Fig. 2는 손가락과 손바닥에서 광전용적맥파를 시간차를 두고 기록아였고 Fig. 3은 손목의 내측면에서 요골동맥이 주행하는 부위에서 관찰한 광전용적맥파이다. 요골동맥 바로 위에서 관찰한 신호는 손가락에서 기록되는 맥파에 비해 반전이 있는 주기성의 파형을 관찰할 수 있다. 또한 요골동맥의 가장자리에서 검출한 맥파신호는 진폭이 낮은 특성을 보인다. 보통은 광전용적맥파는 조직에서 Lambert-Beer 법칙에 따라 광학적 경로의 광흡수도에 의한 반사광의 신호가 결정되고 손가락 끝은 심장 수축기에 모세혈관을 통한 혈류가 증가하면 반사광의 세기는 약해지며, 심장 이완기에 혈류가 감소하면 반사광의 세기가 증가한다.
<h1>결과 및 토의</h1><p>Fig. 2는 손가락과 손바닥에서 광전용적맥파를 시간 간격을 두고 기록한 것이다. 각 부위에서 기록되는 한 쌍의 광전용적맥파 신호는 동일 부위에서는 유사한 진폭의 신호를 보이고 있다. 동맥에서 기록되는 압력맥파와 동일한 특성이며, 심장 주기에 따라 빠르게 증가하는 신호와 정점에 도달하였다가 서서히 감소하는 과정에 절흔을 보인다. 피부에서 측정되는 이러한 광전용적맥파 모양은 신체의 대부분 부위에서 관찰할 수 있으나 피부의 혈류가 풍부한 부위에서 진폭이 크게 관찰된다. 본 연구에서 손가락 부위가 손바닥 부위에 비하여 광전용적맥파의 진폭이 크게 나타났다.</p><p>Fig. 3은 손목의 내측면에서 요골동맥이 주행하는 부위에서 관찰한 광전용적맥파이다. Fig. 3의 위쪽 파형은 요골 동맥 바로 위에서 검출한 신호이며 아래쪽은 요골동맥으로부터 옆으로 \( 2 \mathrm{~mm} \)벗어난 위치에서 검출한 신호이다. 요골동맥이 위치하지 않는 피부 부위에서 기록한 신호는 손가락에서 기록한 Fig. 2의 파형과 동일한 파형을 보이지만, 요골동맥이 주행하는 위치의 피부에서 기록한 광전용적맥 파는 신호의 진폭이 낮으며 반전되어 있는 특성을 보였다.</p><p>Fig. 3에서 제시한 결과의 기전을 밝히기 위하여 센서의 위치를 다르게 하여 요골동맥의 경계부에서 광전용적맥파를 관찰하였다. Fig. 4는 요골동맥 바로 위의 피부와 요골 동맥의 경계부 피부에서 맥파신호를 관찰한 것이다. Fig. 4의 위쪽 파형은 요골동맥 위에서 기록한 파형이며 아래쪽 파형은 요골동맥의 경계부에서 기록한 것이다. 요골동맥 바로 위에서 관찰한 신호는 손가락에서 기록되는 맥파에 비하여 반전되어 있는 주기성의 파형을 관찰할 수 있지만, 요골동맥의 가장자리에서 검출한 맥파신호는 진폭이 낮은 특성을 보였다.</p><p>요골동맥에서 관찰한 결과가 다른 표피 동맥에서도 관찰되는지 확인하기 위하여 척골동맥(ulnar artery)과 두부의 측두동맥(temporat artery)에서 광전용적맥파를 기록하였다. Fig. 5의 A는 척골동맥이 주행하는 피부 부위에서 검출한 광전용적맥파이며 B는 측두동맥 부위의 피부에서 검출한 광전용적맥파 신호이다. 이들 맥파 신호는 요골동맥과 마찬가지로 손가락에서 관찰되는 맥파에 비하여 반전되어 있는 맥파 특성을 보였다.</p><p>일반적인 광전용적맥파는 조직내 투과성이 있는 빛을 조직으로 입사시키고 적절한 감쇠가 일어나는 조건에서 반사 또는 투과되는 빛의 강도를 측정하는 방법이다. 손가락 끝부분과 같은 말초 부위 맥파는 심장의 수축기에 동맥측 혈관이 확장되며 조직의 혈액량이 증가하여 조직의 부피가 증가한다. 이때 심장 주기에 따라 소동맥 및 모세혈관에서 혈액의 부피 변화에 반비례하는 빛의 강도를 이용하여 전기신호로 검출한다. 수축기에 혈액의 부피가 증가하면 반사되는 빛의 강도는 약해지며 이완기에서 혈액의 부피가 감소하면 반사되는 빛의 강도는 증가하는 특성을 갖는다. 이러한 원리는 조직의 혈액 관류량이 비교적 풍부한 조직에서 손쉽게 측정되며 피부로부터 일정거리에 빛을 반사할 수 있는 반사체가 존재하는 경우 반사광의 신호가 더 크게 기록되는 특성이 있다. 손가락과 발가락의 경우 말초 혈류가 풍부하므로 광전용적맥파의 검출에 최적 부위이다.</p><p>일반적으로 광전용적맥파는 조직에서 Lambert-Beer 법칙에 따라 광학적 경로의 광흡수도에 의하여 반사광의 신호가 결정된다. 적외선은 가시광선에 비하여 조직 투과도가 높아 조직 심부로 투과하는 특성이 있으며 뼈의 표면에서 반사되는 것으로 알려져 있다. 발광소자로부터 나오는 빛이 조직으로 입사하여 투과하면서 감쇠가 진행되며 조직의 광흡수율이 균일하다면 경로의 길이에 반비례하여 반사광의 세기가 결정된다. 