KR101556063B1 - A method and an apparatus for detecting cardiac arrhythmia using ecg monitoring - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 심전도 모니터링을 이용한 부정맥 검출 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 심전도 파형의 특징을 이용하여 부정맥을 검출하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for detecting an arrhythmia using electrocardiographic monitoring, and more particularly, to a method and apparatus for detecting an arrhythmia using the features of an electrocardiographic waveform.
최근 정보통신기술(Information & Communication Technology, ICT)이 발달하면서, 기존의 기술들과 정보통신기술을 융합한 새로운 기술들이 창출되고 있다. 이러한 융합 기술들 중에 정보통신기술과 의료기술이 융합된 유헬스(u-Helath) 서비스 관련 기술이 있다. 유헬스란 '언제, 어디서나 존재한다'는 뜻의 유비쿼터스(Ubiquitous)와 건강을 뜻하는 헬스(Health)의 합성어를 뜻하며, 유헬스 서비스는 기존의 건강, 의료 시스템에 인터넷, 모바일 등의 정보통신기술을 융합하여 언제, 어디서나 이용자에게 건강에 대한 정보를 제공하는 서비스를 말한다.As information and communication technology (ICT) has recently developed, new technologies are being created that combine existing technologies with information and communication technologies. Among these convergence technologies, there is a u-Helath service related technology which is a fusion of information communication technology and medical technology. U-health refers to the combination of Ubiquitous, which means 'whenever and wherever', and health, which refers to health. U-health service is a combination of existing health and medical systems with information and communication technology To provide information about health to users at any time and anywhere.
한편, 심전도(Electrocardiography, ECG)란 심박동과 관련된 전위를 신체 표면에서 도형으로 기록한 것이다. 심전도 검사는 정확하고 간단하여 쉽게 반복하여 수행할 수 있으며, 검사비용이 비교적 저렴한 비관혈 검사이기 때문에, 부정맥과 관상동맥질환(심장동맥질환) 등의 심장 질환의 진단에 가장 많이 사용되고 있다. 하지만 심전도 진단은 의사가 육안으로 직접 환자의 심전도 신호를 보고 진단을 하기 때문에 오랜 시간이 소요되고, 육체적 피로가 발생하게 되는 문제점이 있다.Electrocardiography (ECG), on the other hand, is the recording of heart rate-related electrical potentials on the body surface. Electrocardiography (ECG) is an accurate, simple, and easily performed iterative procedure. Since it is a relatively inexpensive non - invasive test, it is most commonly used for the diagnosis of heart diseases such as arrhythmia and coronary artery disease (coronary artery disease). However, there is a problem that the diagnosis of the electrocardiogram takes a long time and the physical fatigue occurs because the doctor diagnoses the electrocardiogram signal of the patient directly by the naked eye.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 심전도 파형의 특징을 이용하여 심장질환 중 하나인 부정맥 구간(빈맥, 서맥)을 검출하는 방법을 제공하기 위한 목적을 가지고 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems and has an object to provide a method for detecting an arrhythmia interval (tachycardia, bradycardia), which is one of heart diseases, using the feature of an electrocardiographic waveform.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 심전도 모니터링을 이용한 부정맥 검출 장치는, 상기 부정맥 검출 장치의 각 유닛의 작동을 제어하는 프로세서; 사용자의 심전도 신호를 측정하는 심전도 측정 유닛; 및 상기 부정맥 검출 장치가 수집한 각종 데이터를 저장하는 스토리지 유닛을 포함하되, 상기 프로세서는, 상기 측정된 심전도 신호의 R파를 검출하여 R-R 간격을 측정하고, 상기 측정된 R-R 간격이 기 설정된 하한값 및 상한값 사이에 있는지 여부에 기초하여 상기 사용자의 부정맥 여부를 판별하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, an arrhythmia detection apparatus using electrocardiographic monitoring according to an embodiment of the present invention includes a processor for controlling the operation of each unit of the arrhythmia detection apparatus; An electrocardiogram measurement unit for measuring a user's electrocardiogram signal; And a storage unit for storing various data collected by the arrhythmia detection device, wherein the processor detects an R wave of the measured electrocardiogram signal to measure an RR interval, and the measured RR interval is set to a predetermined lower limit value and And determining whether the user is an arrhythmia based on whether the user is in an upper limit or not.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 상기 부정맥 검출 장치의 모션 정보를 센싱하는 센서 유닛을 더 포함하고, 상기 프로세서는, 현재 시점 이전의 기 설정된 인터벌 동안 측정된 상기 모션 정보의 누적값을 기초로 상기 사용자의 심장 흥분 레벨을 추정하고, 상기 추정된 심장 흥분 레벨에 기초하여 상기 하한값 및 상한값 중 적어도 하나를 조정하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, there is further provided a sensor unit for sensing motion information of the arrhythmia detection device, wherein the processor is configured to calculate, based on the accumulated value of the motion information measured during a pre- Estimating a cardiac excitation level of the user, and adjusting at least one of the lower limit value and the upper limit value based on the estimated cardiac excitation level.
일 실시예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 사용자의 심장 흥분 레벨에 반비례하여 상기 하한값을 감소시키는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment, the processor is characterized by reducing the lower limit value in inverse proportion to the cardiac excitation level of the user.
