비침습적으로 혈압 변화의 원인 기전을 판단하는 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램 - 국내 등록
마취 중 급격한 혈역학 변동이 있는 환자를 모니터링하기 위하여 동맥관, 중심정맥관, Swan-Ganz카테터 (열희석법에 의한 심박출량 산출법) 등 침습적인 방법이 활용되어 왔으나, 최근에는 다양한 비침습적인 방법들도 비교적 높은 정확도를 보이며 임상적인 의미를 반영하고 있다.
환자 감시장비의 시장규모는 국내 약 1200억원, 글로벌 연 30억 달러에 달하는 것으로 추산되고 있으며 (보건산업진흥원) 고부가가치 산업으로 높은 수익성과 성장가능성이 기대된다.
다만 충분한 기술검증이 필요하고 인허가와 신의료기술 평가 등 높은 규제장벽이 존재한다. 본 발명에서는 새로운 진단 모달리티로서 혈압 변화의 원인기전을 판단하기 위하여 식도내청진기 및 어쿠스틱 센서를 활용한 비침습적인 방법을 제시하였다.
배경이 되는 선행연구로, 침습적 혈역학 모니터링을 시행한 상태에서, 알파 및 베타 작용제를 투여했을 경우 혈압상승과 동시에 수축기 최고 판막륜 속도(S’)와 시간당 심실 압력 변화율(dp/dt), 및 전신 혈관 저항(Systemic Vascular Resistance, SVR)이 증가함에 따라 그 투여 효과를 정량적으로 확인할 수 있다.
알파 작용제를 투여했을 경우 혈압의 상승과 동시에 SVR 및 dp/dt가 동반하여 증가하지만, S’은 유의하게 변화하지 않는다. 베타 차단제를 투여했을 경우 약간의 혈압의 하강과 동시에 dP/dt및 S’가 감소하지만 SVR은 유의하게 변화하지 않는다. 이에 따라, 종래 임상에서는 S’, dp/dt, SVR과 같은 지표들의 변화를 동시에 관찰하고 종합적으로 분석하여, 알파 작용제/차단제 및 베타 작용제/차단제의 정량적인 효과를 평가 가능하다.
하지만, 상기 지표들의 변화를 정확히 관찰하기 위해서는 침습적 동맥압 측정 장비, 폐동맥 카테터 및 심초음파 장비 등이 필요할 뿐만 아니라, 침습적인 검사 방법이기 때문에, 그 필요성에도 불구하고, 현실적으로는 임상에서 상기 지표들의 변화를 동시에 모니터링하기 어려웠다.
상기 지표들의 변화를 동시에 관찰하여 분석하는 경우에도, 동맥관 및 폐동맥 카테터 등을 삽입하여야 하기 때문에, 혈압 변화의 원인 기전을 신속하게 파악하여 대처하는 것이 불가능하였다. 동일한 혈압 변화 증상일지라도 원인 기전에 따라 치료 방침이 달라질 수 있기 때문에, 혈압 변화의 원인 기전을 신속하게 파악하는 것이 매우 중요하다.
상기 본 발명에 의하면, 심근 수축력 및 혈관 저항에 관한 지표의 정량적 대리 표지자(surrogate marker)로서 제1 심음의 최대 진폭 및 제2 심음의 최대 진폭을 환자의 심음으로부터 획득하고, 상기 제1 심음의 최대 진폭 및 상기 제2 심음의 최대 진폭의 변화량에 기초하여 상기 심근 수축력 및 혈관 저항에 관한 지표의 변화량을 추정함으로써, 침습적 동맥압 측정 장비 등을 사용하지 않고, 비침습적인 검사 방법으로, 신속하고 간편하게 그리고 정교하게 환자의 심혈관계 기능을 평가하고, 혈압 변화의 원인 기전을 알파 작용, 알파 차단, 베타 작용 또는 베타 차단 중 적어도 하나의 효과로 판단할 수 있다.
본 발명은 과학기술정보통신부 중견연구지원사업 “기계 환기를 하는 환자에 있어 비침습적 심혈관계 감시를 위한 경식도 심폐음 신호 기반 실시간 혈역학 모니터 기술연구”의 지원으로 진행되었다.
※ 김성훈 부교수는 2005년부터 서울아산병원에서 근무를 시작하여 현재 마취통증의학과 부교수로 재직중이며 아산생명과학연구소R&D사업단 담당교수를 맡고 있다.
의공학연구소에서는 생체신호분석 기법에 기반한 비침습적 혈역학 모니터링 및 임상적용에 대한연구에 매진하고 있다. 연구중심병원 육성과제 (2유닛) 총괄책임교수로 의료인공지능, AR/VR 기술을 활용한 스마트병원 구현과 환자안전강화를 주제로 원내 젊은 연구자와 20여개 참여기업들과 함께 실제 임상현장에 적용될 수 있는 실용화 연구를 수행 중이다.