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손으로 감싸듯 ‘소프트 심장박동기’ 개발보스톤 아동병원 돼지실험 성공

 [러브즈뷰티 심재율 기자] 심장이 불규칙하게 뛸 때 사용하는 더욱 안전한 심장박동기가 돼지실험에서 성공적으로 적용됐다.

미국 보스턴아동병원의 심장병의사인 니콜라이 바실리에프(Nikolay Vasilyev)연구팀이 개발한 이 새로운 심장박동기는 직접 혈액에 심장박동기가 접촉하지 않기 때문에 감염위험을 크게 줄일 수 있다.

바실리에프는 “우리는 부드러운 로봇공학 액추에이터를 감싸는 단단한 지지대를 결합해서 심장의 심실(心室)이 안정적으로 혈액을 펌프질할 수 있도록 했다”고 말했다.

 

돼지심장에 장착한 소프트 심장박동기 ⓒ 유튜브 캡처

현재 단단한 재료로 만들어져 있는 현재의 심장박동기는 혈액이 심장박동기를 직접 접촉하면서 지나도록 하고 있어서 감염위험이 높다. 그러나 이번에 새로 실험중인 기기는 혈액이 심장박동기를 접촉하는 대신, 마치 손으로 잡듯이 심장박동기가 심장근육을 외부에서 감싸고 펌프질을 도와주기 때문에 훨씬 안전하다. 뿐만 아니라 더 멀리 혈액을 강력하게 공급할 수 있다고 연구팀은 밝혔다.

심장 바깥에서 심장 근육운동 지원    

이 새 심장박동기는 세 부분으로 구성되어 있다. C형의 단단한 프레임은 심장주변을 둘러싸고 있다. 심장에 근육에 착 달라붙어있는 ‘닻’(anchor)은 이 C형 프레임이 제자리에 고정되도록 도와준다. 그리고 부드러운 고무밴드는 심장근육의 박동을 도와준다.

이 유연한 심장박동기는 동물실험에서 성공적으로 작동함에 따라 보스턴아동병원 과학자들은 머지 않은 미래에 사람의 심장질환에 사용될 것으로 전망했다. 연구자들은 좌심실용 심장박동기와 우심실용심장박동기를 개발했다.

이번에 ‘사이언스 로보틱스’(Science Robotics)저널에 발표한 이번 연구결과는  금년 초 바실리에프 연구팀이 공개한 로봇공학적인 슬리브(sleeve)를 기반으로 개발했다. 이 반원형의 C형 슬리브는 심장을 감싼 상태에서 혈액이 몸 전체로 순환하도록 도와주는 역할을 한다.

이 새 심장박동기의 장점은 동맥과 직접 연결되어 있는 심장의 우심실이나 좌심실을 선택적으로 지원해서 선천적으로 심장질환을 가진 환자의 생명을 구한다는 점이다.

심장박동기에 달린 앵커는 심장박동기가 좌심실과 우심실을 구분하는 격막안에 삽입되어 심장박동기가 잘 자리잡도록 도아준다.

이와함께 부드러운 고무밴드가 달린 액추에이터(구동장치)를 장착한 별도의 C형 프레임이 심실 주변에 배치된다. 이 심장외부근육에 있는 액추에이터는 마치 사람이 손으로 하듯 율동적으로 심장을 누르는 동안에, 앵커는 심장 안에 있는 격막을 조정해서 심장이 좀 더 정확하게 뛰도록 도와준다. 이는 지금까지나온 펌핑 메커니즘 보다 더 정확하게 심장의 혈액공급을 가능하게 한다.

소프트 심장박동기 구조 ⓒ 유튜브 캡처

소프트 심장박동기 구조 ⓒ 유튜브 캡처

바실리에프는 “액추에이터가 심장을 쥐었다가 풀어줄 때 특별히 고안된 탄력있는 밴드가 심장벽을 원래 위치로 돌아오도록 도와줌으로써 심실이 충분하게 피를 공급받도록 한다”고 말했다.

이 장치의 좋은 점은 혈액이 심장박동기 직접 닿지 안는다는 점이다. 현재 존재하는 심장박동기는 펌프사이로 혈액이 지나가기 때문에 매우 복잡한 문제점을 발생한다.

혈액에 직접 접촉하지 않아 더욱 안전    

펌프사이로 혈액이 지나가기 때문에, 환자들은 혈액이 굳는 것을 방지하기 위해 영구적으로 항응고제 처치를 받아야 한다. 특히 소아환자들의 경우 이 같은 방식은 적절한 밸런스를 유지하기가 힘들어서 혈액응고나 과다출혈의 위험이 높아진다.

지금까지 새로운 심장박동기는 돼지심장에서 성공적으로 실험해왔다. 사람의 다양한 심장질환을 모방한 여러 가지 시험에서 혈액이 정상적으로 흘렀다고 연구팀은 밝혔다.

연구팀은 다음 단계로 살아있는 동물에 이 기기를 집어넣어 수개월동안 혈액공급을 원활하게 지원하는지 확인해야 한다. 뒤이어 연구팀은 사람을 대상으로 한 임상실험도 실시할 계획이다.

미국에서만 이같은 심장박동기가 필요한 환자가 약 570만명에 이른다.

새 심장박동기가 다양한 절차를 통과하려면 2,3년 정도 소요될 전망이다. 그동안 사람에게 사용이 가능하도록 휴대용으로 작게 만드는 설계변경이 이뤄질 것이다.

 

이 기사는 사이언스타임즈(www.sciencetimes.co.kr)에도 실렸습니다. 러즈브뷰티는 직접 작성한 글에 한해 중복송고를 허용합니다.>

심재율 기자  kosinova@daum.net

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