서울아산병원
이승환 서울아산병원 심장내과 교수(왼쪽)와 김태오 교수 팀이 국산 로봇을 이용한 관상동맥중재술을 시행하고 있다.
서울아산병원 제공.
국내 의료진이 개발한 로봇으로 협심증 환자에게 시행한 국내 첫 심장 스텐트 시술이 성공했다.
서울아산병원은 15일 이승환·김태오 심장내과 교수팀이 협심증 환자 지 씨(50세,
남)에게 로봇을 이용한 경피적 관상동맥중재술을안전하게 시행했으며,
환자는시술 하루 만에 건강하게 퇴원했다고 밝혔다.
최재순 서울아산병원 의공학연구소 교수와 김영학 심장내과 교수가 개발한 관상동맥중재술 보조로봇 ‘에이비아(AVIAR)’는 지난 2월 식품의약품안전처 승인을 받아 현재 서울아산병원,
은평성모병원에서 실증임상연구를 위한 시술에 활용되고 있다.
경피적 관상동맥중재술은 얇은 카테터를 환자 사타구니의 대퇴동맥이나 손목 혈관에서 심장 관상동맥까지 삽입한 뒤,
좁아진 관상동맥에 풍선을 넣어 혈관을 넓히고 스텐트를 펼쳐 넣는 시술법이다.
동맥경화나 혈전으로 관상동맥이 좁아지거나 막힌 협심증,
심근경색 환자에게 시행한다.
머리카락처럼 가느다란 장비를 미세혈관에 집어넣어야 하는데,
관상동맥에서 나타나는 병변이 환자마다 다르고 복잡해 숙련된 의료진의 시술 능력이 요구된다.
시술 중에는 엑스레이 투시 영상을 통해 스텐트가 정확한 위치에 도달했는지 확인해야 하는데,
이를 시행하는 의료진은 반복적으로 방사선에 노출될 위험이 크다는 문제점도 있다.
이를 개선할 수 있는 것이 관상동맥중재술 보조로봇이다.
의사의 손에 해당하는 핸들과 컴퓨터로 구성된 이 로봇은 의사가 조이스틱과 같은 핸들로 조종해 환자의 관상동맥 내 목표 병변까지 유도 철사를 넣고 혈관 확장을 위한 풍선과 스텐트를 진입시킨다.
핸들은 한 번 움직일 때마다 1mm씩 오차 없이 이동한다.
핸들에는 햅틱기능이 장착돼 있어 시술 과정에서 느낄 수 있는 미세한 감각을 의료진이 확인할 수 있다.
이 로봇의 컴퓨터 부분에는 인공지능(AI) 기반으로 시술에 필요한 각종 데이터를 표시해 의료진이 시술 상황을 정확하게 판단할 수 있도록 도와준다.
시술 도중 환자의 혈관 커브를 분석하고 이상 징후가 있는지 등을 보여준다.
기존에는 숙련된 의료진의 노하우에 의존해 시술했지만,
이 로봇을 이용하면 미세조정이 가능해 더욱 정확하고 정교한 수술을 할 수 있다.
의료진은 시술 시 엑스레이 기계와 떨어져 시행할 수 있기 때문에 방사선 노출량도 줄일 수 있다.
이승환 교수는 “로봇을 이용한 미세조정을 통해 환자의 병변에 오차 없이 스텐트를 정확하게 삽입했고 환자도 합병증 없이 건강하게 퇴원했다”며 “관상동맥중재술 보조로봇을 이용하면 보다 정교하게 시술할 수 있어 관상동맥 병변이 복잡하거나 어려운 고위험 환자도 더욱 안전하게 치료받을 수 있을 것”이라고 말했다.
서울아산병원은 엘엔로보틱스를 통해 에이비아 상용화도 추진 중이다.
관상동맥중재술 보조로봇은 현재 미국,
독일,
프랑스 등 외국제품에 의존하고 있는데,
이번 시술 성공을 통해 국산제품의 자립 가능성이 열렸다.
기존 해외 로봇이 유도 철사와 시술도구를 한 번에 한 개씩만 이용할 수 있다면,
에이비아는 최대 4개의 시술도구를 복합적으로 활용할 수 있다는 이점이 있어 해외 진출로의 가능성 또한 기대된다.
