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 심 혈관계 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.