케타민 치료 반응을 예측하는 착용형 전두부 EEG 연구

초록

본 연구는 치료 저항성 우울증(TRD) 환자 55명을 세 그룹(0.5 mg/kg 케타민, 0.2 mg/kg 케타민, 위약)으로 무작위 배정하고, 전두부에 부착하는 착용형 건식 EEG 장치를 이용해 베이스라인 및 약물 투여 240 분 후의 EEG 파워, 알파 비대칭, 세타 코던스 변화를 측정하였다. 베이스라인에서 반응자는 비반응자에 비해 세타 파워가 낮았으며, 치료 후 알파 파워는 상승하고 알파 비대칭·세타 코던스는 감소하였다. 이러한 특징을 이용한 머신러닝 분류기는 정확도 81 %(±9.5), 민감도 82 %(±8.6), 특이도 92 %(±7.4)를 보였다. 결과는 전두부 EEG가 케타민의 급성 항우울 효과를 사전에 예측할 수 있음을 시사한다.

상세 분석

이 연구는 두 가지 용량의 케타민(0.5 mg/kg, 0.2 mg/kg)과 위약을 비교하는 3군 무작위, 이중맹검, 위약대조 설계다. 대상자는 모두 DSM‑IV‑TR 기준에 따라 치료 저항성 우울증으로 진단받았으며, HDRS‑17 점수가 20점 이상인 중증 환자였다. 착용형 EEG는 전두엽 전방(Fp1, Fp2, AF7, AF8) 네 개의 건식 전극과 귀 뒤 기준 전극(A2)으로 구성됐으며, 512 Hz 샘플링, 16‑bit 양자화를 사용했다. 실시간 CCA‑GMM 기반 잡음 제거 알고리즘을 적용해 눈 깜박임·근전도·움직임 잡음을 최소화하였다. 데이터 전처리는 1–12 Hz 대역을 0.5 Hz 해상도로 FIR 필터링한 뒤, 10 분 구간을 256‑점 FFT(윈도우 128‑점 겹침)로 변환해 파워 스펙트럼을 추출했다. 주요 지표는 절대·상대 알파·세타 파워, 알파 비대칭(좌‑우 차이), 세타 코던스(절대·상대 파워 결합)이며, 각 지표는 베이스라인과 240 분 후에 비교되었다. 통계적으로 반응자(≥45 % HDRS 감소)와 비반응자 사이에 베이스라인 세타 파워 차이(p < 0.05)가 있었고, 치료 후 알파 파워 상승·알파 비대칭·세타 코던스 감소가 모두 유의미했다(p < 0.05). 머신러닝 모델은 베이스라인 파워와 비대칭, 코던스 변수를 입력해 로지스틱 회귀와 교차 검증을 수행했으며, 평균 정확도 81 %(±9.5), 민감도 82 %(±8.6), 특이도 92 %(±7.4)를 기록했다. 강점은 착용형 건식 EEG를 이용해 임상 현장에서 실시간으로 데이터를 수집·분석할 수 있다는 점이며, 베이스라인 EEG만으로도 케타민 반응을 예측할 수 있다는 점은 개인 맞춤형 치료에 큰 잠재력을 제공한다. 그러나 표본이 55명에 불과하고, 전두부 전극만 사용해 뇌 전반의 활동을 포괄적으로 파악하지 못한다는 제한이 있다. 또한 1–12 Hz 대역에만 초점을 맞추어 감마·베타 등 고주파 변화를 놓쳤으며, 외부 검증 코호트가 없어 일반화 가능성이 낮다. 향후 연구에서는 다채널 고밀도 EEG, fMRI와의 멀티모달 통합, 장기 추적(2주 이상) 및 다양한 우울증 아형에 대한 검증이 필요하다.