에리카 프렌켈: 범용 마취 기계

오늘 저는 여러분께 적은 자원을 사용하는 의료 장비의 디자인에 대해 말씀드리겠습니다. 저는 여러 나라의 의료 시스템을 연구하고 있습니다. 나라마다 가장 큰 차이점 중 하나는 안전한 수술을 받을 수 있는지 여부였습니다. 저희는 문제가 되는 점을 한 가지 알아냈는데, 우선적으로 수술의 가능성과 안전한 수술을 하는 데에 있어 모두 마취가 걸림돌이 되고 있다는 것입니다. 그리하여, 저희는 그러한 환경에 맞는 그런 마취장비를 만들려고 하는 것입니다.

사진은 미국이나 여타 선진국의 여느 수술실에서나 볼 수 있는 모습입니다. 뒤쪽으로는 정교한 마취 장비가 보이죠. 이러한 기계가 수술에 이용되어 생명을 구할 수 있는 것은 이런 환경을 염두에 두고 디자인되었기 때문입니다. 이러한 장비를 운영하기 위해서는 병원에서 필요한 것들이 많이 있습니다. 복잡한 기계로 수년간 훈련받은 매우 숙련된 마취전문가가 필요합니다 가스의 흐름을 살피고 환자를 안전하게 보호하고 수술동안에 마취 상태를 유지해야 하죠. 컴퓨터 알고리듬에 의해 작동하는 복잡한 기계이며, 계속 작동시키기 위해서는 특별한 주의, TLC가 필요하며, 또한 쉽게 고장납니다. 또 고장이 날때는 이 복잡한 기계를 이해하고 부품을 구해 수리해서 생명을 계속 구할 수 있도록 하는 생의공학 엔지니어팀이 있어야 합니다.

이것은 매우 값비싼 장비입니다. 이 기계는 한대를 운용하기 위해서 5만불에서 10만불정도의 예산을 감당할 수 있는 병원들이 쓸 수 있죠. 또한 아마도 가장 자명하고, 가장 중요한 우리가 들은 개념은 이런 겁니다 기본 시설이 필요한데 이는 전기, 압축 산소 다른 의료품의 끊임없는 공급을 위한 것이죠 이것들은 이 기계의 작동에 필수적인 것들입니다. 달리 말해, 이 기계가 필요로 하는 많은 것들은 이런 병원에서는 감당할 수 없습니다.

전기 시설을 보세요. 루럴 말라위의 병원에 있는 것입니다. 이 병원에서는, 마취를 할 수 있는 사람이 단 한 명인데, 왜냐하면 그 자격을 12개월 혹은 18개월 걸리는 마취 교육을 통해 받았기 때문이죠. 이 병원 및 지역 전체에서는 생의공학 기술자는 단 한 사람도 없습니다. 기계가 고장난다면, 고장난 채로 사용할 수 밖에 없고, 문제를 해결하려 하겠지만, 막다른 길에 다다르게 될 겁니다. 그러한 기계는 고물상이라는 곳으로 가는거죠. 그리고 제가 말씀드린 기계 가격은 이 병원의 연간 운영 예산의 삼 분의 일이나 사 분의 일에 달하는 금액입니다.

게다가, 기반 시설이 취약하다는 것을 알 수 있으실 겁니다. 이 병원으로 들어오는 전력은 매우 약해서, 전기가 종종 끊어지곤 합니다. 발전기 한 대로 병원 전체를 운영하는 경우도 흔합니다. 발전기가 고장나거나 연료가 떨어지는 일도 상상하실 수 있겠죠. 세계은행에서는 이런 형편의 저개발 국가의 병원에서는 매월 18번까지 전력 중단을 겪을 거라고 예상합니다. 마찬가지로 압축 산소와 같은 의료 물품들은 너무나 귀하여 몇 달, 혹은 일 년 씩 바닥나기 일쑤입니다.

저희가 가지고 있는 모델은 처음 보신 사진과 같은 병원에서나 사용할 수 있도록 설계된 장비를 그들에게 기부하거나 판매하는 것인데요 아마 미친 것처럼 보일 겁니다. 이는 적절하지 못할 뿐 아니라, 위험하기 짝이 없는 일입니다.

