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의공학연구소 첫 임상과 지원하다! 안과 "인공망막 이식술"
(Argus II) - Device Fitting
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▲지난, 5월 의공학연구소에서 안과부분에 첫 임상과 기술지원을 하였다
5월부터 의공학연구소에서는 첫 임상과 지원 업무인, 안과에서 진행하는 “인공망막 이식술(Argus II)”의 Fitting 작업 기술지원으로 참여하고 있다.
“인공망막 이식술” 이란 말기 망막색소변성 환자를 대상으로 망막에 전극칩을 이식하고 안경에 부착된 외부 카메라를 특수 휴대용 컴퓨터 기기와 연동시켜 시각중추에 신호를 전달하는 원리를 이용하여 시각개선에 도움을 주는 시술이다.
서울아산병원에서 아시아, 태평양 권역에서 최초로 시술을 진행하였으며 7월 말 현재, 2명의 환자가 수술 후 Device Fitting 작업을 마치고 재활훈련을 진행 중이다.
의공학연구소에서는 연구교수님 외 2명의 연구원이 본사 트레이닝 후 Device Fitting 작업에 직접 참여하고 있으며, Fitting은 수술 도중 작동확인과 수술 2주 후 Device Fitting 작업으로 나뉘어진다. 주요 내용으로는 이식된 전극칩의 정상 작동 및 기기연동 확인, 수술 전 후 비교 검사, 카메라 조정 작업 등이 있다.
올해 총 다섯명의 환자가 인공망막 이식 수술을 받게 될 예정이며, 이후 수술건부터는 본 Fitting 작업과 관련한 안과 측 기술인력에게 교육도 함께 진행하며 기술지원 역할을 병행할 예정이다.
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Argus® II 구성 요소
2. Argus® II 내부 구성 요소의 안구 내 이식 수술 과정
(A) 결막을 박리하여 공막을 노출시킨 후 내부 코일과 ASIC가 연결된 원형의 띠를 안구 주변에 둘
러 고정한다.
(B) 완전한 유리체절제술을 시행하고 공막창을 통해 60 channel 백금 미세전극이 배열되어 있는
미세전극정렬판을 안구 내로 삽입한다.
(C) 미세전극정렬판을 황반부 앞쪽에 밀착시키고 망막침을 이용하여 망막 위에 고정한다.
3. 환자의 시기능 회복을 위한 Argus® II의 작용 과정
내부 구성 요소를 성공적으로 이식 받은 환자가 특수 안경처럼 보이는 외부 구성 요소를 착용하면 안경에 장착된 비디오 카메라가 실시간으로 이미지를 획득한다.
카메라에 연결된 휴대용 컴퓨터 (시각 정보 처리 단위, Visual Processing Unit; VPU)에서 카메라에서 획득한 이미지의 시각 정보를 전기적인 신호로 변환시키고, 이 신호를 다시 안경에 장착되어 있는 외부 코일로 보낸다
이식 수술을 통해 안구 주변에 고정된 내부 구성 요소의 일부인 내부 코일은 무선 주파 수신기로서, 외부 코일로부터 받은 전파 데이터를 ASIC를 통해 다시 적절한 전기파동으로 생성하게 하고, 이에 각각 연결되어 있는 60개의 미세전극이 독립적으로 활성화되어 밀착된 망막신경세포들을 부분적으로 자극한다.
이와 같은 과정을 통해 카메라에 맺힌 영상이 손상된 시세포를 우회(bypass)하여 직접 연결된 망막 신경세포에 전기 자극을 전달함으로써 뇌의 시각 중추에 시각 정보를 전달하게 된다.
4. Argus® II 의 효과 및 안전성, 및 적응증
▶효과
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미국 전역 10개 center에서 시행한 30명의 동일 환자군을 대상으로 각각 3년 (Ho AC, et al. Ophthalmology 2015) 및 5년 이상 (da Cruz L, et al. Ophthalmology 2016)경과 관찰한 연구에 따르면 인공 망막 이식 1년, 3년, 5년 후 평균 시력은, 술 전 미세 광각 혹은 무광각에서 술 후 안전수지에서 안전 수동으로 향상되었다.
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인공 망막 이식수술 후 가장 좋은 시력 호전을 보인 환자의 시력은 1.8 LogMAR (소수점 시력 0.016) 이었으며, 확대 (zoom) 기능을 이용하였을 때는 1.0 LogMAR (소수점 시력 0.1) 시력까지 호전을 보인 경우도 있었다.
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그 외 방향감, 움직임 파악, 목표물 확인, 모양 및 목표물 인지, 물체의 명암 구분 등 시각 기능에서 수술 전과 비교하여 호전을 보였다.
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위의 연구 결과를 종합해 볼 때, 인공 망막의 이식 후 정확히 물체를 식별하거나 글씨를 읽을 수 있는 세밀한 시력을 얻기는 힘들었다. 그러나 강한 빛만 겨우 감지하거나 아예 감지하지 못하는 암흑의 세계에서 지내던 말기 망막변성 환자에게 근거리에 위치한 사물의 형상과 존재, 움직임을 지각할 수 있게 된다는 것은 환자의 삶의 질을 현격히 향상시킬 수 있는 의미 있는 발전이다
▶안전성
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30명 환자를 대상으로 장기 경과 관찰한 결과, 20명(66.7%)의 환자에서 심각한 이상 반응이 확인되지 않았다.
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술 후 3년 동안 1명, 5년 동안 단 2명의 환자에서 인공망막을 제거하였고, 5년 경과 관찰 기간 동안 24명의 환자에서 안구 내 이식한 인공망막이 지속적으로 기능하였다.
▶적응증
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25세 이상, 양안의 시력이 오직 미약한 광각만 있거나 광각무인 상태의 진행된 말기의 망막색소변성 환자 (미국 FDA기준)
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과거에 적어도 물체를 식별할 수 있는 정도의 시력이 있었던 환자
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여타의 안과 질환을 동반하지 않은, 망막내층의 기능이 정상으로 유지되는 환자
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이식 수술 후 추적 관리 및 시기능 재활치료에 적극적으로 참여할 수 있는 환자