d라이브러리

심장의 주요 기능은 산소가 많은 신선한 혈액을 몸에 공급하고 이산화탄소가 포함된 탁한 혈액을 몸 밖으로 내보내는 일이다. 이때 산소와 이산화탄소의 교환은 폐에서 이루어진다. 호흡으로 들어마신 산소가 심장으로부터 보내진 혈액의 이산화탄소와 폐에서 교환돼 온몸으로 공급되는 것이다.

교환을 일으키는 구체적인 대상은 적혈구 내 헤모글로빈이다. 헤모글로빈은 적절한 환경에 따라 산소를 달고 다니기도 하고 떼놓기도 한다. 예를 들어 심장에서 폐로 보내는 혈액에서처럼 주변의 이산화탄소 농도가 높으면 헤모글로빈과 산소의 결합력이 높아진다. 호흡을 통해 들어온 산소를 많이 잡아놓는다는 말이다. 이때 여러 가지 경로에 따라 이산화탄소는 폐 밖으로 방출된다.

만일 심장을 수술한다면 그동안 몸에 필요한 산소는 어떻게 공급돼야 할까. 또 폐를 수술할 때는 어떻게 할까. 인공심폐기는 바로 이런 상황에서 필요한 장치다. 즉 폐를 대신해 혈액에 산소를 공급하고 이산화탄소를 제거하는 목적으로 만들어졌다.
 

폐렴환자도 사용

인공심폐기 사용 초기에는 혈액에 산소를 직접 접촉시키는 방법이 사용됐다. 그러나 혈액이 가스와 직접 접촉하면 적혈구가 파괴되거나 단백질이 변성하는 등 손상을 받기 쉬워 장기간에 걸쳐 사용하지 못한다. 이를 방지할 목적으로 막을 사이에 두고 혈액이 가스와 접촉하는 원리의 막형 심폐기가 개발됐다.

인공심폐기의 원리는 인공신장과 비슷하다. 하지만 인공신장의 분리막이 액체투과형인데 비해 인공심폐기의 경우 기체투과형이라는 점이 다르다. 이것이 막의 재질이 다를 수밖에 없는 이유다. 예를 들어 혈액이 바깥으로 흘러나가는 것을 막기 위해 인공심폐기의 분리막은 물과의 접촉을 꺼리는(소수성) 물질로 만들어졌다.

초기에 인공심폐기는 수수을 받는 환자에게만 사용됐다. 하지만 막형 인공심폐기의 기술이 점차 개발됨에 따라 폐렴과 같이 일시적으로 폐의 기능이 떨어질 때 이 장치가 사용되기도 한다. 폐렴환자에게 2주간 계속 사용된 예가 보고돼 있다. 하지만 현재로서는 영구적으로 폐의 기능을 대행해 주는 장치를 개발하는 것은 요원해 보인다.