최근 몇 년 간 웨어러블 건강 관리 기기 기술은 특히 부정맥 환자와 기타 심장 질환 환자의 진단, 치료 및 모니터링 분야에서 괄목할 만한 성장을 보여주었습니다. 이 기사는 안테나 및 배터리 기술의 발전이 어떻게 가정용 및 입원 환자용 웨어러블 심장 모니터링 솔루션의 새로운 지평을 가능하게 하였는지에 대해 다룹니다.
러닝머신 너머로
건강을 목적으로 한 웨어러블 전자기기는 초창기에는 운동하는 사람들을 대상으로 한 기기에 국한되곤 했습니다. 운동의 강도와 효과를 측정하기 위해 심장 박동수를 추적하고자 하는 사람들에게 Fitbit, Garmin, 심지어 Apple 같은 회사에서 출시한 웨어러블 기기는 훌륭한 상품이었습니다. 이 기기들은 개인들이 자신의 운동 및 경기 성능에 관한 데이터를 손목에서 바로 확인할 수 있게 해주었으나 이 데이터의 이점은 기본적으로 이것이 끝이었습니다. 그러나 오늘날에는 센서와 전원 기술이 발전하면서 웨어러블 기기가 건강 관리 산업에 미치는 영향에 있어서, 특히 심장과 관련된 건강 문제의 감지, 모니터링 및 예방에 있어서 새로운 가능성이 열렸습니다. 이 기사는 심장 건강 분야에서 웨어러블 기술이 전개되고 있는 몇 가지 방식과 이것을 가능하게 한 기술의 진보에 대해 살펴봅니다.
Apple의 CEO인 Tim Cook은 과거 2019년에 CNBC와의 인터뷰에서, “미래를 자세히 들여다보고 과거를 돌이켜본 후에 ‘Apple이 인류에 가장 크게 기여한 것이 무엇이었나?’라고 물어본다면 그것은 건강에 관한 것일 것입니다.”라고 말했습니다. 컴퓨터와 휴대전화 기술 분야의 거물 중 한 사람에게서 나온 대담한 주장이었습니다. 하지만 이 당시에 Cook은 상대적으로 초기 단계였던 제품인 Apple Watch의 가능성을 보았고 핵심 활력 징후의 추적을 통한 선제적인 건강 모니터링이 의학의 형세를 어떻게 변화시킬 수 있을지를 알았습니다.
홀터 모니터에서 출발
심장 건강 모니터링을 위한 웨어러블 기기라는 개념이 반드시 새로운 것은 아닙니다. 홀터 모니터는 수년 전부터 존재했던 장치로, 기존의 ECG보다 더 오랜 시간 동안 부정맥 같은 심장 상태를 지속적으로 모니터링하는 데 사용됩니다. 이 기기는 부정맥이 있었다 없었다 해서 진료실에서는 측정하기가 어려울 수 있는 개인들에게 유용합니다. 홀트 모니터의 경우, 환자가 보통 목에 건 멜빵이나 허리에 찬 클립을 이용하여 가슴에 부착된 전극과 연결된 상자 형태의 기기를 착용합니다. 하지만 이 기기는 효과가 있는 반면에 거추장스럽고 일상 생활에 방해가 됩니다. 모니터 자체도 그렇지만 전선과 전극 패드도 챙겨야 합니다. 홀터 모니터는 분명 심장에 대한 의미 있는 연구에 사용되는 기기이지 지속적인 모터링을 위한 기기가 아닙니다. 바로 여기서 오늘날의 웨어러블 기술이 등장합니다.
의료계에 적용
과거에는 헬스용 손목시계에 심장 박동을 감지할 수 있는 심장 박동수 센서가 장착되어 있었지만 그 이상은 아니었습니다. 이 센서는 피부를 관통하여 혈류를 감지할 수 있는 점멸 LED를 사용하여 작동했습니다. 영리한 알고리즘이 이 정보를 이용하여 심장 박동수를 측정하는데, 이것은 일반적으로는 유용하지만 의료용 측정이라는 측면에서 매우 정확하지는 않습니다. 그러나 오늘날에는 새로운 센서 기술이 개발되어 Apple, Fitbit, 삼성의 제품을 비롯한 많은 기기에 ECG 기능이 탑재되어 있습니다. 이들 기기에는 훨씬 더 정확한 ECG 센서가 장착되어 있습니다. 사실, Fitbit은 자사의 ECG 앱 소프트웨어 알고리즘이 심방세동(AFib, 불규칙적이고 빠른 심장 박동 상태)이 있는 사람을 98.7%의 정확도로 식별할 수 있다고 주장합니다. 하지만 Fitbit의 이러한 주장을 의료계에서도 인정하나요?
