카이스트(KAIST) 연구진이 혈압의 정확한 연속 측정이 가능한 모니터링 기술을 개발했다. 기존에 사용되던 혈압 측정 방식의 단점들을 보완해, 상황에 맞게 더욱 정확한 측정이 가능하게끔 한 것이 특징이다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 「어드밴스드 사이언스(Advanced Science)」에 지난 4월 25일 게재됐다.
기존 혈압 측정 방식과 한계
일반적으로 혈압 측정 하면 떠올리는 방식은 ‘커프(cuff)’다. 팔에 커프를 감고 기기를 작동시키면 공기주머니(bladder)가 부풀면서 일시적으로 혈액 흐름을 막는다. 잠시 후 압력이 풀리면서 막혔던 혈액이 다시 흐르기 시작할 때 그 압력을 측정하는 원리다.
커프 방식은 사용돼 온 역사가 길고, 정확도가 높다는 장점이 있다. 다만 잠깐이라 하더라도 팔을 강하게 압박하는 데서 불편함이나 통증을 느낄 수 있다. 또한, 익히 알고 있다시피 측정에 임하기 전 약 10분 가량 안정 상태를 유지할 필요가 있었다. 그리 긴 시간은 아니지만 시간이 촉박할 때는 이마저도 부담이 될 수 있고, 사람에 따라 10분 넘는 시간이 필요한 경우도 있었다.
최근에는 스마트워치를 사용해 혈압을 측정할 수 있다. 이는 광혈류측정(Photoplethysmography, PPG) 센서를 활용해 피부 아래 혈관을 모니터링하는 방식이다. 혈관을 통과하는 빛의 양을 기반으로 혈류량 및 혈압 변화를 추정하는 방식으로, 상당히 높은 수준의 정확도를 보인 바 있다.
스마트워치의 측정 방식은 커프 방식처럼 압박을 하지 않기 때문에 편리한 것이 사실이다. 하지만 착용 위치, 피부 밀착도, 사용자 움직임 등에 따라 측정 정확도가 달라질 수 있다는 한계가 있다. 특히 고혈압 증상이 있거나 운동 중 혈압 측정의 정확도가 떨어질 수 있다는 점이 단점으로 지적됐다. 또한, 실시간 연속 측정이 어렵다는 한계점도 있었다.
운동 중 혈압 측정, 연속적으로 가능
카이스트 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀은 ‘초분광 PPG’ 기술을 활용해 기존 스마트워치의 측정상 한계를 보완하고자 했다. 초분광 PPG는 수십 개의 세분화된 파장의 빛을 사용해, 혈관 내 혈류 변화를 광학적으로 측정하는 방법이다.
스마트워치의 최근 모델에 탑재된 PPG 센서는 ‘3가지 파장’을 활용해 혈압을 측정한다. 카이스트 연구팀이 개발한 모델은 여기에서 더 나아가 더욱 세분화된 파장을 활용한다. 초분광 PPG 모듈을 통해 다양한 파장의 PPG 신호를 동시 측정할 수 있으며, 정밀한 시간차 계산이 가능해 연속적이면서도 안정적으로 혈압을 추정할 수 있다.
연구팀의 설명에 따르면, 혈압 모니터링 외에도 심박수, 호흡률과 같은 다른 생리적 매개변수도 동시 측정할 수 있다. 이는 운동 전후의 혈압 변화를 보다 세밀하게 측정·분석할 수 있음을 시사한다.
한편, 운동 중 혈압 측정도 연속적으로 추적이 가능하다. 이는 즉, 운동으로 인해 고혈압이 유발되는 것을 감지할 수 있다는 의미다. 기존 방식을 사용할 때는 운동 중 혈압 측정 정확도가 0.75 정도였으나, 새롭게 개발한 방식으로는 운동 중 혈압 측정 정확도가 0.95로 나왔다.
카이스트 정기훈 교수는 “이번 연구는 운동 중 측정된 고혈압 실험을 통해 얻은 새로운 데이터를 기반으로 하며, 웨어러블 초분광 PPG 센서의 중요성과 가능성을 증명한 사례에 해당한다”라며 “초분광 PPG 기술은 향후 개인맞춤형 디지털 헬스케어 분야에 크게 기여할 것”이라고 이야기했다.
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