나이를 먹게 되면 무릎 통증으로 고생하는 사람들이 많다. 약물치료를 해야하나, 수술을 해야하나, 이런저런 고민에 쌓인 무릎통증 환자들에게 반가운 연구결과가 나왔다.

아주대병원 재활의학과 윤승현 교수와 정형외과 박도영 교수 연구팀은 2018년 8월부터 2022년 4월까지 외래를 방문한 무릎 골관절염 환자 32명을 대상으로 내전근관 차단술 환자군(A 환자군, 16명)과 위약 환자군(B 환자군, 16명)으로 나눠 비교 분석했다.

대개 무릎 통증을 줄이기 위해 약물치료를 비롯해 운동치료, 주사치료, 수술 등을 시행하는 데, 이번 대상자 32명은 마약성 진통제를 사용해도 통증 조절이 충분하지 않고, 신체기능 저하로 수술이 힘든 환자였다.

A 환자군은 내전근관 차단술을 시행하고, B 환자군에는 위약을 넙다리빗근에 주사했다. 내전근관 차단술은 국소 마취 하에 무릎의 내측 피부 감각을 담당하는 복재신경이 지나가는 경로(내전근관)에 신경차단술을 시행하는 것. 신경차단술은 통증을 느끼는 신경에 국소마취제를 주입 및 마취해 일시적으로 통증을 느끼지 않도록 하는 시술이다.

연구팀은 두 환자군에서 주사 전, 주사 4주 후 무릎 통증을 알아보는 ‘통증 수치평가척도(numerical rating scale, NRS)’와 신체기능 지표인 ’골관절염 통증 및 기능 설문지(WOMAC, Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis index)‘의 변화를 확인했다.

그 결과 주사 4주 후 A 환자군에서만 통증 수치평가척도와 골관절염 통증 및 기능 설문지 점수가 뚜렷하게 개선됐다. 특히 A 환자군의 통증 수치평가척도는 일상생활이 불가능한 정도의 심각한 통증인 7.1에서 일상생활이 가능한 수준인 4.9로 감소했다.

박도영 교수는 22일 헬스코리아뉴스에 “내전근관 차단술이 수술이 어려울 정도로 신체기능이 저하되고, 무릎 통증이 심한 골관절염 환자에서도 통증을 줄이는데 효과적임을 확인했다”며, “단 1회로 최소 4주간 효과가 지속되고, 통증 감소 효과를 높이기 위해 병행치료하는 스테로이드 사용이 필요 없어 당뇨 환자도 고혈당 위험 없이 시술을 받을 수 있는 등 여러 장점이 있다”고 설명했다.

윤승현 교수도 “이번 연구를 통해 무릎 통증이 심하지만 명확하게 통증을 줄일 수 없었던 일부 환자에게 안전하고, 효과적인 새로운 대안을 제시할 수 있게 됐다”며, “보다 많은 환자들이 삶의 질을 개선할 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다.

이번 연구결과는 2022년 11월 국제학술지 International Journal of Environmental Research and Public Health(국제 환경연구 및 공중보건 저널)에 ’Efficacy of adductor canal block on medial knee pain in patients with knee osteoarthritis: a randomized single-blind placebo-controlled study(내측 무릎 골관절염 환자에서 내전근관차단술의 효과: 무작위 단일맹검 위약-대조군 연구)‘란 제목으로 게재됐다. 

 

국내 연구팀이 수술 중 대량 수혈의 필요성을 높은 정확도로 실시간 예측하는 인공지능 모델을 개발하는데 성공했다. 대량 수혈은 1시간 동안 3팩 이상의 적혈구를 수혈하는 수술 중 행위로, 고위험 환자 수술시 위급상황을 막고 치료결과를 개선하는데 도움이 될 것으로 기대된다.

서울대병원 산부인과 이승미 교수 연구팀의 성과다.  

수술 중 대량 출혈은 합병증을 유발할 뿐만 아니라 사망에까지 이를 수 있어, 적시 수혈을 통해 출혈을 조절해야 한다. 연구팀이 개발한 예측 모델은 수술 중 대량 수혈 위험도를 실시간으로 계산할 수 있을 뿐 아니라, 수혈 시작 10분 전에 정확도 높은 예측이 가능해 이런 문제를 해결할 수 있다. 

