# 말초신경이 완전 손상되어 탈신경(denervation)된 근육에 기능적 전기자극을 적용하기 어려운 이유는?

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> subject: 과목별 모의고사 | 물리치료 기초

## 문제

말초신경이 완전 손상되어 탈신경(denervation)된 근육에 기능적 전기자극을 적용하기 어려운 이유는?

## 보기

1. 근섬유가 즉시 모두 사라져 수축할 수 없기 때문이다
2. 피부 저항이 커져 전류가 근육에 닿지 못하기 때문이다
3. 근긴장이 높아 과도한 수축이 일어나기 때문이다
4. 운동신경을 통한 흥분 전달 경로가 끊겨 있기 때문이다 **✔ 정답**
5. 감각신경이 손상되어 자극을 느끼지 못하기 때문이다

**정답: 4**

## 해설

기능적 전기자극은 전극 자극이 운동신경을 흥분시켜 근수축을 만드는 방식이라, 신경이 완전 변성된 근육은 이 경로가 없어 일반 펄스에 반응하기 어렵다. 직접 근섬유를 자극하려면 훨씬 긴 펄스기간이 필요하며, 근섬유가 남아 있어 수축 자체가 불가능한 것은 아니다.

## 심화 해설

말초신경이 완전 손상되면 운동신경의 축삭(axon)이 절단되어 하위 운동신경원(lower motor neuron) 경로 자체가 끊어지게 된다. 기능적 전기자극(functional electrical stimulation, FES)은 원래 피부 표면 전극을 통해 운동신경을 탈분극시키고, 그 신경을 따라 전도된 활동전위가 신경근육이음부(neuromuscular junction, NMJ)에서 신경전달물질을 분비시켜 근수축을 유발하는 방식이다. 따라서 운동신경이 완전히 손상된 탈신경 근육에서는 전기자극이 근육에 직접 닿더라도 신경을 경유한 흥분 전달 경로가 없기 때문에 일반적인 FES 강도와 파라미터로는 근수축을 일으키기 어렵다.

이를 이해하려면 상위 운동신경원(upper motor neuron) 손상과 하위 운동신경원(lower motor neuron) 손상의 차이를 구분해야 한다. 뇌졸중이나 척수손상처럼 상위 운동신경원이 손상된 경우에는 말초신경과 NMJ, 근육 자체는 살아 있다. 따라서 FES로 말초 운동신경을 자극하면 근수축을 유도할 수 있다. 반면 말초신경 완전 손상은 하위 운동신경원 손상에 해당하며, 근육이 탈신경(denervation)되면 신경을 통한 활성화 경로가 소실된다. 혼동 주의! 탈신경 근육이 즉시 괴사하거나 모든 근섬유가 사라지는 것은 아니다. 근섬유는 한동안 존재하지만 신경 지배를 잃어 위축(atrophy)이 진행될 뿐이다.

근거 자료[1]은 전기자극이 신경계 질환과 손상 환자의 마비 근육 활성화에 흔히 사용되지만, 상위 운동신경원 손상과 하위 운동신경원 손상에서는 치료 접근법이 다르다고 명시한다. 탈신경 근육은 신경을 통하지 않고 근섬유 자체를 직접 흥분시켜야 하므로, 일반적인 FES보다 훨씬 높은 강도와 긴 펄스 폭이 필요하다. 근거 자료[2]에서도 탈신경 근육 운동을 위해 전기자극을 사용할 때 최대 치료 효과를 얻으려면 더 높은 전기자극 강도가 필요하며, 기존 전극은 열과 pH 변화로 조직 손상을 일으킬 수 있다고 보고하였다. 이는 탈신경 근육이 정상 신경 경로를 통한 자극보다 훨씬 직접적이고 강한 전류를 요구한다는 점을 뒷받침한다.

또한 근거 자료[4]는 말초신경 손상 후 운동 기능 회복을 위해서는 손상 부위에서 NMJ까지 신경이 재생되어야 하고, 시냅스에서 신호가 효과적으로 전달되어야 표적 근육 수축이 일어난다고 설명한다. 탈신경 상태가 약 18개월 이상 지속되면 기능적 NMJ 재형성이 어려워진다. 이는 말초신경 완전 손상 직후부터 운동신경을 통한 흥분 전달이 차단되며, 시간이 지날수록 NMJ의 기능적 회복 가능성도 감소함을 의미한다.

