몸속 전기와 전선 속 전기는 종류가 다르다
몸에서는 나트륨·칼륨 같은 이온이 움직여 전류가 흐르고, 금속 전선에서는 전자가 움직인다. 전극은 이 둘을 잇는 변환기다. 흔히 쓰는 일회용 전극은 은 표면에 염화은을 입힌 은-염화은(Ag/AgCl) 전극으로, 전해질 젤을 사이에 두고 피부에 붙는다. 젤은 피부와 전극 사이의 빈틈을 채워 이온이 잘 오가게 하고, 은-염화은은 전극 자체가 만드는 전압(분극)이 작고 안정적이라 기준선이 덜 흔들린다.

피부 저항이 신호의 질을 좌우한다
피부 가장 바깥의 각질층과 피지·땀·털은 전기가 잘 통하지 않는 층이다. 이 저항이 크거나 전극마다 다르면 잡음이 크게 섞이고 기준선이 흔들린다. 그래서 전극을 붙이기 전에 피부를 닦고 필요하면 가볍게 각질을 정리하며, 젤이 마른 전극은 쓰지 않는다. 구체적인 피부 준비와 부착 순서는 1-5에서 다룬다.

리드선과 전극 색
전극과 본체는 리드선으로 연결된다. 리드선 끝에는 부착 위치를 나타내는 기호와 색이 있는데, 색 체계는 국제(IEC) 방식과 미국(AHA) 방식이 달라 같은 색이 다른 위치를 뜻하기도 한다. 그러므로 색만 보고 붙이지 말고 RA·LA·RL·LL(또는 R·L·N·F) 같은 기호를 함께 확인한다. 리드선이 꼬이거나 당겨지면 움직일 때마다 잡음이 생기므로 몸 위에 느슨하게 놓는다.

신호는 작고 잡음은 크다
피부에서 잡히는 심전도 신호는 수 mV 정도다. 반면 사람 몸은 주변의 전기 배선과 기기에서 나오는 교류 전기장을 받아, 몸 전체가 이보다 훨씬 큰 전압으로 함께 오르내린다. 이 잡음을 그대로 키우면 심전도는 묻혀 버린다.

두 입력의 «차이»만 키운다
차동증폭기는 두 입력 전극의 전위 차이만 증폭하고, 두 전극에 똑같이 들어온 성분은 상쇄한다. 교류 잡음은 몸 전체에 거의 같은 크기로 실리므로 두 전극에 공통으로 들어오고(공통모드 신호), 심장 신호는 전극 위치에 따라 크기가 달라 차이로 남는다(차동 신호). 그래서 차이만 키우면 심장 신호는 커지고 잡음은 줄어든다. 공통 성분을 얼마나 잘 지우는지를 공통모드 제거비(CMRR)라 하며, 높을수록 좋은 증폭기다.

오른다리 전극이 하는 일
오른다리(RL) 전극은 측정 유도에 쓰이지 않지만, 몸의 공통 전위를 기준으로 잡아 주거나 그 공통 성분을 반대로 되돌려 보내 상쇄하는 회로(오른다리 구동)에 연결된다. 그래서 오른다리 전극이 떨어지면 특정 유도 하나가 아니라 전체에 교류 잡음이 심해질 수 있다.

균형이 깨지면 잡음이 새어 든다
차동증폭은 두 입력이 똑같은 조건일 때 가장 잘 작동한다. 한쪽 전극만 접촉이 나쁘거나 젤이 말라 피부 저항이 다르면, 같은 잡음이 두 입력에 다른 크기로 들어가 차이로 바뀌어 버린다. 증폭기 성능이 좋아도 전극 상태가 나쁘면 교류 잡음이 생기는 이유다. 교류 잡음이 특정 유도에만 보이면 그 유도에 쓰인 전극부터 다시 확인한다.

잡음은 주파수가 다르다
신호를 느리게 변하는 성분(낮은 주파수)과 빠르게 변하는 성분(높은 주파수)으로 나누어 생각하면, 잡음마다 차지하는 주파수가 다르다. 숨 쉴 때 기준선이 천천히 오르내리는 흔들림은 매우 낮은 주파수, 근육이 떨 때 생기는 자잘한 잡음은 높은 주파수, 전원선에서 오는 교류 잡음은 전원 주파수 한 점에 몰려 있다. 필터는 이 성질을 이용해 특정 주파수 범위를 줄인다.

