뇌 수술의 성공률을 획기적으로 높일 수 있는 실시간 뇌 활동 모니터링 기술이 등장했다. 정상 조직과 병변 조직을 눈으로 구분할 수 있어 수술의 정밀도를 크게 향상할 것으로 기대된다.
바이오메디컬공학과 최영빈 교수팀은 뇌 표면 뉴런 활동을 실시간으로 시각화하는 기술을 개발했다. 이 기술은 뇌 수술 중 병리학적 활동을 실시간으로 확인해 병변 조직을 정확히 제거하고 중요한 뇌 조직을 보호할 수 있다.
최 교수팀이 개발한 뇌피질뇌파 마이크로디스플레이(iEEG-microdisplay)는 뇌피질 표면의 활동을 실시간으로 측정하고 해석해 시각적으로 표시할 수 있다. 특히 뇌의 외과적 절개 수술 중 중요한 뇌 조직을 전기생리학적으로 구분하고 시각화해 경계선을 명확히 파악하는 데 도움이 된다.
그림1. iEEG-Microdisplay를 이용한 뇌의 기능적 지도 시각화가 가능해질 경우의 기대효과
뇌 수술 중 병변이 일어난 특정 뇌 영역을 제거할 때는 기능적 경계를 명확히 파악하는 것이 중요하다. 수천 채널의 뇌피질뇌파 전극(micro-ECoG)과 수천 픽셀의 유연성 마이크로 LED를 결합해 만든 뇌피질뇌파 마이크로디스플레이가 실시간으로 뇌 활동을 시각화해 신경외과 의사의 성공적인 수술을 돕는 것이다.
연구팀은 돼지와 쥐를 대상으로 한 실험을 통해 이 기술의 실효성도 입증했다. 뇌파 디스플레이를 통해 뇌의 구조와 기능을 실시간으로 이해함으로써 신경외과 분야에서 다양한 연구와 응용 분야 기여할 것으로 전망된다.
그림2. iEEG-Microdisplay 소자 구조 및 뇌 표면 활동 맵핑
최영빈 교수는 “이번 기술 개발로 뇌 수술 중 뇌 표면의 전기생리학적 활동을 실시간으로 시각화할 수 있다”고 말했다. 그는 이어 “절개해야 할 뇌 조직과 보존해야 할 중요한 뇌 영역을 보다 정확하게 파악할 수 있는 가능성을 열었다”며, “이 기술이 임상에 적용되면 환자의 뇌 수술 결과를 크게 개선할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.
연구 결과는 지난 4월 24일 국제학술지 Science Translational Medicine에 게재됐다. 연구는 미국 UC San Diego, Oregon Health and Science University, MGH 연구팀과 공동으로 진행했으며, 미국 국립보건원(NIH)의 지원을 받았다.
(논문명: An electroencephalogram microdisplay to visualize neuronal activity on the brain surface)
