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마취가 너무 얕게 되면 환자가 수술 중 깨어날 수 있다. 너무 깊게 되면 심장발작, 합병증 등을 겪거나 심할 경우 사망에 이른다. 따라서 마취의 깊이가 적정하게 유지되고 있는지 확인하는 일은 매우 중요하다. 최근 국내 연구진이 환자가 얼마나 깊게 마취가 됐는지 무선으로 파악할 수 있는 기술을 개발했다.

유회준 KAIST 전기 및 전자공학과 교수팀은 국내 기업 케이헬쓰웨어와 공동으로 무선으로 마취의 깊이를 실시간으로 측정할 수 있는 ‘마취심도계측기’를 개발했다고 9일(현지 시간) 미국 샌프란시스코에서 열린 반도체 학술대회 ‘국제고체회로설계학회(ISSCC)’에서 발표했다.

연구진의 마취심도계측기에는 실제 수술실에서 사용할 수 있는 초소형 근적외선 분광 센서가 탑재돼 있고 무선으로 데이터를 송·수신해 간편하게 측정이 가능하다. 기존에도 비슷한 기술이 사용되고 있었지만, 모니터링 장치에 연결하기 위한 긴 전선이 필요해 수술 중 사용에 불편함이 있었다.

기존 기기로는 측정이 불가능했던 ‘케타민’ 등 약물에 대한 마취 깊이도 측정 가능하다. 실제로 연구진은 케타민 주입 후 15분간 마취의 깊이가 점점 깊어지는 것을 실시간으로 확인했다. 수술 중 전기 잡음을 유발하는 의료 기기나 삽관 등을 사용하는 중에도 신호가 왜곡되지 않았다.

KAIST 연구진이 국내 기업 케이헬쓰웨어와 공동으로 개발한 무선 마취심도계측기의 구성을 나타낸 모식도. - KAIST 제공

마취심도계측기의 작동 원리는 다음과 같다. 먼저 이마에 부착한 패치를 통해 뇌파 신호와 혈중 헤모글로빈(산소를 운반하는 혈액 성분)의 농도 데이터를 수집한다. 디지털 신호로 데이터가 무선으로 계측기 시스템에 전달되면, 이 정보를 바탕으로 인공지능(AI)이 마취의 깊이를 계산한다. AI는 ‘딥 러닝’ 기술로 사전에 입력된 데이터를 통해 마취의 깊이와 뇌파, 혈중 헤모글로빈 농도 사이의 상관관계를 파악하는 훈련을 받았다.

유 교수는 “그동안 마취의 깊이를 측정하는 센서는 값비싼 해외 제품을 사용해야만 했는데, 국내 기술로 환자들의 부담을 줄이면서도 안전하게 마취가 가능해졌다”고 말했다.