[메디칼업저버 박선혜 기자] 뇌 손상 환자에게 뇌 영상 분석 기술을 활용한 인공지능(AI) 개인 맞춤형 뇌 신경조절치료를 적용하면 뇌로 전달되는 자극이 기존 치료보다 상승해 치료 효과가 높아지는 것으로 조사됐다.

가톨릭대 성빈센트병원 재활의학과 임성훈·유연지·윤미정 교수와 부천성모병원 재활의학과 임선·박혜연 교수, 서울성모병원 재활의학과 박혜정 교수 연구팀이 AI 기반 뇌 분할 분석법을 적용한 개인 맞춤형 경두개 직류자극 치료(tDCS) 효과를 분석한 결과, 기존 치료 대비 뇌 전달 자극이 20% 상승하는 것으로 나타났다. 

tDCS는 두피 위에 위치한 전극을 통해 뇌 표면에 약한 직류자극을 보내 신경세포의 자발적 활성을 일으켜 뇌 기능을 정상화하고 증상을 완화시키는 뇌 신경조절치료법이다. 뇌졸중 및 최소의식장애 등 뇌손상 환자에게 유용하다.

기존 tDCS는 뇌를 겉에서 잰 크기를 바탕으로 뇌 자극 위치를 선정하는 블라인드 방식의 10-20 시스템을 활용하고 있다. 이 접근법은 대략적인 위치를 자극하기 때문에 목표지점으로 전류가 가지 않거나 약하게 가 치료 효과가 떨어질 수 있다는 한계점이 있다.

이에 임성훈 교수팀은 앞서 뉴로핏 이지연 석사·김동현 박사 연구팀과 같이 개발한 딥 러닝 기능을 활용한 새로운 뇌졸중 뇌 분할 분석법을 뇌영상치료계획 소프트웨어 뉴로핏 테스랩에 적용하고 치료 효과를 확인했다.

그 결과, 뇌 영상을 활용한 AI 기반 개인 맞춤형 뇌 신경조절치료법은 시뮬레이션을 통해 뇌 자극 위치와 전류 값을 정확하게 계산하고 선정해 정밀한 자극이 가능했다. 또 뇌에 전달하는 자극(전기량)이 기존 대비 20% 상승하는 것으로 나타났다.

특히, 이 접근법은 손상 및 부종, 위축 등에 의해 뇌 변화가 있거나 두개골 수술 등으로 뇌의 전기적 흐름이 급격하게 왜곡되는 경우, 뇌 손상이 심해 뇌 전기적 흐름 변화가 많은 경우 등에 있어 안전한 치료가 가능하다.

임 교수는 "MRI를 기반으로 한 AI tDCS 치료는 뇌 자극에 따른 전기적 흐름과 자극량을 최대치로 구현할 수 있어 부작용을 최소화하는 안전하고 효과적인 치료법"이라며 "이번 연구를 통해 AI 기반 개인 맞춤형 tDCS 치료 필요성과 기존 치료 대비 효과의 우수성을 확인했다"고 말했다.

한편, 임 교수는 현재 한국연구재단과 중소벤처기업부 및 강원도청 지원 아래 의식장애 환자의 의식 회복을 위한 tDCS 치료 연구를 부천성모병원 및 서울대병원과 공동으로 진행하고 있다.