인공심장의 현황과미래

목차

인공심장이란 무엇인가?

1. 자연심장의 구조, 기능 및 혈액순환 생리

2. 인공심장의 종류 및 원리

3. 인공심장의 역사

4. 왜 인공심장을 연구를 해야 하는가

5. 연구 개발된 인공심장들

6. 국내 현황

7. 인공심장의 미래

본문내용

름이다. 심청이의 크기는 8백㏄정도로써 사람 몸에 적당한 크기(6백㏄)에 비해 조금 컸지만 심청이의 설계방식은 한국은 물론, 미국에서도 특허를 받았다.
1992년에는 6백㏄크기의 인공심장이 개발돼 60Kg의 양에 이식됐다. 몸무게로 볼 때 송아지보다 사람에 가까운 경우로, 양은 4일 동안 생존했다. 현재는 컴퓨터 시뮬레이션으로 사람에게 더욱 적합하고 안전한 인공심장을 개발하고 있다.
2000년 7월 19일에는 국내 최초로 연세대 의대 심장혈관병원 장병철(흉부외과) 교수팀이 호흡곤란 등 말기 심부전 증세를 보여 생명이 위독한 환자 김모(64)씨에게 좌심실 기능을 대신하는 보조 인공심장(체내 삽입형 좌심실 보조장치)을 이식하여 환자의 증세를 극적으로 회복시켰다. 이 삽입형 좌심실 보조장치는 환자의 심장은 그대로 둔 상태에서 좌심실로 들어오는 피를 기계 쪽으로 돌려놓은 후, 기계 속의 펌프가 들어온 피를 심장박동과 같은 속도로 대동맥 쪽으로 뿜어주어 좌심실 기능을 대신하는 장치다. 대개 환자 앞가슴 밑 복부 근육 속에 기계를 이식해 특수 호스로 심장과 연결하며, 펌프는 몸밖으로 연결된 배터리로 작동된다. 좌심실 보조장치는 심장이식수술을 기다리는 말기 심부전 환자의 생명을 연장하는 용도, 60세 이상의 고령 환자에게는 영구적으로 좌심실 기능을 대신하는 방법으로 쓰이며 심실의 심박출 기능만 대신하므로 기계의 오작동으로 인한 급사 등 이식 합병증의 위험이 적다. 우심실 기능이 어느 정도 유지된 거의 모든 심부전 환자에게 이 방법이 적용될 수 있다.
정식 명칭「체내 삽입형 좌심실 보조장치」는 무게 570g으로 어른 주먹 두 개를 합친 작은 기계지만 첨단 물리학, 재료공학, 혈액학 등의 결정판이다. 미국 TCI사 제품으로, 본체는 타이타늄, 펌프는 폴리우레탄을 사용해 분당 60~80회의 심장 박출을 일정하게 유지하면서 1년에 3700여만 회의 박동을 견딘다. 펌프 표면은 혈액이 달라붙거나 응고되지 않도록 특수 처리했다. 배터리는 작은 배낭처럼 몸에 지니게 되고 최대 6시간까지 전선 없이 사용 가능하며, 무게도 7㎏ 정도로 가벼워 일상 생활하는 데 지장이 없다. 그러나 가격이 12만~15만 달러(한화 1억5000여 만원)로 고가인 것이 흠이다.
2000년 12월 3일 제주대학교 농과대학 동물병원과 의과대학 인공심장이식연구소는 농대동물병원에서 아르헨티나 베네띠의료재단 외과과장인 호세 라자디박사와 의공학 엔지니어인 알렌한드로 자페티씨가 참관한 가운데 1살 된 송아지에 새로 개발된 양심실보조용 영구 인공심장을 성공적으로 이식했다. 사용된 좌. 우심실 동시 보조용 영구 인공심장은 서울대에서 개발한 것으로 가로 14㎝, 세로 16.6㎝, 무게 660ｇ이며 환자의 복부부분에 삽입해 자연 심장과 병렬 연결하도록 설계됐다. 이 인공심장은 기존에 개발된 인공심장들과 달리 전기를 이용해 자연 심장과 유사한 파동을 일으키도록 돼 있어 인체에 더 자연스런 효과를 발휘할 것으로 보고 있다. 또한 미국에서 개발된 공기압식 양심실 보조용 인공심장은 너무 크고 가격도 비싼 반면 이 인공심장은 크기는 물론 가격이 절반 밖에 안 돼 실용화 가능성이 매우 크다. 이식에 사용된 인공심장을 만든 서울 소재 ㈜바이오메드랩은 이번 아르헨티나에 대한 기술이전을 바탕으로 남미지역에 대한 인공심장 수출을 모색하고 있다.
