 씹거나 다물 때 하악골을 거상하는 역할을 한다. 이 근육은 폐구 초기 단계와 저작의 파쇄 단계에서 중요한 역할을 한다. 이악물기나 저작 운동 중에 측두근과 교근은 협력 관계로서 하악의 폐구를 돕는다[3,4]. 양측의 외측익돌근이 동시에 수축하면 하악과두가 전방으로 당겨져 하악이 전방으로 이동한다. 반면, 외측익돌근이 한쪽만 수축할 경우, 하악과두는 반대쪽 하악과두를 축으로 회전하며 내측으로 이동한다[5]. 외측익돌근은 또한 이복근, 악설골근, 이설골근 근육의 도움을 받아 개구 동작에도 관여한다[6].
표면 근전도 기기 및 소프트웨어
표면 근전도 시스템은 근육의 전기적 활동을 감지하고 분석하기 위해 여러 구성 요소로 이루어져 있다. 하드웨어 구성은 신호의 감지, 증폭, 디지털화, 분석 과정을 효율적으로 수행하기 위해 설계되어 있다.
전극(electrode)은 근육의 신호를 감지하는 주요 요소로, 일반적으로 액상 젤이나 점착성 젤이 있는 일회용 은/염화은(Ag/AgCl) 표면 전극이 사용된다. 전극 간 간격은 일반적으로 20mm로 설정하여 신호의 일관성과 재현성을 유지한다. 신호의 기준값을 제공하는 기준 전극(reference electrode)은 뼈 돌출부나 전기적으로 중립적인 조직에 부착한다.
감지된 신호는 프리앰프(pre-amplifier)를 통해 초기 증폭된다. 프리앰프는 높은 입력 임피던스(>100 MΩ)와 공통 모드 제거비(common mode rejection ratio, CMRR >90 dB)를 제공하여 노이즈의 영향을 최소화한다. 이후, 증폭기(amplifier)가 신호를 분석 가능한 수준으로 추가 증폭하며, 이 과정에서 고주파 및 저주파 필터링이 적용된다.
증폭된 아날로그 신호는 A/D 변환기(analog-to-digital converter)를 통해 디지털 신호로 변환된다. 변환된 데이터는 일반적으로 초당 1000회 이상(예: 1,024 Hz)의 샘플링 속도로 처리된다. 변환된 디지털 신호는 데이터 수집 및 처리 장치로 전달되어 저장되고 처리된다. 데이터를 분석하고 시각화하기 위해 전용 소프트웨어가 사용되며, 이를 통해 RMS 진폭 계산, 주파수 분석, 피로 상태 평가 등의 작업이 가능하다. 최종적으로, 수집된 데이터는 컴퓨터와 소프트웨어를 통해 분석되며, 근육 활동의 정량적 평가와 시각화가 이루어진다(Fig. 1). 이러한 근전도 시스템을 작동하기 위한 전원 공급 장치로는 배터리 또는 외부 전원이 사용된다.
표면 전극
1. 표면 전극의 구성 및 적용 방법
표면 근전도는 표면 전극으로부터 10-12mm 이내에 있는 근섬유를 포함한 운동단위(motor unit)로부터 유의미한 신호를 검출한다고 알려져 있다[13]. 근육으로부터의 근전기 신호는 주로 양극 전극(bipolar electrode) 구성을 사용하여 수집되며, 양극 전극의 전극 간 간격(inter-electrode distance)을 다양하게 설정할 수 있다. 연구에 따르면 더 큰 전극 및 전극 간 간격을 사용하는 것이 측정의 재현성(reproducibility)을 향상시키는 것으로 나타났다[14,15]. 최소 10–15mm의 전극 간 간격이 권장되며[15], 최대 30mm의 전극 간 간격이 진폭 및 스펙트럼 변수 측정의 신뢰도(reliability)를 향상시키는 것으로 나타났다[16]. SENIAM(Surface EMG for Non-invasive Assessment of Muscles) 그룹은 양극 전극의 전극 간 간격을 20mm 또는 근섬유 길이의 1/4로 설정할 것을 권장하였다[17]. 참고로, 표층 교근과 전측두근의 근섬유 길이는 해부학 연구에서 각각 25mm와 27mm로 측정되었으며[18], 표면 근전도를 이용한 연구에서는 각각 27mm와 26mm로 추정되었다[19].
