신경퇴행성 질환에서 OCT의 활용

한눈에 보는 포인트

신경퇴행성 질환(알츠하이머병, 파킨슨병, 근위축성측삭경화증 등)에서는 망막에 신경 세포 소실 및 구조 변화가 발생합니다.
망막은 중추신경계의 연장이며, OCT로 비침습적·정량적으로 평가할 수 있는 유일한 CNS 조직입니다.
알츠하이머병에서는 유두주위 RNFL(SMD=−0.67) 및 황반부 GC-IPL(SMD=−0.46)의 유의한 얇아짐이 많은 연구에서 보고되었습니다.
파킨슨병에서는 모든 사분면의 RNFL 얇아짐에 더해, 내망막층(IRL)의 얇아짐 및 중심와 함몰의 변화가 확인되었습니다.
OCTA는 조영제 없이 망막 모세혈관의 변화를 시각화할 수 있으며, 혈관 바이오마커로 주목받고 있습니다.
OCT는 현재 이러한 질환의 조기 진단 및 병증 모니터링을 위한 바이오마커로 연구 단계에 있습니다.

1. 신경퇴행성 질환에서 OCT의 활용

신경퇴행성 질환(NDDs)은 기억, 인지 및 운동 기능을 손상시키는 질환군입니다. 노화와의 강한 연관성, 비정상 단백질 응집, 완만하고 비가역적인 경과라는 공통된 특징을 가집니다. 대표적인 질환으로 알츠하이머병(AD), 파킨슨병(PD), 근위축성측삭경화증(ALS), 헌팅턴병, 전두측두엽 치매 등이 있습니다.

이러한 질환은 임상 증상이 나타나기 수년 전부터 신경병리학적 변화가 진행되는 잠행성 발병을 특징으로 합니다. 따라서 조기 진단이 어렵고 치료 시작이 지연됩니다. 상당량의 신경 조직이 비가역적으로 소실될 때까지 임상 양상이 모호한 경우도 드물지 않습니다.

망막은 중추신경계(CNS)의 연장이며 비침습적으로 관찰할 수 있는 유일한 부위입니다. 발생학적으로 망막과 시신경은 간뇌에서 발생하며, 출생 후에도 시신경을 통해 CNS와 연결된 상태를 유지합니다. 해부학적으로도 망막의 층상 구조와 혈액-망막 장벽은 CNS와 유사하며, 신경혈관 단위(NVU)의 구성도 공통됩니다. ¹⁾

광간섭단층촬영(OCT)은 반사광을 이용한 비침습적 영상 기술로, 망막 구조의 고해상도 2차원 및 3차원 이미지를 생성합니다. 다양한 망막층의 두께를 객관적이고 정량적으로 평가할 수 있어 시각 경로의 구조적 손상 검출 도구로 주목받고 있습니다. ¹⁾ 사후 조직 연구를 통해 AD, PD, ALS에서 망막 조직 두께 감소가 입증되었으며, OCT는 생체에서 이러한 변화를 포착하는 강력한 수단이 되고 있습니다.

OCT의 하위 집합인 OCT 혈관조영술(OCTA)은 망막 및 시신경 혈관 구조의 완전성을 영상화하며, 주로 혈류 관류를 평가합니다. 조영제를 사용하지 않고 모세혈관 수준(5~15 µm)의 변화를 묘사할 수 있으며, PD, 헌팅턴병, ALS, AD, 다발성 경화증 등에서 이상이 보고되었습니다. ¹⁾

Q 왜 눈 검사(OCT)로 뇌 질환을 알 수 있나요?

망막은 발생학적, 해부학적, 생리학적으로 뇌와 공통된 조직입니다. 신경퇴행성 질환이 뇌의 뉴런을 손상시키는 것과 마찬가지로 망막의 뉴런에도 변성이 발생합니다. OCT는 망막의 각 층을 비침습적으로 정량 측정할 수 있기 때문에 뇌 내 신경퇴행을 반영하는 바이오마커로 연구되고 있습니다. ¹⁾

2. 주요 증상과 임상 소견

자각 증상

신경퇴행성 질환에 동반된 시각 증상은 질환에 따라 다르지만, 공통적으로 나타나는 증상은 다음과 같습니다.

