KR101023984B1

KR101023984B1 - 생체신호 추정을 통한 질병검진 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101023984B1
Application number: KR1020090069382A
Authority: KR
Inventors: 조동호; 박상현; 김양희; 장호종; 강현민; 윤영규
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2011-03-28
Also published as: KR20110011911A

Abstract

본 발명은 생체신호 간의 관계에 기반하여 측정된 생체신호로부터 측정되지 않은 생체신호를 추정 내지 융합 도출하는 기법을 통하여 질병을 검진하는 기술에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면은, 제1생체신호를 입력 받는 제1생체신호 입력부와, 질병 및 생체신호 간의 관계에 관하여 기 설정된 제1관계정보를 저장하는 제1관계정보 저장부와, 상기 제1관계정보를 이용하여 상기 제1생체신호로부터 의심되는 의심질병을 검진하는 데 필요한 제2생체신호의 종류를 특정하는 제2생체신호 특정부와, 상기 제1생체신호 및 상기 제2생체신호 간의 관계에 관하여 기 설정된 제2관계정보를 저장하는 제2관계정보 저장부와, 상기 제2관계정보를 이용하여 상기 제1생체신호로부터 상기 제2생체신호의 값을 추정하는 제2생체신호 추정부와, 상기 제1생체신호, 상기 제2생체신호 및 상기 제1관계정보를 이용하여 상기 의심질병에 관한 검진결과를 산출하는 검진결과 산출부, 및 상기 검진결과를 출력하는 검진결과 출력부를 포함하는 생체신호 추정을 통한 질병 검진 장치를 제공한다.

생체신호, 융합, 의료, 검진, 진단, u-헬스케어

Description

생체신호 추정을 통한 질병검진 장치 및 방법 {Medical Examination Apparatus and Method by Estimating Bio Signals}

본 발명은 생체신호 간의 관계에 기반하여 측정된 생체신호로부터 측정되지 않은 생체신호를 추정 내지 융합 도출하는 기법을 통하여 질병을 검진하는 기술에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은, 질병 및 생체신호 간의 관계정보, 측정된 생체신호 및 추정될 생체신호 간의 관계정보를 이용하여 측정된 생체신호로부터 의심질병 검진에 필요한 새로운 생체신호를 간접적으로 추정하고, 추정된 생체신호를 이용하여 질병을 검진하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 인구의 고령화 및 만성질환 환자의 증가추세에 따라 가정의료 및 원격진료에 대한 수요가 늘어나고 있다. 이러한 환경에서 정보통신기술과 의료기술이 융합되면서 u-헬스케어(ubiquitous healthcare)라고 하는 새로운 분야가 주목을 받고 있다. u-헬스케어란, 센서 등이 부착된 휴대 IT기기를 통해 언제 어디서나 건강관리, 진단 또는 치료를 받을 수 있게 하는 기술을 말한다.

이러한 u-헬스케어와 관련하여 국내에서는, 혈당측정용 칩을 내장한 당뇨 폰, 스트레스 지수를 표시해주는 스트레스 폰, 비만도와 체지방을 알려주는 다이어 트 폰, 심전도 센서가 부착된 침대 등 다양한 제품이 이미 출시되었다. 한편 해외에서도, 내의에 부착된 센서를 통해 심혈관 활동을 모니터링하여 응급상황 발생시 자동으로 병원에 통보하는 시스템, 심장질환을 모니터링하는 이동통신기술, 체온-혈당 측정이 가능한 헬스 폰 등 다양한 연구가 진행되고 있다.

또한, 기존의 의료 시스템에 IT 기술을 접목시켜 가정의 의료기기와 원격지 병원 간의 의료정보 교환을 가능하게 하는 e-헬스 관련 기술도 개발되고 있다. u-헬스케어는 사용자의 별도의 조작 없이 무의식적으로 진단이 이루어질 수 있는 반면, e-헬스는 사용자가 의료기기를 이용하여 따로 진단을 위한 행동을 해야 한다는 점에서 차이점이 있다.

이러한 종래 기술들은 대부분 다채널로 생체신호를 획득한 후 이들 생체신호를 단순히 조합하여 나열하는 기술에 관한 것이었다. 종래의 진단기기들은 개개의 센서 등으로부터 얻은 생체신호에 대한 개별적 분석을 수행할 뿐, 복수의 검사 기술로부터 얻은 복수의 생체신호를 총체적으로 분석할 수는 없었다. 실제 병원에서 의사의 진단은, 다양한 생체신호에 대한 진찰 결과를 종합적으로 분석하고, 질병의 증상에 관한 지식을 그 분석 결과에 적용함으로써 이루어진다. 따라서 복수의 생체신호를 종합적으로 분석할 수 없는 종래의 진단기기들에 의해서는 실질적 의미의 의료검진 기능을 제공받을 수 없었다.

또한, 비용과 공간 등의 제한으로 인하여 진단기기에 설치할 수 있는 센서의 종류, 개수 및 정밀도 등에는 한계가 있다. 원칙적으로 하나의 새로운 생체신호를 더 얻기 위해서는 하나의 센서 내지 추가 기능 모듈이 더 필요하기 때문이다. 이러한 한계로 인하여 휴대 가능하면서도 다양하고 정확한 진단을 수행하는 진단기기의 구현은 구조적으로 어려울 수밖에 없었다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 측정된 생체신호로부터 의심질병 검진에 필요한 새로운 생체신호를 간접적으로 추정 내지 융합 도출하는 것을 목적으로 한다.

