이산화탄소 분압 추정 AI모델 개발

신생아·영아 반복 채혈 부담도 감소

가톨릭대학교 서울성모병원은 김현호(사진) 성 니콜라스 어린이병원 소아청소년과 교수팀이 수술 중 생체신호 데이터를 활용해 소아 환자의 동맥혈 이산화탄소 분압(PaCO₂)을 추정하는 AI 모델을 개발했다고 21일 밝혔다.

이번 연구의 제1저자는 박주현 서울아산병원 마취통증의학과 전공의와 조채은 고려대학교 의과대학 학생이다.

저출산과 고령 임신 기조가 증가하는 가운데, 수술과 마취 과정에서 정밀한 생체신호 모니터링이 필요한 고위험 소아 환자 또한 증가하고 있다. 이에 소아 환아에 대한 불필요한 침습적 시술을 줄이고, 예후를 개선하기 위한 인공지능(AI) 모델을 만들었다.

동맥혈 이산화탄소 분압은 수술 중 적절한 기계환기 설정과 환기 상태를 평가하는 핵심 지표로, 마취 중 발생할 수 있는 호흡 이상과 산-염기 불균형을 실시간으로 파악하는 데 필수적이다.

가장 정확한 측정 방법은 요골동맥이나 대퇴동맥에 동맥관을 삽입해 채혈한 혈액을 혈액가스분석기로 검사하는 것이다. 그러나 소아는 혈관이 가늘어 동맥관 삽입 과정에서 혈관 손상이나 혈류 장애 등 합병증 위험이 성인보다 높은 문제가 있었다. 이를 보완하기 위해 비침습적으로 측정할 수 있는 호기말 이산화탄소를 활용하기도 하지만, 환기-관류 불균형 등의 영향을 받아 실제 동맥혈 이산화탄소 분압과 차이가 발생하는 한계가 있었다.

연구팀은 이러한 한계를 보완하기 위해 소아 환자의 호기말 이산화탄소(EtCO₂)와 수집된 임상 정보를 AI와 결합해 보다 정확하게 동맥혈 이산화탄소 분압을 추정하는 모델을 개발했다.

김현호 교수는 “이번 연구에서 개발한 모델이 비록 동맥혈가스검사를 완전히 대체할 수는 없지만, 동맥관 삽입이 어렵거나 혈액가스검사를 자주 시행하기 어려운 상황에서 유용한 보조 도구가 될 수 있다”며 “특히 소아 신경외과 수술처럼 이산화탄소를 정밀하게 관리해야 하는 환자에서 임상적 활용 가능성이 기대된다”고 말했다. 김광우 기자


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