혈액투석 환자 생명선…'진동 센서'로 막힘 미리 안다

혈액투석 환자의 '생명선'인 혈관 통로 협착 위험을 조기에 감지하는 무선 센서가 개발됐다.

2일 중국 바이오 전문매체 바이오온에 따르면 상하이교통대학교와 푸단대학교 공동 연구팀은 혈관의 미세한 진동을 정량적으로 분석해 혈관 협착 위험을 미리 알리는 무선 센서를 개발하고, 연구 결과를 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 발표했다.

말기 신장병 환자는 혈액투석을 위해 동정맥루 등 혈관 통로를 조성한다. 하지만 매년 약 70%의 환자가 혈관 협착이나 폐쇄로 인한 통로 기능 상실을 겪는다. 기존 초음파나 혈관 조영술은 정확하지만 일상적인 모니터링이 어렵고, 환자가 직접 손으로 만져보는 방식은 주관적이라는 한계가 있었다.

연구팀이 개발한 센서는 가로 30mm, 세로 15mm, 높이 5mm 크기에 무게는 약 20g이다. 반창고처럼 피부에 붙여 혈관의 진동 신호를 지속적으로 측정한다. 고감도 주 센서가 혈관 진동을 포착하고, 보조 센서가 팔의 움직임을 측정해 노이즈를 제거함으로써 신호 대 잡음비를 36데시벨(dB) 이상 높였다.

연구팀은 체외 실험, 동물 모델, 환자 9명을 대상으로 한 임상 연구를 통해 센서의 유효성을 검증했다. 그 결과 혈관 통로 기능에 이상이 생기면 전체적인 진동 강도가 20% 이상 감소하는 것으로 나타났다. 특히 협착이 발생한 특정 부위에서는 오히려 진동이 비정상적으로 강해지는 '특이점'이 발견됐다.

정상 혈관에서는 동맥 연결부에서 가장 강한 진동이 측정된 후 점차 약해지다가 정맥 연결부로 가면서 다시 강해지는 규칙적인 패턴을 보였다. 반면, 협착이 있는 환자의 경우 전체 진동은 약해졌지만 협착 부위에 해당하는 피부 위치에서 국소적인 진동 강도 증가가 뚜렷하게 관찰됐다.

연구팀은 이를 바탕으로 '이중 매개변수 진단 전략'을 제시했다. 전체 진동 강도로 혈관 기능의 쇠퇴 정도를 파악하고, 진동 강도 분포의 특이점으로 구조적 병변의 위치를 특정하는 방식이다.

이 센서는 블루투스를 통해 스마트폰으로 데이터를 전송해 가정에서도 지속적인 모니터링이 가능하다. 시스템이 진동 강도의 지속적인 감소나 비정상적인 증가 지점을 감지하면 사용자에게 경고를 보내 조기에 병원 방문을 유도할 수 있다. 이를 통해 혈관 통로가 완전히 막히기 전 선제적인 치료가 가능해질 전망이다.