또한, 추정된 생체신호를 이용하여 질병 검진을 수행함으로써 의심질병의 종류, 위험도 등 검진결과를 제시하는 것을 목적으로 한다.

또한, 다양한 관점에 의한 종합적 사전 검진을 통하여 사용자의 검진 편의성을 향상시키고 u-헬스케어를 구현하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은, 제1생체신호를 입력 받는 제1생체신호 입력부와, 질병 및 생체신호 간의 관계에 관하여 기 설정된 제1관계정보를 저장하는 제1관계정보 저장부와, 상기 제1관계정보를 이용하여 상기 제1생체신호로부터 의심되는 의심질병을 검진하는 데 필요한 제2생체신호의 종류를 특정하는 제2생체신호 특정부와, 상기 제1생체신호 및 상기 제2생체신호 간의 관계에 관하여 기 설정된 제2관계정보를 저장하는 제2관계정보 저장부와, 상기 제2관계정보를 이용하여 상기 제1생체신호로부터 상기 제2생체신호의 값을 추정하는 제2생체신호 추정부와, 상기 제1생체신호, 상기 제2생체신호 및 상기 제1관계정보를 이용 하여 상기 의심질병에 관한 검진결과를 산출하는 검진결과 산출부, 및 상기 검진결과를 출력하는 검진결과 출력부를 포함하는 생체신호 추정을 통한 질병 검진 장치를 제공한다.

또한, 상기 제1생체신호는 서로 다른 복수의 생체신호이며, 상기 제2관계정보는 상기 제1생체신호 간의 관계로부터 도출되는 융합변수와 상기 제2생체신호 간의 회귀분석 결과를 포함하는 생체신호 추정을 통한 질병 검진 장치를 제공한다.

또한, 상기 제2생체신호 특정부는, 상기 제1생체신호 중 정상범위를 벗어나는 이상신호가 있는지 검출하고, 상기 제1관계정보를 이용하여 상기 이상신호에 대응하는 상기 의심질병을 도출하며, 상기 제1관계정보를 이용하여 상기 의심질병에 대하여 상기 이상신호와 관련이 있는 제2생체신호를 특정하는 생체신호 추정을 통한 질병 검진 장치를 제공한다.

또한, 상기 제1생체신호 입력부는 센서를 포함하는 휴대용 단말로부터 상기 제1생체신호를 유무선 통신으로 입력 받으며, 상기 검진결과 출력부는 상기 휴대용 단말에 상기 검진결과를 유무선 통신으로 출력하는 생체신호 추정을 통한 질병 검진 장치를 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 측면은, 제1생체신호를 입력 받는 제1단계와, 질병 및 생체신호 간의 관계에 관하여 기 설정된 제1관계정보를 이용하여 상기 제1생체신호로부터 의심되는 의심질병을 검진하는 데 필요한 제2생체신호의 종류를 특정하는 제2단계와, 상기 제1생체신호 및 상기 제2생체신호 간의 관계에 관하여 기 설정된 제2관계정보를 이용하여 상기 제1생체신호로부터 상기 제 2생체신호의 값을 추정하는 제3단계와, 상기 제1생체신호, 상기 제2생체신호 및 상기 제1관계정보를 이용하여 상기 의심질병에 관한 검진결과를 산출하는 제4단계, 및 상기 검진결과를 출력하는 제5단계를 포함하는 생체신호 추정을 통한 질병 검진 방법을 제공한다.

또한, 상기 제1생체신호는 서로 다른 복수의 생체신호이며, 상기 제2관계정보는 상기 제1생체신호 간의 관계로부터 도출되는 융합변수와 상기 제2생체신호 간의 회귀분석 결과를 포함하는 생체신호 추정을 통한 질병 검진 방법을 제공한다.

또한, 상기 제2단계는, 상기 제1생체신호 중 정상범위를 벗어나는 이상신호가 있는지 검출하는 단계와, 상기 제1관계정보를 이용하여 상기 이상신호에 대응하는 상기 의심질병을 도출하는 단계, 및 상기 제1관계정보를 이용하여 상기 의심질병에 대하여 상기 이상신호와 관련이 있는 제2생체신호를 특정하는 단계를 포함하는 생체신호 추정을 통한 질병 검진 방법을 제공한다.

또한, 상기 제1단계는 센서를 포함하는 휴대용 단말로부터 상기 제1생체신호를 유무선 통신으로 입력 받으며, 상기 제5단계는 상기 휴대용 단말에 상기 검진결과를 유무선 통신으로 출력하는 생체신호 추정을 통한 질병 검진 방법을 제공한다.

또한, 상기 제1관계정보는, 양의학에서 바라보는 맥박, 호흡, 체온, 혈압, 혈당 중 적어도 하나에 대한 생체 신호의 관점과, 한의학에서 바라보는 경락, 경혈, 봉한 중 적어도 하나에 대한 생체 신호의 관점에 따른 질병 및 생체신호 간의 관계가 별도로 설정된 생체신호 추정을 통한 질병 검진 방법을 제공한다.

또한, 상기 제1관계정보는 상기 생체신호의 수치범위에 따른 상기 질병의 위험도에 관한 정보를 포함하며, 상기 검진결과는 상기 의심질병의 종류 또는 위험도에 관한 정보를 포함하는 생체신호 추정을 통한 질병 검진 방법을 제공한다.

또한, 상기 제1생체신호는 심전도 및 맥파를 포함하고, 상기 제2생체신호는 혈압을 포함하며, 상기 질병은 심혈관계 질환인 생체신호 추정을 통한 질병 검진 방법을 제공한다.

