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Jun 29. 2022
소문만 가득한 뇌졸중 재활
rTMS의 치료 효과에 대해
rTMS 후의 나의 변화
나는 병원에서 이 TMS에 의한 자기장을 엄청 맞은(?) 사람 중 한 명이다. 무슨 뜻이냐면, 첫 번째 재활병원과 가장 오래 재원 했던 병원에서 TMS 치료를 적극적으로 받았다. 처음엔 주 3회 자극으로 시작해서 주 5회까지 늘려가며 ‘효과 없다, 비싸기만 하다, 자기장이 머리에 안 좋다’는 여론과 반대로 TMS를 많이 받았고, 그 효과를 조금은 보았다고 생각한다. rTMS를 6개월 정도 받고 엄지손가락을 더 많이 꿈틀댈 수 있었고, 두 번째 3개월 정도의 치료에는 새끼손가락을, 세 번째 6개월 정도에는 가운데손가락을 꿈틀댈 수 있게 되었다. 신체의 어느 정도 정상에 가까운 기능적인 회복을 목표로 하는 나에게는 기능의 진전이 전혀 나타나지 않았기 때문에 효과가 없었다고 할 수도 있는 결과이지만, 꿈틀대는 조차도 전혀 없던 손가락들이 움찔한다는 자체로 장족의 발전이라 rTMS치료 덕분이라고 본다.
TMS란
경두개자기자극법(transcranial magnetic stimulation). 자기에너지를 이용하여 뇌 내의 신경세포를 비침습적으로 자극하는 방법으로, 파킨슨증후군, 우울병 등의 신경질환 및 정신질환 치료에 효과적이다.(_의학 · 간호 약어해설사전 2016. 5. 1.)
rTMS의 효과
고주파의 반복 TMS(repetitive TMS)는 뉴런들을 매우 활성화시켜서, 뉴런들이 서로를 흥분시키고, 원래의 TMS 발사가 멈춘 뒤까지도 발화가 계속되도록 할 수 있다. 이는 뇌 영역을 한동안 켜두는 것이므로, 치료에 이용할 수 있다. 예를 들어, 어떤 우울증에서는 전전두피질이 부분적으로 꺼져있어서 제대로 기능하지 않는다. 파스쿠알-레오네 팀은 rTMS가 그러한 중증 우울증 환자를 치료하는 데 효과가 있다는 사실을 처음으로 보여주었다. 모든 전통적인 치료법으로 치료하지 못한 환자들의 70퍼센트가 rTMS 써서 호전되었고, 약물치료보다 부작용도 적었다.(A.Pascuel-Leone,B,Rubio,F.Pallardo, and M.D. Catala,1996. Rapid-rate transcranial stimulation of left dorsolateral prefrontal cortex in drug-resistant depression.Lancet,348(9022):pp.233~237 & A. Pascual-Leone, J. Valls-Sole, E. M. Wassermann, and M. Hallet, 1994.Responses to rapid-rate transcranial magnetic stimulation of the human motorcortex. Brain, 117: pp.847~858._기적을 부르는 뇌 8장 .상상의 힘)
rTMS에 관한 연구(실험)
1990년대 초, 파스쿠알-레오네는 아직 국립 신경질환 및 뇌졸중 연구소 Nataional Institue of Neurogical Disorders, NINDS에서 일하는 젊은 의료진이었다. 당시에 그가 행한 실험은 뇌 지도 그리는 법을 완성했기에 뇌가소치료사들 사이에서도 정밀한 실험으로 기념되며, 그의 상상 실험을 가능하게 했고 우리가 기능을 학습하는 방식을 가르쳐주었다. 그는 TMS를 이용해서 점자 읽기를 학습하는 맹인 피실험자들의 뇌지도를 그림으로써 사람들이 새로운 기능을 어떻게 학습하는지를 연구했다. 피실험자들은 1년 동안 일주일에 5일씩, 하루에 두 시간은 수업을 듣고, 한 시간은 숙제를 하는 방법으로 점자를 공부했다. 점자를 읽는 사람들은 검지로 도드라진 일련의 작은 점들을 훑어가면서 ‘스캔’을 하는 운동 활동을 먼저 한 다음, 점들로부터 의미를 추출하는 감각 활동을 한다.
