2012-04-25 17:49

Man lives without a pulse after doctors invent new artificial heart

The number of patients with heart diseases worldwide exceeds 200 million, but the world is short of hearts for transplant.

Because of the chronic shortage, thousands of people awaiting heart transplants die annually. Artificial hearts are one of the most reliable ways of resolving difficulties facing patients with heart disease.

A U.S. research team has recently come up with a resolution of a long-standing problem facing the medical industry by developing an artificial heart that continuously circulates blood flow without beating.

Research scientists began work to develop artificial hearts in the mid-1940s. But despite six decades of development in medical science, no perfect artificial heart has been produced.

If you want to know the reasons for that, repeat clenching and opening your hand. It seems easy. But how long can you do it? One hour or two hours?

Human hearts never stop -- they beat an average of 35 million times per year and do not stop until the moment of death.

A state-of-the-art metal and plastic heart, on the other hand, works for only 18 months because of abrasion of components.

Continuous flow is the key to the development of perfect artificial hearts.

Artificial devices that have been developed so far, including the world’s first one invented in 1982, were called ventricular assist devices (VADs).

Patients can use them until they undergo heart transplant surgery. Users have to live with a VAD for 24 hours a day even though the device, which is as big as a ramyeon box, generates a loud noise.

Doctors at the Texas Heart Institute in the United States changed their way of thinking. Their solution was not to imitate the human heart.

According to reports, they implanted the world’s first beat-less heart into a living human being.

Craig Lewis, a 55-year-old Texas man, lived for five weeks without a pulse, the Daily Mail reported. He died due to an underlying disease -- but doctors said the heart worked perfectly.

The device is formed by intricately combining two VADs and replacing the entire heart, said the newspaper.

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이런 기적이… 심장 멈춘 채 사는 사람

전세계의 심장질환 환자는 2,000만명이 넘는다. 그러나 이들에게 공급되는 이식용 심장은 태부족인 실정이다.

그 때문에 매년 수천명 이상의 환자들이 심장을 기다리다 생을 마감한다. 인공심장은 바로 이런 현실을 타개할 가장 빠르고 확실한 대책이다.

최근 미국 연구팀이 박동 없이 혈류를 연속 순환시키는 방식으로 의학계의 오랜 난제였던 완벽한 인공심장의 개발에 청신호를 켰다.

◇모방의 한계=의학계가 인공심장 개발을 진지하게 고민하기 시작한 것은 지난 1940년대 중반부터다. 하지만 60여년간의 눈부신 의학 발전에도 불구하고 아직까지 인간의 심장을 완벽히 대체할 인공심장은 존재하지 않는다.

이유를 알고 싶다면 손을 오므렸다가 펴는 동작을 반복해보자. 그 정도야 우습게 보이겠지만 과연 얼마나 쉬지 않고 계속할 수 있을까. 1시간? 혹은 2시간?

그렇다. 인간의 심장은 쉬지 않는다. 1년이면 약 3,500만번을 고동치며 죽는 순간까지 결코 멈추는 법이 없다. 반면 첨단기술을 총동원하고도 금속과 플라스틱으로 만든 인공심장은 부품 마모로 인해 최장 연속 박동 기록이 단 18개월에 불과하다.

인공심장 개발의 난제는 이런 쉼 없는 작동능력의 확보에 있다. 1982년 최초의 인공심장 '자빅-7(Javik-7)'을 포함, 지금껏 개발된 인공심장들이 모두 보조인공심장(VAD)이라 불리며 실제 심장을 이식 받을 때까지 '버티는' 용도로 쓰이는 이유가 여기에 있다. 게다가 VAD들은 체외에 별도의 공기압축기를 부착해야 한다. 사용자는 식기세척기만큼 큰 소음을 내는 라면박스 크기의 기계장치를 24시간 끼고 살아야 하는 것이다.

◇박동은 필요 없다=미국 텍사스심장연구소(THI)의 빌리 콘 박사와 버드 프레이저 박사는 발상의 전환, 다시 말해 인간의 심장을 모방하지 않는 데서 해법을 찾았다. 인체는 5억년의 진화 끝에 심장이 박동할 때마다 혈액이 단속적으로 펌프질 돼 체내를 순환하는 시스템에 적응했으며 VAD들은 하나같이 이를 재연하도록 설계돼 있다. 하지만 두 사람은 이것이 생명유지에 필수불가결한 요소가 아니라고 강조한다.

현재 이들은 터빈을 활용, 마치 강물이 흐르듯 박동 없이 혈액을 체내에 연속 순환시키는 연속 혈류(continuous-flow)식 인공심장으로 병든 심장을 대체하려 한다. 사실 이는 새로운 개념이 아니다. 1980년대 처음 개념이 제시됐고 2000년대 들어 이 기술이 적용된 좌심실보조장치(LVAD)가 보편적으로 활용되고 있다. 소형 펌프를 심장에 장착, 좌심실의 기능을 수행하도록 하는 것으로 2008년 미국 캘리포니아 소재 토라텍이 미 식품의약국(FDA) 승인을 획득한 '하트메이트Ⅱ(HeartMate Ⅱ)'가 대표적 제품이다.

이 LVAD에는 회전축과 전기코일이 금속제 원통에 들어있는데 코일에 전류가 흐르면 펌프가 8,000~1만2,000rpm으로 회전, 심장의 정상적 혈액 순환을 돕는다. 거대한 공기압축기 대신 비디오테이프 크기의 휴대형 리튬이온배터리로 작동되며 무엇보다 부품마모가 거의 없어 단순히 버티는 것을 넘어 영구적으로 사용 가능하다는 게 최대 강점이다.