근전도 측정의 변동성을 줄이기 위해서는 측정 간, 세션 간, 또는 시간 간에 전극 간 거리를 고정하는 것이 중요하다. 또한, 전극의 재배치로 인한 변동성을 줄이기 위해, 미리 설정된 전극 위치를 여러 세션(특히, 다른 날에 수행하는 세션)에서도 일관되게 유지할 수 있도록 도와주는 틀(template)을 사용하는 전략이 제시되었다[14,20,21].
표면 전극으로 일회용 양극 전극 또는 일회용 단극 전극을 사용할 수 있다. 단극 전극과 양극 전극 제품에 사용되는 개개의 전극은 전도 표면 직경이 14mm인 원형의 은/염화은(Ag/AgCl) 전극이다. 양극 전극 제품은 두 전극의 중심 간의 간격이 20mm 거리로 고정되어 있다(Fig. 2). 양극 전극은 측정하고자 하는 근육 한 부위에 한 개씩 사용하고, 단극 전극은 두 개를 쌍으로 하여 전극의 중심 간 거리를 20mm로 맞추어 측정 대상 근육의 피부에 위치시킨다. 20mm의 전극 간 간격은 치의학 분야의 표면 근전도 연구에서 선호되는 일반적인 간격이기 때문에 이러한 규격을 사용한 근전도 연구들의 결과를 비교하는 데 도움이 된다. 표면 전극이 검사 도중 떨어지지 않도록 접착 테이프를 사용해 확실하게 부착해야 하는 경우도 있다.
2. 근육에 따른 표면 전극의 배치
표면 근전도 검사가 유리한 근육은 표층에 위치하여 근전기 신호가 피부까지 쉽게 도달할 수 있는 근육이다. 치의학 분야에서 주로 검사하는 저작근 및 경부 근육들로는 전측두근, 표층 교근, 이복근 전복(설골상근), 설골하근, 흉쇄유돌근, 상부 승모근, 후경부 근육 등이 있다. 양극 전극의 일반적인 배치 원칙은 근육의 정중선을 따라 근섬유의 방향과 평행하게, 신경 분포 영역(innervation zone)과 근육-건 접합부의 중간 지점에 배치하는 것이다. 전극 부착 전, 알코올 솜으로 피부를 강하게 문질러 피부 표면을 철저히 닦는다. 전극을 부착할 부위의 피부에 털이 많아 전극 부착이 어려울 경우 제모가 필요할 수도 있다.
1) 표층 교근
측두근과 교근은 피부에 가까이 위치하고 있으며 얼굴의 다른 근육들과 명확히 구분되어 있기 때문에 표면 근전도 검사를 위해 좋은 조건을 가지고 있다. 이러한 조건은 신호간섭 현상의 영향을 덜 받는 장점이 될 수 있다[22].
표층 교근과 전측두근에 양극 전극을 부착하는 방법으로 몇 가지가 문헌에 소개되어 있는데, 그중 한 방법[23]을 소개한다. 환자가 이를 악무는 동안, 표층 교근의 전방 변연을 촉진하여 경계를 피부에 표시한다. 입꼬리에서 시작하여 귓불의 아래 경계와 접촉하는 선을 긋고 첫 번째 기준선(first reference line)으로 정의한다. 그러면 표층 교근의 전방 경계와 첫 번째 기준선이 교차하는 교차점이 만들어진다. 교차점에서 첫 번째 기준선이 귓불 하부 경계와 접촉하는 지점까지의 길이의 1/4 지점을 기준점(reference point)으로 정의한다. 단극 전극 하나를 기준점으로부터 첫 번째 기준선의 1cm 위쪽에 부착하고, 다른 전극 하나는 첫 번째 기준선의 1cm 아래에 부착한다. 두 개의 단극 전극을 표층 교근의 전방 변연과 평행하게 배치하면 교근의 근섬유의 배열에 평행하게 된다(Fig. 3).
