뇌파(Electroencephalography, EEG)

(1) 경제적이며,
(2) 짧은 시간의 검사 자료로도 뇌 기능에 대한 정보를 제공해 줄 수 있으며,
(3) 방사능에 대한 노출 위험이 없다는 장점을 가지고 있다.

(1) 쉽게 해석할 수 없으며 정확한 판독을 위해서는 상당기간의 수련이 요구되고,
(2) 숙련된 판독자의 경우라도 주관적 요소가 많이 작용할 가능성이 있으며,
(3) 두피에서 전위를 측정하여 얻은 뇌파와 실제 뇌의 전기 생리적인 면과의 관계를 연관시키기 힘들며,
(4) 뇌의 대부분의 에너지가 세포의 전위 차를 발생시키기 위하여 사용된다고 하지만 뇌의 전기적 활동만으로 혈류량, 대사, 구조들을 반영할 수 없다.
(5)또한 노화로 인한 인지기능의 변화나 소아에서 보여지는 뇌의 발달과정상의 뇌파의 경우 비정상적인 뇌파와의 변별 기준의 설정이 어렵다. 숙련된 임상가들 사이에서도 연령에 따른 정상적인 서파의 양에 대한 기준이 다를 수 있다.

(1) 스펙트럼분석
스펙트럼분석은 푸리에 변환을 통하여 뇌파를 처리한다. 뇌파 등 자연계의 복잡한 파형은 다른 진폭 및 주기를 갖는 여러 sine파나 cosine파로 구성되어 있으며 각각의 sine파 혹은 cosine파로 분리될 수 있다는 19세기 프랑스 수학자 푸리에의 이론에 따라 파형을 여러 개의 파로 분리해 내는 것을 푸리에 변환이라 한다.
이러한 푸리에 변환에 따라 뇌파는 sine파나 cosine파로 분리되고 각 epoch에서 주기에 따른 진폭의 양을 표시해 내는 것이 스펙트럼분석이다. 이 분석에 의하여 나타난 주기별 진폭의 양을 spectral power 혹은 절대력(absolute power)이라고 한다. 스펙드럼 분석에서는 power가 주로 사용되고 이것은 진폭의 제곱( V2)으로 표시된다. 1초나 1초미만의 적은 시간의 뇌파자료로도 스펙트럼 분석에 의한 power의 계산이 가능하지만 뇌의 전기적 활동도를 보다 잘 나타내주기 위하여 대게 주파수 대역 당 20-30초에서 1-2분 정도의 artifact 없는 자료에서 power를 계산한다.(그림1)
　
(2) Neurometrics
Neurometrics란 '뇌 기능의 이상을 반영하는 전기적인 활동의 양적인 측면을 검출하고 확률을 추정하여 각종 질환을 구별하는 방법'으로 정의하며 뉴욕대학의 Roy John에 의하여 발전된 분석방법이다. 스펙트럼 분석에 의한 자료를 토대로 해서 어떤 변량들의 다양한 조합에 각각 가중치를 주어 그 중에서 전반적인 감별능력이 높아지게 되는 조합을 찾아내는 것을 다층적 판별분석이라 한다. 이들은 판별분석을 사용하여 단극성 우울장애, 양극성 우울장애, 치매, 경도의 인지장애, 알코올중독, 경도의 두부손상들의 정신과적 감별진단에 사용하였다. John등은 판별분석을 이요아여 환자군과 정상 대조군을 감별하였는데 처음 검사시 78%의 정확률을 보였고 재 검사시에는 79%의 정확도를 보였다고 보고하고 있다.
양극성 정동장애와 단극성 정동장애에서의 감별진단 정확도는 초기 85%, 재검사에서 86%를 보여주었다. 1992년의 연구에 의하면 정신분열에서 80-90%, 주요 우울증에서 83-93%, 알코올 중독에서는 70-85%, 치매는 70-80%의 감별 정확도를 보여주고 있다.