체내에서 분해되는 ‘스텐트’ 개발…심혈관 질환자 재수술 위험 낮춰
박수아 한국기계연구원 책임연구원. 기계연구원 제공.
체내에서 분해되는 소재와 3D프린팅 기술을 활용한 ‘생분해성 관상동맥 스텐트’가 개발됐다.
한국기계연구원은 생분해성 소재를 이용한 폴리머 스텐트를 제작하고 전임상시험에 성공했다고 13일 밝혔다.
바이오3D프린팅 기술을 적용,
환자 맞춤형 생산도 가능하다.
체내 삽입형 스텐트를 이용하는 환자의 재수술 부담도 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
박수아 한국기계연구원 나노융합기계연구본부 나노자연모사연구실 책임연구원 연구팀은 생체 적합성이 우수한 고분자 재료에 혈액 응고를 막는 ‘헤파린’을 코팅한 생분해성 폴리머 스텐트를 개발했다.
스텐트는 동맥 혈관 벽이 좁아져 발생하는 협심증 등 질환을 막기 위해 시술되는 그물망 구조의 지지체다.
혈관 내 막힌 곳에서 혈관 벽을 확대해 지지하는 역할을 한다.
보통 코발트 크롬 합금 등 금속 소재를 사용한다.
금속 소재 스텐트는 체내에서 부식되거나 부러질 우려가 있고 혈액이 뭉쳐 협착되거나 염증을 유발할 수도 있다.
이럴 경우 재수술이 필요하다.
3D프린팅 기술을 이용해 연구진이 제작한 스텐트. 기계연구원 제공.
연구팀은 이같은 기존 스텐트의 문제점을 해결하기 위해 3D프린팅 재료로 ‘폴리락틱산(PLLA)’ 고분자를 이용해 그물 모양 스텐트 구조를 만들고 헤파린을 코팅했다.
PLLA는 미국식품의약국(FDA)의 승인을 받은 생분해성 고분자 생체재료로 독성이 없고 생체적합성이 우수하다.
연구팀이 바이오3D프린팅 기술을 이용한 이유는 필요한 구조를 짧은 시간에 환자 맞춤형으로 제작할 수 있기 때문이다.
특히 연구팀이 개발한 생분해성 폴리머 스텐트는 표면에 원하는 약물을 처리해 다양한 약물을 전달할 수도 있다.
박수아 책임연구원은 “정명호 전남대병원 연구팀과 협력해 이번에 개발한 스텐트의 효능을 동물실험(전임상시험)에서 확인했다”며 “후속 연구를 통해 생분해성 폴리머 스텐트 상용화에 기여할 것”이라고 말했다.
연구결과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널’ 7월호에 게재됐다.
심장 큰 혈관과 신장 작은 혈관까지 합병증
심장내과·신장내과
당뇨병 환자의 가장 흔한 사망 원인은 관상동맥질환이나 협심증,
말초동맥질환,
심근경색 등 심혈관질환이다.
게티이미지뱅크 제공
머리끝부터 발끝까지 심지어는 손가락과 발가락 끝부분까지 우리 몸 구석구석에는 혈관이 나뭇가지처럼 뻗어 있다.
모든 기관에 산소와 영양분을 전달하고 노폐물을 거둬 몸 밖으로 배출하기 위함이다.
만약 혈류에 크나큰 문제가 생기거나 혈관이 손상된다면 어떻게 될까. 혈액이 원활하게 순환하지 못해 결국 여러 기관에서 문제가 생길 것이다.
당뇨에 합병증이 많은 이유다.
당뇨병으로 인해 혈당 수치가 높아지면 혈관에 문제가 생긴다.
이 말은 혈관내벽이 손상돼 혈류가 밖으로 새어나가거나,
혈관 내 혈전이 생겨 쌓이면서 혈관을 막히게 할 수 있다는 뜻이다.
이로 인해 미세 혈관에 문제가 생기면 동맥경화나 만성 신장질환(만성 콩팥병 또는 만성 신부전증)이,
비교적 큰 혈관인 심장혈관에 문제가 생기면 협심증이나 심근경색이 발생할 수 있다.