최근에 국내에서 개발 된 인공심장으로는 2000년 8월에 서울대 의대 의공학교실 민병구 교수팀에 의해 개발된 복부이식형 인공심장이 있는데, 직경 10㎝, 무게 600ｇ의 이 복부이식형 인공심장은 심장으로 연결된 4 개의 도관을 통해 혈액을 펌프질하는 새로운 방식의 인공심장이다. 또한 2001년 5월 1일에는 50마리의 송아지 등의 동물실험이 90%의 성공률을 보였다고 공식적으로 발표했다. 그동안 국내외에서 개발된 인공심장은 모두 심장을 직접 대체하는 방식으로 심장을 떼어낸 뒤 그 자리에 인공심장을 붙이는 가슴내장형이었다. 가슴내장형 인공심장은 그러나 사람에 이식할 경우 성공률이 떨어질 뿐 아니라 기계가 고장나는 등 수술에 실패하면 곧바로 사망으로 이어지는 치명적인 단점을 안고 있었다. 이번에 개발된 것은 심장을 떼어낼 필요가 없기 때문에 시술 후 인공심장 기계가 망가져도 자신의 심장으로 4～5주 가량 생명을 연장할 수 있는 장점이 있다. 이 인공심장은 국내외에 특허출원 했으며, 오는 11월 일본 오사카에서 열리는 세계인공장기학회에서 동물실험 결과를 발표할 예정이다.
7. 인공심장의 미래
인체에 이식할 수 있는 인공심장이 되기 위하여선 아직도 많은 문제점을 해결해야 하지만, 지금까지의 연구결과만으로도, 한국의 인공심장 연구 역사에 비춰 볼 때 아주 급속한 결과라 할 수 있다. 세계적인 인공심장 연구 수준을 살펴보면, 공기압식 인공심장의 경우, 이미 상품화에 성공하였으며 임상응용도 활발히 진행되고 있는 반면 전기식 인공심장의 경우, 아직 동물실험 단계에 있음을 상기하여 볼 때, 한국형 인공심장 연구도 그다지 뒤쳐졌다고 볼 수 없다. 전 세계적으로 많은 연구팀들이 전기기계식 인공심장을 차세대 인공심장으로 장시간 이식이 가능하리라 예상하고 이의 개발에 매진하고 있는 실정이다. 앞으로 아래와 같은 연구 목표를 바탕으로 전기식 인공심장의 임상응용시대에 뒤떨어지지 않도록 노력해야 할 것이다.
1) 인체 흉곽의 최적 설계된 인공 심장의 제작 및 동물, 임상실험
2) 생체 내 이식 가능한 소형 인공 심장 제어 시스템의 완성
3) 무선 에너지 및 정보 전달 시스템
4) 항혈전성이 우수한 생체 재료의 개발
5) 인공심장 및 관련 제품 및 제작 과정의 품질 관리(제어시스템 소프트웨어 포함)
6) 인공심장에 관련된 의학적 기술 및 지식 축적 등이다.
자연심장의 기능을 완벽하게 대신할 수 있는 인공심장의 개발이 현재는 매우 어렵고 힘들지만, 급속히 발전하고 있는 기초과학 및 응용과학의 도움으로 인하여 현재의 인공심장이 가지고 있는 문제들이 하나씩 해결될 수 있으리라 기대하며, 인공심장의 밝은 미래를 위하여 연구자들의 끊임없는 도전과 연구가 있어 왔다. 그리고 그 노력들은 차츰 결실을 맺고 있는 것으로 보인다.

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