또한, 상기 인터벌은 현재 시점으로부터 기 설정된 지연 시간만큼 떨어진 구간으로 설정되며, 상기 지연 시간은 사용자의 운동에 따른 심장 박동의 응답 지연 시간 정보에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the interval is set to a section separated from a current time by a predetermined delay time, and the delay time is set based on response delay time information of a heartbeat according to a user's motion.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 부정맥 검출 장치는 상기 사용자의 위치에 대한 기압 정보를 수신하고, 상기 프로세서는 상기 수신된 기압 정보에 기초하여 상기 하한값 및 상한값 중 적어도 하나를 조정하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the arrhythmia detection apparatus receives atmospheric pressure information on the position of the user, and the processor adjusts at least one of the lower limit value and the upper limit value based on the received air pressure information do.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 심전도 모니터링을 이용한 부정맥 검출 방법은, 사용자의 심전도 신호를 측정하는 단계; 상기 측정된 심전도 신호의 R파를 검출하여 R-R 간격을 측정하는 단계; 상기 측정된 R-R 간격이 기 설정된 하한값 및 상한값 사이에 있는지 여부를 판별하는 단계; 및 상기 판별 결과에 기초하여 상기 사용자의 부정맥 여부를 판별하는 것을 특징으로 한다.Also, an arrhythmia detection method using electrocardiogram monitoring according to an embodiment of the present invention includes: measuring a user's electrocardiogram signal; Detecting an R wave of the measured electrocardiogram signal and measuring an R-R interval; Determining whether the measured R-R interval is between a predetermined lower limit value and an upper limit value; And discriminating whether the user is an arrhythmia based on the discrimination result.
본 발명의 실시예에 따르면, 심장질환의 일종인 부정맥 진단에 소요되는 시간을 줄여 효율을 높일 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to reduce the time required for the diagnosis of arrhythmia, which is a kind of heart disease, and to increase the efficiency.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 사용자의 운동 상태나 외부 환경 요인 등으로 인한 심장 박동 변화를 적응적으로 고려하여 부정맥 진단을 수행할 수 있으며, 이로 인해 더욱 정밀한 부정맥 진단이 가능하다.Also, according to the embodiment of the present invention, it is possible to diagnose an arrhythmia by adaptively considering a heartbeat change due to a user's exercise state or an external environmental factor, thereby enabling more accurate diagnosis of an arrhythmia.
도 1은 심전도 신호의 일반적인 파형을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부정맥 검출 장치를 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부정맥 검출 방법을 나타낸 순서도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부정맥 검출 방법을 나타낸 순서도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 부정맥 여부를 결정하기 위한 하한값 및 상한값을 조정하는 구체적인 실시예를 나타낸 도면.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 부정맥 검출 방법의 모의 실험 결과를 나타낸 그래프.1 schematically shows a general waveform of an electrocardiogram signal;
2 is a block diagram illustrating an arrhythmia detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an arrhythmia detection method according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating an arrhythmia detection method according to another embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a specific embodiment for adjusting a lower limit value and an upper limit value for determining whether an arrhythmia is present according to an embodiment of the present invention.
6 to 8 are graphs showing simulation results of an arrhythmia detection method according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 특정 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.As used herein, terms used in the present invention are selected from general terms that are widely used in the present invention while taking into account the functions of the present invention. However, these terms may vary depending on the intention of a person skilled in the art, custom or the emergence of new technology. Also, in certain cases, there may be a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning thereof will be described in the description of the corresponding invention. Therefore, it is intended that the terminology used herein should be interpreted relative to the actual meaning of the term, rather than the nomenclature, and its content throughout the specification.