또한, 상기 제1생체신호는 체온 및 심전도를 포함하고, 상기 제2생체신호는 호흡수를 포함하며, 상기 질병은 갑상선 관련 질환인 생체신호 추정을 통한 질병 검진 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 측정된 생체신호로부터 의심질병 검진에 필요한 다른 생체신호를 추정 내지 융합 도출함으로써 별도의 센서를 추가하지 않고도 새로운 정보를 간접적으로 얻을 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 병원에서 실제 의사가 수행하는 것과 유사한 진단 과정을 통하여 의심되는 질병의 종류 및 위험도를 제공할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 다양한 관점에 의하여 복수의 생체신호를 종합적으로 분석하여 사전 검진 결과를 제시함으로써 의사가 없이도 질병을 조기에 발견할 수 있게 되는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생 략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예예 따른 질병 검진 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다. 본 실시예에서 질병 검진 장치(100)의 하위 구성요소와 그 기능은 아래와 같다.

제1생체신호입력부(110)는 실시예에 따라 센서(sensor) 등을 내장하여 직접 생체신호를 측정하거나, 또는 유무선 통신 등을 통하여 외부에서 추출된 생체신호를 수신하여 간접적으로 입력 받는 역할을 한다. 센서를 이용할 경우 필요한 생체신호를 모두 측정할 수 있도록 여러 종류 센서가 구비되어야 한다. 심혈관계 질환에 관한 실시예의 경우라면, 제1생체신호 입력부(110)는 맥파(Photo Plethysmo Graphy, PPG) 센서, 혈압계, 심전도(ElectroCardioGram) 센서 등을 모두 직접 구비하거나, 이들 센서로부터 측정되어 전송되는 복수의 생체신호를 모두 수신할 수 있도록 구성될 수 있다. 제1생체신호 입력부(110)가 센서 등을 통해 아날로그 생체신호를 직접 검출할 경우에는, ADC(Analog-to-Digital Converter), DSP(Digital Signal Processor) 등의 신호처리 관련 모듈을 포함할 수 있다.

제1관계정보 저장부(120)는 질병 및 생체신호 간의 관계에 관하여 기 설정된 제1관계정보를 저장한다. 실시예에 따라 제1관계정보 저장부(110)는 질병의 발병 시 함께 변화하는 생체신호 간의 상관관계 및 생체신호의 수치범위에 따른 질병의 위험도에 관한 정보 등 질병과 생체신호 간의 관계에 관한 다양한 정보를 저장 할 수 있다. 예컨대 수축기 혈압이 160mmHg이면서 동시에 심박수가 분당 120회인 경우 동맥경화 위험도가 50%라는 식으로, 모든 가능한 범위의 수축기 혈압 및 심박수에 따라 동맥경화 위험도를 대응시키는 정보가 저장될 수 있는 것이다. 또한, 실시예에 따라 제1관계정보는 양의학 및 한의학 등 다양한 검진 관점에 따른 별도의 정보를 저장할 수 있다. 이러한 경우 맥박, 호흡, 체온, 혈압, 혈당 등 양의학에서 바라보는 생체신호의 관점과, 경락, 경혈, 봉한 등 한의학에서 바라보는 생체신호의 관점을 복합적으로 적용할 수 있다. 제1관계정보 저장부(120)는 데이터베이스(database) 형태로 구현될 수 있으며, 물리적으로는 하드디스크, 메모리, ASIC 등 다양한 형태의 저장매체 내지 기록매체를 통하여 구현될 수 있다.

제2생체신호 특정부(130)는 제1관계정보를 이용하여 제1생체신호로부터 의심되는 의심질병을 검진하는 데 필요한 제2생체신호의 종류를 특정한다. 실시예에 따라 제2생체신호 특정부(130)는, 입력 받은 제1생체신호 중 정상범위를 벗어나는 이상신호가 있는지 검출하고, 제1관계정보를 이용하여 검출된 이상신호에 대응하는 의심질병을 도출하며, 제1관계정보를 이용하여 도출된 의심질병에 대하여 이상신호와 관련이 있는 제2생체신호를 특정할 수 있다. 예를 들어, 입력된 생체신호 중 심전도가 정상범위를 벗어난 경우 심전도를 이상신호로 검출하고, 동맥경화 등 심전도에 이상이 있을 경우 의심되는 심혈관계 질환들을 의심질병으로 도출하며, 제1관계정보를 이용하여 이 중 동맥경화 위험도를 더욱 정밀하게 판정하기 위해서는 혈압이라는 새로운 제2생체신호가 더 필요하다고 특정하는 것이다. 여기서 의심질병이란 검출된 이상신호로부터 임시적으로 설정되는 일종의 가설 개념으로, 의심질 병의 최종 제시는 추정된 제2생체신호를 포함하는 생체신호들의 종합적 검진을 거친 후에 이루어지게 된다.

제2관계정보 저장부(140)는 제1생체신호 및 제2생체신호 간의 관계에 관하여 기 설정된 제2관계정보를 저장한다. 제2관계정보는 생체신호 추정 내지 융합에서, 다른 생체신호를 추정 내지 융합하기 위한 입력자료로 사용되는 제1생체신호와, 입력된 제1생체신호의 값에 근거한 추정 내지 융합을 통하여 생성 내지 출력될 제2생체신호 간의 대응관계에 관한 정보이다. 실시예에 따라 제2관계정보는 측정된 제1생체신호 또는 제1생체신호 간의 관계로부터 획득된 변수와 추정될 제2생체신호 간의 관계는 회귀분석 등의 통계적 기법의 결과를 통하여 얻어지는 상관관계 형태로 정의될 수 있다. 제2관계정보에 대해서는 뒤에서 자세히 설명한다.

