김재호 한림대 동탄성심병원 신경과 교수뇌는 끊임없이 활동하는 기관이기 때문에 많은 양의 대사성 노폐물이 쌓인다. 뇌척수액은 혈관을 따라 순환하면서 혈관을 통해 이러한 노폐물을 버린다. 뇌척수액 순환에 장애가 생겨 노폐물 제거가 이뤄지지 않으면 알츠하이머병, 파킨슨병, 소혈관질환, 정상압 수두증과 같은 퇴행성 뇌질환의 원인이 된다.

김재호 한림대 동탄성심병원 신경과 교수, 김형민 한국과학기술연구원(KIST) 바이오닉스연구센터 박사, 김선광 경희대 한의학과 교수팀은 집속초음파를 이용해 뇌척수액 순환장애를 개선하는 효과를 처음으로 증명하는 연구결과를 16일 소개했다. 뇌의 안쪽 깊숙한 곳까지 초음파 에너지를 집중시키면 퇴행성 신경질환을 치료하는 데 기여할 것으로 기대를 모으고 있다.

연구팀은 생쥐모델에서 집속초음파 그룹과 대조군을 나눠 비교했고, 형광염료를 통해 뇌척수액의 흐름을 확인했다. 이전까지는 기술적 한계로 인해 집속초음파 치료 시 뇌척수액의 실시간 흐름을 관찰하지 못했다. 그러나 이번 연구에서는 뇌척수액의 방향 역학을 기반으로 집속초음파의 조사 위치를 두개골이 아닌 두개골 바닥으로 변경해 이를 극복했다.

또 기존에는 뇌내 형광 이미지 분석에 어려움이 있었지만 이광자현미경(two-photon excitation microscopy)을 통한 생체내 형광 이미징 결합으로 집속초음파의 효과를 측정할 수 있었다. 이광자(二光子) 현미경은 형광분자물질(프로브)이 에너지가 높은 광자와 에너지가 매우 낮은 광자를 동시에 흡수해 광자가 들뜨게 함으로써 더 깊은 조직의 영상화가 가능하다. 이광자 현미경은 생체 시료에 주는 부담을 덜 주고 원하는 영상을 얻을 수 있어 장시간 안정적인 관찰이 가능하다.

분석 결과 집속초음파 적용군에서 뇌척수액의 유입 면적과 형광 염료의 강도가 현저하게 증가해 더 많은 양의 뇌척수액이 유입된 것으로 나타났다. 특히 이광자 이미징에서 집속초음파 자극 후 뇌혈관 주위 공간에서 뇌척수액의 흐름을 나타내는 형광물질이 증가한 것이 뚜렷하게 나타났다.

뇌척수액의 뇌내 노폐물 제거 기능을 확인할 수 있는 미세입자 추적 실험에서도 집속초음파가 적용된 후 더 많은 미세입자가 관찰됐다. 뇌내 노폐물(미세입자)이 뇌척수액을 통해 배출될 수 있음을 알리는 증거다. 미세입자들의 평균 속도 역시 집속초음파 적용 후 증가한 것으로 나타났다.

또 집속초음파에 따른 뇌 조직의 손상을 검사한 결과 어느 부위에서도 세포 손상이 발생하지 않았고 뇌혈관장벽 누출도 일어나지 않아 치료의 안정성을 확인했다.

김재호 교수는 “이번 연구는 두개골을 통한 집속초음파 자극이 뇌척수액의 순환을 촉진한다는 것을 실시간 이미징 기법을 통해 최초로 입증한 중요한 성과”라며 “뇌척수액 순환을 개선할 수 있는 비침습적 치료법으로서 집속초음파의 가능성을 확인했으며 퇴행성 뇌질환의 치료에 획기적인 돌파구가 될 것”이라고 평가했다.

그는 “최근 임상에서 집속초음파의 활용 영역이 확대되고 있으며, 동탄성심병원은 현재 집속초음파 기술을 통한 ‘정상압 수두증’ 환자의 보행 개선 임상연구를 진행 중”이라고 하고 있다”고 덧붙였다.

정상압 수두증은 치매는 아닌데 뇌척수액의 불균형(재흡수의 억제 또는 과잉생산)으로 인해 인지기능 저하, 보행장애, 요실금 등의 치매와 유사한 증상을 보이는 신경학적 질환으로 70세 이상 노인의 약 2%에서 발생한다.

