AI 웨어러블, 실시간 심장마비 감지를 혁신하다

심혈관 질환(CVDs)은 심장과 혈관에 영향을 미치는 질환으로, 전 세계 사망 원인 1위입니다.

WHO에 따르면 약 1800만 명이 사망한 것으로 추정됩니다 2019년에 이 질환으로 사망한 사람은 약 1800만 명에 달하며, 이는 전 세계 사망자의 약 32%에 해당합니다. 이 중 대부분(85%)은 뇌졸중과 심장마비로 인한 사망입니다.

특히, 심장마비를 겪으면 다른 문제들이 뒤따릅니다. 이는 장기적인 심각한 건강 상태가 발생할 위험을 크게 높입니다.

작년 초, 리즈 대학 연구원들이 9년 동안 병원에 입원한 환자 1억 4500만 건 이상의 기록을 분석한 연구에서, 심장마비를 겪은 환자들이 뇌졸중, 심부전, 신부전, 심각한 출혈, 제2형 당뇨병, 우울증 등 추가 질환을 겪을 확률이 심장마비를 겪지 않은 환자보다 훨씬 높다는 것을 발견했습니다.

이러한 질환 중에서 30% 이상이 신부전이나 심부전을 겪게 됩니다. 추가 심장마비를 겪은 비율은 10% 미만이지만, 연구 기간 동안 전체 사망자는 무려 38%에 달했습니다.

미국에서는 40초마다 한 명이 심장마비로 사망합니다. 매년 약 80만 명이 심장마비를 겪으며, 이 중 75%는 첫 번째 심장마비이고 나머지는 이미 한 번 겪은 경우입니다.

몇 년 전의 연구에 따르면, 미국의 심장마비 사망률은 캐나다, 영국, 네덜란드, 이스라엘 등 다른 고소득 국가들에 비해 실제로 더 높습니다.

이 연구는 2011년부터 2017년까지 66세 이상으로 심장마비로 입원한 환자들의 데이터를 조사했으며, 이들 국가는 의료 시스템이 고도로 발달하고 행정 데이터가 접근 가능하지만 재정, 조직, 전반적인 성과에서는 차이를 보입니다.

연구 결과 미국의 사망률이 “우려될 정도로 높다”는 것이 밝혀졌으며, 텍사스 대학교 의학 지부(UTMB) 내과 교수 겸 학과장인 피터 크램 박사는 당시 “미국은 기술적으로 진보된 새롭고 반짝이는 것들에 지나치게 집중하는 것 같다”고 말하며, “우리는 사람들을 병원에 들락날락시키는 대신 사망률에 더 집중해야 한다”고 덧붙였습니다.

해당 국가의 의료 서비스는 “좋다”고 평가되지만, 1년 사망률이 너무 우려될 정도이며 그 원인에 대한 답은 없습니다. “부의 격차 때문인가? 비만율 때문인가? 권장 약물을 복용하지 않아서인가? 우리는 모른다”고 크램 박사는 말했습니다.

심각한 비만의 놀라운 증가

펜닝턴 바이오메디컬 연구센터 연구원들이 수행한 최신 연구에 따르면, 미국은 체질량 지수(BMI) 비율이 불균형적으로 증가하고 있습니다.

이를 위해 연구진은 2001년부터 2023년까지의 국가 건강 데이터(NHANES)를 조사했습니다.

데이터에 따르면, 정상 체중(BMI 18.5~24.9 kg/m²)과 과체중(BMI 25.0~29.9 kg/m²) 인구 모두 해당 기간 동안 감소했습니다.

한편, 미국 성인의 평균 비만 비율은 지난 20년간 30% 증가했습니다. 그러나 가장 심각한 형태의 비만 환자 수는 210%라는 훨씬 더 충격적인 급증을 보였습니다. 이는 BMI가 60 kg/m² 이상인 경우를 포함합니다.

“대부분의 관심은 BMI 30kg/m²부터 시작되는 일반 비만 범주에 집중되지만, BMI 60 이상인 비만의 유병률에는 관심이 적습니다. 이 범주는 임상 부담 증가, 이동성 저하, 의료 비용 상승과 연관됩니다.”

