KR101218618B1 - 세타 대역 주파수 성분의 다양성을 이용한 치매 진단 장치 - Google Patents

세타 대역 주파수 성분의 다양성을 이용한 치매 진단 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 치매 진단 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 피검사자의 다양한 동작, 특히 눈을 감은 휴식상태와 주의 집중 동작 또는 안구 움직임 동작 중 뇌파를 측정하고 측정된 뇌파의 특성을 분석하여 치매를 조기 진단하고 모니터링하는 진단 장치에 관한 것이다. 특히, 세타 대역(4-12Hz)의 주파수 성분의 변환 특징을 추출하여 치매 환자의 치매를 조기에 진단할 수 있는 치매 진단 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 치매 진단 장치는 뇌파를 분석하여 치매를 진단하는 장치로서 피검사자가 소정의 동작를 취하도록 하기 위한 제어부 및 피검사자가 상기 동작을 취하는 동안 뇌파를 측정하고, 상기 측정된 뇌파에서 세타 대역의 주파수 성분을 추출하여 피검사자의 치매상태를 조기에 진단하고 모니터링하는 치매 진단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Figure R1020050079951
치매, 뇌파, 조기, 진단, 알쯔하이머

Description

세타 대역 주파수 성분의 다양성을 이용한 치매 진단 장치{Diagnostic apparatus for diagnosing Alzheimer's disease using theta rhythm heterogeneity}
도 1은 치매가 중등도 이상으로 진행된 치매 환자의 휴식 상태 중 측정된 뇌파와 정상인의 휴식 상태 중 측정된 뇌파를 도시하고 있다.
도 2는 치매 초기 환자의 휴식 상태 중 측정된 뇌파와 정상인이 눈을 감고 휴식 상태 중 측정된 뇌파를 도시하고 있다.
도 3은 치매 초기 환자가 주의를 집중하고 있는 동작 중 측정된 뇌파와 정상인이 주의를 집중하고 있는 동작 중 측정된 뇌파를 도시하고 있다.
도 4는 치매 초기 환자가 안구를 움직이는 동작(overt eye movement) 중 측정된 뇌파와 정상인이 안구를 움직이는 동작 중 측정된 뇌파를 도시하고 있다.
도 5는 치매 초기 환자가 팔다리를 움직이는 동작 중 측정된 뇌파와 정상인이 팔다리를 움직이는 동작 중 측정된 뇌파를 도시하고 있다.
도 6은 치매도가 중등도 이상으로 진행된 치매 환자가 주의를 집중하고 있는 동작 중 측정된 뇌파와 정상인이 주의를 집중하고 있는 동작 중 측정된 뇌파를 도시하고 있다.
도 7은 치매도가 중등도 이상으로 진행된 환자가 안구를 움직이는 동작 중 측정된 뇌파와 정상인이 안구를 움직이는 동작 중 측정된 뇌파를 도시하고 있다.
도 8은 치매도가 중등도 이상으로 진행된 환자가 팔다리를 움직이는 동작 중 측정된 뇌파와 정상인이 팔다리를 움직이는 동작 중 측정된 뇌파를 도시하고 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 상응하는 치매 진단 장치의 기능 블록도를 도시하고 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 상응하는 정보 제어부의 기능 블록도를 도시하고 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 상응하는 치매 진단부의 기능 블록도를 도시하고 있다.
도 12를 참고로 본 발명의 일 실시예에 상응하는 판단부의 기능 블록도가 설명되어 있다.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
10 : 사용자 인터페이스부 12 : 동작 제어부
14 : 출력부 16 : 치매 진단부
본 발명은 치매 진단 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 피검사자의 다양한 동작, 눈을 감은 휴식 상태와 주의 집중 또는 안구 움직임 동작 중 뇌파를 측정하고 측정된 뇌파에서 세타 대역(4-12Hz)에서 뇌파활동이 동작 상태에 따라 증가 또는 감소하는 다양한 특징을 추출하여 치매 환자의 치매를 조기에 진단할 수 있는 치매 진단 장치에 관한 것이다.
전 세계적으로 고령화가 급속히 진행 중에 있으며 이와 함께 치매 환자도 급격히 증가하고 있다. 따라서 치매 환자를 관리하고 치료하기 위해 경제적 비용이 기하급수적으로 증가할 것은 명확하다.
최근 들어, 치매증상이 나타나는 것을 지연하고 개선할 수 있는 치료약들이 개발되고 있으며 더욱 효능이 개선된 치료약들을 개발하기 위한 투자와 노력이 계속되고 있다. 그러나 상기 치료약은 치매의 초기 단계에 사용해야 효능이 있기 때문에 치매의 조기 진단과 조기 치료가 핵심적인 이슈가 되고 있다.