파스쿠알-레오네는 TMS를 사용하여 운동피질의 지도를 그리자, 점지를 읽는 검지'의 지도가 다른 손의 검지나 점자를 읽지 않는 사람의 검지의 지도보다 크다는 사실을 발견했다. 또한 파스쿠알-레오네는 또한 운동 지도의 크기가 깜짝 놀랄 만큼 커지면서 피실험자가 일 분당 읽을수 있는 단어의 수가 꾸준히 증가한다는 사실을 발견하였다. 이는 인간이 새로운 기능을 학습할 때 가소적 변화가 일어난다는 것을 확인한 최초의 발견에 속한다. 그러나 그가 가장 놀란 것은 과정을 거치는 동안 매주 가소적 변화가 일어난 방식으로, 이 발견은 모든 기능 학습과 깊이 연관되어 있다.(파스쿠알-레오네는 운동피질 지도를 작성하기 위해 피질의 일부를 자극하고 어떤근육이 움직이는지 관찰하여 기록했다. 그런 다음 그는 TMS 전극을 피실험자 머리에서 1센티미터 이동해서, 그 자극이 같은 근육을 움직이는지 다른 근육을 움직이는지 관찰했다. 감각지도의 크기를 정하기 위해서는 피실험자의 손가락 끝을 건드린 다음 피실험자에게 그것이 느껴지는지 물었다. 그런 다음 피실험자의 뇌에 TMS를 방출해서 그 감각이 차단되는지 봤다. 감각이 차단된다면, 차단시킨 뇌의 영역이 감각지도의 일부인 것이다. 건드리고 있다는 느낌을 차단하는 데 얼마나 많은 자기 자극이 들어가는가를 봄으로써, 그는 그 감각지도가 얼마나 많은가를 감 잡을 수 있었다. 그는 또한 TMS 전극을 두피의 다른 위치로 옮겨 다니면서 지도의 경계를 결정했다. A. Pascual-Leone and F. Torres. 1993. Plasticity of the sensorimotor cortex representation of the reading finger in Braille readers. Brain,116: pp.39~52; A. Pascual-Leone, R. Hamilton, J. M. Tormos, J. P. Keenan、and M. D. Catala. 1999, pp. 94~108.)
rTMS의 활용
즉, 뇌졸중 환자가 병원에서 받는 rTMS는 자기장을 통해 각 신체부위에 해당하는 감각피질을 자극하면 해당 부위의 신체가 반응하여 실제로 움직임을 할 때 생기는 전기신호와 비슷한 효과를 줌으로써 신체지도를 그려지게 하고, 그를 운동기능 또는 인지기능의 회복에 도움이 되도록 치료한다는 취지에서 치료를 한다.
그렇다면 신체지도란?
감각피질(Primary somatosensory cortex)의 표면을 전기적으로 자극하면 체감각들이 특정 몸 부위에 나타난다. 몸 표면에 대한 감각을 뇌의 특정 구조에 지도로 나타낸 것을 신체지도라고 부른다. 즉, 우리의 뇌 피질에는 각 신체기관을 담당하는 부위가 존재하며 해당 부위의 피질은 각 몸 부위에 대한 정보를 담고 있다는 것이다. 피질의 상대적인 크기는 그 부위로부터 받아들이는 감각입력의 밀도와 관계가 있다. 즉, 감각수용체가 많아 민감한 부위는 신체지도에서 크게 나타난다.
뇌졸중환자의 신체지도
뇌졸중환자들의 경우 뇌손상으로 인해 신체지도가 망가져있는 상태라고 보면 된다. 뇌 속에 있는 이 신체지도를 얼마나 빨리 잘 그려내느냐에 따라 회복의 정도나 속도가 결정된다고 볼 수 있을 것이다. 뇌졸중 발생 이후 초기에 보호자들이 늘 고려해야할 부분이 신체지도를 빨리 만들어주어야겠다는 생각으로 환자간호에 접근하면, 무엇을 해주어야할지, 어떻게 도와주어야할지 가늠이 될 것이다. 기억하자. 당장 환자를 움직이게 하려고 애쓰는 것보다 환자의 고장 난 뇌에 신체지도가 다시 그려지도록 돕는 것이 회복을 앞당기는 길이라는 것을.