2) 전측두근
전측두근에 대한 표면 전극의 위치는 앞서 표층 교근에 설정하는 방법을 소개한 문헌[23]에 따라 설명한다. 눈의 외측 안각(lateral canthus)에서 시작하여 귓바퀴의 상부 경계와 접촉하는 선을 두 번째 기준선(second reference line)으로 정의한다. 두 번째 기준선 상에서 외측 안각으로부터 귓바퀴 상부 경계와 접촉하는 지점까지의 길이의 1/4 지점에 단극 전극을 하나 부착한다. 교근에 설정한 기준점과 전측두근에 부착한 단극 전극 지점을 연결하는 선을 세 번째 기준선(third reference line)으로 정의한다. 세 번째 기준선 상에서 첫 번째 단극 전극에서 상방으로 2cm 지점에 두 번째 단극 전극을 부착한다. 이와 같은 방식으로 전극을 배치하면 전측두근의 주행 방향에 대략 일치하여 두 개의 단극 전극이 배열된다(Fig. 3).
4) 설골하근
설골하근에 대하여는 한 전극은 후두융기 높이에서 목의 정중선으로부터 2cm 측방에 부착하고, 다른 전극은 첫 번째 전극의 2cm 아래쪽에 부착한다. 두 전극은 정중선과 평행하게 배치한다. 설골하근 부위의 신호는 주로 표층에 위치한 흉골설골근과 견갑설골근으로부터 기원하며, 또한 흉골상근과 갑상설골근으로부터의 신호도 포함될 수 있다[24].
8) 기준 전극
기준 전극(reference electrode) 또는 접지 전극(ground electrode)은 표면 근전도에서 프리앰프의 차동 입력(differential input)을 위한 공통 기준(common reference)을 제공하는 단극 전극이다. 기준 전극은 감지 전극(detecting electrode)에서 가능한 한 멀리 떨어진 전기적으로 중립적인 조직에 배치해야 하는데, 두경부에서는 유양돌기나 제7경추의 극돌기와 같은 뼈 돌출부에 두는 것을 권장한다(Fig. 4).
검사 프로토콜
표면 근전도 검사 및 기록 절차는 진료용 의자가 있는 조용하고 독립된 환경에서 수행하며, 조명과 온도는 안정적인 상태로 유지한다. 검사 전, 환자에게 검사 프로토콜에 대해 명확하게 설명하고, 절차에 대한 충분한 이해를 돕기 위해 구체적인 지침을 제공한다.
1. 환자의 준비 및 자세
환자는 진료용 의자에 바로 앉은 상태에서 머리를 받치지 않고, 프랑크푸르트 평면(Frankfurt horizontal plane)을 바닥과 평행하게 유지하도록 한다. 환자의 시선은 정면의 고정된 지점을 바라보게 한다. 자세의 일관성은 근전도 검사 결과의 신뢰성과 재현성을 높이는 데 중요하다.
2. 안정 시 근전도 기록
환자에게 편안하게 턱의 긴장을 풀게 한 상태(resting jaw condition)에서 일정 시간(예: 30초, 1분) 근전기 신호를 기록한다. 이 과정은 근육의 이완 상태뿐만 아니라 기록된 근전기 신호의 노이즈 여부를 확인하기 위함이다.
3. 최대 자발적 수축
근전도 신호의 정규화를 위해 최대 자발적 수축(maximum voluntary contraction, MVC) 동작을 수행한다. 측두근과 교근의 MVC를 유도하기 위해 다음 두 가지 동작이 흔히 사용된다.