치매를 진단하기 위해 심리학적인 문진을 통한 치매 진단 방법이 일반적으로 행하여지고 있다. 그러나 심리학적인 문진을 통한 치매 진단 방법으로는 치매의 상태를 검사하고 진단하는데 수일 동안의 시간과 많은 비용이 소요된다. 더구나 상기 심리학적인 문진을 통한 치매 진단 방법은 임상적 증상이 나타나기 전에 치매의 초기 상태를 진단할 수 없다는 단점을 가지고 있다.
현재 계속해서 연구가 진행되고 있는, 치매를 진단하기 위한 또 다른 종래의 기술들은 fMRI 또는 PET를 이용하여 뇌영상 촬영하여 치매 진행 정도를 진단하는 방법과 치매 환자로부터 추출한 혈액이나 뇌척수액을 분석하여 치매 진행 정도를 진단하는 바이오마커(Bio-marker) 방법, 뇌파(EEG)를 측정하여 치매를 진단하는 방법 등이 존재한다.
치매의 초기 상태에서 뇌에서 아세틸콜린 관련 기능의 이상 현상은 많은 실험적 증거로 증명되었으며, 아세틸콜린과 베타아밀로이드 사이의 긴밀한 관계도 실험적으로 확인되고 있다. 뇌 안의 베타 아밀로이드 또는 아세틸콜린의 변화를 PET을 이용한 뇌영상 촬영기술을 이용하여 측정하여 치매를 조기에 진단할 수 있는 기술이 개발 중이다. 그러나 뇌영상 촬영 방식에 대한 기술 개발이 완료된 후에도 장비가 고가이므로 널리 사용되는데 제한이 있다.
바이오마커 방법은 치매 환자로부터 직접적으로 혈액이나 뇌척수액을 추출하는데 고통이 뒤따르며, 추출한 혈액이나 뇌척수액을 분석하여 치매 진행 상태를 진단하는데 상당한 시간이 소요되는 단점이 있다.
한편 뇌파(EEG)를 측정하여 치매를 진단하는 방법은 치매 환자의 배경 뇌파 또는 휴식 뇌파를 측정하고 측정된 뇌파를 정상인의 배경뇌파 또는 휴식 뇌파와 비교하여 피검사자의 치매를 진단한다. 상기 배경 뇌파 또는 휴식 뇌파는 의자에 눈을 감고 가만히 앉아있을 때의 뇌파를 의미한다. 종래의 기술에 의하면 측정된 뇌파는 주파수 성분에 따라, 델타(0-4Hz), 세타(4-8Hz), 알파(8-12Hz), 베타(15-30Hz), 그리고 감마(30-60Hz) 대역으로 구분하고 있다.
도 1은 치매가 중등도 이상으로 진행된 치매 환자의 휴식 상태 중 측정된 뇌파와 정상인의 휴식 상태 중 측정된 뇌파를 도시하고 있다. 도 1의 (a) 중 아래의 파형은 눈을 감고 휴식 상태 중 시간 축상에서 측정된, 치매도가 중등도 이상으로 진행된 환자의 뇌파를 도시하고 있으며 위의 파형은 정상인의 뇌파를 도시하고 있다. 도 1의 (b)는 눈을 감고 휴식 상태 중 주파수 축상에서 측정된, 치매도가 중 등도 이상으로 진행된 환자의 세타 대역의 주파수 성분(1)과 정상인의 세타 대역의 주파수 성분(2)을 도시하고 있다. 도 1의 (a)와 (b)를 참고하여, 눈을 감고 휴식을 취하는 동작 중 측정된, 치매도가 중등도 이상으로 진행된 환자의 세타 대역의 주파수 성분의 크기는 정상인의 세타 대역의 주파수 성분의 크기보다 크게 나타난다.
도 2는 치매 초기 환자가 눈을 감고 휴식 상태 중 측정된 뇌파와 정상인이 눈을 감고 휴식 상태 중 측정된 뇌파를 도시하고 있다. 도 2의 (a) 중 아래의 파형은 눈을 감고 휴식 상태 중 시간 축상에서 측정된 치매 초기 환자의 뇌파를 도시하고 있으며, 위의 파형은 정상인의 뇌파를 도시하고 있다. 도 2의 (b)는 눈을 감고 휴식 상태 중 주파수 축상에서 측정된 치매 초기 환자의 세타 대역의 주파수 성분(1)과 정상인의 세타 대역의 주파수 성분(2)을 도시하고 있다. 도 2의 (a)와 (b)를 참고하여, 눈을 감고 휴식을 취하는 동작 중 측정된 치매 초기 환자의 세타 대역의 주파수 성분의 크기와 정상인의 세타 대역의 주파수 성분의 크기는 크게 차이가 없다.
