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소리 없이 찾아오는 폐질환

호흡기는 산소를 흡수하고 몸에서 발생하는 이산화탄소를 배출하는 중요한 역할을 한다. 호흡과 관련된 기관은 상기도와 하기도로 나누어진다. 상기도는 코, 비강, 구강, 부비동, 인두, 후두로 구성되고, 하기도는 기관, 기관지, 호흡세기관지, 폐포 등으로 구성된다.

폐와 연결된 기관지는 점차 얇아지는데, 그 끝에 폐포가 달려있다. 이 폐포는 3억 개의 얇은 공기주머니의 모양을 하고 있다. 폐포의 표면적을 다 합치면 우리 몸의 피부 표면 넓이보다 40배가량 크다. 그래서 산소를 많이 흡수할 수 있게 된다. 호흡에 필수적 장기인 폐는 일정 수준 이상의 손상을 입게 되면 회복이 불가능해진다.

폐기능 저하의 원인은 흡연, 미세먼지, 코로나19 후유증 등을 꼽을 수 있다. 만성폐쇄성폐질환, 폐렴, 폐암 등 폐질환은 장기간에 걸쳐 서서히 진행되기 때문에 빠르게 질병을 파악하기 어렵다. 호흡곤란, 만성 기침, 쌕쌕거리는 숨소리, 가래 등의 증상이 심해지고 나서야 병원을 찾게 되곤 한다. 하지만 코로나19의 유행이 한바탕 휩쓸고 간 이때, 특별한 증상이 없어도 폐기능 검사를 통해 미리 폐질환을 예방하는 것이 중요하다.

폐기능 진단 방법은?

현재 다양한 폐기능 진단법이 사용되고 있다. 가장 기본적인 검사법으로는 폐활량 측정법이 있다. 폐활량 측정기를 이용해 숨을 최대한으로 들이마셨다가 힘껏 내쉰다. 이때 피검자가 마시고 내뱉는 공기의 양을 측정한다. 더불어 얼마나 빠르게 숨을 내쉴 수 있는지 측정한다. 주로 천식을 확인하고, 치료 결과를 판단하는 데 사용되는 방법이다.

기관지확장제 검사도 있다. 폐활량 검사를 시행한 후 기도를 확장하는 기관지 확장제를 흡입한 뒤 폐활량 검사를 진행한다. 이후 두 검사 내용을 비교해 폐활량의 변화를 측정하는 검사다. 천식과 만성폐쇄성폐질환 진단, 수술 전 위험도 평가, 직업성 폐질환에서 장애 판정 및 등급 평가를 위해 사용되는 방식이다.

일산화탄소를 흡입해 폐기능을 측정하는 폐확산능 검사도 있다. 폐확산능이란 어떤 가스가 분압의 차이로 인해 폐포에서 폐모세혈관으로 이동해 적혈구 내의 헤모글로빈과 결합하는 능력을 말한다. 따라서 이 검사는 폐의 기본적인 기능인 가스교환이 잘 진행되고 있는지를 평가하는 것이다. 소량의 일산화탄소를 마시고 최대한 숨을 들이마신 뒤, 10초가량 숨을 참았다 부는 과정으로 진행된다. 폐기종, 간질성폐질환, 폐혈관질환, 이식 폐의 거부반응 등의 질환 진단과 치료 효과를 보기 위해 사용된다. 이외에도 폐용적 검사, 기관지유발검사 등 다양한 폐기능 검사가 존재한다.

ETRI가 개발한 폐질환 조기 선별 장치

세계 최초 다중감각 인식 기반 폐질환 조기 선별 장치

ETRI도 폐기능 검사와 관련된 연구를 진행해 왔다. 연구진은 기존 폐질환 진단에 쓰이고 있던 호기 산화질소 측정 장치, 폐활량 측정 장치, 폐음 청진기의 기능을 한데 모았다. 호흡에 대한 다중감각 센싱 정보를 인식해 진단이 어려운 폐질환을 초기에 발견할 수 있는 기술이다.

ETRI가 개발한 폐진단기기는 폐의 상태에 대한 정보를 복합적으로 획득한다. 그리고 인공지능(AI) 기술을 통해 다각적으로 분석한다. 이번 연구가 의미 있는 것은 세계 최초로 폐 안에 있는 호기를 뽑아내는 폐포 호흡 샘플링 기술과 초 저농도의 산화질소를 감지하는 기술을 확보했다는 것에 있다.

기존 폐기능 검사는 다양한 검사와 복잡한 절차 때문에 피검자의 검사 의지가 중요했다. 그러나 해당 기술은 자가측정이 가능할 만큼 친숙하고 몰입도 높은 폐질환 스크리닝 콘텐츠로 발전시켰다. 다중감각 기반 스크리닝 장치를 요양원, 주민센터 등의 다중이용시설에 비치해 두면 손쉽고 저렴하게 자가 검진이 가능할 것으로 보인다. 연구진은 해당 기술이 3년 이내에 상용화가 가능할 것으로 예상한다. 더 간편해질 폐질환 선별 기술을 일상에서 누릴 미래가 머지않았다.