심혈관내 압력·혈류·온도, 무선으로 실시간 모니터링

KAIST 연구팀, 관련 무선시스템 개발

[아이뉴스24 정종오 기자] 무선으로 심혈관을 모니터링할 수 있는 길이 열렸다. 심혈관 질환을 예측하고 관리에 활용할 수 있다.

실시간 혈역학(Hemodynamic) 모니터링은 심혈관 질환을 앓는 환자의 수술 전후 관리에 도움을 준다. 일상에서 실시간으로 심혈관 내 압력, 유량과 온도 측정을 제공할 수 있는 무선 인체 이식형 의료기술에 대한 수요가 증가하고 있다.

한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형)은 전기및전자공학부 권경하 교수가 배터리 없이 실시간으로 심혈관 내 압력, 유량, 온도를 측정해 심혈관 기능을 진단하는 무선 심혈관 임플란트를 개발했다고 24일 발표했다.

이번에 개발한 장치는 혈관 내부에 삽입돼 압력, 유속과 온도를 측정하는 바이오센서와 하부피막층에 삽입돼 무선 전력 수급과 무선 데이터 전송을 지원하는 무선 시스템으로 구성됐다. [사진=KAIST]

현재는 침상 모니터에 연결된 유선 테더(tether)와 함께 센서를 동맥에 삽입해 동맥압과 혈류 속도 측정이 가능하다. 유선 인터페이스가 심혈관 손상과 감염이나 측정 정확도 저하로 이어질 수 있다. 병원에서 움직이지 않는 환자를 위해 일시적으로 이용하는 것으로 제한된다.

전문 의료 시설에 접근하지 않고 언제 어디서나 환자의 수술 후 모니터링을 지원하기 위해, 배터리 없이 무선으로 작동하는 임플란트 시스템을 개발하는 것이 핵심 과제다.

KAIST 연구팀은 무선 통신과 무선 전력 전송 기술을 이용해 심혈관 내에서 배터리 없이 실시간으로 압력, 유속과 온도를 측정할 수 있는 이식형 무선 측정 시스템을 개발했다.

연구팀은 관련 기기를 실제로 제작해 돼지의 폐동맥, 양의 대동맥과 좌심실에서 기존 임상 기기와 비슷한 성능을 보이는 데 성공했다. 이러한 기술은 혈역학 기능을 객관적이고 정확하게 측정해 심장 환자의 치료와 삶의 질을 개선할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 가정 또는 병원에서 환자의 행동 제약 없이 언제든 모바일 모니터링이 가능해진다.

권경하 교수는 “앞으로 심장판막 대동맥 이식술(TAVI) 후 경사도와 기타 유출 검사, 뇌동맥류용 흐름 전환기 내부의 압력과 유량 측정, 흉부 내 대동맥 내시경적 수술 등 다양한 임상 분야에서 이용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

권경하 교수 연구팀과 미국 노스웨스턴대 김종욱 박사가 공동연구를 통해 개발한 이번 연구 결과(논문명 : A battery-less wireless implant for the continuous monitoring of vascular pressure, flow rate and temperature)는 국제 학술지 네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering) 4월 11일자에 실렸다.

/정종오 기자(ikokid@inews24.com)