지금까지 델타(delta), 세타(theta), 알파(alpha), 베타(beta), 그리고 감마(gamma) 대역의 주파수 성분들의 생성 원리와 생리학적인 의미 및 역할은 잘 알려져 있지 않다. 따라서, 뇌파를 측정하여 치매 환자의 치매를 진단하는 방법에서 통상적으로 각 대역의 주파수 성분들은 치매 환자의 행동에 무관하게 각각 하나로 생각되어 왔으며, 따라서 통상적으로 피검사자의 배경 뇌파 또는 휴식 뇌파 중 세타 대역의 주파수 성분을 정상인의 배경 뇌파 또는 휴식 뇌파 중 세타 대역의 주파수 성분과 비교하여 세타 대역 뇌파 활동이 증가한 경우 치매 환자로 진단하였다.
그러나, 도 2를 참고로 설명한 것과 같이, 치매 초기 환자에게서는 세타 대역의 주파수 성분과 정상인의 세타 대역의 주파수 성분은 큰 차이가 없어 치매를 조기에 진단할 수 없었다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 제1 목적은 피검사자의 소정 동작을 유도하고, 상기 동작 중 측정된 뇌파에서 추출된 세타 대역의 주파수 성분으로부터 치매를 조기에 진단할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 제2 목적은 피검사자에게서 나타나는, 소정 동작 따른 세타 대역의 주파수 성분을 추출하기 위해 사용자의 소정 동작을 유도하기 위한 치매 진단 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 제3 목적은 피검사자의 소정 동작 중 나타나는 세타 대역의 주파수 성분을 추출하고, 추출된 세타 대역의 주파수 성분으로부터 치매를 조기에 진단할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위한, 뇌파를 분석하여 치매를 진단하는 장치는 피검사자의 소정 동작을 제어하기 위한 동작 제어부 및 피검사자의 상기 소정 동작 중 뇌파를 측정하고, 상기 측정된 뇌파에서 세타 대역의 주파수 성분을 추출하여 치매 환자의 치매를 조기에 진단하는 치매 진단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위한, 사용자의 소정 동작 중 측정된 뇌파를 이용하여 치매를 진단하기 위해 사용자의 동작을 유도하는 치매 진단 장치는 피검사자의 소정 동작을 제어하기 위한 사용자 명령이 입력되는 사용자 인터페이스부, 상기 사용자 명령에 응답하여 피검사자의 상기 소정 동작을 제어하는 동작 제어부 및 상기 동작 제어부를 통해 생성된 신호가 출력되는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 제3 목적을 달성하기 위한 치매 진단 장치는 피검사자의 소정 동작 중 피검사자의 뇌파를 측정하는 측정부, 상기 측정된 뇌파에서 세타 대역의 주파수 성분을 추출하는 추출부 및 상기 추출된 세타 대역의 주파수 성분과 기준 세타 대역 주파수 성분의 크기 차이에 기초하여 치매 진단 정보를 제공하는 정보 제공부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명에 따른 치매 진단 장치를 보다 구체적으로 설명한다.
도 3 내지 도 6은 치매 환자의 다양한 행동 중 측정된 뇌파에서 추출된 세타 대역의 주파수 성분을 도시하고 있다. 본 발명에서는 종래의 기술에 의한 분류방식에 따른 세타(4-8Hz) 대역과 알파(8-12Hz) 대역을 포함하는 대역(4-12Hz)을 세타 대역으로 정의한다.
이하, 안구를 움직이는 동작이란 안구의 운동을 관찰할 수 있는 안구운동을 의미한다. 또한, 주의를 집중하는 동작이란 새로운 자극에 정신을 집중하거나 숫자를 계산하는 활동을 포함하는 정신활동을 하는 경우를 의미한다. 주의를 집중하는 상태에서는 안구의 운동을 관찰할 수 없지만 뇌안의 안구 운동을 담당하는 부분의 신경 활동이 안구를 움직이는 운동과 동일하게 발생한다.
