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경희대학교의과대학 의공학교실

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폐 보호 기계환기의 환자별 최적화를 위한
폐 내부 공기 분포와 관류의 실시간 연속 모니터링 시스템 개발

 

급성 호흡부전 환자에게는 기저 원인의 교정 이외에는 기계환기가 유일한 치료방법이다.

그러나 기계환기는 추가적인 폐손상(Ventilator Induced Lung Injury, VILI)을 유발할 수 있다.

이를 방지하기 위해서는 폐 보호적 기계환기가 필요하다. 각 환자별 기계환기 방법을 최적화하기 위해서는 폐 내부의 공기 분포와 관류의 변화를 실시간, 연속적으로 모니터링해야 한다.

 

본 과제에서는 이러한 실시간 연속 모니터링을 가능하게 하는 임피던스단층촬영장치(EIT, Electrical Impedance Tomography)를 개발한다. Lung EIT는 중환자의 폐 보호적 기계환기를 가능하게 해서 폐손상을 방지하고 조기에 기계환기를 제거해 중환자의 생존율을 높이는데 기여할 것이다.

 

폐 내부 공기 분포와 관류의 변화는 폐 조직의 전기적 특성인 도전율과 유전율의 변화를 유발한다. Lung EIT 시스템은 가슴에 부착한 여러 개의 전극을 통해 인체에 무해한 미약한 크기의 전류를 주입하고 이때 유기되는 전압을 측정한다. 이렇게 측정한 전달 임피던스 데이터를 이용해 임피던스 단층 영상을 복원한다. 초당 수십장의 임피던스 영상을 복원, 처리, 해석해서 폐 내부 공기 분포와 관류의 변화에 대한 정량적, 기능적 정보를 출력한다.

 

이러한 EIT 기술은 아래와 같은 다른 여러 분야에도 적용이 가능하다.

 

-급성 뇌졸중 환자에서 뇌출혈과 뇌경색의 신속한 구분
-수면 무호흡 환자에서 상기도 개폐 형태의 실시간, 연속적 모니터링
-고밀도 배열 전극을 이용한 유방 임피던스 영상 시스템
-다주파수 임피던스 영상을 이용한 체성분 측정 시스템
-세포 및 조직 배양에서 세포, 조직의 상태를 실시간, 연속적, 비파괴적 모니터링
-전도성, 압전성 나노 섬유를 이용한 대면적 비격자 압력 분포 영상화
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