[메디게이트뉴스 박도영 기자] 혈액 없이 팔찌형 센서를 통해 5분 안에 심장 마비를 90% 정확도로 예측할 수 있는 기술이 나왔다.

9일 관련업계에 따르면 미국 럿거스의대 심장내과 파토 센굽타(Partho P. Sengupta) 교수가 최근 미국 뉴올리언스에서 열린 미국심장학회 연례학술대회(ACC) 및 세계심장연합 세계심장학술대회(WCC)에서 급성 심근경색 평가를 위한 손목 착용형 경피 트로포닌-I(Troponin-I) 센서에 대한 연구 결과를 발표했다.

이 센서는 채혈 없이 비침습적 방법으로 심장 손상의 주요 바이오마커인 트로포닌-I 수치를 실시간으로 감지할 수 있는 제품으로, 미국의 인공지능(AI) 기반 의료기술 스타트업 RCE 테크놀로지(RCE Technologies)가 개발하고 있다. 트로포닌-I은 심장 근육이 손상될 때 혈류로 유입되는 단백질로, 일반적으로 심장마비 진단을 위해 채혈로 평가된다.

센굽타 교수팀은 실제 임상 환경에서 웨어러블 트로포닌 센서를 평가하는 첫 다기관 임상시험을 수행했으며, 이를 통해 웨어러블 센서가 트로포닌-I과 막힌 동맥을 5분 안에 90% 정확도로 예측한다는 것을 확인했다. 이는 실험실 결과가 나오기 전 환자가 심장마비를 일으킬 가능성을 조기에 평가해 진단 프로세스를 강화하는데 도움될 수 있음을 의미한다.

센굽타 교수는 "지역사회 환경과 급성 치료 환경 모두에서 심장마비를 조기에 진단할 수 있는 역량을 강화할 좋은 기회다"면서 "아직 해야 할 일이 많지만, 이 접근 방식은 환자 분류 시간을 단축하거나 응급 구조대가 병원에 도착하기 전 환자 이송을 계획하는데 사용함으로써 잠재적인 접근 문제와 우선순위 문제를 해결할 수 있다"고 설명했다.

심장마비는 심장에 혈액을 공급하는 동맥이 막혀 심장과 신체에 산소 공급이 제한될 때 발생한다. 가슴 통증이나 호흡곤란과 같은 심장마비 증상이 나타나면 즉시 병원 응급실로 이동, 심장마비를 진단하고 필요하다면 빠르게 동맥 막힘을 해결해야 한다. 그러나 많은 응급실에서 환자 수가 많고 인력이 부족해 심장마비 환자와 그렇지 않은 환자를 신속하게 판단하기 어려울 수 있다.

트로포닌을 확인하기 위한 혈액 검사는 일반적으로 흉통이 있으나 심전도상 심장마비의 결정적인 징후가 나타나지 않는 환자에게 사용된다. 하지만 혈액을 채취하고 실험실 분석을 위해 샘플을 보내는 과정에서 시간이 걸릴 수 있고, 의료진이 기다리는 동안 심장 손상이 악화될 수 있다.

RCE가 개발한 팔찌형 센서는 적외선을 사용해 피부를 통해 혈중 트로포닌-I을 감지한다. 블루투스를 통해 클라우드 기반 시스템으로 신호를 보내면 머신러닝 알고리즘이 이 정보를 학습 데이터와 연결해 착용자의 트로포닌 수치를 예측한다.

연구팀은 인도의 병원 5곳에서 심장마비가 의심되는 환자 239명을 대상으로 임상시험을 진행했다. 모든 환자는 손목에 센서를 착용하고 트로포닌-I 수치를 평가하기 위한 채혈, 심장의 전기 신호를 기록하기 위한 심전도, 심장의 혈류를 이미지화하는 심초음파 또는 관상동맥조영술을 받았다. 연구팀은 처음 세 곳의 데이터를 사용해 머신러닝 모델을 학습시킨 다음 나머지 두 곳의 데이터를 사용해 모델의 정확도를 테스트했다.

그 결과 이 시스템은 약 90% 정확도로 트로포닌-I 수치를 예측하는 것으로 나타났다. 또한 트로포닌 수치가 비정상인 사람은 음성인 사람에 비해 동맥이 막혔을 가능성이 약 4배 높았으며, 이러한 결과는 심장마비의 임상적 근거와도 잘 일치했다.

센굽타 교수는 "이 정도의 정확도로 이 기기를 사용해 결과가 양성으로 나오면 환자가 빠른 진단 검사와 치료, 중재를 위해 입원할 수 있다고 확신할 수 있다"고 말했다.

다만 연구팀은 피부색과 손목 사이즈, 피부 건강 등 생물학적 변동성이 기기의 성능에 영향을 미칠 수 있는지 확인하는 연구를 포함해 시스템을 검증하고 개선하기 위해 더 많은 연구가 필요하다고 강조했다. 더불어 단순히 임계값의 유무가 아닌 검출된 트로포닌 값을 포함하거나 연속 측정값을 제공하는 것이 임상 환경에서 기기의 유용성을 향상시킬 수 있을지에 대해서도 연구할 계획이다.

임상시험 참가자들은 입원한 환자로 응급실에서 치료를 받지 않았다. 이에 연구팀은 "향후 응급실 환경에서 기기를 테스트하는 것이 도움될 것이다"면서 "또한 웨어러블 센서 기술은 잠재적으로 다양한 심혈관 질환 및 기타 건강 문제에 대한 분류 및 진단을 보조하는데 적용될 수 있다"고 했다.

센굽타 교수는 "경피 적외선 기반 기술은 혈액 없이 바이오마커를 평가하는데 엄청난 잠재력을 열어준다"면서 "트로포닌으로 시작했으나 이 기술은 다른 바이오마커에 적용될 수 있기 때문에 이는 시작에 불과하다"고 말했다.

한편 이 연구 결과는 발표와 동시에 유럽 심장 저널 디지털 헬스(European Heart Journal Digital Health) 온라인판에 동시 게재됐다.