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MIT, 통증을 정확하게 측정 가능한 휴대용 광학 촬영 기법 개발
등록일 : 2019-09-24 11:22 | 최종 승인 : 2019-10-02 17:11
박은혜
통증은 신체에서 무엇인가 잘못될 때마다 발생하는 감각 반응이다(사진=123RF)

[메디컬리포트=박은혜 기자] 환자의 통증을 객관적으로 측정할 수 있는 새로운 도구가 개발됐다. 이는 적절하게 의사소통을 하지 못하는 환자의 통증도 측정 가능하다.

매사추세츠공과대학(MIT) 연구팀이 개발한 이 객관적 통증 측정 도구는 휴대용 신경 촬영 기기로써 기계학습 모델을 사용했다. 이 기술을 말을 할 수 없는 사람에게도 사용이 가능한 것으로 확인됐다.

의학 기술이 발전했지만 의사들은 여전히 고전적인 10점 통증 척도를 사용하고 있다(사진=123RF)

임상의가 통증 수준을 측정하는 방법

의사들은 고전적인 10점 통증 척도를 사용해 통증을 측정하고 있다. 10점 통증 척도란 환자가 직접 느끼는 통증 정도를 의사에게 말하는 것이다. 

이 통증 척도는 통증이 거의 없는 0점부터 극도의 통증인 10점까지 점수를 매기는 방식이다. 그러나 지나치게 단순해 환자가 느끼는 통증을 제대로 설명할 수 없다. 따라서 환자의 통증을 기록할 수 있는 보다 정밀한 도구가 필요했다.

매사추세츠일반병원의 지안렌 마오 박사는 "복잡한 통증을 측정하기에는 10점 통증 척도는 지나치게 단순했다. 따라서 오진할 가능성이 높았다"고 말했다.

1970년대 개발된 통증 척도는 0~10점까지의 통증 점수와 환자의 얼굴 표정을 사용했다. 이는 통증을 측정하는 데 완벽한 방법을 아니었지만, 언어 장벽이 있는 상황에서 매우 유용했다. 

그러나 통증을 알기 위해 필요한 세부 내용이 부족했다. 그리고 치매나 수술로 인해 정상적으로 표현할 수 없는 환자들은 통증 척도를 사용해 답을 할 수 없었다.

통증을 측정할 수 있는 새로운 휴대용 고급 방법

MIT 연구팀은 환자의 통증을 해결하는 데 도움이 될 수 있는 방법을 연구했다. 그리고 근적외선 분광기법(fNIRS)를 사용해 신경 활성 정도를 반영하는 두뇌의 과산화 헤모글로빈 농도를 측정했다.

fNIRS가 신경 활성 데이터를 수집할 수 있지만 임상 현장에서 활용할 수 있도록 정확성을 개선할 필요가 있었다. 따라서 연구팀은 fNIRS로 수집한 데이터를 분석할 수 있는 기계학습 모델을 개발했다. 그리고 이 방법을 사용해 환자가 경험하는 통증을 정확하게 측정할 수 있게 됐다.

환자가 통증을 느끼게 되면, 통증 반응과 연결된 두뇌의 특정 부위에서 과산화 헤모글로빈 수치가 급증하게 된다. 반대로 과산화 헤모글로빈 수치가 급격히 떨어지는 경우도 있다. 연구팀은 새로운 방법을 사용해 원하는 수치를 정확하게 측정할 수 있게 됐다.

MIT 연구팀은 환자의 통증을 해결할 수 있도록 더욱 정확한 방법을 개발했다(사진=123RF)

그러나 모든 환자의 상황에 적용할 수 있으려면 fNIRS 시스템을 재설정해 환자의 앞머리에 부착할 수 있는 방법을 고안해야 했다. 가령, 수술 동안 누워 있거나 말을 정확하게 할 수 없는 환자에게 사용할 수 있는 방법이 필요했던 것이다. 

이를 위해 연구팀은 두뇌의 전두엽에서 데이터를 얻을 수 있다는 것을 확인한 후 휴대용 fNIRS를 용도 변경했다.

이후 43명의 남성 피험자를 대상으로 수집한 통증 처리 정보 데이터 세트를 사용해 연구 모델을 테스트했다. 피험자들은 앞머리에 fNIRS를 부착하고 무작위 무해한 자극 감각에 노출됐다. 이 충격은 두 가지 수준의 강도로 전달됐다. 저강도는 통증 척도에서 3점 수준이었으며 고강도는 7점 수준이었다.

연구팀은 fNIRS의 센서로 긍정적인 결과를 얻을 수 있었다. 그리고 이번 연구를 임상 환경에서 사용할 수 있을 것이라고 덧붙였다.

한편 미국 질병통제예방센터에 따르면, 만성 통증은 전세계인들이 겪고 있는 가장 일반적인 통증 증상 중 하나다. 이 같은 만성 통증은 신체 및 정신 질환으로 발생할 수 있다. 그리고 만성 통증으로 인해 불안과 우울증에 걸릴 수 있다.

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