뇌파로 우울증, 치매 같은 질병을 진단할 수 있나?

집중리포트_뇌파 활용, 어디까지 가능한가?

브레인 87호
2021년 07월 17일 (토) 11:35
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[집중리포트] 1부. 뇌파, 궁금한 이야기

뇌파는 오늘날 정신의학, 정신건강학, 신경외과 등의 발전에 큰 영향을 끼쳤다. 지금은 정신질환과 중추신경질환에 대한 진단뿐 아니라 치료법으로까지 연구하는 추세다. 과연 뇌파로 우울증, 치매까지 진단이 가능한 걸까? 

▲ 산업통상자원부 뇌파-치매진단 포스터
▲ 산업통상자원부 뇌파-치매진단 포스터


뇌파검사, 정신의학 질환연구 및 진단에 활용
 

뇌파검사는 기본적으로 두피에 전극을 부착하고 뇌의 미세한 전기활동을 증폭해 파동을 기록하는 검사다. 뇌파검사는 질병진단, 의학교육, 치료목적 등으로 연구 중이며, 특히 뇌파검사는 ADHD나 자폐증, 우울증, 뇌종양 등 여러 가지 정신질환과 중추신경계질환의 진단에 도움을 준다. 

뇌파검사로는 ‘뇌 유발전위(Event-related Potential)검사’가 많이 활용된다. 뇌 유발전위검사는 시각, 청각, 촉각 등 자극에 대한 뇌파변화를 측정한다. 뇌의 파형을 그래프로 나타낸 뇌파도는 EEG(Electro Encephalo Graphy)로도 불리는데 머리에 전극을 붙여 뇌 내의 전위변화를 기록하는 파형으로 뇌신경 및 정신질환 진단에 쓰이는 뇌파검사의 광범위한 개념이다. 

EEG는 이상파형 등을 감별해 이상질환, 수면장애, 의식장애문제 등을 판독한다. 또 정량화뇌파라 불리는 QEEG(Quantitative EEG)는 EEG에 포함되며 정량화분석을 통해 임상적, 인지심리학적, 공학적으로 이용된다. 

구글 알파벳, 뇌파검사 통해 우울증 진단기술 선보여 

2020년 11월, 구글의 모회사인 알파벳이 간단하게 우울증을 진단하는 인공지능(AI) 기반 장비를 공개했다. 알파벳의 프로젝트 그룹인 X에서 3년간 프로젝트 엠버를 진행한 이유는 보다 쉽게 정신질환을 측정할 수 있는 도구를 제공하기 위함이다. 

▲ 구글 알파벳이 선보인 우울증 진단 뇌파기술

우울증 등 정신질환은 세계적으로 급증하고 있는 의료 문제다. 세계보건기구(WHO)는 2017년 세계적으로 3억 2천200만 명이 우울증을 앓고 있으며, 2억 4천만 명이 불안에 시달리고 있는 것으로 추정했다. 

정신건강 문제의 어려움은 외부적인 평가가 어렵다는 점이다. 우울증은 증상 조합이 1천가지를 넘어서며 사람마다 다르게 나타난다. 그래서 우울증 진단은 주로 임상의와의 대화 또는 설문조사에 의존하고 있다. 

진단의 어려움을 개선하기 위해 엠버팀은 기계학습기술과 뇌파검사(EEG)를 활용해 뇌의 전기적 활동 측정에 나섰다. 프로젝트는 특정 뇌파의 활동 패턴이 우울증 증상과 일치한다는 신경과학 연구 결과를 바탕으로 한다. 

프로젝트팀은 뇌파검사를 통해 보상시스템 반응을 측정해 우울증 여부를 분석하는 진단 방식을 설계했다. 또한 뇌파 측정 중 발생할 수 있는 노이즈를 제거해 정확도를 높이기 위해 AI연구소 딥마인드의 비지도 학습 방법을 활용한 자동 인코더 등을 적용했다. 측정 방식은 수영모처럼 생긴 헤드셋을 착용하고 약 3분에 걸친 테스트를 진행하면 된다. 헤드셋과 연결된 검사 장비는 한 손으로 들 수 있는 크기로 휴대가 가능하다. 

뇌파 기술 활용 치매위험 조기진단 기술 나와 

지난 3월, 서울 코엑스에서 개최된 ‘제36회 국제의료기기·병원설비 전시회 (KIMES 2021)’에서 ㈜아이메디신은 알츠하이머 치매 조기 발견을 위한 뇌전도 디지털 바이오마커를 제시했다.​ 인공지능(AI)이 뇌파를 딥러닝으로 분석해 알츠하이머 치매의 전 단계인 기억장애형 경도인지장애 여부를 선별(screening)하는 기술이다.

알츠하이머 치매는 뇌의 구조적인 변화가 생겨나기 전에는 기존 영상검사로 발견하기가 어려운 한계가 있다. 이에 비해 뇌파는 뇌가 퇴화함에 따라 전반적으로 느려지는 현상이 나타나 뇌의 건강 상태를 조기에 발견, 치료적인 접근을 할 수 있는 기회를 제공하는 것에 착안했다. 

해당 기술을 적용한 제품으로 시행한 임상시험에서 선별정확도(민감도 93.2%, 특이도 90.2%)를 입증해 지난해 8월 해당 제품(iSyncBrain MCI-Classifier)에 대해 의료기기 소프트웨어 허가를 받았다. 현재는 경도인지장애 정도에 따라 치매로의 진행가능성을 구분해 보여주는 기술을 개발하고 있다. 

멘탈헬스케어 전문기업 ㈜옴니씨앤에스는 인체항노화표준연구원과의 제휴를 통해 기존의 옴니핏 마인드케어에서 제공하는 스트레스, 두뇌활동 정도, 심장건강, 자율신경건강 뿐만 아니라 치매에 대한 조기 예측까지 제공하는 '옴니핏 시니어케어' 서비스를 출시했다. 

옴니핏 시니어케어는 뇌파 바이오마커 기반의 치매 조기예측 기술을 적용해 생체 계측을 통해 인체기능 노화도를 정량적으로 평가·분석해 뇌노화를 평가하고 노화속도를 추적, 치매를 조기에 예측할 수 있는 서비스다. 

제휴를 맺은 인체항노화표준연구원은 뇌파·맥파 분석을 통해 중추·자율·말초 신경 기능들의 노화 수준을 정량화하고 이를 종합해 치매 위험군을 조기에 예측할 수 있는 '생체신호 노화도 분석을 이용한 치매조기 진단 장치에 대한 특허를 보유하고 있다. 이를 적용한 '옴니핏 시니어케어' 서비스는 전전두엽 뇌파 측정 기술만으로 치매선별검사(MMSE) 수준의 인지기능 위험군 선별이 가능하다는 것이 회사 측의 설명이다. 

글. 브레인 편집부 

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