도 3은 치매 초기 환자가 주의를 집중하고 있는 동작 중 측정된 뇌파와 정상인이 주의를 집중하고 있는 동작 중 측정된 뇌파를 도시하고 있다. 도 3의 (a) 중 아래의 파형은 주의를 집중하는 동작 중 시간 축상에서 측정된 치매 초기 환자의 뇌파를 도시하고 있으며 위의 파형은 정상인의 뇌파(1)를 도시하고 있다. 도 3의 (b)는 주의를 집중하는 동작 중 주파수 축상에서 측정된 치매 초기 환자의 세타 대역의 주파수 성분(1)과 정상인의 세타 대역의 주파수 성분(2)을 도시하고 있다. 도 3의 (a)와 (b)를 참고하여, 주의를 집중하는 동작 중 측정된 치매 초기 환자의 세타 대역의 주파수 성분의 크기는 정상인의 세타 대역의 주파수 성분의 크기보다 30% 내지 40% 감쇠되어 있다.
도 4는 치매 초기 환자가 안구를 움직이는 동작 중 측정된 뇌파와 정상인이 안구를 움직이는 동작 중 측정된 뇌파를 도시하고 있다. 도 4의 (a) 중 아래의 파형은 안구를 움직이는 동작 중 시간 축상에서 측정된 치매 초기 환자의 뇌파를 도시하고 있으며 위의 파형은 정상인의 뇌파(1)를 도시하고 있다. 도 4의 (b)는 안구를 움직이는 동작 중 주파수 축상에서 측정된 치매 초기 환자의 세타 대역의 주파수 성분(1)과 정상인의 세타 대역의 주파수 성분(2)을 도시하고 있다. 도 4의 (a)와 (b)를 참고하여, 안구를 움직이는 동작 중 측정된 치매 초기 환자의 세타 대역의 주파수 성분의 크기는 정상인의 세타 대역의 주파수 성분의 크기보다 30% 내지 40% 감쇠되어 있다.
도 5는 치매 초기 환자가 팔다리를 움직이는 동작 중 측정된 뇌파와 정상인이 팔다리를 움직이는 동작 중 측정된 뇌파를 도시하고 있다. 도 5의 (a) 중 아래의 파형은 팔다리를 움직이는 동작 중 시간 축상에서 측정된 치매 초기 환자의 뇌파를 도시하고 있으며 위의 파형은 정상인의 뇌파를 도시하고 있다. 도 5의 (b)는 팔다리를 움직이는 동작 중 주파수 축상에서 측정된 치매 초기 환자의 세타 대역의 주파수 성분(1)과 정상인의 세타 대역의 주파수 성분(2)을 도시하고 있다. 도 5의 (a)와 (b)를 참고하여, 팔다리를 움직이는 동작 중 측정된 치매 초기 환자의 세타 대역의 주파수 성분의 크기와 정상인의 세타 대역의 주파수 성분의 크기는 크게 차이가 없다.
도 6은 치매도가 중등도 이상으로 진행된 치매 환자가 주의를 집중하고 있는 동작 중 측정된 뇌파와 정상인이 주의를 집중하고 있는 동작 중 측정된 뇌파를 도시하고 있다. 도 6의 (a) 중 아래의 파형은 주의를 집중하는 동작 중 시간 축상에서 측정된, 치매도가 중등도 이상으로 진행된 환자의 뇌파를 도시하고 있으며 위의 파형은 정상인의 뇌파를 도시하고 있다. 도 6의 (b)는 주의를 집중하는 동작 중 주파수 축상에서 측정된, 치매도가 중등도 이상으로 진행된 환자의 세타 대역의 주파수 성분(1)과 정상인의 세타 대역의 주파수 성분(2)을 도시하고 있다. 도 6의 (a)와 (b)를 참고하여, 주의를 집중하는 동작 중 측정된, 치매도가 중등도 이상으로 진행된 환자의 세타 대역의 주파수 성분은 거의 대부분이 사라졌음을 알 수 있다.
도 7은 치매도가 중등도 이상으로 진행된 환자가 안구를 움직이는 동작 중 측정된 뇌파와 정상인이 안구를 움직이는 동작 중 측정된 뇌파를 도시하고 있다. 도 7의 (a) 중 아래의 파형은 안구를 움직이는 동작 중 시간 축상에서 측정된, 치매도가 중등도 이상으로 진행된 환자의 뇌파를 도시하고 있으며 위의 파형은 정상인의 뇌파를 도시하고 있다. 도 7의 (b)는 안구를 움직이는 동작 중 주파수 축상에서 측정된, 치매도가 중등도 이상으로 진행된 환자의 세타 대역의 주파수 성분(1)과 정상인의 세타 대역의 주파수 성분(2)을 도시하고 있다. 도 7의 (a)와 (b)를 참고하여, 안구를 움직이는 동작 중 측정된, 치매도가 중등도 이상으로 진행된 환자의 세타 대역의 주파수 성분은 거의 대부분이 사라졌음을 알 수 있다.