신체지도 재구축에 좋은 자극과 활동
시상 손상으로 감각 장애가 생긴 필자는 고유수용성이 다른 환자들에 비해서도 현저하게 떨어지는 편이었다. 발병 초기, 가족들의 무자비한 자극은 이상감각을 만드는데 한 몫 했고, 신체인식능력이 떨어지니 운동학습에도 어려움이 따랐다. 치료사가 어느 부위를 어떻게 자극하는지, 어떻게 움직여야하는지 움직임과 기능에 대한 학습이 어려웠던 것이다. 점차 좋아질 수 있었던 활동에는 크게 두 가지가 있었다. 물론 rTMS를 받는 시기이기도 했다.
눈 감고 신체부위 찾기
물 속에 가만히 떠 있기
눈 감고 신체 찾기, 모양 맞추기
눈을 감은 채로 내 팔의 위치를 바꿔놓으면 알아차리지 못할 정도였다. 하루는 스트레칭 되라고 팔을 올려 머리 옆에 펴두고 잔 적이 있는데, 아침에 일어나니 평소라면 몸통 옆에 있어야 할 팔이 없어서 소스라치게 놀란 적이 있다. 팔이 올라가 있는 것도 몰랐던 것이다. 그 충격으로 눈을 감고 치료사들이 자극을 주면 어딘지 맞추는 연습을 많이 했다. 팔인지, 어깨인지, 몇 번째 손가락인지 등등. 그 과정에서 내 몸을 계속해서 상상하고, 일부러라도 그렇다고 상상해가면서 나름대로의 신체지도를 그렸다. 큰 근육들에서는 효과가 있었지만 아직도 어느 손가락인지 찾는 것은 너무나도 어렵다.
수중치료
국립교통재활병원과 보바스기념병원에서 내가 신경 써서 받은 치료는 물 속에서 치료하는 수치료였다. 물에서 하는 재활운동이 좋다는 것을 익히 들어 알고 있었지만, 가장 좋았다고 여기는 부분은 신체지도를 만드는 것이다. 두 병원에서 모두 담당 수치료사가 목과 어깨에 안전장비를 끼워주고, 가만히 떠있게만 했다. 발병 전에도 수영을 할 줄 알았던 터라 물에 대한 공포심은 없어서 가능한 훈련이기도 했지만, 물 속에 떠 있는 동안 나는 닭살 돋는경험을 했다. 물 속에 가만히 몸을 뉘였는데, 팔다리가 물표면도 아니고 물 속에 있다 보니 닿아있는 데도 없고, 팔다리가 의지할 데가 없어서 공포감에 휩싸였다. 어떻게든 팔다리를 찾아야겠다는 마음에 눈을 감고 집중해 보는데, 머릿속에서 무언가가 일사분란하게 움직인다는 느낌을 받았다. 내 팔이 어디 있는지, 다리가 어디 있는지, 어떻게 하고 있는지 등을 분주하게 찾으려는 것이다. 평소 내가 해오던 상상(뇌세포가 일을 한다)에 기인한 느낌이었겠지만 물속에 있는 동안 나의 뇌는 끊임없이 팔다리를 비롯한 내 신체부위들을 찾으려고 했고, 순간 나는 ‘ 아, 태아가 양수에서 지내면서 여러 감각 기능이 형성되는 것인가 보구나!’를 느꼈다. 그것을 느낀 후로 물에 떠있을 기회가 있으면 나는 몸을 띄우고 눈을 감고 가만히 상상한다. 내 신체부위들이 어디에 어떤 모습으로 떠있는지,
어느 부분에서 효과가 있었는지 검증되지는 않았지만, 신체지도를 그려내기 위한 나의 귀여운 발악(?)들 덕분에 고유감각은 날이 갈수록 좋아졌고, 고유감각이 좋아질수록 신체를 조절하고 움직이는 능력 또한 날로 좋아져갔다.