도 1은 심전도 신호의 일반적인 파형을 개략적으로 나타내고 있다. P 파는 동방결절에서 나온 전기적 충격이 심방으로 퍼져 심방의 탈분극이 일어나면서 수축할 때 나타난다. QRS 파는 방실결절에 도달한 전기적 충격이 심실로 전달되어 좌우 심실벽과 심실중격을 자극하여 심실을 수축시킬 때 나타난다. T파는 심실수축 후의 회복기를 나타낸다. R-R 간격(R-R Interval)은 심전도 신호의 R-피크 간의 간격이며, 심장박동의 한 주기를 의미한다. 일반적으로 정상인 사람의 심장박동 횟수는 1분에 60 내지 100회에 해당한다. 심장박동이 100BPM(beats per minute)보다 빠르면 빈맥(Tachycardia)이라 하고, 60BPM보다 느리면 서맥(Bradycardia)이라 한다.Fig. 1 schematically shows a general waveform of an electrocardiogram signal. The P wave appears when the electrical shock from the east nodule spreads to the atrium and contracts as the depolarization of the atrium occurs. The QRS wave appears when the electrical impulse reaching the atrioventricular nodule is transmitted to the ventricle and stimulates the left ventricular wall and the ventricular septum to contract the ventricle. T wave represents the recovery period after ventricular contraction. R-R interval (R-R interval) is the interval between R-peaks of ECG signals, which means one cycle of heartbeat. Generally, the number of heartbeats of a normal person is 60 to 100 times per minute. Tachycardia is called when the heart rate is faster than 100 beats per minute (BPM), and Bradycardia is slower than 60 BPM.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부정맥 검출 장치(100)를 나타내고 있다.2 shows an
도 2를 참조하면, 본 발명의 부정맥 검출 장치(100)는 프로세서(110), 심전도 측정 유닛(120), 센서 유닛(130), 통신 유닛(140), 및 스토리지 유닛(150)을 포함할 수 있다.2, the
먼저, 심전도 측정 유닛(120)은 사용자의 심전도 신호를 측정하고, 측정된 신호를 프로세서(110)에 전달한다. 프로세서(110)에 심전도 신호가 전달될 때, 전처리 단계로서 밴드패스 필터(미도시)가 사용될 수 있다. 밴드패스 필터부는 수신된 심전도 신호의 잡음을 제거하고, 신호대 잡음비를 강조하기 위한 회로이다. 심전도 신호에 포함된 잡음은 60HZ 전력선 잡음, 호흡에 의한 기저선 변동, 환자의 움직임에 의한 근잡음 등을 포함할 수 있다. 특히 근잡음의 경우 전주파수 대역에 걸쳐 넓게 분포하고 있다. 대부분의 심전도 신호는 0.05~100Hz에 포함되어 있어서 전력선 잡음은 실제로 신호 해석시 진폭이 작은 Q와 P파에 영향을 주어 부정맥과 심근경색 등의 검출 오류를 발생시킨다. 따라서 정확한 진단을 위해서는 심전도 신호에 포함되어 있는 다양한 잡음을 제거하여 신호의 질을 좋게 하는 전처리 과정이 매우 중요하다.First, the
다음으로, 센서 유닛(130)은 부정맥 검출 장치(100)에 장착된 적어도 하나의 센서를 사용하여 부정맥 검출 장치(100)의 주변 환경을 디텍트하고 이를 프로세서(110)로 전달할 수 있다. 또한, 상기 센서 유닛(130)에 의해 센싱된 센싱값은 스토리지 유닛(150)에 저장될 수 있다. 부정맥 검출 장치(100)의 프로세서(110)는 후술하는 바와 같이 스토리지 유닛(150)에 저장된 센싱 정보의 누적값을 이용하여 사용자의 부정맥 여부를 분석할 수 있다.Next, the
상기 센서 유닛(130)은 적어도 하나의 센싱 수단을 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 센서 유닛(130)은 중력(gravity) 센서, 지자기 센서, 모션 센서, 자이로 센서, 가속도 센서, 적외선 센서, 기울임(inclination) 센서, 밝기 센서, 고도 센서, 후각 센서, 온도 센서, 뎁스 센서, 기압 센서, 밴딩 센서, 오디오 센서, 비디오 센서, GPS(Global Positioning System) 센서, 터치 센서 등의 센싱 수단을 포함할 수 있다. 센서 유닛(130)은 상술한 다양한 센싱 수단을 통칭하는 것으로, 부정맥 검출 장치(100)의 환경을 센싱하여, 프로세서(110)가 그에 따른 작동을 수행할 수 있도록 센싱 결과를 전달할 수 있다. 상술한 센서들은 별도의 엘리먼트로 부정맥 검출 장치(100)에 포함되거나, 적어도 하나 이상의 엘리먼트로 통합되어 포함될 수 있다.The
본 발명의 실시예에 따르면, 부정맥 검출 장치(100)는 센서 유닛(130)을 이용하여 부정맥 검출 장치(100)의 모션 정보를 획득할 수 있다. 이때, 부정맥 검출 장치(100)의 흔들리는 패턴 정보 및 흔들린 시간 정보 등이 함께 획득될 수 있다. 부정맥 검출 장치(100)는 가속도 센서, 자이로 센서, 충격 감지 센서 등을 이용하여 상기 모션 정보를 획득할 수 있으며, 각 시간 별로 획득된 모션 정보는 스토리지 유닛(150)에 저장될 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the
다음으로, 통신 유닛(140)은 외부 디바이스 또는 서버와 다양한 프로토콜을 사용하여 통신을 수행하여 데이터를 송/수신할 수 있다. 본 발명에서 통신 유닛(140)은 네트워크를 통해 서버 또는 클라우드에 접속할 수 있으며, 디지털 데이터, 예를 들면 심전도 모니터링 정보 등을 송/수신할 수 있다. 본 발명에서 상기 통신 유닛(140)은 부정맥 검출 장치(100)에 선택적으로 구비될 수 있다.Next, the
다음으로, 스토리지 유닛(150)은 다양한 디지털 데이터를 저장할 수 있다. 실시예에 따라 스토리지 유닛(150)은 플래시 메모리, RAM(Random Access Memory), SSD(Solid State Drive) 등의 다양한 디지털 데이터 저장 매체를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세서(110)는 심전도 측정 데이터를 스토리지 유닛(150)에 저장할 수 있다. 프로세서(110)는 스토리지 유닛(150)에 저장된 심전도 측정 데이터를 간헐적으로 또는 주기적으로 통신 유닛(140)을 통해 서버 또는 외부 디바이스에 전송할 수 있다. 또한, 스토리지 유닛(150)은 센서 유닛(130)에 의해 센싱된 센싱값을 저장할 수 있다. Next, the
마지막으로, 프로세서(110)는 부정맥 검출 장치(100)의 각 유닛들을 제어하고, 내부의 데이터를 처리할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 상술한 부정맥 검출 장치(100)의 각 유닛들 간의 데이터 송수신을 제어할 수 있다.Finally, the
도 1에 도시된 부정맥 검출 장치(100)는 본 발명의 일 실시예에 따른 블록도로서, 분리하여 표시한 블록들은 디바이스의 엘리먼트들을 논리적으로 구별하여 도시한 것이다. 따라서 상술한 디바이스의 엘리먼트들은 디바이스의 설계에 따라 하나의 칩으로 또는 복수의 칩으로 장착될 수 있다.