제2생체신호 추정부(150)는 제2관계정보를 이용하여 제1생체신호로부터 제2생체신호의 값을 추정한다. 제1생체신호가 복수 개일 경우 이 과정은 제2관계정보에 기반하여 복수의 제1생체신호를 융합하여 측정되지 않은 새로운 정보인 제2생체신호를 생성 내지 도출하는 과정으로 이해될 수도 있다. 제2관계정보 및 제2생체신호 추정의 개념에 대해서는 뒤에서 더 자세히 설명한다.

검진결과 산출부(160)는 제1생체신호, 제2생체신호 및 제1관계정보를 이용하여 의심질병에 관한 검진결과를 산출한다. 예를 들어 맥박, 혈압, 혈류속도, 뇌파, 심전도 등의 제1생체신호들을 융합하고 이들의 상관관계를 도출하여 의심질병 검진에 필요한 제2생체신호를 추정한 후, 제1관계정보에 기반하여 이들 신호를 종합적으로 분석함으로써 협심증이라는 의심질병의 가능성을 제시할 수 있다. 제1관 계정보 및 생체신호를 이용한 검진결과 산출의 개념에 대해서는 뒤에서 더 자세히 설명한다.

검진결과 출력부(170)는 검진결과 산출부(160)로부터 수신한 검진결과를 출력한다. 실시예에 따라 검진결과 출력부(170)는 검진결과를 디스플레이, 스피커 등으로 직접 출력하거나, 또는 유무선 통신 등을 통하여 외부로 검진결과를 송신하여 간접적으로 출력할 수 있다.

도 2는 본 발명의 질병 검진 장치의 다양한 구현 형태를 도시한 것이다.

도 2a는 본 발명의 질병 검진 장치를 휴대용 단말과 검진 서버로 분리하여 구현한 형태의 일 실시예의 개략적인 구성을 도시한 것이다. 이러한 구성에 의하면 별도의 질병 검진 서버(102)에 의하여 사용자의 생체신호 및 질병 관련 데이터베이스 구축이 가능하며, 휴대용 단말(200)에서 검진 기능을 제거함에 따라 작고 가볍거나 다른 기능이 추가된 휴대용 단말(200)의 구현이 가능하다.

휴대용 단말(200)는 사용자가 휴대할 수 있는 형태의 장치로, 고정밀 센서 등으로부터 복수의 생체신호를 측정하고, 측정된 생체신호를 유선 또는 무선으로 질병 검진 서버(102)에 전송할 수 있다. 휴대용 단말(200)은 제1생체신호 입력부(110), 검진결과 출력부(170) 및 유무선 통신모듈(미도시)을 포함할 수 있다. 휴대용 단말(200)에서 측정하는 생체신호는 양의학에서 사용하는 신호와 한의학에서 사용하는 신호 어느 것이든 사용될 수 있다.

질병 검진 서버(102)는 전송 받은 개인들의 제1생체신호 및 그것들로부터 추정 내지 융합 생성한 제2생체신호, 또는 관계정보에 기반하여 생체신호들로부터 산출된 검진결과를 휴대용 단말(200)에 전송할 수 있다. 질병 검진 서버(102)는 제1생체신호 입력부(110), 제1관계정보 저장부(120), 제2생체신호 특정부(130), 제2관계정보 저장부(140), 제2생체신호 추정부(150), 검진결과 산출부(160), 검진결과 출력부(170), 및 유무선 통신모듈(미도시)을 포함할 수 있다. 휴대용 단말(200)로의 검진결과 전송은 특정 질병의 위험도가 높거나 이상 소견이 발생하는 경우에만 이루어지도록 구현할 수도 있고, 검진 결과와 관계 없이 언제나 이루어지도록 구현할 수도 있다.

도 2b는 본 발명의 질병 검진 장치에 센서부(105) 및 외부출력부(175)를 추가하여 하나의 단말로 통합 구현한 형태의 일 실시예의 개략적인 구성을 도시한 것이다. 이러한 경우 질병 검진 단말(104)은 사용자로부터 생체신호를 직접 측정하기 위한 센서부(150)와, 측정된 생체신호를 입력 받아 검진결과를 산출하는 질병 검진 장치(100), 및 검진결과를 사용자에게 디스플레이 등의 형태로 출력하는 외부출력부(175)를 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 질병 검진 방법의 개략적인 흐름을 도시한 흐름도이다.

첫째, 제1생체신호를 입력 받는다(S310). 이 단계는 제1생체신호 입력부(110)에 의하여 수행될 수 있으며, 실시예에 따라 센서(sensor) 등을 통하여 직접 제1생체신호를 측정하거나, 또는 유무선 통신 등을 통하여 외부에서 추출된 제1생체신호를 수신하여 간접적으로 입력 받을 수 있다. 제1생체신호 입력(S310)은 환자의 특정 조작 없이도 주기적 또는 연속적으로 이루어질 수 있다.

둘째, 질병 및 생체신호 간의 관계에 관하여 기 설정된 제1관계정보를 이용하여 상기 제1생체신호로부터 의심되는 의심질병을 검진하는 데 필요한 제2생체신호의 종류를 특정한다(S320). 실시예에 따라 이 과정은 더 구체적인 하위 단계를 통하여 수행될 수 있는데, 이는 뒤에서 자세히 설명할 것이다.

