척수자극술

한눈에 보기

SCS는 약물 치료에 반응하지 않는 만성 신경병증통증의 대표적 중재 치료이다. 척추수술후통증증후군(FBSS), CRPS, 당뇨병성 신경병증 등에서 약 50~70%의 환자가 50% 이상의 통증 감소를 경험한다 [1]. 시험 자극(trial stimulation) 기간을 통해 효과를 확인한 후 영구 이식을 결정하므로, 가역적이고 환자 선택적인 접근이 가능하다.

정의 및 개요

척수자극술(spinal cord stimulation, SCS)은 경막외 공간에 유치한 전극을 통해 척수 후주에 전기 자극을 전달하여 만성 통증 신호의 전달을 조절하는 이식형 신경조절 치료이다. 1967년 Shealy 등이 최초로 시행한 이후, 반세기 이상의 임상 경험이 축적되어 있다.

전 세계적으로 연간 약 5만 건 이상의 SCS가 시행되며, 약물 난치성 만성 신경병증통증의 주요 치료 옵션으로 자리잡았다 ^[3].

원리 및 기전

관문 통제 이론

SCS의 고전적 기전은 Melzack과 Wall의 관문 통제 이론(gate control theory)에 근거한다. 후주의 굵은 유수신경(Aβ 섬유)을 전기적으로 활성화시키면 척수 후각(dorsal horn)에서 통증 신호를 전달하는 가는 무수신경(C 섬유)의 전달이 억제된다.

현대적 기전

최근 연구에서는 GABA 분비 촉진, 흥분성 아미노산 억제, 세로토닌 및 노르에피네프린 계통 활성화, 척수상 경로(supraspinal pathway) 조절 등 다층적 기전이 밝혀지고 있다. 고주파(10 kHz) 자극과 버스트 자극은 기존의 관문 이론만으로 설명되지 않는 추가적 기전을 가진 것으로 추정된다 ^[4].

적응증

국제 가이드라인에서 인정하는 주요 적응증은 다음과 같다 ^[3].

척추수술후통증증후군(failed back surgery syndrome, FBSS): 가장 흔한 적응증
복합부위통증증후군(CRPS): Type I 및 Type II
당뇨병성 말초신경병증: 최근 무작위 대조 시험에서 효과가 입증되었다 ^[5]
말초혈관질환에 의한 허혈성 통증
난치성 협심증(refractory angina)

시술 과정

시험 자극 단계

국소 마취 하에 투시(fluoroscopy) 유도로 경피적 전극을 경막외 공간에 삽입한다. 통증 부위에 해당하는 척수 레벨에 전극을 위치시키고, 7~14일간 외부 자극기로 시험 자극을 시행한다. 이 기간 동안 통증 일지를 기록하여 효과를 평가한다.

영구 이식

시험 자극에서 50% 이상의 통증 감소와 기능 개선이 확인되면 영구 시스템을 이식한다. 전극은 경피적 원통형(percutaneous cylindrical) 또는 수술적 패들형(surgical paddle)이 사용되며, 자극 발생기(IPG)는 복부 또는 둔부 피하에 이식한다.

프로그래밍

환자의 통증 양상과 활동 패턴에 맞추어 자극 조건(주파수, 펄스폭, 전류 강도, 활성 접점)을 최적화한다. 환자는 외부 리모컨으로 자극 강도를 조절하거나 사전 설정된 프로그램 간 전환이 가능하다.

치료 효과

FBSS

PROCESS 연구에서 SCS + 보존적 치료군의 48%가 50% 이상의 하지 통증 감소를 달성한 반면, 보존적 치료 단독군은 9%에 그쳤다 ^[2]. 24개월 추적에서도 효과가 유지되었다.

CRPS

무작위 대조 시험에서 SCS군의 시각통증척도(VAS)가 대조군 대비 유의미하게 감소하였으며, 5년 추적에서도 효과가 지속되었다 ^[1].

당뇨병성 신경병증

SCS군의 59%가 50% 이상의 통증 감소를 보인 반면, 최적 약물 치료군은 7%에 불과했다 ^[5].

자극 방식의 발전

기존 방식(Tonic stimulation)

40~60 Hz 저주파 자극으로, 통증 부위에 이상감각(tingling, paresthesia)을 유발하여 통증을 대체하는 방식이다.

고주파 자극(HF10)

10 kHz 고주파 자극은 이상감각 없이 통증을 조절한다. 무작위 대조 시험에서 기존 저주파 방식보다 요통과 하지통 모두에서 우월한 효과를 보였다 ^[4].

