만성 허리통증(chronic low back pain, CLBP)은 3개월 이상 지속되는 통증으로, 전 세계적으로 가장 흔한 근골격계 질환 중 하나이며, 기능, 사회적 참여 등 개인의 삶의 질을 현저히 저하시키는 다양한 생물물리적, 심리적, 사회적 요소들로 특정 지어진다[1,2]. 통증의 만성화 과정은 아직 잘 이해되지 않았지만, 뇌 구조와 기능의 변화와 관련된 것으로 보이며[3-5], 지속적인 만성 통증 상태에서는 뇌가 구조적 및 기능적 변화를 겪으며, 뇌 네트워크 역동성이 변화하게 되어 급성 통증과 비교하여 만성 통증 환자는 병의 장기화 및 삶의 질에 대한 부정적 영향으로 인해 기분 부전 장애를 겪을 가능성이 높다[6-8]. 특히 CLBP는 정서장애와 밀접하게 연관되어 상호작용하며 종종 우울증과 함께 발생하고[9,10], 심리적 요인들(고통, 우울한 기분 등)은 CLBP로의 전환에 관여하여 CLBP환자들에게 부정적인 영향을 미친다[11-13].

정신건강의학적 관점에서 우울증은 다양한 정신적, 신체적 증상을 동반하는 기분장애로, 주요 증상으로는 지속적인 우울감과 무기력, 일상적 활동에 대한 흥미 저하, 불면 또는 과다수면, 식욕 및 체중의 변화, 심리운동성 초조 또는 지체, 에너지 저하, 부적절한 죄책감, 집중력 감소, 자살사고 등이 최소 2주 이상 지속되는 상태를 의미한다[14]. 만성 허리통증 환자들 사이에서 우울증의 유병률은 굉장히 높으며, 성인 남성의 경우 우울증을 앓은 환자의 42%가 CLBP가 발병하였고, 환자의 58%가 CLBP의 역주기로 인해 우울증으로 이어졌다 보고된 바 있다[15]. 이로 인해 종종 설명할 수 없는 통증과 같은 감정적 및 신체적 불만이 겹치는 복잡한 증상을 보이지만[16,17], 만성 통증 환자 대부분은 적절한 관리를 받지 못하고 있어 사회적, 직업적, 생활에 심각한 부정적 영향을 미치고 있다[18,19]. CLBP에 대한 현재 임상 표준 치료로는 주로 비스테로이드성 항염증제(NSAIDs)와 같은 처방 진통제와 오피오이드 또는 물리치료와 같은 비약물적 방법으로 이루어지지만 CLBP의 정서적 증상을 치료하지는 못한다[20]. 통증의 정서적 요소란 통증으로 인한 불안, 두려움, 좌절감, 분노와 같은 감정적 반응과 통증에 대한 부정적 사고, 재앙화 등의 인지적 요소를 포함한다[21]. 또한 우울증에 대한 치료로 주로 항우울제, 심리치료 등이 사용되지만, 환자의 40∼60%만이 통증과 우울 증상의 완화를 경험하며, 약물요법은 부작용 위험, 의존성 문제, 장기 사용의 안전성 우려 등의 한계가 있어, 만성 통증과 우울증 관리에 있어 비약물 요법의 필요성이 강조되고 있는 실정이다[22-24]. 경두개 직류 자극(Transcranial direct current stimulation, tDCS)은 저강도 전류를 전달하여 신경 활동을 조절하는 비침습적 뇌 자극 기술로[25], 두개골을 통해 양극 또는 음극 전류를 유도하여 피질 흥분성에 영향을 미치고 시상핵, 변연계, 뇌간핵 등 통증 처리와 관련된 광범위한 신경 네트워크를 조절할 수 있다고 가정된다[26]. 또한 tDCS는 내인성 오피오이드 시스템에 작용하고, 통증의 정서적 평가를 변화시키며, 하행 경로를 통해 통증 신호를 조절하여 만성 통증을 변화시킬 가능성을 가지고 있다[26-28]. 최근 몇 년동안 tDCS는 불안과 우울증과 같은 정신 치료와[29,30], 만성 허리통증[20,31], 섬유근육통[32] 등의 다양한 만성 통증 상황의 치료에 활용되었지만 통증의 정서적 요소를 조절할 수 있는지에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다[20]. 또한 이전 체계적 고찰 및 메타분석 연구에서는 만성 허리통증 치료에서의 tDCS의 역할에 초점을 맞추었으나 단일 만성 통증 상태에만 집중하였고[33] 체계적 고찰 및 메타 분석 범위에 우울을 포함하지 않았다. 따라서 만성 허리통증 환자에 대한 tDCS의 효과 분석 간 심리적 요인에 대한 추가적인 검토와 분석이 필요하다.

