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문제 정의
- 기본소생술(basic life support)은 갑작스런 심장마비, 질식, 사고로 인하여 폐와 심장의 활동이 멈추게 되는 경우 호흡과 혈액순환을 유지함으로써 심장, 뇌, 그 외의 주요 장기에 산소를 공급하여 대상자의 생명을 구하는데 목적을 두고있다. 기본 소생술은 환자의 의식확인, 응급의료체계의 활성화, 흉부압박을 강조하는 조기 심폐소생술, 신속한 제세동, 효과적인 전문 심폐소생술로 이루어진 일련의 절차를 포함하고 있다.
- 일반인이 사용하는 기본소생술 앱에는 전문 구조 인력이 도착하기 전 단계에 수행하여야 할 내용이 모두 포함되어야 한다. 이 연구에서는 심정지 환자가 발생하였을 때 전문 구조 인력이 도착하기 전까지 일반인 구조자가 수행하여야 하는 응급 구조 체계의 활성화 기능(119연결 기능), 효과적인 흉부압박을 할 수 있게 도와 줄 수 있는 피드백 기능, 신속한 제세동기을 위한 자동 제세동기 (AED, Automated External Defibrillator) 위치 제공 기능을 포함한 앱을 개발하는데 목적을 두고 있다.
- ‘PocketCPR’을 이용한 연구로 마네킹 실험을 통하여 피드백기능이 흉부 압박 수행에 도움이 된다는 보고는 있다[11,12]. 이러한 연구는 실제 상황에 스마트폰을 흉부 압박 피드백 장비로써 사용하였을 경우에 대한 가능성을 검토한 연구이다. UCPR의 흉부압박 피드백기능을 간단히 실험해 본 결과 실제 흉부압박 깊이와 유의미한 차이를 보이지 않았다.
제안 방법
- 개발 앱의 이름은 언제 어디서든 사용할 수 있다는 의미의 ‘Ubiquitous’ 와 기본소생술에서 가장 중요한 술기인 심폐소생술(CPR, cardiopulmonary resuscitation)의 약자를 조합하여 ‘UCPR’로 정하였다. UCPR의 개발을 위하여 JAVA 언어 및 Eclipse와 안드로이드 SDK(software development kit)를 사용하여 프로그래밍하였다.
- 개발 앱의 이름은 언제 어디서든 사용할 수 있다는 의미의 ‘Ubiquitous’ 와 기본소생술에서 가장 중요한 술기인 심폐소생술(CPR, cardiopulmonary resuscitation)의 약자를 조합하여 ‘UCPR’로 정하였다.
- 개발된 흉부압박 깊이 및 주기의 피드백 기능의 확인을 위해 마네킹(Resusci Annie Modular System Skill Reporter® (Laerdal Medical, Orpington, UK))에 대해 UCPR에서 제공하는 피드백 화면을 보며 흉부압박을 진행 하였다.
- 그림은 보건복지부에서 배포하는 공용 심폐소생술 가이드라인에 맞춰 친숙해 보이는 캐릭터로 직접 제작하였다. 그리고 그림과 함께 제공되는 음성안내는 직접 녹음하여 기계음으로 바꾸었다. 또한 안드로이드 SDK(software development kit)에서 제공하는 여러 기능들을 활용하여 위급 상황 시 바로 119에 연결 할 수 있는 원 버튼(one button) 119 연결 기능, 흉부압박 수행 시 CPR 노래(100 beats/min을 가지는 음악)를 통한 적절한 흉부압박 주기 가이드 기능, 위급 상황 시 심폐소생술 절차 제공 기능 등을 구현하였다.
- 다른 앱과의 비교를 위해 안드로이드 기반의 ‘Google Play Store’ 와 iOS 기반의 ‘App Store’ 에 올라온 기본 소생술 관련 앱이 어떤 기능을 갖고 있는지 조사하였다.
- 그리고 그림과 함께 제공되는 음성안내는 직접 녹음하여 기계음으로 바꾸었다. 또한 안드로이드 SDK(software development kit)에서 제공하는 여러 기능들을 활용하여 위급 상황 시 바로 119에 연결 할 수 있는 원 버튼(one button) 119 연결 기능, 흉부압박 수행 시 CPR 노래(100 beats/min을 가지는 음악)를 통한 적절한 흉부압박 주기 가이드 기능, 위급 상황 시 심폐소생술 절차 제공 기능 등을 구현하였다.
- ‘CPR’, ‘Cardio pulmonary Resuscitation’, ‘BLS’, ‘Basic Life Support’, ‘ILS’, ‘Immediate Life Support’, ‘Chest Compression’, ‘Resuscitation’, ‘심폐소생술’, ‘흉부압박’, 그리고 ‘기본소생술’을 검색어로 사용하여 분석 대상 후보를 선별하였다. 심폐소생술 가이드라인 제공여부, 다운로드 횟수, 다양한 기능의 제공을 기준으로 열 개의 앱을 최종 선별하여 각각의 세부 기능을 비교하였다(표 2).