도 8은 치매도가 중등도 이상으로 진행된 환자가 팔다리를 움직이는 동작 중 측정된 뇌파와 정상인이 팔다리를 움직이는 동작 중 측정된 뇌파를 도시하고 있다. 도 8의 (a) 중 아래의 파형은 팔다리를 움직이는 동작 중 시간 축상에서 측정된, 치매 도가 중등도 이상으로 진행된 환자의 뇌파를 도시하고 있으며 위의 파형은 정상인의 뇌파를 도시하고 있다. 도 8의 (b)는 팔다리를 움직이는 동작 중 주파수 축상에서 측정된, 치매도가 중등도 이상으로 진행된 환자의 세타 대역의 주파수 성분(1)과 정상인의 세타 대역의 주파수 성분(2)을 도시하고 있다. 도 8의 (a)와 (b)를 참고하여, 팔다리를 움직이는 동작 중 측정된, 치매도가 중등도 이상으로 진행된 환자의 세타 대역의 주파수 성분의 크기는 정상인의 세타 대역의 주파수 성분의 크기와 거의 동일하다.
상기 도 1 내지 도 8을 참고로, 치매 환자의 뇌파에서 추출된 세타 대역의 주파수 성분은 치매 환자의 동작 유형에 따라 서로 다르게 나타난다.
치매 초기 환자의 주의를 집중하는 동작 및 안구를 움직이는 동작 중 측정된 세타 대역의 주파수 성분 크기는 정상인의 주의를 집중하는 동작 및 안구를 움직이는 동작 중 측정된 세타 대역의 주파수 성분의 크기에 비해 30% 내지 40% 작게 측정된다. 또한, 치매 초기 환자의 휴식 뇌파(눈감고 휴식 중 측정한 뇌파) 및 팔다리를 움직이는 동작 중 측정된 뇌파의 세타 대역의 주파수 성분 크기는 정상인의 휴식 동작 및 팔다리를 움직이는 동작 중 측정된 뇌파의 세타 대역의 주파수 성분의 크기와 거의 동일하다.
한편, 치매도가 중등도 이상으로 진행된 환자의 주의를 집중하는 동작 및 안구를 움직이는 동작 중 측정된 뇌파의 세타 대역의 주파수 성분은 매우 감소하였다. 치매도가 중등도 이상으로 진행된 환자의 휴식 동작 중 측정된 세타 대역의 주파수 성분 크기는 정상인의 휴식 동작 중 측정된 세타 대역의 주파수 성분의 크기보다 증가하였다. 치매도가 중등도 이상으로 진행된 환자의 팔다리를 움직이는 동작 중 측정된 뇌파의 세타 대역의 주파수 성분 크기는 정상인의 팔다리를 움직이는 동작 중 측정된 뇌파의 세타 대역의 주파수 성분의 크기는 거의 동일하다.
상기 도 1 내지 도 8을 참고로, 치매 환자의 치매도에 따라 그리고 치매 환자의 다양한 동작 중 측정된 뇌파에서 추출된 세타 대역의 주파수 성분의 다양성에 기초하여, 본 발명의 일 실시예에 상응하는 치매 진단 장치의 기능 블록도가 도 9에 도시되어 있다.
도 9를 참고로, 본 발명의 일 실시예에 상응하는 치매 진단 장치는 사용자 인터페이스부(10), 동작 제어부(12), 출력부(14) 및 치매 진단부(16)를 포함하고 있다. 사용자 인터페이스부(10)를 통해 사용자는 피검사자(5)의 치매도를 진단하기 위한 사용자 명령이 입력된다. 사용자 인터페이스부(10)는 제1 키(미도시), 제2 키(미도시) 및 제3 키(미도시)를 포함하고 있다. 상기 제1 키를 통해 피검사자(5)의 소정 동작에 대한 동작 정보를 제공하기 위한 제1 사용자 명령이 입력되며, 상기 제2 키를 통해 피검사자(5)에 제공되는 자극을 선택하기 위한 제2 사용자 명령이 입력되며, 상기 제3 키를 통해 소정의 동작 정보와 자극들을 순차적으로 피검사자(5)에 제공하기 위한 제3 사용자 명령이 입력된다.
