전북대 문준호 교수, 이식 심장에 안정적 무선 전력 공급 기술 개발

[아이뉴스24 박종수 기자] 전북대학교 수의과대학 문준호 교수팀(수의산과학)이 심장 이식기기의 움직임과 변형에도 안정적으로 전력을 공급하는 무선 전력 전송 기술을 개발하고, 동물 모델에서 무선 심장 페이싱의 효과를 확인했다.

차세대 심부전 치료용 이식기기 개발의 기반이 될 것으로 기대된다.

이번 연구에는 문 교수를 비롯해 서울대병원 순환기내과 이승표 교수, 경희대 전자정보융합공학과 김상혁 교수, 서울대 화학생물공학부 김대형 교수 등이 참여했다.

연구 결과는 전기전자공학 분야의 세계적 학술지인 『네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)』 최신호에 이달 게재됐다. 논문 제목은 ‘A wearable-to-implant wireless power transfer technology with variation tolerance’다.

심장에 이식하는 기기는 지속적인 전력 공급이 중요하지만 심장 박동에 따라 기기의 위치나 형태가 달라질 수 있다. 기존 무선 전력 전송 방식은 이 과정에서 체외 충전기와 체내 기기 사이에 미세한 어긋남이 발생하면 전력 전달 효율이 급격히 떨어지는 한계가 있었다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 움직임과 변형에 강한 ‘변형 내성 무선 전력 전송 기술’을 개발했다. 이식기기가 움직이거나 늘어나 충전기와의 정렬이 달라져도 높은 충전 효율을 유지할 수 있도록 한 것이 핵심이다.

특히 동물 모델에서 완전한 무선 연결을 기반으로 심장에 전기 자극을 전달해 박동을 조절하는 ‘심장 페이싱’이 가능함을 확인했다. 유도된 부정맥을 정상 박동으로 회복시키는 효과도 입증했다.

문 교수는 이번 연구에서 동물 모델을 활용한 실증을 맡았다. 토끼와 돼지의 피하 및 심장 표면에 기기를 안정적으로 이식하고, 실시간 심전도 모니터링을 통해 좌심실과 우심실의 여러 부위에서 심장 페이싱이 작동하는 것을 확인했다.

또한 심실 빈맥 발생 시 빠른 전기 자극으로 비정상 박동을 조절하는 ‘무선 오버드라이브 페이싱’을 적용해 정상 심박동으로 회복시키며 향후 임상 적용을 위한 가능성을 제시했다.

연구팀은 “초기 단계의 이식형 심부전 기기 기술을 확보한 성과”라며 “이번 연구를 기반으로 심부전의 예방과 치료가 동시에 가능한 혁신적인 심장 이식기기를 개발하고 있다”고 밝혔다.

문 교수는 앞으로 다양한 심부전 동물 모델을 구축해 환자 맞춤형 이식기기 개발을 위한 후속 연구를 이어갈 계획이다.

문 교수는 “개발된 심부전 동물 모델을 활용해 환자 맞춤형 심부전 이식기기 개발에 협력할 것”이라며 “심부전의 예방과 치료 메커니즘을 규명하는 데에도 기여하고 싶다”고 말했다.