이번 연구는 한국연구재단 우수신진 연구사업, 한의디지털융합기술개발사업, KIST 기관고유사업의 지원을 받아 이뤄졌다. ‘경두개 집속초음파를 통한 뇌척수액 순환 향상: 실시간 생체 내 이광자 및 광시야 이미징 입증’(Transcranial focused ultrasound stimulation enhances cerebrospinal fluid movement: Real-time in vivo two-photon and widefield imaging evidence)이란 제목으로 SCIE급 국제학술지인 ‘Brain Stimulation’(IF=9.2) 9월호에 게재됐다.

   박준호 서울시 보라매병원 성형외과 교수

박준호·박지웅 서울시 보라매병원 성형외과 교수팀은 켈로이드 수술 후 관리에서 Nd:YAG 레이저와 트리암시놀론(Triamcinolone) 국소주사를 병합한 치료법의 효능과 유효성(치료의 안정성)을 입증한 연구결과를 16일 발표했다.

켈로이드는 과도한 섬유화에 의해 기존의 피부 손상 부위를 넘어 확장되는 돌출성 흉터이다. 각종 수술과 피어싱 등의 증가로 전 세계 인구의 최대 15%에서 나타나고 있다. 2015년 연구에 따르면 켈로이드의 유병률은 백인(0.1%), 아시아인(약 10%), 흑인(8.5~16%) 순으로 나타난다. 피부 구조층이 덜 단단한, 즉 섬유층이 적은 백인보다 상대적으로 피부조직이 치밀한 아시아인이나 흑인에서 더 흔하게 나타난다. 연령별로는 젊은 성인에게 자주 발생한다. 

켈로이드의 정확한 발병 기전은 명확히 밝혀지지 않았으나 성장인자의 불균형이나 세포외 기질 변화 같은 다양한 가설이 제기되고 있다. 현재 켈로이드 치료는 다양한 시도에도 불구하고 명확한 해결책이나 치료법은 없는 상황이다.

켈로이드는 가려움증과 통증을 호소하는 경우가 많으며, 미용적인 문제로 정신적인 고통을 겪기도 한다. 이에 따라 흉터성형술과 함께 시행되는 레이저-주사 병합치료는 켈로이드 흉터 환자에게 효율적이고 안전한 치료 옵션을 제공해 켈로이드 흉터 예후관리의 표준이 될 것으로도 기대된다.

연구는 2019년 3월부터 2022년 6월까지 켈로이드 흉터성형술을 시행 받은 111명의 환자를 대상으로 진행됐다. 연구팀은 흉터의 정밀평가척도(mVSS, POSAS), 재발률, 환자만족도를 활용하여 레이저-주사 병합치료를 받은 환자를 대상으로 후향적 분석을 실시했다.

mVSS(modified Vancouver Scar Scale는 흉터의 Height(range, 0–4), Pliability(0–4), Vascularity(0–3), Pigmentation(0–3) 등 4가지 요소를 측정하며 점수가 높을수록 좋다. 

POSAS(The Patient and Observer Scar Assessment Scale)는 흉터의 Vascularity. Pigmentation, Thickness, Relief, Pliability, Surface area 등을 평가하며 mVSS 척도보다 신뢰도가 높다.

연구팀은 레이저와 주사 병합치료 시행군(53명)과 주사 단독치료군(58명)의 치료 예후를 비교·분석한 결과, 병합치료군은 수술 후 1년이 지난 시점에서 단독치료군보다 통계적으로 유의하게 더 높은 흉터평가 점수(mVSS, POSAS)와 더 낮은 재발률을 나타냈다.

박준호 교수는 “이번 연구가 많은 사람들이 고통 받는 ‘켈로이드 흉터’ 치료에도움이 되기를 바라며, 수년 전부터 보라매병원 성형외과에서 진행한 켈로이드 및 흉터의 기계적 신호전달에 대한 세포 및 동물 실험 결과를 바탕으로 지속적으로 켈로이드 치료 연구를 이어갈 계획”이라고 밝혔다. 

이번 연구는 SCI급 국제학술지인 ‘Aesthetic Plastic Surgery’(IF=2.4) 10월호에 게재됐다.