“Trends in Cardiovascular Medicine” 지에 실린 논문에 따르면, 이러한 주장은 놀랍게도 꽤 설득력이 있으며 Apple Watch 알고리즘은 95.5%의 감도로 결과를 생성합니다. 실제로 FDA도 Apple Watch에 처방전 없이 구입할 수 있는 ECG 감지 장치에 대한 Class II FDA 승인을 내주면서 이 주장을 뒷받침하고 있습니다. 그렇다면 Apple Watch와 다른 웨어러블 기기들이 어떻게 이 정도의 정확성을 달성하는 걸까요?
Apple Watch의 경우, 홀터 모니터로 돌아가보는 것이 도움이 됩니다. 이 기기는 사용자의 가슴에 부착되고 전선으로 모니터와 연결되는 여러 개의 전극을 사용합니다. 이 리드선들이 심장이 뛸 때 그 전기 펄스를 측정한 후 이 정보를 기록할 수 있습니다. 그러나 그 결과는 의사가 분석하여 어떤 문제가 있는지를 확인해야 합니다. Apple Watch의 역할은 시계의 뒷면과 디지털 크라운 사이의 회로를 통해 리드선이 하나인 ECG를 만드는 것입니다. 그러면 정교한 알고리즘이 이 정보를 처리하고 불규칙성을 감지하여 이상이 발견되면 사용자에게 알려줄 수 있습니다.
지속적인 건강 모니터링을 통한 질병 예방
그러면 이 모든 것이 왜 중요한가요? “Trends in Cardiovascular Medicine” 지에 실린 같은 논문에 따르면, AFib는 심장 질환의 가장 큰 원인 중 하나입니다. 성인 인구의 약 3%에게 AFib가 있으며 AFib는 사망률과 치명률의 증가와 연관이 있을 뿐 아니라 AFib가 있는 사람은 뇌졸중 위험 증가율도 다섯 배나 높습니다.
앨라배마 대학교 버밍햄 캠퍼스(UAB) 의대 홈페이지에 게시된 한 글에서, UAB 심혈관센터 심전기생리학자인 Tom McElderry 박사는 이 전도 유망한 기술에 대해 다음과 같이 말했습니다.
“웨어러블 기기는 부정맥이 부정기적으로 발생하는 사람들에게 특히 도움이 됩니다. 예전부터 우리가 사용해온 방법은 환자에게 처방해준 기기(24시간, 2주, 또는 30일 동안 이벤트를 캡처하는 기기)를 착용하게 하는 것이었습니다. Apple Watch나 KardiaMobile 모니터의 장점은 환자가 그 기기를 소유하고 있으므로 아무리 긴 시간 동안이라도 모니터링해서 부정맥을 감지할 수 있다는 것입니다.”
사실, 심장 질환 관리의 미래를 위한 웨어러블 기술의 가능성은 막대합니다. 의료용 기술을 일반인의 손에 넘김으로써, 건강상의 문제가 발생하기 전에 이를 감지할 뿐 아니라 전례 없는 규모의 방대한 건강 관련 데이터를 수집하여 분석할 수 있는 중요한 기회를 얻게 되는 것입니다. 건강 관련 문제를 위한 IoT의 전망은 밝습니다. 이 같은 데이터와 현대의 인공지능 및 빅데이터 처리 능력을 갖춘 의사들은 심장 기능 데이터를 아주 새로운 방식으로 탐구할 수 있습니다. 의료 기술 산업의 수요를 따라가기 위해 의료 분야를 위한 커넥티비티 솔루션이 제기됨에 따라, 커넥티드 헬스케어 솔루션의 미래는 그 어느 때보다 더 밝아보입니다.