The
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부정맥 검출 방법을 나타낸 순서도이다. 도 3의 각 단계는 도 2의 부정맥 검출 장치에 의해 수행된다.3 is a flowchart illustrating an arrhythmia detection method according to an embodiment of the present invention. Each step of Fig. 3 is performed by the arrhythmia detection device of Fig.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 부정맥 검출 장치는 사용자의 심전도 신호를 측정한다(S110). 본 발명의 실시예에 따르면, 부정맥 검출 장치는 심전도 신호를 센싱하고, 센싱된 심전도 신호에 대한 전처리 과정을 수행할 수 있다. 전처리 과정에는 전술한 바와 같이 밴드패스 필터가 사용될 수 있다. 상기 밴드패스 필터는 저역통과필터(Low pass filter, LPF)와 고역통과필터(High pass filter, HPF)를 포함할 수 있으며, 저주파 및 고주파 잡음을 제거하는 역할을 수행한다.First, an arrhythmia detection apparatus according to an embodiment of the present invention measures a user's electrocardiogram signal (S110). According to the embodiment of the present invention, the arrhythmia detection device can sense the electrocardiogram signal and perform a preprocessing process on the sensed electrocardiogram signal. A band-pass filter can be used for the preprocessing process as described above. The band-pass filter may include a low pass filter (LPF) and a high pass filter (HPF), and removes low frequency and high frequency noise.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 부정맥 검출 장치는 상기 측정된 심전도 신호의 R파를 검출하여 R-R 간격을 측정한다(S120). 심전도 신호의 R-R 간격(RR(i))은 다음 식과 같이 표현될 수 있다.Next, an arrhythmia detection apparatus according to an embodiment of the present invention detects an R wave of the measured electrocardiogram signal and measures an R-R interval (S120). The R-R interval (RR (i)) of the electrocardiogram signal can be expressed by the following equation.
상기 수학식 1에서 RR(i)는 i번째 R-R 간격을 나타내며, 단위는 초(sec)이다. Ri는 i번째 R 피크(peak)를 나타내며, t는 시간 함수이다. t(Ri)는 i번째 R 피크의 시간을 나타내며, 단위는 초이다.In Equation (1), RR (i) represents the i-th RR interval, and the unit is sec. R i represents the i-th R peak, and t is a time function. t (R i ) represents the time of the i-th R peak, and the unit is seconds.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 부정맥 검출 장치는 측정된 R-R 간격이 기 설정된 하한값 및 상한값 사이에 있는지 여부를 판별한다(S130). 본 발명의 실시예에 따르면, 부정맥 검출 장치는 사용자의 부정맥 여부를 판별하기 위하여 정상 상태에 대한 기 설정된 R-R 간격 하한값 및 상한값을 획득할 수 있다. 만약, 정상인의 심장 박동수가 60BPM 내지 100BPM이라고 가정할 때, 상기 하한값은 0.6초(60/100), 상한값은 1초(60/60)가 될 수 있다.Next, the arrhythmia detection apparatus according to the embodiment of the present invention determines whether the measured R-R interval is between a predetermined lower limit value and an upper limit value (S130). According to the embodiment of the present invention, the arrhythmia detection device can obtain the lower limit value and the upper limit value of the predetermined R-R interval for the steady state in order to discriminate whether the user is arrhythmia or not. If the heart rate of a normal person is 60 BPM to 100 BPM, the lower limit may be 0.6 seconds (60/100) and the upper limit may be 1 second (60/60).
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 부정맥 검출 장치는 상기 판별 결과에 기초하여 사용자의 부정맥 여부를 판별한다(S140). 부정맥 검출 장치는 측정된 R-R 간격이 기 설정된 하한값 및 상한값 사이일 경우, 사용자가 정상 상태인 것으로 판별한다. 그러나 상기 R-R 간격이 기 설정된 하한값 보다 낮을 경우 사용자가 빈맥 상태인 것으로, 기 설정된 상한값 보다 클 경우 서맥 상태인 것으로 판별된다.
Next, the arrhythmia detection apparatus according to the embodiment of the present invention determines whether the user is an arrhythmia based on the discrimination result (S140). The arrhythmia detection device determines that the user is in a normal state when the measured RR interval is between the predetermined lower limit value and the upper limit value. However, if the RR interval is lower than a predetermined lower limit value, the user is in a tachycardia state, and it is determined that the user is in a bellied state when the interval is larger than a predetermined upper limit value.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부정맥 검출 방법을 나타낸 순서도이다. 도 4의 실시예에서 도 3의 실시예와 동일하거나 상응하는 부분은 중복적인 설명을 생략하도록 한다.4 is a flowchart illustrating an arrhythmia detection method according to another embodiment of the present invention. In the embodiment of FIG. 4, the same or corresponding portions as those of the embodiment of FIG. 3 are not described.