진단용 기록의 기준 대역
미국심장협회(AHA) 권고는 성인 진단용 12유도 심전도의 대역으로 아래쪽 0.05Hz, 위쪽 150Hz를 제시한다(아래쪽은 위상 왜곡이 없는 디지털 필터라면 0.67Hz까지 허용). 위쪽 한계를 낮추면 화면은 깨끗해 보이지만 QRS 크기가 작게 측정되고, 아래쪽 한계를 높이면 기준선은 평평해지지만 ST분절이 왜곡될 수 있다. ST 변화는 허혈 판단의 핵심이므로, 잡음을 없애려고 필터부터 강하게 거는 것은 좋은 방법이 아니다.

필터보다 원인 제거가 먼저다
필터는 잡음과 함께 진짜 신호도 일부 깎는다. 그래서 잡음이 보이면 먼저 전극 접촉·환자 자세·주변 전기기기 같은 원인을 없애고, 그래도 필요할 때만 필터를 쓴다. 필터를 켰다면 기록지에 표시되는 필터 설정이 남으므로, 판독자는 그것을 보고 왜곡 가능성을 고려한다. 어떤 필터로 기록했는지 확인할 수 있게 설정 표시를 지우지 않는다.

표본화: 일정한 간격으로 값을 찍는다
현재 심전도기는 연속적인 전압 변화를 아주 짧은 간격으로 측정해 숫자로 저장한다. 이것이 A/D(아날로그-디지털) 변환이다. 1초에 몇 번 찍는지를 표본화 빈도라 하는데, 너무 드물게 찍으면 짧고 뾰족한 QRS의 꼭대기를 놓쳐 실제보다 작게 기록된다. AHA 권고는 150Hz 대역을 제대로 담기 위해 초당 500회 이상의 표본화를 제시한다.

디지털로 바꾸면 무엇이 좋은가
숫자로 저장된 신호는 화면에 다시 그리거나, 여러 박동을 평균해 잡음을 줄이거나, 이전 기록과 나란히 비교하거나, 병원 정보시스템으로 전송할 수 있다. 자동 측정과 판독 프로그램도 이 숫자를 바탕으로 작동한다. 다만 디지털 처리는 들어온 신호를 다룰 뿐이어서, 전극 단계에서 섞인 잡음이나 잘못 붙인 전극의 오류를 바로잡지는 못한다.

가로는 시간, 세로는 전압
심전도 기록지는 1mm 간격의 작은 칸과, 작은 칸 5개를 묶은 5mm 간격의 큰 칸으로 되어 있다. 표준 조건은 종이 속도 25mm/s, 감도 10mm/mV다. 1초에 25mm가 지나가므로 작은 칸 1개(1mm)는 0.04초, 큰 칸 1개(5mm)는 0.2초이고, 큰 칸 5개가 1초다. 세로로는 1mV가 10mm이므로 작은 칸 1개가 0.1mV, 큰 칸 1개가 0.5mV다.

조건을 바꿨다면 반드시 남긴다
속도나 감도를 바꾼 기록을 표준으로 착각하면 심박수·간격·전압을 모두 잘못 읽는다. 기록지에는 설정값이 인쇄되지만, 검사자가 조건을 바꾼 이유를 함께 전달하면 판독 오류를 줄일 수 있다. 일부 기기는 흉부유도만 감도를 따로 낮추기도 하므로 유도별 감도 표시도 확인한다.

1mV를 넣어 몇 mm로 그리는지 보여 준다
심전도 기록의 앞이나 끝에는 사각형 모양의 표준화 신호(교정 펄스)가 찍힌다. 기계 안에서 정확히 1mV를 넣었을 때 펜(화면)이 얼마나 움직이는지를 보여 주는 것으로, 표준 감도라면 높이가 10mm다. 판독자는 이 사각형을 기준으로 모든 파형의 높이를 읽으므로, 표준화 신호는 기록의 자와 같다.

