협력 소개 - 가와사끼 환자의 관상동맥류 위험도 평가 연구

가와사끼병(Kawasaki disease)는 세계적으로 일본 다음 우리나라에 환자가 많은 대표적인 후천성 소아심장병입니다. 가와사끼병은 병인이 명확하지 않은 급성 혈관염으로, 치료 시기를 놓치게 되면 관상동맥 혈관이 늘어지게 되어 동맥류가 발생할 수 있습니다. 세계적으로 일본 다음 우리나라에 가와사끼병 환자가 많이 있으며, 2010년부터 2020년까지 가와사끼병이 약 5만 건 확인되었고 그중 83%가 5세 미만 소아에게 발생하며 5세 미만 기준 발병률이 15년간 50%가 증가하였습니다. 가와사끼병으로 인하여 관상동맥에 동맥류가 발생할 뿐만 아니라 동맥류 내에 혈전이 형성되고 이에 따른 심근경색을 포함 심각한 합병증이 발생할 수 있기에 제때 치료하는 것이 매우 중요합니다. 또한 가이드라인에 따라 심각한 동맥류로 분류되는 환자는 평생 혈전 예방 치료를 받도록 권고하고 있습니다. 하지만 현재 치료 가이드라인은 관상동맥류의 최대 직경만을 기준으로 삼고 있으며 동맥류의 다양한 모양에 따른 차이를 잘 반영하지 못하고 있습니다. 이로 인해 현행 임상 가이드라인만으로는 혈전 발생과 같은 주요 임상 이벤트를 잘 예측하지 못하는 어려움이 있다는 것이 알려져 있습니다.

이때 Computational Fluid Dynamics(CFD)를 혈류역학에 활용하면 환자 개개인의 맞춤형 시뮬레이션을 통해 wall shear stress, residence time 등 질병과 관련되어 있다고 알려진 다양한 혈류 지표들을 정량적으로 분석하여 질병 발생을 예측할 수 있습니다. CFD는 기존에 수집된 영상 데이터와 임상 정보를 통합하여 환자 맞춤형 전향적/후향적 연구를 비침습적으로 진행할 수 있는 장점이 있으며, 미국 FDA에서도 의료기기 검증 방법으로 인정받는 등 세계적으로 심혈관 질병의 치료 계획, 기전 연구 및 수술 경과 예측에 다양하게 적용되어 왔습니다.

우리 연구실은 실제로 15곳 이상의 기관 및 병원들과 협력하여 IRB 승인을 얻은 상태이며 64명의 대규모 환자 데이터를 확보하였습니다. 이 중 해상도 및 환자의 임상정보 존재 여부에 따라 36명의 환자를 대상으로 모델링 및 시뮬레이션을 진행하여 임상적인 결과와 비교하여 분석하였습니다.

환자의 이미지 데이터와 임상 정보를 토대로 구성한 해부학 모델 및 경계조건이 사용된 CFD 시뮬레이션은 장비를 이용해 측정한 결과보다 정확한 혈류역학적 인자 계산을 가능하게 합니다. 이렇게 계산된 혈류역학적 인자들은 이미지만을 기반으로 한 형성학적 인자들보다 임상적인 병변 발생 예측에 있어 더 우수한 성능을 보였으며 임상에 도입될 경우 치료 계획 수립에 도움이 될 것이라 예상합니다.