- 우리는 거리파형에서 상위 점(positive peak)와 하위 점(negative peak)의 차이가 실제 움직인 거리임을 활용하여 실제 흉부압박 깊이를 추정 하였다(그림 2
- 마네킹에서 제공하는 ‘skill reporter system’은 마네킹 내부의 변위센서를 통해 측정된 흉부압박 깊이와 주기 등을 기록한다. 우리는 마네킹의 변위센서로부터 얻은 흉부 압박 깊이 및 주기 값을 기준으로 사용하여 UCPR으로부터 얻은 흉부압박 피드백 데이터와 비교하였다.
- 자동제세동기 위치정보 제공을 위해 ‘공공데이터포털 (https://www.data.go.kr/)’을 통해 국립중앙의료원 중앙응급의료센터가 제공하는 오픈 API(Application Program Interface)를 활용하여 전국의 자동제세동기 위치정보를 획득하였고, 자동제세동기 위치정보를 나타낼 지도는 Google Maps Android API v2를 활용하였다.
대상 데이터
- ‘CPR’, ‘Cardio pulmonary Resuscitation’, ‘BLS’, ‘Basic Life Support’, ‘ILS’, ‘Immediate Life Support’, ‘Chest Compression’, ‘Resuscitation’, ‘심폐소생술’, ‘흉부압박’, 그리고 ‘기본소생술’을 검색어로 사용하여 분석 대상 후보를 선별하였다.
- UCPR의 흉부압박 깊이 및 주기의 피드백 검증 실험에서 하나의 스마트폰을 사용하여 실험 하였는데, 시중에 판매되는 안드로이드 기반의 스마트폰은 수십 종류에 이른다. 더 정확한 검증을 위해서는 여러 종류에 스마트폰에 대해서 실험을 해 볼 필요가 있다.
- 개발된 UCPR의 흉부압박 피드백기능을 확인하기 위해 10명의 ‘BLS provider’ 자격을 갖춘 남성이 실험에 참여하였다.
- 개발된 UCPR의 흉부압박 피드백기능을 확인하기 위해 10명의 ‘BLS provider’ 자격을 갖춘 남성이 실험에 참여하였다. 실험을 위해 Galaxy S3(Samsung, Korea) 스마트폰을 사용하였으며, 단단한 바닥에 누워 있는 마네킹에 대해 UCPR이 제공하는 피드백화면(그림 4)을 보며 각각의 실험자가 200회의 흉부압박을 행하였다. 그림 4에서 볼 수 있듯이 피드백 화면에서는 흉부압박 깊이 및 주기의 현재 상태를 제공하고 있으며, 압박횟수 및 진행시간 또한 제공하고 있다.
데이터처리
- 표 1. 마네킹과 UCPR으로부터 얻은 흉부압박 깊이와 주기의 평균 (표준편차).
이론/모형
- 과도성분강조기법을 거친 속도 데이터는 거리를 구하기 위해 한번 더 적분하게 된다. 여기서 적분 상수 Cv 에 의해 그림 2의 (c)(거리 파형)과 같이 드리프트 성분이 발생하게 되는데 이를 완화하기 위해서 다시 한번 과도성분강조기법을 사용하였다. 하지만 이렇게 얻어진 거리데이터에서 여전히 드리프트 성분이 존재한다.
- 우리는 선형보간법을 사용하여 200 Hz로 리샘플링(re-sampling)해서 일반적인 필터(low pass filter, high pass filter)를 적용해 보았으나 제시한 알고리즘과 큰 차이가 없었다. 리샘플링 과정이 들어가면 연산시간이 더 걸리기 때문에 일반적인 필터를 사용하지 않고 위에 제시된 기법(과도성분강조기법, 가중평활화기법)을 사용하였다.
- 이를 완화 하기 위해서 느리게 변화하는 뚜렷하지 않은 잡음을 감소시키는 과도성분강조기법(transient components emphasizing)을 사용하였다(식(3), α = 0.9)[9].
- 이를 최소화하기 위하여 식(2)과 같이 각축의 가속도 신호에 대해 가중평활화기법(weighted smoothing)을 사용하였다(β = 0.7)[9].
