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평균 20여 년에 걸친 뇌 변화를 추적한 결과, 경도 인지장애(Mild Cognitive Impairment, MCI) 발생 위험 요인이 발견됐다. 이번 연구는 1995년 당시 평균 55세에 인지 기능이 정상이었던 185명을 대상으로 2023년까지 추적 관찰한 결과다. 1995년 미국 국립보건원(NIH)에서 시작돼, 2015년부터는 존스홉킨스 대학에서 이어받아 연구를 진행했다.

 

인지장애, 백질 크기와 뇌실 부피 중요

「JAMA Network Open」에 최근 게재된 연구에 따르면 ‘백질 수축률’과 ‘뇌실 확장률’이 높을 경우 MCI의 조기 발병에 영향을 미쳤다. 백질 수축의 경우 86% 더 높은 위험을 보였고, 뇌실 확장은 71% 더 높은 위험을 나타냈다.

뇌의 백질은 뇌 외부에 위치해 있다. 주로 신경섬유로 구성돼 있으며, 정보 전달 및 처리에 중요한 역할을 한다. 신경 신호의 전도를 빠르게 하고, 기억이나 학습, 문제해결 등의 인지 기능을 지원한다. 즉, 백질이 수축할 경우 신경 신호의 전달이 떨어지므로 인지 기능에 영향을 미칠 수 있다.

한편, 뇌실은 뇌의 안쪽에 뇌척수액(CSF)이 채워진 공간을 말한다. 뇌를 물리적 충격으로부터 보호하고, 영양을 공급하며 노폐물을 제거하는 등의 역할을 한다. 하지만 뇌의 공간은 한정적이기 때문에, 뇌실의 부피가 증가한다는 것은 뇌가 손상되거나 축소된다는 것을 의미한다. 뇌실 확장은 신경세포 손상, 백질 감소와 연관이 있기 때문에 인지 기능 저하와 연관된다.

백질 수축과 뇌실 확장은 별개의 개념이 아닌 하나의 과정으로 묶을 수 있다. 백질 크기가 줄어들면 그 빈공간 만큼 뇌실이 확장되기 때문이다. 노화나 퇴행성 질환으로 신경세포가 손상되거나, 신경 섬유의 미엘린 수초가 손상되는 경우, 혹은 혈관 문제로 뇌에 공급되는 혈류가 감소할 경우 백질 수축과 그로 인한 뇌실 확장을 유발할 수 있다.

 

뇌실 확장을 유발하는 다른 이유들

한편, 뇌실은 다른 원인에 의해서도 확장될 수 있다. 백질 외의 다른 부위에서 손실이 발생했을 때, 또는 뇌척수액의 양이 증가했을 때 뇌실의 부피가 늘어난다. 감염 또는 염증 등이 발생했을 때 면역 반응에 따라 뇌척수액이 증가할 수 있으며, 뇌혈관 손상으로 뇌척수액 흡수가 원활하지 않게 되면서 양이 늘어나는 경우도 있다. 

지주막하 뇌출혈 등으로 인한 혈액 유입 역시 뇌척수액의 주된 원인 중 하나다. 뇌는 혈액 공급이 매우 풍부한 기관이다. 따라서 지주막하 뇌출혈이 발생할 경우, 많은 양의 혈액이 지주막하 공간에 유입되면서 뇌척수액의 양을 급격하게 증가시킬 수 있다. 

뇌척수액의 양이 늘어나면 이를 수용하기 위해 뇌실의 부피가 늘어난다. 하지만 여기에도 한계가 있기 때문에, 결과적으로는 뇌압이 상승하면서 뇌 전체를 압박하기 때문에 더 큰 후속증상을 일으킬 수 있다.

 

뇌척수액 속 아밀로이드 단백질 비율

한편, 당뇨를 앓고 있는 경우 MCI로 진행될 위험이 평균 41% 더 높은 것으로 나타났다. 당뇨로 인한 고혈당 상태가 유지될 경우, 뇌에 독성을 미쳐 신경세포 손상을 유발할 수 있다. 또한, 인슐린 투여 및 당뇨 증상 완화 치료 등으로 인해 저혈당이 발생하면, 뇌에서 필요로 하는 에너지원이 부족해지므로 인지기능 저하를 초래할 수 있다.