당뇨병 환자가 심장병 생길 확률은 약 3배
혈액순환이 원활하지 않아 혈류가 나빠지면 혈전이 생기면서 혈관을 막아 여러 동맥경화나 관상동맥질환,
심근경색 등 합병증이 생길 수 있다.
게티이미지뱅크 제공
대한당뇨병학회에 따르면 당뇨병 환자의 가장 흔한 사망 원인은 관상동맥질환이나 협심증,
말초동맥질환,
심근경색 등 심혈관질환이다.
혈전이 생겨 혈관이 막히거나,
이로 인해 심장근육 조직이 괴사하면서 흉통이 생기고 심이필형 서울아산병원 심장내과 교수는 ”당뇨병이 있으면 동맥의 내피세포 기능이 떨어지거나, 활성산소 또는 염증세포가 활성화해 지질 대사에 이상이 생기는 등 동맥경화 증상이 훨씬 빨리, 또 광범위하게 발생한다“며 ”컴퓨터단층촬영(CT)으로 심장혈관에 동맥경화가 얼마나 진행됐는지 관찰해보면 비슷한 위험인자를 가진 비슷한 연령대에서 당뇨병이 없는 사람보다 당뇨병 환자가x;" style="line-height:200%;">물론 심혈관질환은 여러 원인으로 인해 발생할 수 있다.
이필형 서울아산병원 심장내과 교수는 ”당뇨병이 있으면 동맥의 내피세포 기능이 떨어지거나,
활성산소 또는 염증세포가 활성화해 지질 대사에 이상이 생기는 등 동맥경화 증상이 훨씬 빨리,
또 광범위하게 발생한다“며 ”컴퓨터단층촬영(CT)으로 심장혈관에 동맥경화가 얼마나 진행됐는지 관찰해보면 비슷한 위험인자를 가진 비슷한 연령대에서 당뇨병이 없는 사람보다 당뇨병 환자가
훨씬 심각하게 나타난다“고 말했다.
대한당뇨병학회에서는 건강한 사람에 비해 당뇨병 환자가 심혈관질환에 걸릴 확률이 남성은 2~3배,
여성은 3~5배나 크다고 보고 있다.
당뇨병 유무와 관계없이 심혈관질환이 발생했을 때는 막힌 혈관을 뚫는 치료를 해야 한다.
호흡곤란이나 심장마비 등 생명을 위협하는 증상이 나타날 수 있기 때문이다.
혈관에 넣어 벌리면서 넓혀주는 그물빨대 모양의 스텐트를 이용한다(관상동맥중재술). 혈관 여러 개가 좁아졌거나 막힌 다혈관 관상동맥질환이 있는 경우에는 관상동맥을 대체할 수 있는 혈관을 연결해 심장에 혈류를 공급하는 수술(관상동맥 우회술)을 하기도 한다.
이후 약물로 동맥경화 진행을 늦추고 혈전 생성을 억제하는 치료를 한다.
이 교수는 ”당뇨병과,
당뇨병으로 인한 심혈관질환은 오랜 세월에 걸쳐 발생하기 때문에 평소 병이 생기지 않도록 예방하는 일이 중요하다“면서 ”특히 당뇨병 환자는 다른 합병증이 생기지 않도록 혈당 관리와 약물치료를 잘 챙겨야 할 것“이라고 강조했다.
초기 신장병은 無증상이므로 반드시 정기검진 해야
신장 사구체는 모세혈관이 실타래처럼 엉켜 있으며 보우만주머니에 감싸여 있다.
여기로 혈류가 지나가면서 체내에 필요한 혈구와 단백질 등을 남기고 수분과 크기가 작은 입자만 내보낸다.
배출된 물질들은 재흡수와 분비 과정을 거쳐 최종적으로 소변이 된다.
당뇨병으로 인해 만성 신장질환이 생기면 사구체의 여과 기능이 떨어져 혈뇨나 단백뇨가 배출될 수 있다.
게티이미지뱅크 제공.
당뇨병이 일으킬 수 있는 혈관질환 중 심각한 것이 만성 신장질환이다.
국내에서 만성 신장질환이 발생하는 원인은 대부분 당뇨병이다.
건강보험심사평가원에 따르면 2014년부터 최근(2016년 기준)까지 만성 신장질환으로 진료받은 환자가 점점 늘었다.
