장은 혈액을 순환시키는 원동력이 되는 순환계의 중추기관으로, 주기적인 수축과 이완을 되풀이함으로써 혈액을 온몸에 공급하는 펌프 역할을 한다. 서울대학교병원 신체기관정보
심장의 펌프 작용에는 2가지가 있는데 하나는 우심실에서 혈액을 폐로 보내는 작용이며, 나머지는 좌심실에서 혈액을 대동맥을 거쳐 체내로 보내는 작용이다. 이 두 가지 펌프 작용은 압력이 집중되지 않도록 완전히 균형이 유지 되어야만 하기 때문에 절대로 고장은 허용되지 않는다. 이와 같이 힘겹고 정교한 일을 장기간에 걸쳐 끊임없이 하고 있고, 우리 몸의 중심이 되어주는 심장이 다른 어떠한 치료법에도 반응하지 않게 되었을 때 마지막 수단으로 병든 심장을 인공펌프로 치환하기 위한 목적으로 인공심장을 사용한다. 물론 새로운 약의 개발과 의료의 진보, 페이스메이커 심장박동조율기
와 인공판막은 심장병에 시달리는 사람들을 어느 정도 까지는 구해왔지만 완전한 심장을 대신 해줄 수 있는 것이 아니기에 한계를 보이고 있다.
인공심장은 크게 완전 인공심장(이하 TAH)과 보조 인공심장(이하 VAD)로 나눠진다. 민병구, 인공 장기, 서울대학교출판부, 1994
VAD 기본원리는 심실의 벽에 구멍을 뚫어 관을 연결한 후, 이 관들에 혈액펌프를 연결하여 심실의 혈액 박출 작업을 보조해주는 장치이다. 이는 혈액 박출 시 대동맥에 연결된 관에 부착된 판막이 열려 혈액을 공급해주고 이완 시에는 심실에 연결된 관에 부착되어 있는 판막이 열리면서 혈액이 위임된다. 위키백과, 인공심장
또한 TAH 원리는 VAD 기본원리와는 다르게 본래 심장에 좌우 심방과 대동맥 및 폐동맥과 연결부위를 잘라낸 자리에 부착하여 기존 심장의 기능을 완전히 대체하는 것이다.
이러한 인공심장의 분류에서 구동방법 또한 둘로 나눠진다. 첫째는 공기 압축식인데 이는 다이아프램이라고 부르는 얇은 막을 압축공기로 밀어줌으로써 혈액을 공급해준다. 그러나 공기 압축식 방법은 공기에 의하여 조절되기 때문에 구동장치가 크고 항상 몸 밖으로 나와 있어야 하므로 환자의 움직임에 제약이 있고 세균감염의 문제가 발생한다. 위키백과, 인공심장
둘째로는 전기 기계식 방법으로 전기적 에너지를 기계적 운동으로 바꾸어주는 장치, 예를 들어 모니터나 전자석등을 이용하여 혈액을 박출하는 시스템을 말한다.
그러나 아직은 인공심장의 안정성, 지속성 때문에 죽을 때까지의 이식이 아닌 다른 심장을 찾을 때까지의 대체 심장으로 쓰인다는 점, 그리고 인공심장을 이식하다가 사망한 사례도 많기 때문에 이것들이 인공심장의 단점이라 할 수 있겠다.
3) 인공장기의 문제점
인공장기는 크게 사회적 문제와 기능적 문제로 나눠진다.