적절한 대량 수혈 처리 및 관리를 위해서는 여러 의료진이 한 팀을 이루고 혈액제제를 준비하는 등 시간이 소요되며, 긴박한 수술 상황에서 이러한 시간 소요를 최소화하기 위해서는 수혈 시점을 조기에 정확히 예측하는 것이 무엇보다 중요하다.

기존의 간 이식, 심장 수술 등 고위험 수술 상황에서 대량 수혈을 예측하기 위한 연구들이 다수 진행되어 왔으나, 높은 예측 성능을 입증한 모델은 부재했다. 기존 연구들은 수술 중 매개변수를 고려하지 않고, 전적으로 수술 전 요인만을 고려했기 때문인 것으로 분석된다.

연구팀은 마취통증의학과 이형철 교수 연구팀과 함께 대량 수혈에 대한 수술 전 예측 모델을 1차로 구축하고, 환자 산소포화도, 혈역학 모니터링 데이터 등 수술 중 매개변수를 통합한 ‘실시간 수술 중 대량 수혈 예측 모델’을 최종 구축했다.

연구팀은 개발한 예측 모델 성능 평가를 위해, 지난 2016~2019년 간 서울대병원과 2020~2021년간 보라매병원에서 수술 중 침습적 혈압 모니터링을 받은 환자 총 1만 8480명의 데이터를 활용하여 기존 모델과 새로 개발한 모델 간 대량수혈지표 성능을 비교 분석했다. 대량수혈지표는 수술 시작 10분 후 수술 중 활력 징후 기록에서 추출한 수술 중 특징을 사용해 대량 수혈 위험도를 계산한 값이다.

분석결과, 연구팀에서 개발한 ‘실시간 수술 중 대량 수혈 예측 모델’은 AUROC(Area Under ROC) 0.972의 높은 측정 결과를 나타내, 결과적으로 예측 성능이 매우 우수한 것으로 나타났다. 이는 수술 전 예측 모델(AUROC 0.824)을 훨씬 능가하는 정확도다. AUROC(Area Under ROC)는 예측 모델의 성능을 평가하는 지표로, 1에 가까울수록 성능이 우수함을 의미한다.

이는 실시간 수술 중 예측 모델을 활용하면 대량 수혈의 필요성을 조기에 파악 가능해져 수술 중 고위험 환자에게 적시에 개입할 수 있음을 시사한다.

서울대병원 산부인과 이승미 교수는 “연구팀이 개발한 ‘실시간 수술 중 대량 수혈 예측 모델’은 예측 정확도가 높아, 대량 수혈이 필요한 고위험 환자군을 조기에 선별해 치료할 수 있는 가능성을 확인했다”며 “향후 전향적 후속 연구를 통해 수술 현장에서 인공지능을 이용한 임상의사결정지원시스템(CDSS)에 적용할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구결과는 세계적 과학 학술지인 ‘JAMA Network Open’ 저널에 2022년 12월 14일자로 게재됐다.

 

소아암 생존율이 높아지면서 치료 후 삶의 질을 높이기 위해 다양한 방법이 모색되고 있다. 삶의 질을 크게 좌우하는 것 중 하나는 치아 건강이다. 건강한 조혈모세포를 이식해 암을 치료하는 조혈모세포이식을 받은 소아암 환자는 치아 발육 이상이 발생하고, 어린 나이에 항암치료를 시작할수록 이상 범위가 더 광범위하다는 연구 결과가 나왔다.

가톨릭대학교 서울성모병원 치과교정과 김윤지(교신저자)‧소아청소년과 정낙균(공동저자) 교수팀은 가톨릭중앙의료원 산하 익명화 된 의료 빅데이터 자료(CMC data warehouse)를 이용해 연구를 시작했다. 2009년부터 2019년까지 서울성모병원 소아청소년과에 내원하여 조혈모세포이식을 받은 10세 이하의 환자 중, 조혈모세포이식 후 치과 파노라마 엑스레이 사진을 촬영한 153명을 선별했다. 나이에 따라 4개 그룹(2.5세 이하, 2.6~5.0세, 5.1~7.5세, 7.5~10세)으로 나누고, 각 그룹에 따른 치아 결손, 왜소치, 치근 형성 이상을 조사했다.