버스트 자극(Burst stimulation)

고빈도 버스트 패턴의 자극으로, 내측 통증 경로를 조절하여 통증의 정서적 요소까지 개선하는 것으로 보고되었다.

폐쇄회로 자극(Closed-loop)

척수 유발 전위(evoked compound action potential, ECAP)를 실시간 측정하여 자극 강도를 자동 조절하는 최신 기술이다.

부작용 및 합병증

전극 이동: 약 10~15%에서 발생하며, 재위치 시술이 필요할 수 있다.
감염: 약 3~5%, 주로 IPG 포켓 부위
경막천자 후 두통: 약 1%
장치 고장: 연장선 파손, 배터리 소진
이상감각의 불쾌감: 기존 저주파 방식에서 일부 환자가 호소한다.

자주 묻는 질문

Q. 척수자극술은 어떤 통증에 효과가 있나요?

척추 수술 후에도 지속되는 하지 통증(FBSS), 복합부위통증증후군(CRPS), 당뇨병성 말초신경병증, 말초혈관질환에 의한 허혈성 통증 등에서 효과가 입증되어 있다 [3]. 주로 약물 치료와 물리치료에 반응하지 않는 만성 신경병증통증이 적응증이다.

Q. 척수자극술 시술 과정은 어떻게 진행되나요?

먼저 1~2주간 시험 자극(trial period)을 시행한다. 국소 마취 하에 경막외 공간에 임시 전극을 삽입하고, 일상생활에서 통증 경감 효과를 평가한다. 50% 이상 통증 감소가 확인되면 영구 전극과 자극 발생기를 이식하는 본 시술을 진행한다.

Q. 시술 후 일상생활에 제한이 있나요?

이식 후 4~6주간 과도한 구부리기, 비틀기, 무거운 물건 들기를 피해야 한다. 회복 후에는 대부분의 일상 활동이 가능하다. 자극 강도는 환자가 리모컨으로 조절할 수 있으며, 활동에 따라 프로그램을 전환할 수 있다.

Q. 척수자극술의 효과는 영구적인가요?

장기 추적 연구에서 시간이 지남에 따라 일부 환자에서 효과가 감소하는 내성이 보고된다. 그러나 자극 방식을 변경(고주파, 버스트 등)하면 효과를 회복할 수 있으며, PROCESS 연구에서 24개월 시점에서도 유의미한 통증 감소가 유지되었다 [2].

Q. MRI 촬영이 가능한가요?

최신 MRI 호환 시스템은 일정 조건하에서 전신 MRI 촬영이 가능하다. 다만 촬영 프로토콜에 제한이 있으므로, 반드시 시술 담당 의료진에게 사전 확인을 받아야 한다. 구형 장치의 경우 MRI가 금기인 경우가 있다.

참고문헌

[1] Kemler MA, Barendse GA, van Kleef M, de Vet HC, Rijks CP, Furnée CA, van den Wildenberg FA (2000). "Spinal cord stimulation in patients with chronic reflex sympathetic dystrophy." New England Journal of Medicine, 343: 618-624. DOI PubMed

[2] Kumar K, Taylor RS, Jacques L, Eldabe S, Meglio M, Molet J, Thomson S, O'Callaghan J, Eisenberg E, Milbouw G (2007). "Spinal cord stimulation versus conventional medical management for neuropathic pain: a multicentre randomised controlled trial in patients with failed back surgery syndrome (PROCESS trial)." Pain, 132: 179-188. DOI PubMed

[3] Deer TR, Mekhail N, Provenzano D, Pope J, Krames E, Leong M, Levy RM, Abejon D, Buchser E, Burton A (2014). "The appropriate use of neurostimulation of the spinal cord and peripheral nervous system for the treatment of chronic pain and ischemic diseases." Neuromodulation, 17: 515-550. DOI PubMed

[4] Kapural L, Yu C, Doust MW, Gliner BE, Vallejo R, Sitzman BT, Amirdelfan K, Morgan DM, Brown LL, Yearwood TL (2015). "Novel 10-kHz high-frequency therapy (HF10 therapy) is superior to traditional low-frequency spinal cord stimulation for the treatment of chronic back and leg pain." Anesthesiology, 123: 851-860. DOI PubMed

[5] de Vos CC, Meier K, Zaalberg PB, Nijhuis HJ, Duyvendak W, Hanber J, Bikker A, Buitenweg JR, Franzoi MJ (2014). "Spinal cord stimulation in patients with painful diabetic neuropathy: a multicentre randomized clinical trial." Pain, 155: 2426-2431. DOI PubMed