"삽입형 제세동기 대체기술 개발…통증없이 부정맥 진단·치료"

서울대병원·기초과학연구원 연구팀 성과…"동물실험서 예방효과도 확인"

기존 임상에서 사용 중인 삽입형 제세동기와 다채널 전극 어레이의 구조 비교. 삽입형 제세동기는 심장 전체에 충격을 가해 부정맥을 치료하지만, 다채널 전극 어레이는 부정맥이 발생한 특정 부위에 역치하 전기 자극을 가해 치료하므로 강한 충격을 줄일 수 있다. [서울대병원 제공]

(서울=연합뉴스) 김길원 기자 = 부정맥 치료에 쓰이는 '삽입형 제세동기'의 단점 중 하나인 극심한 통증을 막을 수 있는 신기술이 국내 연구팀에 의해 개발됐다.

서울대병원 순환기내과 이승표 교수와 서울대 공대 김대형(IBS 나노입자연구단 부연구단장)·현택환(IBS 나노입자연구단장) 교수 공동 연구팀은 부정맥 발생 부위를 찾아내 큰 충격 없이도 치료할 수 있는 '다채널 전기 자극 어레이'를 개발했다고 14일 밝혔다.

부정맥은 심장에서 생성하는 전기 신호에 이상이 생기는 질환으로, 이 중에서도 심실세동과 심실빈맥은 치명적인 결과를 부를 수 있다. 이런 환자는 예기치 못한 악성 심실 부정맥이 발생하는 즉시 치료해야 하므로 제세동기를 체내에 이식해야 했다.

하지만 삽입형 제세동기는 부정맥이 시작된 부위만 자극하지 않고 심장 전체에 영향을 미칠 만큼 강한 전기충격을 발생시키는 게 단점으로 꼽힌다. 전기적인 충격으로 심장 박동을 정상화하는 것이지만, 이때의 통증은 도끼로 찍히는 느낌에 비견될 정도다. 또 이런 통증이 심장의 정상적인 수축 기능도 방해하는 경우도 있어 개선이 필요한 상황이었다.

이에 연구팀은 부정맥의 시작 부위를 정확히 찾아내고, 해당 부분에만 전기 자극을 적게 가해 충격을 최소화할 수 있는 나노 소재 기반 다채널 전기 자극 어레이를 제작했다.

다채널 전기 자극 어레이 (좌) 8×4다채널 전기 자극 어레이의 모습. (중, 우) 32개 전극 채널로 심실 전기 신호를 측정하고 매핑한 결과, 심실빈맥 증상 발생 시 전기 신호를 바탕으로 부정맥이 시작되는 부위(흰색 별)를 확인하고 부정맥이 어떻게 전파되는지 알 수 있다. [서울대병원 제공]

이 어레이는 8개 또는 32개의 전극 채널이 심장의 각 부위에서 전기 신호를 측정하도록 설계됐다. 이를 통해 부정맥이 시작된 부위와 전파 경로 등을 알 수 있다는 게 연구팀의 설명이다.

토끼를 이용한 동물실험에서는 이 장비로 부정맥의 시작 지점을 정확히 진단하는 효과가 관찰됐다

또한 심장에서 감지하지 못할 정도의 약한 전기 자극(역치하 자극)을 연속적으로 발생시켜 부정맥 전기 신호를 차단하는 것은 물론 추가적인 악성 심실 부정맥의 발생도 예방할 수 있는 것으로 확인됐다.

약한 전기 자극을 가한 토끼와 그렇지 않은 토끼를 대상으로 심근경색을 유도한 결과, 부정맥 발생 비율은 예방군과 대조군이 각각 17%, 55%로 대조군에서 3배 이상 높았다.

연구팀은 이번 기술이 실제 부정맥 환자들에게 적용할 수 있도록 성능을 향상하고, 부정맥 진단·치료·예방의 자동화 알고리즘도 개발한다는 계획이다.

서울대병원 이승표 교수는 "악성 심실 부정맥은 심부전 환자에게 동반되는 위험한 합병증 중 하나로, 이를 치료하기 위한 강한 제세동 충격을 두려워하는 환자들이 많다"면서 "큰 충격 없이도 악성 심실 부정맥을 '조용하게' 치료할 수 있는 가능성을 확인한 데 의미가 있다"고 말했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 '사이언스 어드밴시스'(Science Advances) 최신호에 발표됐다.

연구팀 서울대병원 순환기내과 이승표 교수, 서울대 공대(기초과학연구원 나노입자연구단) 김대형·현택환 교수 [서울대병원 제공]

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