스마트워치로 일상생활에서 심부전 관리 길 열릴까

[메디칼업저버 박선혜 기자] 스마트워치의 심전도(ECG) 데이터를 이용해 일상생활에서 심부전의 주요 유형인 좌심실수축기능부전(LVSD)을 찾고 관리할 수 있다는 가능성이 제시됐다.

국내 의료 스타트업 메디컬에이아이와 인천세종병원 김경희 과장(심장내과) 연구팀은 스마트워치를 통해 측정한 ECG를 자체 개발한 인공지능 강화 심전도인 AI-ECG 모델로 분석해 LVSD를 진단하고 모니터링할 수 있는지 조사했다.

선행연구 결과, AI-ECG는 자가기록된 스마트워치 ECG 데이터를 활용해 LVSD를 높은 신뢰도로 추적할 수 있는 것으로 확인됐다. 

이번 연구 결과는 7~10일 미국 뉴올리언스에서 열린 미국심장협회 연례학술대회(AHA 2025)에서 초록으로 발표했다.

연구팀은 "단일리드 기록 기반의 AI-ECG는 LVSD를 감지할 수 있다는 가능성을 보여줬다. 그러나 자가기록된 스마트워치 ECG 데이터가 부족해 검증연구는 제한이 있었다"며 "이를 해결하고자 실사용 환경에서 수집한 스마트워치 ECG 기록 코호트를 구축해 이번 연구를 진행했다"고 설명했다.

연구는 자가기록된 ECG에서 도출된 AI-ECG 점수가 실사용 환경에서 LVSD를 신뢰성있게 선별하고 모니터링할 수 있는지 확인하는 것을 목표로 했다.

2024년 7~12월 최근 심초음파를 받았거나 예정된 참가자 30명을 모집해, 14일 이내 심초음파를 받도록 하면서 최소 일주일 동안 매일 2회 이상 스마트워치로 ECG를 기록하도록 했다. 78.1%는 삼성 갤럭시워치를, 21.9%는 애플워치를 사용했다. 

연구에서 활용한 AI-ECG는 기존 모델에서 스마트워치 특정 신호 노이즈를 해결하기 위한 전처리를 진행했고 스마트워치 ECG에 맞게 미세조정했다. 모델은 0~100점 점수를 산출하며, 점수가 높을수록 LVSD 가능성이 높다는 것을 시사한다. 

모델 성능은 △이용 가능한 모든 ECG 종합 분석 △참가자당 전체 데이터세트에서 무작위로 추출한 3개의 ECG를 활용한 종합 분석 △참가자당 하루 3개 무작위 ECG를 활용한 일일 표본 추출 분석 등으로 평가했다.

심초음파에서 LVSD가 확인된 참가자는 총 7명(23.3%, LVSD군)이었다. 이를 기반으로 조사한 AI-ECG 점수(중앙값)는 LVSD군이 57.2점, LVSD가 없는 군이 4.7점이었다.

분석에는 총 1540건의 ECG가 수집됐고, 이중 906건은 LVSD군의 데이터였다. 

AI-ECG의 예측 정확도(AUROC)를 평가한 결과, 이용 가능한 모든 ECG를 분석했을 때 0.918, 참가자당 전체 데이터세트에서 무작위로 추출한 3개 ECG를 조사했을 때 0.910, 참가자당 하루 3개 무작위 ECG를 평가했을 때 0.900으로 높게 나타났다. 

모든 참가자의 반복 측정값을 일반화가법모델(GAM)을 적용했을 때 변동성이 일부 관찰됐지만, 참가자별 점수 분포는 비교적 일관되게 유지됐다.

연구팀은 "이번 연구는 AI 기반 단일리드 ECG 방법이 실사용 환경에서 자가기록된 스마트워치 데이터를 활용해 LVSD를 신뢰성 있게 추적할 수 있음을 보여준다"며 "이는 스마트워치 ECG 기록을 해석하기 위해 AI-ECG 모델을 확대 적용할 수 있음을 강력하게 뒷받침한다"고 강조했다. 

김경희 과장은 "단일리드 ECG 방식으로 작동하는 스마트워치로 심부전을 진단할 수 있는지 확인한 선행연구에서 가능성을 입증했다"며 "이번 연구에 이어 현재 전향적 연구를 세계 최초로 진행 중이다. 조만간 결과를 공개할 예정"이라고 설명했다.

이어 "해당 기술의 목표는 가정에서 심부전 환자가 AI-ECG 점수를 기반으로 심부전 악화를 예측하고, 심부전을 진단받지 않은 성인이 심부전을 찾을 수 있도록 하는 것"이라며 "이러한 기술이 향후 심부전 관리에 이득이 될 것"이라고 기대했다.