수술 후 환자 손목 PPG로 심박 간격 정확도 검증

본 논문은 고령 환자군에서 손목에 부착하는 광혈류측정기(PPG)를 이용해 심박 간격(IBI)을 추정하고, 이를 전통적인 심전도(ECG) 기반 R‑R 간격(RRI)과 비교함으로써 PPG의 임상 적용 가능성을 평가한다. 연구 배경으로는 ECG가 정확하지만 착용감이 불편하고 피부 접촉 문제로 장시간 모니터링에 제약이 있다는 점을 들며, PPG는 비접촉형으로 편리하지만 말초 혈류 감소와 부정맥에 따른 파형 변동으로 정확도가 저하될 우려가 있다. **대상 및 실험 설계** 수술 직후 회복실에 누워 있는 18명의 환자를 대상으로 1.5시간 평균 길이의 동시 PPG와 ECG 데이터를 수집하였다. 대상자는 평균 연령이 68~71세이며, 정상 동리듬(SR) 9명, 지속성 심방세동(AF) 9명으로 구분하였다. PPG는 PulseOn OHR 트래커를 손목에 착용해 기록했으며, ECG는 GE Carescape B850 모니터를 사용하였다. **데이터 전처리 및 동기화** 두 장비의 시작 시점이 달라 시계 drift를 보정하기 위해 1분 구간별로 평균 절대 오차를 최소화하는 방식으로 IBI와 RRI 시계열을 정렬하였다. 이는 장치 간 클럭 차이를 보정하고 비트 수준의 정확한 매칭을 가능하게 한다. **비트 검출 평가 방법** 각 PPG 검출 비트를 기준으로 ±0.5 l(IBI 길이) 구간 내에 ECG 비트가 존재하는지를 확인하였다. 하나의 ECG 비트만 존재하면 ‘정확히 검출’, 없으면 ‘추가 비트’, ECG 비트가 매칭되지 않으면 ‘누락 비트’로 분류하였다. 또한 평균 오차(ME), 평균 절대 오차(MAE), 평균 절대 백분율 오차(MAPE), RMSE 등을 계산하였다. **주요 결과** - SR군: 비트 정확도 99.44%, 추가 비트 2.39%, 누락 비트 0.56%, MAE 7.34 ms, MAPE 0.79% - AF군: 비트 정확도 97.49%, 추가 비트 2.26%, 누락 비트 2.51%, MAE 14.31 ms, MAPE 1.58% AF군에서 누락 비트 비율이 높아진 것은 비정상적인 펄스 형태와 심실 충만 불량으로 인한 PPG 파형 변동성 증가가 원인으로 분석된다. Bland‑Altman 플롯에서는 두 군 모두 평균 편향이 거의 없으며, 오차 분포는 비트 길이에 크게 의존하지 않는다. **HRV 파라미터 비교** IBI 기반으로 계산한 RMSSD, pNN50, STD는 AF군에서 현저히 높은 값을 보였다(RMSSD 268 ms, pNN50 83%, STD 211 ms), 이는 AF와 SR을 구분하는 유용한 지표가 될 수 있음을 시사한다. 20연속 비트의 표준편차 시각화에서도 두 군의 변동성 차이가 뚜렷이 드러났다. **논의 및 한계** 손목 PPG는 안정된 상태에서 ECG와 거의 동등한 비트 검출 정확도와 HRV 파라미터 신뢰성을 제공한다. 그러나 손가락 미세 움직임이 가속도계에 포착되지 않을 경우 PPG 파형이 왜곡되어 비트 검출 오류가 발생한다. 또한 본 연구는 수술 후 회복실이라는 제한된 환경에서 수행되었으며, 일상 생활 중의 큰 움직임이나 다양한 환경 변화에 대한 검증은 추가 연구가 필요하다. **결론** 수술 후 회복 중인 고령 환자에서 손목 PPG는 평균 7~14 ms 수준의 낮은 MAE로 ECG와 일치하는 IBI를 제공한다. 이는 HRV 분석 및 AF 스크리닝에 충분히 정확하며, 착용감이 우수한 웨어러블 디바이스로서 24시간 연속 모니터링에 적용 가능함을 입증한다. 향후 실시간 움직임 보정 및 다채널 센서 통합을 통해 정확도를 더욱 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.