일반적으로 손가락 끝의 경우 심장 수축기에 모세혈관을 통한 혈류가 증가되면 반사광의 세기는 약해지며, 심장 이완기에 혈류가 감소하면 반사광의 세기가 증가한다.</p><p>Fig. 2에서 관찰한 바와 같이 심장 수축기에는 피부내의 혈액량이 증가하므로 반사광의 강도가 작아지며 이완기에는 혈액량의 감소로 반사광의 강도가 커진다. 일반적으로 말초 맥파의 파형은 빛의 강도에 따른 변화를 반전시켜 증폭한 것이다. Fig. 3에서 요골동맥 부위의 피부에서 기록한 맥파가 피부 부위에 따라 반전되어 있는 특성을 보이는 것은 심장 주기에 따라 빛의 경로 내에 혈액량의 변화가 다르게 나타남을 의미한다. 요골동맥이 주행하는 부위로부터 벗어난 위치에 있는 피부는 손가락 끝과 동일한 패턴의 맥파를 보이지만 요골동맥 바로 위에서는 신호가 반전되는 특성을 보였다. 요골동맥은 심장 수축기에 확장되며 이완기에는 수축되는 특성을 지니고 있다. 요골동맥과 피부 사이의 조직은 심장 수축기에 혈액량이 작아지며 심장 이완기에 혈액량이 증가하는 특성을 가지고 있다. 따라서 조직의 광흡수도가 일정하다고 가정하여도 빛의 경로 변화가 심장 주기에 따라 발생할 수 있다. 그러나 피부와 요골동맥 사이의 변화는 오히려 반대로 진행될 수 있다. 요골동맥 위에서 일반적인 맥파신호와 반전된 맥파 신호가 검출되는 것은 요골동맥과 피부 사이의 빛의 경로의 변화와 일치하며 이러한 결과는 입사되는 \( 940 \mathrm{~nm} \)의 적외선이 혈관의 외벽에서 반사 및 산란되며, 광원으로부터의 거리가 짧아져서 검출되는 빛의 양이 많아지는 것으로 해석할 수 있다. 요골동맥이 확장되면서 빛의 경로가 짧아진다는 것은 입사되는 적외선이 요골동맥의 표면에서 반사가 일어날 경우에 가능하다. 즉 피부와 요골동맥 사이의 경로는 심장의 수축기에 경로가 짧아지며 이완기에는 증가하고 있다. 본 연구에서 요골동맥의 바로 위에서는 맥파의 모양이 주변조직과 반대 방향의 변화 특성을 보이는 이유는 동맥의 벽이 피부에 가하는 힘에 의하여 조직의 혈액량 변화가 다른 부위와는 다르게 진행됨을 의미한다. 요골동맥과 주변 조직 모두는 요골 바깥에 위치하고 있으므로 입사되는 적외선들은 요골동맥에서 반사된다. 그러나 요골동맥의 표면에서 적외선을 반사하는 특성이 있다면 실제적인 적외선의 경로는 다르며 피부부위에 따라 맥파의 모양이 다르게 나타날 수 있다. 이러한 특성은 광전용적맥파의 기전이 피부 부위에 따라 다르며 표재성 동맥이 주행하는 피부 부위에서는 맥파의 모양이 모두 반전되어 있다고 할 수 있다. 이러한 기전을 Fig. 6에 모형으로 제시하였다. 광경로 A와 B는 심장 박동에 따른 동맥의 수축과 확장에서 광경로의 변화가 다르게 나타나며 광도 변화의 모양이 반전될 것이라고 추측할 수 있다.</p><p>Fig. 4에서 요골동맥의 가장자리에서 검출한 광전용적맥파는 진폭이 낮으며 특징적인 맥파를 기록할 수 없었다. 이러한 결과는 정상적인 맥파와 반전된 맥파 신호가 상쇄되어 나타나는 특성으로 추측된다. 요골동맥 부위에서 관찰된 맥파의 특성은 다른 동맥에서도 관찰되었다. Fig. 5는척골동맥과 측두동맥 부위의 피부에서 관찰한 맥파이다. 모두 요골동맥 부위 피부와 마찬가지로 반전되어 있는 맥파 모양을 취하고 있다.</p><p>본 연구에서 관찰한 결과를 토대로 일반적인 광전용적 맥파 측정법을 이용하여 요골동맥의 심장주기에 따른 피부에서의 광전용적맥파를 검출할 수 있으며, 요골동맥의 위치를 피부에서 정확하게 찾을 수 있음을 제시하였다. 광전용적맥파의 부위에 따른 파형의 반전 특성은 혈관벽에서 적외선이 반사되는 특성을 고려함으로써 설명이 가능하다. 향후 시험관내에서 골막과 혈관벽의 적외선 반사 특성을 직접적으로 측정하여 비교함으로써 피부에서 위치에 따른 맥파의 발생 기전을 명확히 구분할 수 있다. 요골동맥의 맥파 기록은 맥파를 이용한 혈관질환의 진단에 이용되며, 요골동맥과 경동맥에서 맥파도달시간 차이를 이용하는 맥파전달속도 측정에 널리 이용되고 있다. 본 연구 결과의 응용 분야로는 표재성 동맥 부위의 피부에서 적외선 반사를 분석하여 동맥의 위치를 파악할 수 있으며 심장 주기에 따른 표재성 동맥벽의 운동성을 측정하는 것이 가능하다. 아울러 광전용적맥파 측정법이 손가락, 발가락, 궛볼뿐만 아니라 일반적인 피부에서도 측정 가능함을 시사한다.</p>