요로 산소 분압(PuO2)은 신장 수질 산소 포화도 모니터링을 위한 유망한 연속적 바이오마커로 평가되고 있으나, 특히 핍뇨(oliguria) 시 원위부 카테터 측정치는 전달 지연 및 벽 확산에 의해 왜곡되는 문제가 있습니다. 본 연구에서는 원위부 신호로부터 방광 PuO2를 재구성할 수 있는 물리학 기반 알고리즘을 개발하고 검증하였습니다. 우리는 벽 확산과 내강 질량 수지를 결합한 보완적 정상-상태 및 과도기적(일시적) 확산-수송 모델을 공식화하고, 역문제(inverse problem) 해법을 적용하여 방광 PuO2를 추정하였습니다. 알고리즘 성능은 유량이 제어된 벤치탑 카테터 시스템 및 출혈성 쇼크와 소생술을 진행한 돼지 8두(68,788쌍의 샘플)에서 평가하였습니다. 벤치탑 실험에서 보정 알고리즘 적용 시 방광 PuO2 대비 평균 편향은 -10.9에서 -0.64 mmHg로 감소했고, 95% 일치 한계는 39.1에서 15.8 mmHg로 축소되었으며, 기준치와의 상관계수(R2)는 0.53에서 0.94로 상승했습니다. In vivo(생체 내) 결과에서도 전체 평균 편향이 +20.9 ± 11.5에서 -4.1 ± 13.5 mmHg로, 평균 절대 오차는 21.1에서 9.5 mmHg로 감소했으며, 특히 요량이 낮은 경우에서 가장 큰 개선 효과를 확인하였습니다. 수송 지연 및 벽 확산을 모델링하여 원위부 카테터 측정치로부터 방광 PuO2를 재구성함으로써, 신뢰할 수 있는 실시간 요로 저산소증 모니터링은 물론, 기타 관(conduit) 기반 분석 물질 측정에도 광범위하게 적용할 수 있는 가능성을 제시하였습니다.