개인맞춤형 뇌 자극(DBS) 보행 성능지수 개발

파킨슨병은 환자의 걷는 능력에 극적인 영향을 미칠 수 있으며, "파킨슨 걸음걸이"는 넘어짐 위험을 증가시키고 이동 능력을 감소시킨다.

최근 새로운 연구에 따르면, 환자의 뇌 활동과 보행 패턴에 맞춰 맞춤화된 심부 뇌 자극(Deep brain stimulation, DBS)이 보행 능력을 효과적으로 개선할 수 있는 것으로 나타났다.

연구자들은 npj Parkinson's Disease 저널 최근호에 발표한 논문에서 걸음 길이, 보폭 속도, 팔 흔들기와 같은 요소를 분석하여 환자의 심부 뇌 자극을 조정한 결과, 전반적인 운동 능력이 성공적으로 향상되었다고 보고했다.

캘리포니아 대학교 샌프란시스코(UCSF) 신경외과 교수이자 수석 연구원인 Doris Wang 박사는 보도 자료를 통해 "이번 연구는 DBS가 운동에 어떤 영향을 미치는지에 대한 이해를 넖히는 한편 파킨슨병과 기타 신경 질환에 대한 개인화된 신경 조절의 가능성을 보임으로써 더욱 스마트하고 효과적인 신경 조절 치료법에 한 걸음 더 다가가게 한다."라고 밝혔다.

DBS는 뇌의 여러 영역에 직접 전류를 전달하여 활성화를 유도하는 장치를 이식하는 방식이다.

연구진은 배경 자료에서 “DBS가 파킨슨병 환자의 떨림, 경직, 느린 동작 치료에 매우 효과적이지만, 보행에 미치는 영향은 신뢰할 만하지 않다. 파킨슨병은 진행성 운동 장애로, 몸이 떨리고, 뻣뻣해지거나, 균형 감각과 협응력에 문제가 발생한다. 도파민 호르몬을 생성하는 뇌세포가 사멸하거나 기능이 저하될 때 발생한다.”고 설명했다.

새로운 연구에서 연구진은 세 명의 파킨슨병 환자와 협력하여 보행 문제 치료에 DBS의 효과를 개선하는 방법을 알아냈다.

진료실 방문 중 환자들은 6m 루프를 걷는 동안 연구자들은 DBS 설정을 조정하고 뇌 활동과 운동 활동을 기록했다.

연구팀은 이러한 판독 결과를 바탕으로 파킨슨병이 사람의 움직임에 어떤 영향을 미치는지 종합적으로 평가하는 보행 성과 지수(WPI)를 개발했다.

연구팀은 또한 보행 능력 향상과 관련된 뇌 활동 패턴을 발견했는데, 특히 파킨슨병 환자의 근육 운동 상실과 관련된 뇌의 일부인 담창구9globus pallidus)에서 활동 패턴이 발견되었다.

UCSF의 Hamid Fekri Azgomi 수석 연구원은 "이번 연구 결과는 DBS 설정의 변화가 WPI에 의해 효과적으로 포착되어 각 방문 시 환자와 임상의의 평가와 일치한다는 것을 확인시켜 주었다."라고 강조했다.

Azgomi 박사는 보도 자료에서 "이번 검증 결과는 WPI가 파킨슨병 환자의 보행 개선을 평가하고 목표로 삼는 데 효과적인 지표임을 뒷받침한다."면서 "이러한 기술을 사용하여 WPI를 개선하는 개인 맞춤형 DBS 설정을 예측하고 식별할 수 있었다."고 설명했다.

연구팀은 “향후 보행 패턴을 실시간으로 포착하고, 이 데이터를 DBS 프로그래밍 소프트웨어에 공급하여 WPI를 사용해 더욱 정확한 조정을 할 수 있는 자동화 시스템에 중점을 둘 것”이라고 밝혔다.