따라서, 본 체계적 고찰 및 메타분석에서는 만성 허리통증이 있는 환자에게 경두개 직류전기전극 치료가 만성 허리통증 환자의 심리적 요인에 미치는 효과에 대해 알아보고자 무작위대조시험들(randomized controlled trials, RCTs)을 합성화하여 효과를 정성적 및 정량적 분석을 실시하고자 한다.

연구설계

본 체계적 고찰 및 메타분석은 CLBP환자들이 가진 우울 증상에 대한 tDCS의 효과를 합성화하여 정성적 및 정량적 분석을 실시하였다. 본 고찰은 Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-analysis (PRISMA)의 지침에 따라 수행되었다.

적격기준

적격기준은 핵심 질문전략 PICOSD (Participants [P], Intervention [I], Comparison [C], Outcomes [O], Study Design [SD])에 따라 구성되었다.

선정기준

본 메타분석은 3개월 이상 지속된 만성 허리통증을 가진 성인 환자들을 대상으로 한 연구들을 포함하였다. 중재 방법으로는 양극성 또는 음극성 경두개 직류 전기자극(tDCS)을 단독으로 적용하거나 기존 중재법과 병행하여 실시하였다. 대조군은 가짜 tDCS를 단독으로 적용하거나 기존 중재와 결합하여 시행하였다. 주요 결과 측정은 통증 강도와 우울 증상을 평가하기 위해 검증된 다항목 척도를 사용하였다. 연구 설계는 데이터베이스에서 검색된 무작위 대조군 연구(RCTs)들을 포함하였다.

배제기준

RCTs에서 CLBP 이외의 만성 통증 상태(신경병성 통증 또는 복합 통증 증후군, 섬유 근육통 등)을 포함한 연구, 반복적 경두개 자기 자극을 사용한 연구, 학술 대회 초록, 학위 논문 및 책으로 출판된 연구, 충분한 데이터를 제공하지 않는 연구, 영어로 작성되지 않는 연구, 10년 이전의 연구들은 제외되었다.

검색전략

본 고찰에서 검색한 연구들은 2024년 08월에 메타분석 경험이 있는 연구자 3인에 의해 각각 독립적으로 검색을 실시했다. 검색식은 P, I, C, O, SD를 나타내는 용어를 병합하여 구성하였고 의학주제표목(medical subject headings, MeSH)을 참고하여 검색되었다. 사전 식별된 키워드 randomized controlled trial AND(Chronic low back pain or nonspecific chronic low back pain or CLBP) AND(tDCS OR transcranial direct current stimulation OR cathodal stimulation transcranial direct current stimulation OR Transcranial alternating current stimulation OR transcranial electrical stimulations OR non invasive brain stimulation) AND(depression OR depressive symptoms OR depressive disorders)와 색인 용어(index term)가 포함된 국제적 전자 데이터베이스 Cumulative Index of Nursing and Allied Health Literature(CINAHL), Excerpta Medica Database(Embase), Medical Literature Analysis and Retrieval System Online(MEDLINE), Web of Science가 포함되었다. 누락된 논문을 검토하기 위해 만성 허리통증에 대한 경두개 직류전기전극 자극 효과에 대한 추가 검색이 Google Scholar를 통해 수행되었다.

자료추출

언급된 전자 데이터베이스에서 검색된 연구들은 Mic-rosoft Excel(Microsoft, Redmond, Washington, USA)을 이용해 중복된 항목을 제거하였다. PRISMA 가이드라인에 따라 각 연구의 제목과 초록을 검토한 후, 필요 시 원문을 검토하여 최종 연구들을 선정하는 절차를 거쳤다. 데이터가 일치하지 않는 경우 3인이 함께 원문을 추가로 검토하여 결정을 하였다.

비뚤림 위험 평가

연구의 질은 Cochrane Bias Method Group에 의해 개발된 7개 항목으로 구성된 비뚤림 위험 평가도구(risk of bias, [RoB])를 이용하였으며 각 영역은 비뚤림 위험이 높음(High risk of bias), 불확실(Unclear risk of bias), 낮음(Low risk of bias)으로 평가한다. 본 연구의 질 평가를 위해서 연구자 3인이 독립적으로 평가 후 일치되지 않은 문항들을 함께 원문 을재검토하는 과정을 통해 합의하였다.

