[첨단 헬로티]
미 샌디에고 소재 캘리포니아대학 연구진은 비침습적으로 피부 깊숙한 곳에서 혈압을 모니터하는 새로운 웨어러블 초음파 패치를 개발했다.
연구진의 새로운 초음파 패치는 사람들의 심혈관 질환을 조기에 발견할 수 있게 도와줄 뿐만 아니라 심장 질환이나 폐 질환이 있는 환자 및 수술을 받고 있는 환자의 혈압 변화를 실시간으로 꾸준히 모니터링 할 수 있게 해준다.
▲동맥과 정맥의 압력을 추적하는 비침습십 웨어러블 초음파 패치의 부착 모습. 출처 : Nature Biomedical Engineering / Chonghe Wang(캘리포니아대학)
새롭게 개발된 패치는 초음파를 사용하기 때문에 비침습적으로 신체의 깊은 곳으로부터의 생체 신호 추적이 가능하다. 기존의 웨어러블 디바이스는 피부 표면이나 피부 바로 아래에서만 생체 신호를 감지하기 때문에 매우 제한적인 영역에서만 임상으로 이어지고 있었다.
하지만 새로운 초음파 패치는 피부 밑 4㎝까지 대동맥의 중심 혈압을 지속적으로 모니터 할 수 있어 특히 순환기내과에서의 수술 시 정확하고 실시간의 혈압 평가가 가능하게 될 것으로 보인다.
이번 웨어러블 초음파 패치는 말초 혈압보다 더 정확한 진단이 가능한 중심 정맥 혈압을 측정한다. 기존의 임상방법은 침습적인 방법으로 환자의 팔이나 목에 있는 혈관에 카테터를 삽입하여 혈압을 측정하였다. 또한 주요 혈관 바로 위에 토노미터(tonometer, 펜처럼 생긴 압력계)를 쓰는 비침습적인 방법이 있긴 하였지만 환자의 정확하고 일관성 있는 혈압을 측정하기가 쉽지 않았다.
이에 연구진은 환자가 움직이는 동안에도 피부에 착용할 수 있는 부드럽고 신축성 있는 초음파 패지를 개발하여 지방 조직을 통해서도 정확하고 일관성 잇는 판독을 가능하게 하였다. 패치의 구조는 스프링 모양의 와이어에 의해 연결된 작은 전자 부품의 배열로서 패턴화된 실리콘 엘라스토머의 얇은 시트로 만들어졌다. 따라서 전자 기능의 손상 없이 구부러지거나 늘어나거나 비틀어서도 사용이 가능한 것이다.
연구진은 패치의 효과를 입증하기 위해 남성의 팔뚝, 손목, 목, 발에 착용하게 하였으며 운동을 하거나 움직일 경우 혈압 측정 결과에 어떤 영향을 미치는지를 실험하였다. 패치로 수집된 기록은 상용되고 있는 토노미터의 기록보다 일관되고 정확했으며 기존의 초음파 센서를 사용하여 얻은 기록과 유사했다.
▲이 웨어러블 초음파 패치를 목 부위에 부착할 경우 경동맥(CA)과 내경정맥(Int JV), 외경정맥(Ext JV)의 압력을 모니터링 할 수 있다. 출처 : Nature Biomedical Engineering / Chonghe Wang(캘리포니아대학)
패치를 통해 얻어진 신호들은 환자의 심혈관 건강을 평가하는 의사들에게 많은 상세한 정보를 제공한다. 한 예로 심장 마비를 예측하고 혈액 공급이 괜찮은 지를 판단하는 데 큰 도움이 된다. 웨어러블 초음파 패치는 상용화되기 전에 몇 가지 보완해야 할 개선 점들이 남아 있다.
연구진은 현재의 초음파 패치는 외부 장치의 와이어를 통해 제공되므로 전원 공급 장치, 데이터 처리장치, 무선 통신 기능을 패치에 통합하는 기능이 보완되어야 한다고 지적했으며 연구진은 데이터 처리 및 무선 기술 전문가와 협력하여 개선할 계획이라고 밝혔다.