보기별로 살펴보면 다음과 같다.

| 보기 | 판단 | 근거 |
| --- | --- | --- |
| 1. 근섬유가 즉시 모두 사라져 수축할 수 없기 때문이다 | 오답 | 탈신경 후에도 근섬유는 존재하며 위축이 서서히 진행된다. 근거 자료[3]은 탈신경 근육 위축을 예방하기 위한 전기자극의 효과를 다루며 근섬유가 즉시 사라지지 않음을 전제로 한다. |
| 2. 피부 저항이 커져 전류가 근육에 닿지 못하기 때문이다 | 오답 | 피부 저항은 전극 배치나 피부 상태에 따라 달라질 수 있으나, 탈신경 근육에 FES를 적용하기 어려운 본질적 이유는 아니다. |
| 3. 근긴장이 높아 과도한 수축이 일어나기 때문이다 | 오답 | 탈신경 근육은 오히려 신경 지배 소실로 인해 긴장도가 감소하고 이완성 마비(flaccid paralysis) 양상을 보인다. |
| 4. 운동신경을 통한 흥분 전달 경로가 끊겨 있기 때문이다 | 정답 | FES는 운동신경을 탈분극시켜 NMJ를 경유해 근수축을 일으키는데, 완전 손상에서는 이 경로가 소실된다. |
| 5. 감각신경이 손상되어 자극을 느끼지 못하기 때문이다 | 오답 | 근수축을 위한 FES의 표적은 운동신경이지 감각신경이 아니다. 감각 저하는 자극 강도 조절에 영향을 줄 수 있으나 적용 불가능의 직접적 이유는 아니다. |

핵심! 말초신경 완전 손상 후 탈신경 근육에 전기자극을 적용하려면 일반적인 FES가 아니라 직접 근육 전기자극(direct muscle electrical stimulation) 개념으로 접근해야 하며, 더 높은 강도와 긴 펄스 폭, 조직 손상을 줄이기 위한 전극 기술이 필요하다. 근거 자료[2]에서 제시한 하이드로젤 이온 회로 기반 전기자극 시스템은 이러한 한계를 극복하기 위한 시도의 하나로, 32 mA의 높은 강도를 안전하게 전달할 수 있었다.참고 문헌 (논문 출처)

- [1]Electrical Stimulation of Denervated Muscle: A Narrative Review.일반논문Chu L, Jarvis JC, Andrews BJ, FitzGerald JJ. (2026) · DOI: 10.1111/aor.70076

- [2]A hydrogel ionic circuit electrical stimulation system to restore denervated muscle following long-gap peripheral nerve injury.일반논문Alimi OA, Kuss M, Kilic SG, Sun M, Salati A, Wan S, Argyropoulos C, Zhao F, Tu H, Wang HJ, Gao L, Kong Y, Liu B, Krishnan MA, Pan T, He Z, Li Y, Wu Y, DiMaio DJ, Li YL, Deegan PT, Desyatova A, Kamenskiy A, Zhao S, Duan B. (2027) · DOI: 10.1016/j.bioactmat.2026.08.044

- [3]The Role of Cav1.1-Ca2+-IGF-1 in EMS Preventing Denervated Intrinsic Muscle Atrophy Induced by Brachial Plexus Injury.일반논문Yan H, Liao C, Mo G, Rui J, Gao K, Zhao X, Lao J, Liu Y. (2026) · DOI: 10.1096/fj.202503732rr

- [4]The neuromuscular junction: a critical component of functional recovery after peripheral nerve injury.일반논문Muhlestein WE, Mahan MA. (2026) · DOI: 10.3389/fsurg.2026.1746207

## 임상 시나리오

탈신경 근육에서 FES 적용이 어려운 이유운동신경 경로 차단과 치료 접근법의 전환
기능적 전기자극(FES)은 운동신경을 탈분극시켜 활동전위를 유발하고, 이 신호가 신경근육이음부(NMJ)를 통해 근수축을 일으키는 원리이다. 말초신경이 완전 손상되면 하위 운동신경원 경로가 끊어져 신경을 경유한 흥분 전달이 차단된다.

상위 운동신경원 손상(뇌졸중, 척수손상)에서는 말초신경과 NMJ, 근육이 살아 있어 FES가 효과적이다. 반면 탈신경 근육은 근섬유 자체를 직접 흥분시켜야 하므로 일반 FES보다 훨씬 높은 강도와 긴 펄스 폭이 필요하다.

주의탈신경 상태가 약 18개월 이상 지속되면 기능적 NMJ 재형성이 어려워진다. 또한 고강도 전기자극은 열과 pH 변화로 조직 손상을 일으킬 수 있으므로 전극 선택과 자극 파라미터 설정에 주의해야 한다.

## 핵심 개념

- **기능적 전기자극(FES)** — 피부 표면 전극으로 운동신경을 탈분극시켜 활동전위를 유발하고, 신경근육이음부를 통해 근수축을 일으키는 치료 기법
- **탈신경(denervation)** — 말초신경 손상으로 근육이 신경 지배를 잃은 상태. 근섬유는 존재하나 위축이 진행됨
- **하위 운동신경원 손상** — 말초신경이나 척수 앞뿔세포 손상으로 운동신경 경로 자체가 끊어진 상태. 탈신경 근육이 발생함
- **상위 운동신경원 손상** — 뇌졸중이나 척수손상처럼 대뇌겉질이나 척수로의 경로 손상. 말초신경과 근육은 살아 있어 FES 적용이 가능함
- **신경근육이음부(NMJ)** — 운동신경 말단과 근섬유 사이의 시냅스. 활동전위가 도달하면 신경전달물질이 분비되어 근수축을 유발함

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