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[IT동아 x 울산시 x 디자인주도 제조혁신센터] 한국디자인진흥원은 울산대학교에 ‘울산디자인주도 제조혁신센터’를 마련했습니다. 유망한 중소기업·스타트업의 디자인 경쟁력 강화를 돕는 곳입니다. IT동아는 ‘디자인주도 제조혁신지원사업’ 선정 기업을 소개하고 이들의 스케일업을 지원합니다.

[IT동아 남시현 기자] 뇌관류압(cerebral perfusion pressure, CPP)은 뇌 조직으로 산소를 전달하는 혈액의 압력으로, 평균 동맥압(MAP)와 두개내압(ICP)의 차이로 측정한다. CPP는 MAP와 ICP를 동시에 측정해 계산하는데, 정상 수치인 60~80mmHg보다 낮으면 뇌조직에 혈류가 부족해 허혈을 일으킬 수 있고, 너무 높으면 두개내압(intracranial pressure, ICP)이 상승해 뇌 탈장으로 인한 뇌간, 뇌신경 압박 등으로 이어진다.

뇌관류압은 뇌조직으로 산소를 전달하는 혈관 내의 혈액 압력을 의미한다 / 출처=셔터스톡

뇌관류압은 혈관 등에 문제가 없으면 정상 상태를 유지하고, 이를 알면 뇌허혈 예측이나 뇌부종 및 뇌출혈 여부도 예상할 수 있다. 뇌졸중 진단 및 치료나 외종양 환자 관리 등에도 뇌관류압이 쓰인다. 따라서 평소 일상 생활에도 뇌관류압을 확인할 수 있다면 뇌졸중 등도 당뇨병과 같이 일상적으로 관리하게 될 수 있다.

하지만 뇌관류압 측정은 뇌척수액을 검사하거나, 뇌 혈관에 카테터를 삽입해 직접 압력을 측정해야 할 만큼 까다롭다. 또 간접적인 측정 방식도 양전자 방출 단층촬영, 뇌 단일광자단층촬영, 기능자기공명영상 등 일상적인 방식이 아니다. 뇌혈류 초음파(TCD)를 활용한 방법이 가장 저렴하고 간단하지만, 이역시 의료진이 직접 측정해야 한다.

휴원스, 뇌혈류 압력비의 일상 측정 및 관리 방안 제시

김경대 대표는 2020년 휴원스를 창업하고, 자체 개발한 전후뇌동맥압력비지수(C.P.R.I)라는 단위를 활용해 뇌혈관의 일상적 관리 방안을 제안한다. 앞서 뇌관류압이 뇌내 압력이라면, 휴원스가 말하는 CPRI는 특정 혈관에 압력이 높거나 몰렸을 때 반대쪽의 혈류나 혈압이 감소하는 것에 대한 차이를 비율로 나타낸 값이다.

휴원스의 CPRI 알고리즘 개요도 / 출처=휴원스

CPRI는 휴원스에서 개발한 뇌혈류 압력비 측정 장치인 ‘바디맥’을 활용해 측정한다. 바디맥은 광혈량 측정(PPG) 센서를 목 부위에 배치해 전뇌동맥 혈압과 후뇌동맥의 혈압 차이를 측정하고, 이를 바탕으로 뇌혈류의 불균형을 판단한다. 현재 측정 신뢰도는 정상 범주에서 99%며, 목 굵기나 비만도 등에 따라 70%까지의 정확도를 갖춘다. 바디맥은 현재 2등급 의료기기 등록 심사 중이며, 일본에서도 의료기기 PMDA 2등급 신청을 앞두고 있다.

아울러 바디맥 기기의 제품 사용성을 강화하기 위해 KIDP 울산 디자인주도 제조혁신센터가 휴원스의 의료기기 디자인도 고도화했다. 기존 디자인은 의사가 프루브를 두 개 잡고 직접 본체를 조작하기가 힘든 구조였으나, KIDP 울산 디자인주도 제조혁신센터가 주선한 '돋음 디자인'과의 협업을 통해 제품 본체에 클러치를 부착하고 양 발로 조절하는 방식으로 제품을 고도화했다. 아울러 시계 형태로 손목에 패치로 붙여서 실시간으로 CPRI 지수를 측정하는 제품 등도 구상 중이다.

휴원스는 가정용 바디맥, 전문가용 바디맥 프로 개발을 진행했고, 현재 2등급 의료기기 등록 심사 중이다 / 출처=휴원스

휴원스의 의학적 감수를 맡고 있는 박규현 부산대학교 신경과 명예교수는 ‘초음파 진단기(TCD)를 통해 확인한 전후 뇌혈관 압력 차이를 통해 추골동맥과 요골동맥의 혈관 압력비가 비례한다. 이를 통해 요골동맥과 총경동맥을 비교하는 것이 전후투 뇌동맥 압력을 비교하는 것과 일치한다는 사실을 확인할 수 있다’는 소견을 내놨다.