사회적 문제는 윤리적인 관점과 지구 환경에 대한 문제를 가지고 있다. 인공장기의 생산은 먼 미래를 내다보았을 때 복제인간의 탄생 가능성을 가지고 있다. 그것은 생명의 존엄성이나 생명에 대한 관점이 흐트러지고 결국에는 생명의 존귀함이 사라질 수 있다. 따라서 인공장기 생산은 윤리적인 관점에서 많은 사람들의 생명을 구할 수 있을지 모르지만, 반대로 생명 경시 사상 등 문제점도 가지게 된다. 또한 지구는 사람을 수용할 수 있는 능력이 무한한 것이 아니라 한정되어 있다. 인공장기의 발전으로 인해 인간의 평균수명이 연장되어 노인들의 수가 급증하고 노령화가 지속되어 지구의 인구가 포화상태가 된다. 노령화로 인해 국가는 실버산업에 많은 비용을 투자해야 될 것이다. 이는 한정된 지구의 자원문제를 가속화 시킬 것이고 크게는 지구 환경에 대한 문제를 일으킬 것이다.
기능적 문제는 인공장기를 연구개발 및 응용과정의 관점에서 분류했던 제 2군, 3군, 4군에 관한 문제이다. 인간은 과거부터 현재까지 인간의 장기에 대해 많은 것을 연구하고 분석해 왔다. 하지만 인공심장과 같이 기계적인 작동이 필요한 인공장기는 소재공학적 문제를 극복하지 못하는 한계 때문에 연구가 쉽지 않을뿐더러 사람의 몸속에서 거부반응이 전혀 없는 소재를 개발하기도 힘들다. 그리고 공학적 측면에서 동력원을 계속 공급해 줘야 한다는 한계에 부딪히게 된다. 그 밖에도 안정성 문제 법률적 문제 등이 존재한다.
Ⅲ 결론 : 앞으로의 인공장기에 대해서
이상으로 대표적인 인공장기에 대해서 분류해보고 특성과 문제점에 대해서 자세히 서술하였다. 인공장기를 만드는 것은 기술적으로도 아직까지 많은 문제가 있고 윤리적인 문제나 법률적 문제 등 여러 가지 문제가 있기 때문에 부정적인 의견도 많이 제시되어지고 있다.
하지만 본론에서 서술했듯이 다양한 인공장기들이 개발되고 발전되면서 미래에는 인공장기를 활발하게 사용하는 시대가 올 것이라고 예측할 수 있다. 만약 장기가 완전히 망가져서 제 기능을 수행하지 못할 경우 최후의 수단으로는 인공장기를 사용할 수밖에 없다. 그러한 경우를 대비해서 세계 많은 나라에서는 최첨단 장비를 이용해서 다양한 인공장기를 개발하고 있다. 우리나라도 다른 나라로부터 기술력에 있어서 뒤쳐지지 않으려면 꾸준한 관심과 전문가들의 연구를 통해서 인공장기 개발에 대한 선진국이 되어야 한다고 생각한다. 물론 최근에는 인공심장의 체내형 심실보조장치를 이식하는 데 성공하고 또한 3D 프린트를 이용한 인공장기 개발이 이루어지고 있지만, 이는 다른 나라에 비해 아직 현저히 아쉬운 성적을 가질 뿐이다.
이러한 인공장기는 우주 도시와 같은 초등학생 시절 과학의 날 에서나 상상했었던 주제 중 하나였고 먼 미래에나 발전될 것만 같았다. 하지만 의료기기분야의 전문가들의 끊임없는 노력을 통해 빠른 시간 내에 발전이 이루어졌고 소수의 사람들이 사용하는 과정까지 오게 되었다. 장차 미래에는 컴퓨터 부품처럼 인공장기 또한 쉽게 구할 수 있고 여러 사람에게 제약 없이 실용화될 수 있는 시대가 올 것이라 생각된다.
참고문헌
출처, 두산백과
한국과학기술정보연구원, 바이오 인공장기, 한국과학기술정보연구원, 2002
한국과학기술정보연구원, 바이오 인공장기, 한국과학기술정보연구원, 2002
생명과학대사전
서울대학교병원 의학정보
서울대학교병원 의학정보
서울대학교병원 신체기관정보
심장박동조율기
위키백과, 인공심장
10) 민병구, 인공 장기, 서울대학교출판부, 1994
11) 위키백과, 인공심장