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국내 연구진이 단순 휴식 상태뿐만 아니라 계단 오르기 같이 운동 중에도 연속으로 혈압을 잴 수 있는 기술을 개발했다. 미국 심혈관학회 제공

전 세계 사망 원인 1위인 심혈관 질환은 심장에 혈액을 공급하는 동맥이 좁아지거나 막히는 관상동맥질환과 뇌졸중, 부정맥, 심부전, 말초혈관질환 등이다. 심혈관질환 발생 위험을 줄이려면 평소 규칙적인 운동이 필수다. 그렇지만 이미 심혈관질환을 앓는 있는 사람이라면 무리한 운동이 자칫 더 큰 합병증을 부를 수도 있다. 그래서, 운동 전후와 운동 중에도 혈압 측정이 필요하다.

국내 연구진이 단순 휴식 상태뿐만 아니라 계단 오르기 같이 운동 중에도 연속으로 혈압을 잴 수 있는 기술을 개발했다.

카이스트 바이오및뇌공학과 연구팀은 수십 개의 세분된 파장의 빛을 사용해 혈관 내 혈류 변화를 광학적으로 측정하는 혁신 방법인 초분광 PPG(광용적맥파) 기술을 활용해 운동 상태에서의 연속 혈압 모니터링에 활용될 수 있는 웨어러블 혈압 센서를 개발하는 데 성공했다고 8일 밝혔다. 이 연구 결과는 재료과학 분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스’에 실렸다.

기존 커프 방식으로 혈압을 측정할 때는 팔을 압박하는 불편함이 있고, 측정 전 최소 10분의 안정이 필요했다. 최근 스마트워치에 적용된 혈압 측정 기술은 운동 중 측정 정확도가 떨어지고, 연속 측정이 어렵다. 최근 스마트워치에서 세 가지 파장을 갖는 PPG 센서를 이용해 혈압 측정 기술을 탑재했지만, 고혈압 상태 및 운동 상태에서의 낮은 정확도와 연속적인 측정을 할 수 없다는 문제가 있다.

연구팀은 빛의 파장을 분석하는 고해상도 초박형 마이크로분광기를 포함한 초분광 PPG 모듈로 다양한 파장의 PPG 신호를 동시에 측정하고, 연속적이고 정밀한 시차를 계산해 안정적으로 혈압을 잴 수 있는 방식을 고안했다. 이번에 개발한 웨어러블 초분광 PPG 센서는 연속적으로 혈압을 모니터링할 수 있을 뿐만 아니라 심박수, 호흡률과 같은 다른 생리적 매개변수도 동시에 측정해 운동 전후의 혈압 변화를 세밀하게 분석할 수 있다.

이번 기술은 운동 중 혈압 변화를 연속적으로 추적해 운동으로 유발되는 고혈압을 감지할 수 있다. 운동 중 회복기의 혈압 추정 정확도가 0.75 정도였던 다른 감지 방식보다 높은 0.95의 연관성 지표를 나타내는 등 높은 신뢰성을 보이는 것으로 확인됐다.

연구를 이끈 정기훈 카이스트 교수는 “이번 연구는 웨어러블 초분광 PPG 센서가 운동 중의 혈압 측정과 회복기 혈압 추적에서 중요한 역할을 할 수 있음을 증명했다”며 “초분광 PPG 기술은 향후 개인 맞춤형 디지털 헬스케어 분야에 도움을 줄 것”이라고 말했다.

유용하 과학전문기자

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