1) 교두간접촉위에서 가능한 세게 이를 꽉 물게 한다.
2) 양측 구치부에 코튼롤을 물고 최대한 강하게 깨물도록 한다.
각 동작에서 환자는 최대 수축 상태를 3초 동안 유지해야 하며, 검사자는 이를 지속적으로 관찰하고 필요한 경우 피드백을 제공한다. 환자에게 같은 동작을 3회 반복하도록 지시하며, 근피로를 방지하기 위해 각 동작 사이에 30초에서 1분 정도의 휴식 시간을 제공한다.
4. 추가 작업 및 동작
검사의 목적에 따라 다양한 작업이나 동작을 추가적으로 수행할 수 있다. 저작 활동과 같이 주기적으로 반복되는 동작은 메트로놈 기기를 사용하여 동작 조건을 표준화할 수 있다.
1) 저작 기능 평가: 환자에게 껌을 씹도록 지시하고, 일정 시간(예: 30초 또는 1분) 동안 근육의 활동을 기록한다. 전측두근, 표층 교근, 이복근 전복의 근수축 양상과 근육 간 협응(coordination)을 분석할 수 있다.
2) 개구 및 폐구 동작: 환자가 개구 및 폐구하는 동작을 수행하게 하여 근육의 활동을 기록한다. 개구근과 폐구근의 협응 양상을 평가할 수 있다.
검사 결과 분석
표면 근전도의 검사 기록에 대해 일반적으로 분석하는 주요 변수는 신호의 진폭(amplitude)과 파워스펙트럼 주파수(power spectral frequency)이다. 이를 통해 근육의 활성, 피로도, 협응 양상 등을 정량적으로 평가할 수 있다.
1. 진폭
진폭 분석은 근전기 신호의 진폭을 측정하여 근육 활동을 평가하는 방법이다. 진폭은 근육이 발휘하는 힘에 비례하는 경향이 있으므로, 근육의 활성도와 수축 강도를 정량화하는 데 유용하다. 진폭의 파워(power)를 평가할 때 평균 제곱근(RMS, root mean square) 계산이 흔히 이용된다. RMS 진폭(단위: μV)은 RMS 연산 함수(RMS operation function)를 사용하여 계산되며, 이 과정에서 진폭의 평균값도 함께 도출된다. RMS 값은 신호의 에너지를 정량화하며 이를 통해 근육의 활동을 효과적으로 이해할 수 있다.
다만 근전도 진폭은 절대적인 값이 아니며, 근육의 깊이, 근섬유의 배열 등의 해부학적 요인, 근피로, 혈류량과 같은 생리학적 요인, 전극의 구조, 배치 간격 등의 신호 검출 시스템 요인, 노이즈 등의 다양한 요인에 의해 영향을 받는다는 점에 유의하여야 한다.
2. 정규화 진폭
표면 근전도의 진폭 변수는 신뢰도(reliability)와 타당도(validity)의 문제를 보완하기 위해 신호 정규화(signal normalization) 과정을 거친다. 근전기 신호는 전극의 구조와 배치, 피부 상태, 근육 두께, 생리적 및 해부학적 차이 등 다양한 요인에 의해 영향을 받는다. 저작근의 근전도 측정에서도 변동성이 크다는 연구 결과가 보고된 바 있다[30,31]. 이러한 변동성을 줄이고 데이터를 비교 가능하게 만들기 위해 정규화 방법이 적용된다.
정규화(normalization)란 특정 작업을 수행할 때 나타나는 근육의 활동 수준을 MVC 작업에서의 근육 활동에 상대적으로 표현하는 방법이다. 이는 근육의 활성도를 비율(%)로 나타내어 상대적 비교를 가능하게 한다. 폐구근인 측두근과 교근의 진폭 신호를 정규화하기 위해 다음과 같은 MVC 동작이 주로 사용된다[32-35].
