[헬스 동아] 초음파로 단단한 뇌혈관 장벽 열고 뇌종양-치매 잡기 나서

초음파 치료의 최신 트렌드

《‘초음파’는 누구나 들어 봤을 만큼 우리 실생활에서 쉽게 접할 수 있는 단어다. 즉 배에서 물고기를 잡기 위해, 세척기의 세척력을 높이기 위해, 심지어는 박쥐와 같은 동물도 생존을 위해 초음파를 이용한다. 초음파는 의료 분야에서도 친숙하게 사용되고 있다. 최근 의료용 초음파는 뇌수술 분야에서 뛰어난 능력을 보여주고 있다. 연세대 세브란스병원 신경외과 장진우 교수와 서울대병원 영상의학과 이재영 교수의 도움말로 초음파의 최신 치료 트렌드에 대해 알아봤다.》

연세대 세브란스병원 신경외과 장진우 교수가 환자의 수전증을 치료하기 위해 자기공명영상(MRI)과 연동돼 작동되는 초음파 수술장비로 수술 설계를 진행하고 있다. 세브란스병원 제공

영상 검사에서 시술에도 이용
의료 영역에서 초음파는 오래전부터 심장, 복부, 관절 그리고 산전 태아의 모습을 관찰하는 데 있어 영상 의료장비에 안전하게 사용되고 있다. 인체 투과성을 이용한 단순 영상 검사장비뿐만 아니라 초음파의 물리학적 특성을 활용해 인체의 질병을 치료하는 연구도 오래전부터 시도되고 있다.

실제로 현재 산부인과 등 일부 영역에선 전신마취 없이 초음파 기기가 수술용 메스를 대신해 자궁근종 등 일부 종양을 치료하고 있다. 섭씨 55도 이상의 열로 응고시키는 ‘고강도 초음파 에너지’를 이용하는 것. 특히 치료 중 실시간 초음파 또는 자기공명영상(MRI)을 이용해 정확한 종양 조직만 선택적으로 태울 수 있어 시술 뒤 합병증과 후유증이 수술에 비해 적다. 임산부에게도 시술할 수 있을 만큼 안전성이 높아 최근 시술 건수가 증가하고 있다.

이재영 교수는 “최근 4년 동안 자궁근종과 자궁선근증의 임상시험을 통해 안정성과 유효성을 함께 입증했다”면서 “또 초음파는 조건에 따라 약물의 세포 내 유입을 증가시키는 효과가 있다. 따라서 초음파와 함께 사용할 시 항암제 치료효과를 어느 정도 높일 수 있는지에 대한 연구가 수술이 불가능한 췌장암 환자를 대상으로 진행 중이다”고 말했다.

머리 열지 않고도 초음파로 수술
최근까지도 공기, 뼈 등으로 가려져 있는 인체 부위(폐, 뇌)에는 초음파를 이용한 영상 검사와 수술적 치료가 어려웠다. 특히 두개골로 감싸져 있는 뇌질환의 치료에 초음파를 적용하는 것은 불가능한 영역으로 여겨졌다. 하지만 점차 의료 공학과 초음파 집적기술의 발전으로 머리를 여는 수술(개두술)이 아닌 초음파 수술 기법을 이용해 안전하게 뇌질환을 치료하는 기술이 개발되고 있다. 현재 수전증, 파킨슨병, 강박장애, 우울증 등 다양한 난치성 뇌질환의 치료가 초음파를 통해 가능하다.

그 결과 세브란스병원 등 전 세계 많은 기관의 연구를 통해 세계 최고 의학저널인 뉴잉글랜드 의학저널에도 초음파 수전증 치료 결과가 효과적인 것이 보고됐다. 국내에선 작년부터 임상적 사용이 허가돼 수전증 환자들에 대한 치료로 확대됐다. 이러한 비침습적 초음파 뇌수술은 기존의 메스를 사용하는 뇌수술에 비해 전신마취가 필요없고 수술에 따른 합병증도 최소화할 수 있다.

장진우 교수는 “초음파 수술 시 MRI 검사를 동시에 진행해 정확한 수술 부위를 확인할 수 있다”며 “동시에 환자가 깨어있기 때문에 의료진과 대화하면서 치료가 시행돼 시술에 따른 부작용을 최소화할 수 있다”고 말했다.

초음파로 뇌혈관 장벽을 열 수도 있어
초음파 기술은 한 단계 더 나아가 뇌혈관 장벽을 일시적으로 열 수 있다는 사실이 최근 밝혀졌다. 뇌는 자신을 보호하기 위해 혈액 속으로 다니는 독성 물질이 뇌로 침투되는 것을 막으려고 뇌세포와 뇌혈관 사이에 아주 단단한 장벽을 형성하고 있다. 뇌는 혈액 속에 돌아다닐 수 있는 여러 이물질, 세균들에게서 보호를 받을 수가 있다.

하지만 역으로 혈액 속으로 약물을 넣어도 제대로 뇌혈관 장벽을 통과할 수 없어 약물치료 효과가 미미한 경우가 많다. 그중 가장 대표적인 질병이 뇌종양과 알츠하이머병과 같은 치매다.

치매는 고령화와 맞물려 주변에서 쉽게 접할 수 있는 질병이 됐다. 동시에 수많은 사회경제적 문제도 일으키고 있다. 알츠하이머병은 아밀로이드-베타 등의 독성물질이 뇌세포 안에서 침착되면서 병이 진행하는 것으로 알려져 있다. 현재 수많은 임상시험이 진행 중이지만 아직도 효과적인 치료법이 없다. 그 이유는 뇌혈관 장벽 때문에 아밀로이드-베타가 뇌 밖으로의 배출되지 않거나 뇌세포를 보호, 치료하려는 약제가 뇌 안으로 투입되기 어렵기 때문이다. 하지만 초음파를 이용하면 뇌혈관 장벽을 일시적으로 열 수 있고 이때 다양한 약물, 항암 치료제 등을 투입하거나 혹은 아밀로이드-베타 등 독성 물질을 배출시킬 수 있다는 사실이 다양한 동물 기초 연구를 통해 알려지고 있다.

장 교수는 “동물 치매 모형에서 초음파를 이용해 뇌혈관 장벽을 안전하게 열 수 있었다. 그 뒤 줄기세포를 투여한 결과 쥐의 치매 증상이 호전됐다”며 “연구 결과를 바탕으로 치매 환자를 위한 임상 연구를 계획 중”이라고 말했다. 또 뇌암 환자에게 초음파 수술 방법을 이용해 항암제의 효과를 배가해 치료 효과를 높일 수 있는지 연구 중이다. 현재 미국 식품의약국(FDA)과 국내 식품의약품안전처의 임상 허가를 기다리고 있다.

이진한 의학전문기자·의사 likeday@donga.com