성능/효과
- 이러한 연구는 실제 상황에 스마트폰을 흉부 압박 피드백 장비로써 사용하였을 경우에 대한 가능성을 검토한 연구이다. UCPR의 흉부압박 피드백기능을 간단히 실험해 본 결과 실제 흉부압박 깊이와 유의미한 차이를 보이지 않았다. ‘선한 사마리안 법’의 통과로 인해 실제 상황 시올바른 흉부압박을 위해 UCPR을 사용하더라도 선의에 의해 사용하였으므로 법적 면책이 가능할 것으로 보이나, 실제 상황에서 UCPR을 사용하기 위해서는 식약처의 허가를 받아야 하는 문제점이 있다.
- 결론적으로 개발된 UCPR은 기본소생술의 정보를 제공할 뿐 아니라 흉부압박의 적절성 대한 정보를 피드백 해주며, 자동 제세동기의 위치를 제공하고 있어 기본소생술 습득에 적절한 컨텐츠를 제공하고 있다. 이를 활용하면 보다 많은 국민이 기본소생술을 습득하여 유사시에 환자의 소생률 향상에 기여 할 수 있을 것으로 기대한다.
- 평균의 비교를 위해 이 표본 t-검정(two sample t-test)을 적용한 결과, 흉부압박 깊이의 경우 마네킹과 UCPR의 피드백은 유의미한 차이를 보이지 않았으며(p > 0.05), 흉부압박 주기 또한 유의미한 차이를 보이지 않았다(p > 0.05).
후속연구
- UCPR의 흉부압박 깊이 및 주기의 피드백 검증 실험에서 하나의 스마트폰을 사용하여 실험 하였는데, 시중에 판매되는 안드로이드 기반의 스마트폰은 수십 종류에 이른다. 더 정확한 검증을 위해서는 여러 종류에 스마트폰에 대해서 실험을 해 볼 필요가 있다. 또한 현재 앱 시장에 등록되어 있는 앱 중 흉부압박 피드백 기능이 있는 앱들과 피드백 정확도에 대해 비교할 필요가 있을 것으로 보인다.
- 이 때, UCPR의 피드백기능을 이용하면 적절한 흉부 압박 깊이와 주기의 감을 익힐 수 있어 더욱 효과적인 교육이 이루어 질 수 있을 것으로 보인다. 또한 UCPR을 활용하면 피교육자가 직접 컨텐츠를 보고 터치하며 수강하여 교육의 참여도를 높일 수 있을 것으로 보이고, 실제 상황 시절차를 가이드 해 주어 더욱 높은 소생률을 기대 할 수 있을 것으로 보인다.
- 더 정확한 검증을 위해서는 여러 종류에 스마트폰에 대해서 실험을 해 볼 필요가 있다. 또한 현재 앱 시장에 등록되어 있는 앱 중 흉부압박 피드백 기능이 있는 앱들과 피드백 정확도에 대해 비교할 필요가 있을 것으로 보인다.
- 생존의 고리를 위해서는 이 모든 과정이 하나의 앱으로 통합되어야 전문 구조인력이 도착하기 전에 일반인이 효과적으로 대처 할 수 있을 것으로 보인다. 본 연구를 통해 개발된 UCPR은 전문 인력이 도착하기 전에 일반인이 수행하여야 할 내용을 담고 있어 효과적으로 대처할 수 있을 것으로 보인다. 현재 UCPR은 ‘구글 플레이 스토어’에 업로드 되어 있으며 무료로 배포하고 있다.
- 하지만 소아 및 영아에 대해서도 심폐소생술을 할 경우가 생긴다. 심정지환자의 대부분은 성인이기 때문에 성인 기준으로 제작하였으나, 향 후 UCPR의 버전을 업그레이드 할 시, 소아 및 영아에 대한 기능들도 탑재할 계획이다.
- 하지만 일반인을 위한 심폐소생술 교육 시, 대부분 흉부압박에 대한 피드백기능이 없는 저렴한 마네킹을 사용한다. 이 때, UCPR의 피드백기능을 이용하면 적절한 흉부 압박 깊이와 주기의 감을 익힐 수 있어 더욱 효과적인 교육이 이루어 질 수 있을 것으로 보인다. 또한 UCPR을 활용하면 피교육자가 직접 컨텐츠를 보고 터치하며 수강하여 교육의 참여도를 높일 수 있을 것으로 보이고, 실제 상황 시절차를 가이드 해 주어 더욱 높은 소생률을 기대 할 수 있을 것으로 보인다.
- 결론적으로 개발된 UCPR은 기본소생술의 정보를 제공할 뿐 아니라 흉부압박의 적절성 대한 정보를 피드백 해주며, 자동 제세동기의 위치를 제공하고 있어 기본소생술 습득에 적절한 컨텐츠를 제공하고 있다. 이를 활용하면 보다 많은 국민이 기본소생술을 습득하여 유사시에 환자의 소생률 향상에 기여 할 수 있을 것으로 기대한다.
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