셋째, 상기 제1생체신호 및 상기 제2생체신호 간의 관계에 관하여 기 설정된 제2관계정보를 이용하여 상기 제1생체신호로부터 상기 제2생체신호의 값을 추정한다(S330). 생체신호 추정의 개념을 설명하기 위하여 뒤에서 벡터(vector)의 개념을 이용하여 본 발명의 일 실시예를 종래 기술과 대비하며 자세히 설명할 것이다.

넷째, 상기 제1생체신호, 상기 제2생체신호 및 상기 제1관계정보를 이용하여 상기 의심질병에 관한 검진결과를 산출한다(S340). 제1관계정보 및 생체신호를 이용한 검진결과 산출의 개념에 대해서는 뒤에서 더 자세히 설명한다.

다섯째, 상기 검진결과를 출력한다(S350). 검진결과는 디스플레이, 스피커, 프린터 등으로 직접 출력되거나, 또는 유무선 통신 등을 통하여 외부로 검진결과를 송신하는 방식으로 간접적으로 출력될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 질병 검진 방법에서 제2생체신호의 종류를 특정하는 단계(S320)의 흐름을 구체적으로 도시한 것이다.

먼저, 상기 제1생체신호 중 정상범위를 벗어나는 이상신호가 있는지 검출한다(S322). 이를 위하여 제1관계정보 저장부(120)는 소정의 제1생체신호의 정상범위에 관한 정보를 미리 입력 받아 저장하고 있다. 예를 들어 수축기 혈압의 정상범 위가 140mmHg 이하 라거나, 성인의 휴식시 심박수의 정상범위가 분당 60~80회라는 식으로 제1생체신호의 정상범위를 설정할 수 있다. 이러한 정보를 이용하면, 입력된 수축기 혈압이 160mmHg인 경우 정상범위를 벗어나는 것이라고 판단할 수 있다. 이상신호 존재여부에 대한 판단은 하나의 신호씩 순차적으로 또는 동시에 이루어질 수 있다.

다음으로, 상기 제1관계정보를 이용하여 상기 이상신호에 대응하는 상기 의심질병을 도출한다(S324). 이러한 과정은 제2생체신호 특정부(130)가 이전 단계(S322)에서 검출된 이상신호 및 제1관계정보 저장부(120)에 저장된 정보를 이용하여 처리할 수 있다. 제1관계정보 저장부(110)에 심혈관계 질병의 목록과 각 질병에 따른 증상으로 동맥맥파속도(PWV), 수축기 혈압, 심박수, 혈류속도, 산소포화도 등의 제1생체신호 수치범위가 저장되어 있다고 하면, 입력된 제1생체신호의 값에 따라 대응되는 의심질병의 임시적인 목록을 얻을 수 있다. 예컨대 수축기 혈압이 160mmHg인 경우 동맥경화와 고혈압이 의심된다는 식으로 일종의 가설로서의 임시적 의심질병 도출이 가능한 것이다.

다음으로, 상기 제1관계정보를 이용하여 상기 의심질병에 대하여 상기 이상신호와 관련이 있는 제2생체신호를 특정한다(S326). 여기서 사용되는 제1관계정보의 예시적인 실시예로서 심혈관계 질환의 검진에 사용되는 생체신호들의 종류를 아래 표 1과 같이 제시하였다.

	동맥경화	부정맥	협심증
동맥맥파속도(PWV)	○	○
혈압(BP)	○		○
심전도 파형(ECG)	○	○
맥파(PPG)		○
산소포화도			○

심혈관계 질환 발병여부의 판단에 있어서, 심전도 파형(ECG)이 이상신호로 검출된 경우(S322), 동맥경화, 부정맥을 임시적인 의심질병으로 도출할 수 있다(S324). 이 때 심전도 파형(ECG)과 함께 이들 의심질병의 진단에 사용될 생체신호를 도출하기 위하여 제1관계정보를 이용할 수 있다. 표 1에 따르면 동맥경화의 진단에는 동맥맥파속도(PWV), 혈압(BP), 심전도 파형(ECG)이라는 생체신호가, 부정맥 검진에는 동맥맥파속도(PWV), 심전도 파형(ECG), 맥파(PPG)라는 생체신호가 필요하다는 것을 확인할 수 있다. 이 때 혈압(BP)이 제1생체신호에 포함되어 있지 않은 경우, 혈압(BP)은 동맥경화라는 질병을 검진하는 데 필요한 제2생체신호라고 특정될 수 있는 것이다(S326).

본 실시예에서는 심전도 파형(ECG)이라는 이상신호에 대하여 혈압(BP)라는 하나의 생체신호만이 제2생체신호로 특정되었지만, 실시예에 따라서는 제2생체신호로 둘 이상의 생체신호가 특정될 수도 있다.