1) 교두간접촉위에서 가능한 한 세게 이를 깨물기(Fig. 5)
2) 양측 구치부에 면봉을 물고 강하게 깨물기
이러한 MVC 작업은 폐구근의 최대 수축 상태를 유도하여 참조값(reference value)을 제공하며, 이후 정규화된 값(정규화 진폭, normalized amplitude)은 다른 근육 활동과 비교하는 데 사용된다.
3. 파워스펙트럼 분석
파워스펙트럼 분석은 근피로 및 운동단위 모집 현상(motor unit recruitment phenomena)을 연구하는 데 널리 활용되는 기법이다[36]. 이 분석 방법은 근전기 신호의 주파수 분포를 정량화하여 근육의 기능적 상태를 평가하는 데 사용된다.
1) 분석 방법
파워스펙트럼 분석에서는 고속 푸리에 변환(FFT, fast Fourier transform)을 사용하여 신호의 주파수 성분을 분석한다. FFT는 시간 영역에 있는 신호를 주파수 영역으로 변환하여, 신호의 에너지가 특정 주파수 대역에 어떻게 분포되어 있는지를 보여준다.
이 과정에서 주로 분석되는 스펙트럼 변수로는 평균 주파수(mean frequency, 단위: Hz)와 중간 주파수(median frequency, 단위: Hz)가 있다. 평균 주파수는 파워스펙트럼의 평균 중심 위치를 나타내며, 운동단위 모집 현상과 관련이 있다. 중간 주파수는 전체 스펙트럼의 누적 에너지를 절반으로 나누는 주파수로, 에너지의 중심 위치를 의미한다. 중간 주파수는 근피로에 따른 파워스펙트럼의 변화를 신뢰성 있게 반영할 수 있어 근육의 피로도 평가에 중요한 변수로 사용되며[37], 노이즈에 덜 민감하기 때문에 평균 주파수보다 더 신뢰할 수 있는 지표로 선호된다[38].
4. 기능 지수
표면 근전도에서는 특정 피험자에게서 기대되는 정상 또는 이상적인 진폭(단위: μV) 값이 명확하게 정해져 있지 않다. 절대적인 진폭 값보다는 양측 근육이나 밀접하게 관련된 근육 간의 상대적 균형이 임상적으로 더 중요하게 평가된다. 이러한 균형은 동형 근육(homologous muscles), 협력근(synergistic muscles), 길항근(antagonistic muscles) 간의 비대칭성 및 협응을 의미하기 때문이다[41-43].
RMS 진폭 변수로부터 계산할 수 있는 기본적인 두 가지 기능 지수(function index)는 ‘활동 지수(activity index)’와 ‘비대칭 지수(asymmetry index)’이다[44].
1) 활동 지수
활동 지수는 전측두근과 표층 교근의 수축 활성에 대한 정량적 기여도를 비교하기 위해 사용된다. 활동 지수는 다음의 수식으로 정의된다.
Activity Index = (AMS – ATA) / (AMS + ATA) × 100
AMS: 특정 작업에 대한 표층 교근의 RMS 진폭
ATA: 특정 작업에 대한 전측두근의 RMS 진폭
활동 지수의 범위는 -100%에서 +100%까지로, +100%는 표층 교근만의 독점적 활동을 의미하고, 지수가 0%이면, 두 근육의 기여도가 동일함을 의미한다. 지수가 음수인 경우, 전측 측두근의 기여도가 더 큼을 나타내며, 지수가 양수인 경우, 표층 교근의 기여도가 더 큼을 의미한다. 이 지수는 좌우 각각의 RMS 진폭 데이터를 사용하여 우측과 좌측에 대해 개별적으로 계산한다.