자료합성을 위한 전략

합성 전략의 전반적인 틀은 대체로 모든 연구들이 유사함; 데이터 합성은 Cochrane에서 제공하는 체계적 고찰 전용 소프트웨어인 RevMan 5.4(The Cochrane Col-laboration, England)를 사용하여 분석되었다. 동일한 변수가 분석 가능하거나, 사전 및 중재 후 평가에서 양적변수를 확인할 수 있는 경우에 메타분석에 포함하였으며, 메타분석에 포함시키기 위해서는 최소 3개의 연구가 있을 때 포함되었다.

효과크기는 동일 변수에 대해 표준화된 평균차 (stan-dardized mean difference [SMD])를 선택하였고 95% 신뢰구간이 0을 포함하는지 확인을 위해 통계적 유의성을 확인하였고, 각 문헌의 이질성을 고려하여 가중치를 재설정하는 랜덤효과모형(Random effect model)을 사용하여 분석하였다[34]. 선정된 연구들의 동질성은 I2 및 Cochrane의 카이제곱 검정을 통해 평가되었으며, I2 값이 75% 이상일 경우 높은 이질성을, 40% 미만일 경우 낮은 이질성을 나타내는 것으로 해석하였고[35], Revman 5.4에서 제공하는 깔때기 도표를 사용하여 연구의 출판비뚤림은 평가하였다[36].

문헌 검색과 등록된 무작위대조시험들의 특성

본 연구에 포함된 일반적 특성은 다음과 같다. 국제 데이터베이스를 통해 총 159건의 연구들이 검색되었다. 중복된 연구들을 제외시키기 위해 Excel을 통해 45건의 연구가 확인되었다. 제목과 초록을 통해 일차적으로 스크리닝되어 58건의 연구가 제거되었고 원문검토를 통해 데이터가 제공되지 않는 연구 4건, 중재가 다른 연구 11건, 연구설계가 적합하지 않는 10건, 참여자 7건, 결과 12건의 연구를 포함하여 52건이 제외되었다. 총 4건의 RCTs가 정성적 및 정량적 분석에 포함되어 수행되었다[20,25,37,38] (Figure 1).

방법론적 비뚤림 위험 평가

4건의 RCT에 대한 방법론적 질 평가 결과는 다음과 같다. 비뚤림 위험 평가 도구(RoB)를 사용하여 7개 항목을 평가하였으며, 그 결과는 다음과 같다: 무작위 배정(＋: 4), 배정 순서 은폐(＋: 4), 참가자 및 연구자 눈가림(＋: 4), 결과 평가자 눈가림(＋: 4), 불완전한 결과 자료 처리(＋: 1, ?: 3), 선택적 결과 보고(＋: 4), 기타 비뚤림(＋: 3, ?: 1) (Figure 2).

만성 허리통증을 위한 경두개 직류전기자극

본 리뷰에서 4건의 RCTs는 tDCS가 CLBP를 호소하는 273명의 환자에게 적용되었을 때 통증 강도, 우울 지수에 대해 미치는 효과에 대하여 평가하였다(Table 1). 4개의 연구 모두 tDCS 중재와 가짜tDCS 중재 간 치료 효과를 평가하였고, 2개의 연구에서 다른 개입과 혼합된 개입으로 tDCS와 가짜 tDCS 비교가 이루어졌다. 강도를 일치시키고자4주이내 결과값만 추출하였고 tDCS가 통증 강도에 미치는 영향을 조사하기 위해 3개의 연구[25,31,38]에서 Visual analogue scale(VAS)를 사용하였고, 1개의 연구[20]에서 Defense and Veterans Pain Rating Scale(DVPRS)를 사용하였다. 또한 우울 점수 평가를 위해 2개의 연구[20,38]에서 Patient Health Questionnaire-9 (PHQ-9)를 사용하였고, Hospital Anxiety and Depression Scale(HADS)와 Beck Depression Inven-tory-II(BDI-II)가 2개의 연구[25, 31]에서 각각 사용되었다(Table 1).

경두개 직류전기전극이 만성 허리통증 개인의 통증에 미치는 영향

만성 허리 통증이 있는 200명의 환자를 대상으로 4개의 RCTs에서 통증 지수에 대해 평가하였다. 대조군과 비교했을 때, 통증 지수는 작은 효과 크기(SMD=-0.08; 95% 신뢰구간 [CI]=-0.50∼0.34)로 나타났으며, 이질성은 χ²=5.11, df=3, I2=41%로 평가되었다. 전체 효과는 [Z=0.38, p=0.71]로 유의미한 효과가 관찰되지 않았으며, 신뢰구간이 0을 포함하여 실험군과 대조군 간에 유의한 차이가 없음을 나타냈다.