– 필립 쇼어 박사, 펜닝턴 바이오메디컬 메타모어 연구소 소장

그는 또한 이 연구가 극단적 비만의 증가 현상을 처음으로 “분류”한 점의 중요성을 강조했습니다. 쇼어는 덧붙였습니다:

“그 심각성을 과소평가해서는 안 됩니다. 이 범주의 환자들은 훨씬 더 큰 건강 위험과 동반 질환에 직면합니다.”

예를 들어, BMI가 30kg/m²인 평균적인 사람은 약 30~40파운드(13~18kg) 정도 과체중입니다. 반면 BMI가 두 배 이상인 경우는 200파운드(90kg) 이상 과체중에 해당합니다.

여기서 중요한 점은 이러한 극단적 비만이 매우 드물다고 여겨졌다는 것입니다. 이는 명확한 이해가 부족했기 때문이며, 그 결과 보고서에서는 BMI 30kg/m² 이상인 모든 사람을 하나의 그룹으로 집계했습니다.

하지만 이번 연구가 제시한 그림은 더 명확합니다. 현재 미국에서 극단적 비만 사례는 85만 명 이상으로 추정됩니다.

연구 결과에 따르면, BMI 50.0~59.9 kg/m²인 경우도 증가하고 있습니다. 그러나 BMI 60kg/m² 이상은 관련 질병 위험과 연관돼 심각한 우려를 낳습니다.

이러한 극단적 비만을 가진 사람들은 종종 이동이 불가능하거나 도움을 필요로 합니다. 장애로 인해 일을 할 수 없을 뿐만 아니라, 중증 질환 치료를 위해 병원을 자주 방문합니다.

이는 의료 산업에 심각한 우려를 제기합니다. 극단적 비만 환자는 표준 의료 장비의 무게 제한을 초과하는 경우가 많기 때문입니다. 또한 생체 영상 및 수술의 복잡성을 높이고, 무게 제한으로 인해 의료 전문가가 이미 위험이 높은 환자에게 일반적인 치료를 제공하기 어려워집니다.

“비만 환자 중 BMI 60 이상 사례의 성장률은 의료 제공자와 정책 입안자에게 이 상태가 제시하는 도전에 대응하기 위한 자원과 인프라를 개발해야 한다는 긴급한 메시지를 전달합니다.”

– 존 커윈 박사, 펜닝턴 바이오메디컬 전무이사.

흥미롭게도, 극단적 비만 사례는 제2형 당뇨병 및 비만 치료에 사용되는 글루카곤 유사 펩타이드-1(GLP-1) 기반 약물의 개발 및 처방과 함께 증가했습니다.

이러한 약물은 비만 문제 해결에 잠재력을 보였지만, BMI 60kg/m² 이상 환자에 대한 효과는 대부분 알려져 있지 않습니다. 이는 임상 시험이 평균 BMI 37~38kg/m²인 대상자를 중심으로 진행되었기 때문입니다.

비만 관련 심장 질환 사망 증가

미국에서는 평균 비만뿐만 아니라 극단적인 비만 사례도 빠르게 증가하고 있으며, 이는 심혈관 질환의 주요 위험 요인입니다.

작년 미국 심장 협회 과학 세션에서 발표된 예비 연구에 따르면, 1999년부터 2020년 사이에 비만으로 인한 심장 질환 사망이 미국에서 180% 급증했습니다.

“비만은 허혈성 심장 질환의 심각한 위험 요인이며, 이 위험은 비만 유병률이 증가함에 따라 놀라운 속도로 상승하고 있습니다.”

– 연구 책임자 알리나 모신, 브라운 대학교 박사후 연구원

연구에 따르면, 연령을 보정한 남성 사망률은 243% 증가했으며, 여성은 131% 상승했습니다.

별도의 이전 연구에서 메이요 클리닉 연구원들은 젊은 여성들이 심장마비 후 주요 합병증 위험이 더 높다고 발견했습니다.

젊은 여성은 남성보다 병원에서 심장마비로 사망할 가능성이 더 높습니다. 또한 여성은 심방세동, 당뇨병, 고혈압, 빈혈, 이전 뇌졸중 등 심장 질환 위험 프로파일에서 남성과 차이가 있어 이러한 질환에 더 취약합니다.

이 모든 요인은 심혈관 질환을 가능한 한 조기에 감지하는 것이 중요함을 의미합니다.