동작 제어부(12)는 상기 제1 사용자 명령 내지 제3 사용자 명령에 응답하여, 피검사자(5)의 동작을 제어하기 위한 동작 정보와 상기 피검사자(5)의 동작을 유도하기 위한 자극을 제공한다. 출력부(14)는 상기 동작 제어부(12)로부터 제공되는 동작 정보와 상기 동작 정보에 상응하는 동작을 유도하기 위한 자극을 출력한다. 바람직하게, 상기 출력부(14)는 디스플레이부(미도시)와 스피커부(미도시)를 포함하고 있다. 상기 디스플레이부(미도시)를 통해 피검사자(5)에 제공되는 동작 정보와 상기 동작을 유도하기 위한 자극이 디스플레이되거나 스피커부(미도시)를 통해 피검사자(5)에 제공되는 동작 정보가 오디오로 출력된다.
치매 진단부(16)는 출력부(14)를 통해 제공되는 자극에 따라 피검사자(5)의 다양한 동작 중 뇌파를 측정하고 측정된 뇌파에서 세타 대역의 주파수 성분을 추출하여 피검사자(5)의 치매도를 판단하기 위한 정보를 제공하거나 피검사자(5)의 치매도를 판단한다. 치매 진단부(16)를 통해 제공되는 치매도 판단 정보 또는 치매도 판단 결과는 출력부(14)를 통해 출력된다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 상응하는 동작 제어부의 기능 블록도를 도시 하고 있다. 도 10을 참고로, 상기 동작 제어부는 자동 제어부(20), 메모리부(22), 동작 정보 제어부(24), 자극 제어부(26)를 포함하고 있다.
사용자 인터페이스부(10)의 제1 키를 통해 피검사자(5)의 동작을 제어하기 위한 동작 정보에 대한 제1 사용자 명령이 입력되면, 동작 정보 제어부(24)는 상기 제1 사용자 명령에 상응하는 동작 정보를 출력부(14)로 제공한다. 한편, 사용자 인터페이스부(10)의 제2 키를 통해 피검사자(5)의 동작을 유도하기 위한 제2 사용자 명령이 입력되면, 자극 제어부(26)는 상기 제2 사용자 명령에 상응하는 자극을 출력부(14)로 제공한다.
메모리부(22)에는 피검사자(5)의 동작 정보와 동작 정보에 상응하는 피검사자(5)의 동작을 유도하기 위한 자극을 발생시키는 신호 정보가 저장되어 있다. 예를 들어, 메모리부(22)에는 피검사자가 눈을 감고 휴식하는 동작, 주의를 집중하는 동작, 안구를 움직이는 동작, 팔다리를 움직이는 동작에 대한 정보를 저장하고 있으며, 상기 제1 사용자 명령에 상응하는 동작 정보를 출력부에 디스플레이하거나 오디오 신호로 출력한다. 또한, 메모리부(22)에는 피검사자(5)의 안구를 수평으로 움직이는 동작을 유도하기 위한 시각 자극에 대한 신호 정보, 주의 집중 동작 유발 자극, 시각성 동작 자극(optokinetic stimulation), 머리의 수평적 회전을 유도하기 위한 자극, 냉온(caloric) 자극, 오드볼(oddball) 시청각 자극 등에 대한 신호 정보 및 제어 정보가 저장되어 있으며, 상기 제2 사용자 명령에 상응하는 자극을 발생하기 위한 신호 정보가 출력부(14)로 제공된다.
한편, 사용자 인터페이스부(10)의 제3 키를 통해 입력되는 제3 사용자 명령에 응답하여, 자동 제어부(20)는 메모리부(22)에 저장되어 있는 소정 패턴의 동작 정보와 상기 동작을 유도하기 위한 자극에 대한 신호 정보가 순차적으로 출력부(14)로 제공된다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 상응하는 치매 진단부의 기능 블록도를 도시하고 있다. 도 11을 참고로, 측정부(30)는 피검사자(5)의 다양한 동작 중 피검사자(5)의 뇌파를 측정한다. 상기 측정부(30)는 뇌파를 측정하기 위한 센서(EEG센서)들을 구비하고 있으며, 상기 센서를 국제표준 10-20 방식에 따라 피검사자(5)의 머리 피부에 부착하거나 상기 센서들이 부착된 뇌파 측정용 모자를 피검사자의 머리에 착용시켜 피검사자의 뇌파를 측정한다. 바람직하게, 측정부(30)는 피검사자의 뇌파를 측정하는 동시에, 피검사자의 안구 운동을 측정하기 위해 피검사자의 양안 주변에 안구 움직임을 측정하기 위한 센서를 더 포함한다.
상기 측정부(30)에서 측정된, 피검사자(5)의 다양한 동작 중 뇌파는 약한 신호이기 때문에 측정된 뇌파 신호는 증폭부(31)에서 증폭된다. 추출부(33)는 상기 증폭된 뇌파 신호에서 세타 대역의 주파수 성분을 추출한다.
