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국내 연구진 개발 고해상 뇌혈류지도, 의학교과서 오류 밝혀

KRISS, 빅데이터 기반 뇌 지도로 뇌경색 치료

2018-10-07박응서 기자

동국대 김동억 교수가 뇌경색 환자 진료에 뇌혈류지도를 활용하고 있다. KRISS 제공.

국내 연구진이 뇌경색 원인 진단 돕는 고해상도 뇌혈류지도를 개발해냈다. 특히 의학교과서에 실린 현 뇌혈류지도 오류도 밝혀냈다.

한국표준과학연구원(KRISS)은 7일 국가참조표준센터와 동국대 일산병원 김동억 교수팀이 공동으로 전국 11개 대학병원 뇌경색 환자 1160명 MRI 뇌영상 데이터를 토대로 현존 최고 수준 해상도를 가진 뇌혈류지도를 개발했다고 발표했다.

뇌혈류지도는 특정 대뇌혈관이 막혔을 때 뇌의 어떤 부위에서 뇌경색이 발생하는지 조각별로 역학적인 확률을 제공하는 빅데이터를 기반으로 한 뇌 지도다. 특정 대뇌혈관이 혈류공급을 담당하는 뇌 영역을 각기 다른 색으로 표시해 실제 현장에서 환자의 뇌 영상 사진과 비교해 손쉽게 막힌 혈관을 파악할 수 있다.

연구팀은 약 1200cc 뇌를 1.5cc 크기의 미세 조각 800개로 나눠 특정 뇌동맥이 막혔을 때 어떤 부위에 뇌경색이 발생하는지를 확률로 제시했다. 현재 사용되는 뇌혈류지도는 20명에서 최대 100여명 정도의 사체와 피험자를 대상으로 수행한 과거 연구를 기반으로 해 해상도와 신뢰성이 상대적으로 낮은 편이다.

특히 연구팀은 이번 연구 결과로 현재 사용되는 뇌혈류지도에 전대뇌동맥과 후대뇌동맥 영역으로 표시한 뇌 부위 일부가 중대뇌동맥 영역이었음을 밝혀냈다. 100년 이상 학계 정설로 인정되며 의학교과서에도 실린 뇌혈류지도에서 오류를 밝혀낸 것이다. 이번 논문에 대해 뇌졸중 분야 세계 석학인 호주 멜버른대 제프리 도난(Geoffrey Donnan) 교수는 “탁월한 업적이며 앞으로 고전이 될 논문이다”고 평가했다.

뇌혈관 질환은 우리나라에서 암과 심장질환 다음으로 가장 높은 사망원인이다. 특히 뇌 조직이 혈류공급을 받지 못해 괴사하는 뇌경색이 질환 대부분을 차지한다. 뇌경색은 뇌에 혈류를 공급하는 세 대뇌동맥인 중대뇌동맥, 후대뇌동맥, 전대뇌동맥 중 한 곳 또는 여러 곳이 막히면서 발생한다.

대뇌동맥 혈관계 중 어디가 막혔는지에 따라 검사와 치료가 크게 달라질 수 있다. 따라서 막힌 혈관계를 정확하게 파악하는 것이 가장 중요하다. 세 대뇌동맥은 뇌를 세 부분으로 나눠 각각 피를 공급하는 특성을 이용해 뇌를 영토처럼 구분한 것이 뇌혈류지도다. 현재 병원에서 뇌혈류지도를 뇌경색 환자 영상 데이터와 비교해 원인이 되는 뇌동맥을 진단하고 있다.

 

각각의 대뇌혈관이 혈류공급을 담당하는 뇌의 영역을 색으로 구분한 뇌혈류지도. KRISS 제공.

이번 뇌혈류지도는 특정 기간 동안 11개 대학병원에서 입원한 급성뇌경색 환자 1160명의 MRI 데이터를 정량분석해 개발했다. 병원마다 장비나 측정방식 차이로 생길 수 있는 불확실성을 줄이려고 표준화 작업을 거쳐 병원에서 참조표준으로 바로 믿고 사용할 수 있다. 참조표준은 측정데이터와 정보 정확도, 신뢰도를 과학적으로 분석하고 평가해 공인함으로써 국가와 사회에서 널리 사용할 수 있도록 만든 자료를 말한다.

김동억 동국대 일산병원 신경과 교수는 “고해상도 뇌혈류지도가 뇌경색 원인 진단은 물론 재발 방지를 위한 약물 선택에서도 정확도를 높여줄 수 있다”며 “의료 질을 높여 비용 절감과 복지 증진에 기여할 것”이라고 말했다.

KRISS 국가참조표준센터 최종오 센터장은 “1만 개가 넘는 영상 슬라이스를 제작 단계부터 동일한 기준으로 평가해 완성한 참조표준”이라며 “표준화된 의료 빅데이터가 일반 진료는 물론 인공지능(AI) 진료에서 신뢰성을 높일 수 있다”고 강조했다.

이번 연구결과는 미국의학협회 발행 국제학술지 ‘자마 뉴롤로지(JAMA Neurology)’ 최신호에 게재됐다. 한편 고해상도 뇌혈류지도는 진료실에서 사용할 수 있도록 도판 형태로 제작해 올해 안에 무료로 배포할 예정이다.

[테크M = 박응서 기자(gopoong@techm.kr)]

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