연구 결과 치아의 발육이 일어나는 어린 나이에 항암치료를 받은 환자일수록 치아발육 이상이 더 광범위하게 발생하였고, 항암 치료가 늦을수록 치아 발육 부전, 왜소치, 치근 형성 이상이 적었다. 즉, 치아가 만들어지는 연령에 항암치료 치료를 받은 환자는 치아 발육 이상이 발생한다는 것을 입증한 것이다. 

 

치과교정과 김윤지 교수는 “서울성모병원은 조혈모세포 이식 증례수가 국제적으로 많기 때문에, 항암 치료를 받은 치과 환자의 진료 경험이 풍부해, 이런 환자분들중에서 특이한 점을 발견하여 시작한 연구”라며, “치아가 불편하지 않아야 음식을 잘 먹을 수 있고 영양소를 고르게 섭취할 수 있기 때문에 성장해야 하는 소아암 환자의 치아 건강은 중요하다. 항암 치료 후 삶의 질을 높이기 위해 항암 치료 전후 정기적인 치과 검진이 필수”라고 강조했다.

소아청소년과 정낙균 교수는 “서울성모병원은 조혈모세포 이식 환자들의 이식전 처치 시 치과 진료를 의뢰해왔고, 치과 협진이 매우 원활하다”며, “장기간의 축적된 자료를 분석한 결과, 치아 발육 이상의 상관관계를 입증한 연구로 향후 어린 나이에 조혈모세포이식을 하는 경우 이식치료 전후로 치아발달에 영향을 최소화하는 노력이 필요함을 제시한 것”이라고 의미를 부여했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘PLOS ONE’ 2022년 12월호에 게재되었다.

 

최근 서울대병원 연구진이 국내 인공지능 판독 보조 소프트웨어를 활용해 흉부 X선 영상에서 폐 결절 검출률을 향상시킨 것으로 확인됐다.

서울대병원 영상의학과 구진모·남주강 교수는 2020년 6월부터 2021년 12월까지 서울대병원 건강증진센터의 건강검진 수검자 1만476명을 대상으로 상용화된 인공지능 기반 CAD(컴퓨터 보조 진단 시스템)가 흉부 X선 영상에서 폐 결절의 검출률을 향상시킬 수 있는지 조사하기 위해 무작위 배정 임상시험을 진행했다. 기존에 다양한 인공지능 기반의 CAD 소프트웨어가 제안되었지만, 전향적으로 검증된 사례는 거의 없었다.

연구팀은 수검자를 두 그룹으로 나눠 ▲인공지능 사용군(5238명) ▲인공지능 비사용군(5238명)으로 무작위 배정하고 수검자들의 흉부 X선 영상을 판독했다.

인공지능 사용군의 경우 루닛 인사이트를 활용해 인공지능이 병변을 컬러맵으로 표시해주면 영상의학과 전문의가 이 결과를 참고해 최종 판독했고, 인공지능 비사용군의 경우 영상의학과 전문의가 인공지능 기반 CAD 활용 없이 흉부 X선 영상을 해석했다.

 

그 결과, 인공지능 사용군의 폐 결절 검출률은 0.59%(5238명 중 31명)로, 비사용군의 0.25%(5238명 중 13명)에 비해 약 2.4배 유의미하게 높았다.

[표1] <임상시험 주요 결과 요약>

결과	인공지능 사용군	인공지능 비사용군	교차비
폐 결절 검출률	0.59% (31/5238)	0.25% (13/5238)	2.4
가의뢰율	45.9% (56/122)	56.0% (56/100)	.67
양성 보고율	2.3% (122/5238)	1.9% (100/5238)	1.2
CT 시행률	46.3% (2425/5238)	47.0% (2461/5238)	.97
악성폐결절 검출률	0.15% (8/5238)	0.0% (0/5238)	17.0
폐암 검출률	0.11% (6/5238)	0.0% (0/5238)	13.0

연구팀은 또 인공지능 사용 시 결절이 없는데 있다고 보고되는 가양성이 증가해 불필요한 검사를 하게 될 우려가 있을 수 있어, 양군 간 가의뢰율(전체 양성으로 보고된 환자 중 CT에서 의미 있는 결절이 없는 환자의 비율)을 비교했다.

