과관류증후군은 모야모야병으로 수술한 성인 환자 10명 중 3~5명이 겪는 심각한 합병증이다. 뇌혈류량이 갑작스럽게 변화해 일시적인 두통·경련·신경학적 이상소견이 발생하고, 심하면 뇌내출혈로 인해 영구적인 후유증을 남긴다. 서울대병원 연구진이 이 증후군의 핵심 기전을 입증하고 예측 지표를 규명함으로써, 희귀 난치질환 모야모야병의 치료 성적을 개선할 가능성을 높이고 있다.

조원상·김정은 서울대병원 신경외과 교수와 김동주 고려대 뇌공학과 교수팀은 ‘뇌 자동조절 기능’을 평가하는 지표를 개발하고, 이 기능의 이상이 모야모야병 수술 합병증인 과관류증후군과 연관됐음을 입증했다고 17일 발표했다. 

모야모야병은 뇌로 혈액을 공급하는 혈관이 특별한 이유 없이 좁아지고, 비정상적인 혈관이 자라나면서 서서히 막히는 난치질환이다. 표준치료법은 뇌혈류를 우회시키는 뇌혈관문합술인데, 이 수술을 받은 성인 환자 10명 중 3~5명은 ‘과관류증후군’을 경험한다. 이 증후군은 이제껏 ‘뇌 자동조절 기능’(뇌혈관이 혈류량을 일정하게 조정하는 능력)과 관련이 있다고 여겨졌으나, 정확한 연구는 없었다.

연구팀은 이 증후군의 발생 기전과 예측 인자를 규명하기 위해, 경두개 초음파검사를 이용해 성인 모야모야병 환자 24명의 수술 전후 동맥혈압과 뇌혈류 속도를 정밀하게 측정했다. 이후 측정값을 토대로 뇌 자동조절 기능을 평가하는 ‘VMOI 지수(Valsalva maneuver Overshooting Index, 발살바 과반응 지수)’를 개발해 환자를 전향적으로 평가했다.

발살바 기동(VM, 발살바 호흡)은 의학적 상태를 평가하고 치료하는 데 사용되는 호흡 기술로서, 코를 쥐고 입을 다물고 막힌 기도를 향해 힘차게 숨을 내쉬는 것이다. 이는 가슴과 복부의 압력을 증가시켜 심박수, 혈압 등이 상승한다. VMOI는 발살바 기동 능력을 평가하는 것으로 이 수치가 높을수록 뇌 혈류의 자동조절 기능이 우수한 것을 의미한다. 

분석 결과, 과관류증후군 발생 환자의 VMOI 지수는 그렇지 않은 환자보다 수술 전(12.345 vs 19.757)과 수술 후(15.819 vs 20.656) 모두 낮았다. 즉, 과관류증후군 발생 환자는 혈압 변화에 대한 뇌혈류 속도의 반응성이 떨어져, 뇌 자동조절 기능이 유의미하게 저하된 것으로 나타났다. 추가 분석에 따르면 과관류증후군 발생 환자의 VMOI 지수는 수술 후 시간이 지남에 따라 증가, 뇌 자동조절 기능이 서서히 정상화되며 과관류증후군이 일시적이고 회복 가능한 특성을 가졌음을 보여줬다.

이 결과는 지금껏 규명되지 않았던 과관류증후군의 주요 발생 기전을 입증한 세계적으로 드문 성과다. 특히 이번 연구에서 처음 제시된 VMOI 지수는 효과적인 예측 가능성을 보여주며, 성인 모야모야병 수술 예후 개선에 있어 임상 가치가 높다고 평가된다.

이 연구 결과는 모야모야병 수술 합병증을 조기 예측할 근거를 제시해 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’(Scientific Reports, IF=3.8)에 ‘Autoregulatory dysfunction in adult Moyamoya disease with cerebral hyperperfusion syndrome after bypass surgery’라는 제목으로 2024년 11월에 게재됐다.

나아가 연구팀은 모야모야병 성인 환자 56명의 수술 전 영상 검사와 임상정보를 분석한 후속 연구를 통해 과관류증후군의 유의미한 예측 지표를 추가로 제시했다. 과관류증후군 발생과 밀접한 3가지 특성은 △수술 전 측두엽·전두엽 혈관반응성 감소 △수술 전 신경학적 장애 동반 △우성반구 수술로 확인됐다. 이 결과는 ‘미국 핵의학회 공식 학회지(Clinical Nuclear Medicine, IF=9.6)’에 올해 2월 ‘Prediction of Cerebral Hyperperfusion Syndrome After Combined Bypass Surgery in Moyamoya Disease Using Hemodynamic and Clinical Data’라는 논문으로 게재됐다.    조원상 서울대병원 신경외과(왼쪽부터), 유노을 영상의학과 교수, 김동주 고려대 뇌공학과 교수

조원상 교수는 “이들 연구를 통해 모야모야병 수술 합병증을 최소화하고, 환자의 예후를 개선할 수 있는 임상적 기반을 마련해 뜻깊다”며 “이는 성인 모야모야병 치료의 전환점이 될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

연구팀은 보건복지부 보건의료연구기술개발사업(HI17C1561)의 지원으로 성인 모야모야병 치료 성적을 개선하기 위한 노력을 지속하고 있다. 그 일환으로 유노을·최승홍 서울대병원  영상의학과 교수팀과 함께 고해상도 특수 자기공명영상(dynamic contrast-enhanced MRI, DCE-MRI)을 활용해 과관류증후군에 혈뇌장벽(BBB) 손상이 동반된다는 사실을 발견했다. 이는 ‘국제뇌혈류대사학회 학술지(Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism, IF=10.1)’에 ‘Blood-brain barrier disruption imaging in postoperative cerebral hyperperfusion syndrome using DCE-MRI’라는 논문으로 2023년 10월에 온라인 게재된 바 있다.