상기 추출된 세타 대역의 주파수 성분은 아날로그/디지털 변환부(34)를 통해 디지털 신호로 변환되며, 상기 변환된 디지털 신호는 정보 제공부(35)로 제공된다. 정보 제공부(35)는 피검사자의 소정 동작 중 측정된 뇌파에서 추출된 세타 대역의 주파수 성분과 상기 소정 동작에 상응하는 정상인의 기준 세타 대역의 주파수 성분을 메모리부(36)로부터 획득하여 출력부(38)로 제공한다. 정보 제공부(35)는 피검사자의 소정 동작 중 측정된 뇌파에서 추출된 세타 대역의 주파수 성분과 상기 소정 동작에 상응하는 정상인의 기준 세타 대역의 주파수 성분을 동일한 주파수 축과 동일한 전력 축에 소정 포맷으로 재구성한다.
판단부(37)는 정보 제공부(35)에서 제공된 피검사자의 소정 동작 중 측정된 뇌파에서 추출된 세타 대역의 주파수 성분과 상기 소정 동작에 상응하는 정상인의 기준 세타 대역의 주파수 성분을 이용하여 피검사자(5)의 치매도를 판단한다. 도 12을 참고로 본 발명의 일 실시예에 상응하는 판단부(37)의 기능 블록도가 설명되어 있다.
도 12를 참고로, 계산부(40)는 정보 제공부(35)로부터 제공된 피검사자의 소정 동작 중 측정된 뇌파에서 추출된 세타 대역의 주파수 성분과 상기 소정 동작에 상응하는 정상인의 기준 세타 대역의 주파수 성분의 크기 차이를 계산한다. 매핑부(42)는 상기 계산된 크기 차이를 치매도를 나타내는 소정 단위의 임계값에 매핑한다. 예를 들어, 메모리부(36)에는 소정 동작에 상응하는, 피검사자(5)의 세타 대역의 주파수 성분과 정상인의 기준 세타 대역의 주파수 성분의 크기 차이가 소정 단위의 임계값으로 저장되어 있으며, 매핑부(42)는 계산부(40)에서 계산된 크기 차이를 상기 소정 단위의 임계값에 매핑한다.
치매도 판단부(44)는 상기 매핑된 임계값에 기초하여 피검사자의 치매도를 초기, 중기, 말기로 판단한다. 또한 상기 매핑된 임계값과 비교하여 점수화된 형태로 치매의 상태를 판단한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따른 치매 진단 장치는 피검사자의 다양한 동작 중 측정된 세타 대역의 다양한 주파수 성분을 정상인의 세타 대역의 주파수 성분과 비교함으로써, 치매를 조기에 진단할 수 있는 정보를 제공하거나 치매를 조기에 진단할 수 있다.
본 발명에 따른 치매 진단 장치는 피검사자의 뇌파를 측정하여 치매를 진단하기 때문에, 적은 비용으로 빠르게 치매를 조기에 진단할 수 있다.
본 발명에 따른 치매 진단 장치는 피검사자의 뇌파를 측정하여 치매를 진단하기 때문에, 피검사자에게 고통을 주지 않고 치매상태를 진단할 수 있다.

