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뇌혈관 벽에 생기는 미세한 균열로 발생, 파열되면 망치로 얻어맞은 듯한 통증

뇌동맥류는 뚜렷한 원인이 밝혀지지 않았기 때문에 발병 자체를 예방하는 방법은 없다. 다만 조기에 발견하면 파열되기 전에 뇌출혈을 예방할 수 있으므로 가족력이 있거나 흡연, 고혈압 등 고위험군에 속한다면 건강검진 시 검사를 받아보는 것이 좋다.

윤 교수는 또 "뇌동맥류는 시술이나 수술을 했다고 해서 거기서 끝이 아니다"라고 말했다. 아무리 치료를 잘 했어도 시간이 지나면 다른 곳에 또 다시 생길 수 있으므로 고혈압 등 영향을 줄 수 있는 요인을 철저히 관리해야 한다는 것. 환자는 수술 이후에도 항혈소판제를 꾸준히 복용해야하며 주기적으로 추적 관찰해야 한다.

부풀어 오른 혈관 묶는 '클립결찰술'과 혈관 안을 막는 '코일색전술'로 치료

뇌동맥류의 치료 방법은 크게 혈관 밖으로 하는 수술과 혈관 안으로 하는 수술 2가지로 나눌 수 있다. 머리를 열고 부풀어 오른 혈관 부위를 클립으로 집어 묶는 수술인 '클립결찰술'과 머리를 열지 않고 허벅지 부위 대퇴동맥을 통해 1mm 이하의 얇은 백금 코일을 집어넣어 뇌동맥류에 혈액이 들어가지 못하게 막는 혈관 내 수술인 '코일색전술'이다.

윤 교수는 "치료법은 환자의 상태에 따라 적용하게 되는데 두 가지 방식에는 뚜렷한 장단점이 있다"고 설명했다. 클립결찰술의 경우 재발이나 합병증 가능성이 높을 때, 환자가 젊은 경우, 뇌 표피에 뇌동맥류가 생겼을 때 시행한다. 재발률이 낮지만 뇌를 열고 수술해야 한다는 부담이 있다. 코일색전술은 수술에 비해 부담이 적고 회복이 빨라 고령의 환자에게 많이 시행된다. 다만 재발률이 상대적으로 높다는 단점이 있다. 최근에는 이러한 단점들을 보완하고 뇌동맥류 종류에 따라 최적화된 다양한 수술 및 시술법이 개발되고 있다.

윤 교수는 "클립결찰술은 눈썹이나 관자놀이에 3cm 이하의 작은 구멍을 내는 '미니개두술'로 시행해 절개 부위를 최소화하고 있다"며 "또 코일색전술로 치료하기 어려운 뇌동맥류나 25mm 이상 크기의 거대 뇌동맥류 치료에는 뇌동맥류에 코일이 아닌 스텐트를 삽입해 혈류 방향을 바꿔 치료하는 '혈류변환 스텐트 시술'도 시행되고 있다"고 소개했다.

뇌동맥류가 혈관이 겹쳐 있는 부위에 발생하는 등 시술 난이도가 높은 경우에는 '풍선을 통한 혈류변환 스텐트 시술'이 시행된다. 풍선과 스텐트 시술이 동시에 진행되어 시술 방식의 난이도가 높지만 보다 정교한 시술이 가능하고 안전성이 높다. 또한 혈관이 갈라지는 지점에 발생하는 분지형 뇌동맥류는 경부가 넓어 코일색전술만으로는 부족한데, 이런 경우에는 와이어를 촘촘하게 엮은 금속망인 '뇌혈류차단기(Woven EndoBridge, WEB)'를 뇌동맥류 안에 채워 넣는 방식으로 시술한다.

2D 모니터로 진행하는 수술, "공간 감각 제공에 한계"

치료 기법이 나날이 발전하고 있는 가운데 최신의 영상 기술은 아직 수술 현장에 활발히 도입되지 못하고 있다. 클립결찰술과 코일색전술 두 가지 치료법은 모두 수술 전 영상학적 검사를 통해 진단하고 3차원 뇌혈관 조영술을 통해 수술 전 정확한 혈관의 해부학적 구조를 확인하고 수술을 진행해야 한다.

그런데 3차원 영상을 촬영하더라도 그 영상은 2차원의 모니터에 갇혀 있기 때문에 공간적 감각을 수술자에게 제공하지 못한다. 윤 교수는 "특히 코일색전 수술은 모든 과정이 뇌혈관 조영술이라는 영상기술을 이용해 진행되는데, 뇌혈관 조영 영상기법이 비약적으로 발전했음에도 불구하고 아직도 매우 명확한 한계가 있다"고 말했다.

이에 따라 의료진은 환자의 뇌혈관 영상을 통째로 외우거나 수술 중 다시 3차원 영상을 복습하는 과정을 반복해야 한다. 하지만 이러한 과정이 수술의 위험도를 증가시키고, 복잡하거나 까다로운 뇌동맥류의 치료는 위험에 노출되게 될 수밖에 없다.