rTMS를 통한 자극이 우울증이나 인지기능 치료에 이어서 효과가 있다는 연구와 논문들은 쉽게 찾아볼 수 있다. 그럼에도 운동기능과의 관계에 관한 논문은 쉽게 찾아볼 수 없는데, 그래서인지 병원에서 rTMS 치료를 권하고 시행하는 의료진도 그렇다할 근거를 제시하지 않고 뚜렷한 치료방향도 없다. ‘효과가 있다고 알려져 있어요’ 정도의 설명이 전부이다.
rTMS 관련 논문 및 자료
반복 경두개 자기자극(rTMS)은 뇌졸중 후 인지장애가 있는 환자의 언어, 기억, 일상생활의 인지영역에 효과가 있음을 알 수 있었다. (반복 경두개 전기자극(rTMS)이 뇌졸중 환자의 인지기능과 일상생활에 미치는 효과 The Effect of rTMS on Storke Patient Cognition and Activity Daily Living 원정희, 김영은, 최양규, 장문영)
뇌졸중 후 상지 운동기능을 향상하기 위한 반복 경두개자기자극(repetitive transcranial magnetic stimulation, rTMS) 치료가 효과적이라는 여러 연구 결과를 바탕으로 최근 뇌졸중 후 보행 기능 향상을 위한 반복 경두개자기자극 치료가 제안되고 있다. 뇌졸중 환자의 보행 기능 향상을 위한 반복 경두개자기자극 치료는 환측 하지 일차운동영역에 고빈도 반복 경두개자기자극 방법[156]과 건측 하지 일차운동영역에 저빈도 반복 경두개자기자극 방법을 적용하는 방법[157]이 제시되고 있다. 이러한 반복 경두개자기자극의 보행 기능향상에 대해 2016년 Chieffo 등[158]은 만성 뇌졸중 환자에서 보행 기능 향상을 위한 반복 경두개자기자극 치료 연구 4편과 아급성기 뇌졸중 환자에서 보행기능 향상을 위한 반복 경두개자기자극 치료 연구 1편을 체계적 분석하였을 때, 자극 치료 전후의 유의한 보행 기능 향상 및 대조군에 비해 유의한 보행 기능 향상을 보고하였다. 하지만, 반복 경두개자기자극 방법 및 함께 시행되는 보행 증진 재활치료의 방법이 연구마다 다르게 적용되고 있어, 효과에 대한 명확한 결론을 내리기 어렵다. 따라서 반복 경두개자기자극 치료를 적용하기 위해서는 금기사항, 부작용 등을 숙지한 경험이 많은 전문의에 의해 선택적인 환자에서 시행되어야 할 것으로 판단된다. (뇌졸중 재활치료를 위한 한국형 표준 진료 지침 2016_Brain & NeuroRehabilitation)
여러 연구 결과에 따르면 rTMS 는 뇌졸중 후 상지 운동기능 향상과 보행기능 향상에 유의한 변화가 있다는 것을 알 수 있다. 하지만 재활치료 방법이 연구마다 다르게 적용되고 있어, 효과에 대한 명확한 결론을 내리기 어렵다.((뇌졸중 재활치료를 위한 한국형 표준 진료 지침 2016_Brain & NeuroRehabilitation))
rTMS의 효과를 제대로 보려면
rTMS치료를 받는 동안 직접적인 물리치료나 작업치료를 동시에 받는 것이 좋다고 알려져 있다. 실제로 외국에서는 rTMS치료 중에 치료사에 의해 작업치료가 동시에 행해지는 것이 일반적이다. 하지만 우리나라 의료시스템의 특성이나 환경 상으로는 rTMS자극 전, 후 30분의 치료시간을 이용하여 자극에 대한 반응을 유도하는 편이다. rTMS만을 고려하면 경두개자기자극과 시간차를 두고 하는 치료가 무슨 의미가 있겠냐마는, 우리나라 재활시스템의 현재로썬 그 방법이 최선인가보다.