존스 홉킨스 병원의 한 동료는 일년 전 시에라 리온에서 행해지는 수술들을 참관하고 있었습니다. 그날의 첫 수술은 산부인과 수술이었습니다. 산모와 아기를 구하기 위해서 응급 제왕절개 수술을 하게 된 것이었습니다. 모든 것이 순조롭게 시작되었습니다. 외과 의사가 호출되어 세정을 했습니다. 간호사가 그 자리에 있었구요. 재빨리 마취를 할 수 있었는데, 당시의 상황때문에 중요한 점이었죠. 그리고 잘 진행이 되다가 전기가 끊어져버렸습니다. 수술을 한참 하던 중에, 집도의는 헤드 램프를 쓰고 빨리 끝내기 위해 서둘렀습니다. 하지만 간호사는 말 그대로 캄캄한 수술실을 헤매며 마취가 깨지 않도록 할 방법을 찾으려했습니다. 전기가 없이는 마취 장비는 작동하지 않기 때문입니다. 여러분 중 다수가 경험해보셨거나 혹은 받으셨던 일상적인 수술은 비극으로 돌변하고 말았습니다. 안타깝게도, 이러한 일은 드문 경우가 아니며 개발도상국에서는 종종 일어납니다. 매년 삼천오백만 건의 수술이 안전한 마취 없이 이뤄집니다.

제 동료 폴 프렌턴 박사는 이러한 일을 겪고 있었죠. 그는 말라위의 대학 병원의 마취과장이었습니다. 매일 일을 했으며 이러한 수술실에서 마취를 실행하는 한편 같은 장비를 사용하는 이들에게 믿을 수 없고, 위험하기까지 한 이 장비를 사용하는 방법을 가르쳤습니다. 무수한 수술과 끔찍한 일들을 겪고, 이렇게 말했습니다. "이렇게는 못해. 더는 못 참겠어. 더 나은 뭔가가 필요해." 복도를 따라 걸어가서 모든 기계들이 버려져있는 곳으로 가서 과학 용어였던 것 같은데 수리를 하기 시작했습니다. 부품들을 여기저기서 하나씩 가져다가, 그가 직면한 현실에서 사용할 수 있는 기계를 만들어내려고 했습니다.

그리고 이게 그가 만들어 낸 것인데요, 범용 마취 기계의 원형입니다, 어떠한 상황에서도 올바로 작동하고 환자를 마취할 수 있는 그런 기계입니다. 집과 병원을 오가며 개발을 거듭한 결과, 12년 후에는, 소아과에서 노인의학과에까지 사용하게 되었습니다.

이 기계가 어떻게 동작하는지 조금 보여드리겠습니다. 짜잔! 바로 이것입니다. 전기가 공급될 때는, 기계는 이 아래에서 시작됩니다. 아래쪽에는 산소 발생기가 설치되어 있습니다. 산소에 대해서는 여러번 말씀드렸죠. 마취를 위해서는, 가능한 순수한 산소의 공급이 필수적입니다, 왜냐하면 산소를 개스와 혼합해야 하거든요. 환자가 흡입하는 혼합물에는 적정 농도의 산소가 필요하며 그렇지 않으면 위험하게 됩니다. 전기가 들어올 때에는 산소 생성기는 실내의 공기를 사용합니다. 공기는 돈이 한 푼도 들지 않고, 풍부하며, 거의 21 퍼센트의 산소를 함유하고 있습니다. 산소 생성기는 실내의 공기를 걸러서 95 퍼센트의 순수 산소를 이쪽으로 보내서 마취 약품과 혼합합니다.

그 혼합물이 환자의 폐에 도달하기 전에 이쪽으로 지나서 보이지는 않지만 산소 감지기가 이쪽에 숨어있구요 산소가 몇 퍼센트로 공급되는지 이 화면에 표시됩니다. 만약에 전원이 없거나, 혹은 수술 도중에 전기가 끊어지면 이 장비는 손댈 필요도 없이, 자동으로 전환되어, 이 흡입구로 들어오는 실내 공기를 사용하게 됩니다.

나머지는 동일합니다. 단 한 가지 차이점은 21 퍼센트 산소를 사용한다는 점이죠. 지금까지는 위험천만한 주먹구구였습니다, 왜냐하면 뭔가 나쁜 일이 벌어진 후에야 산소가 너무 적게 공급된걸 알기 때문이었죠. 오래 가는 보조 전지를 달았습니다. 전지의 도움을 받는 부품은 이것 뿐입니다. 하지만 이것때문에 통제할 수 있게 되었죠, 전기가 들어오든 아니든, 왜냐하면 환자에게 공급하는 산소의 농도에 따라 마취를 조절할 수 있기 때문이죠.