본 발명의 실시예에 따르면, 부정맥 검출 장치는 센서 유닛을 통해 센싱된 데이터를 이용하여 부정맥 여부를 결정하기 위한 하한값, 상한값을 조정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 부정맥 검출 장치는 센서 유닛을 통해 센싱된 모션 정보를 이용하여 상기 하한값 및 상한값 중 적어도 하나를 조정할 수 있다. 상기 모션 정보는 부정맥 검출 장치에서 직접 측정될 수도 있으며 부정맥 검출 장치와 통신으로 연결된 기타 센서를 통해 측정될 수도 있다. 해당 모션 정보는 부정맥 검출 장치를 휴대한 사용자의 운동 상태를 나타낼 수 있다. According to the embodiment of the present invention, the arrhythmia detection device can adjust the lower limit value and the upper limit value for determining the arrhythmia using the sensed data through the sensor unit. According to one embodiment, the arrhythmia detection apparatus can adjust at least one of the lower limit value and the upper limit value using the motion information sensed through the sensor unit. The motion information may be measured directly in the arrhythmia detection device or may be measured through other sensors connected in communication with the arrhythmia detection device. The motion information may indicate a motion state of a user carrying the arrhythmia detection device.
먼저, 본 발명의 부정맥 검출 장치는 모션 정보를 센싱한다(S210). 부정맥 검출 장치는 가속도 센서, 자이로 센서, 흔들림 센서, 충겨 감지 센서 등을 포함할 수 있으며, 해당 센서를 이용하여 사용자의 움직임 정보를 획득할 수 있다. 더욱 구체적으로, 부정맥 검출 장치는 사용자의 흔들리는 패턴, 흔들린 시간, 가속도 등의 정보를 모션 정보로 획득할 수 있다. 각 시간 별로 획득된 모션 정보는 부정맥 검출 장치의 스토리지 유닛에 저장될 수 있다.First, the arrhythmia detecting apparatus of the present invention senses motion information (S210). The arrhythmia detection device may include an acceleration sensor, a gyro sensor, a shake sensor, a hand gesture detection sensor, etc., and can acquire motion information of the user using the sensor. More specifically, the arrhythmia detection device can acquire motion information such as a shaking pattern of a user, a shaking time, an acceleration, and the like. The motion information acquired for each time may be stored in a storage unit of the arrhythmia detection device.
다음으로, 본 발명의 부정맥 검출 장치는 기 설정된 인터벌 동안 측정된 모션 정보의 누적값을 산출한다(S220). 상기 기 설정된 인터벌은 현재 시점 이전의 인터벌로서, 일 실시예에 따르면 현재 시점으로부터 기 설정된 지연 시간만큼 떨어진 구간일 수 있다. 이때, 지연 시간은 사용자의 운동에 따른 심장 박동의 응답 지연 시간 정보에 기초하여 설정되는 값이다.Next, the arrhythmia detection apparatus of the present invention calculates an accumulated value of motion information measured during a predetermined interval (S220). The preset interval may be an interval before the current time point, and may be a section that is separated from the current time by a predetermined delay time according to an embodiment. At this time, the delay time is a value set based on the response delay time information of the heartbeat according to the user's motion.
다음으로, 본 발명의 부정맥 검출 장치는 산출된 누적값을 기초로 사용자의 심장 흥분 레벨을 추정한다(S230). 사용자의 심장 흥분 레벨은 사용자의 운동 상태에 따른 심장 박동 변화를 반영하기 위한 것으로서, 기 설정된 단계로 이루어지거나 정수 또는 실수의 값을 가질 수 있다. 모션 정보의 누적값에 따른 심장 흥분 레벨은 기 설정된 일반 데이터 또는 해당 사용자에 대하여 미리 측정된 데이터 등을 이용하여 추정될 수 있다.Next, the arrhythmia detection apparatus of the present invention estimates the cardiac excitation level of the user based on the calculated cumulative value (S230). The user's cardiac excitation level is used to reflect a change in heartbeat according to a user's exercise state, and may be a preset step or a value of an integer or a real number. The cardiac excitation level according to the cumulative value of the motion information may be estimated using preset general data or pre-measured data for the user.
