첨단 광 및 초음파 단층탄성기법을 이용한 근감소증의 조기진단 및 개선방안 연구

국문 초록 (Abstract)

노화, 운동부족, 생활습관 등의 다양한 요인에 따라 근육세포의 합성과 분해의 불균형이 민감하게 일어나 근육조직의 손실 현상, 즉 근감소증이 나타날 수 있다. 이와 동반되는 근력의 감소는 부상이나 질환 유발 가능성을 증가시키고 독립적인 생활의 제한과 사망률의 증가로 진행되어 삶의 질을 급격히 떨어뜨리는 악순환을 야기한다. 반면 신체활동이나 운동으로 근수축 활동을 유지 혹은 증가시키면, 인체는 세포조절 반응에 의해 골격근과 관련된 조직들이 재생되고 기능이 회복되어 부상과 질환의 위험으로부터 벗어날 수 있게 된다.
근육량의 변화 대한 운동생리학 및 처방에 관한 기초연구는 생화학적 혹은 분자생물학적 분석을 통해 기전을 제시하고 있다. 한편 기초연구 결과들을 인체를 대상으로 임상적 분석과 진단에 적용하기 위해서는 비침습적 분석 결과와 얼마나 일치하는지를 규명할 필요성이 있다.
현재까지는 주로 DEXA를 이용하여 사지 근육량을 측정하고 키의 제곱으로 나눈 근육질량지수(ASM/ht2)으로 근감소증을 정의한다. 그 밖에 진단 분석의 정확도를 높이기 위해 CT나 MRI 등을 이용한 방법들이 이루어지고 있다. 하지만 많은 운동생리학 연구에서 진단의 정확도, 방사선 생체 이온화 문제, 비용 등의 문제로 정확도가 낮은 체질량지수(kg/m2)나 생체전기저항법을 이용한 신체조성을 추정하는 방법을 대안적으로 이용하고 있다.
초정밀 광 단층 촬영법(OCT)은 빛을 이용한 첨단 실시간 단층촬영기법으로서 생체조직을 고해상도, 비침습적으로 촬영할 수 있는 첨단 기술이다. 방사선을 이용하는 장비들과는 달리 생체이온화를 야기시키지 않고 MRI와 비교하면 매우 저렴하다. 최근 고해상도 조직 탄성영상을 획득하는 초정밀 광단층탄성법(OCE)이 시도되고 있다. OCT 분야에서 조직의 탄성을 측정해보려는 시도가 선진국에서 최근에 시작되고 있지만 아직 근육연구에 적용된 예가 없고, 국내에서는 OCT를 이용하여 조직의 탄성을 측정하는 기술이 개발된 예가 없다. 한편 고해상도 초음파를 이용한 단층촬영(HRUS) 및 탄성법(HRUSE)이 최근 개발되고 있는데 초음파는 공간해상도 및 영상심도면에서 OCT 및 OCE와 상호보완적이어서, 광 및 초음파를 융합하여 근육의 구조 및 탄성을 측정하는 최초의 시도를 하고자 한다.
현재까지 본 연구팀에서 개발한 OCT를 이용한 근육조직의 미세구조를 고해상도로 촬영한 결과, 근다발의 뚜렷한 구조를 영상화할 수 있었다. 정상근육에 비해 근손실이 나타난 근육에서의 근다발의 크기가 감소했음을 확인할 수 있었다. 따라서 H&E staining법과 같은 기존의 근육의 구조를 확인하기 위해 근육을 채취하지 않고도 근감소현상을 구별할 수 있는 가능성을 제시할 수 있다.
또한 고해상도에서 초음파와 탄성단층촬영 기술이 접목되면 이러한 근감소증을 보다 명확하게 진단해 낼 수 있을 것으로 예상된다.
근감소증의 사회적 관심과 수요가 증가함에 따라, 운동생리학적 기초연구와 임상적 진단에 적용 가능한 정확성과 재현성이 확보되고, 인체에 축적되는 위해성이 적고 경제적인 비용으로 근육량의 변화 추이도 관리할 수 있는 연구·진단 목적의 분석 기기의 필요성이 갈수록 증대되고 있는 실정에 맞추어, 본 융복합연구팀은 2년에 걸친 연구과제를 통해 1) 근감소증 개선과 그 진단을 목표로 현재까지 개발된 OCT와 HRUS를 이용하여 근손실의 진행과정을 시점별로 측정하면서 근감소증으로의 유병과정을 규명하는 1차 기초연구를 실시하고자 하며, 2) 기존 보유한 OCT를 개선하여 비침습적이면서도, 보다 깊은 부위까지 측정범위가 강화되고, 근육의 탄성적 특성 분석법이나 침습적 관절경과의 결합 등 다각적인 분석이 가능한 OCE 기반 영상기기를 제작하여, 3) OCE와 HRUSE를 이용하여 근질환에 대한 임상적 분석진단에 적용할 수 있는 2차 응용연구로 확대하고자 한다.