2014년에는 16만여 명이었는데 2015년에는 17만여 명,
2016년에는 19만 명 가까이에 이르렀다.
정경환 경희대학교병원 신장내과 교수는 ”당뇨병 환자 3~4명 중 1명꼴로 만성
신장질환이 나타난다“고 말했다.
만성 신장질환은 신장이 3개월 이상 손상돼 있거나 기능이 저하된 질환이다.
신장은 몸속에서 필요없는 노폐물을 바깥으로 배설하거나,
산 염기와 염분 등 전해질 대사로 체내 항상성을 유지하는 기능을 한다.
그래서 신장 기능이 떨어지면 바깥으로 나가야 할 노폐물이 체내에 쌓이고 항상성이 무너진다.
문제는 신장 기능이 떨어져도 초기에는 소변 검사상에서만 이상이 나타날 정도로 증상이 거의 나타나지 않는다는 점이다.
신장이 점차 손상되면서 증상이 점점 심각해진다.
당뇨병 환자처럼 혈당이 높으면 신장에서 특히 사구체가 지속적으로 압박을 받는다.
사구체는 모세혈관이 실타래처럼 엉켜있어 혈액을 여과시키면서 바깥으로 내보낼 노폐물을 거른다.
이 기능이 떨어지면서 거품뇨 또는 단백뇨가 생기거나
만성피로,
식욕 저하,
구토,
어지러움증 등 여러 증상이 나타난다.
여기서 신장 기능이 더욱 떨어지면 결국 몸속의 요독 물질이 배출되지 못하고 쌓이면서 만성 신장질환으로 발전한다.
정경환 경희대 병원 신장내과 교수는 ”만성 신장질환은 신장이 비가역적으로 손상돼 완치가 힘들기 때문에 더 이상 기능이 떨어지지 않도록 진행을 늦추는 일이 중요하다“며 ”그렇기 때문에 왜 신장 기능이 떨어지고 있는지 원인을 찾고,
수분과 전해질 불균형을 치료한다“고 말했다.
가령 만성 신장질환이 발생하면 인이 소변으로 잘 배출되지 않아 체내에 쌓이고,
반면 칼슘은 너무 많이 빠져나가 뼈가 약해진다.
그래서 인을 밖으로
배출시키고 체내 칼슘 농도를 증가시키는 치료를 해야 한다.
제때 치료를 받지 않으면 증상이 악화돼 투석이나 신장 이식수술을 받아야 할 만큼 위험해진다.
정 교수는 ”만성 신장질환 환자의 3분의 2 이상이 당뇨병이나 고혈압으로 인한 합병증“이라면서 ”당뇨병을 앓고 있다면 정기적으로 혈액 크레아티닌 검사와 단백뇨 검사를 해 신장 기능을 관리해야 한다“고 말했다.
그는 ”최근 몸이 붓거나,
소변에 거품이 많이 나온다면 소변 검사를 반드시 받아야 한다“고 덧붙였다.
전문의 처방 외의 건강보조식품은 피하라
전문의들은 공통적으로 ”당뇨병은 혈관에 문제가 생기기 때문에 그만큼 합병증이 잘 발생한다“고 말했다.
이필형 교수는 ”특히 말초혈관질환이 있는 환자의 70%는 심장 또는 뇌혈관질환을 함께 겪는다“며 ”당뇨병 환자라면 혈관 합병증이 생기지 않도록 전문의와 상의해 철저하게 혈당을 조절하고 금연,
건강한 음주 습관을 들여야 할 것“이라고 강조했다.
정경환 교수는 ”신장 기능이 떨어지면 요독증이 발생할 수 있기 때문에 음식을 싱겁게 먹고 단백질 섭취도 제한하는 식이요법을 해야 한다“며 ”약물을 대사하고 노폐물을 내보내는 기능이 떨어져 있는 만큼 전문의가 처방한 약물 이외에 효능이나 부작용이 알려지지 않은 건강보조식품은 조심하라“고 조언했다.
1985년부터 2017년까지 국내에서 신장이식 수술을 받은 환자를 대상으로 만성 신장질환이 발병한 원인을 분석한 결과다.