윤 교수는 "뇌혈관 수술 전문가로서 보다 명징한 뇌혈관 모형을 손쉽게 구현하고 그것을 실시간으로 수술 중에 이용해서 극도의 신중함과 섬세함으로 대처해야 하는 뇌혈관 질환을 보다 안전하게 수술하고 싶었다"며 신기술 도입 과정을 설명했다.

평소 영상기법과 증강현실을 이용한 뇌수술에 관심을 가지고 있었던 윤 교수는 고려대의료원 교수 간의 연구를 소개하는 교원 런천세미나에서 안암병원 마취통증의학과 고재철 교수의 원천 기술을 접하게 됐다. 고 교수와의 협업을 통해 그가 보유했던 영상기술을 뇌혈관 수술에 응용할 수 있게 됐다.

뇌동맥류를 입체적으로 확인하는 '혼합현실 3D 홀로그래피 기술'

이렇게 개발된 기술이 '혼합현실 3D 홀로그래피 기술'로, 환자의 뇌혈관을 3차원 혈관모델로 구현한다. 이 기술로 진료진은 실시간으로 중첩 혈관 등 위험 부위를 360도로 확인할 수 있다. 윤 교수는 "코일색전 수술 시 환자의 뇌동맥류 사진을 3차원 공간에 재현해 실시간으로 보면서 수술이 가능해지면서 정상 조직의 손상을 최소화하고 보다 안전한 수술이 가능해졌다"고 소개했다.

그는 "기존의 한계를 극복할 수 있음과 동시에 수술자에게 매우 강력한 시각적 자극을 줌으로써 사람마다 다른 각도와 크기를 보이는 복잡한 뇌혈관 구조물을 보다 쉽게 외울 수 있도록 도와준다"고 말했다.

3D 홀로그래피 기술의 도입은 보다 안전하고 성공적인 수술 결과로 이어지고 있다. 윤 교수는 "지금까지 120례 이상의 뇌동맥류 코일색전 수술에 이 기술을 적용한 결과 모두 성공적으로 수술을 마칠 수 있었다"고 말했다. 특히 모동맥(동맥류를 품고 있는 뇌동맥)과 동맥류의 경계가 불명확하고 매우 큰 동맥류를 치료할 경우 미세 도관을 비롯한 기구들이 동맥류를 뚫거나 정상 혈관을 손상시킬 수 있는 가능성이 높아지는데, 이 기술을 사용해 안전하게 수술할 수 있었다고 설명했다.

이 기술을 수술에 적용했을 때의 효과 측정을 위해 여러 항목을 살핀 결과에서도 매우 유용했다는 결론이 도출됐다. 윤 교수는 "동맥류와 모체 동맥 사이의 각도 평가, 중첩된 혈관의 해부학적 확인, 위험한 동맥류 벽의 재확인, 미세 카테터 팁의 위치 추정 등 다양한 항목에서 높은 효과가 평가됐다"고 말했다. 특히 가장 효과가 높았던 항목은 뇌혈관의 복잡함과 영상의 2차원적 한계에 의한 혈관 겹침 때문에 생기는 혼동이 크게 줄었다는 점이다. 이로써 수술을 보다 쉽고 안전하게 시행할 수 있었다고 한다.

이 기술에 대한 학계의 관심도 크다. 윤 교수는 '2024년 대한신경외과학회 정기학술대회', '2023년 대한뇌혈관내치료의학회(KoNES) 여름학술대회(ASCENT)', '2023년 연세대 신경외과학교실 창립 60주년 기념 학술대회' 등에 초청받아 이 기술에 대한 강연을 진행했다.

2024년 9월 서울에서 개최된 '제17차 한일뇌혈관외과학회 학술대회(JKJC 2024)'에서도 강연을 했다. 이 기술에 대한 연구 발표로 '2023년 대한뇌혈관외과학회 동계집담회'에서 최우수 연제상을 수상한 바 있으며, 미네소타 의대 신경외과 동문들의 모임인 '페이튼 소사이어티(Peyton Society) 심포지엄', '2023년 대한신경외과학회 정기학술대회', '2022 이중신경 혈관 심포지엄(Bi-Neurovascular Symposium)' 등 국내·외 학술대회에서 발표해 주목을 끌었다.

윤 교수는 이 기술이 의료진의 교육에도 유용하게 활용될 것이라 내다봤다. 그는 "이 기술을 코일색전술과 클립결찰술에 사용했을 때 수술자의 뇌혈관의 해부학적 암기능력을 향상시키고 수술 전 전략의 수립은 물론 수술 경험이 적은 전공의와 임상 강사 수련에도 널리 활용할 수 있다는 것을 확인했다"고 말했다. 또한 "향후 가상현실 수술 교육 시뮬레이션, 홀로그래피를 이용한 뇌수술 내비게이션 개발, 환자 설명용 공동망 시뮬레이터 등의 분야로 확대·발전시킬 수 있을 것"이라고 내다봤다.