3. 각종 정신질환에서의 정량화 뇌파소견

(1) 정신분열병
1930년대에 Lemere와 Berger가 처음으로 정신분열병 환자에서 정상인과 구별되는 뇌파의 소견이 관찰된다고 보고된 이래로 다양한 연구 결과가 발표되었으나 뇌파 소견만으로 감별진단을 내리기는 어렵다.
정량화 뇌파의 도입으로 정신분열병 환자들에게서 보이는 의미 있는 뇌파의 변화에 대한 연구 결과들이 많이 보고되고 있다.
alpha파의 평균주파수가 감소하며, alpha파의 그펙트럼 power의 및 delta파의 스펙트럼파워의 증가, 전두엽 부위에서의 delta파의 증가, 또는 두정-후두엽의 서파의 증가가 높게 나타난다는 보고가 있다. delta파의 증가가 뇌의 전 부위에서 나타나며 급성기의 정신분열병 환자의 경우 서파 증가 없이 alpha파의 감소만이 보인다는 소견, 양반구간의 동시성의 증가를 보인다는 소견과 양반구간의 동시성이 양측 뇌의 전두엽부위에서는 증가하고 두정-후두부에서는 감소되어 있으며 특히 두정엽 우반구의 power가 더 높다는 소견 등이 있다.

(2) 정동장애
Prichep등은 정동장애의 경우 Neurometrics의 방법을 사용하여 정상 대조군 뿐만 아니라 다른 정신질환군사이의 효과적인 감별진단이 가능하고 단극성 정동장애와 양극성 정동장애도 쉽게 구별 가능하다고 보고하고 있다.
전두-측두엽 부위의 절대력의 증가 , 좌반구 절대력의 상대적 증가, 측두엽과 전두-측두엽부의 양반구간의 비대칭도 증가, 뇌의 전반부와 두정-후두엽 부위의 동시성의 감소 보인다.
그밖에 delta파의 감소와 alpha파의 power의 증가, 우측 측두엽 후반부에서 서파가 증가한다는 보고가 있다.
주요 우울증의 경우 전두엽부위의 양반구간의 동시성의 감소와 양반구간의 비대칭도의 상승이 보이고 이차성 우울증에서는 주요 우울증에서 보이는 소견이 줄어들고 서파가 증가하는 것으로 보인다.
단극성 장애와 양극성 장애의 변별에 있어서는 Prichep등의 연구가 있는데 87-90%의 정확도로 두 장애군을 변별 가능하다고 보고하였다. 이 연구에 의하면 두정-측두엽 부위의 delta파의 양이 정상 대조군에 비하여, 양극성 정동장애에서는 증가하는 반면 단극성 정동장애에서는 감소한다고 하였다. 또 양극성 정동장애에서는 alpha파가 감소하고 beta파의 동시성이 감소하며 단극성 정동장애의 경우에는 전두엽 부위의 느린 주파수대의 동시성이 감소하였다.
조증환자는 주요 우울증으로 진단된 환자들과 유사한 소견을 보였으나 뇌의 중심부의 전체력(total power)이 증가된다는 보고도 있다.
전반적으로 정동장애에서는 양반구간의 동시성과 대칭도에 이상이 생기고 단극성 정동장애와 양극성 정동장애의 차이가 beta파에서 나타난다고 보고하고 있다. 정신분열 병에 비하여 이는 일관될 결과로 나타나고 있으며 감별진단의 정확도도 높은 편이다.

