미주신경자극술 및 기타 신경 자극술

1. 서론

미주신경자극술(Vagus Nerve Stimulation, VNS)은 난치성 뇌전증 환자에게 적용되는 신경조절(neuromodulation) 치료법 중 하나로, 뇌전증 발작의 전파를 억제하거나 전기적 자극을 통해 발작 발생을 감소시키는 목적으로 사용된다.

 

기존의 항경련제 치료에 반응하지 않는 난치성 뇌전증 환자들에게 효과적인 대안으로 고려되며, 전신성 항경련 치료와 병행할 수 있다.

 

VNS 외에도 다양한 신경자극술이 연구 및 실용화되고 있다. 대표적으로 전뇌심부자극술(Deep Brain Stimulation, DBS), 시상하핵 자극술(Subthalamic Nucleus Stimulation), 반응형 신경자극술(Responsive Neurostimulation, RNS) 등이 있으며, 각각의 방법이 환자의 상태와 병변 위치에 따라 적절히 적용된다.

 

VNS는 1988년 최초로 인간에게 적용된 이후, 1997년 미국 FDA의 승인을 받았다. 이후 1999년 소아 뇌전증에도 적용 가능하도록 허가되었으며, 2005년에는 난치성 우울증 치료에도 사용이 승인되었다. 최근에는 뇌전증 발작과 관련된 심박수 변화를 감지하여 추가적인 자극을 제공할 수 있는 AspireSR™ 모델이 개발되어 임상 시험이 진행되고 있다.

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2. 미주신경자극술 (VNS) 개요

1) 작용 기전

미주신경은 뇌에서 기원하는 주요 신경 중 하나로, 심장 박동, 소화 기능, 감각 및 운동 조절에 관여한다.

VNS는 목 부위에 삽입된 전극을 통해 미주신경에 주기적인 전기 자극을 가하여 뇌의 경련 발생 가능성을 낮추는 원리로 작동한다.

자극이 미주신경을 통해 뇌간, 변연계, 시상 및 대뇌 피질로 전달되면서 항경련 효과를 유도한다.

EEG(뇌파 검사)를 통해 확인된 바에 따르면, VNS는 동기화(synchronization) 변화를 유도하며, 이를 통해 뇌의 과도한 전기적 활동을 조절하는 역할을 한다.

자극전극을 미주신경에 감싸도록 삽입하는 모습

 

2) 임상 적용 및 효과

VNS는 난치성 뇌전증 환자들에게 효과적인 치료법으로 자리 잡았으며, 특히 다음과 같은 경우에 적용된다.

• 기존 항경련제 치료에 반응하지 않는 환자
• 수술적 절제가 어려운 경우
• 다중 약물 치료에도 불구하고 발작이 지속되는 경우

VNS 치료를 받은 환자 중 상당수가 발작 빈도가 감소하는 효과를 경험하였으며, 일부 환자는 발작이 완전히 소실되기도 한다. 연구에 따르면, VNS 시술 후 발작 빈도가 평균 30~50% 감소하였으며, 2년 이상 지속된 경우에는 50% 이상 감소하는 환자의 비율이 증가하는 것으로 보고되었다.

 

3) 부작용 및 한계점

VNS의 주요 부작용으로는 쉰 목소리, 목의 불편감, 기침, 삼킴 곤란 등이 있다.

대부분 경미한 증상이지만, 일부 환자는 지속적인 불편감을 호소하기도 한다. 또한, 항경련 효과가 즉각적으로 나타나는 것이 아니라 몇 개월에서 1년 이상의 시간이 필요하다는 점도 고려해야 한다.

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3. 기타 신경자극술

1) 전뇌심부자극술(Deep Brain Stimulation, DBS)

DBS는 뇌 깊숙한 부위에 전극을 삽입하여 특정 영역을 직접 자극하는 방법으로, 뇌전증뿐만 아니라 파킨슨병, 근긴장이상증 등 다양한 신경계 질환 치료에 사용된다.

특히 시상 전핵(Anterior Thalamic Nucleus, ATN) 자극이 뇌전증 치료에서 효과적인 것으로 보고되었다. 연구 결과, ATN 자극을 받은 환자들은 평균적으로 50% 이상의 발작 빈도 감소를 경험하였으며, 일부 환자는 75% 이상 감소하는 결과를 보였다.

 

2) 시상하핵 자극술(Subthalamic Nucleus Stimulation)

시상하핵 자극술은 파킨슨병 치료에서 널리 사용되었으나, 뇌전증 치료에서도 효과가 있는 것으로 연구되고 있다. 시상하핵은 운동 조절뿐만 아니라 항경련 효과와 관련된 신경망에도 중요한 역할을 하며, 일부 연구에서는 발작 빈도를 40~50% 감소시키는 효과가 보고되었다.

 

3) 반응형 신경자극술(Responsive Neurostimulation, RNS)

RNS는 실시간으로 뇌파 변화를 감지하고, 경련 발생이 감지되었을 때 즉각적인 전기 자극을 제공하는 방식으로 작동한다. 기존의 VNS나 DBS가 일정한 주기로 자극을 가하는 것과 달리, RNS는 뇌의 전기적 활동을 지속적으로 모니터링하며 필요할 때만 자극을 제공하기 때문에 보다 정밀한 치료가 가능하다.

임상 연구에 따르면, RNS를 받은 환자들은 평균적으로 30~50%의 발작 빈도 감소를 경험하였으며, 장기적으로는 60% 이상의 감소 효과가 보고되었다.

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4. 신경자극술의 미래 전망

현재까지 보고된 연구들은 VNS, DBS, RNS가 난치성 뇌전증 환자들에게 상당한 치료 효과를 제공할 수 있음을 입증하고 있다. 특히, 뇌전증 치료에서 신경자극술이 가지는 장점은 다음과 같다.

• 비침습적인 치료 방법
• 약물 치료와 병행 가능
• 신경망 조절을 통한 장기적인 발작 감소 효과

향후 연구에서는 AI 및 머신러닝을 활용한 실시간 뇌파 분석, 개인 맞춤형 자극 패턴 개발, 보다 미세한 조절이 가능한 차세대 전극 개발 등이 이루어질 것으로 예상된다.

신경자극술은 기존 약물 치료나 수술적 치료에 반응하지 않는 환자들에게 새로운 희망을 제공하는 기술로, 앞으로 더욱 발전할 가능성이 크다.