뇌졸중 위험 평가--개선책 나옴

[도성허주]

뇌졸중 위험 평가의 과제

뇌졸중은 여전히 ​​사망과 장기 장애의 주요 원인으로, 매년 전 세계적으로 1,500만 명의 사람들에게 영향을 미칩니다. 미국에서는 약 3분마다 뇌졸중으로 사망하는 사람이 있습니다. 살아남은 사람들은 종종 신체적, 인지적으로 장애를 겪습니다.

뇌졸중의 약 80%는 혈전이 뇌로 혈액을 운반하는 동맥을 막을 때 발생합니다(허혈성 뇌졸중). 다른 경우에는 혈관이 파열되어 뇌로 출혈할 수 있습니다(출혈성 뇌졸중). 두 가지 유형의 뇌졸중 모두 혈류 손실로 인해 산소가 공급되지 않으면 매분 수백만 개의 뇌세포가 빠르게 죽어 파괴적인 장애를 일으키고 심지어 사망에 이르게 됩니다.

뇌졸중은 쇠약하게 만들지만, 뇌졸중 위험을 평가하는 현재의 방법은 여전히 ​​제한적입니다. 의사는 일반적으로 인구 통계, 혈액 검사 결과 및 기존 질환과 같은 요소를 평가하는 설문지를 사용하여 환자의 위험을 추정합니다. 뇌졸중 발병 후 변화를 감지하는 비침습적 기술이 있지만, 뇌졸중이 의심되고 환자가 응급실로 급히 이송될 때까지 이미 치명적인 손상이 발생했을 수 있습니다.

따라서 사건이 발생하기 전에 뇌졸중 위험을 사전에 모니터링하고 정량화할 수 있는 도구에 대한 절실한 필요성이 여전히 존재합니다.

뇌졸중 위험의 대리 지표로서의 혈류 역학

이러한 격차를 메우기 위해, 남부 캘리포니아 대학교 케크 의대의 찰스 리우 와 캘리포니아 공과대학의 창후이 양이 이끄는 연구팀은 Biomedical Optics Express 에 발표한 연구에서 환자가 숨을 참는 동안 뇌의 혈류와 부피의 변화를 모니터링하는 헤드셋 장치를 개발했습니다.

팀워크 왼쪽부터 오른쪽으로: Simon Mahler가 비교 MRI 스캔에서 3D로 인쇄한 자신의 뇌를 들고 있습니다. 대학원생 Yu Xi(Max) Huang이 SCOS 장치를 들고 있습니다. Changhuei Yang과 Charles Liu. (제공: Siyu(Steven) Lin)

"뇌졸중은 본질적으로 뇌경색입니다. 뇌졸중 세계는 심장마비와 뇌경색을 비교하려고 노력해 왔습니다."라고 Liu는 설명합니다. "심장병이 있는 경우, 소파에 앉아 있거나 주방으로 걸어가는 것과 같은 일반적인 상황에서는 심장이 괜찮아 보일 수 있습니다. 하지만 오르막길을 걷기 시작하면 흉통을 경험할 수 있습니다. 심장병의 경우 심장 스트레스 검사를 실시합니다. 이 검사에서 의사는 환자를 러닝머신에 올려놓고 EKG 리드로 심장을 모니터링합니다. 뇌졸중의 경우 심장 스트레스 검사에 상응하는 확장 가능하고 실용적인 검사가 없습니다."

실제로, 숨을 참는 것은 일시적으로 뇌에 스트레스를 주는데, 이는 마치 심장 스트레스 검사에서 오르막길을 걷거나 러닝머신에서 달리는 것이 심장에 스트레스를 주는 것과 비슷합니다. 숨을 참는 동안 혈액량과 혈류는 산소 수치가 낮고 이산화탄소 수치가 높아짐에 따라 증가합니다. 그러면 혈관이 확장되어 혈류 증가의 압력을 완화합니다. 뇌졸중 위험이 높은 환자의 경우, 덜 유연한 혈관이 확장을 방해하여 혈류 역학에 뚜렷한 변화를 일으킵니다.

연구자들은 오랫동안 뇌의 혈액 역학을 측정하기 위한 다양한 영상 기술을 사용할 수 있었습니다. 그러나 이러한 방법은 종종 비용이 많이 들고 침습적이며 일상적인 검진에는 비실용적입니다. 이러한 한계를 피하기 위해 팀은 외부 광학 요소 없이 머리에 놓을 수 있는 레이저 다이오드와 카메라로 구성된 장치를 만들어 가볍고 휴대성이 뛰어나며 비용 효율적입니다.

이 장치는 두개골과 뇌를 통해 적외선을 전송합니다. 머리의 다른 곳에 위치한 카메라는 두개골을 통해 전송된 빛을 포착합니다. 두개골을 통과하여 카메라로 이동하는 동안 빛의 강도가 얼마나 감소하는지 추적함으로써 이 장치는 혈액량의 변화를 측정할 수 있습니다.

레이저와 같은 코히런트 광원이 움직이는 샘플(즉, 흐르는 혈액)에서 산란되면, 스펙클 패턴이라고 알려진 일종의 입자 간섭 패턴이 생성됩니다. 이러한 패턴은 혈액이 뇌를 통과할 때 변동합니다. 혈류가 빠를수록 변동도 빠릅니다. 스펙클 콘트라스트 광학 분광법(SCOS)이라고 하는 이 기술을 통해 연구자들은 뇌의 혈류 속도를 비침습적으로 측정할 수 있습니다.

연구자들은 표준 뇌졸중 위험 계산기를 기준으로 저위험군과 고위험군으로 나뉜 50명의 참가자에게 기기를 테스트했습니다. 숨 참기 운동 중에 그들은 뇌졸중 위험이 높은 사람과 위험이 낮은 사람 사이에서 혈액 역학 변화에 상당한 차이를 발견했습니다.

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구체적으로, 고위험군은 뇌의 산소 수요에 반응하여 혈류 속도가 더 빠르지만 혈액량이 더 적어 경직된 혈관을 통한 혈류가 제한되었음을 시사합니다. 전반적으로 이러한 결과는 뇌졸중 위험과 혈액 역학 측정 간의 생리적 연관성을 확립하여 뇌졸중 진단 및 예방에 대한 이 기술의 잠재력을 강조합니다.

뇌졸중 예방의 미래

이 팀은 결과의 타당성을 강화하기 위해 이러한 연구를 더 광범위한 인구로 확대할 계획입니다. "저희의 목표는 이 개념을 더욱 발전시켜 전문 기술자가 필요 없이 휴대하고, 컴팩트하며, 작동하기 쉬운 상태로 유지하는 것입니다. 저희는 이 디자인이 확장 가능하고 접근성에 대한 저희의 비전과 잘 일치하며, 다양하고 소외된 커뮤니티가 이 기술의 혜택을 누릴 수 있다고 믿습니다."라고 Caltech의 Yang 연구실 에서 박사후 연구원으로 재직 중인 공동 수석 저자 Simon Mahler가 말했습니다 .

연구자들은 또한 머신 러닝을 데이터 분석에 통합하고 병원 환경에서 임상 시험을 수행하여 뇌졸중 예방에 대한 접근 방식의 효과를 테스트하는 것을 목표로 합니다. 그들은 또한 뇌 손상, 발작, 두통을 포함한 다른 신경학적 상태에서의 장치의 적용에 대해서도 흥분하고 있습니다.