초음파로 뇌졸중 재활 치료한다…"뇌파 모니터링해 자극 강도 조절"

KIST, 뇌파 변화와 밀접한 상관관계 발견해 치료 효과 제시

뇌졸증 관련 이미지/자료사진=GettyI이미지

뇌혈관의 출혈·경색에 의한 뇌졸중은 사망률이 높다. 사망에 이르지 않더라도 혈액 공급을 차단해 신경세포에 손상을 입혀 신체 움직임의 장애를 유발한다.

한국과학기술연구원(KIST) 바이오닉스연구단 김형민 박사팀은 지난 2018년 소뇌 심부에 저강도 집속초음파 자극을 가해 편마비로 저하된 운동기능이 회복되는 치료법을 개발했다.

하지만 이 기술을 다양한 환자들의 치료에 적용하기 위해서는 뇌 자극 후 치료 예후를 평가하고 운동 기능 회복을 극대화하기 위한 자극의 강도·빈도를 최적화 할 수 있는 일종의 ‘자극 가이드’가 필요하다.

김 박사팀은 이를 위해 뇌졸중으로 손상된 부위의 뇌 신경세포의 뇌파 변화를 치료과정 동안 관찰, 뇌졸중으로 손상된 뇌신경의 재활 치료기술이 뇌파 중 하나인 델타파의 변화와 연관돼 있다는 점을 입증했다고 23일 밝혔다. 델타파의; 변화가 곧 자극가이드를 작성할 기준이 되는 것이다.

연구팀은 뇌파 중에서도 뇌 손상이 일어난 부위에 비정상적으로 증가하는 뇌파인 델타파(1-4 Hz)의 변화를 병변쪽 뇌와 정상인 반대쪽 뇌에서 분석했다.

연구팀이 개발한 치료법으로 뇌졸중이 일어난 쥐의 소뇌 심부에 3일간 초음파 자극을 준 결과, 첫날에 비해 운동 기능이 3배 이상 회복됐고 4일째에도 유지됐다.

연구팀은 또 이 실험을 진행하는 동안 델타파의 변화를 관찰했는데, 뇌졸중에 의해 최고 3배나 증가한 델타파가 초음파 자극 그룹에서는 양쪽 뇌의 델타파 균형이 대칭에 가깝고, 정상 수준에서 안정적으로 유지됨을 확인했다.


이 결과를 통해 초음파 자극에 의해 델타파가 억제될 수 있으며, 이 변화가 운동기능 향상을 반영하고 있는 뇌 신경 변화 현상임을 알게 됐다.

김 박사는 “뇌파를 모니터링 해 맞춤형 자극 기술을 개발하면 현재 동물실험 수준을 실제 환자 치료로 발전시킬 수 있을 것”이라며 “앞으로 초음파 뇌 자극이 안전하고 효과적인 뇌졸중 치료법으로 사용될 날 멀지 않았다”고 말했다.