여기서 기업, 연구자, 과학자들은 인공지능을 활용해 심장마비를 예방하고 있습니다. AI 활용은 의료 분야를 포함한 여러 분야에서 확대되고 있으며, 심장 관련 질환을 포함한 질병을 감지하고 예방하는 데 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

올해 초, 영국 심장 재단이 자금을 지원한 연구에서 심전도(ECG)를 활용해 여성 환자 중 심장 질환 위험이 높은 사람을 식별하는 AI 모델을 만들었습니다.

180,000명의 환자(절반 이상이 여성)로부터 100만 건 이상의 심전도 데이터를 분석해 여성 환자를 위해 특별히 구축된 이 모델은 의사가 고위험 여성 환자를 제때 진단하도록 도와주어 보다 나은 치료와 관리를 가능하게 합니다.

연구는 여성들이 종종 “오진되거나 의료 전문가에게 무시”되는 경우가 많으며, 올바른 진단을 받더라도 권장 치료를 받지 못하는 경우가 더 많다고 지적했습니다. “AI 강화 심전도는 여성 심장 건강에 대한 보다 미묘한 이해를 제공하며, 이는 심장 질환 위험이 있는 여성의 결과를 개선하는 데 활용될 수 있다고 믿습니다.”라고 연구 책임자인 아루나시스 사우 박사는 말했습니다.

1년도 채 되지 않아 스크립스 연구소 과학자 팀은 3개의 전극 데이터만으로 전체 12리드 심전도를 재현할 수 있는 AI 도구를 발표했으며, 심장 전문의 에반 뮤즈는 “환자들이 매우 고품질의 시급한 임상 데이터를 얻을 수 있는 문을 열어준다”고 말했습니다.

AI 기반 웨어러블, 심장마비 감지

최근, 미시시피 대학교 엔지니어들이 실시간으로 심장마비를 정확히 감지할 수 있는 기술을 개발했습니다.

이는 심장마비 치료에서 매 초가 중요한 상황에서 결정적인 차이를 만들 수 있습니다. 연구에 따르면 환자가 치료를 받기까지 시간이 길어질수록 사망 가능성이 높아집니다.

즉, 환자를 더 빨리 진단할수록 개입이 더 신속히 이루어져 더 많은 생명을 구할 수 있습니다.

“환자가 심장마비를 겪고 있을 때, 빨리 치료할수록 영구적인 손상이 발생할 가능성이 적습니다. 심장마비에는 시간에 민감한 요소가 크게 작용합니다.”

– 카셈 칼릴, 미시시피 대학교 전기·컴퓨터공학 교수

이 새로운 기술은 기존 방법보다 더 빠르고 정확하게 심장마비를 식별할 수 있어 큰 차이를 만들 수 있습니다. 칼릴은 “전통적인 방법에 비해 우리 기술은 최대 두 배 빠르면서도 높은 정확성을 유지한다”고 언급했습니다.

심장마비 식별 성능을 향상시키는 것 외에도, 팀은 디자인에도 집중했습니다. “이 장치를 모든 사람이 사용할 수 있게 만들려면 가볍고 경제적이어야 합니다.”라고 칼릴은 말했습니다.

소프트웨어와 하드웨어를 모두 고려해 기술 전반에 집중함으로써 팀은 전체 시스템을 최적화했습니다.

연구진은 AI와 고급 수학을 활용해 ECG를 평가하고 심장마비가 발생하는 즉시 감지하는 칩을 제작했습니다. 이 칩은 가볍고 에너지 효율적으로 설계되어 웨어러블 기기에 탑재될 수 있으며, 92.4%의 높은 정확도를 제공합니다. 칼릴 연구실의 박사과정 학생인 공동 저자 타마도르 모하이다트는 다음과 같이 말했습니다:

“우리는 이를 실제 적용 가능한 방식으로 구현하고 싶었습니다. 이는 웨어러블 또는 모니터링 기기에 탑재될 수 있는 휴대용 하드웨어입니다.”

실시간 심장 모니터링을 가능하게 함으로써, 이 방법은 생명을 구할 큰 잠재력을 보여줍니다.