국립교통재활병원에서는 나름대로 체계적으로 rTMS치료를 시행했다. 치료를 위한 사전세팅으로 유발전위검사를 통해 내 손가락이 반응하는 대뇌피질의 위치와, 피질 자극으로 생기는 신호가 전달되는 곳까지의 거리와 위치 등을 계산하여 실제로 손가락에 반응이 일어나는 곳에 자기장을 발생시켰다. 정확한 위치에 가하는 자극은 신체부위가 실제로 움직이는 것과 같은 효과를 줌으로써 가소성을 높이고, 신체지도를 그리는데 도움이 된다고 본다. 하지만 일반적으로는 보여주기 식의 치료를 하고 있다고 생각한다. 사람들이 일반적으로 가지는 신체주위의 피질을 어림짐작으로 자극하는데 이러한 자극이 과연 환측 신체에 어떤 영향을 줄지는 미지수기 때문이다.
rTMS를 통한 자극의 종류
자극을 통해 해당 피질을 활성화시키거나 환측의 활성화를 방해하는 건측을 억제하는 두 가지 모드가 있다.
활성화모드
손상된 피질을 직접 자극하여 손상된 피질에서 해당부위의 신체까지 신호가 전달될 수 있도록 자극하는 방법. 손상된 곳을 자극하므로 자극에 대한 반응이 안 나올 가능성이 크다.
따라서 신체부위에 대한 피질의 정확한 위치를 찾아 자극하는 것이 어렵다.
억제모드
일반적으로 뇌의 반구는 팔다리의 움직임을 조정하기 위해 뇌들보(뇌량)에서 반구와 반구를 가로지르는 섬유를 통해 서로를 억제한다. 뇌졸중 직후에는 손상되지 않은 반구가 더 활동적이 되는데 아마도 반대편이 손상되면서 억제수준이 낮아지기 때문일 것이다.(출처_책 ‘신경가소성’,저자 모헤브 코스탄디) 이런 뇌의 특성을 이용하여 손상되지 않은 반구를 억제시킴으로써 손상된 반구가 활성화될 수 있도록 기회를 높여주는 것이 억제 모드이다. 활성화모드는 손상된 반구의 피질에 자극을, 억제모드는 손상되지 않은 반구의 피질에 자극을 주는 방법이다.
참고 연구 및 이론
경두개 자기자극술을 사용해 한쪽 반구의 활동을 방해하는 것이 회복에 용이하게 한다는 연구 결과가 나오고 있지만, 지금까지 결과는 다양하다. 어떤 환자에서는 손상되지 않은 쪽의 활성을 억제함으로써 문제 있는 팔다리 운동을 개선했지만, 그렇지 않은 환자도 있었다.
그러나, 뇌의 두 반구가 뇌졸중이 일어난 후 특정 시점이 되면 회복을 촉진하기 위해 서로를 억제하는 게 아니라 반대로 흥분시킨다는 증거가 있다. 이에 따라 경두개자기자극술로 손상된 반구의 활동을 억제 하거나 손상되지 않은 반구의 활동을 증가시키면 손상된 반구의 운동 활동이 향상되면서 회복을 촉진할 수 있지만, 같은 방식이라도 반구끼리 서로 활성화하는 방향으로 전환한 다음에 치료를 시도하면 오히려 역효과를 낳을 수도 있다(Pascuel-Leone,A,A.Amedi.F,Fregni,and L.B.Merabet.2005. The Plastic human brain cortex,Annual Review of neuroscience 28:377-401 (출처_책 ‘신경가소성’,저자 모헤브 코스탄디)
rTMS에 대한 개인적인 견해
신체지도를 그리는데 도움이 되는 자극이다.
rTMS를 통한 자극은 실제로 신체부위를 움직인 것과 같은 효과를 주는 뇌신경 연결을 도울 수 있는 자극일 뿐이다.
