신경병증성 통증은 다양한 원인에 의해 다양한 증상이 발생하는 통증증후군으로서 진단방법으로는 일반적인 질환의 진단에서와 같이 대부분 과거병력과 이학적 검사가 가장 중요하며 적절한 실험실 검사와 전기생리학적 검사가 확진에 도움을 준다.
과거력 상에서 다친 적이 있는지, 감염이나 대사성 질환(당뇨병 등), 수술여부, 약물이나 알콜중독 여부, 혈관성 질환이나 영양결핍 등이 있었는지, 뇌졸중이나 척수병변. 다발성경화증이나 종양 등이 있었는지 확인하는 것이 중요하다.

또한 느끼는 통증에 대해 정확히 알아보는 것이 중요하겠는데, 일반적으로 맥길통증설문(McGill Pain Questionaire)이나 시각통증등급(VAS), 일상생활활동등급(ADL Scale) 및 신경병증성통증등급(Neuropathic Pain Scale) 등을 통해 통증의 위치, 통증의 양상(화끈거리는지, 차가운지, 예리한지, 먹먹한지, 욱신거리는지, 찌르는 듯한지, 심부통인지 표재통인지 등등), 통증이 지속적인지 또는 일시적인지, 어느 정도 통증이 심한지, 일상생활을 어느 정도 유지할 수 있는지 등을 확인하는 것이 중요하며 이는 치료 효과를 판정하는데 많은 도움을 준다.

특히 중요한 검사로는 신경학적 검사가 필수적이다. 근육이 위축되어 있는지, 근력은 유지되는지, 비정상적인 근육운동(경련, 경직이나 강직 등)은 없는지 확인하는 것이 진단에 중요한 단서를 제공한다.
감각신경계 검사로는 우선 감각이 정상적인지, 자극에 대한 반응이 떨어져 있는지 또는 항진되어 있는지 알아야하고, 이러한 모든 감각의 변화 및 위치 등을 그림으로 그려 놓는 것이 어느 부위에서 문제가 발생하였는지 확인하는데 도움을 주며 이는 피부분절 및 말초신경 분포를 정확히 알아야 할 것이다. 또한 뇌신경도 각각의 기능(냄새, 청력, 시각, 미각 등)에 따른 검사를 철저히 시행하여야 한다.
일반적으로 신경병증성 통증환자에서 느끼는 증상은 이질통, 화상통, 이상감각, 감각과민, 통각과민 등 다양한 증상을 호소하기 때문에 증상에 따르는 철저한 검사 및 분석이 요구된다.

또한 자율신경계에 어떤 이상은 없는지 즉 체온조절이나 말초순환장애, 발한 등에 이상은 없는지 이양성 변화나 털운동 반응은 없는지 확인하는 것이 진단에 필수적이다.
실험실 검사로는 혈액검사, 근전도 및 신경전도 검사 등이 원인 및 손상 정도 등을 판별하고 예후를 판정하는데 필수적이며 그 외에 약물부하검사 등을 통해 질병을 진단하고 치료 방침을 정하는데 도움이 된다.


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