(3) 치매
일반적으로 치매의 진단에는 정량화 뇌파가 유용한 것으로 보고되고 알려져 있다. 치매에 있어서의 기존 뇌파의 소견은 전반적인 서파의 증가, beta파의 감소, alpha파의 감소들의 소견들이 있다. 그러나 기존 뇌파에 의한 치매의 조기 진단과 평가 등은 문제가 있다. 정량화 뇌파는 기존 뇌파보다 좀더 진단에 도움을 주는 것으로 보고된다.
치매에 있어서 정량화 뇌파의 thrums 느린 주파수대로의 이동이 있으며 theta파의 증가, beta파의 감소가 잇다. 치매의 정도가 심해지면 alpha파 역시 감소되고 delta파가 증가한다. 종단 연구에 의한 추적조사시 치매가 심해짐에 따라 delta파의 상대력의 증가가 현저하게 나타나며 주관적인 인지자애를 호소하는 사람들의 추적 조사는 70%이상의 정확도로 치매를 예측할 수 있다는 보고가 있다.
서파의 존재와 그 양은 인지기능의 장애정도, 치매의 진행정도와 비례를 보이고 있다. 정상적인 노화에 있어서는 측두부의 서파의 증가가 있으며 이는 지능의 병화와 아무런 관계가 없다는 것은 잘 알려져 있기 때문에 경도의 치매 진단시에 전두엽과 측두엽의 자료를 제외하고 분석하는 것이 판독의 민감도를 높엘 수 있다는 보고가 있다.
노인성 우울과 치매를 구분해 내거나 혹은 우울증에서 볼 수 있는 가성치매를 감별해 내는 것도 필요한데 Pozzi등은 치매 환자에서 우울증사이 있고 없는 경우의 정량화 뇌파를 연구하였다. 우울이 있는 경우 뇌의 후반부에서 theta파의 상대력이 증가하고 alpha/thate의 비율이 감소한다고 한다. 노인 우울 환자에서 theta파의 상대력이 증가한다는 소견이나 치매 환자에서 우울증이 delta, theta파의 활동도가 증가하였다는 소견 등의 정량화 뇌파의 소견을 사용하여 치매와 우울증을 용이하게 감별할 수 있다는 보고들이 있다.

(4) 강박증
정량화 뇌파로 강박장애 환자에 대한 치료 결과를 예측하고자 하는 시도가 있었는데 정랴와 뇌파로 구별한 아집단이 치료 반응과 관련 있다고 보고하여UT다. Mas등은 15명의 환자를 대상으로 정량화 뇌파검사를 하여 두 집단으로 나누었다. 제1군은 전두부위와 전두-측두부위에서 theta파의 상대력이 매우 증가한 집단이었는데 이들은 강박장애에 주로 쓰는 세로토닌 재흡수 억제자(serotonin reuptake inhibitor)에 대해 치료 효과가 없었다. 제 2군은 alpha의 상대력이 증가한 집단으로 88%가 이 치료방법에 대하여 치료 효가가 있었다.
또 다른 연구에서는 27명의 환자를 대상으로 1군에서는 80%가 치료효과를 보이지 않았고 제 2rnsdpj 82.4%가 치료 효과를 보였다고 보고하였다.
Perros등은 강박장애환자에서 보이는 theta-2파의 상대력의 증가가 좌측 측두엽과 뇌의 중심부에서 보인다고 보고하였다.

　
정량화 뇌파의 장단점

정량화 뇌파는 두피의 어느 부위에서 측정되더라도 정량화된 방법으로 서파들의 이상 뇌파의 활동도의 양을 고려하여 보다 믿을만한 정보를 제공해 줄 수 있다. 그리고 뇌파해석의 주관적오류를 최소화 시켜주며 동일한 환자에서 치료 경과와 시간변화에 따른 결과를 비교 분석하는 것을 가능하게 해 주었다. 또한 육안 판독이었던 기존의 뇌파판독과 달리 컴퓨터를 통하여 이루어지므로 기존 뇌파에서 찾아내지 못한 이상 소견을 찾아낼 수 있게 한다.
반면 다름과 같은 단점을 가진다.

(1) 통계적인 방법에서 출발한 것으로 많은 정산 대조군과 환자군의 비교에 의한 자료 수집이 이루어 졌음으로 정량화 뇌파 자체로서 정상과 비정상을 구분할 수 없으며 통계적으로 정상의 범위에서 벗어날 때에만 비정상을 판단할 수 있다.
(2) 단 시간(수 msec) 혹은 일시적인 이상 소견을 보이는 국소적인 기능 이상들을 정량화 분석방법으로 쉽게 찾아낼 수 없다. 드문 경련형 극파(epileptiform spike)가 그 예이다.
(3) 각 주파수대의 에너지의 비율에는 예민하지만 주파수 애의 파의 형태에는 둔감하다. 즉 형태 분석은 잘하지 못한다는 것으로 예로서 주기적인 삼상파(rhythmic triphasic wave)를 전두엽부에서 잘 나타나는 간헐적인 delta파와 잘 구별하지 못한다.
(4) 뇌파를 얼마나 artifact 없이 얻느냐의 문제가 있다. 정량화 방법에서 artifact의 양의 증가는 전체 결과에 큰 영향을 줄 수 있다.