스마트 기기를 사용한 광혈류측정 (PPG)의 발전

광혈류측정 (PPG) 기술은 거의 100년의 역사 동안 연구되어 왔지만, 전문 의료 분야를 넘어 더 폭 넓게 응용되기 시작한 것은 몇 년 되지 않았습니다.

스마트폰, 스마트워치나 스마트링처럼 더 작아진 웨어러블 기기가 등장하면서 PPG가 발전할 수 있었습니다.

PPG는 산소 포화도 측정을 위해 임상에서 맥박 산소측정기에 일반적으로 사용되어 왔으나, 점차 기술이 보급되고 저렴해짐에 따라 휴대용 장치로 통합되는 경우가 크게 증가했습니다.


웨어러블 기기

스마트폰과 웨어러블 기기의 발전 덕분에 PPG 사용이 심방세동 (AF)와 같은 심장 이상 증세를 감지하는 것을 포함해 여러 다른 영역으로 확대되었습니다.


광학적 흡수

스마트 기기를 이용한 PPG 사용의 경우, 여전히 해결해야 할 과제가 남아 있지만 가장 간단한 방식은 생체 조직의 혈관에 흡수되거나 반사된 빛의 양을 측정하는 것입니다.

광 흡수나 반사의 양은 광로에 존재하는 혈액의 양에 따라 달라지기 때문에 PPG 신호는 혈액 양의 변화에 반응합니다.

임상에서 활용할 수 있는 또 다른 방법은 PPG를 규칙적으로 사용해 말초 부위의 미세혈관층에서 심장에서 나온 혈액량의 변화를 모니터링하는 것입니다.

PPG는 다양한 심혈관 모니터링에 활용 가능한 저비용의 효율적인 기술이라 할 수 있습니다.


고혈압 모니터링

최근에는 고혈압 평가 가능성에 대한 연구가 있었습니다. 고혈압이 다양한 만성 질환 상태를 나타내기 때문에 이는 매우 중요한 문제입니다.

PPG는 모바일이나 웨어러블 기기를 사용해 임상 환경이 아닌 경우에도 정확하게, 자주 혈압을 측정할 수 있는 응용 프로그램을 이용할 수 있습니다.

디지털 센서, 신호 처리, 머신 러닝 알고리즘의 발전, 생리학적 모델 개선, 혈압 측정을 위한 PPG 맥박 파형 분석이 실현 가능해졌습니다.


또 다른 활용방법

PPG는 손가락을 통해서도 가능하지만 임상 환경이 아닌 곳에서도 유효합니다. 병원 내에서 쇼크가 오거나 저체온증이 발생하는 경우와 같이 말초신경으로 혈류가 감소되는 경우도 있을 수 있습니다. 이는 심장 맥박을 잘 인식하지 못했을 경우 말초 부위 상에서 PPG가 덜 효과적임을 의미합니다.

이러한 경우 PPG는 머리의 맥박산소포화도측정기를 통해 확인해야 합니다. 가장 일반적으로는 귀, 코중격, 이마이며 연구자가 다른 신체 부위에서 측정할 수도 있습니다.

심박수, 심장 주기, 호흡 모니터링과 더불어 마취 정도를 표시하는 역할도 할 수 있습니다. 환자가 충분히 마취되지 않은 경우, 절개 부위에 대한 교감 신경계 반응을 PPG의 진폭을 통해 즉각적으로 확인할 수 있습니다.

그러나 PPG의 특성과 민감도 때문에 스마트 링처럼 작은 장치에 사용하는 것이 적합하다고 밝혀졌습니다.

 

 

Reference list

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