도 5는 종래 기술에 따른 생체신호의 조합 나열을 도시한 개념도이다. 여기서 제시하는 종래 기술은 생체신호 추정 내지 융합 도출이 아닌 단순한 조합 나열 기능만을 제공한다. 도 5를 참조하면, 복수의 생체신호로 생체신호 A(510), 생체신호 B(520) 등 2개의 제1생체신호가 입력된다. 생체신호 A(510)의 측정 결과 M_A라는 값이 검출되고 생체신호 B(520)의 측정 결과 M_B라는 값이 검출될 경우, 종래 기술은 이러한 2개의 입력 값에 대하여 단순히 (M_A, M_B)(530)라는 2차원 벡터 값을 결과로 제시한다. 측정된 제1생체신호로부터 측정되지 않은 제2생체신호를 추정 내지 융합 도출하여 새로운 정보를 생성 내지 출력하는 것이 아니라는 점에서, 이러한 종래 기술은 복수의 생체신호를 처리한다고 하더라도 생체신호 추정 내지 융합 도출의 개념을 구현했다고 볼 수는 없다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 새로운 생체신호의 추정(S330)을 도시한 개념도이다. 여기서 제시하는 생체신호 추정 내지 융합 도출은 단순한 조합 나열 기능이 아닌 직접 측정되지 않았던 새로운 생체신호인 제2생체신호를 간접적으로 생성하는 것을 의미한다. 본 발명의 실시예에서 이러한 제2생체신호의 추정 과정(S330)은 제2생체신호 추정부(150)에서 수행되며, 이 과정(S330)에는 제2관계정보 저장부(140)에 저장된 제2관계정보가 사용될 수 있다. 제2생체신호는 추후 제1생체신호와 함께 사용되어 의심질병에 대한 검진결과 산출에 있어서의 판단 근거가 될 수 있다(S340).

도 6을 참조하면, 복수의 생체신호로 제1생체신호 A(610), 제1생체신호 B(620) 등 2개 제1생체신호가 입력되며, 제1생체신호 A(610)는 M_A라는 값으로, 제1생체신호 B(620)는 M_B라는 값으로 측정된다. 여기서 입력되는 제1생체신호는 도 5에 나타난 종래 기술의 경우와 동일하다. 그러나, 생체신호 추정 과정(S330)에 따르면, 생체신호 추정 내지 융합 도출을 처리하는 함수는 제1생체신호의 값인 M_A 및 M_B를 입력으로 받아, 제2관계정보 저장부(140)에 저장된 제2관계정보를 참조하여 이러한 입력에 대응하는 제2생체신호(630)의 값 F_C를 출력한다. 여기에 입력 값을 조합 나열하는 개념을 추가하면, 생체신호 추정 과정은 2개의 제1생체신호(610, 620)를 입력으로 받아 그것을 이용하여 융합 도출한 제2생체신호(630)를 추가한 (M_A, M_B, F_C)(640)라는 3차원 벡터 값을 결과로 제시하는 것이다. 의심질병 검진에 필요한 모든 생체신호를 포함하는 3차원 벡터 (M_A, M_B _, F_C)(640)는 실제 진단에 사용되는 유용한 정보가 될 수 있다.

도 7은 측정된 생체신호의 예시로 심전도(ElectroCardioGram, ECG) 및 맥파(Photo Plethysmo Graphy, PPG)의 파형과 맥파전달시간(Pulse Transmit Time, PTT)을 도시한 것이다. 심전도(ECG)(710)란 심근의 탈분극과 재분극에 의하여 일어나는 심박동의 전위 변화에 관한 것으로, 협심증, 심근경색, 부정맥, 전해질이상 등의 진단, 수술 중 심장이상 감시 등에 널리 사용되는 생체신호이다. 맥파(720)란 심장 수축을 통한 혈액 공급 과정에서 대동맥에 발생한 압력 변동을 파형으로 표현한 것으로, 심장질환이나 혈관질환을 진단하는데 널리 사용되는 생체신호이며, PPG는 맥파를 검출하기 위한 방법의 하나이다. 한편, 맥파전달시간(PTT)이란 두 동맥 박동처 사이를 맥파가 이동하는 데 걸리는 시간에 관한 것으로, 심전도(ECG)에서 정점(peak)이 측정된 시간와 맥파(PPG)에서 정점이 측정된 시간 간의 차이로 표현할 수 있다. 여기서 심전도(ECG) 및 맥파(PPG)는 제1생체신호에 해당하며, 맥파전달시간(PTT)은 제1생체신호 간의 관계로부터 도출된 일종의 융합변수이다. 실시예에 따라 제2생체신호 추정 과정(S330)에는 이와 같이 복수의 제1생체신호로부터 도출된 융합변수가 제2생체신호의 추정에 사용될 수 있다.

도 8은 제2관계정보의 예시로 맥파전달시간(PTT)과 혈압 간의 상관관계를 도시한 것이다. 이러한 상관관계에 관한 정보는 제2관계정보로서 2관계정보 저장부(140)에 저장될 수 있다. 도 8a는 맥파전달시간(PTT)과 수축기 혈압, 도 8b는 맥파전달시간(PTT)과 이완기 혈압 간의 관계를 나타내었다는 점이 다를 뿐, 제2관계정보를 이용한 제2생체신호 추정의 개념은 동일하다.

실시예에 따라서는 제2관계정보가 상기 제1생체신호 간의 관계로부터 도출되는 융합변수와 상기 제2생체신호 간의 회귀분석 결과를 포함하도록 결정할 수 있다. 도 8을 참조하면, PPG 방법(PPG method)으로 측정한 맥파전달시간(PTT)와 수축기 혈압의 분포(810, 815)로부터 얻은 회귀직선(820, 825)과, 압력 방법(pressure method)으로 측정한 맥파전달시간(PTT)와 수축기 혈압의 분포(830, 835)로부터 얻은 회귀직선(840, 845)을 확인할 수 있다. 예컨대 이렇게 획득된 회귀직선의 결정계수(coefficient of determination)가 기 설정된 일정 수준 이상으로 맥파전달시간(PTT)과 혈압(BP) 간의 관계를 잘 설명하는 경우라면, 특정 맥파전달시간(PTT)에 대응되는 회귀직선 상의 혈압(BP)을 제2생체신호의 값으로 추정하는 것이 가능하다. 이와 같이 혈압(BP) 수치와 관계없는 제1생체신호인 심전도(ECG)와 맥파(PPG)를 이용하여 새로운 제2생체신호인 혈압(BP)을 도출하는 과정은, 복수의 제1생체신호를 융합하여 새로운 제2생체신호를 도출한 예라고 볼 수 있다.