2) 비대칭 지수
비대칭 지수는 좌우 근육의 비대칭성을 평가하기 위해 사용된다. 이 지수는 우측 근육과 좌측 근육의 RMS 진폭 차이를 계산하는 지수로, 다음의 수식으로 정의된다.
Asymmetry Index = (Aright – Aleft ) / (Aright + Aleft) × 100
Aright: 특정 작업에 대한 우측 근육의 RMS 진폭
Aleft: 특정 작업에 대한 좌측 근육의 RMS 진폭
비대칭 지수의 범위는 -100%에서 +100%까지로, 양수인 경우, 우측 근육의 활동이 더 강함을 의미하고 음수인 경우, 좌측 근육의 활동이 더 강함을 의미한다. 지수가 0%이면, 양쪽 근육의 활동이 대칭적임을 의미한다. 비대칭 지수는 각각의 근육에 대해 개별적으로 계산한다. 각 근육의 우측과 좌측의 RMS 진폭 데이터는 조건 또는 시험 작업에 대해 좌우 근육 활동의 대칭성을 평가할 수 있다.
치의학에서 표면 근전도의 주요 활용
1. 측두하악장애
측두하악장애(temporomandibular disorders, TMD)는 턱관절 및 저작근의 기능 이상으로 인해 통증, 개구 제한, 관절 잡음 등의 증상이 나타나는 질환이다. 표면 근전도는 교근, 측두근 등 저작근의 활성을 측정하여 근육의 긴장도, 비대칭성, 비정상적 근육 활동을 평가하는 데 유용한 도구로 활용된다.
연구에 따르면, 정적인 활동에 대한 표면 근전도 분석을 통해 측두하악장애 환자와 정상인을 구분할 수 있다. 측두하악장애 환자는 안정 시 저작근의 평균 근활성 값(2.5±1.3µV)이 정상인(1.9~1.2µV)보다 높게 나타났으며, MVC 동안의 근활성 값은 정상인(110.3±83.0µV)이 측두하악장애 환자(66.8±35.2µV)보다 더 높았다[45]. 또한, MVC 동안의 표준화된 총 근육 활성은 측두하악장애 환자가 88.7–117.6µV로, 정상인(131.7µV)보다 낮은 경향을 보였다[46]. 측두근의 대칭성 평가에서도 측두하악장애 환자는 대칭성이 낮은 패턴을 보였으며[46], MVC 동안 교근의 비대칭성(30.5% vs. 19.1%) 및 후측두근의 비대칭성(30.1% vs. 17.4%)이 정상인에 비해 더 크게 나타났다[47]. 안정위에서도 악이복근의 비대칭 지수는 측두하악장애 환자(17.2%)가 정상인(8.8%)보다 더 높았다[47].
2. 구강안면 운동장애
표면 근전도는 운동장애의 진단에 유용한 전기생리학적 평가 방법이다[50]. 근긴장이상증(dystonia)은 지속적이거나 간헐적인 근육의 비정상적 수축으로 인해 반복적인 움직임, 비정상적인 자세 또는 이들의 복합적인 증상이 발생하는 운동장애이다[51]. 구강하악근긴장이상증은 국소형 근긴장이상증의 한 형태로, 저작근, 하안면 근육 및 혀 근육이 이환되는 질환이다. 구강하악근긴장이상증 환자는 비자발적인 턱의 개구, 폐구, 편위, 입술 및 혀의 비정상적인 움직임 또는 이들의 복합적인 증상을 보일 수 있다[52-55].
미국구강내과학회(American Academy of Oral Medicine)는 구강하악근긴장이상증의 평가를 위해 자기공명영상, 근긴장이상증 평가척도와 함께 근전도의 사용을 권장하고 있다[56]. 표면 근전도 검사에서 구강하악근긴장이상증 환자의 근긴장이상과 관련된 근전기 신호는 안정 상태에서 지속적이거나 간헐적인 근수축, 여러 근육의 동기화된 수축 및 높은 평균 진폭을 보인다(Fig. 7) [57]. 표면 근전도는 구강하악근긴장이상증 환자의 치료 효과를 평가하는 데도 유용하다. 약물요법이나 보툴리눔 독소 주사 후 임상적인 증상과 징후의 개선과 함께 안정 시 근전기 신호가 안정되거나 평균 진폭이 감소됨을 확인할 수 있다[58].
