초록 ▼

□ 연구개요
뇌졸중은 중요한 사망원인 중 하나이며, 성인에서 장애의 가장 중요한 원인 질환임. 뇌졸중으로 인한 장애를 최소화하는 것이 재활치료의 목표이며, 손상된 뇌의 신경 가소성을 중재하고 회복을 촉진한다는 것이 뇌신경 재활의 중요한 이론적 배경임. 본 연구를 통해 Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS)로 획득한 아급성기 및 만성기 뇌졸중 환자의 뇌신호를 최근 활발히 연구되는 뇌네트워크 분야의 연구 기법과 분석도구를 활용하여 분석하고 결과의 임상적 의미를 고찰하고자 하였음. 이를 위

□ 연구개요
뇌졸중은 중요한 사망원인 중 하나이며, 성인에서 장애의 가장 중요한 원인 질환임. 뇌졸중으로 인한 장애를 최소화하는 것이 재활치료의 목표이며, 손상된 뇌의 신경 가소성을 중재하고 회복을 촉진한다는 것이 뇌신경 재활의 중요한 이론적 배경임. 본 연구를 통해 Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS)로 획득한 아급성기 및 만성기 뇌졸중 환자의 뇌신호를 최근 활발히 연구되는 뇌네트워크 분야의 연구 기법과 분석도구를 활용하여 분석하고 결과의 임상적 의미를 고찰하고자 하였음. 이를 위해 뇌졸중 후 상지 편마비 및 실어증의 회복 양상에 따라 상이한 뇌네트워크, 변화 양상 및 예후와의 관련성, Real-time biofeedback이 가능한 Brain-Machine Interface, 뇌활성화의 정도에 따른 최적화된 치료 protocol 개발을 목표로 연구를 진행하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. Resting & task-state 뇌활성화 측정 및 대뇌피질 활성화지도 database 구축: 총100명의 뇌졸중 환자 모집을 목표로 하였으며, 119명의 환자(serial data), 27명의 정상인에 대해 fNIRS를 측정하고 Cortical Activation Mapping database를 구축하였음. (목표달성도: 120%)
2. 새로운 예후 예측 모델 개발: 모집된 환자군 내에서 subgroup analysis를 시행하여 상지 기능 회복의 proportional recovery 와 관련된 neural correlates, 상지의 severe impairment에서 회복되는 환자군에 있어 특이적 지표, 실어증 환자에서 neuromodulation 후 나타나는 대뇌 피질의 네트워크 변화 등에 대해 연구를 수행함. (목표달성도 90%, 전체 모집단의 일반적인 예후 예측 모델을 도출하지 못함)
3. 뇌신호에 기반한 바이오피드백 시스템 개발과 적용: 실시간 뇌신호 모니터링을 통해 각 개인에 따른 특정 pattern의 activation 이 나타날 때 (perilesional area의 weighted activation algorithm) 인공 근육으로 만들어진 wearable robotic orthosis에서 feedback을 줄 수 있는 형태의 restorative BMI system을 개발하고 환자에게 적용함. (목표달성도 100%)
4. 뇌신호 활성화 패턴에 따른 재활치료 프로토콜 개발 및 임상적용:OBELAB사와 협력하여 NIRSIT장비를 개량하여 상지 편마비 환자의 재활치료 시 뇌활성화를 모니터하고 활성도에 따라 프로그램의 종류, 전환 빈도를 결정하는 시스템을 개발하고 환자에게 적용함. (목표달성도 100%)
5. 정량 목표: 특허 2건을 목표로 하였으며, perilesional area의 weight activation algorithm과 개량된 NIRSIT 장비에 탑재된 프로그램에 대해 특허 출원을 준비 중임. 논문 5건을 목표로 하였으며, 논문 1건을 게재하였고 4건은 투고 중임.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구를 통해 뇌졸중 환자의 뇌신호를 활용하여 환자의 현 상태와 예후를 가늠하고, 이를 바탕으로 개인화된 재활치료를 제공할 수 있는 시스템을 개발하고 적용하였음. 세계적으로 활발히 연구되고 있는 뇌신호와 뇌네트워크분석의 방법을 뇌졸중 환자의 재활치료에 적용함으로써 학문 간 융합의 발전적 계기를 제공하고 정밀의료의 개념에 보다 가까운 방식의 재활치료를 제시함으로써 뇌졸중 환자의 재활치료를 한단계 발전시킬 수 있었음. Finger extension 이 가능한 공압 근육 글러브를 개발하였고, perilesional activation algorithm 에 따라 특정 pattern 이 발생할 때 글러브의 움직임으로 피드백을 주는 방식의 재활치료 프로그램을 환자에게 적용한 것은 기존의 BMI 연구와 분명한 차별점이 있음.
본 연구 결과를 바탕으로 한 대규모 연구를 통해 새로운 표준 치료와 예측 모델이 정립된다면 뇌졸중 환자의 예후가 좋아지고, 국가의 전체적 보건 수준이 상승하고 의료비가 감소할 수 있을 것으로 기대함. BMI 혹은 neurofeedback 관련 분야에서 뇌졸중 환자를 대상으로 국내에서 제품화된 사례가 없으나, 본 연구의 결과를 바탕으로 대규모 임상시험이 후속으로 이루어진다면 상품화를 기대할 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• [1] Brain activation 및 connectivity 에 따른 예후 예측과 신경조절술에 따른 microRNA profile의 변화 ... 5
• [2] fNIRS기반의 BMI 를 활용한 실시간 biofeedback rehabilitation system의 구축과 적용 ... 11
• [2] Cortical activation monitoring & feedback 기반의 upper extremity rehabilitation training device 와 protocol 의 개발 및 적용 ... 13
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 15
• 4. 참고문헌 ... 16
• 5. 연구성과 ... 17
• 대표적 연구실적 ... 17
• 끝페이지 ... 21