뇌경색 원인 진단 정확하고 빨라진다

표준원-동국대, 고해상도 뇌혈류지도 개발 성공

▲ 동국대 일산병원 김동억 교수가 뇌경색 환자 진료에 뇌혈류지도를 활용하고 있다. ⓒ한국표준과학연구원

한국표준과학연구원 국가참조표준센터와 동국대 일산병원 김동억 교수 연구팀이 뇌경색의 원인 진단에 결정적인 도움을 줄 수 있는 고해상도 뇌혈류지도를 개발하는 데 성공해 향후 뇌경색의 원인을 밝혀내는데 큰 역할을 할 것으로 예상된다.

공동 연구팀은 전국 11개 대학병원의 뇌경색 환자 1160명의 뇌 영상 데이터(MRI·MRA)를 기반으로 현존 최고 수준 해상도의 뇌혈류지도를 개발했다.

뇌혈관 질환은 우리나라에서 암, 심장질환에 이어 가장 높은 사망원인이며 이중 뇌 조직에 혈류공급을 제대로 하지 못해 괴사하는 뇌경색이 질환의 대부분을 차지한다.

뇌경색은 뇌에 혈류를 공급하는 세 종류의 대뇌동맥 혈관계 중 한 곳 또는 여러 곳이 막혀서 발생하는 것으로 대뇌동맥 혈관계가 한 곳이 막혔는지 두 곳 이상이 막혔는지에 따라 검사 방법, 처방약의 종류 및 효과가 크게 달라질 수 있어 막힌 혈관계의 정확한 파악이 매우 중요하다.

세 종류의 대뇌동맥은 뇌를 세 부분으로 나눠 각각의 혈류 공급을 담당한다.

여기서 착안한 것이 각 대뇌동맥이 지배하는 뇌의 영역을 영토처럼 구분한 뇌혈류지도다.

현재 병원에서는 뇌혈류지도를 뇌경색 환자의 영상 데이터와 비교하여 원인이 되는 뇌동맥을 진단하고 있다.

문제는 기존 뇌혈류지도가 20~100여명의 적은 표본을 대상으로 만들어졌기 때문에 해상도가 떨어진다는 것이다. 그래서 불확실도가 커지며 진단의 정확성과 신뢰성에 영향을 미칠 수밖에 없다.

연구팀이 이번에 개발한 고해상도 뇌혈류지도는 약 1200 cc의 뇌를 1.5 cc 크기의 800개 미세 조각들로 나누어, 특정 뇌동맥이 막혔을 때 뇌의 어떠한 부위에 뇌경색이 발생하는지 통계적인 확률을 제공한다.

연구팀은 이번 연구를 통해 의료계에서 100년 가까이 사용 중인 기존 저해상도 뇌혈류지도에 중대한 오류가 있음을 밝혀냈다.

이번 뇌혈류지도는 특정 기간 동안 11개 대학병원의 급성뇌경색 입원 환자 총 1160명 전수의 MRI 데이터를 정량분석해 개발했다. 병원마다 장비나 측정방식의 차이로 생길 수 있는 불확실성을 줄이기 위해 표준화 작업을 거쳤기 때문에 일선 병원에서 참조표준으로 바로 믿고 사용할 수 있다.

▲ 뇌혈류지도: 각각의 대뇌혈관이 혈류공급을 담당하는 뇌의 영역을 색으로 구분(빨간색 – 중대뇌동맥 / 녹색 – 전대뇌동맥 / 파란색 – 후대뇌동맥) ⓒ한국표준과학연구원

김동억 교수는 “고해상도 뇌혈류지도는 뇌경색의 원인 진단은 물론 재발 방지를 위한 약물 선택시 정확도를 향상시킬 수 있다”며 “의료의 질 향상을 통한 비용 절감 및 국민 복지 증진에 이바지할 것”이라고 말했다.

표준연 최종오 센터장은 “1만 개 이상의 영상 슬라이스를 생산단계부터 동일한 기준으로 평가하여 완성한 참조표준”이라며 “표준화된 의료 빅데이터는 일반 진료는 물론 인공지능(AI) 진료의 신뢰성 또한 높일 수 있다”고 강조했다.

이 고해상도 뇌혈류지도는 진료실에서 걸어두고 사용할 수 있도록 도판 형태로 제작해 연내에 무료 배포될 예정이다.

이번 연구결과는 미국의학협회가 발행하는 저명국제학술지 자마 뉴롤로지(JAMA Neurology) 최신호에 게재되었다.

한편 사소한 데이터 한 조각도 100개, 1000개가 쌓이면 특별한 의미와 가치를 지니게 된는데 미지의 세계인 두뇌의 영역으로 가면 빅데이터는 더욱 진가를 발휘한다.

두뇌 빅데이터의 산물, ‘뇌지도’ 개발이 전세계적인 관심을 받는 이유다.