대한불안의학회는 지난해 11월 15일 창립20주년 기념 추계 학술대회를 개최했다. 코로나19 펜데믹 후유증, 국내외 경제위기, 사회양극화 등으로 우리 사회의 불안증상이 심화되고 있는 가운데 국민들의 정신건강 증진에 앞장서고 있는 불안의학 전문가들이 한자리에 모여 그동안의 연구들을 살펴보고 앞으로 불안의학이 나아갈 방향과 최신지견을 교환하는 시간을 마련했다. 이날 학술대회에서 ‘불안 및 우울증 치료를 위한 TMS의 활용’을 주제로 강연한 연세포레스트정신건강의학과의원 장진구 원장의 발표내용을 요약‧정리해 게재한다.

 

▲ 좌장 최종혁(은평병원) / 좌장 김세주(연세의대)

 

불안 및 우울증 치료를 위한 TMS의 활용- 장진구 원장

 

▲ 장진구 원장(연세포레스트정신건강의학과)

전기생리학과 강박장애 수술치료에 관한 석, 박사과정을 밟으며 뇌질환의 새로운 치료법에 대한 기대와 믿음이 커졌다. 평소에도 의료기기가 나오면 써 보고 싶어하는 편이라 여러 가지 기기를 스스로 시험해 보기도 하였다. 스스로에게도 안전하다고 느꼈고, 여러 임상시험과 임상활용을 직접 주관하며 효과에 대한 믿음이 더욱 커져. 개원한 의원에서도 TMS 기기를 도입하였다. 그 동안 공부했던 내용을 공유하고자 한다. 

 

TMS(transcranial magnetic stimulation)은 뇌 심부를 얼마나 정확하게 자극할 수 있느냐가 관건이다. TMS는 두개골에 영향을 미치지 않고 전류를 전달할 수 있다는 것이 장점이다. 다른 기술들은 두개골의 저항이 문제가 되지만 TMS는 magnetic field를 이용하기 때문에 전기 저항을 최소화할 수 있다. 또한 tCS와 달리 뇌세포의 탈분극까지 시킬 수 있는 강한 전류를 전달할 수 있다.

 

8자 코일에 강한 전류를 흐르게 하면 자기장이 발생하고, 이 자기장이 두개골을 통과하면 자기장에서 생기는 다른 전류에 의해 axon이 자극을 받는다. 이러한 자극이 얼마나 깊이 전달될까? 두피 아래 약 2cm 정도까지 전달된다고 한다. 한편, TMS에 의한 전기 자극은 깊이 전달될수록 특정 부위에 집중시키기 어렵다는 점은 단점이다. 깊이 전달될수록 focality는 떨어지는 것이다. 즉, focal한 자극을 주려면 cortex에 집중해야 한다. 통상적으로 figure-eight coil을 사용하는데, 1~3.5cm 깊이로 전달될 수 있고 자극할 수 있는 면적은 약 5㎠ 이다. 원형 코일은 focality가 떨어진다. Focality가 떨어지면 역으로 자극할 수 있는 영역은 34㎠까지 넓어진다. 얼마나 좁은 부위를 깊게 자극할 것인지 아니면 얼마나 넓은 부위를 얕게 자극할 것인지 선택하면 되는 것이다. 8자 코일, 나비 모양 코일 등 다양한 부위에 다양한 정도의 자극을 줄 수 있는 여러 가지 모양의 코일이 개발되어 있다. 코일을 모으면 좁은 부위를 집중적으로 자극할 수 있고 코일을 펼치면 넓은 부위를 자극할 수 있다. 8자 코일은 3㎠ 미만의 자극을 집중적으로 자극하여 downstream modulation을 통해 뇌 심부에 영향을 미칠 것이라 생각되고 있다. 약 50여 가지 모양 코일을 통해 어떤 모양의 전자기장이 형성되는지 그림으로 표시하면 (그림 1)과 같다.

(그림 1)에서 보듯이 점 형태의 자기장이 형성되기도 하지만 깊은 부위의 넓은 영역에 형성되는 자기장도 있다. 최근에는 TMS 이후 fMRI 등으로 타깃을 확인하는 등의 연구가 미국에서 활발하다. 실험적으로 2cm2 정도의 영역을 자극할 수 있다면, in vivo 상에서는 그 영역이 더 좁을 가능성이 크다. 코일이 정확하게 잘 붙어 있어야 2cm2만큼 자극할 수 있는 것이지 조금이라도 코일이 떨어지면 TMS 자극은 급격히 감소한다. TMS 중에 환자가 움직이면 자극이 크게 줄어들 수 있는 것이다. 

 

사실 국내 TMS 관련 논문은 정신과보다는 재활의학과에서 발표된 것이 대다수이다. 재활의학과에서TMS는 주로 단일 혹은 단시간의 자극을 이용하여 운동피질의 활성도를 평가하거나 제어하는데 많이 활용되고 있다. 하지만, 정신과에서는 TMS를 통한 잠깐 동안의 자극이 아니라 반복적으로 자극을 함으로써 질병의 치료를 기대하는 것이다. 즉, 단순한 자극의 효과를 기대하는 것이 아니라, 항우울제의 약물기전과 같이 뇌 기능의 장기강화(longterm potentiation) 가 가능하다고 알려져 있다. 2022 Brain Stimulation에는 TMS 기기의 발전 방향을 제시한 논문이 발표되었다. 2008년 최초의 TMS인 NeuroStar가 우울증 치료에 승인되었고 이후 2021년까지 BrainsWay 등 여러 회사에서 다양한 적응증 치료에 TMS를 승인 받았다. eNeura 사는 편두통 치료를 위한 Spring TMS를 승인 받았고 BrainsWay의 TMS는 넓은 부위에 자극을 가하는 OCD 치료 용 TMS를 개발하였고 이후에는 흡연 욕구 감소, 불안증 치료를 위해 더 깊은 부위를 자극할 수 있는 TMS도 개발하였다. 

