환자가 호흡곤란 등 심부전의 증상을 보이고, 검사 상 심장기능이 감소되어 있다면 우리는 그 원인을 찾게 됩니다. 관상동맥질환이나 판막질환, 부정맥, 심근병증 등 여러 가지 원인을 찾아보고, 수술적 치료나 약물 치료 등 필요한 치료를 시행하지만, 일부 환자에서는 증상이 점점 심해지고 더 이상 치료에 반응하지 않는 상태가 되며, 이런 경우 심장이식을 고려하게 됩니다. 심장이식은 현재 확립된 말기 심부전 환자의 수술적 치료 방법이지만 기증자 심장이 부족하다는 단점이 있습니다. 이러한 심장이식의 단점을 극복하기 위하여 심장기능을 완전히 혹은 부분적으로 도와주는 기계적 순환 장치에 대한 연구는 심폐기가 발명된 1950년대 이후부터 지속적으로 연구되고 있습니다. 우리가 일반적으로 인공심장이라고 할 때는 크게 심실보조장치(ventricular assist device)와 완전 인공 심장(total artificial heart)으로 나눌 수 있습니다. 심실보조장치와 완전인공심장의 큰 차이는 심장 수축기능을 담당하는 심실을 제거하느냐 아니냐하는 것입니다. 심실보조장치에서는 남아 있는 환자 본인 심장 기능의 정도에 따라 일부 심장기능을 담당하게 되지만, 완전인공 심장은 좌심실과 우심실을 제거하고, 박동을 하는 담당하는 인공심실을 환자의 심방과 대혈관에 연결하게 되어 환자의 혈액 순환이 완전히 기계에 의존하게 됩니다. 인공 심장은 현재 심장이식을 받기 위한 연결단계로 이용되고 있으며, 기계적 순환 보조장치의 대부분은 심실보조장치라고 할 수 있습니다. 이번 웹진에서는 심실보조장치에 대해서 설명하고자 합니다. 심실보조장치는 어떤 심실을 보조하는냐에 따라, 좌심실 보조장치, 우심실 보조장치, 양심실 보조장치로 나누고, 어떤 목적으로 사용하느냐에 심장이식을 받기 위한 가교 역할을 하는 경우, 이식을 받을 수 없는 환자에서 영구적으로 사용하는 경우, 일시적으로 심장기능이 악화된 경우에 회복되기를 기대하고 사용하는 경우, 현재는 환자의 상태가 한가지 목적으로 판단할 수 없는 경우에 좀 더 심장기능이 회복된 경우에 결정하고자 하는 경우 등으로 나눌 수 있습니다. 작동하는 방식에 따라서 박동형과 연속류형으로 나누고, 연속류형은 측류형과 원심형으로 나누게 됩니다. 심실보조장치 중에서 주로 좌심실 보조장치가 주로 사용되며, 좌심실의 심첨부에서 혈액을 받아서 펌프를 이용하여 대동맥으로 보내는 장치입니다. 심실보조장치는 심첨부에 연결되는 유입부(inlet), 펌프, 유출부(outlet)로 구성되어 있습니다. 초기에는 박동형 심실보조장치가 사용되다가 최근에는 연속류형이 주로 사용되고 있습니다. 박동형 심실보조장치는 좀 더 생리학적인 형태의 박동형 혈류를 보내는 장점이 있으나, 박동형 심실보조장치 구성요소인 횡격막이나 판막 등의 내구성이 짧은 단점으로 인해서 펌프를 조기에 교체하는 빈도가 높은 단점과 장비가 커서 복부에 많은 부분을 박리 해야하고, 소음이 큰 여러가지 단점과 중단기 생존률에서도 연속류형 심실보조장치에 비해서 낮다는 보고가 있었고, 현재는 연속류형이 주로 사용되고 있습니다. 연속류형 심실보조장치는 혈류가 비생리학적인 형태로 오랫동안 노출되는 경우 여러 가지 단점이 있으나, 이러한 것을 극복하기 위한 공학적인 연구가 이루어지고 있습니다. 점점 크기가 감소하는 것은 최소침습적인 형태로 수술할 수 있는 장점이 있을 뿐만 아니라, 심실보조장치를 삽입할 수 있는 대상 즉, 소아나 체구가 작은 여성 등을 포함시킬 수 있는 장점이 있습니다. 좌심실 보조장치를 시행할 때 함께 교정해야 하는 병변으로 중요한 것은 심방중격 결손증, 대동맥 판막폐쇄부전, 삼첨판막 폐쇄부전증 등이 있습니다. 이 중에서 심방중격 결손은 존재하는 경우 반드시 봉합해야 하는 것이고, 대동맥 판막이나 삼첨판막 폐쇄부전은 심한 정도에 따라 동반수술을 결정해야 합니다. 특히 대동맥 판막폐쇄부전의 경우, 심한 경우에는 효과적인 심실보조장치의 기능을 할 수 없기 때문에 교정이 필요하고, 교정하는 방법으로 판막을 치환하거나 교정하는 것을 선택하게 됩니다. 심실보조장치를 삽입한 후 일부 환자에서 심해지거나 수술 후에 새롭게 발생하는 경우가 있어서 심실보조장치 수술 후에 정기적인 검사나 환자에서 저심박출증의 증상이 있는 경우 고려해야 할 중요한 합병증이 됩니다. 