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.