다음으로, 본 발명의 부정맥 검출 장치는 추정된 심장 흥분 레벨 정보에 기초하여 부정맥 여부를 결정하기 위한 하한값 및 상한값 중 적어도 하나를 조정한다(S240). 일반적으로 운동 상태가 진행되면 사람의 심장 박동 수는 빨라지게 된다. 이때, ECG 신호의 R-R 구간의 길이는 짧아지게 된다. 따라서, 안정 상태에서 빈맥에 해당할 수 있는 심장 박동 수도 운동 상태에서는 정상인의 심장 박동 수로 판별해야 한다. 본 발명의 실시예에 따른 부정맥 검출 장치는 사용자의 심장 흥분 레벨에 반비례하여 상기 하한값을 감소시킬 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 부정맥 검출 장치는 사용자의 심장 흥분 레벨에 비례하여 상기 상한값 및 하한값을 함께 감소시킬 수 있다. 이때 상한값 및/또는 하한값을 감소시키기 위한 반비례 함수로는 다양한 함수가 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 심장 흥분 레벨에 따른 하한값 및 상한값의 매핑 테이블을 이용하여 상기 하한값 및 상한값 중 적어도 하나가 조정될 수 있다. 이와 같이 다양한 실시예에 따라 부정맥 여부를 결정하기 위한 하한값 및 상한값 중 적어도 하나가 조정될 수 있는데, 본 발명의 실시예에서는 사용자의 심장 흥분 레벨 증가에 따라 하한값 및/또는 상한값이 감소하는 것에만 한정하지 않으며, 심장 흥분 레벨 증가에 따라 하한값 및/또는 상한값이 증가하도록 조정될 수도 있다. 사용자의 개별 조건에 따라, 운동 상태가 증가함에도 불구하고 심장 박동 수가 오히려 감소할 수도 있다. 이때, 해당 사용자의 ECG 신호의 R-R 구간의 길이는 오히려 길어지게 된다. 이러한 사용자를 위해서, 해당 사용자의 운동 상태에 따른 심장 박동 변화에 대한 미리 측정된 데이터가 참조될 수 있다.Next, the arrhythmia detection apparatus of the present invention adjusts at least one of a lower limit value and an upper limit value for determining whether an arrhythmia is present based on the estimated cardiac excitation level information (S240). In general, the heart rate of a person is accelerated as the exercise progresses. At this time, the length of the R-R section of the ECG signal is shortened. Therefore, it should be discriminated from the heartbeat number of a normal person in a heartbeat motion state which can be a tachycardia in a stable state. The arrhythmia detecting apparatus according to the embodiment of the present invention can reduce the lower limit value in inverse proportion to the cardiac excitation level of the user. According to another embodiment, the arrhythmia detection device may reduce both the upper and lower limit values in proportion to the cardiac excitation level of the user. At this time, various functions can be used as the inverse function for reducing the upper limit value and / or the lower limit value. According to another embodiment of the present invention, at least one of the lower limit value and the upper limit value may be adjusted using a mapping table of the lower limit value and the upper limit value according to the cardiac excitation level. At least one of the lower limit value and the upper limit value for determining the arrhythmia determination may be adjusted according to various embodiments. In the embodiment of the present invention, the lower limit value and / or the upper limit value may be reduced And may be adjusted so as to increase the lower limit value and / or the upper limit value as the cardiac excitation level increases. Depending on the individual condition of the user, the heart rate may be reduced even though the exercise condition is increased. At this time, the length of the R-R section of the ECG signal of the user is rather long. For such a user, pre-measured data of heart rate changes according to the user's exercise condition may be referred to.
다음으로, 본 발명의 부정맥 검출 장치는 S130 단계에 따라, 측정된 R-R 간격이 기 설정된 하한값 및 상한값 사이에 있는지 여부를 판별한다. 이때, 기 설정된 하한값 및 상한값은 상기 S240 단계에 의해 조정된 값이 사용될 수 있다. 이와 같이 사용자의 운동 상태에 따라 상기 하한값 및 상한값이 적응적으로 조절될 수 있으며, 이에 따라 부정맥 검출 장치는 사용자의 심장 운동 상태를 고려하여 더욱 정확하게 부정맥 여부를 검출할 수 있다.Next, the arrhythmia detection apparatus of the present invention determines whether the measured R-R interval is between a predetermined lower limit value and an upper limit value, according to step S130. At this time, the values adjusted in step S240 may be used as the predetermined lower limit value and the upper limit value. Thus, the lower limit value and the upper limit value can be adaptively adjusted according to the user's motion state, and thus the arrhythmia detection device can more accurately detect the arrhythmia state in consideration of the cardiac motion state of the user.
한편 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 부정맥 검출 장치는 센서 유닛의 다른 센싱 값을 이용하여 하한값 및 상한값을 조정할 수 있다. 이를테면, 부정맥 검출 장치는 사용자의 위치에 대한 기압 정보를 획득하고, 획득된 기압 정보에 기초하여 하한값 및 상한값 중 적어도 하나를 조정할 수 있다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, the arrhythmia detection apparatus can adjust the lower limit value and the upper limit value by using different sensing values of the sensor unit. For example, the arrhythmia detection device may obtain atmospheric pressure information on the position of the user, and may adjust at least one of the lower limit value and the upper limit value based on the obtained air pressure information.
구체적으로, 부정맥 검출 장치는 기압 센서를 구비하여 사용자의 위치에서의 기압 정보를 직접 센싱할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 부정맥 검출 장치는 GPS 센서 등을 이용하여 사용자의 위치 정보를 관제 센터로 송신하고, 관제 센터로부터 해당 위치에서의 기압 정보를 수신할 수 있다. 일반적으로 기압이 변화하면 사용자의 심장 박동수도 변화할 수 있다. 따라서 부정맥 검출 장치는 측정된 기압 변화에 따라 부정맥 검출을 위한 하한값 및 상한값 중 적어도 하나를 적응적으로 조절할 수 있다.