양쪽의 경우에 전원을 확보하거나 그렇지 못하거나 때로 환자는 호흡하는 데에 도움이 필요합니다. 이게 마취의 현실입니다. 폐가 마비될 수 있지요. 그래서 저희는 이렇게 수동 송풍기를 달았습니다. 서너 시간 동안 수술을 하는 것을 본 적이 있는데 이것을 가지고 환자를 호흡시켰습니다.

이렇듯 간단한 기계입니다. 단순하다고 하는 말에 몸서리가 쳐집니다. 이것은 간단합니다. 디자인부터가 그렇습니다. 이 장비를 다루는 데에는 고도의 교육이나 마취 전문가가 필요없는데, 이는 이런 시골 병원에서 참 다행이지요, 그런 수준의 훈련을 받을 수가 없기 때문입니다. 이는 또한 사용될 곳에 적합하게 디자인되었습니다.

믿을 수 없을 만큼 튼튼한 기계입니다. 이 기계는 이런 시골 병원에서 생길 수 있는 열과 마모와 균열을 견뎌내어야 합니다. 쉽게 고장나지도 않고 설사 고장이 나더라도, 각 부품은 교환되거나 교체될 수 있습니다, 육각 렌치와 스크류드라이버만 있으면 됩니다. 끝으로, 이 장비는 저렴합니다. 이 장비는 앞서 보여드린 일반적인 기계의 가격의 8분의 1수준으로 나옵니다. 달리 말해서, 이 장비는 수술과 생명을 구하는 것을 가능케 합니다. 왜냐하면 처음 보여드린 장비와 마찬가지로, 그것이 사용될 환경에 맞게 디자인되었기 때문입니다.

여기서 그치지 않습니다. 올바로 동작하느냐구요? 제대로 작동하게 설계되었을까요? 지금까지는 결과가 좋았습니다. 4개국 13개 병원에서 사용하고 있습니다. 2010년부터 2천회 이상의 수술을 임상적으로 부정적인 결과 없이 해냈습니다. 그래서 저희가 흥분하는 것입니다. 이것은 정말 만연해 있는 문제에 대한 비용효율적이고 확장 가능한 해결책으로 보입니다. 하지만 저희는 병원에 놓을 수 있을 만큼 가장 효율적이고 안전한 장비라는 것을 확실히 하고 싶습니다.

그것을 위해 저희는 파트너쉽을 체결했습니다. NGO 및 대학 등과 사용자 인터페이스에 대한 자료를 수집하고, 어떤 수술이 적합한지와 장비를 개선할 수 있는 방법을 찾기 위해서입니다. 이곳 볼티모어의 존스 홉킨스 병원도 저희와 협력 관계에 있습니다. 그들은 볼티모어에 훌륭한 마취 시뮬레이션 연구실을 갖추고 있습니다. 저희는 이 기계를 갖다놓고 이 기계를 사용할 어떤 병원의 수술실에서 생길 수 있는 위험상황를 재현해 보면서 안전한 환경에서 효율성을 평가하고 있습니다. 저희는 연구의 결과와 실제 상황의 경험을 비교 가능한데요, 존스 홉킨스와 협력하는 시에라 리온의 병원 두 곳에 이 장비를 설치했기 때문이죠, 여기에는 응급 제왕절개 수술이 일어나는 병원도 대상에 포함하고 있습니다.

마취에 대해서 많은 말씀을 드렸는데, 요는 이것입니다. 저는 마취가 매우 흥미롭고 의료의 중요한 요소라고 생각합니다. 평소에는 정말로 지엽적인 것처럼 보이고, 생각조차 하지 않는 것이, 사용할 수 없는 상황에 처하게 되면 생사를 좌우하게 됩니다. 누가 수술을 받고, 누가 그렇지 못한가? 누가 안전한 수술을 받고, 누가 그렇지 못한가? 하지만, 여러 방법 중에 하나일 뿐입니다. 적합한 디자인은 건강에 큰 영향을 끼칠 수 있습니다. 보건 분야에 있는 더 많은 사람들이 저개발 국가가 당면한 문제들에 노력한다면 디자인 프로세스와 해결책 찾기를 그 유명한 생각의 틀을 벗어나 그리고 병원 내부에서 시작할 수 있을 것입니다, 달리 말해, 우리가 디자인을 할 때 이상적인 한 가지 환경에만 적합하도록 하는 것이 아니라 여러 곳에서 사용할 수 있도록 만든다면 더욱 많은 생명을 구할 수 있을 것입니다.

고맙습니다.

(박수)