최근, 심장 부전 환자를 돕기 위해 이들의 심장 박동을 정상적으로 유지해주는 로봇이 개발됐다.
심장은 순환계 중심이자 영양분이 풍부한 혈액을 체내 모든 부분에 공급하기 위해 끊임없이 일하는 근육으로 이뤄졌다.
일반적인 사람들은 건강한 심장을 가지고 태어나 좋은 상태를 유지하지만, 필요한 만큼 효율적으로 기능하지 못하는 심장을 가진 사람도 있다. 심장 이상의 가장 흔한 사유는 고혈압, 바이러스 감염, 심근 경색, 심근증 등이다.
심장 기능을 보강하다
이번 연구는 하버드대학 부설 와이스 생물 감화 공학연구소, 보스턴 어린이 병원 심장 수술 부서, 독일 베를린 심장 전문 병원, 뮌헨대학, 메사추세스공과대학 출신 연구원이 협력해 이뤄졌다.
연구팀은 심장을 잡아주고, 심장의 하부 심실을 나누는 벽을 붙들어 주는 탐침을 갖춘 로봇을 공개했다.
페인과 연구진은 ‘격벽 보조기를 갖춘 소프트 로봇 심장 보조 장치’라는 제목의 연구 논문에서 자신들이 심장 기능을 보강할 체내 삽입형 소프트 로봇 장치를 개발했다고 밝혔다.
특히 이 로봇은 심실을 조작할 수 있어, 심장 이식 없이도 심장을 정상적으로 기능하게 할 수 있다.
로봇을 구성하는 요소
이 로봇은 조절 가능한 죔쇠, 외부 심실 벽 고리, 고리 반동 띠, 반월형 틀, 소프트 구동기, 접을 수 있는 고정 장치, 중격 원반, 버팀 막대, 보호관으로 구성돼 있다.
오늘날 의사들은 심장 보조 장치를 사용해 심장이 계속해서 혈액을 순환시키도록 하지만, 이 로봇은 다른 방식으로 기능한다.
VAD는 심장이 약한 사람들의 심장 기능과 혈액 순환을 지원해 주는 기계적 펌프다. 이 펌프는 건강한 심장 기능과 마찬가지로 심장의 하부 심실로부터 혈액을 받아 전신에 공급한다.
그러나 이 방법에서는 혈액이 기계 속을 흐르기 때문에, 혈액 응고를 막기 위해 환자가 혈액 희석제를 복용해야 한다. 와이어드 보도에 의하면, 의사들은 혈액 희석제 처방을 꺼린다. 기계의 관 내에서 혈전이 생성되면 뇌졸중 위험이 있기 때문이다.
이 새로운 로봇은 심장 일부로, 정상적인 기능을 돕는다는 점에서 기존 장치와 다르다. 소프트 로봇이기 때문에 조직에 염증을 일으키지 않고 심장에 잘 통합된다.
또한 작동 원리도 간편하다. 거추장스럽고 복잡한 기존 모터와 달리 이 로봇은 공기 압축 기관으로 작동한다. 이는 심장을 더 조심스럽게 조작할 수 있음을 뜻한다.
니콜라이 바실예브 보스턴어린이병원 심장 수술 전문의 설명에 의하면, 심장이 수축함에 따라 자유 벽이 움직일 뿐만 아니라 중격 또한 두꺼워진다. 중격은 심장의 상부 두 심방을 분리하는 부분이다.
바일예브는 "2,600만 명 이상이 심장 부전으로 고통받고, 그중에는 어린이도 많다"며 "가장 좋은 해결책은 심장 이식이지만, 기증자가 턱없이 부족해 이번 연구를 실시했다"고 밝혔다.
로봇을 시험하다
연구진은 돼지를 대상으로 해당 기기를 시험했다. 다음 단계는 이 장치를 동물에 심고 수개월에 걸쳐 원활하게 동작하는지 살펴보는 일이다.
리드칼리지 페이트로 발다스트리 로봇공학 박사는 "페인과 그의 팀이 이뤄낸 연구 성과가 투자자와 대기업으로 하여금 이 기술을 한 단계 더 발전시켜 실제 제품을 출시하도록 장려할 것"이라며 "이 로봇 장치를 사람에게 실제로 활용하는 일이 성공하기 바란다"고 밝혔다.
한편, 하버드대학 연구팀이 올해 초 심장 주위를 둘러싸 보호관 역할을 하는 소프트 로봇을 공개했다. 그들의 장치 또한 다른 방식을 채택했지만 혈액 순환을 정상화하는 효과가 있다.
그들이 개발한 장치는 심장 주위를 둘러싸 기존에 존재하는 심장 박동과 동기화한다. 이번에 개발된 최신 장치는 심장 전체에 작용하지는 않으며, 고장난 심실만을 제어한다.
연구팀은 "이 장치가 아직 완벽하지 않으며, 장기간에 걸쳐 효과적이고 안전함을 검증하기 위해 장기적인 임상 시험이 필요하다"고 밝혔다.
