두개골이 손상된 환자도 전자약의 일종인 ‘경두개직류자극’으로 치료할 수 있다는 연구 결과가 국제 학술지에 게재됐다.

14일 가톨릭대 서울성모병원에 따르면 이 병원의 임성훈(왼쪽) 재활의학과 교수와 윤미정(오른쪽) 가톨릭대 성빈센트병원 재활의학과 교수의 공동 연구팀은 뇌 수술로 인한 두개골 손상 환자 5명과 뇌 수술을 받은 적이 없고 환자와 연령을 맞춘 대조군 5명을 비교 조사했다.

MRI 검사영상을 분석해 디지털 뇌 모델을 만들고, 가상환경에서 경두개직류자극 치료를 시뮬레이션하며 뇌피질에 영향을 주는 전기장·전류의 흐름을 분석했다.

연구 결과 치료 중 뇌피질에 의도하지 않은 자극을 방지하기 위해서 두개골 구멍인 버홀(burr hole)에서 60㎜ 떨어져 전극 위치를 조절하면 안전하고 효과적인 전기장 강도를 얻을 수 있다는 것을 확인했다.

경두개직류자극은 피부 표면(두피)에 부착된 양극과 음극 전극을 통해 미세한 직류를 흘려 뇌의 신경세포를 자극해 기능을 조절하는 일종의 신경조절술이다. 뇌기능 손상을 입은 환자에게 통증이 없고 안전한 방법으로 뇌의 특정 부위를 국소적으로 자극, 뇌기능을 향상시킬 수 있다. 뇌졸중, 외상성 뇌손상, 뇌종양 등 뇌질환 후 운동 기능이나 인지 기능이 저하된 환자가 치료대상이다.

스마트폰 대비 약 1000분의 1 수준에 불과한 전류량과 전자파 노출로 인체 위해성과 부작용 우려가 크지 않다. 다만 두개골에 손상이 있는 환자에는 사용할 수 없는 한계가 있었다. 두개골 손상 보위로 전류 흐름이 변해 치료 목표점이 아닌 다른 부위에 영향을 미칠 우려가 있기 때문이다. 이번 연구 결과는 두개골 손상 환자에도 치료가 가능하다는 것을 확인했다는 점에서 의의가 크다.

이번 연구는 인공지능 기술 기반 뇌질환 솔루션 전문기업 뉴로핏의 김동현 박사, 김형택 석사, 미국 텍사스대 생명공학·재활의학 교수인 야신 다헤르 박사와 공동연구로 진행됐다.

임 교수는 “수술 후 버홀 부위 주변에는 두피가 움푹 들어가는 것으로 알려져 있는데, 실제로 환자의 MRI 영상 검사로 이러한 구조적 변화를 확인하고 반영해 분석했다”며 “향후 두개골 손상 환자에도 안전하고 효과적인 경두개직류자극 치료법 개발에 유용한 자료가 될 것”이라고 설명했다.

임 교수의 ‘뇌졸중에서 인공지능 소프트웨어를 이용한 신경조절치료’는 한국연구재단 중견연구 일환이자, 가톨릭중앙의료원(CMC) 기초의학사업추진단 인공지능·뇌과학사업단의 지원으로 텍사스 대학교의 연구진과 국제공동연구로 진행됐다. 이번 연구 결과는 의료정보 분야 학술지 ‘컴퓨터스 인 바이롤로지 앤 메디신(Computers in Biology and Medicine)’ 최신호에 게재됐다.

김상수 기자