시력 저하: 병변의 진행에 따라 서서히 발생합니다.
시야 결손: AD에서는 특히 아래쪽 시야에서 뚜렷한 결손이 보고되었습니다.
대비 감도 저하: 공간 대비 감도의 장애는 AD와 PD 모두에서 나타납니다.
색각 장애: PD와 AD에서 색 식별 장애가 발생합니다.
안구 운동 장애: PD에서는 폭주 부전, PSP에서는 수직 핵상 안근 마비가 특징적입니다.
안구 건조증: PD에서는 눈 깜빡임 감소로 인한 안구 건조증이 발생할 수 있습니다.

임상 소견

OCT로 검출되는 주요 망막 변화를 질환별로 제시합니다.

알츠하이머병

유두 주위 RNFL 얇아짐: 모든 사분면에서 나타나며, 특히 위쪽 사분면에서 가장 두드러집니다. 표준화 평균 차이(SMD) = −0.67. ¹⁾

황반부 GC-IPL 얇아짐: SMD = −0.46. 유두 주위 RNFL보다 AD의 신경퇴행 평가에 민감도가 더 높을 수 있습니다. ¹⁾

망막 혈관 변화: 대조군과 비교하여 혈관 네트워크의 희박화와 혈관 사행 증가가 관찰됩니다. ¹⁾

파킨슨병

전사분면 RNFL 얇아짐: 메타 분석에서 PD 환자의 모든 사분면에서 얇아짐이 확인되었습니다. ¹⁾

내망막층(IRL) 얇아짐: 중심와주변 IRL은 대조군과 비교하여 약 15% 감소합니다. 이는 도파민성 무축삭세포의 소실에 기인하는 것으로 생각됩니다. ¹⁾

중심와 오목의 변화: 중심와 오목의 얇아짐 및 확장이 PD의 정량 가능한 특징으로 보고되었습니다. ¹⁾

PSP(진행성 핵상 마비)에서 ONL(외과립층):OPL(외망상층) 비율이 PSP(<5.03)와 MSA(>5.03)를 민감도 88%, 특이도 91%로 구별할 수 있다고 보고되었습니다. ¹⁾ ALS(근위축성 측색 경화증)에서도 유두주위 RNFL의 얇아짐이 보고되었지만, 연구 수는 아직 제한적입니다.

OCT는 시로 병변에 의한 RGC와 그 축삭의 손상 검출력이 높으며, 객관적이고 정량적인 평가 방법으로 유용합니다. cpRNFL 두께와 황반부 망막 내층 두께는 기기에 내장된 연령별 정상안 데이터베이스와 비교한 확률 표시에 의한 분석이 이루어지지만, 정상 두께는 개인차가 크므로 실측치 평가 및 반대안과의 비교도 중요합니다.

Q OCT로 신경퇴행성 질환의 중증도도 알 수 있나요?

현 시점에서는 중증도 평가에 활용하기 어려운 측면이 있습니다. 일부 연구는 RNFL 얇아짐과 질환 진행의 상관관계를 보여주지만, AD 환자에서 MMSE(간이 정신 상태 검사) 점수와 RNFL 두께의 상관관계를 보여주지 못한 보고도 있습니다. ¹⁾ 중증도 평가에 OCT 활용은 향후 연구 과제입니다.

3. 원인 및 위험 요인

신경퇴행성 질환은 다인자 질환이며, 다음과 같은 공통적인 특징을 가집니다.

노화: 모든 주요 신경퇴행성 질환의 가장 큰 위험 요인입니다.
비정상 단백질 응집: AD에서는 아밀로이드 베타(Aβ) 플라크와 신경원섬유매듭(타우 단백질), PD에서는 α-시누클레인 봉입체(루이소체)가 특징적인 병리 소견입니다.
유전적 소인: 일부 질환(헌팅턴병 등)은 상염색체 우성 유전 형태를 취합니다.
신경염증 및 산화 스트레스: 질환 진행을 가속화하는 공통 기전으로 연구되고 있습니다.

