웨어러블 데이터 활용-심박수 <1>

시대의 패러다임이 4차 산업혁명과 코로나 팬데믹으로 폭풍처럼 빠르게 변화하고 있습니다. 보수적이던 국내 보건의료계도 변화의 중심에 위치해 있습니다. 뜬구름 잡는 이야기같던 디지털치료제도 성큼 우리 곁으로 다가왔습니다. 그렇다면 과연 디지털치료제는 무엇일까요, 작동 원리는 무엇이며, 어떤 질병에 어떻게 사용되는지, 상담포인트는 무엇인지, 아직은 막막합니다. 이에 ‘참약사 디지털헬스케어 스터디 DOPA’를 통해 약사의 새로운 영역을 함께 공부하고 고민해 보고자 합니다. [편집자 주]

스마트 워치의 심박수 체크 기능이 한 남성을 구했다. 외신에 따르면 영국의 한 30대 남성이 친구의 스마트 워치를 빌려 착용했다가 정상 수치인 휴식 시 분당 60~100 사이의 심박수를 훌쩍 넘기고 있다는 사실을 알게 됐다. 이후 병원에서 검사를 받아 심장 근육 질병인 확장성 심근 병증을 판정받았다. 확장성 심근 병증은 심장마비, 혈전 등의 위험을 높이는 위험한 병으로 심장 근육에 이상이 생겨 발생하는 병이다.

이 남성은 숨이 조금 차기는 했지만 심장에 문제가 있을 것이라고 상상도 하지 못했다. 일반적인 피로와 감기 증상이라고 대수롭지 않게 생각하고 있었는데 친구의 스마트 워치 덕분에 문제를 인식해 좌심실 보조 장치(LVAD)를 장착하기 위한 응급 수술을 시행했다.

본 원고에서는 앞선 사례와 같이 디지털 기기를 통해 측정하는 심박수에 대해 알아보고 심박수를 중심으로 한 웨어러블 데이터 해석과 활용에 대해 다뤄 볼 예정이다.

심박수란?
심박수는 1분간의 심장 박동수를 의미하며 맥박수라고도 한다. 주로 안정 시 심박수와 최대 심박수로 구분하는데 일반적으로 심박수라고 하면 안정 시 심박수를 의미한다.

안정 시 심박수는 움직임이 없는 편안한 상태에서 심박수를 측정한 수치로 건강한 성인의 경우 앞서 말한 것처럼 분당 60~100회 정도다. 운동선수와 같이 심폐기능이 발달한 경우 60회 이하의 심박수를 보이기도 하는데 이는 1회 박출 시 더 많은 양의 혈액을 체내에 공급할 수 있기 때문이다. 최대 심박수는 1분간 심장이 뛸 수 있는 가장 높은 수치의 심장 박동수로 최대 강도의 운동을 수행할 때의 심박수를 의미한다.

기존의 임상적 측정 방법으로는 간접 측정법, 최대 운동부하검사 등이 있다. 간접 측정법은 손목, 팔꿈치 안쪽, 목의 경동맥 부근 등 동맥이 피부와 가까운 부위에 손가락을 얹어 1분간 맥박수를 재는 방법을 말한다. 최대 운동부하검사는 각종 매체에서 운동선수들이 호흡 가스 분석기를 착용하고 트레이드 밀을 뛰면서 측정하는 방법을 한 번쯤 보았을 것이다. 정확한 최대 심박수를 얻는 방법이지만 고가의 장비와 숙련된 측정자가 필요해 쉽게 측정할 수는 없다.

 

디지털 기기를 통한 심박수 측정 원리 및 방법
△광용적맥파(Photoplethysmogaraphy ,PPG)
스마트 워치 등 심박수를 측정하는 웨어러블 기기 센서에 대표적으로 이용되는 광용적맥파(이하PPG)는 혈관 내 산화헤모글로빈의 흡수계수가 높은 약 550nm의 녹색 LED를 광원으로 이용하여 혈류를 측정하는 방법이다. 관련해서 수면 데이터 원고에서 다룬 바 있다.

△스마트폰
유사한 방법으로 스마트폰 카메라를 이용해 심박수를 측정할 수 있다. ‘구글 핏’과 같은 앱을 이용해 손끝을 후면 카메라에 대는 쉬운 방식으로 측정을 할 수 있다. 광혈류측정과 마찬가지로 심장의 수축과 이완으로 인한 혈류의 변화로 손가락 색깔의 변화를 측정하는 것이 원리이다.

 

 

구글 핏을 이용한 심박수 측정. 사진출처=9to5google

이 방식은 스마트 워치와 같이 별도의 장치 없이도 심박수를 측정할 수 있지만, 신체 감지에 최적화된 센서를 통해 측정하는 것이 아니므로 상대적으로 정확하지 않을 수 있으며, 실시간 모니터링이 불가능하다.

△스마트 브라
시계처럼 착용하는 것이 아닌 입을 수 있는 스마트 의류도 있다. 그중 여성 속옷에서 착안하여 개발된 ‘스마트 브라’는 심전도, 피부 전기활성 센서를 내장하여 심장박동 측정뿐만 아니라 감정 변화까지 감지할 수 있다. 입었을 때 불편함이 없으면서도 심전도 신호를 정확하게 감지할 수 있는 방식에 중점을 두어 개발을 하고 있다고 한다.

사진출처=구찌△스마트링
이 뿐만 아니라 스마트 반지 ‘오우라 링’으로 유명한 헬스케어 기업 오우라와 명품 브랜드 구찌가 협업하여 스마트 링을 출시했다. 무게는 약 4g으로 검은 티타늄을 기본으로 양쪽 가장자리에 18k 금띠를 두른 형태이다. 체온, 심박수, 수면 습관 등을 확인할 수 있으며 한 번의 충전으로 최대 7일까지 사용이 가능하다.

 

심박수 활용분야
웨어러블 기기들을 이용했을 때 가장 큰 장점은 데이터를 손쉽게 수집하여 여러 방면으로 이용할 수 있다는 것이다. 과연 수집한 데이터를 통해 어떻게 활용할 수 있을까?

△심박수와 과로 예방

택배기사에게 배포된 스마트워치. 사진=한진 제공
첫 번째로 심박수와 과로의 연관 관계를 통해 사고를 방지하는 것이다.

한진은 지난 11월 23일, 택배기사에게 실시간 건강 정보를 제공하고 건강 이상 징후를 모니터링할 수 있는 스마트워치 250개를 택배기사, 대리점장 및 임직원에게 배포하고 같은 해 12월 말까지 시범운영에 들어간다고 밝혔다. 특히 심박수, 혈압 등의 수치가 사용자의 기존 평균 수치보다 높거나 낮은 이상징후 발생 시 택배기사와 소속 대리점장에 동시 알림 기능을 제공한다.

스마트 워치를 통해 택배기사들은 휴식, 병원 진단 권유 등 선제적 건강관리가 가능하며 향후 생체나이 예측, 주요 질병에 대해 위험도 분석 서비스도 제공할 계획이라고 한다. <다음호에 계속>

 

박성진 약사. DOPA 데이터팀.