이는 현재 의료 시설에서 주로 이루어지는 심장마비 감지 방식과는 다릅니다. 현재 심장마비가 의심되는 사람은 먼저 혈액 검사나 심전도를 받아 진단을 받아야 하는데, 이 과정에서 환자는 소중한 시간을 잃게 됩니다.

심장마비 경우, “몇 분 혹은 몇 초의 추가 시간이 환자가 악화되기 전에 필요한 치료를 받을 수 있게 합니다.”라고 칼릴은 말했습니다. 스마트폰이나 시계와 같은 웨어러블 기기는 진단 시간을 단축시켜 환자가 더 빠른 치료를 받을 수 있게 합니다.

실시간 심장마비 감지 외에도, 팀은 이 장치가 발작 및 치매와 같은 다른 의료 분야에도 적용될 수 있다고 보고 있습니다. “질병이나 상태의 감지는 해당 질병 자체에 달려 있지만, 우리는 더 빠르고 효율적인 방법을 찾기 위해 노력하고 있습니다.”라고 칼릴은 말했습니다.

AI 강화 웨어러블 기술이 자동차, 가구, 심지어 우주복에 통합될 수 있는 방법을 알아보려면 여기를 클릭하세요.

의료 웨어러블 산업에 투자하기

의료 웨어러블 분야에서 많은 기업들이 실시간으로 건강을 모니터링할 수 있게 하고 있습니다. 그러나 기술 대기업인 Apple은 웨어러블 건강 기기를 제공하고 있으며, 이미 AI에 투자해 디지털 건강을 개선하고 있습니다. 따라서 향후 AI 기반 ECG 감지를 자사 기기에 통합할 가능성이 있습니다.

Apple Inc. (AAPL ) 

Apple은 Apple Watch를 통해 웨어러블 기술에 참여하고 있으며, 이 시계는 심장 건강을 포함한 건강 모니터링 기능을 제공합니다. Apple Watch는 착용자의 심장 상태를 감지하고 이상이 발생하면 알림을 보냅니다.

이 시계에는 전기 심장 센서를 사용해 심박수와 리듬을 기록할 수 있는 ECG 앱이 포함되어 있습니다. 기록을 확인해 불규칙 리듬인 AFib를 감지할 수 있으며, ECG 파형과 증상은 iPhone의 Health 앱에 저장되어 의사와 공유할 수 있습니다.

스마트워치를 넘어, Apple은 스마트 안경, 스마트 링, 카메라가 탑재된 AirPods 등도 탐색하고 있습니다.

Apple은 시가총액 3.2조 달러 규모의 거대 기업으로, 현재 주가는 $207.40이며 연초 대비 약 15% 하락했습니다. EPS(TTM)는 7.08, P/E(TTM)는 30.13이며, 배당 수익률은 0.47%로 매년 인상될 예정입니다.

재무 상황에 대해 이번 주 Apple은 2025 회계연도 2분기(2025년 3월 29일 종료) 실적을 발표했으며, 매출이 전년 대비 5% 증가한 954억 달러, 희석 주당순이익(EPS)은 전년 대비 8% 상승한 $1.65를 기록했습니다. Apple Watch, AirPods 및 액세서리를 포함한 웨어러블 부문의 매출은 5% 감소한 75억 2천만 달러였습니다.

한편, CEO 팀 쿡은 공급망 최적화 덕분에 관세가 사업에 ‘제한적인 영향’만 미쳤다고 보고했지만, 현재 분기에 관세 비용이 9억 달러 추가될 것으로 예상했습니다.

Apple Inc. 최신 소식

결론

심혈관 질환은 여전히 전 세계 주요 사망 원인으로, 비만이 강력한 요인으로 작용합니다. 극단적인 비만 형태가 급속히 증가함에 따라 심장마비 위험도 더욱 복합화되어 예방과 치료가 더 복잡하고 비용이 많이 듭니다.

게다가 심장마비의 치명적인 후유증은 뇌졸중 및 심부전과 같은 2차 건강 문제를 급증시켜 조기 감지 방법을 찾는 것이 시급합니다. 이러한 위기 상황에서 AI는 진단을 크게 향상시킬 수 있는 게임 체인저로 부상하고 있으며, 보다 건강한 인구를 약속합니다.

최고의 웨어러블 건강 추적 기업 목록을 보려면 여기를 클릭하세요.