착용 가능 초음파 패치 "혈압 체크"
착용 가능 초음파 패치 "혈압 체크"
  • 함예솔
  • 승인 2018.09.17 21:10
  • 조회수 2114
  • 댓글 0
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착용 가능한(wearable) 초음파 패치를 이용해 비침습적(non-invasively)인 방법으로 혈압을 모니터링 할 수 있는 기술이 개발됐습니다. 이는 향후 심혈관 질환을 조기에 발견할 수 있도록 도와줄 것으로 기대됩니다. 

 

착용 가능한 초음파 패치. 출처: youtube/Rajamanickam Antonimuthu
착용 가능한 초음파 패치. 출처: 유튜브/Rajamanickam Antonimuthu

캘리포니아 샌디에고 대학 연구팀이 <Nature Biomedical Engineering>에 게재한 연구에 따르면, 이 패치기술을 이용하면 심장질환이나 폐질환 환자의 혈압 변화를 실시간으로 지속적으로 모니터링 할 수 있을 뿐 아니라 중환자 또는 수술중인 환자에도 적용 될 수 있을 것이라고 합니다. 이 연구에 참여했던 나노공학과 Sheng Xu 교수는 “웨어러블 기기는 지금까지 피부 표면이나 그 바로 아래에서 신호를 감지하는데만 제한돼 있었다”며 “웨어러블 제품과 초음파 기술을 통합시켜 피부 표면 아래 더 많은 생물학적 사건이나 활동에 대해 포착할 수 있게 됐다”고 전했습니다. 

 

패치는 어떤 모양? 

 

이러한 구조 덕분에 피부에 붙여도 잘 구부러지고 잘 늘어나요. 출처: youtube/Rajamanickam Antonimuthu
이러한 구조 덕분에 피부에 붙여도 잘 구부러지고 잘 늘어나요. 출처: 유튜브/Rajamanickam Antonimuthu

연구팀은 실리콘 합성중합체의 얇은 시트로 패치를 만들었는데요. 전기가 통과할 때 초음파가 생성되도록 도와주는 압전 전환기(piezoelectric transducers)와 각각의 압전 전환기 장치가 있는 곳을 얇은 구리선으로 이어 연결시켰습니다. 이러한 구조 덕분에 패치가 피부에 붙어 구부러지거나 늘어나도 패치의 전기적 기능을 손상하지 않을 수 있었습니다.

 

이 새로운 초음파 패치는 피부 표면 아래 4cm 부근에 있는 주요 동맥을 모니터링 할 수 있다고 합니다. 그리고 이때 들어온 정보는 소프트웨어를 통해 파형으로 변환됩니다. 이 파형은 심장에서 무슨 일이 일어나는지 보여주는데, 의사들이 심장마비를 예측하고 혈액 공급이 원활한지 등을 판단하는데 사용된다고 합니다. 즉, 의사들이 심혈관 건강에 대해 평가할 수 있는 상세한 정보를 제공하는 셈이죠. 

 

기존의 혈압은 어떻게 쟀지?

 

말초혈압측정기. 출처: fotolia
말초혈압측정기. 출처: fotolia

우리가 일상적으로 병원에서 받는 검사에서는 중심 혈압을 잘 측정하지 않습니다. 중심 혈압이란 심장에서 직접 신체의 주요 장기로 혈액을 보낼 때 측정되는 혈압을 말하는데요. 우리가 흔히 병원에 가서 팔 한쪽을 걷고 밴드 안에 팔을 넣어 공기를 부풀려 혈압을 얻는 방식은 말초혈액압력(peripheral blood pressure)을 측정하는 것이라고 하네요. 하지만, 의학 전문가들은 말초혈압보다는 중앙혈압이 더 정확하고, 심장 질환을 예측하는데 효과적이라고 합니다. 

 

현재 사용되는 중심 혈압 방식에는 침습적(invasive)방법과 비침습적(non-invasive) 방법이 모두 있습니다. 침습적 방법으로 사용되는 것은 환자의 팔, 사타구니 또는 목에 있는 혈관에 직접 삽입되어 있는 카테터(catheter)를 이용하는 겁니다. 반면, 비침습적 방법은 주요 혈관 위에 토노미터(tonometer)라고 불리는 펜 모양의 검압계를 이용하는 것인데, 이 방법은 정확한 측정값을 일관성 있게 산출하지 못한다고 합니다.

 

왜냐하면, 토노미터는 1밀리미터만 움직여도 측정값이 왜곡될 수 있고, 너무 세게 밀면 혈관에 압력이 가해져 측정값에 영향을 미치기 때문이라고 합니다. 또한, 환자가 계속 앉아 있어야 해 지속적인 모니터링이 어렵고, 지방 조직을 잘 통과하지 못해 정확한 측정값을 얻을 수 없다고 합니다. 따라서 토노미터를 이용해 정확한 값을 얻기 위해서는 매번 정확한 각도와 압력을 유지시킬 수 있는 숙련된 기술이 필요하다고 하는데요. 이 마저도 측정하는 사람에 따라 차이를 보인다고 합니다. 

 

기술에 대한 모식도. 출처: youtube/Rajamanickam Antonimuthu
기술에 대한 모식도. 출처: 유튜브/Rajamanickam Antonimuthu

반변, 이번에 새롭게 개발된 패치는 초음파를 사용해 혈압을 측정하기 때문에 신체 깊은 곳의 체온, 맥박, 호흡, 혈압 등의 활력징후(vital signs)와 생체신호를 비침습적으로 추적할 수 있다고 합니다. 

 

남성에게 부착해봤다. 출처: youtube/Rajamanickam Antonimuthu
남성에게 부착해봤다. 출처: 유튜브/Rajamanickam Antonimuthu

연구팀은 개발된 패치를 남성의 팔목, 손목, 목, 발에 붙이고 테스트를 실시했습니다. 그리고 피험자가 정지하고 있을 때 뿐만 아니라 운동을 하고 있을 때에도 혈압을 측정했습니다. 그 결과, 새로 개발된 패치는 상용화 돼 있는 토노미터에 비해 훨씬 정확하고 일관성 있게 측정됐습니다. 또한 패치를 통해 얻은 기록은 기존에 사용되던 초음파 탐침을 이용해 얻은 기록과 유사했다고 하는데요. 

 

이 기술은 향후 실시간으로 정확한 혈압측정이 필요한 심폐기능절차(cardiopulmonary procedures)를 진행하는 수술실에서 쓰일 수 있을 것으로 전망돼 향후 심혈관 치료에 큰 도움이 될 것으로 보입니다. 연구팀은 이번 연구에 대해 “초음파 기술을 웨어러블 기술에 적용해 앞으로는 얕은 조직 뿐 아니라 피부 깊은 곳의 주요 혈관을 비침습적 방법을 통해 지속적으로 모니터링할 수 있게 됐다”고 전했습니다. 한편, 연구팀은 패치의 전원, 데이터 처리장치, 무선 통신 기능 등에 대한 추가 적인 연구가 필요하다고 이야기합니다.

 

 

 

##참고 자료##


Chonghe Wang et al, Monitoring of the central blood pressure waveform via a conformal ultrasonic device, Nature Biomedical Engineering (2018). DOI: 10.1038/s41551-018-0287-x 
 


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