파킨슨병·우울증 등 뇌질환 초음파 치료 기술 개발

가톨릭대 인천성모병원-KIST, ‘저강도 집중초음파 뇌자극기’ 상용화 임상시험

국내 연구팀이 파킨슨병, 우울증 같은 뇌 질환을 수술과 치료제 없이 초음파로 치료하는 장비를 개발했다.

가톨릭대학교 인천성모병원(병원장 이학노 몬시뇰) 핵의학과 정용안 교수(연구부장)팀과 한국과학기술연구원(KIST) 유범재 박사(실감교류인체감응솔루션연구단장)팀은 공동으로 ‘저강도 집중초음파 뇌자극기’를 개발해 상용화를 위한 임상시험을 진행 중이다.

뇌 부위 중 파킨슨병은 기저핵 등에, 우울증은 전두엽 등에 저강도 집중초음파 뇌자극기를 이용해 약 250 KHz(헤르츠)의 약한 초음파를 쏴 치료하는 방법이다.

공동 연구진에 따르면 자기장이나 전기를 이용해 뇌에 자극을 주는 방법도 있지만, 자극이 강해서 뇌 손상을 줄 수도 있다. 반면 저강도 집중초음파 방식은 미국 식품의약국(FDA)과 유럽 안전기준 내에서 사용하기 때문에 안전하다.

가톨릭대 인천성모병원 정용안 교수는 “저강도 집중초음파 뇌자극기로 뇌 특정 부위의 신경을 자극해 뇌질환을 치료하는 방식”이라며 “수술이나 약물치료를 하지 않거나 최소화 하며 치료 효과를 얻을 것으로 기대한다”고 설명했다.

이번 초음파를 이용한 뇌 질환 치료는 뇌에서 손의 촉감을 관장하는 부위를 찾는 연구가 바탕이 됐다. 세계적으로 점차 연구가 활성화 되고 있는, 인간의 뇌와 컴퓨터를 결합하는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)가 기반이다. 뇌의 다양한 전기신호를 컴퓨터에 입력해 활용하는 방법이다.

가톨릭대학교 인천성모병원과 KIST 공동 연구진이 개발한 기술을 이용하면 가상의 물질을 만져도 뇌가 현실처럼 촉감을 느낄 수 있다. 컴퓨터와 연결한 저강도 집중초음파를 이용해 뇌에 초음파를 주면 뇌의 촉감부위를 자극해 촉감을 느낄 수 있다.

인천성모병원과 KIST 공동 연구진은 뇌의 각 특정 부위를 자극해 손이 차가움, 찌릿함 등 가상 감각을 만들어내는데 성공했다. 있다. 뇌 표면을 2-3mm 간격으로 촘촘히 나눠 초음파 자극을 주면서 부위별로 관련된 촉감을 찾았다. 현재 연구진은 차가움, 찌릿함, 가려움 등 10여 가지 촉감을 느끼는 뇌의 각 부위를 확인했다.

정용안 교수는 “차가운 물에 손을 담글 때와 딱딱한 물체에 손이 닿을 때 뇌가 반응하는 부위가 서로 다르다”며 “이 정보를 컴퓨터에 저장한 뒤 역으로 이용하면 컴퓨터로 뇌 기능을 조절해 가상의 촉감을 만들 수 있다”고 말했다.

예를 들어 인터넷으로 따뜻한 호빵을 검색할 때 호빵의 질감에 관련된 촉감을 관장하는 뇌 부위를 자극해 마치 뜨끈뜨끈한 호빵을 만지고 있는 것 같은 느낌이 들게 할 수 있다.

또 동영상 속 강아지를 쓰다듬는 시늉을 할 때 손바닥 촉감에 관여하는 뇌 부위를 자극하면 실제로 강아지 털을 만지는 듯한 가상의 촉감을 느낀다.

정용안 교수는 “이처럼 뇌의 각 부위별 기능을 알아내고 정확하게 원하는 부위에 초음파 자극을 주어 뇌신경을 조절하는 기술이 완성된다면, 파킨슨병·우울증 등 다양한 뇌 질환의 치료가 가능할 수 있을 것”이라고 말했다.

“저강도 집중초음파 뇌자극기를 이용한 뇌 질환 치료는 몇 년 뒤 상용화 할 수 있을 것으로 전망된다”고 덧붙였다.