이외에 당뇨는 체내 만성 염증 상태를 유발해 뇌에 영향을 미칠 수도 있으며, 신경 섬유를 손상시켜 백질이 축소됐을 때와 유사한 악영향을 미칠 수 있다. 당뇨 자체가 아밀로이드 베타 펩타이드(Aβ)의 축적을 촉진할 수도 있다.

또한, 뇌척수액에 포함된 아밀로이드 베타 펩타이드(Aβ)의 비율도 중요하다. Aβ는 알츠하이머 유발과 관련된 단백질로 알려져 있으며, 주로 Aβ 42와 Aβ 40 두 가지 형태로 존재한다. 이 둘의 비율은 알츠하이머의 발병 여부를 판단하는 지표 역할을 한다. 

즉, Aβ 42와 Aβ 40의 비율이 적정 수준 이상을 유지해야만 뇌 건강 및 정상 인지 기능이 유지되고 있는 것으로 본다. 이번 연구에 따르면 Aβ 42와 Aβ 40의 비율이 정상치보다 낮을 경우 MCI 발병 위험이 48% 더 높은 것으로 나타났다.

‘Aβ 42와 Aβ 40의 비율이 낮다’는 것은 Aβ 42의 양이 상대적으로 많거나, Aβ 40의 양이 상대적으로 적다는 것을 의미한다. 이는 Aβ 42 축적이 증가하고 있음을 나타낸다. Aβ 42는 보다 더 긴 사슬 구조를 가지고 있어, 아밀로이드 플라크를 형성하는 경향이 더 높다. 즉, 인지장애 및 알츠하이머를 유발할 위험이 크다는 것이다.

 

인지장애를 유발하는 다양한 지표들

정리하자면 이렇다. 뇌의 백질 수축이 발생할 경우 정상에 비해 MCI 발생 위험이 86% 더 높고, 뇌실 부피 확장이 발생할 경우 71% 더 높다. 당뇨를 앓고 있을 경우 평균 41% 더 높고, 뇌척수액 속 Aβ 42와 Aβ 40 비율이 정상치보다 낮을 경우 48% 더 높은 위험도를 가진다. 당뇨와 Aβ 비율 비정상이 모두 발생했을 경우의 MCI 발생 위험도는 55%로 나타났다.

이는 인지장애 및 퇴행생 뇌질환을 예상할 수 있는 지표가 더욱 다양화되었음을 보여준다. 예방을 위해 어느 포인트에 집중해야 하는지, 어떤 전략을 수립해야 하는지 그 방향성을 제시하는 데도 도움이 될 것이다. 알츠하이머를 비롯한 치매는 일단 발병하면 되돌릴 수 없다. 따라서 그 전단계에 해당하는 MCI부터 예방하거나 발병을 최대한 지연시키기 위한 관리가 필요하다.

이번 장기 연구는 평균 20여 년, 최대 27년 동안의 뇌 변화 과정을 담아내고 있다. 위의 다양한 요소들이 서로 어떻게 영향을 주고받는지, 그리고 뇌에 구체적으로 어떤 문제를 일으키는지를 깊이 있게 이해하는 데 좋은 자료가 될 것이다.

환자 본인의 폐동맥 판막으로 손상된 대동맥 판막을 대체하는 ‘로스(ROSS) 수술’이 약 20여 년만에 시행돼 성공적으로 끝났다. 서울아산병원 심장혈관흉부외과 김호진 교수가 최근 ROSS 수술을 성공적으로 마치며 대동맥 판막 질환을 앓고 있는 환자들에게 새로운 선택지를 제시했다.

 

대동맥 판막 손상, 어떤 문제가 있는가

대동맥 판막은 심장과 대동맥 사이의 혈액 흐름을 조절한다. 심장에서 대동맥으로 혈액이 나갈 때 열렸다가 닫힘으로써 혈액이 심장으로 역류하지 않도록 한다. 판막이 제대로 닫히지 않으면 혈액이 역류하게 되고, 이때 심장은 더 많은 힘을 들여 혈액을 내보내야 하므로 호흡 곤란 증상이 나타날 수 있으며, 심장에 부담이 과중되므로 흉통이나 심부전 증상을 유발할 수 있다.