Specifically, the arrhythmia detection apparatus may include an air pressure sensor to directly sense the air pressure information at the user's position. According to another embodiment, the arrhythmia detection device can transmit position information of the user to the control center by using a GPS sensor or the like, and receive the atmospheric pressure information at the corresponding position from the control center. In general, if the pressure changes, the user's heart rate can also change. Therefore, the arrhythmia detection apparatus can adaptively adjust at least one of the lower limit value and the upper limit value for the arrhythmia detection according to the measured atmospheric pressure change.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 부정맥 여부를 결정하기 위한 하한값 및 상한값을 조정하는 구체적인 실시예를 나타내고 있다. 전술한 바와 같이, 부정맥 검출 장치는 센서 유닛을 통해 센싱된 모션 정보를 이용하여 부정맥 여부를 결정하기 위한 하한값 및 상한값 중 적어도 하나를 조정할 수 있다.FIG. 5 shows a specific embodiment for adjusting the lower limit value and the upper limit value for determining whether an arrhythmia is present according to an embodiment of the present invention. As described above, the arrhythmia detection apparatus can adjust at least one of the lower limit value and the upper limit value for determining whether the arrhythmia is caused by using the motion information sensed through the sensor unit.
도 5를 참조하면, 부정맥 검출 장치는 현재 시점(T_c) 이전의 기 설정된 인터벌(I_motion) 동안 측정된 모션 정보의 누적값을 산출한다. 상기 기 설정된 인터벌(I_motion)은 현재 시점(T_c)으로부터 기 설정된 지연 시간(t0)만큼 떨어진 구간일 수 있다. 사용자가 정상 상태에서 운동 상태로 전환하더라도, 이에 대응하여 심장 박동이 변화하기 위해서는 소정의 시간이 필요하기 때문이다. 따라서, 상기 지연 시간(t0)은 사용자의 운동에 따른 심장 박동의 응답 지연 시간 정보에 기초하여 설정될 수 있다. 상기 심장 박동의 응답 지연 시간 정보로는 기 설정된 일반 데이터 또는 해당 사용자에 대하여 미리 측정된 데이터 등이 이용될 수 있다.Referring to FIG. 5, the arrhythmia detection apparatus calculates an accumulated value of motion information measured during a predetermined interval (I_ motion ) before the present time T_c. The predetermined interval I_ motion may be a section separated from the current time T_c by a predetermined delay time t0. Even if the user changes from the normal state to the exercise state, a predetermined time is required for the heartbeat to change accordingly. Therefore, the delay time t0 may be set based on the response delay time information of the heartbeat according to the user's motion. As the response delay time information of the heartbeat, pre-set general data or pre-measured data for the user may be used.
본 발명의 부정맥 검출 장치는 이와 같이 기 설정된 인터벌(I_motion) 동안 측정된 모션 정보의 누적값을 이용하여 사용자의 심장 흥분 레벨을 추정한다. 특정 시점에서의 모션 정보값을 이용하는 것이 아니라 소정의 인터벌 동안의 모션 정보 누적값을 사용함으로, 부정맥 검출 장치는 사용자의 운동 상태를 점진적으로 반영하여 심장 흥분 레벨을 추정할 수 있다. 부정맥 검출 장치는 이와 같이 추정된 사용자의 심장 흥분 레벨이 기초하여 부정맥 여부를 결정하기 위한 하한값 및 상한값 중 적어도 하나를 조정한다.
The arrhythmia detection apparatus of the present invention estimates the cardiac excitation level of the user using the accumulated value of the motion information measured during the predetermined interval (I_ motion ). By using the motion information accumulated value for a predetermined interval instead of using the motion information value at a specific point in time, the arrhythmia detection device can estimate the cardiac excitation level by gradually reflecting the motion state of the user. The arrhythmia detection device adjusts at least one of the lower limit value and the upper limit value for determining whether the arrhythmia is based on the estimated user's cardiac excitation level.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 부정맥 검출 방법의 모의 실험 결과를 나타내고 있다. 각 도면에서 삼각형 표시는 ECG 신호에서 검출된 R피크를 나타내며, 붉은 선의 값이 0일 때에는 정상 구간, 1일 때에는 부정맥 구간을 의미한다.6 to 8 show simulation results of the arrhythmia detection method according to the embodiment of the present invention. In each drawing, the triangle mark indicates the R peak detected in the ECG signal, and when the value of the red line is 0, it means the normal section and when it is 1, it indicates the arrhythmia section.
먼저, 도 6은 사용자가 정상 상태일 때의 심전도 신호 출력 화면을 나타내고 있다. 도시된 바와 같이 본 발명의 부정맥 검출 장치는 ECG 신호의 R파를 검출하고, R-R 간격을 측정하여 부정맥 여부를 검출한다. 도 6에 도시된 바와 같이 R-R 간격이 기 설정된 하한값 및 상한값 사이에서 균일한 간격으로 나타날 경우, 사용자의 심장 박동 상태가 정상임을 알 수 있다.6 shows an electrocardiogram signal output screen when the user is in a normal state. As shown, the arrhythmia detection apparatus of the present invention detects an R wave of an ECG signal and measures an R-R interval to detect an arrhythmia. As shown in FIG. 6, if the R-R intervals are uniformly spaced between the predetermined lower limit value and the upper limit value, the user's heartbeat state is normal.
다음으로, 도 7은 사용자가 빈맥 상태일 때의 심전도 신호 출력 화면을 나타내고 있다. 도시된 바와 같이 R-R 간격이 기 설정된 하한값 보다 낮을 경우, 해당 사용자의 심장 박동 상태는 빈맥 상태임을 알 수 있다. 본 발명의 부정맥 검출 장치는 이와 같이 빈맥 구간이 기 설정치 이상 나타날 경우, 해당 사용자를 빈맥 상태로 진단할 수 있다.Next, Fig. 7 shows an electrocardiogram signal output screen when the user is in the tachycardia state. As shown in the figure, when the R-R interval is lower than a preset lower limit value, the heartbeat state of the user is determined to be a tachycardia state. The arrhythmia detection apparatus of the present invention can diagnose the user to a tachycardiac state when the tachycardiac interval appears above a preset value.