CPRI값 기반으로 건강 가늠하고, 치료 요법도 구상해

광혈량 센서를 통해 측정된 CPRI값은 바디맥 소프트웨어의 계산을 거쳐 계산되고, 이를 토대로 건강 상태를 가늠할 수 있다. 예를 들어 CPRI 지수는 0~33이 기본이며, 50을 초과하면 스트레스나 편두통 등을 겪는 상태다. 50~67 사이의 값은 체온조절이나 순환기 등에 영향이 있을 수 있고, 더 높은 수준이면 영양 뷸균형이나 운동기능 장애 등이 있을 수 있다. 의학적 소견보다는 CPRI 값을 토대로 김경대 대표가 가늠한 값이다.

바디맥 장치로 측정한 값은 컴퓨터 상의 소프트웨어로 정리된 결과를 볼 수 있다 / 출처=휴원스

CPRI값에 따른 신체적 소견이 임상적으로 증명된 바는 아니나, 뇌관류압과 신체 조건은 밀접한 관계가 있는 건 사실이다. 예를 들어 뇌허혈이 있거나 두개내압이 증가돼있는 몸상태일 때 저체온 치료를 통해 뇌손상을 줄인다. 저체온이 뇌의 과관류 혹은 저관류 상태, 뇌부종의 상태를 막아주고 뇌 혈류를 효율화해 보호한다. 이런 결과를 바탕으로 할 때, CPRI값에 이상이 있으면 체온 조절에 영향이 있을 수 있다 정도의 의견으로 볼 수 있다.

휴원스는 CPRI 지수를 토대로 뇌혈관 건강 등을 관리하는 기기까지 만드는 것을 목표로 한다 / 출처=휴원스

김경대 대표가 바디맥을 활용해 CPRI 지수를 측정한 예시를 보면, 체온 조절에 문제가 있는 환자는 CPRI의 비율 차이가 56%였다. 이를 휴원스가 보유한 뇌혈관 압력비 조절 치료 자극기를 활용한 이후에는 그 편차가 2%로 줄었다. 휴원스는 마이크로 커런트 생체전류를 활용해 무통, 무자극으로 뇌혈관 압력을 낮출 수 있는 치료 방법을 연구, 개발하여 현재 시제품 설계 중이며, 장기적으로는 CT 및 MRI 등을 대신해 가정용 혈압계처럼 뇌 혈류량을 측정하고 일상 관리할 수 있는 체계를 만들 예정이다.

이미 국내외 시장에서 관심··· 의학적 근거 확충을 위해 대학과 연계 표준화 작업

한편 휴원스의 CPRI와 바디맥 관련 기술은 동양 의학과 서양 의학을 혼합해 새로운 진단의 기준을 제시하는 것이며, 의학적 조언이나 치료법이 아니다. 그래도 박규현 부산대 신경과 명예교수의 의학적 감수는 물론, 식품의약품안전처의 2등급 의료기기 인증도 진행 중이다. 김경대 대표는 “CPRI 전문성 제고 및 표준화를 위해 초음파를 활용한 측정장비를 개발 중이며, 영상정보와 생체신호계측정보를 동시에 획득해 의료진이 진단에 적극 활용할 수 있다. 뿐만 아니라 CPRI 지수의 코드화를 통해 인공지능 기반 개인용 원격진단 시스템으로 확대 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.

휴원스의 바디맥 제품군, 그리고 일본 시장 진출 관련 서류 / 출처=휴원스

일본과 중국에서도 휴원스의 시장 가능성을 눈여겨보고있으며, 2023년 7월에 중국 난징의대와의 기술 교류 및 과학기술 공동개발 협약, 24년 6월 장춘 국제협력 시범구 관리위원회 양해각서 체결, 일본 내 도쿄, 고베 침구원 방문 및 제품 시연 등을 진행한 바 있다. 지난 7일에서 9일 사이에도 중국 장춘에서 개최된 ‘국제의약건강산업박람회’에 참가한 바 있다. 내년에는 소비자가전전시회(CES 2025) 참가, 청주시 오송첨단의료복합단지 입주도 앞둔 상황이다.

의학적, 임상적 소견을 넘어 뇌혈관 압력비로 예측과 관리가 어려운 뇌혈관 질환을 생활 관리의 영역으로 만들겠다는 발상은 의료계에서도 주목할만한 방안이고, 실현 가능성이 높아진다면 예측이 어려운 뇌출혈, 뇌졸중 등에 대해서도 관리할 수 있는 실마리가 잡힌다. 휴원스의 뇌동맥 압력비 지수 관련 기술력이 두드러진 성장세를 보이길 희망한다.

IT동아 남시현 (sh@itdonga.com)