또한, 판막 손상으로 인해 대동맥으로 나가는 혈액량이 줄어들면, 전체적인 혈액순환에도 문제가 생긴다. 전신 곳곳에 산소와 영양소를 충분히 공급하기 위한 혈액량이 부족할 수 있기 때문에, 어지러움과 피로감 등을 느낄 수 있다.

대동맥 판막은 선천성 기형을 제외하면 보통 심장질환, 염증성 질환으로 인해 기능이 저하되거나 손상을 입는다. 혹은 나이가 들면서 판막이 두꺼워지거나 석회화돼 기능이 떨어질 수도 있다. 증상이 심하지 않으면 약물 치료를 통해 호전될 수 있으나, 심각할 경우 수술적 치료가 필요할 수 있다.

 

ROSS 수술은 무엇인가

ROSS 수술은 1967년 영국의 도널드 N. 로스라는 의사가 개발한 대동맥 판막 질환 수술법이다. 환자 본인의 폐동맥 판막 조직을 활용하는 자가이식 수술법으로, 폐동맥 판막을 떼어내 손상된 대동맥 판막을 대체해 이식한다. 비게 되는 폐동맥 판막 자리에는 인공판막이나 다른 생체판막, 혹은 타인 기증으로 확보한 ‘폐동맥 동종 판막 조직’을 이식하게 된다.

이는 폐동맥 판막보다 대동맥 판막의 기능이 더 중요하다는 점에 착안한 수술 방식이다. 실제로 대동맥 판막은 더 큰 압력을 견딜 수 있어야 하며, 생체 적합성이 뛰어나고 면역 반응이 적어야 한다. 대동맥 판막 자리에 본인의 조직을 사용하기 때문에 생체 적합성이 뛰어나며, 이후 재수술 부담을 크게 줄여주는 것으로 알려져 있다.

2017년 미국 심장학회지인 「JACC(Journal of the American College of Cardiology)」에 발표된 논문에 따르면, ROSS 수술 후 20년 장기 생존율은 95%에 달한다. 기계판막을 사용해 수술한 경우 20년 장기 생존율 68%에 비해 월등히 높은 수치다. 

우리나라에서도 1990년대부터 2000년대 초반까지 극소수 병원과 의료진이 ROSS 수술을 시행한 바 있다. 그러나 당시에는 폐동맥 판막을 획득한 다음, 이를 보관하는 기술이 완벽하지 않아 감염 우려가 있었다. 기계판막 또는 소·돼지 등 동물 조직판막이 대안으로서 적합성을 인정받아 ROSS 수술은 중단됐었다.

 

기존 수술법들의 장점과 단점

기계판막을 이식하는 수술은 반영구적으로 사용할 수 있어 재수술 필요성이 거의 없다는 장점이 있다. 하지만 기계판막은 금속이나 플라스틱 같은 재료로 만들어지기 때문에 혈액이 오가는 과정에서 혈전 형성을 유도할 수 있다. 또한, 생체 판막에 비해 강한 압력을 받으며 작동하기 때문에, 혈류 변화 등에 따라 혈전이 생길 가능성이 높아진다. 

이 때문에 기계판막을 이식할 경우 평생 항혈전제를 복용해야 한다. 약을 먹는 것 자체에 심리적 스트레스를 받는다는 점도 문제지만, 항혈전제는 혈액 응고를 막는 작용을 하기 때문에 출혈 위험을 증가시킨다. 출혈 발생 시 상처가 잘 아물지 않아 추가 치료가 필요할 수도 있다. 

게다가 정기적으로 병원을 방문해 혈액 응고 상태를 모니터링해야 하고, 약물 종류에 따라 특정 음식을 피해야 하는 경우도 있기 때문에 전반적으로 삶의 질에 적지 않은 영향을 끼친다.

동물 조직판막의 경우, 생체 기반 조직이므로 기계판막이 갖는 혈전 등과 관련된 우려는 적다. 하지만 수명이 10~15년 정도로 짧기 때문에, 언제가 됐건 이식 후 재수술이 반드시 필요하다. 최근 흔히 시행되는 ‘대동맥 판막 스텐트 시술’ 역시 근본적으로 조직판막이기에, 일정 시간이 지난 뒤 재시술이 필요하다. 이 때문에 고령의 환자에게 주로 시술하는 방법이다.