3. 교정치료
교정치료 과정에서 저작근과 주변 근육의 기능적 변화는 교합 안정성과 치료 결과에 중요한 영향을 미친다. 표면 근전도는 저작근의 활동과 악구강계의 해부학적 구조 사이의 관계를 밝히는 데 기여하며, 부정교합의 임상 진단 및 치료 평가에 유용한 도구로 활용될 수 있다. 표면 근전도를 활용한 연구들에서 부정교합의 수직적, 전후방, 횡적 유형에 따라 저작근의 활동이 다르게 나타난다는 점이 확인되었다[59-61]. 골격성 부정교합은 저작근의 활동 저하 및 대칭성 저하와 관련이 있었고[62], 횡방향의 부정교합은 저작 패턴의 불균형을 초래하는 것으로 나타났다[59,63].
표면 근전도는 교정치료 전후 근육의 기능적 변화를 평가하는 데도 유용하다. 치료 전에는 교합 이상으로 인해 발생하는 비정상적인 근육 활동을 확인하고 치료 계획에 반영할 수 있다. 치료 중에는 교정장치 착용 후 근육 활동의 변화를 추적하여 부정적인 영향을 최소화하고 치료를 최적화할 수 있다. 표면 근전도를 활용한 연구에서 기능성 장치는 주간에 자발적인 이악물기와 함께 사용하는 것이 더 효과적이며[64,65], 구순근과 저작근의 균형이 개선됨이 확인되었다[66,67]. Herbst 장치와 Forsus 장치와 같은 고정형 장치는 교근과 측두근의 근신경계 적응을 유도하여 6개월 후 치료 효과가 안정화되는 경향을 보였다[68,69]. 외과적 교정 후에 근육의 활동이 증가하였으나, 정상 교합 환자 보다 낮은 수준을 유지하는 경향도 관찰되었다[70,71].
4. 치과 보철치료 및 임플란트 수복치료
치과 보철수복에서는 교합 안정성과 저작 효율을 유지하는 것이 중요하다. 표면 근전도는 보철물 설계 및 교합조정 과정에서 근육의 기능을 정량적으로 평가할 수 있는 도구로 활용된다. 보철수복 치료를 위해 환자의 근육 활동 패턴을 분석하여, 환자의 개인적인 교합 특성을 반영한 맞춤형 보철물을 설계할 수 있다.
표면 근전도는 무치악 환자에서 총의치 장착 후의 적응 과정을 이해하고, 재활 기간을 예측하는 데 유용한 정보를 제공한다. 무치악 환자가 새로운 완전 틀니에 적응하는 과정은 약 3개월 정도 소요되며, 이 기간에 저작근의 근전도 활동과 저작 패턴이 변화하다가 시간이 지남에 따라 이전의 기능 패턴으로 회복되는 경향이 확인되었다[72]. 임플란트 지지 보철물과 가철식 피개의치는 무치악 환자의 저작 및 이악물기 시 근육 활동을 증가시키는 효과적인 재활 방법으로, 임플란트 지지 보철물은 자연 치아 보유자보다 이악물기 시 더 높은 저작근 활동을 보이며, 음식의 경도가 높을수록 저작근 활동이 증가하는 것으로 나타났다[73]. 상하악에 모두 고정형 보철물을 장착한 환자는 자연 치아를 가진 대조군과 유사한 근전도 특성을 보였으나, 상악에 가철성 보철물을 장착한 환자는 저작 대칭성이 낮고 근육 패턴이 불균형한 것으로 나타났다[74,75].
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