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신경조절치료

뇌심부자극술

Deep Brain Stimulation

뇌심부자극술(deep brain stimulation, DBS)은 뇌의 특정 부위에 전극을 삽입하고 고주파 전기 자극을 가하여 비정상적 신경 회로 활동을 조절하는 신경외과적 치료법이다.

2026-03-29

한눈에 보기

DBS는 약물 치료에 충분히 반응하지 않는 파킨슨병, 본태성 진전, 디스토니아의 표준 수술 치료이다. 시상하핵(STN) 또는 담창구내절(GPi)에 전극을 삽입하여 지속적 전기 자극을 가한다. 파킨슨병에서 운동 증상을 약 50~70% 개선하고 약물 용량을 30~50% 감량할 수 있다 [1]. 가역적 시술로, 자극 조건 변경이나 장치 제거가 가능하다는 장점이 있다.

정의 및 개요

뇌심부자극술(deep brain stimulation, DBS)은 뇌의 특정 목표핵에 미세 전극을 정위적(stereotactic)으로 삽입하고, 가슴 피하에 이식한 자극 발생기(implantable pulse generator, IPG)로부터 지속적 고주파 전기 자극을 가하여 비정상적 신경 회로 활동을 조절하는 신경외과적 시술이다.

1987년 Benabid 등에 의해 진전 치료에 최초 도입된 이후, 파킨슨병, 본태성 진전, 디스토니아에 대한 효과가 대규모 무작위 대조 시험으로 입증되었다 [1][3]. 전 세계적으로 20만 명 이상의 환자에게 시행되었으며, 현재도 적응증이 확대되고 있다 [4].

원리 및 기전

작용 기전

DBS의 정확한 기전은 완전히 규명되지 않았으나, 고주파(130~180 Hz) 전기 자극이 목표 부위의 비정상적 신경 활동 패턴을 변조(modulate)하는 것으로 이해된다. 과거에는 '기능적 병변' 효과로 설명했으나, 현재는 병적 진동(pathological oscillation) 억제, 신경 전달 물질 방출 변화, 신경 가소성 촉진 등 복합적 기전이 제시된다 [4].

자극 목표

  • 시상하핵(subthalamic nucleus, STN): 파킨슨병에서 가장 흔한 목표. 운동 증상 개선과 약물 용량 감량 효과가 우수하다.
  • 담창구내절(globus pallidus internus, GPi): 파킨슨병의 이상운동증 조절 및 디스토니아 치료에 사용된다 [3].
  • 시상복중간핵(ventral intermediate nucleus, VIM): 본태성 진전 치료의 표준 목표이다.

적응증

파킨슨병

약물 치료 후 운동 동요(motor fluctuation)와 이상운동증(dyskinesia)이 발생한 중등도~진행성 파킨슨병이 가장 대표적인 적응증이다. EARLYSTIM 연구에서는 운동 합병증이 초기에 나타난 환자에서도 DBS가 약물 단독 치료보다 우수한 결과를 보여주었다 [2].

본태성 진전

약물(프로프라놀롤, 프리미돈)에 반응하지 않는 중증 본태성 진전에서 VIM-DBS가 효과적이며, 약 80~90%의 환자에서 진전이 유의미하게 감소한다.

디스토니아

전신형 또는 분절형 디스토니아에서 GPi-DBS가 증상을 약 50~70% 개선시키는 것으로 보고되었다 [3]. DYT1 유전자 변이에 의한 원발성 디스토니아에서 효과가 가장 우수하다.

확대 적응증

강박장애(OCD), 치료 저항성 우울증, 뚜렛 증후군, 간질 등에서 연구가 진행 중이며, 일부는 제한적 승인을 받았다 [4].

수술 과정

수술 전 평가

다학제 팀(신경과, 신경외과, 신경심리, 정신건강의학과)이 수술 적합성을 종합 평가한다. 뇌 MRI로 목표핵 위치를 확인하고, 신경심리검사로 인지 기능을 평가한다.

전극 삽입

정위 프레임(stereotactic frame) 또는 로봇 보조 시스템을 이용하여 목표핵에 정확히 전극을 삽입한다. 미세전극 기록(microelectrode recording)으로 목표 위치를 전기생리학적으로 확인한다. 파킨슨병의 경우 각성 수술로 진행하여 실시간 증상 변화를 확인하는 방법이 전통적이었으나, 최근에는 전신 마취 하 영상 유도 시술도 증가하고 있다.

자극기 이식

가슴 쇄골 하방 피하에 IPG를 이식하고, 두피 아래를 통과하는 연장선으로 뇌 내 전극과 연결한다.

프로그래밍

수술 후 2~4주째부터 자극 조건(전압, 주파수, 펄스폭, 자극 접점)을 최적화하는 프로그래밍을 시작한다. 최적 조건을 찾기까지 수개월이 소요될 수 있다.