 

항혈전제 필요 No, 재수술 가능성 낮아

ROSS 수술은 근본적으로 이러한 단점들에 구애받지 않는다. 환자 본인의 폐동맥 판막을 사용하므로 기계판막이 갖는 한계에서 자유롭다. 항혈전제 복용이 필요 없으므로, 그에 수반되는 출혈 부작용 위험, 정기적 모니터링, 식단 조절의 번거로움 등 모든 단점이 사라진다.

자가조직을 이식하는 것이므로 면역 반응이 적고, 환자의 성장 및 변화에 자연스럽게 적응할 수 있기 때문에 조직판막 이식에 비해 퇴행성 변화가 상대적으로 느리다. 즉, 조직판막의 주요 단점인 짧은 수명 문제도 해결하는 방법이 된다.

단점은 오직 하나, 떼어낸 폐동맥 판막을 보관하는 기술의 부족이었지만, 이 역시 현재는 해결된 문제다. 이에 따라 ROSS 수술은 기존 방법들의 단점을 모두 상쇄하면서 스스로의 단점까지 극복한 최적의 치료법으로 주목받고 있다. 

특히 젊은 여성 환자의 경우, 임신 가능성 등을 고려해 조직판막 이식 후 10~15년 후 재수술을 하는 방법을 시행해왔다. 항혈전제를 평생 복용해야 하는 기계판막의 경우, 임신 시 문제가 될 수 있으므로 사실상 선택의 여지가 없었던 셈이다. 하지만 ROSS 수술이 대안으로 떠오르면서 선택할 수 있는 옵션이 하나 더 늘어났다.

심장학 분야 등 국제 학술지에는 ROSS 수술의 우수성을 입증하는 연구결과들이 속속 발표되고 있다. 최근 미국과 유럽에서는 일부 메이저 병원을 중심으로 ROSS 수술을 흔히 시행하고 있다.

 

폐동맥 동종판막 확보가 중요

ROSS 수술이 미국과 유럽을 중심으로 좋은 결과를 보이고 있지만, 우리나라에서의 성공적인 적용을 위해서는 해결할 과제가 하나 남는다. 바로 ‘폐동맥 동종 판막 조직’ 확보다. 대동맥 판막을 이식하기 위해 떼어내는 폐동맥 판막 자리에 이식할 조직이 필요한 것이다. 

폐동맥 판막 자리 역시 이론적으로는 인공판막이나 동물로부터 확보한 조직판막을 이식할 수 있다. 하지만 그렇게 되면 애초에 대동맥 판막 이식에 있어 고려해야 하는 항혈전제 복용이나 일정 기간 후 재수술이라는 단점이 똑같이 발생한다.

이에 따라 최선의 방법은 동종 판막 조직 이식이다. 현재 우리나라에서는 대부분 심장이식 수술을 받는 수혜자로부터 심장판막을 기증받고, 이를 통해 동종 판막 이식을 시행한다. 하지만 심장이식 수술 건수가 많지 않고, 면역 거부반응과 같은 적합성 문제가 있기 때문에 원활하지는 않다.

서울아산병원은 김호진 교수를 중심으로 이러한 문제를 해결하는 데 관심을 두고 있다. 미국과 유럽의 사례 및 환경을 참조해 ROSS 수술이 활성화될 수 있도록 제도 및 절차가 뒷받침돼야 할 것으로 보인다.

 

3세대 인공고관절 전치환술을 받은 환자를 25년 이상 장기 추적관찰한 결과, ‘높은 안정성을 갖췄다’라는 결과가 나왔다. 57명 중 96.3%의 환자가 25년간 재수술 없이 인공고관절을 유지했으며, 주요 합병증도 관찰되지 않았다.

 

몸을 지탱하는 축, 고관절

‘고관절’이라 불리는 엉덩이 관절은 골반과 다리를 연결하는 역할을 한다. 우리 몸에 있는 관절 중 가장 무거운 하중을 견디는 부위라 할 수 있다. 고관절염, 골괴사, 골절 등으로 인해 손상될 수 있으며, 이 경우 심한 통증과 함께 기능 저하가 발생해 움직임에 제한이 생긴다. 

