SpiroSmart: 스마트폰을 이용한 폐 질환 진단기

최근 MIT Technology Review에 스마트폰에 기본 옵션으로 내장되어 있는 마이크를 이용해서 폐활량을 측정하여, 폐 관련 질환의 진단에 도움을 주는 SpiroSmart 라는 어플리케이션이 소개되었습니다.

    
환자의 폐활량을 측정하는 것은 천식(asthma), 만성폐색성폐질환(chronic obstructive pulmonary disease), 낭포성 섬유증(cystic fibrosis) 등의 만성 폐 질환의 진단 및 치료에 중요한 역할을 합니다[ref].

의사들은 진료시에 폐활량 측정기를 사용함은 물론, 가정에서도 가정용 폐활량 측정기로 폐 기능 변화를 지속적으로 모니터링 하는 것이 질환의 진단 및 조속한 치료에 도움이 된다고 알려져 있습니다. (가정에서 폐활량 측정을 하면 환자들이 질환의 증상이 나타난 이후에야 병원을 방문하는 것보다 평균 16일 정도 일찍 증상을 발견할 수 있음. Pediatric Pulmonology 2009;44(S32):343-44.)

하지만, 가정용 폐활량 측정기는 가격이 부담스러울 뿐만 아니라, 별도의 기기가 필요하며, 측정시에 측정용 튜브를 입에 물고 해야 한다는 등의 불편함이 있었습니다. 하지만 워싱턴 대학(UW)의 Shwetak Patel’s lab 에서 만들어진 이 SpiroSmart를 이용하면 별도의 측정 기기 대신 스마트폰의 마이크를 폐활량 측정기로 활용해서, 그저 팔에 든 스마트폰을 향해 힘껏 숨을 불어쉬어서 폐활량을 측정할 수 있습니다.

폐활량 기기가 측정하는 것은 환자가 얼마나 많은 양의 공기를 (FEV), 얼마나 빠르게 내쉴 수 있는가(PEF) 하는 것입니다. 하지만, 이 SpiroSmart는 공기의 양을 직접 측정하는 대신에, 환자가 숨을 내쉬는 소리와 진동 등을 스마트폰의 마이크로 인식하여서 폐활량을 계산한다고 합니다.

 

The UW researchers found they could model a person’s trachea and vocal tract as a system of tubes to replace the spirometer, and use a phone to analyze the sound wave frequencies to detect when the breath is resonating in those natural pipes.

“There are resonances that occur in the signal that tells you about how much flow is going through the trachea and the vocal tract, and that’s precisely the quantity that a clinician needs to know,” Patel said.

 

이 SpiroSmart 는 재미로 해보는 간단한 기기라고 생각할 수도 있지만, 전문 의료용 폐활량 측정기 못지 않게 정확한 결과를 제공해줍니다. 52 명의 사람들에 대해서 상업용 휴대 폐활량 측정기와 비교했을 때, 결과에서 5.1% 정도의 차이만을 보였다고 합니다.

아래의 그림은 SpiroSmart와 의료용 폐활량 측정기의 사용방식 비교 및 결과의 비교를 한 눈에 보여주고 있습니다 (좀 더 자세한 설명 및 결과들은 논문에서 확인하실 수 있습니다).

아래의 유투브 동영상은 이 SpiroSmart를 어떻게 사용하는지의 예를 보여주고 있습니다.

 

[참고]
2012 Ubicomp 에 제출된 SpiroSmart 논문: https://dl.dropbox.com/u/6183880/SpiroSmart.CR.Final.pdf
2012 Ubicomp 의 발표자료: https://dl.dropbox.com/u/6183880/Ubicomp2012_SpiroSmartPresentation.pdf
그림 출처들:
http://ubicomplab.cs.washington.edu/wiki/Main_Page
http://www.washington.edu/news/2012/09/18/app-lets-you-monitor-lung-health-using-only-a-smartphone/