외상성 뇌손상의 의식 장애가 있는 개인에 대한 저강도 집속 초음파

외상성 뇌 손상(TBI)은 전 세계적으로 중요한 건강 문제입니다. 매년 약 7천만 명이 외상성 뇌 손상(TBI)을 겪을 것으로 추정됩니다. 입원 또는 사망에 대한 심각한 TBI는 연간 최소 천만 건입니다.

최근 신경임상치료의 발전으로 인지기능과 신체기능을 회복하여 결국 독립생활로 복귀하는 중증 TBI 환자의 수가 증가하고 있습니다. 그러나 심각한 TBI 환자 중 일부는 의식을 완전히 회복하지 못합니다. 이 상태를 의식 장애(DoC)라고 합니다. 그들은 혼수 상태에서 회복되고 수면-각성 주기를 유지하지만 자신과 환경에 대한 인식이 손상됩니다. 이러한 상태를 무반응 각성 증후군 또는 최소한의 의식 상태라고 합니다. 이러한 조건으로 인해 환자는 모든 자율성을 상실하고 가족에게 무거운 정서적, 재정적 부담을 줍니다. 이러한 파괴적인 영향 외에도 이러한 조건은 간병인의 소진율을 증가시키는 것으로 알려져 있습니다.

과거에는 외상 후 DoC가 있는 환자는 "할 일이 없다"고 여겨졌습니다. 그러나 최근에는 감각자극, 물리치료, 약물치료 등의 치료법이 사용되고 연구되고 있다. 감각 자극은 풍부한 자극이 신경 가소성과 회복에 도움이 된다는 생각을 기반으로 합니다. 감각 자극에 대한 대부분의 연구는 사례 보고였으며 무작위 통제 연구는 거의 없었습니다. 물리 치료에는 주로 운동 범위, 자세 변경 등이 포함됩니다. 거의 모든 병원에서 물리치료를 시행하고 있지만 외상 후 DoC 환자에게 효과적이라는 결론을 내리기에는 아직 근거가 부족하다. Doc 환자의 약물 치료에 대한 연구는 주로 도파민 작용제와 관련이 있는데, 이는 도파민 작용제가 망상 활성화 시스템을 자극하여 각성 및 주의력을 향상시킬 수 있기 때문입니다. 그 중 amantadine은 외상 후 DoC 환자를 대상으로 한 대규모 무작위 대조 임상시험을 통해 효과적인 치료제임이 입증되었다. 그러나 amantadine은 회복 속도를 높이는 데 효과적이지만 장기적인 결과에 미치는 영향은 알려지지 않은 한계가 있습니다.

의식에 대한 과학적 이해가 높아짐에 따라 정중신경자극, 등주자극, 경두개직류자극(tDCS), 반복경두개자기자극(rTMS), 심부뇌 등의 신경조절기법으로 의식을 회복시키기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 자극(DBS). 감각 자극을 뇌로 유도하기 위해 정중 신경 자극을 시도했습니다. 그러나 소규모 무작위 통제 연구에서는 효과가 없는 것으로 나타났습니다. 척수의 등쪽 기둥을 직접 자극하려는 시도가 이루어졌습니다. 그러나 침습적 시술이기 때문에 무작위 통제 연구는 수행되지 않았습니다.

지난 10년 동안 TBI 후 의식 회복 치료로서 tDCS, rTMS 및 DBS와 같은 신경자극이 많은 관심을 받아왔다. 이중 맹검 가짜 제어 교차 디자인 연구에서 Thibaut et al. 55명의 DOC 환자에서 tDCS의 효능을 조사했습니다. MCS 환자에서 tDCS 후 상당한 행동 변화가 관찰되었지만 1년 후에는 그 효과가 유지되지 않았습니다. DBS는 파킨슨병에서 일반적으로 사용되어 왔지만 시상을 직접 자극할 수 있기 때문에 DoC 환자에서도 시행되어 왔다. DBS가 보고된 후 의식이 개선되었지만, 증거가 아직 충분하지 않고 외상 후 DoC 환자에게 투여하기에는 위험이 너무 높습니다.

기존의 신경 자극 기법의 한계를 극복하기 위한 기법으로 저강도 집속 초음파(LIFU)가 새롭게 제안되었다. LIFU는 공간 해상도가 2-5mm에 불과하고 침투 깊이가 10-15cm 이상입니다. 따라서 두개골을 통과하여 심부 뇌 조직을 자극할 수 있으며 미세한 자극도 가능합니다.

최근에는 집속 초음파 자극 시스템을 이용하여 신경조직을 자극하는 연구에 집중하고 있습니다. 토끼의 운동 및 시각 신경계의 활성화 및 억제 제어는 집속 초음파 자극 시스템을 사용하여 달성될 수 있다고 보고되었습니다. 우리는 또한 마취된 쥐의 시상이 집중된 초음파 자극 시스템으로 자극되어 마취에서 더 짧은 회복 시간을 보였다고 보고했습니다. MRI를 이용한 영상유도 내비게이션 시스템은 초음파 자극을 뇌의 표적지점에 높은 정확도로 집중시킬 수 있게 했다. 2018년에는 쥐 모델을 위한 웨어러블 FUS 헤드기어를 개발하여 집속 초음파 자극에 의한 장기적 뇌 기능 변화 효과를 보고함으로써 LIFU를 이용한 신경가소성 가능성을 확인하였다.

2016년 Monti et al. 약 20일 동안 혼수상태에 있던 교통사고 환자의 의식회복 임상사례를 보고하였다. 매일 5~10분간 LIFU로 환자의 중심 시상 부위를 자극하여 3일째부터 의식을 회복하고 5일째부터 걷기 시작하였다. 이 결과는 중심 시상과 의식 사이의 관계에 의해 뒷받침됩니다. 또한 TBI 후 6년 동안 MCS를 앓았던 환자에서 DBS를 이용한 중심 시상 자극이 환자의 행동 반응을 조절한 경우와 유사하다.

이상의 결과를 바탕으로 본 연구의 목적은 외상 후 DoC 환자를 대상으로 DoC 회복의 치료 효과와 시상부 LIFU 자극의 안전성을 평가하는 것이다.