보통 잘 인지하지 못하는 경우가 많지만, 일상적인 움직임의 상당수가 고관절의 개입을 필요로 한다. 따라서 고관절 기능 저하는 일상생활에 막대한 지장을 초래하게 된다. 게다가 고관절이 견디던 하중이 하체 관절로 분산되면서 무릎이나 발목 관절에도 이상이 생길 수 있다.

고관절 질환은 보통 60세 이상에서 흔하게 발생한다. 통상적으로 60세 이상 인구의 25% 가량이 고관절 관련 문제를 경험한다는 통계가 있다. 이런 경우 보통 40대~50대 사이에 초기 증상이 나타날 수 있기 때문에 평소 고관절 건강에 관심을 갖는 것이 필요하다.

또한, 젊은 나이에서도 고관절 문제가 발생할 우려를 배제할 수 없다. 비만이나 과도한 운동, 특정 직업에서 고관절을 과하게 사용하는 경우 등이 원인이 돼, 젊은 나이에도 조기 퇴행성 관절염이 발생할 수 있기 때문이다. 류마티스 관절염과 같은 자가면역 질환도 고관절 이상의 원인이 될 수 있다.

 

인공고관절, 안정성이 중요

고관절이 심각하게 손상된 경우에는 인공관절로 대체하는 ‘인공고관절 전치환술’을 적용한다. 이 수술은 실제로 비교적 젊은 환자에게도 종종 시행되는데, 수술 후 평생 인공고관절을 유지해야 한다. 즉, 젊은 환자일수록 인공고관절의 장기적인 수명과 안정성이 중요하다.

인공고관절에서 특히 중요한 부분은 ‘관절면’이다. 기계의 베어링(bearing)과 유사한 구조로 설계돼 있어, 기존 고관절에서 서로 맞물리는 골두와 비구의 기능을 담당한다. 이 관절면이 사실상 인공고관절의 수명에 결정적 역할을 한다.

서울대병원 정형외과 김홍석·유정준 교수팀은 1997년 11월부터 1998년 4월까지 약 5개월 사이에 3세대 세라믹-세라믹 관절면 인공고관절 전치환술을 받은 환자 57명을 최근까지 추적관찰했다. 수술의 장기적 안정성 및 기능적 성과를 점검하기 위한 것으로, 13일(수) 그 결과를 발표하며 ‘매우 안정적’이라는 평가를 내놓았다.

3세대 인공고관절에는 세라믹 관절면이 사용된다. 이전 세대의 폴리에틸렌 플라스틱 관절면에 비해 합병증이 적고 수명이 길다는 것이 장점이다. 연구팀은 기존에도 5년, 10년 단위로 추적관찰 연구를 실시하여, 3세대 세라믹 인공고관절의 우수성을 입증한 바 있다.

 

장기적 안정성 입증, 합병증도 없어

나아가 이번 연구에서는 같은 환자군을 대상으로 3세대 세라믹 인공고관절의 장기적인 안정성을 확인하고자 했다. 25년 이상의 추적관찰 및 분석 결과, 인공고관절 교체 또는 재수술 없이 장치를 유지한 비율은 96.3%였다. 또한, 통증·운동범위·걸음걸이 등의 종합해 고관절 기능을 평가하는 ‘해리스 점수’로는 평균 90.1점이 나왔다.

영상을 촬영해 분석한 결과, 주요 합병증으로 꼽히는 ‘인공관절 주변부 골용해’, ‘인공관절 해리’도 발견되지 않았다. 주변부 골용해는 관절면이 마모되거나 감염이 발생해, 주변의 정상적인 뼈 조직이 파괴되는 현상이다. 인공관절 해리는 뼈와 인공관절이 분리되는 현상을 말한다.

한편, 세라믹 관련 소음 발생률은 추적 기간이 길어짐에 따라 증가하는 경향을 보였다. 하지만 고관절의 기능 및 환자 본인의 만족도에는 부정적인 영향을 미치지 않았다. 

연구팀은 이러한 결과를 종합해 3세대 세라믹 인공고관절 전치환술이 장기적으로 우수한 성능을 가지고 있음을 입증했다. 연구팀은 이를 토대로 젊고 활동적인 환자들에게 고관절 수술이 필요할 경우, 권장할만한 선택이 될 수 있다고 설명했다.

이번 연구 결과는 「인공관절 저널(The Journal of Arthroplasty)」 최근호에 게재됐다.