당뇨병으로 인한 만성 신장질환(DM)이 고혈압성 신장 질환(HTN)이나 만성사구체신염(CGN)에 비해 급증해왔음을 알 수 있다.
대한신장학회 제공
늙고 병든 심장을 젊고 건강하게? 시계 되돌릴 유전자 찾았다
늙고 병든 심장을 젊고 건강한 상태로 되돌릴 수 있을까. 최근 과학자들이 심장을 뛰게 하는 심장근육세포의 수명을 연장해 심장 기능을 개선하는 방법을 찾았다.
심근경색증,
협심증 같은 심혈관계질환을 치료하거나 예방할 수 있는 새로운 길이 열릴 것으로 전망된다.
디파크 스리바스타바 미국 샌프란시스코 캘리포니아대 교수(글래드스톤 심혈관계질환연구소 소장)가 이끈 연구팀은 세포 주기 조절 유전자를 이용해 쥐의 심장근육세포를 세포 재생이 활발한 젊은 상태로 회복시키고 심장 기능을 개선하는 데 성공했다고 국제학술지 ‘셀’지난달 22일자에 발표했다.
동아일보
심장근육세포는 태어난 직후부터 재생 능력이 급격히 떨어진다.
중년 이후에는 세포를 복제하는 체세포 분열이 멈춰 재생이 아예 불가능해진다.
이 때문에 고지혈증과 당뇨,
흡연 등으로 심장동맥에 충분한 혈류가 흐르지 못해 심장근육세포가 수백 개씩 사멸해도 한 번 퇴화된 심장 기능은 회복시키기가 매우 어렵다.
연구진은 쥐 태아의 심장근육세포에서 세포의 수명을 결정짓는 CDK1,
CDK4,
사이클린 B1,
사이클린 D1 등 세포 주기 조절 유전자 4개를 발견했다.
그리고 무해한 바이러스에 이 유전자들을 담아 늙은 쥐의 몸에 주입했다.
그 결과 유전자가 과발현되면서 전체 심장근육세포의 15~20%가 다시 안정적인 체세포 분열을 할 수 있는 상태가 됐다.
세포의 수명이 더 길어진 셈이다.
심근경색증을 앓는
쥐의 심장에선 심장근육세포가 재생되면서 병변 부위가 줄었고 기능도 개선됐다.
이런 효과는 실험실에서 배양한 사람의 심장근육세포에서도 동일하게 확인됐다.
스리바스타바 교수는 “기존에도 유사한 시도가 있었지만 재생 능력을 되찾은 심장근육세포가 전체의 1% 미만에 그쳤고 체세포 분열이 불안정했다”고 설명했다.
이어 그는 “가장 어려운 심장근육세포의 체세포 분열을 유도하는 데 성공한 만큼 신경세포나 췌장세포,
각막세포 등 다른 세포에도 적용할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
다만 실제 인체에 적용하기 위해서는 정교하게 유전자 발현을 조절할 수 있어야 한다는 게 전문가들의 지적이다.
체세포 분열이 과도하게 활성화될 경우 암을 유발할 수 있기 때문이다.
논문의 제1저자인 테나야 테라퓨틱스의 테이머 모하메드 연구원은 “부작용 가능성을 줄이기 위해 주입하는 유전자 수를 절반인 2개까지 줄였다.
CDK1과 사이클린 B1 유전자 발현 효과는 약물로 대체할 수 있다”고 설명했다.
한편 현재까지는 인체 줄기세포를 분화시켜 만든 심장근육세포를 직접 심장에 이식하는 방식이 가장 유력한 심혈관계 질환 치료법으로 꼽히고 있다.
찰스 머리 미국 워싱턴대 교수팀은 인간 배아줄기세포에서 유래한 심장근육세포 10억 개로 세포체를 만든 뒤,
심근경색증을 앓는 원숭이의 심장에 이식해 심장 기능 회복을 확인했다고 2014년 국제학술지 ‘네이처’에 발표했다.
사와 요시키 일본 오사카대 교수팀은
인체 피부세포로 만든 유도만능줄기(iPS)세포에서 유래한 심장근육세포를 허혈성심근증 환자 3명의 심장에 0.1㎜ 두께의 얇은 시트 형태로 이식한 뒤 효능을 확인하는 첫 임상시험을 올해 중 추진한다.