도 9는 복수의 제1생체신호로부터 제2생체신호를 추정한 결과를 도시한 개념도이다. 이와 관련하여 도 6과의 비교와 함께 두 가지의 실시예를 통하여 설명이 이루어질 것이다.

도 9a는 제1생체신호인 심전도(ECG) 및 맥파(PPG)로부터 제2생체신호인 혈압(BP)을 추정한 결과를 도시한 개념도이다. 도 6과 도 9를 비교해 보면, 제1생체신호 A(610)로 심전도(ECG)(910)가, 제1생체신호 B(620)로 맥파(PPG)가 각각 입력 되었고, 심전도(ECG)(910)는 M_A라는 값으로, 맥파(PPG)는 M_B라는 값으로 측정되었음을 알 수 있다.

도 9b는 제1생체신호인 체온 및 심전도(ECG)로부터 제2생체신호인 호흡수를 추정한 결과를 도시한 개념도이다. 도 6과 도 9를 비교해 보면, 제1생체신호 A(610)로 체온(960)이, 제1생체신호 B(620)로 심전도(ECG)가 각각 입력 되었고, 체온(960)는 M_A라는 값으로, 심전도(ECG)는 M_B라는 값으로 측정되었음을 알 수 있다.

이와 마찬가지로, 제2생체신호 추정 과정(S330)은 다양한 종류의 제1생체신호 및 제2생체신호 간의 제2관계정보에 기반하여 제1생체신호의 값으로부터 제2생체신호의 값을 추정함으로써 이루어지게 된다.

도 10은 제1관계정보로서 수축기 혈압 및 심박수와 동맥경화 위험도 간의 관계를 도시한 것이다. 도시된 곡면은 검진결과 산충에 사용되는 일종의 함수를 의미한다. x축에 도시된 수축기 혈압(1010), y축에 도시된 심박수(1020) 값이 입력되면, 대응하는 z축의 값이 동맥경화 위험도(1030)가 되는 것이다. 제1관계정보를 설정하기에 따라서 의심질병의 위험도 외에 다른 형태의 검진결과도 다양하게 생성할 수 있다.

도 10을 참조하면, 입력 받은 심혈관계의 제1생체신호 중에서(S310), 정상 범위를 벗어난 160mmHg로 측정된 수축기 혈압(510)을 이상신호로 검출하고(S322), 160mmHg이라는 수축기 혈압 측정치로부터 의심되는 질병 중 동맥경화를 의심질병으로 도출한 후(S324), 제1관계정보를 이용하여 동맥경화의 위험도를 판정하기 위해서는 제1생체신호 입력부(110)에서 입력되지 않은 심박수(520)라는 제2생체신호가 더 필요하다는 사실로부터 제2생체신호의 종류를 특정(S326)했다는 것을 확인할 수 있다. 그리고, 160mmHg의 수축기 혈압(1010)인 제1생체신호의 값과 분당 120회의 심박수(1020)인 제2생체신호의 값으로부터 동맥경화 위험도(1030) 50(%)라는 검진결과를 산출하고(S340), 이를 수축기 혈압(1010), 심박수(1020) 측정 값과 함께 3차원 벡터(1040) 형태로 출력하는 것(S350)도 확인할 수 있다.

본 실시형태의 모듈, 기능 블록들 또는 수단들은 전자 회로, 집적 회로, ASIC (Application Specific Integrated Circuit) 등 공지된 다양한 소자들로 구현될 수 있으며, 각각 별개로 구현되거나 2 이상이 하나로 통합되어 구현될 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 이해를 위하여 그 실시예를 기술하였으나, 당업자라면 알 수 있듯이, 본 발명은 본 명세서에서 기술된 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형, 변경 및 대체될 수 있다. 예를 들어, 문자 대신 기타 LCD 등 디스플레이에 의해 표시될 수 있는 그림, 영상 등에도 본 발명의 기술이 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 사상 및 범주에 속하는 모든 변형 및 변경을 특허청구범위에 의하여 모두 포괄하고자 한다.

도 1은 본 발명의 실시예예 따른 질병 검진 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 질병 검진 방법에서 제2생체신호의 종류를 특정하는 단계의 흐름을 구체적으로 도시한 것이다.

도 5는 종래 기술에 따른 생체신호의 조합 나열을 도시한 개념도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 새로운 생체신호의 추정을 도시한 개념도이다.

도 7은 측정된 생체신호의 예시로 심전도(ElectroCardioGram, ECG) 및 맥파(PhotoPlethysmoGram, PPG)의 파형과 맥파전달시간(Pulse Transmit Time, PTT)을 도시한 것이다.

도 8은 제2관계정보의 예시로 맥파전달시간(PTT)과 혈압 간의 상관관계를 도시한 것이다.

도 9는 복수의 제1생체신호로부터 제2생체신호를 추정한 결과를 도시한 개념도이다.

