수술 후 방광 기능은 전자센서로 모니터링하세요​

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< (왼쪽부터) 전기및전자공학부 권경하 교수, 박도윤 석사과정, 미국 노스웨스턴대학교 김지혜 박사 >

방광절제술을 받은 환자들의 성공적인 재활을 위해 카테터 *  삽입없이 방광 기능을 안전하게 모니터링하는 생체전자 시스템이 개발되어 화제다 .

* 카테터 :  방광에 삽입하는 고무 또는 금속제의 가는 관  

우리 대학 전기및전자공학부 권경하 교수팀이 미국 노스웨스턴 대 김지혜 박사와 공동연구를 통해 방광의 크기 및 압력 변화를 정확하게 측정하는 디지털 헬스케어 기술을 개발했다고  16 일 밝혔다 .  

부분적 방광절제술 * 은 긴 회복 기간이 필요하며 ,  이 기간에 요로 동역학 검사 **( 이하  UDS) 를 통해 몸 밖으로 소변을 배출하는 기능을 간헐적으로 평가한다 .  그러나  UDS 는 환자 친화적이지 않으며 사용자마다 결과에 변동성이 있고 ,  연속적인 데이터 수집 능력이 제한된다 .  또한 카테터 관련 요로 감염의 위험을 초래하며 ,  고위험 환자에게서는 상행성 신우신염으로 진행되기도 한다 .  이러한  UDS 의 적절한 대안으로 ,  요로에 카테터를 삽입하지 않고 방광의 상태를 연속적이고 실시간으로 모니터링할 수 있는 기술이 필요하다 .

* 부분적 방광절제술 :  방광에 종양이 있는 부위를 잘라내고 나머지 방광을 이어 붙여주는 수술

** 요로 동역학 검사 :  방광과 요도의 전반적인 기능을 확인하여 치료 계획을 세우기 위한 진단적 검사  

이에 연구팀은 방광의 충전 및 배뇨와 관련된 기계적 변형 변화를 무선 원격 측정할 수 있는 이식형 방광 플랫폼을 개발했다 .  이 시스템은 생분해성 스트레인 센서를 이용해 방광의 크기와 압력 변화를 실시간으로 측정하고 ,  회복 기간이 끝나면 해당 센서가 신체 내에서 자연스럽게 용해돼 사라지는 것이 특징이다 .  모니터링 장비 제거를 위한 추가 수술이 필요 없고 합병증 위험을 줄이는 것은 물론 환자의 편안함과 회복 시간을 개선한다 .

< 그림 1. 방광 기능 모니터링을 위한 무선 이식형 플랫폼 (위), 쥐 모델 실험 셋업 (중간), 개코원숭이 실험 셋업(아래) >

연구팀은 이 플랫폼을 이식 후 최대  30 일까지 실시간 변화를 재현적으로 측정할 수 있음을 쥐 모델에서 입증했다 .  또한 개코원숭이 실험을 통해 ,  해당 기술이 전통적인  UDS 와 비교해 최대  8 주까지 압력 측정의 일치성을 보였다 .  이러한 결과는 해당 시스템이 장기간 수술 후 방광 회복 모니터링을 위한  UDS 의 적절한 대안으로 사용될 수 있음을 시사한다 .  

권경하 교수는  " 비인간 영장류 ( 개코원숭이 ) 를 활용한 광범위한 실험을 통해 방광 기능에 대한 정확하고 신뢰할 수 있는 데이터를 제공하는 장치의 효능을 입증했다 ˮ 면서  " 환자들의  회복 시간을 단축하고 전반적인 수술 결과를 개선하는데 활용할 수 있을 것 ˮ 이라고 말했다 .  

이번 연구 결과는 국제 학술지  ` 미국 국립 과학원 회보  ( Proceedings of the National Academy of Sciences; PNAS )' 에 지난  4 월  2 일 발표됐다 .  ( 논문명  :  A wireless, implantable bioelectronic system for monitoring urinary bladder function following surgical recovery,  링크 :  https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.2400868121?af=R )  

한편 ,  이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 기초연구사업 ,  지역혁신선도연구센터사업 및  BK21 의 지원을 받아 수행됐다 .

https://news.kaist.ac.kr/news/html/news/?mode=V&mng_no=36250