Claims (17)

  1. 뇌파를 분석하여 치매를 진단하는 장치에 있어서,
    피검사자의 소정 동작(눈을 감은 휴식 상태, 주의를 집중하는 동작 또는 안구를 움직이는 동작)을 제어하기 위한 동작 제어부; 및
    피검사자의 상기 소정 동작 중 뇌파를 측정하고, 상기 측정된 뇌파에서 세타 대역의 주파수 성분을 추출하여 피검사자의 치매 여부를 진단하는 치매 진단부를 포함하며,
    상기 치매 진단부는 피검사자가 주의를 집중하는 동작 또는 안구를 움직이는 동작을 수행하는 중에 측정된 피검사자의 뇌파의 세타 대역의 주파수 성분의 크기(A)가 기준 세타 대역 주파수 성분의 크기(B)에 비해서 작으며, 그 차이(B-A)가 소정의 임계값보다 크면, 치매 의심 환자로 진단하는 것을 특징으로 하는 치매 진단 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 동작 제어부는
    피검사자의 소정 동작을 제어하기 위한 동작 정보를 제공하는 동작 정보 제어부; 및
    상기 동작을 유도하기 위한 자극을 제공하는 자극 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 치매 진단 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 치매 진단부는
    상기 동작 제어부에 의해 제어되는 피검사자의 소정 동작 중 피검사자의 뇌파를 측정하는 측정부;
    상기 측정된 뇌파에서 세타 대역의 주파수 성분을 추출하는 추출부; 및
    상기 추출된 세타 대역의 주파수 성분과 기준 세타 대역 주파수 성분의 크기 차이에 기초하여 치매 진단 정보를 제공하는 정보 제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 치매 진단 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 치매 진단부는
    상기 추출된 세타 대역의 주파수 성분과 기준 세타 대역 주파수 성분의 크기 차이를 소정의 임계값에 비교하여 피검사자의 치매도를 판단하는 판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치매 진단 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 치매 진단 장치는
    상기 치매 진단부의 진단 결과와 상기 동작 제어부를 통해서 생성된 신호가 출력되는 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치매 진단 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 치매 진단 장치는
    피검사자의 소정 동작을 제어하기 위한 사용자 명령이 입력되는 사용자 인터페이스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치매 진단 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 사용자 인터페이스부는
    피검사자의 소정 동작에 대한 동작 정보를 제공하기 위한 제1 사용자 명령이 입력되는 제1 키;
    상기 제1 사용자 명령에 상응하는 동작을 유도하기 위해 피검사자에 제공되는 자극을 선택하기 위한 제2 사용자 명령이 입력되는 제2 키를 구비하는 것을 특징으로 하는 치매 진단 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 동작 제어부는
    상기 제1 사용자 명령에 응답하여 피검사자의 소정 동작을 제어하기 위한 동작 정보를 제공하는 동작 정보 제어부; 및
    상기 제2 사용자 명령에 응답하여, 상기 제1 사용자 명령에 상응하는 동작을 유도하기 위한 자극을 제공하는 자극 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 치매 진단 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 동작 정보 제어부는
    상기 제1 사용자 명령에 응답하여 피검사자의 주의를 집중시키기 위한 동작 정보, 안구를 움직이게 하기 위한 동작 정보 중 적어도 어느 하나를 제공하는 것을 특징으로 하는 치매 진단 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 자극 제어부는
    상기 제2 사용자 명령에 응답하여 피검사자의 주의를 집중시키기 위한 시청각 자극을 제공하거나,
    상기 제2 사용자 명령에 응답하여 피검사자의 안구를 움직이게 하기 위한 수평 안구 움직임 동작을 유발하는 자극, 주의 집중 동작 유발하는 자극, 시각성 동작 자극(optokinetic stimulation), 머리의 수평적 회전을 유도하기 위한 자극, 냉온(caloric) 자극, 오드볼(oddball) 시청각 자극 중 적어도 어느 하나를 제공하는 것을 특징으로 하는 치매 진단 장치.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 사용자 인터페이스부는
    소정의 동작 정보와 자극을 순차적으로 제공하기 위한 제3 사용자 명령이 입력되는 제3 키를 더 포함하며,
    상기 치매 진단 장치는 상기 제3 사용자 명령에 응답하여, 소정의 동작 정보와 자극을 순차적으로 피검사자에 제공하는 자동 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치매 진단 장치.
  12. 제 5 항에 있어서, 상기 치매 진단 장치는
    상기 출력부로 출력되는 피검사자의 동작 정보와 피검사자의 동작을 유도하기 위한 자극 정보가 저장되어 있는 메모리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치매 진단 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 치매 진단부는
    상기 피검사자의 동작에 상응하여 추출된 세타 대역의 주파수 성분과 상기 동작에 상응하는 정상인의 기준 주파수 성분의 차이를 계산하는 계산부;
    상기 계산된 크기 차이를 치매도를 나타내는 소정 단위의 임계값에 매핑하는 매핑부; 및
    상기 매핑된 임계값에 기초하여 피검사자의 치매도를 초기, 중기, 말기로 판단하는 치매도 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 치매 진단 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 치매 진단부는
    피검사자가 주의를 집중하는 동작 또는 안구를 움직이는 동작을 수행하는 중에 측정된 피검사자의 뇌파의 세타 대역의 주파수 성분의 크기(A)가 기준 세타 대역 주파수 성분의 크기(B)에 비해서 작으며, 그 차이(B-A)가 소정의 임계값보다 크며,
    피검사자가 눈을 감은 휴식상태일 때 측정된 피검사자의 뇌파의 세타 대역의 주파수 성분의 크기(A)가 기준 세타 대역 주파수 성분의 크기(B)에 비해서 크며, 그 차이(A-B)가 소정의 임계값보다 크면, 중증도의 치매 의심 환자로 진단하는 것을 특징으로 하는 치매 진단 장치.
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