베트남 의사의 부드러운 인공 심장에 대한 꿈

12월 1일 오전 하노이에서 호주 뉴사우스웨일즈 대학교의 도탄 노(Do Thanh Nho) 조교수가 "박동이 있는 부드러운 인공 심장"을 소개하는 고무적인 세션을 가졌습니다. 이 세션은 의사가 적합한 환자를 찾고, 새로운 심혈관 장치에 대한 검사를 실시하고, 복잡한 수술을 연습하고, 수술실에 들어가기 전에 위험을 식별하는 데 도움이 됩니다.

"부드럽게 뛰는 인공 심장"은 각 환자에 맞게 특별히 설계되었으며 실제 심장의 움직임, 압력, 혈류를 정확하게 재현할 수 있어 심혈관 질환 치료의 안전성과 성공률을 크게 향상시킵니다.

연습 가이드 연구

강연 서두에서 도 탄 노 부교수는 생명 유지에 도움이 되는 기적의 기관인 순환계의 역할에 대해 이야기했습니다. 사람의 심장은 평생 25억에서 30억 번 박동하며, 평균 수명은 70~80세입니다. 심장은 약 2억 리터의 혈액을 순환시키는 역할을 하는데, 이는 올림픽 규격 수영장 80개 이상을 채우는 것과 같습니다.

도 탄 노(Do Thanh Nho) 부교수 박사가 VinFuture 2025 과학 기술 주간에서 이 내용을 공유했습니다.

심장에 문제가 생기면 어떻게 될까요? 혈전은 동맥 파열, 뇌졸중, 그리고 혈액 조직의 괴사를 유발합니다. 심장판막 질환, 즉 막힘으로 인한 심근경색도 있습니다. 이러한 질병들은 매우 빠르게 진행되며, 심부전, 죽상동맥경화증 등은 심혈관 질환의 마지막 단계입니다.

심혈관 질환은 현재 전 세계적으로 주요 사망 원인으로, 2,050만 명 이상이 사망하고 있으며, 2050년까지 심혈관 질환을 앓고 있는 사람은 2025년 대비 7억 2,950만 명(109% 증가)으로 늘어날 것으로 예상됩니다. 현재 베트남에서는 사망자의 약 33%, 160만 명이 심부전을 앓고 있으며, 이러한 추세는 증가하고 있습니다. 심부전은 어떻게 치료해야 할까요?

현재 심혈관 장치를 이용한 복잡한 수술적 중재는 이러한 질환 치료에 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 그러나 환자 선정은 종종 정적 영상, 병력 또는 시뮬레이션에 기반하는데, 이러한 방법은 동적 피드백과 촉각 감각이 부족하여 부정확한 평가, 미흡한 치료 계획, 그리고 수술 후 합병증 위험 증가로 이어집니다.

도 탄 노 부교수와 그의 동료들은 생체 외부에서 심장을 만드는 것이 가능한지 연구하고 의문을 제기해 왔습니다. 더욱 스마트하고 안전한 "소프트 로봇 심장"은 전 세계 심혈관 질환의 부담을 줄이는 데 기여할 것입니다.

병자들을 위한 희망

심장 수술을 받을 자격이 없거나 심장 이식을 기다리는 환자들을 보는 것 또한 적절한 심장 이식률이 매우 낮은 상황에서 어려운 일입니다. 과학자들은 이러한 환자들을 어떤 방식으로 지원할지 고심하고 있습니다. 이러한 현실적인 문제를 해결하는 가장 좋은 해결책은 무엇일까요?

현재 전 세계적으로 승모판 역류증은 2,400만 건 발생하며, 이 중 최대 2/3가 심장판막 질환입니다. 현재 의학의 발전으로 TMVI 카테터를 통해 승모판에 개입하여 좌심실이 심장으로 혈액을 펌핑할 수 있도록 보조할 수 있습니다. 하지만 인체에 삽입된 장치가 신체에 적합한지 예측하기는 어렵습니다. 환자의 상태가 카테터를 이용한 승모판 중재술에 적합한지 여부와 판막 주변으로 혈액 누출과 같은 합병증이 발생할 수 있습니다. 검진을 받는 환자의 약 68.5%는 TMVI 방법을 사용할 수 없습니다.

심부전은 전 세계적으로 약 6,400만 명이 앓고 있으며, 그중 약 50%가 HFrEF(심박출률 감소 심부전)입니다. 가장 좋은 해결책은 좌심실 보조 LVAD(좌심실 보조 장치)를 이식하여 혈액 순환을 유지하고 환자의 생명을 유지하는 것입니다. 하지만 환자의 43%는 우심실 부전으로, 기능이 일치하지 않아 부전으로 인해 생존이 불가능합니다. 환자가 좌심실 보조 장치 이식에 100% 적합한지 판단하는 것은 매우 어렵습니다.

이 좌심실 보조 장치 이식 시 환자의 합병증 위험을 조기에 감지하는 방법은 무엇입니까? 현재 의학계가 직면한 임상적 과제는 무엇입니까? 게다가, 이러한 장치의 이식이나 사용에 적합하지 않은 환자들도 여전히 있습니다.

의사들을 위한 지원 도구와 신뢰할 수 있는 장비가 부족하다는 점을 고려하여, 도 탄 노 박사 부교수의 연구팀은 해결책을 찾아 해답을 찾았습니다. 인체에 이식하면 합병증이 생기거나 환자의 상태에 적합하지 않을 수 있지만, 인체 외부에서 장치를 만들어 삶에 도움을 줄 수는 없을까요?

자연 심장은 자연에서 가장 복잡한 근섬유 시스템으로 여겨집니다. 연구팀은 장축과 단축에 초음파를 사용하여 일반 심장의 움직임을 모방하는 부드러운 인공 심장을 연구하고 있습니다.

앞으로 Viet 박사와 그의 동료들은 더욱 스마트한 임상 시험을 통해 환자의 신체에 이식하기 전에 합병증 위험과 이식된 심혈관 장치의 위험성을 정확하게 판단할 수 있는 소프트 로봇 심장 모델을 구축할 수 있기를 바라고 있습니다.

연구팀이 현재 직면하고 있는 몇 가지 과제는 다음과 같습니다. 기술은 이용 가능하지만, 의료 기기의 영상 기술이 아직 완벽하지 않아 정확한 데이터를 수집할 수 없으며, 환자 심장의 활동 패턴을 파악하기 어렵다는 점입니다. 양질의 데이터 부족이 가장 큰 과제입니다.

"장기적으로 우리는 심혈관 질환 환자의 생존율을 높이기 위해 인간의 심장을 대체할 수 있는 부드러운 소재로 만든 완전 인공 로봇 심장을 개발할 것입니다."라고 Do Thanh Nho 준교수 박사가 말했습니다.

이 꿈을 실현하기 위해서는 연구 분야의 긴밀한 협력과 의료 산업, 인공지능, 재료 과학 등의 눈부신 발전이 함께 연구 개발되어야 한다고 이 과학자는 강조했습니다. 특히 3D 모델은 공통 소재를 사용하고, 기술은 MRI와 SCAN을 활용하여 사람의 심장을 묘사하고 3D 심장 모델을 제작합니다. 따라서 학제 간 협력을 통해 합리적인 비용으로 인공 연성 심장을 시험하여 대다수의 사람들이 이 기술을 접할 수 있도록 할 것으로 기대됩니다.

투 흐엉

출처: https://daidoanket.vn/giac-mo-ve-trai-tim-nhan-tao-mem-cua-tien-si-nguoi-viet.html