 

만성 정맥질환인 하지정맥류 수술 시, 팽창 마취(tumescent anesthesia)를 생략하고도 안전하고 효과적인 수술이 가능하다는 연구 결과가 나왔다.

 

고주파 폐쇄술과 팽창 마취

고주파 폐쇄술(Radiofrequency Ablation, RFA)은 하지정맥류 치료를 위해 사용되는 최소 침습적 방법 중 하나다. 고주파 에너지를 사용해 비정상적인 정맥을 폐쇄하는 원리다. 시술 부위를 국소 마취한 다음, 작게 절개하고 고주파 카테터를 삽입한다. 카테터를 통해 고주파 에너지를 전달해 정맥 벽을 가열하는 방식으로 정맥을 폐쇄시킨다.

이때 국소 마취에 사용하는 방법이 팽창 마취다. 마취제를 주입하기 전, 해당 부위에 공기 혹은 다른 가스를 주입해 주변 조직을 팽창시키는 기법이다. 압력이 증가하면서 팽창된 조직이 정맥 주변의 신경을 압박하면서 신호 전달을 차단하게 된다. 여기에 마취제를 한 번 더 주입함으로써 시술 중 통증을 최소화하는 방식이다.

팽창 마취는 통증을 빠르게 차단할 수 있고, 시술 중 환자의 불편함을 최소화한다. 시술 후 회복 시간도 짧으며 합병증 발생 위험이 적어 안전성도 높다. 게다가 카테터를 통해 고주파를 가할 때 발생하는 열로 인해 신경이 손상되는 것을 방지하기 위해서라도 팽창 마취는 필수적으로 사용되는 방법이었다.

다만, 단점이 전혀 없지는 않다. 팽창 마취를 위한 추가 주사 등 시간이 필요하다는 점에서 시술 시간이 늘어나며, 수술 부위가 팽창하는 모습이 일부 환자에게는 불안감을 줄 수 있다는 단점이 있다. 팽창 마취를 위해 추가적인 재료비 등이 필요하므로 시술에 들어가는 비용이 다소 늘어난다는 점도 있다. 드물지만 국소 마취제로 인한 부작용도 발생할 우려가 있다.

 

냉각 카테터를 활용한 비팽창 마취

이런 이유로 팽창 마취의 단점을 커버할 수 있는 새로운 시술법이 제안됐다. 가톨릭대학교 성빈센트병원 심장혈관흉부외과 조덕곤·현관용·임공민 교수팀은 내부 냉각기능이 탑재된 고주파 카테터를 활용해, 팽창 마취를 하지 않는 수술법을 적용했다. 

고주파를 가하면서 발생하는 열을 카테터의 내부 냉각기능을 통해 잡아줌으로써, 신경 손상 없이 안전하게 수술을 진행하는 방식이다. 의료팀은 이를 통해 팽창 마취 없이 정맥 폐쇄 성공률이 높고 시술 후 회복도 빠르다는 점을 확인했다.

의료팀은 기존 방법과 새로운 방법을 비교하기 위해 하지정맥류로 인해 고주파 폐쇄술을 받은 환자 109명을 대상으로 비교 분석을 실시했다. 기존 팽창 마취 방식으로 수술한 그룹과 내부 냉각 카테터를 활용한 비팽창 마취 수술 그룹으로 나눈 다음, 수술 시간 및 통증 정도, 수술 후 부작용 발생률 등을 분석했다.

연구 결과, 비팽창 수술 그룹은 평균 31.4분이 걸렸으며, 팽창 마취 수술 그룹은 42.3분으로 나왔다. 수술 시간이 크게 단축된 것이다. 통증이나 부작용 발생은 두 그룹 간 차이가 없는 것으로 나타났다.

이번 연구의 주 저자인 임공민 교수는 “이번 연구는 하지정맥류 고주파 폐쇄술에서 내부 냉각 카테터를 활용하면 팽창 마취 없이도 안전하고 효과적인 수술이 가능하다는 사실을 확인했다는 데 그 의의가 있다”라고 말했다.

연구의 책임 저자인 조덕곤 교수는 “비팽창마취 고주파 폐쇄술의 효과와 안전성이 입증된 만큼, 이 치료법이 만성 정맥질환 환자들에게 더 나은 치료 옵션으로 자리잡길 기대한다”라고 전했다.