우심실은 좌심실, 좌심방, 우심방과 함께 심장의 네 개의 방 중 하나이다. 우심실은 복잡한 구조와 움직임을 가진 얇은 근육이어서 의료진이 심장병 환자의 우심실 기능을 정확하게 관찰하고 평가하기가 어렵다. 연구진은 “기존의 도구는 우심실의 복잡한 메커니즘과 역학을 포착하지 못하는 경우가 많아 잠재적인 오진과 부적절한 치료로 이어질 수 있다”고 말했다.
연구진은 잘 알려지지 않은 우심실에 대한 이해를 높이고 우심실 기능 장애를 치료하기 위한 심장 장치 개발 속도를 높이기 위해 사실적인 우심실 기능 모형을 설계했다. 이 모델에는 실제 심장 조직이 포함돼 있다.
연구진은 인공 심실 모델의 펌핑 능력과 내부 구조의 기능이 이전에 건강한 살아있는 동물에서 관찰한 것과 유사하다는 사실을 발견했다. 이는 이 모델이 우심실의 작용과 해부학적 구조를 현실적으로 시뮬레이션할 수 있다는 것을 보여준 것이었다. 또 연구진은 불규칙한 심장 박동, 근육 약화, 고혈압 등 다양한 심장 상태를 모방하기 위해 펌핑 튜브의 주파수와 출력을 조정할 수 있었다.
연구진이 만든 인공 심실은 건강한 상태와 질병에 걸린 상태 모두를 모방하도록 조정할 수 있다. 연구진은 이 모델을 조작해 폐고혈압과 심근경색을 포함한 우심실 기능 장애 상태를 시뮬레이션했다. 또 이 모델을 사용해 심장 장치를 테스트했다.
연구진은 “우심실은 중환자실 환경, 특히 기계식 인공호흡기를 사용하는 환자의 경우 기능 장애에 특히 취약하다”며 “로봇 우심실 시뮬레이터는 이러한 취약한 환자의 우심부전을 예방하기 위한 전략을 개발하는 데 사용될 수 있다”고 말했다.
이어 “우리는 기능 장애를 연구하고 잠재적으로 치료할 수 있는 방식으로 심장을 되살리고 있다”며 “이것을 현재 미세 조정 중인 좌심실의 인공 기능 모델과 결합해 사람들에게 기능할 수 있는 완전히 조정 가능한 인공 심장을 만드는 것을 상상하고 있다”고 덧붙였다.