응급질환 '급성 구획 증후군' 조기진단 초소형 멀티모달 센서 세계 최초 개발

경희대 정보디스플레이학과 진성훈 교수 공동 연구팀이 세계 최초로 급성 구획 증후군의 조기진단을 위한 초소형 멀티모달 센서 기술을 개발했다. 사진은 연구 모식도로 a) 구획 증후군과 압력 부상 발생에 따른 치료 흐름의 도식화 그림, b) 압력 해소를 위해 근막절개술을 시행하는 다중 모드 감지 프로브의 사용을 나타내는 그림, c) 구획 증후군 감지를 위한 멀티 모달 센서 프로그램과 기존의 구획압 측정 모니터링 시스템 비교 그림, d) 압력과 조직 산소 포화도, 혈류량 센서로 구성된 멀티모달 감지 프로브의 확대 도식도와 센서를 다리 구획 내에 배치한 단면도, e) 구획 증후군 감지를 위한 멀티모달 센서 시스템의 도식도.

[스포츠조선 장종호 기자] 경희대학교 정보디스플레이학과 진성훈 교수 연구팀과 미국 노스웨스턴대 존 로저스(John Rogers) 교수 연구팀의 서승기 박사, KAIST 김승엽 연구원, 인제대 유성광 교수, 한양대 에리카캠퍼스 오세용 교수 등이 세계 최초로 '급성 구획 증후군(Acute Compartment Syndrome, ACS)'의 조기진단을 위한 초소형 멀티모달 센서 기술을 개발했다.

생명을 위협할 수 있는 응급 질환인 구획 증후군을 보다 신속하고 정확하게 진단할 수 있는 기술이다. 기존의 침습 진단법의 한계를 뛰어넘어 응급의료 분야의 새로운 진단 기준을 제안했다. 연구 성과는 'Advanced Science'에 최근 게재됐다.

급성 구획 증후군은 신체 특정 부위의 근육이나 조직이 압박받으며 내부 압력이 급격히 상승하는 응급 질환이다. 혈류가 차단되고 조직 괴사가 빠르게 진행돼 정확하고 빠른 조기진단이 생존율과 후유증 최소화에 결정적이다. 현재 병원에서 쓰이는 방식은 주로 단일 압력만을 측정하는 침습적 진단법이다. 측정값의 변동성과 환자 상태의 다양성을 충분히 반영하지 못한다. 이러한 이유로 정확성에 한계가 있고, 결과적으로 오진이나 치료 지연으로 이어지기도 한다.

진성훈 교수 연구팀은 임상적 문제를 해결하기 위해 구획 압력, 조직 산소포화도(StO₂), 혈류를 동일 위치에서 실시간으로 측정할 수 있는 멀티모달 센서 프로브를 개발했다. 연구팀이 개발한 센서는 직경 4㎜, 두께 1㎜에 불과한 초소형 구조다. 유연하고 생체적합한 소재를 사용해 인체 삽입에도 적합하다. 센서는 단 한 번의 삽입으로 세 가지 생체 정보를 동시에 측정하고, BLE(Bluetooth Low Energy) 기반 무선 전송 기능을 통해 데이터를 실시간으로 외부 기기에 전송한다.

연구팀은 열적·기계적 안전성을 확보했을 뿐 아니라, 센서 간의 간섭을 최소화하는 설계 구조를 통해 복합 측정의 정밀도를 높였다. 삽입과 제거에는 PASI(Peel-Away Sheath Introducer) 방식을 적용해 환자의 안전성과 의료진의 사용 편의성 모두 충족시켰다. 인간과 유사한 환경의 동물 모델 실험했는데, 센서가 실제 구획 증후군 상황에서도 다양한 생체신호를 안정적으로 측정하고 전송했다.

이번 기술은 다양한 생체신호를 하나의 프로브로 동시에 정량 측정해 단편적 데이터에 의존하던 기존 진단 방식의 한계를 본질적으로 보완했다.

진성훈 교수는 "압력만이 아니라 산소포화도와 혈류라는 중요한 정보를 함께 고려해 임상의가 더욱 정확한 판단을 내릴 수 있는 기초를 제공하게 된다"며 "응급 현장에서의 오진율 감소와 조기 치료 결정에 크게 이바지할 수 있는 기술이다"고 설명했다.

이번 연구는 한국연구재단 개인기초중견연구자과제의 지원으로 진행됐다.
장종호 기자 [e-mail]

진성훈 교수