모양으로 기록 상태를 점검한다
표준화 신호의 높이가 5mm면 절반 감도, 20mm면 두 배 감도로 기록된 것이다. 모서리가 직각이고 윗변이 평평하면 증폭과 필터가 정상적으로 작동하고 있다는 뜻이다. 모서리가 둥글거나 윗변이 기울어 내려가면 필터 설정이나 기기 상태를 의심한다. 아날로그 기록 시대에는 펜의 압력·감쇠 상태를 이 모양으로 확인했고, 지금도 기록 조건을 확인하는 첫 단계로 쓰인다.

측정은 정확한 편, 해석은 확인이 필요하다
대부분의 심전도기는 기록이 끝나면 심박수·PR·QRS·QT 간격·전기축을 자동으로 측정하고, 해석 문장을 함께 출력한다. 간격과 축 같은 측정값은 대체로 신뢰할 만하지만, 리듬 판정(특히 심방세동·인공심박동기 리듬)이나 허혈 판정 문장은 틀리는 경우가 알려져 있다. 그래서 자동 판독은 참고 자료이며, 최종 판독은 의사가 파형을 직접 보고 확정한다.

잡음이 많으면 자동 판독도 틀린다
프로그램은 들어온 숫자만 보고 판단하므로, 떨림 잡음을 빠른 리듬으로, 전극 반전을 측벽 경색이나 축 이상으로 판정하기도 한다. 검사자는 자동 판독 문장에 «심방세동», «급성 경색 의심» 같은 위급 문구가 나오면 먼저 파형과 전극 상태를 확인하고, 실제 위급 파형으로 보이면 지체 없이 의사에게 보고한다. 문구를 근거로 환자에게 진단을 설명하지 않는다.

기록 전후로 확인할 것
기록 전에는 환자 이름·등록번호·나이·성별을 입력한다. 자동 판독의 정상 기준이 나이·성별에 따라 달라지기 때문이다. 기록 후에는 표준화 신호, 속도·감도·필터 표시, 12유도 모두에 파형이 있는지, 잡음이 판독을 가릴 정도인지 확인하고, 이전 기록이 있으면 같은 조건으로 찍혔는지 본다.

환자에게 흐르는 전류를 막는다
심전도기는 환자 몸에 전극을 직접 연결하는 의료기기이므로, 기기에서 새는 아주 작은 전류(누설전류)도 환자에게 전달될 수 있다. 그래서 환자와 연결되는 부분은 전원 회로와 전기적으로 분리(절연)되어 있고, 본체는 접지된 의료용 콘센트에 연결한다. 전원 코드의 피복이 벗겨졌거나 본체 외함이 손상된 기기는 사용하지 않고 관리 부서에 알린다.

제세동과 다른 기기를 함께 쓸 때
중환자나 응급 환자는 모니터·주입 펌프·제세동기와 함께 연결되는 경우가 있다. 진단용 심전도기는 대부분 제세동 보호 기능을 갖추지만, 기록 중 제세동을 시행할 때는 환자와 침대에서 손을 떼고 지시에 따른다. 전기 기기가 많이 연결될수록 교류 잡음도 늘어나므로, 기록에 필요하지 않은 기기의 전원 코드는 환자와 리드선에서 떨어뜨려 놓는다.

기기 관리
리드선은 꺾이거나 끊어지면 접촉 불량과 잡음의 원인이 된다. 사용 후에는 리드선을 느슨하게 감아 보관하고, 재사용 전극과 리드선은 기관 지침에 따라 세척·소독한다. 기록지 용지가 떨어지지 않았는지, 날짜·시간 설정이 맞는지도 정기적으로 확인한다. 시간이 틀리면 증상 시각과 기록을 대조할 수 없다.

기록 방식: 동시 기록과 리듬 띠
현재의 12유도 심전도기는 12개 유도를 같은 순간에 동시에 받아 저장하고, 출력할 때 보통 유도 3~4개씩 묶어 2.5초씩 나누어 배치한 뒤 아래쪽에 한 유도(흔히 II)를 10초 동안 길게 이어 붙인 리듬 띠를 인쇄한다. 동시에 받은 기록이므로 여러 유도에서 같은 박동을 비교할 수 있다. 리듬 띠는 짧게 나뉜 칸에서 놓치기 쉬운 박동 간격의 불규칙함을 확인하는 데 쓴다. 부정맥이 의심되어 더 길게 보아야 하면 리듬 기록을 추가로 남긴다.