미국립우주생체의학연구소 주도
채혈않고 분석·진단 가능
뉴욕- 미국립우주생체의학연구소 Babs Soller박사팀은 우주선내에서 발생한 질환이나 외상에 대해 우주비행사 스스로 검사하거나 치료할 수 있는 장치를 개발하는 연구에 들어갔다고 밝혔다.우주에서 장기간 체류하는 우주비행사는 신체에 이상이 발생해도 지구로 되돌아오기가 어렵기 때문에 우주에서의 의료행위는 의사가 아닌 우주비행사가 실시하게 된다.
우주과학의 발전과 함께 지구로부터 멀리 떨어진 장소에서 진단할 수 있는 새로운 방법의 필요성이 현실적으로 대두됨에 따라 이 연구소는 스마트 메디컬 시스템(smart medical system, SMS)개발팀을 결성하고 국제우주 스테이션이나 비행 임무 중에 발생하는 의학적 검사와 치료를 위해 새로운 의료장치 개발에 착수했다. 장치의 조건은 소형, 경량이고 휴대가능하고 저전압으로도 작용해야 한다. 이들 조건을 만족하는 하이테크 기기는 지구상에서도 응용할 수 있다.
예를들어 일반 병동뿐만 아니라 응급실, 응급차 등에서도 유용하며 산간벽지의 클리닉이나 너싱홈에서의 원격진료에도 도움이 될 것으로 보인다.
이 연구소가 현재 진행 중인 연구는 피험자의 피부 색과 피하지방에 좌우되지 않고 비침습적으로 혈액이나 조직의 화학분석을 정확하게 실시할 수 있을 정도에 이르게 하는 것. 근적외선(NIR)분석장치의 비슷한 예로는 혈액 속의 산소포화도와 맥박수를 측정하는 펄스 옥시메타를 들 수 있다.
시작제품에는 2개의 광파이버가 연구되고 있다.
하나는 환자의 몸속에 빛을 조사하기위한 것이고, 다른 하나는 반사광을 장치로 되돌리기위한 것이다. 장치 본체는 이 반사광을 분석한다. 그러나 우주에서 실제로 사용하는데는 이 시작 제품보다 더 작게 만들어야 한다.
혈액, 조직 非침습적으로 화학분석
연구소 Babs Soller박사는 “이 장치가 완성되면 환자로부터 검체를 채취하지 않고도 화학분석이나 진단이 가능해진다. 우주에서 발생하는 외상이나 질환의 정도를 측정할 수 있을뿐만 아니라 수술 중의 환자 모니터링이나 외상환자의 중증도 평가에도 응용할 수 있을 것”이라고 지적한다.
그는 또 “근적외선 영역의 빛은 적색광보다도 파장이 약간 길다.
이 점이 의료상 중요하며 뼈도 어느정도 투과하기 때문에 비침습적으로 조직이나 혈액의 화학적분석이 가능해진다”고 말했다.
매사추세츠주대학 외과 교수이기도 한 Soller박사는 기존의 기술과 신개발의 기기를 사용하여 암환자나 심장수술 환자, 외상환자로부터 데이터를 수집하고 다양한 조건하에서도 측정할 수 있다.
현재 새로운 NIR기기를 칼리브레이트(calibrate)하는 계산식을 도출해내기위해 헤마토크리트, 조직의 pH, 산소화의 데이터를 모으고 있는 중이다.
혈액과 조직에서는 빈혈의 유무, 근육조직으로의 혈류와 산소화의 정도 등 중요한 정보를 얻을 수 있다. 피부의 색이 짙으면 NIR광은 색소세포에 흡수되기 때문에 박사팀은 아시아계, 아프리카계, 히스패닉계, 지중해계, 백인으로 구성된 피험자(100례)에서 데이터를 모아서, 피부의 색과 피하지방에 의한 측정치에 미치는 영향을 제외하는 방법을 찾고 있다. 이들 변수를 조정하고 팔과 다리에서 측정할 수 있게 하면 의복에 센서를 부착시켜 검사할 수도 있다.
마지막 단계는 측정치의 의미를 판정하기위한 임상 가이드라인을 작성하는 것이다. Soller박사는 “조직의 pH 및 산소화는 새로운 의학적 파라미터다. 따라서 이 측정치에 치고하여 환자의 쇼크상태나 치료의 필요성을 알아낼 수 있는 기준치를 설정해야 한다. 또 현행 실시 중인 치료가 적절한지 여부를 평가하는 수단으로서도 이 장치를 활용할 수 있다”고 설명했다.
비침습적 검사의 장점은 지속적으로 측정할 수 있는 것으로 1초마다 검사할 수도 산소이용능력이 떨어지는 현상을 미리 파악할 수 있어 외상환자 등의 중증 합병증을 미연에 방지할 수도 있다. 심근경색이나 대량 출혈에 의한 쇼크, 내출혈을 보이는 환자 등에서는 특히 유용하다. 또 조직의 pH는 근육의 피로정도를 나타내는 지표이기도 하기 때문에 운동이나 지구력 훈련에도 응용할 수 있다.