비침습적인 생체신호를 통해 알아낼 수 있는 심혈관 정보
비침습적인 생체신호를 통해 알아낼 수 있는 심혈관 정보에는 여러 가지가 있으며, ECG(Electrocardiogram, 심전도)와 PPG(Photoplethysmogram, 광용적맥파)는 이 중에서도 매우 중요한 역할을 합니다. 이들 각각의 신호를 통해 얻을 수 있는 정보와 그 의학적 의미에 대해 자세히 설명하겠습니다.
ECG (Electrocardiogram, 심전도)
ECG는 심장의 전기적 활동을 측정하는 방법으로, 심장의 리듬과 속도, 그리고 일부 질환을 진단하는 데 사용됩니다. ECG 신호에서 QRS 복합체의 시간 간격과 모양은 심장의 펌프질 효율성과 관련이 있어 심박출량 추정에 유용할 수 있습니다. 예를 들어, QRS 기간의 변화는 심장의 전기적 활동과 관련이 있으며, 이는 심장의 수축력과 연관될 수 있습니다.
심박수(Heart Rate, HR): ECG와 PPG 신호의 peak 간격으로부터 분당 심박수를 계산할 수 있습니다. 심박수는 심박출량과 밀접한 관련이 있습니다.
심박변이도(Heart Rate Variability, HRV): 심박 간격의 변동성을 분석하여 자율신경계 활동을 평가할 수 있습니다. HRV는 심장 기능과 건강 상태를 반영합니다. 이를 통해 교감신경과 부교감 신경의 균형 및 심혈관계 조절 기능을 평가할 수 있습니다. HRV의 감소는 자율신경계 이상이나 심혈관 위험과 관련될 수도 있습니다.
맥파전달시간(Pulse Transit Time, PTT): ECG의 R peak와 PPG의 peak 사이의 시간 차이로 정의되며, 혈관 탄성도와 혈압과 관련이 있습니다. PTT는 심박출량 변화를 간접적으로 반영할 수 있습니다.
맥파전달속도(Pulse Wave Velocity, PWV): PTT를 이용하여 계산되며, 동맥 경직도를 나타내는 지표입니다. PWV는 심혈관 건강과 관련이 있습니다.
PPG (Photoplethysmogram, 광용적맥파)
PPG는 피부에 가까이 위치한 센서를 통해 혈관을 통과하는 혈액의 볼륨 변화를 측정하는 기술입니다. 이 방법은 심박수, 혈액 산소 포화도, 그리고 혈관의 건강 상태를 감지할 수 있습니다. PPG 신호는 심장 박동에 의해 혈관 내의 혈액 양이 변화할 때 발생하는 빛의 흡수 및 반사의 변화를 측정합니다. 심박출량을 추정하기 위해, PPG 신호의 파형과 시간 간격 분석을 통해 혈액 흐름과 관련된 정보를 추출할 수 있습니다.
PPG 파형 분석: PPG 신호의 모양과 특징점들을 분석하여 혈관 탄성도, 혈류량 변화, 말초 혈관 저항 등을 추정할 수 있습니다. 이는 심박출량과 관련된 정보를 제공합니다. 맥파의 모양, 크기, 전달 속도 등을 분석하여 말초 혈관의 탄성도와 기능을 평가할 수 있습니다. 맥파 전달 속도 증가나 PPG 파형의 변화는 혈관 경직도 증가를 시사할 수 있습니다.
이러한 정보들은 심혈관 질환의 조기 진단, 위험 평가, 모니터링 등에 활용될 수 있습니다. 또한 운동, 스트레스, 약물 등에 대한 심혈관계의 반응을 평가하는 데에도 도움이 됩니다.
그러나 ECG와 PPG는 심장의 구조적 정보를 직접적으로 제공하지는 않습니다. 보다 상세한 심장 구조와 기능의 평가를 위해서는 심초음파, 심장 MRI, 심장 CT 등의 영상 기법이 필요할 수 있습니다. 또한 ECG와 PPG의 해석에는 전문적인 지식과 임상적 맥락을 고려해야 합니다.