심부전과 관련된 다양한 생리적 매개변수를 측정하기 위한 센서가 통합된 웨어러블 벨트 개발

Sep 22, 2023

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 20264(2022) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

심부전은 심장 박출량이 부족하여 증상이 나타나는 만성 질환입니다. 지속적인 실시간 모니터링을 통해 보다 효과적으로 관리할 수 있습니다. 과거에 심부전 관리를 위해 몇 가지 노력이 이루어져 왔습니다. 이러한 노력의 대부분은 흉부 임피던스 또는 심박수와 같은 단일 매개변수를 기반으로 했습니다. 여기서 우리는 심부전과 관련된 다양한 생리적 매개 변수를 모니터링할 수 있는 웨어러블 장치를 보고합니다. 이는 흉부 임피던스, 심박수, 심전도 및 운동 활동을 포함한 여러 매개변수를 동시에 감지하는 것을 기반으로 합니다. 이러한 매개변수는 지속적인 실시간 모니터링을 위해 웨어러블 벨트에 내장된 다양한 센서를 사용하여 측정됩니다. 헬스케어 웨어러블 디바이스는 앉기, 서기, 누워기, 걷기 등 다양한 조건에서 테스트되었습니다. 결과는 보고된 웨어러블 장치가 모든 조건에서 앞서 언급한 매개변수를 추적한다는 것을 보여줍니다.

심혈관 질환(CVD)은 일반적으로 심장 마비, 심부전, 류마티스성 심장 질환 및 폐동맥 질환으로 알려진 심근경색증과 같은 심장 및 혈관 질환의 그룹입니다1,2. 세계보건기구(WHO)에 따르면 심혈관 질환은 사망 원인 1위로 전 세계적으로 약 1,790만 명이 사망한 것으로 추산됩니다1. 심부전(HF)은 전 세계적으로 약 6,434만 건의 사례가 발생하는 중요한 CVD입니다3. HF는 심장의 구조적 이상을 특징으로 하는 진행성 임상 증후군으로, 심장이 신체 요구 사항을 충족할 만큼 충분한 혈액을 펌프질할 수 없습니다. 이러한 혈액 공급 부족으로 인해 폐에 체액이 축적되어 산소 공급이 방해됩니다4,5,6. HF에는 두 가지 유형이 있습니다. 박출률이 감소된 수축기 HF(HFrEF)와 박출 실패가 보존된 확장기 HF(HFpEF)입니다. HFrEF의 일반적인 원인으로는 심근병증, 심장 근육 질환, 치료되지 않은 고혈압, 심장 판막 결함, 관상동맥 질환 등이 있습니다. HFpEF의 일반적인 원인은 좌심실 비대(LVH)로, 이는 심장의 좌심실이 두꺼워지고 심실이 적절한 심박출량을 충분히 채울 수 없는 상태입니다7,8,9. 질병 통제 예방 센터(CDC)에 따르면 2018년에 379,800명이 사망했으며, 미국 전체 사망률의 13.4%가 HF2로 인한 것이었습니다. 더욱이, 미국심장협회(American Heart Association)에 따르면 현재 미국 내 HF 진단을 받은 성인은 620만 명이며, 이 숫자는 2030년까지 800만 명으로 증가할 것으로 추산됩니다10. 현재 HF 치료에는 지침에 따른 약물과 수술적으로 이식 가능한 장치가 포함됩니다. 매우 비용이 많이 듭니다. CDC에 따르면 2012년 미국 전역에서 심부전 치료에 평균 307억 달러가 지출되었습니다2. 이러한 재정적 부담은 심부전의 하향 추세에 기인하며 이후 단계에서는 입원이 반복됩니다. 이러한 잘못된 진단으로 인해 초기 입원 후 1년 이내에 사망의 17~45%가 발생하고 5년 이내에 사망의 45~60%가 발생합니다11.

HF 증상을 지속적으로 실시간으로 모니터링하면 환자와 의료 제공자에게 환자의 보상 상실을 알릴 수 있습니다. 그러면 의료 제공자는 환자의 입원을 피하기 위해 약물 치료에 개입할 수 있습니다. 폐의 체액 축적은 흉부 임피던스의 감소로 반영됩니다. HF의 일반적인 증상은 체액 과부하와 관련이 있으며 피로, 체중 증가, 숨가쁨 등이 포함됩니다7,8. 이러한 증상은 HF의 진행을 모니터링할 수 있습니다. 현재 심부전 증상을 모니터링할 수 있는 이식형 장치에는 이식형 심장 제세동기(ICD)와 CardioMEMS™ 폐동맥 모니터라는 두 가지가 있습니다8,12,13,14.

HFrEF 환자에게는 치명적인 심부정맥이 발생할 가능성이 높기 때문에 ICD가 권장됩니다. ICD는 또한 흉부 임피던스를 측정하고 공급자에게 흉부 임피던스 감소를 경고하여 폐에 더 많은 체액이 있음을 나타낼 수 있습니다15. 피부 아래에 외과적으로 이식해 치명적인 부정맥을 감지하고 전기 충격을 가해 정상적인 심장 박동을 회복시킨다. ICD에는 너무 느린 심장의 속도를 높이는 심박 조율기로서의 추가 기능이 있습니다16. ICD는 초기 이식 시와 배터리를 교체해야 할 때마다(일반적으로 3~7년 내에) 침습적 수술 절차를 필요로 합니다17. 모든 수술에는 위험이 따르며 시술 비용도 많이 듭니다. ICD 등록부에 따르면 수술 교체 비용은 약 $37,00018입니다. 더욱이 전자기장은 ICD 성능을 방해할 수 있으며 근접성이 증가함에 따라 위험이 증가합니다19,20,21,22,23. ICD는 HFrEF 환자에게만 권장된다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. HFpEF24 환자의 50%는 사용할 수 있는 모니터링 장치가 없습니다.