 

우울증을 비롯한 대부분의 정신 질환은 상당히 이질적(heterogeneous)이다. 이질적이라는 것은 공통점이 없다기 보단, 여러가지 독립된 병인들이 모여 더 다양한 증상양상을 만들어 낸다는 의미로 이해할 수 있다. 우울증을 여러 가지 biotype (생물학적 병인) 으로 분류하고자 하는 노력은 이미 10년전부터 NIMH (National institute of mental health) 를 필두로 진행되고 있다. 최근 연구들은 우울증을 Ruminaion이 두드러지는 default mode biotype, anxious avoidance가 두드러지는 salience biotype, 계속 우울한 생각을 하는 negative affect circuit, 무쾌감증(anhedonia)이 두드러지는 positive affect circuit, 집중하기 어려운 attention circuit, 인지 기능 문제가 두드러지는 cognitive control로 나누고, 각 biotype 별로 어떤 우울증 치료가 효과적인지 제시하고 있다.

 

약물에 비해 보다 국소적이고, 포커싱(focusing)된 치료적 접근이 가능한 TMS와 다양한 뇌자극기기의 도입은 약물의 사용량과 부작용을 줄이고, 치료효과를 증대시킬 수 있는 흥미로운 대안이다. 가만히 있어도 자꾸 우울한 생각이 떠오르거나, 인지 기능이 활성화 되지 않아 집중력이 떨어지고, 머리에 안개가끼고, 유연성이 떨어지는 Default mode, attention circuit, cognitive control circuit 의 문제가 있는 환자들에게 TMS 치료의 효과는 더 클것으로 기대하고 있다. 또한 우울증뿐만 아니라 OCD도 마찬가지일 것으로 생각되고 있다. 다양한 강박 증상 별로 각기 다른 circuit에 문제가 있으며, 각 circuit에 맞는 적절한 치료가 있다는 것이다(Mol Psychiatry, 2021). 

 

감정과 생존에 필요한 핵심 영역은 뇌 심부에 있고, 이를 조절하기 위해 생각하는 영역은 모두 피질에 있다. 수술로 핵심 영역을 건드리는 방법에 대한 연구를 하여 그것이 어떤 영향을 미치는지 살펴보았다. Internal capsule에 전극을 넣기도 하고 잘못된 회로자체를 끊어내기도(lesion 형성)하는데, 이렇게 하면 ALIC의 중간 부분에 region이 생기거나 MRI 상으로 dACC에 연관되어 있음을 알 수 있었다. 강박 장애의 수술 치료와 거의 동등한 자극을 주기 위해서는 DLPFC보다는 좀 더 깊은 부위를 자극해야 할 것으로 생각된다. 

 

TMS로 구체적으로 어느 부위를 자극해야 하는지, 이에 대한 많은 연구가 발표되었다. DLPFC를 타깃으로 하는 TMS가 FDA 승인을 받았는데 구체적으로는 BA9의 꼬리 부분을 타깃으로 하는 것이다. 

 

지금까지 진행된 TMS 임상 연구에 참여한 70명 정도의 환자 중 TMS 치료를 받은 환자와 위약 치료를 받은 환자를 비교해 보았다. 구체적으로 TMS에 의해 어느 부위가 자극 받았는지 분석하였는데, 좀 더 anterior, medial 쪽에 있는 부위가 자극된 경우 우울증 개선 효과가 두드러졌고, 반면 posterior, lateral 쪽에 있는 부위가 자극되면 anxiety somatic symptom에 영향을 미쳤다. DLPFC의 면적은 15㎠도 되지 않는다. 그래서 머리를 조금만 움직이거나 자극의 방향이 조금만 달라져도 원하는 부위를 자극하지 못할 수 있다. 

 

이와 같은 단점을 보완하기 위해, 좀더 투과성이 좋고 광범위한 영역을 자극할 수 있는 deep TMS 가 개발되어 각광을 받고 있다. 또한 연구상으로는 AI 와 전자기학적 최신기술을 도입한 multi-locus TMS의 개발도 활발히 진행되고 있다. 이 제품은 코일이 꽃 모양으로 되어 있으며 모든 코일에 전기를 통하게 하는 것이 아니라 환자가 움직일 때마다 필요한 부분을 자극할 수 있도록 원하는 코일에만 선택적으로 전기를 통하게 할 수 있다(Brain Stimulation, 2022). Deep TMS는 8자 코일에 비해서는 않는 것이 단점이지만, 정확히 targeting 을 한다면 더 많은 유효자극을 가할 수 있어, 오히려 불필요한 자극없이 안전하고 효과적일 수 있다.  Deep TMS와 TMS 중 어느 것이 더 효과적일까? Response rate은 다소 차이가 있으나 관해 도달률은 의미 있는 차이를 보이지 않았다(J of Psychiatric Research, 2019). (그림 2) 

후배들에게 보내는말

좋아하는 문구 중 ‘여정이 곧 보상이다’라는 스티브잡스의 말이 있습니다. 여정이 보상이기 그 여정이 주도적이고 치열해야 한다고 생각합니다. 누군가의 뒤에 숨기에는 지금 젊음이 너무 아깝습니다. 세상을 보고, 듣고, 자신의 판단을 고민하고 도전하시길 바랍니다. 진심으로 응원합니다.