경두개 직류전기전극이 만성 허리통증 개인의 우울증에 미치는 영향

만성 허리 통증이 있는 200명의 환자를 대상으로 4개의 RCTs에서 우울 지수에 대해 평가하였다. 대조군과 비교했을 때, 우울 지수에 대한 효과는 작은 효과 크기(SMD=-0.15; 95% 신뢰구간 [CI]=-0.43∼0.13)로 나타났으며, 이질성은 χ²=2.18, df=3, I2=0%로 평가되었다. 전체 효과는 [Z=1.06, p=0.29]로 유의미한 효과가 관찰되지 않았으며, 신뢰구간이 0을 포함하여 실험군과 대조군 간에 우울 지수에서 통계적으로 유의미한 차이가 없음을 나타냈다.

출판 비뚤림

본 고찰에서는 적격성 기준에 따라 체계적 고찰 및 메타분석을 위해 4건의 연구가 합성되었다. Cochrane Review에서는 합성된 연구가 10개 미만일 때 출판 편향이 적절하지 않다고 권고하였으므로 분석되지 않았다[39].

본 체계적 고찰 및 메타 분석은 만성 허리통증 환자의 주요 우울 증상을 중점으로 tDCS 사용에 대한 잠재적 효과를 확인하기 위한 최초의 체계적 고찰로 총 4개의 무작위 대조 연구가 포함되었다[20,25,31,38]. 연구결과, 그룹 수준에서 어떠한 결과도 유의미한 변화가 없었으며, 이는 tDCS가 통증 및 심리적 관리를 개선했다고 보고한 이전 연구들[20,38]과 대조되는 결과이다. 이는 tDCS 패러다임이 특정 환자군에서 독립적인 중재 가능성이 낮다는 것을 시사할 수 있고 연구 대상자 선정, 중재 설계, 연구 간 방법론적 차이 등 결과에 영향을 미친 잠재적 요인을 심층적으로 탐구할 필요성을 제기한다.

tDCS와 관련하여, 낮은 품질의 증거는 아직 만성 통증 조절에 tDCS가 효과적이라는 것을 제시하지 않고, 자극을 위해 선택된 피질 목표의 차이, 대상자 당 자극횟수의 차이, 전류 강도의 차이와 평가된 통증 장애의 유형에 따라 연구 간 높은 이질성을 고려하는 것이 필수적이다[40]. 많은 연구에서 tDCS 자극이 환자의 우울 증 증상을 개선하고 통증 강도를 감소시킨다는 사실이 밝혀졌고[41,42], 통증과 우울증 간의 연관성을 고려할 때, 우울증이나 불안이 감소하면 통증 역시 줄어들 것으로 예상할 수 있다. 그러나 본 연구에서는 이러한 가설을 완전히 입증하지는 못하였고, 이는 통증과 기분 장애의 공존을 뒷받침하는 복잡한 메커니즘과 장기 추적 조사의 불확실성과 관련이 있을 수 있었다는 이전 메타 분석 연구의 결과와 일치했다[8].

본 연구에서 유의미한 효과가 나타나지 않은 이유를 이해하기 위해 샘플 특성을 고려하는 것이 중요하다. 이는 초기 통증 특성이 다양한 환자를 포함한 점이 중재효과를 희석시켰을 가능성을 시사한다. 예를 들어 CLBP가 수년간 지속되었음에도 불구하고, Mcphee et al. [37]의 연구에 포함된 환자들은 테스트 세션 동안 최소한의 통증을 보고했으며, 24시간 동안의 최대 통증도 6/10을 초과하지 않았다. 이는 일반적인 통증 클리닉에 방문하는 CLBP 환자들과 비교하여 상당히 낮은 수준이다[43].

우울과 관련하여, tDCS가 전두엽과 같은 감정 조절 부위의 활동성을 높임으로써 우울을 완화할 수 있다는 결과도 보고된 바 있다[44]. 다만 본 리뷰에서는 이러한 결과가 나타나지 않았으며, 이는 중재 프로토콜이나 참가자의 심리적 초기 상태(우울증의 심각도, 불안 수준, 통증 재앙화 정도 등)에서의 차이 때문일 수 있다. 이러한 결과의 일관성 부족은 향후 연구에서 표준화된 방법론이 필요하다는 점을 강조한다. 또한 만성 통증 환자들은 보통 통증이 시작되기 전부터 높은 기준 불안을 보이는 경우가 많으며, 만성 통증은 불안과 양의 상관관계를 가진다[45]. 반면 불안과 만성 통증 간의 관계 연구는 우울증과 만성 통증의 관계에 비해 상대적으로 부족하며, 불안의 역할은 종종 간과된다[46,47]. 불안과 만성 통증의 상호작용은 염증성 면역 반응, 스트레스, 중추감작, 통증 처리 시스템 등 다양하고 복잡한 메커니즘이 관여하게 된다[48,49].

