'경두개직류자극' 치료 두개골 손상 환자까지 확대?

전자약의 일종인 경두개직류자극(transcranial Direct Current StimulationtDCS)으로 두개골이 손상된 환자도 치료할 수 있다는 연구결과가 나왔다.

신경조절치료로 사용되는 경두개직류자극 치료는 외상 및 수술 등 사유로 인해 두개골에 손상이 있는 환자는 사용할 수 없었다. 이 치료는 두피에 전극을 부착해 전류 저항성이 높은 두개골을 통과하면서 분산돼 원하는 부위에 자극을 도달시키는 방식이지만, 두개골 손상이 있는 경우 손상 부위로 전류의 흐름이 변하게 돼 치료 목표점이 아닌 다른 부위에 영향을 미칠 우려가 있었기 때문이다.

임성훈 가톨릭의대 교수(서울성모병원 재활의학과공동교신저자), 윤미정 교수(성빈센트병원 재활의학과제1저자) 연구팀은 뇌 수술로 인한 두개골 손상 환자 5명과 뇌 수술을 받은 적이 없고 환자와 연령을 맞춘 대조군 5명을 비교 조사했다. 이 연구는 뉴로핏 김동현 박사(공동교신저자), 김형택 석사, Yasin Y. Dhaher 미국 텍사스대 교수(생명공학재활의학) 등이 함께 했다. 연구결과는 의료정보 분야 국제학술지 Computers in Biology and Medicine 최근호에 게재됐다.

연구는 MRI 검사영상을 분석해 디지털 뇌 모델을 만들고, 가상환경에서 경두개직류자극치료를 시뮬레이션하며 뇌피질에 영향을 주는 전기장 및 전류의 흐름을 분석했다. 연구 결과 치료 중 뇌피질에 의도치 않은 자극을 방지하기 위해 두개골 구멍인 버홀(burr hole)에서 60㎜ 떨어져 전극 위치를 조절하면 안전하고 효과적인 전기장 강도를 얻을 수 있음을 확인했다.

경두개직류자극은 피부 표면(두피)에 부착된 양극과 음극 전극을 통해 미세한 직류를 흘려 뇌의 신경세포를 자극해 기능을 조절하는 일종의 신경조절술이다. 우선적으로는 자극 부위 근처의 신경세포 활동을 조절하지만, 서로 연결된 네트워크를 형성하는 신경세포 특성을 활용해 뇌 내부의 신경회로까지 영향을 주는 원리로 치료를 진행한다. 뇌기능 손상을 입은 환자에게 통증이 없고 안전한 방법으로 뇌의 특정 부위를 국소적으로 자극하여 뇌기능을 향상시킨다. 뇌졸중, 외상성 뇌손상, 뇌종양 등 뇌질환 후 운동 기능이나 인지 기능이 떨어진 환자가 치료대상이다.

이 치료법은 비침습적이고 스마트폰 대비 약 1/1000 수준에 불과한 전류량(최대 2mA)과 전자파(약 0.001W/kg) 노출로 인체 위해성과 부작용 우려가 크지 않다. 하지만 뇌출혈로 인한 혈종을 제거하기 위해 두개골에 구멍을 뚫어 혈액을 배액하는 버홀 수술 환자처럼 두개골이 손상된 환자의 경우에는 치료가 금기로 여겨져 왔다.

임성훈 교수는 수술 후 버홀 부위 주변에는 두피가 움푹 들어가는 것으로 알려져 있는데, 실제로 환자의 MRI 영상 검사로 이런 구조적 변화를 확인하고 반영해 분석했다라면서 향후 두개골 손상 환자에도 안전하고 효과적인 경두개직류자극 치료법 개발에 유용한 자료가 될 것이라고 설명했다.