도 10은 제1관계정보로서 수축기 혈압 및 심박수와 동맥경화 위험도 간의 관계를 도시한 것이다.

Claims

제1생체신호를 입력 받는 제1생체신호 입력부와,

질병 및 생체신호 간의 관계에 관하여 기 설정된 제1관계정보를 저장하는 제1관계정보 저장부와,

상기 제1관계정보를 이용하여 상기 제1생체신호로부터 의심되는 의심질병을 검진하는 데 필요한 제2생체신호의 종류를 특정하는 제2생체신호 특정부와,

상기 제1생체신호 및 상기 제2생체신호 간의 관계에 관하여 기 설정된 제2관계정보를 저장하는 제2관계정보 저장부와,

상기 제2관계정보를 이용하여 상기 제1생체신호로부터 상기 제2생체신호의 값을 추정하는 제2생체신호 추정부와,

상기 제1생체신호, 상기 제2생체신호 및 상기 제1관계정보를 이용하여 상기 의심질병에 관한 검진결과를 산출하는 검진결과 산출부, 및

상기 검진결과를 출력하는 검진결과 출력부

를 포함하는 생체신호 추정을 통한 질병 검진 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제1생체신호는 서로 다른 복수의 생체신호이며,

상기 제2관계정보는 상기 제1생체신호 간의 관계로부터 도출되는 융합변수 와 상기 제2생체신호 간의 회귀분석 결과를 포함하는

생체신호 추정을 통한 질병 검진 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제2생체신호 특정부는,

상기 제1생체신호 중 정상범위를 벗어나는 이상신호가 있는지 검출하고,

상기 제1관계정보를 이용하여 상기 이상신호에 대응하는 상기 의심질병을 도출하며,

상기 제1관계정보를 이용하여 상기 의심질병에 대하여 상기 이상신호와 관련이 있는 제2생체신호를 특정하는

생체신호 추정을 통한 질병 검진 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제1생체신호 입력부는 센서를 포함하는 휴대용 단말로부터 상기 제1생체신호를 유무선 통신으로 입력 받으며,

상기 검진결과 출력부는 상기 휴대용 단말에 상기 검진결과를 유무선 통신으로 출력하는

생체신호 추정을 통한 질병 검진 장치.
제1생체신호를 입력 받는 제1단계와,

질병 및 생체신호 간의 관계에 관하여 기 설정된 제1관계정보를 이용하여 상기 제1생체신호로부터 의심되는 의심질병을 검진하는 데 필요한 제2생체신호의 종류를 특정하는 제2단계와,

상기 제1생체신호 및 상기 제2생체신호 간의 관계에 관하여 기 설정된 제2관계정보를 이용하여 상기 제1생체신호로부터 상기 제2생체신호의 값을 추정하는 제3단계와,

상기 제1생체신호, 상기 제2생체신호 및 상기 제1관계정보를 이용하여 상기 의심질병에 관한 검진결과를 산출하는 제4단계, 및

상기 검진결과를 출력하는 제5단계

를 포함하는 생체신호 추정을 통한 질병 검진 방법.
제 5항에 있어서,

상기 제1생체신호는 서로 다른 복수의 생체신호이며,

상기 제2관계정보는 상기 제1생체신호 간의 관계로부터 도출되는 융합변수와 상기 제2생체신호 간의 회귀분석 결과를 포함하는

생체신호 추정을 통한 질병 검진 방법.
제 5항에 있어서,

상기 제2단계는,

상기 제1생체신호 중 정상범위를 벗어나는 이상신호가 있는지 검출하는 단계와,

상기 제1관계정보를 이용하여 상기 이상신호에 대응하는 상기 의심질병을 도출하는 단계, 및

상기 제1관계정보를 이용하여 상기 의심질병에 대하여 상기 이상신호와 관련이 있는 제2생체신호를 특정하는 단계

를 포함하는 생체신호 추정을 통한 질병 검진 방법.
제 5항에 있어서,

상기 제1단계는 센서를 포함하는 휴대용 단말로부터 상기 제1생체신호를 유무선 통신으로 입력 받으며,

상기 제5단계는 상기 휴대용 단말에 상기 검진결과를 유무선 통신으로 출력하는

생체신호 추정을 통한 질병 검진 방법.
제 5항에 있어서,

상기 제1관계정보는,

양의학에서 바라보는 맥박, 호흡, 체온, 혈압, 혈당 중 적어도 하나에 대한 생체 신호의 관점과, 한의학에서 바라보는 경락, 경혈, 봉한 중 적어도 하나에 대한 생체 신호의 관점에 따른 질병 및 생체신호 간의 관계가 별도로 설정된

생체신호 추정을 통한 질병 검진 방법.
제 5항에 있어서,

상기 제1관계정보는 상기 생체신호의 수치범위에 따른 상기 질병의 위험도에 관한 정보를 포함하며,

상기 검진결과는 상기 의심질병의 종류 또는 위험도에 관한 정보를 포함하는

생체신호 추정을 통한 질병 검진 방법.
제 10항에 있어서,

상기 제1생체신호는 심전도 및 맥파를 포함하고,

상기 제2생체신호는 혈압을 포함하며,

상기 질병은 심혈관계 질환인

생체신호 추정을 통한 질병 검진 방법.
제 10항에 있어서,

상기 제1생체신호는 체온 및 심전도를 포함하고,

상기 제2생체신호는 호흡수를 포함하며,

상기 질병은 갑상선 관련 질환인

생체신호 추정을 통한 질병 검진 방법.