삼첨판막 폐쇄부전의 경우는 심실보조장치 수술 후 우심실기능과 연관되어 있습니다. 좌심실보조장치 수술 후 좌심실 부분의 혈액 흐름이 호전되면서 폐동맥 고혈압이 개선되고, 우심실기능이나 삼첨판막의 기능이 호전될 수도 있고, 혹은 좌심실 보조장치 삽입후에 좌심실의 크기가 감소하면서 우심실이 늘어나고, 심실보조장치로 인해서 전신 혈류량이 증가하여 우심방으로 돌아오는 혈류량이 많아지면서 삼첨판막폐쇄부전증이 악화될 수 있기 동반수술을 시행하는 적응증에 대해서는 논란의 여지가 남아있는 상태입니다. 수술 직후에 발생하는 중요한 합병증으로는 우심실 기능부전과 출혈이 있습니다. 좌심실보조장치 후에 발생하는 우심실 기능부전은 적어도 5%이상의 발생빈도를 보이고, 발생하는 경우 사망률 등이 20%에 이를 정도로 위험도가 높은 합병증으로 발생을 예방하는 것이 가장 좋은 치료 방법이라고 생각됩니다. 수술 전에 환자의 볼륨상태를 최적화하고, 중심정맥압을 낮추고, 폐혈관 저항을 낮추는 치료를 시행하고, 중심정맥압이 폐모세혈관쐐기압력 보다 높은 경우에는 주의해야 합니다. 수술중에도 폐혈관 저항을 감소시키기 위해서 수혈을 줄이고, 저체온을 피하고, 인공호흡기를 조절하여 산소를 유지하고, 이산화탄소를 낮출 수 있도록하고, 폐혈관 저항을 감소시키는 약제를 사용하고, 우심실 기능을 유지하기 위해서 강심제를 적극적으로 일찍 사용하며, 우심실 손상을 최소화 하기 위해서 공기 색전증을 예방하고, 심실보조장치의 혈류 유출관이 우심실을 누르지 않도록 주의해야 합니다. 우심실 부전이 발생한 경우에는 우심실기능을 대신할 기계순환장치의 사용을 적극적으로 고려해야 합니다. 심실보조장치는 기계판막 수술과 마찬가지로 혈전이 발생할 수 있기 때문에 항응제 치료를 해야 합니다. 와파린과 아스피린을 사용하며 정기적으로 혈액 검사를 통해서 그 용량을 조절해야 합니다. 심실보조장치의 기계에 따른 합병증으로 용혈현상이 발생할 수 있는데, 혈전과 마찬가지로 주기적인 검사를 시행하여야 합니다. 앞으로 심실보조장치의 발전 방향은 1) 소형화 : 현재의 심실보조장치도 과거 박동형에 비해서 감소하였고, 심낭내에 삽입할 수 있으나, 앞으로는 점점 더 작은 장치의 개발로 작은 소아에서도 체내형 심실보조장치를 널리 사용할 수 있게 될 것입니다. 2) 박동성 : 박동형 펌프에 비해서 연속류 형의 심실보조장치가 환자의 생존률을 증가시킨다는 연구 결과를 바탕으로 현재는 연속류형의 심실보조장치가 대부분이 사용되고 있으나, 지속적인 연속류형의 혈류가 가지는 단점들을 극복하기 위해서 최근에는 회전수를 조절하여 인공적인 박동을 유발하여 이러한 단점을 극복하고자 합니다. 3) 체내에서 충전 : 현재 심실보조장치의 장기적인 관리나 환자의 활동에서 가장 제약이 되는 부분은 동력전달장치(driveline) 감염입니다. 충전을 위한 선이 체외로 연결되어 있기 때문에 제약이 따르게 됩니다. 체내 삽입된 기계의 충전이 무선으로 가능하고, 펌프의 기능을 외부에서 무선으로 체크할 수 있게 된다면 감염의 기회를 줄이고, 환자의 삶의 질도 크게 개선될 것입니다. 4) 혈전 및 용혈의 최소화 : 최근 펌프의 혈전이 증가하여 큰 이슈가 되었고, 우선 적절한 수술적 기술과 펌프 가동 방법, 충분한 항응고제 사용으로 최소화 할 수 있다는 보고가 많습니다. 이렇게 아직까지 혈전의 위험이 있기 때문에 항응고제 치료가 중요하고, 이에 따른 합병증도 있기 때문에 앞으로 공학적인 발전으로 펌프 혈전의 가능성이 줄 수 있다면, 만성 합병증의 감소를 기대할 수 있을 것입니다. 현재 우리나라에서도 심실보조장치의 사용이 허가된 상황이며, 본원에서 수술도 시행하고 있습니다. 그러나 사용을 허가 받는 시기까지도 오랜 시간이 걸렸지만, 아직까지도 고가의 장비 비용을 환자 본인이 부담해야 하는 상황입니다. 약물 치료나 시술에 반응하지 않는 말기 심부전 환자의 치료 방법으로는 현재 심장이식과 심실보조장치가 유일한 수단인데, 다른 치료 방법이 없는 고가의 심실보조장치 기계를 환자 개인이 모두 부담해야 한다는 것은 현재 우리나라 의료제도에서도 이해하기 어려운 상황이며, 앞으로 개선이 반드시 필요합니다.