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임상 빅데이터 분석 놀라운 진화.. “수학으로 ADHD 진단 가능”

강남세브란스 김은주 교수팀, 위상수학으로 ADHD 아동 뇌영상 분석 빅데이터가 ADHD 특성 파악 및 진단에 활용될 가능성 탐색

 빅데이터는 다양한 산업 분야에서 신가치 창출에 활용되고 있으며, 의학 분야에서도 임상 관련 데이터를 분석해 질병에 대한 새로운 진단 및 치료 방법을 제시하는 연구가 점차 활성화되고 있다. 최근 강남세브란스병원 정신건강의학과 김은주 교수와 경성현 박사 연구팀은 빅데이터 기반의 ‘위상수학(topology)' 분석을 활용해 주의력 결핍 과잉행동 장애(ADHD) 아동의 뇌영상을 구분하는 새로운 연구 결과를 발표했다.


 흔히 ADHD라 불리는 ‘주의력결핍과잉행동장애’는 소아청소년기의 대표적인 뇌질환으로 학습 부진, 게임 중독 등의 행동 문제를 일으키는 대표적 원인이다. 그동안 주의력 결핍 과잉행동 장애는 부모나 선생님의 보고, 설문지 작성, 행동 관찰 등의 방법에 의존하여 진단했기 때문에 뇌영상 자료 등이 실제 임상에서 활용되지는 않았다.


 이번 강남세브란스병원 김은주·경성현 연구팀은 객관적 신경생물학적 데이터에 위상수학 데이터 분석 방법을 뇌영상 분석에 적용한 연구를 실시해 진단의 신뢰성을 높이고, 뇌영상이라는 객관적 데이터에 근거해 질환을 진단할 수 있는 길을 제시한 것이다. 위상수학(topology, 토폴로지) 데이터 분석은 데이터 사이의 유사성을 찾아 일종의 형태(네트워크)를 만들어 냄으로써 기존에 보이지 않던 데이터 특성을 시각적으로 보이는 연구 방법이다.


 김은주·경성현 연구팀이 400여 명의 주의력 결핍 과잉행동 장애(ADHD) 환자 및 정상발달 아동의 뇌영상(fMRI) 자료를 위상수학 데이터 방법론으로 분석한 결과를 시각화 한 그래프는 아래 <그림 1>과 같다.


 연구 결과에 따르면 그래프 상의 노드가 파란색일수록 뇌영상 상에서 ADHD 아동에서 나타나는 질환요소가 거의 없는 정상발달 아동군, 붉을수록 그 반대로 큰 환자 군이라고 해석할 수 있다. 또한, 연구팀은 분석을 통해 정상 아동에서는 노드가 파란색일수록 지능지수(IQ)가 높고, ADHD(주의력 결핍과잉행동장애) 아동군에서는 노드가 붉을수록 증상도가 심하고, 동반되는 다른 정신과적 질환의 수도 증가한다는 것을 밝혔다. 뿐만 아니라, 정상군이나 환자군 둘 중 하나로만 진단하던 기존의 분석법과 달리 위 그래프에서 초록 또는 노란색으로 표시되는 노드 구간을 ‘ADHD 구분이 모호한 영역’으로 구분해 시각화할 수 있게 됐다.


 김은주 교수는 “주의력결핍과잉 행동장애 연구에 뇌영상 데이터를 활용하기 위해 위상수학 데이터 분석을 처음으로 적용한 것이다. 거대하고 복잡한 임상 자료를 분석해 그 안에서 새로운 패턴을 발견하고, 이를 통해 주의력결핍과잉 행동장애 환자의 특징을 객관적으로 범주화한 것이다”라고 연구의 의의를 밝혔다.
 
 공동 연구자인 경성현 박사는 “실제로 빅데이터가 질병 진단이나 환자 특성 파악에 어떻게 활용될 수 있는지를 확인했다”며 “ADHD 환자 뿐 아니라 다른 환자군의 특성 분석에도 활용될 수 있는 만큼, 차세대 의학의 미래를 보여주는 기초 연구가 되기를 바란다”고 말했다.연구 결과는 지난해 9월, 미국 공공과학 도서관 온라인 국제학술지인 PLoS One(임팩트 지수=3.23)에 소개됐다.


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긴 연휴 후에도 계속 피곤하다면 ...‘만성 피로 증후군’ 의심 긴 명절 연휴가 지나면 많은 사람들이 명절 후유증을 호소한다. 장시간의 음식 준비, 장거리 운전, 가족 모임에서의 긴장과 스트레스는 우리 몸에 피로를 쌓이게 만든다. 하지만 충분히 쉬어도 피로가 풀리지 않고 일상생활이 어려울 정도로 심한 피로감을 느낀다면, 단순한 피로를 넘어선 문제일 가능성을 의심해야 한다. 그중 하나가 바로 ‘만성 피로 증후군’이다. 만성 피로 증후군은 명확한 의학적 원인이 밝혀지지 않았지만, 지속적이고 심각한 피로감을 특징으로 하는 질환으로 알려져 있다. 이 질환의 가장 큰 특징은 충분히 쉬어도 피로가 해소되지 않는다는 점이다. 또 피로가 6개월 이상 지속되고 일상적인 활동조차 어렵게 만들며, 기억력과 집중력 장애, 두통, 인후통, 림프샘 압통, 근육통과 다발성 관절통, 수면 후에도 상쾌하지 않은 느낌, 운동 후 심한 권태감 등의 증상이 동반된다. 이 중 4가지 이상의 증상이 나타날 경우 만성 피로 증후군을 의심할 필요가 있다. 박세진 가톨릭대학교 인천성모병원 가정의학과 교수는 “만성 피로 증후군은 여러 가지 감염, 극심한 스트레스, 독성 물질 노출, 중추신경계 장애 등 여러 요인이 영향을 미칠 수 있다”며 “특히 여성과 노인에서 더 많