그 결과, 가의뢰율은 인공지능 사용군에서 45.9％, 비사용군에서 56.0%로 의미 있는 차이가 없었다. 이는 인공지능을 활용 시 불필요한 추가 검사를 증가시키지 않으면서 결절 검출률을 높일 수 있음을 시사한다.

연구팀은 “실제 임상환경에서 시행된 이번 무작위 임상시험을 통해 흉부 X선 영상에서 암 사망의 가장 큰 원인인 폐암의 주요 소견인 폐 결절 검출률을 높였다는 점에서 인공지능의 유용성을 확인할 수 있었다”고 강조했다.

다만 이 임상시험은 인공지능 결과를 참고해 영상의학과 전문의가 최종 판독한 것이며, 인공지능 단독 판독의 경우 가양성이 증가한다는 것이 보고 됐을 뿐 아니라 불필요한 방사선 검사의 증가 등의 위험이 존재하기 때문에 해당 연구 결과의 확대 해석에 주의를 부탁했다.

영상의학과 구진모 교수는 “이번 연구는 인공지능 모델을 의료영상에 적용했을 때 유의미한 효과를 본 세계 최초의 전향적 무작위 임상시험”이라며 “흉부 X선 검사에서 인공지능 사용 시 폐 결절의 검출률이 증가되면서 가의뢰율은 높아지지 않았다는 것은 인공지능을 이용해 판독자가 폐암 등 중요 소견을 보다 효과적으로 찾아낼 수 있음을 보여준 의미 있는 결과”라고 말했다.

이번 연결과는 의료영상 분야 최고 권위의 국제학술지인 ‘래디올로지(Radiology)’ 최신호에 게재됐다.

 

국내 연구진이 천식을 악화시키는 것으로 알려진 ‘혈관 신생’을 조절하는 물질의 기전을 규명해 의료계의 주목을 받았다. 순천향대 부천병원 호흡기알레르기내과 장안수 교수팀은 이같은 내용의 연구성과를 국제면역학술지(Allergy 2023, IF: 14.71) 1월호에 ‘천식 바이오마커로서의 Angiomotin 및 Angiostatin: 기도 개형 및 염증 조절에 대한 시사점’이라는 제목으로 발표했다.

장 교수팀이 발표 논문에 따르면, 천식은 만성화되면 기도가 염증에 의해 손상과 회복을 반복하면서 구조적 변화가 이루어지며, 이것을 ‘기도 개형’이라고 부른다. 기도 개형은 천식을 악화시키는 것으로 알려져 심한 천식으로 진행하기 전 이를 억제하기 위한 중요한 지표로 사용된다.

장 교수팀은 이번 연구를 통해 기도 개형에 영향을 주는 것으로 알려진 ‘혈관 신생’에 관여하는 물질인 Angiomotin과 Angiostatin이 천식을 악화시키는 기전을 밝히고, 천식 악화를 막고 치료 결과를 개선할 생체표지자로 활용할 수 있음을 규명했다.

장안수 교수는 “기도 벽의 미세혈관 변화는 기도 부종과 직경 감소를 일으키며, 기도 개형 관련 중재자 분비를 증가시킴으로써 기도 염증을 악화하고 기도 개형을 일으킨다”며, “이번 연구를 통해 혈관 신생 단백인 Angiomotin이 천식의 중요 원인인 집먼지진드기 처치 시 증가하고, 혈관내피성장인자(VEGF)와 단백질 인산화 효소(AKT, p38 MAPK)에 의해 조절된다는 것을 밝혀냈다”고 말했다.

이어 “Angiostatin으로 처리된 Angiomotin 세포에서 혈관내피성장인자 신호 전달 경로가 효과적으로 억제된다는 것을 확인해 Angiomotin과 Angiostatin 사이에 직접적인 기능적 연관이 있음을 밝혔다”고 설명했다.

연구팀은 “향후 혈관 신생을 조절하는 두 가지 물질의 신호 전달 경로를 억제함으로써 혈관 신생을 막고 기도 개형을 조절하는 새로운 천식 치료법을 개발할 수 있을 것”으로 기대하고 있다.