2023 대한뇌자극학회 학술대회 및 연수교육이 지난 3월 11일 백범김구기념관 컨벤션홀에서 개최되었다. 이번 춘계학술대회에서는 다양한 질환에 활용되는 뇌자극 기기에 대해 살펴보고 새로운 치료 전략을 모색하기 위한 다양한 발표와 토의가 있었다. 본지는 이 중 TMS에 대한 이재원 원장과 이미경 원장의 강의를 요약 게재한다. TMS의 원리와 적용 방법, 치료 효과에 대한 임상 연구 등을 다각적으로 살펴보고, 약물 요법에 잘 반응하지 않는 우울증 치료에 어떻게 활용할 수 있을지 논의한다.    1. Proper Approach to tDCS and Deep TMS target selection in depression     / 이재원 원장 (이지브레인 강남본점)   2. Deep Transcranial Magnetic Stimulation(Deep TMS)    / 이미경 원장 (이지브레인)

 

 

1 . Proper Approach to tDCS and Deep TMS target selection in depression - 이재원 원장 

 

▲ 이재원 원장 (이지브레인 강남본점)

정신과 영역에 뇌를 자극하는 다양한 기술이 도입되고 있다. 경제학 측면에서 기술이 수용되는 곡선이 있다. 기술 도입 초기에는 기술을 개척하는 사람이 2.5% 가량되고 이후 얼리어답터(early adaptor)가 13.5% 가량되며, 34%에 해당되는 사람들이 기술에 관심을 갖게 되면서 급격히 보급된다고 한다. 

스마트폰이나 인터넷이 우리 생활 속에 도입되는 과정도 이와 비슷하다. 앞으로 뇌 자극 기술이 지금보다 훨씬 보편화되고 일반화될 것이다.

 

‘이지브레인’에서도 처음에는 환자들에게 정량뇌파를 왜 찍어야 하는지, TMS가 무엇인지 등을 설명하고 설득하기 매우 힘들었다. 하지만, 지금은 이미 환자들이 충분한 정보를 접하고 내원하여 설명이 필요 없는 경우가 많아졌다. 

 

현재 내원하는 환자의 80%는 뉴로모듈레이션 치료를 받는다. 우리 환자 중에는 다른 병원에서 치료를 받다가 오는 경우, 혹은 약물 치료만으로 충분히 효과를 얻지 못해서 오는 경우가 많고, 점점 더 이런 환자들이 많아지는 추세다. TMS를 비롯 현재 시술 중인 뉴로모듈레이션은 환자 치료에 있어 얼리어답터로서 확실히 앞서 나갈 수 있게 해주는 툴이며, 굉장히 훌륭한 치료 도구라고 확신하고 있다. 

다만, 뉴로모듈레이션을 시술함에 있어 의사가 환자에게 주는 신뢰가 매우 중요하다. 의사가 뉴로모듈레이션에 의구심을 갖고 있다면 환자도 시술을 받으려고 하지 않을 것이다. 뉴로모듈레이션에 대한 충분한 확신을 가지고 환자에게 설명하고 시술할 수 있어야 한다. 

이미 뉴로모듈레이션의 효과에 대한 근거가 충분히 누적되어 있기 때문에 자신감과 확신을 갖고 치료 방향을 결정하길 바란다. 

 

▲ Conventional vs. HD-tDCS simulations]

■ Conventional tDCS vs High-definition tDCS 

high-definition tDCS라는 것이 있다. 신경과 선생님들이 뇌에 focal stimulation을 주고 싶어서 개발한 것이다. 

재활의학과, 신경과, 신경외과 선생님들이 주축이 되어 뉴로모듈레이션을 연구하는 ‘신경조절학회’에서 이야기를 나눠보면 저희와 방향이 많이 달랐다. 

신경과 쪽에서는 tDCS나 TMS 같은 Neuromodulation Tool을 이용하여 ‘1회’ 자극을 가했을 때 얻을 수 있는 효과와 지속시간을 중요시한다. 이쪽에서는 기존의 Neuromodulation Tool들이 효과가 너무 짧아서 문제라고 생각한다. 하지만 저희는 그렇지 않다. 장기적으로 반복적 자극을 가해서 Neural Network 전체적으로 활성도가 향상될 때 치료 효과가 있다고 판단한다. 이런 측면에서 봤을 때 자극이 Focal할 필요가 없다. 그러므로 high-definition tDCS는 다양한 정신과 질환 치료에 크게 도움이 되지는 않을 것이라고 판단하고 있다.

 

Conventional tDCS는 두피에 부착한 전극을 통해 뇌를 넓게 자극하여 뇌 기능을 정상화하는 치료 방법이다. tDCS는 전극을 어떻게 배치하여 붙이느냐에 따라서 자극이 되는 위치가 다르다. 

양극과 음극 사이의 거리가 멀어질수록 넓은 부위에 약한 자극이 전달되고 거리가 가까울수록 특정 부위에 강한 자극을 줄 수 있다. 

