만성 호흡기질환, 하나의 장비로 진단부터 재활까지

-기계연 의료기계연구실 만성 호흡기질환 모니터링용 호기 분석 복합 시스템 개발-

최근 환경오염과 흡연, 바이러스의 확산 등으로 호흡기 건강관리에 관한 관심이 커지고 있는 가운데 질병 치료비 부담이 높기로 손꼽히는 만성 호흡기질환을 효율적으로 관리할 수 있는 건강관리 시스템이 국내에서 처음으로 개발돼 관심을 모은다.

과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(원장 박상진, 이하 기계연)은 천식, 만성 폐쇄성 폐 질환 등 다양한 만성 호흡기질환을 하나의 장비로 스스로 진단하고, 경과도 관리 할 수 있는 모듈형 호흡기 건강관리 시스템을 개발했다.

기계연 대구융합기술연구센터 의료기계연구실 이동규 선임연구원 연구팀은 개발한  모듈형 호흡기질환 건강관리 시스템은 다양한 만성 호흡기질환을 효과적으로 진단하고 치료, 재활 관리할 수 있다.

시스템은 모듈형으로 이뤄져 손잡이 부분인 본체에 진단모듈과 치료모듈 등의 상단부를 목적에 따라 교체, 결합해 활용할 수 있다. 또한, 모바일 어플리케이션으로 진단부터 치료, 재활 이력을 손쉽게 관리할 수 있다.

지금까지는 호흡기 질환의 진단과 관리, 치료, 재활을 위해서는 질병 별로 고가의 별도 의료기기를 구입하거나 병원을 찾아야만 했다. 하지만 이 시스템을 이용하면  다목적 재활치료와 상태 관리 뿐 아니라 하나의 장비에서 측정한 데이터를 지속해서 관리할 수 있다.

치료모듈은 광치료, 흡입/분사치료, 네뷸라이져 분무치료 등을 할 수 있고, 재활치료 모듈의 경우 호흡기 근(筋)의 재활 훈련도 가능하다.

호기진단 모듈은 천식과 만성 폐쇄성 폐 질환 등 호흡기질환 상태의 모니터링에 꼭 필요한 호기 속도, 호기량과 FENO(호기산화질소가스), 아세톤 가스 농도 등을 동시에 측정할 수 있다. 현재 상용화된 천식 진단 의료기기는 FENO(호기산화질소가스) 1종만 측정할 수 있지만, 이번에 개발된 모듈은 FENO(호기산화질소가스)외 아세톤 농도를 비롯해 최고 호기속도(PEF), 1초간 노력성 호기량(FEV1), 노력성 폐활량(FVC) 등 폐기능 검사까지 동시에 할 수 있다.

아울러 호기 복합가스, 고속 호기속도, 습도 등의 데이터를 활용한 보정 알고리즘을 적용해 측정의 정확도를 높였고, 수집한 데이터를 바탕으로 인공지능 기술을 활용해 통해 건강관리를 위한 효율적인 치료 및 재활훈련 가이드도 제시 받을 수 있다.

개발된 진단 모듈은 분당서울대병원 호흡기내과에서 전임상을 통해 기존의 천식의료기기와 측정수치에 대한 비교실험을 수행하였으며, 앞으로 전체 모듈에 대한 임상 진행 및 사업화를 위한 지속적인 기술 협력을 추진할 계획이다.

이동규 선임연구원은 “이번에 개발된 기술로 만성호흡기 질환으로 고통받고 있는 환자들의 진단/치료/재활훈련 등 자가관리에 큰 도움이 될 것으로 기대한다”며 “앞으로 이 기술이 실제 활용될 수 있도록 의료기관 및 산업계와 협력하여, 국민의 건강한 삶을 위한 연구개발에 힘쓰겠다”라고 말했다.

한편 이번 과제는 국가과학기술연구회 ‘의료소외계층 맞춤형 로보틱 현장클리닉 기술혁신 기반구축’과제의 지원을 받아 수행됐으며, 중소벤처기업부 ‘스마트 호기성능검사 및 호흡훈련치료가 가능한 가정용 다목적 헬스케어시스템 개발’ 과제의 지원을 받아 상용화를 추진 중이다.