망막의 변성에 관해서는 일차적인 신경변성(망막 자체의 변성)인지, 뇌 내 뉴런 소실에 의한 이차적인 역행성 변성인지 아직 밝혀지지 않았습니다. AD에서는 다음과 같은 두 가지 기전이 제안되었습니다: ¹⁾

역행성 변성설: AD 뇌 병변이 시각 경로의 신경 연결을 손상시켜 시신경과 망막의 역행성 변성을 초래합니다.
공통 병태설: 아밀로이드 베타 플라크, 타우 신경섬유매듭, 신경염증이 뇌와 망막에서 동시에 발생하여 공통된 병태생리가 망막 변화와 AD를 연결합니다.

AD 환자의 망막에서는 대조군에 비해 아밀로이드 베타 침착이 증가하며, 특히 주변 상방 사분면의 혈관 주위에 모이는 경향이 있습니다. ¹⁾ 망막 아밀로이드 베타 축적은 뇌보다 더 일찍 발생할 수 있으며, 질병 진행에 따라 증가하는 것으로 알려져 있습니다. ¹⁾ 그러나 이 소견은 문헌 간에 일관성이 없으며, AD의 망막 병리 존재에 대해서는 여전히 논란이 있습니다. ¹⁾

4. 진단 및 검사 방법

OCT를 이용한 망막 평가는 신경변성 질환의 바이오마커 연구에서 중심적인 역할을 담당하고 있습니다. 아래에 주요 평가 지표와 측정 방법을 제시합니다.

주요 OCT 평가 지표를 아래 표에 나타냅니다.

평가 지표	약어	주요 대상 질환
시신경유두주위 망막신경섬유층 두께	cpRNFL	AD, PD, ALS
황반부 신경절세포-내망상층 복합체	GC-IPL	AD, PD
내망막층	IRL	PD
외핵층 대 외망상층 비율	ONL:OPL 비율	PSP, MSA 감별

OCT 평가

**SD-OCT(스펙트럼 영역 OCT)**가 현재 표준 방법입니다. 황반부 GC-IPL 측정은 이 영역이 전체 RGC 부피의 50% 이상을 포함한다는 해부학적 특징으로 인해 AD의 신경변성 평가에서 유두주위 RNFL보다 민감도가 높을 가능성이 있습니다. ¹⁾

SD-OCT를 이용한 유두주위 RNFL 측정의 재현성은 높으며(검사 간 ICC=0.927, CoV=3.83%), GC-IPL에서는 더 높은 재현성이 보고되었습니다(ICC=0.968, CoV=1.91%). ¹⁾

스위프트 소스 OCT(SS-OCT)는 차세대 기술로, PD에서 망막 얇아짐과 함께 맥락막 두께 증가를 보인 연구도 있습니다. ¹⁾

OCTA 평가

OCTA는 조영제 없이 망막 모세혈관을 가시화하며, 다음 지표를 정량화할 수 있습니다.

혈관 길이 밀도(VLD) 및 혈관 관류 밀도(VPD): PD 환자에서 중심부, 내측부, 전체 영역의 감소가 보고되었습니다. ¹⁾
FAZ(중심와 무혈관 영역) 원형도 지수: PD 환자에서 감소가 나타났습니다. ¹⁾
표층 및 심층 모세혈관총, 방사상 시신경유두주위 모세혈관총: AD와의 연관성이 연구되고 있습니다. ¹⁾

신경안과 영역에서는 OCTA를 통해 시신경유두 주위의 방사상 시신경유두주위 모세혈관(RPC)을 평가하여 망막 표층 혈관의 확장, 구불구불함, 혈관 밀도 감소를 포착할 수 있습니다. 혈관 밀도 감소는 안저 검사에서 신경섬유층 결손(NFLD)이 보이는 부위와 일치하여 관찰됩니다.

감별 진단에서의 활용

OCT는 PSP와 MSA의 감별에서도 유용성이 검토되었습니다. ONL:OPL 비율을 지표로 사용할 경우, PSP(비율 <5.03)와 MSA(비율 >5.03)를 민감도 88%, 특이도 91%로 구별할 수 있다고 보고되었습니다. ¹⁾

Q OCT 검사만으로 신경퇴행성 질환을 진단할 수 있습니까?

