연구요약

Preliminary study 로 최근 발표된 적외선 분광학 (infrared spectroscopy)을 이용한 피부를 통해 체내 cTnI 를 확인하는 센서1를 2023 ACC 에서 임상 연구를 통해 센서의 임상적 유용성을 Dr. Sengupta 교수팀이 발표하였다.

급성 관상동맥 증후군 환자를 대상으로 실제 손목형 센서가 급성 관상동맥 증후군(ACS) 환자의 처치에 도움을 줄 수 있는지를 알아보았다. 결론적으로는 50% 이상 관상동맥 협착을 예측하는데 당뇨병, 고혈압, BMI 등의 전통적인 위험인자에 비해 transdermal-ISS는 통계적으로 유의하게 예측 가능함을 보여주었다. Transdermal-ISS signal 은 절대값으로 수치가 나오지 않고 wave curve 형태로 나오기 때문에 cTnI 양성 또는 음성으로 결과를 제시하였고 복잡한 wave form 을 분석하기 위해 인공지능 분석을 이용하여 CNN-RNN hybrid model을 구축하였고 cTnI 양성을 94% 민감도, 64% 특이도, 85% 양성예측도, 82% 음성예측도 결과를 보여 주었다.

이 기기의 메커니즘은 적외선 분광학(infrared spectroscopy)으로 이름은 생소하지만 우리에게는 친숙한 oximeter의 이론적 배경이다. 적외선은 근적외선, 중간적외선, 원적외선으로 나뉘는데 모든 적외선 영역의 빛은 분자와 상호작용을 일으키며, 분자 내 다양한 화학 결합은 고유의 진동 에너지와 일치하는 파장의 빛을 흡수한다고 한다. 그래서 이 빛의 흡수 정도는 분자의 구조/ 농도와 직접 연관되어 분자에 대한 정보를 제공하는데 이를 이용하여 피부에 빛을 쏘고 반사된 빛의 파장을 분석하여 체내 troponin I 를 확인한다는 것이다.

이론적으로는 놀라운 기술이며 본연구 를 통해 real world 에서의 유용성을 일부 입증하였지만 아직까지는 여러 한계점이 있다. 첫번째, 본 연구는 training set 은 3개 기관 150 명, test set 은 2개 기관 88명의 환자들을 대상으로 분석이 되어 비교적 작은 규모의 연구였다. 둘째, wearable device 의 최고 장점이라고 할 수 있는 지속적인 모니터링의 데이터 분석이 본 연구에서는 빠져있다. 마지막으로 혈액 샘플을 이용한 cTnI 처럼 정량적 수치로 결과를 보여 주지 못하는 것 또한 임상적으로 사용하는데 한계점이라고 할 수 있다.

임상적 의의

채혈을 이용한 cTnI 의 경우 검사결과를 확인하는 과정까지 평균적으로 1시간 정도가 소요된다고 한다. 아직 정량적인 수치의 제공이나 지속적인 모니터링의 데이터 정제등의 한계를 가지고 있지만 급성 심근경색과 같이 응급한 상황에서 민감도가 높은 손목형 센서가 ACS 환자를 빨리 분류하고 처치 시간을 단축하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

참고문헌

1) Titus J, Wu AHB, Biswal S, Burman A, Sengupta SP, Sengupta PP. Development and preliminary validation of infrared spectroscopic device for transdermal assessment of elevated cardiac troponin. Commun Med (Lond). 2022 Apr 13;2:42.