치료 효과

파킨슨병

대규모 무작위 대조 시험에서 STN-DBS는 약물 비투여 상태(off-medication)의 운동 증상을 약 50~70% 개선시켰다 [1]. 약물 투여 상태의 이상운동증도 약 60~70% 감소하며, 레보도파 일일 용량을 약 30~50% 줄일 수 있다. 5년 이상 장기 추적에서도 진전, 강직에 대한 효과는 유지되나, 보행 장애와 언어 장애에 대한 효과는 시간이 지나면서 감소하는 경향을 보인다.

디스토니아

GPi-DBS 후 Burke-Fahn-Marsden 디스토니아 점수가 약 50~70% 개선되며, 효과가 수개월에 걸쳐 점진적으로 나타나는 것이 파킨슨병과 다른 점이다 [3].

부작용 및 합병증

수술 관련

두개내 출혈(1~2%), 감염(3~5%), 전극 이동, 피부 미란 등이 보고된다 [4].

자극 관련

자극 조건에 따라 구음 장애, 근수축, 감각 이상, 균형 장애 등이 발생할 수 있으나, 자극 조건 변경으로 대부분 조절 가능하다. 일부 환자에서 기분 변화, 충동 조절 장애가 보고되므로 정기적 추적 관찰이 필요하다.

최신 동향

방향성 전극(directional lead), 적응형 자극(adaptive DBS, aDBS), MRI 호환 장치 등 기술 발전이 빠르게 이루어지고 있다 [5]. 적응형 DBS는 뇌 신호를 실시간 분석하여 필요할 때만 자극을 가하는 방식으로, 배터리 수명 연장과 부작용 감소가 기대된다.

자주 묻는 질문

약물 치료에 충분히 반응하지 않거나, 약물 부작용(이상운동증)이 심한 파킨슨병 환자가 가장 대표적인 대상이다. 본태성 진전, 약물 난치성 디스토니아에서도 시행된다. 일반적으로 레보도파 반응성이 있는 파킨슨병, 인지 기능이 보존된 환자에서 효과가 좋다 [1].

모든 뇌수술에는 위험이 따르지만, DBS의 심각한 합병증 발생률은 비교적 낮다. 두개내 출혈 약 1~2%, 감염 약 3~5%, 전극 이동 등이 보고된다 [4]. 경험 많은 센터에서 시행할 경우 안전성이 높으며, 시술의 가역성이 큰 장점이다.

완전히 약을 중단하는 것은 아니다. DBS는 약물 효과를 보강하고 약물 용량을 줄이는 역할을 한다. 연구에 따르면 STN-DBS 후 레보도파 용량을 약 30~50% 감량할 수 있으며, 운동 증상은 약 50~70% 호전된다 [1].

비충전식 배터리는 약 3~5년, 충전식 배터리는 약 15~25년 사용이 가능하다. 배터리 수명이 다하면 가슴 부위의 자극 발생기(IPG)만 교체하는 비교적 간단한 시술로 교체할 수 있으며, 뇌 내 전극은 그대로 유지된다 [5].

최신 DBS 시스템은 MRI 호환(MR-conditional) 제품이 대부분이다. 다만 촬영 조건 (자기장 세기, 코일 종류, SAR 제한 등)에 제약이 있으므로, 반드시 DBS 담당 의료진과 상의한 후 MRI를 촬영해야 한다. 구형 장치의 경우 MRI가 제한될 수 있다.

참고문헌

  1. [1] Deuschl G, Schade-Brittinger C, Krack P, Volkmann J, Schäfer H, Bötzel K, Daniels C, Deutschländer A, Dillmann U, Eisner W (2006). "A randomized trial of deep-brain stimulation for Parkinson's disease." New England Journal of Medicine, 355: 896-908. DOI PubMed
  2. [2] Schuepbach WMM, Rau J, Knudsen K, Volkmann J, Krack P, Timmermann L, Hälbig TD, Hesekamp H, Navarro SM, Meier N (2013). "Neurostimulation for Parkinson's disease with early motor complications." New England Journal of Medicine, 368: 610-622. DOI PubMed
  3. [3] Kupsch A, Benecke R, Müller J, Trottenberg T, Schneider GH, Poewe W, Eisner W, Wolters A, Müller JU, Deuschl G (2006). "Pallidal deep-brain stimulation in primary generalized or segmental dystonia." New England Journal of Medicine, 355: 1978-1990. DOI PubMed
  4. [4] Lozano AM, Lipsman N, Bergman H, Brown P, Chabardes S, Chang JW, Matthews K, McIntyre CC, Schlaepfer TE, Bhatt M (2019). "Deep brain stimulation: current challenges and future directions." Nature Reviews Neurology, 15: 148-160. DOI PubMed
  5. [5] Krauss JK, Lipsman N, Aziz T, Boutet A, Brown P, Chang JW, Davidson B, Grill WM, Hariz MI, Horn A (2021). "Technology of deep brain stimulation: current status and future directions." Nature Reviews Neurology, 17: 75-87. DOI PubMed

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