스마트워치가 등장하면서 오늘날 최고의 스마트워치는 몇 백 달러 내외로 구매할 수 있으며, 이러한 스마트워치는 사용자의 손목에서 심박수, 혈중 산소 포화도, 그리고 피부 온도와 같은 데이터를 제공할 수 있습니다.
그럼에도 불구하고, 최신 모바일 건강 기술의 발전에도 불구하고, 정확하며 커프 없이 동작하는 스마트워치 기반 혈압 모니터를 소비자들의 손에 넣는 것은 아직까지는 주요 장치 제조업체의 이해를 초과하는 문제였습니다. 삼성의 헬스 모니터 앱은 2021년부터 갤럭시 워치 3에서 혈압을 ‘측정’할 수 있다고 주장했지만, 이 방식은 기존의 커프 기반 혈압 측정기와는 달리 매월 재보정이 필요하며, 미국에서는 FDA 승인이 없어 사용이 제한되었습니다.
스마트워치에서 혈압을 정확하게 측정하는 것이 왜 어려운지 이해하기 위해서는 기본 개념부터 시작해야 합니다.
혈압은 간단히 설명하면 혈액이 동맥 벽에 가하는 힘입니다. 최고 압력(수축기 혈압)은 심장이 수축하여 혈액이 동맥을 통과할 때 발생하며, 이완기 압력은 심장이 이완하여 혈액이 동맥 내에서 흐를 때 발생합니다. 이 두 가지 압력을 밀리미터 수은(mmHg) 단위로 측정한 것이 혈압입니다.
가장 정확한 혈압 측정은 동맥에 튜브(카테터)를 삽입하여 혈액 압력을 직접 측정하는 방법으로 이루어집니다. 그러나 이 방법은 침습적이기 때문에 보편적인 측정법으로는 사용되지 않습니다.
일반적인 혈압 측정 방법 중 하나는 청진법입니다. 이 방법은 상완 동맥(팔의 상단 부위에 위치한 큰 동맥)에 혈압 커프를 끼우고 커프를 팽창시켜 혈액의 흐름을 차단하는 것을 포함합니다. 압력이 해제되면 혈액 흐름 소리(수축기 혈압)가 들리다가, 해당 소리가 들리지 않을 때까지의 시점(이완기 혈압)을 측정하는 방식입니다. 이러한 값을 기록하여 혈압을 평가합니다.
혈압을 아는 것이 왜 중요한가요?
“고혈압 또는 고혈압은 종종 심혈관 질환의 초기 징후입니다,”라고 존스 홉킨스 대학의 소아 고혈압 프로그램 의료 책임자인 Tammy Brady 박사는 말합니다. “현재 전 세계적으로 19억 명 이상의 사람들이 심혈관 질환과 관련된 환자 및 사망률 증가의 주요 원인인 고혈압 진단을 받고 있습니다.” 미국에서는 심혈관 질환이 1900년대 이래로 지속적으로 주요 사망 원인이었으며, 2021년에는 약 18만 명이 심혈관 질환으로 인해 사망했습니다. 이러한 수치는 전 세계적으로 거의 10배로 증가하고 있습니다.
혈액이 과도한 힘과 속도로 순환계를 통과하면 정맥과 동맥 내부가 손상될 수 있습니다. 콜레스테롤은 손상된 부위에 플라크를 형성하여 혈류를 막아 혈압을 증가시키고 추가적인 손상과 협착을 유발합니다. 이것이 위험한 이유입니다. 고혈압은 동맥을 팽창시키거나 파열시킬 수 있습니다. 순환계에 발생하는 압력과 플라크 축적은 동맥 경화를 일으켜 혈액이 체내 중요 부위로 제대로 전달되지 못하게 할 수 있습니다. 이러한 상황은 모두 심각하며 의료 개입이 필요합니다. 추가로, 고혈압은 외부 증상이 거의 없다는 점에서 복잡해집니다. 통증, 불편함, 어지러움과 같은 증상이 일어나지 않기 때문에 많은 사람들이 고혈압이라는 사실을 인식하지 못하며 심혈관 질환 예방과 치료 기회를 놓칠 수 있습니다. 따라서 정기적인 혈압 측정이 중요합니다.
불행히도 대다수 사람들은 의료 기관을 찾지 않는 이상 혈압 측정이 어렵고 시간과 비용이 드는 점이 문제입니다. 게다가 의사들은 “백의 증후군”으로 인한 혈압 증가와 같은 요인을 고려해야 합니다.
이런 문제와 고혈압 및 심혈관 질환의 공중보건적 영향을 고려할 때, 스마트워치 제조업체는 기기에서 혈압 모니터링을 가능하게 하는 동기를 가지게 되었습니다.
광용적맥파로 혈압 측정
혈압을 커프 없이 모니터링하는 대부분의 연구는 이미 많은 스마트워치에서 일반적으로 볼 수 있는 심박수와 혈중 산소 포화도 모니터링 데이터를 활용하는 개념에 초점을 두었습니다. 이러한 센서는 광혈류측정법(PPG)을 활용하여 LED와 광 센서를 사용하여 시간에 따른 혈관 부피 변화를 측정합니다. 그러나 수집된 데이터를 혈압으로 변환하는 방법은 복잡한 부분입니다. 그리고 이를 위한 “정확한” 방법은 명확하지 않지만 몇 가지 옵션이 있습니다.
맥파 분석
삼성은 맥파 분석(PWA)이라는 기술을 사용하여 Samsung Health Monitor 앱을 통해 혈압 측정을 제공합니다. 이 기술의 아이디어는 동맥을 통과하는 혈액의 양이 많을수록 혈압이 높아진다는 것입니다. 그러나 이 기술은 상대적인 혈압 변화만을 나타내며, 절대적인 혈압(전통적인 mmHg로 표시되는)을 나타내지는 못합니다. 정확한 추정을 위해서는 한 달에 한 번씩 전통적인 혈압 측정 장치로 보정해야 합니다.
펄스 도착 시간
또 다른 인기 있는 기술은 펄스 도착 시간(PAT)을 사용하여 혈압을 추정합니다. PAT는 심전도(ECG)의 최고점과 PPG의 최고점 사이의 시간을 측정한 것입니다. PAT가 짧을수록 혈압이 높아집니다. PWA와 마찬가지로 PAT는 상대적인 혈압 변화만을 나타내며, 정기적인 재보정을 위해서는 기존 혈압 측정 장치가 필요합니다.
마치며
이 외에도 혈압 추정을 위한 여러 가지 방법이 있습니다. 그러나 이러한 방법들은 모두 신호의 품질에 의존하며, 스마트워치의 PPG 센서는 여전히 많은 간섭을 받을 수 있는 상황이기 때문에 정확도 문제가 있을 수 있습니다. 따라서 이러한 기술들은 상대적인 혈압 변화만을 나타낼 수 있으며, 정확한 혈압 값을 얻기 위해서는 정기적인 재보정이 필요합니다.
더욱이, 이러한 방법들은 전반적으로 받아들여지는 생리학적 원리를 기반으로 하지 않는다는 문제점을 가지고 있습니다. 혈압의 정확한 측정은 복잡하며, 여러 외부 요인에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 이러한 문제를 고려할 때, 현재 스마트워치를 통한 혈압 모니터링은 아직 미비한 면이 많다고 볼 수 있습니다.