현 시점에서는 OCT 단독으로 확정 진단을 내릴 수 없습니다. OCT는 신경퇴행성 질환의 의심되는 바이오마커를 제공하지만, 녹내장이나 노화 관련 변화 등 다른 원인에 의한 망막 얇아짐과의 감별이 필요합니다. 신경퇴행성 질환의 진단은 어디까지나 종합적인 임상 평가에 기반합니다. ¹⁾

5. 표준 치료법

신경퇴행성 질환에서의 OCT 검사는 현재 연구 및 모니터링 도구로 위치 지어져 있으며, OCT 소견에 근거한 특정 치료법은 확립되어 있지 않습니다. 각 신경퇴행성 질환의 치료는 신경과 전문의가 주도합니다.

안과적 관리로는 다음이 시행됩니다.

정기적인 OCT 검사: 질병 활성도 모니터링을 위해.
시야 검사: 시각 기능 평가를 위해.
안구건조증 관리: PD 환자에서는 눈 깜빡임 감소로 인한 안구건조증이 문제가 됩니다.
안구운동장애 대처: PD의 조절부전, PSP의 핵상안근마비 등.

6. 병태생리학 및 상세 발병 기전

망막과 뇌의 공통 병태

망막과 뇌의 유사성은 다양합니다. ¹⁾

발생학적 유사성: 발생 과정에서 망막과 시신경은 간뇌에서 형성됩니다. 망막은 시신경을 통해 출생 후에도 중추신경계(CNS)와 연결된 CNS의 구성 요소입니다.
해부학적 유사성: 망막의 층상 세포 구조, 혈액-망막 장벽의 존재, 신경혈관단위(NVU)의 구성이 뇌와 공통됩니다. NVU는 뉴런(신경절세포, 무축삭세포, 수평세포, 양극세포), 신경아교세포(뮐러세포, 별아교세포), 혈관세포(내피세포, 주피세포)로 구성됩니다.
생리학적 유사성: 혈액-망막 장벽과 혈액-뇌 장벽은 모두 NVU에 의한 기능적 결합을 유지합니다. RGC는 CNS 뉴런과 마찬가지로 손상에 대해 축삭 변성, 수초 붕괴, 반흔 형성, 이차 변성이라는 반응을 보이며 재생 능력은 제한적입니다.

알츠하이머병의 망막 병태

AD의 뇌 병태(아밀로이드 베타 플라크, 타우 신경섬유매듭, 신경세포 소실)가 시각 경로의 신경 연결을 손상시켜 시신경과 망막에 역행성 변성을 초래하는 것으로 생각됩니다. ¹⁾ 그러나 후두엽 시각 피질이 주로 침범되는 AD 후부 피질 위축 변이에서는 유두주위 RNFL에서 대조군과의 차이가 검출되지 않아, 역행성 변성만으로는 설명할 수 없는 소견도 있습니다. ¹⁾

대안으로, 아밀로이드 베타, 섬유상 타우, 신경염증이 뇌와 망막에 동시에 발생한다는 공통 병태설이 제안되었습니다. AD 초기 내망막에서 때때로 관찰되는 반응성 신경아교증(RNFL 두꺼워짐)은 RNFL 얇아짐에 선행하거나 미세한 RNFL 얇아짐을 OCT에서 가릴 가능성이 있습니다. ¹⁾

또한, 망막 아밀로이드 베타 침착의 대부분은 GC-IPL에서 발견되며, 일부는 혈관 주위에 모입니다. 망막 아밀로이드 베타는 AD의 정의적 병변인 뇌 아밀로이드 베타 플라크와 질적으로 유사하며, 비AD 대조군에서는 최소량만 검출됩니다. ¹⁾

파킨슨병의 망막 병태

도파민은 망막에서 중요한 신경전달물질이며, 내핵층과 내망상층에 도파민성 무축삭세포가 존재합니다. 도파민 수용체는 망막색소상피세포, 시세포, 뮐러세포, 양극세포, 수평세포, 신경절세포에서 확인되었습니다. ¹⁾

도파민은 공간 대비 감도와 색각을 제공하기 위해 신경절세포층의 수용장을 조절하고, 광순응과 멜라토닌 생성 조절에도 관여합니다. 사후 분석 결과 파킨슨병 환자의 눈은 대조군에 비해 도파민 함량이 감소한 것으로 나타났으며, ¹⁾ 이것이 망막의 구조적·기능적 변화의 근거가 됩니다.

