보건타임즈 : 성빈센트병원, AI 기반 '개인 맞춤형 뇌 신경조절치료 효과' 입증

임성훈‧유연지‧윤미정 교수와 부천성모 임선‧박혜연 교수, 서울성모 박혜정 교수 공동연구
AI 기반 뇌 분할 분석법 적용 '맞춤형 경두개 직류자극 치료 효과' 분석
시뮬레이션 통해 '뇌 자극 위치와 전류값' 정확하게 계산, 선정해 정밀 자극 가능
뇌에 전달되는 '자극(전기량)' 기존 대비 20% 상승 안전하게 치료
임 교수 "AI 기반 개인 맞춤형 tDCS, 기존 대비 치료 효과 우수성 확인"

[보건타임즈] 뇌 손상 환자에게 뇌 영상 분석 기술을 활용한 AI 개인 맞춤형 뇌 신경조절치료를 적용하면 뇌로 전달되는 자극이 기존 대비 20% 상승해 치료 효과를 높아지는 것으로 확인됐다.

가톨릭대학교 성빈센트병원 재활의학과 임성훈(사진 상단 좌)‧유연지(중)‧윤미정 교수(우)와 부천성모병원 재활의학과 임선(하단 좌)‧박혜연 교수(중), 서울성모병원 재활의학과 박혜정 교수(우)는 AI 기반의 뇌 분할 분석법을 적용한 개인 맞춤형 경두개 직류자극 치료(tDCS)의 효과를 분석한 결과 10일 이같이 발표했다.

경두개 직류자극 치료(tDCS)는 두피 위에 자리한 전극을 통해 뇌 표면에 약한 직류자극을 보내 신경세포의 자발적인 활성을 일으켜 뇌 기능을 정상화해 증상을 완화하는 뇌 신경조절치료법이다.
이 치료법은 뇌졸중 환자와 최소 의식장애 환자 등 뇌 손상 환자에게 유용하다. (아래 그림)

기존의 경두개 직류전기자극 치료는 뇌를 겉에서 잰 크기를 바탕으로 뇌 자극 위치를 선정하는 블라인드 방식의 10-20 시스템이 활용되고 있다.

이 접근법은 대략 위치를 자극해 목표지점으로 전류가 가지 않거나 약하게 가 치료 효과가 떨어질 수 있다는 한계점이 있다.

이에 임 교수팀은 앞서 뉴로핏 이지연 석사‧김동현 박사 연구팀과 함께 개발한 딥 러닝 기능을 활용한 새로운 뇌졸중 뇌 분할 분석법을 뇌 영상 치료계획 소프트웨어 뉴로핏 테스랩( Neurophet tES LABNEUROPET tES LAB)에 적용, 치료했다.

이 결과, 뇌 영상을 활용한 AI 기반 개인 맞춤형 뇌 신경조절치료법은 시뮬레이션을 통해 뇌 자극 위치와 전륫값을 정확하게 계산, 선정해 정밀한 자극이 가능했으며 뇌에 전달되는 자극(전기량)이 기존 대비 20% 상승했다.

이 접근법은 손상과 부종, 위축 등에 의해 뇌의 변화가 있거나 두개골 수술 등으로 뇌의 전기적 흐름이 급격하게 왜곡되거나 뇌 손상이 심해 뇌 전기적인 흐름 변화가 많을 때 등 안전하게 치료할 수 있다는 장점이 있다. (촤측 그래프)

임 교수는 "MRI 기반으로 한 AI 경두개 직류자극 치료는 뇌의 자극에 따른 전기적 흐름과 자극량을 최대치로 구현할 수 있어 환자에게서 발생할 수 있는 부작용을 최소화해 안전하면서 효과적인 치료법"이라며 "이번 연구를 통해 AI 기반 개인 맞춤형 경두개 직류전기자극(tDCS) 치료의 필요성과 기존 대비 치료 효과의 우수성을 확인했다"고 말했다.

임 교수 연구팀은 최근 열린 제5회 국제 뇌 자극 컨퍼런스(5th International Brain Stimulation Conference)에 참석해 세계 뇌 신경조절치료 전문가들을 대상으로 그동안 연구성과와 AI 기반 개인 맞춤형 뇌 신경 조절치료의 우수성을 알렸다.

한편, 임 교수는 현재 한국연구재단과 중소벤처기업부와 강원도청의 지원 아래 의식장애 환자의 의식을 회복시키기 위한 경두개 직류자극 치료와 연구를 부천성모병원, 서울대병원과 공동으로 수행하고 있다.