 

▲ Current Density Along Evaluation Line

tDCS의 경우 뇌에 전기 자극이 이르기까지 Skin, Skull, CSF 등 여러 장애물들이 있는데 이들의 상태를 꼭 고려해야 한다. 예를 들어, 연령이 증가하는 경우 뇌는 Atrophy가 오면서 점점 위축되고 CSF는 반대로 넓어져 뇌에 자극이 제대로 전달되지 않는다. 따라서 뇌 위축이 심한 고령 환자에게 tDCS는 적절하지 않다. 

연령이 많이 어린 소아의 경우 Skull에 관련된 부분에서 석회화(calcification)가 덜 되어있고 연골이 많으므로 성인에 비해 더 많은 전류가 전달될 수 있어, 성인 대비 강도 면에서 Half-reduction 정도를 권한다. 외과적 수술 등으로 인해 천공이 있거나 한 경우에도 마찬가지다. tDCS를 시술할 때에는 이와 같은 점을 모두 고려해야 안전하고 효과적으로 시술할 수 있다.

 

▲ TMS와 DCS의 자극 전달 범위

보이는 바와 같이 일반적인 rTMS는 자극되는 영역이 굉장히 Focal하다. 단, Deep TMS의 경우는 더 Broad하게 자극 가능하다. tDCS 역시 Broad한 영역을 자극한다. 정신과 영역에서 Broad한 자극은 약점이라고 생각하지 않는다. 사실 정신과 질환 중에 뇌 특정 영역에만 문제가 생겨서 발생하는 질환은 거의 없고, Broad한 영역에 문제를 만드는, 즉 Higher-level Brain Function에 문제가 생기는 경우이기 때문에 오히려 넓은 영역을 자극할 수 있다는 점은 장점이라 할 수 있다.

 

▲ Deep TMS vs rTMS

Deep TMS에 대해 간략히 살펴보자. Deep TMS는 rTMS에 비해 더 넓게 자극하며, 더 깊은 부위까지 자극한다. 기본적으로 Magnetic Power는 거리의 제곱에 반비례하며 줄어든다. 즉, 거리가 2배 늘어나면 Power는 1/4로 약해진다. 그래서 거리에 따른 Power 차이가 굉장히 심하다. 그럼에도 불구하고, Deep TMS는 rTMS보다 더 깊고 넓은 자극을 안전하게 형성하여 뇌를 더 효과적으로 자극할 수 있게 되었다.

이런 특성 때문에 처음에는 발작(seizure) 등의 부작용이 더 심할 수 있지 않을까 우려했는데, 미국 기준으로 Seizure Incidence는 가장 먼저 출시된 NeuroStar(2006)와 비슷한 수준이라고 한다. 미국 시장에서 NeuroStar는 출시 후 현재까지 1,200대 정도가 설치되었고, BrainsWay는 가장 후발주자(2013)지만 현재까지 약 800대가 설치되었다고 한다.

 

▲ 각 TMS 코일의 설계

Deep TMS의 경우 어느 부위를 어느 강도로 자극할 것인지 따라 coil의 모양도 다르다. 이 중 국내에는 아직 H1 coil만 도입되어 있으며, Anterior Cingulate Cortex를 직접 자극하며 OCD에 적응증을 갖고 있는 H7 coil을 곧 도입하려고 준비 중이다. 빨리 출시가 되기를 기다리고 있다. 

 

▲ H1 coil에 의한 실제 자극 전달 및 활성 부위 분포표

H1 coil의 자극 부위는 bilateral PFC를 자극하되 Left Preference가 있다고 알려져 있다. 그러나 실제 체험을 해보면 좌측이 아니라 우측에 자극이 느껴진다. 

실제로 환자들이 좌측을 자극해야 하는 상황인데 왜 시술 과정에서 우측이 불편한지 묻기도 한다. 

H1 coil로 자극을 가했을 때 실제로 그림과 같이 자극이 형성된다. 붉은색 부분이 실제 자극이 들어가는 부위인데, magnetic field가 약간 기울어진 채로 형성되며 Left side쪽에 붉은색이 더 많다. 즉, Left PFC가 강하게 자극을 받는 것이 맞다. 하지만, 반대편인 우측 자극 부분에 근육이나 신경이 몰려 있어 우측에 불편감이 형성되는 것이다.

경험적으로 Deep TMS가 더 효과적이라고 생각하는데, 특히 자폐아 치료에서 이를 많이 느낀다. 

현재 의도하지 않았는데도 보호자들 입소문을 타고 많은 자폐 환자들이 병원에 내원 중인데, 이들 중 Deep TMS가 힘들어서 rTMS로 바꾸는 경우, 확실히 치료 효과가 약해진다. 

반대로 rTMS를 하다가 Deep TMS로 바꾸면 치료 효과가 크게 증진된다. 이를 보더라도 Deep TMS가 더 넓은 영역을 자극하고, 자극의 깊이 면에서도 더 유리하다는 점은 확실하다고 생각된다. ▣