파라중심와 내망막층(IRL) 두께는 파킨슨병 환자에서 대조군에 비해 약 15% 감소하며, 이는 도파민성 세포 소실에 직접 기인한다고 가설이 세워졌습니다. ¹⁾

7. 최신 연구와 향후 전망 (연구 단계 보고)

경도인지장애(MCI)와 알츠하이머병(AD)의 OCT를 통한 감별

MCI는 노화에 따른 정상적인 기억 문제와 치매의 중간 단계이며, 건망형 MCI는 AD로 이행될 위험이 높습니다. OCT는 MCI와 AD의 감별에 도움이 될 가능성이 제시되었습니다. MCI는 유두주위 RNFL 소실을 보이나 AD만큼 뚜렷하지 않으며, AD는 MCI보다 신경절세포층-내망상층(GCC-IPL) 복합체에 더 강한 영향을 미칩니다. ¹⁾

종단 연구에서는 RNFL 및 GC-IPL 얇아짐이 미래의 인지 기능 저하와 관련이 있는 것으로 나타났으며, OCT가 전임상 AD 예측을 위한 비침습적 바이오마커가 될 수 있을 것으로 기대됩니다. ¹⁾

인공지능(AI)의 활용

망막 영상 분석에 차세대 컴퓨팅 기술(AI)의 도입이 진행되고 있습니다. AI 기술은 뇌 영상 기술에 비해 비침습적이고 비교적 저렴하며 일차 의료 기관에서도 사용 가능한 장점을 가진 망막 영상의 선별 검사 및 위험 계층화에 응용될 것으로 기대됩니다. ¹⁾

파킨슨병의 중심와 함몰 마커

Spund 등은 파킨슨병 환자에서 중심와 함몰(foveal pit)의 얇아짐과 확장을 보고했으며, 이러한 변화가 파킨슨병의 정량 가능한 특징을 제공할 가능성을 시사했습니다. ¹⁾ 중심와 함몰 변화를 수학적으로 특성화함으로써 파킨슨병 진단 및 진행 예측 도구가 될 수 있는지 연구가 진행 중입니다.

PSP와 MSA의 감별 진단

SD-OCT를 통한 망막층별 평가가 PSP와 PD의 감별 보조 수단으로 유망하게 여겨지고 있습니다. 연령 일치 대조군 및 PD 환자 모두와 비교하여 PSP에서 유의미한 차이가 발견되었으며, 향후 진단 보조 도구로 기대됩니다. ¹⁾

OCTA 혈관 바이오마커

Zou 등은 건강한 연령 일치 대조군과 비교하여 PD 환자의 눈에서 이측 사분면의 RNFL 두께, 총 황반 부피, 황반 망막 두께, GCL-IPL 두께가 감소함을 보여주었다. OCTA 데이터에서는 PD 환자에서 중심부, 내측부, 전체 영역의 혈관 길이 밀도(VLD) 감소, 전체 영역의 혈관 관류 밀도(VPD) 감소, FAZ 원형도 지수 감소가 관찰되었다. ¹⁾

ALS와 헌팅턴병에 대한 대규모 OCTA 연구는 아직 부족하며, 향후 연구가 기대된다. ¹⁾

Q 미래에 눈 검사만으로 알츠하이머병을 조기에 발견할 수 있게 될까요?

현재는 연구 단계이며, OCT 단독으로 확진은 어렵습니다. 그러나 OCT 바이오마커(RNFL 및 GC-IPL 얇아짐)가 인지 기능 저하의 미래 위험과 관련이 있음을 보여주는 종단 연구가 있으며, AI 기술과의 결합을 통해 향후 지역 의료 시설에서 선별 도구로 사용될 가능성이 기대됩니다. ¹⁾

8. 참고문헌

Cheung CY, Mok V, Foster PJ, Trucco E, Chen C, Wong TY. Retinal imaging in Alzheimer’s disease. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2021;92(9):983-994. doi:10.1136/jnnp-2020-325347
McConnachie DJ, Stow JL, Mallett AJ. Ciliopathies and the Kidney: A Review. Am J Kidney Dis. 2021;77(3):410-419. PMID: 33039432.
Gaire BP, Koronyo Y, Fuchs DT, Shi H, Rentsendorj A, Danziger R, et al. Alzheimer’s disease pathophysiology in the Retina. Prog Retin Eye Res. 2024;101:101273. PMID: 38759947.