이러한 결과를 설명할 수 있는 주요 요인으로는 다음과 같은 점들이 있다. 첫째, 대상자 선정 간 결과에 영향을 미쳤을 가능성이 있다. 통증 재앙화(catastrophizing), 불안, 우울 등 심리적 손상은 만성 통증 환자에서 중요한 역할을 한다. 본 메타분석에 포함된 연구들은 심리적 특성이 다양한 참가자들을 포함했을 가능성이 있으며, 심리적 장애가 없는 참가자들은 tDCS 중재로 부터 혜택을 받을 가능성이 낮아 이는 tDCS 효과를 감소시켰을 수 있다[20,31]. 둘째, 자극 프로토콜의 이질성도 결과의 일관성을 저해했을 가능성이 있다. 본 메타분석에 포함된 연구들은 전극 위치, 전류 강도, 세션 지속 시간 등이 서로 달랐다[20,25,31,38]. 예를 들어, Straudi et al.[38]은 tDCS와 운동 치료를 병행하며 더 큰 개선 효과를 보고하였다. 또한 CLBP 환자의 우울증은 종종 다인자적이며 생물학적 및 심리적 메커니즘을 모두 포함한다. tDCS는 등외측 전두엽 피질(DLPFC) 또는 mPFC와 같이 기분 조절과 관련된 신경 회로를 조절할 수 있지만 포함된 연구에 사용된 자극 매개변수와 세션 프로토콜은 이 목적에 최적화되지 않았을 수 있다. 또한 우울증 기준의 심각도는 연구마다 달랐으며 일부 참가자는 신경 조절에 충분히 반응하지 않는 경미한 증상을 보였다. 이는 평가한 도구들(PHQ-9, HADS, BDI-II)이 각각 다른 구성요소와 절단점을 가지고 있어 우울 증상의 일관된 비교가 제한적이었다. 나아가 우울 증상의 심각도에 따른 하위그룹 분석이 수행되지 않아, 경도, 중등도, 중증의 우울 증상을 가진 환자들의 tDCS 치료 반응 차이를 확인하지 못했다는 점이 주요한 제한점으로 남는다. 마지막으로, 우울증 증상에서 의미 있는 개선을 달성하려면 tDCS를 결합한 다른 심리사회적 개입의 결합도 고려하여야 할 것이다.

이러한 한계에도 불구하고, 본 리뷰는 만성 통증 관리에서 tDCS의 적용에 대한 귀중한 통찰을 제공한다. 연구 결과는 표준화된 프로토콜과 타겟화된 중재가 tDCS의 치료적 잠재력을 극대화하기 위해 필수적임을 시사한다. 우울증이나 불안과 같은 심리적 손상이 명확히 존재하는 환자를 포함한다면, 가장 큰 혜택을 얻을 수 있는 하위 그룹을 식별할 수 있을 것이다. 또한, tDCS를 행동 치료 또는 운동 기반 치료와 결합하면 시너지 효과를 제공할 가능성이 있다. 이러한 전략은 본 메타분석에서 관찰된 이질성을 해결하고 tDCS의 전반적인 효과를 향상시킬 수 있을 것이다. 결론적으로, tDCS는 CLBP에서 통증과 우울 관리에 잠재력을 가지고 있지만, 그 효과는 여전히 일관되지 않다. 본 리뷰의 결과는 심리적 및 방법론적 이질성을 해결하는 것이 향후 연구에서 중요함을 강조한다. 표준화된 접근법, 다중 양식 중재, 장기 평가를 통해 만성 통증 관리에서 tDCS의 치료적 이점을 극대화할 수 있을 것이다.

우리의 결과에서는 경두개 직류전기자극이 만성 허리 통증 개인의 통증 강도나 우울 증상에 대해 통계적으로 유의미한 효과를 내지 않는다는 것을 보여준다. 향후 연구는 tDCS 프로토콜을 표준화하고, 행동적 공동 개입을 통합하고, 특히 불안과 우울증과 같은 심리적 장애가 있는 CLBP 환자의 잘 정의된 하위 그룹에 초점을 맞춰야 할 것이며, 이러한 격차를 해소함으로써 tDCS는 만성 통증과 관련된 정서적 고통을 관리하기 위한 보완 요법으로 개선될 가능성이 있다.

본 연구는 2024년 광주보건대학교 연구비 지원(2024005)으로 수행되었다.

저자는 이 기사의 저작 및/또는 출판과 관련하여 잠재적인 이해 상충이 없음을 선언한다.