다음으로, 도 8은 사용자가 서맥 상태일 때의 심전도 신호 출력 화면을 나타내고 있다. 도시된 바와 같이 R-R 간격이 기 설정된 상한값 보다 클 경우, 해당 사용자의 심장 박동 상태는 서맥 상태임을 알 수 있다. 본 발명의 부정맥 검출 장치는 이와 같이 서맥 구간이 기 설정치 이상 나타날 경우, 해당 사용자를 서맥 상태로 진단할 수 있다.
Next, Fig. 8 shows an electrocardiogram signal output screen when the user is in the bradycardia state. As shown in the figure, when the RR interval is greater than the predetermined upper limit value, the heartbeat state of the corresponding user is in the bradycardia state. The arrhythmia detection apparatus of the present invention can diagnose the user to a bradycardia when the bradycardia interval is equal to or greater than a predetermined value.
본 발명의 부정맥 검출 장치는 다양한 포터블 디바이스의 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 부정맥 검출 장치는 스마트폰, 스마트 패드, PMP(Portable Multimedia Player) 등의 장치로 제공될 수 있으며, 스마트 워치, 스마트 링, HMD 등의 웨어러블 디바이스의 장치로 제공될 수도 있다.The arrhythmia detection apparatus of the present invention can be provided in the form of various portable devices. For example, the arrhythmia detection device may be provided as a device such as a smart phone, a smart pad, and a portable multimedia player (PMP), or may be provided as a device of a wearable device such as a smart watch, smart ring, or HMD.
이상에서는 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 설명하였으나, 당업자라면 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있다. 따라서 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에 속한 사람이 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.While the present invention has been described with reference to the particular embodiments, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, it is to be understood that those skilled in the art can easily deduce from the detailed description and the embodiments of the present invention that they fall within the scope of the present invention.
100: 부정맥 검출 장치 110: 프로세서
120: 심전도 측정 유닛 130: 센서 유닛
140: 통신 유닛 150: 스토리지 유닛100: arrhythmia detection device 110: processor
120: Electrocardiogram measurement unit 130: Sensor unit
140: communication unit 150: storage unit
Claims (10)
상기 부정맥 검출 장치의 각 유닛의 작동을 제어하는 프로세서;
사용자의 심전도 신호를 측정하는 심전도 측정 유닛;
상기 부정맥 검출 장치가 수집한 각종 데이터를 저장하는 스토리지 유닛; 및
상기 부정맥 검출 장치의 모션 정보를 센싱하는 센서 유닛; 을 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 측정된 심전도 신호의 R파를 검출하여 R-R 간격을 측정하고,
상기 센서 유닛을 통해 상기 사용자의 움직임에 의해 발생되는 상기 모션 정보를 측정하고,
현재 시점 이전의 기 설정된 인터벌 동안 측정된 상기 모션 정보의 누적값에 기초하여 상기 사용자의 심장 흥분 레벨을 추정하고,
상기 추정된 심장 흥분 레벨에 기초하여 상기 사용자의 정상 상태에 대한 기 설정된 하한값 및 상한값 중 적어도 하나를 조정하고,
상기 측정된 R-R 간격이 상기 조정된 하한값 및 상한값 사이에 있는지 여부에 기초하여 상기 사용자의 부정맥 여부를 판별하되,
상기 심장 흥분 레벨은 상기 사용자의 운동 상태에 따른 심장 박동의 변화를 반영하는 정보인 것을 특징으로 하는 부정맥 검출 장치.
An arrhythmia detection device using ECG monitoring,
A processor for controlling the operation of each unit of the arrhythmia detection device;
An electrocardiogram measurement unit for measuring a user's electrocardiogram signal;
A storage unit for storing various data collected by the arrhythmia detection device; And
A sensor unit for sensing motion information of the arrhythmia detection device; / RTI >
The processor comprising:
Detecting an R wave of the measured electrocardiogram signal to measure an RR interval,
The motion information generated by the movement of the user is measured through the sensor unit,
Estimating a user's cardiac excitation level based on an accumulated value of the motion information measured during a predetermined interval before a current time point,
Adjusting at least one of a predetermined lower limit value and an upper limit value for the steady state of the user based on the estimated cardiac excitation level,
Determining whether the user is an arrhythmia based on whether the measured RR interval is between the adjusted lower limit value and the upper limit value,
Wherein the cardiac excitation level is information reflecting a change in heartbeat according to a user's exercise state.
상기 프로세서는 상기 사용자의 심장 흥분 레벨에 반비례하여 상기 하한값을 감소시키는 것을 특징으로 하는 부정맥 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the processor reduces the lower limit value in inverse proportion to the cardiac excitation level of the user.
상기 인터벌은 현재 시점으로부터 기 설정된 지연 시간만큼 떨어진 구간으로 설정되며,
상기 지연 시간은 사용자의 운동에 따른 심장 박동의 응답 지연 시간 정보에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 부정맥 검출 장치.
The method according to claim 1,
The interval is set as a section separated from the current time by a predetermined delay time,
Wherein the delay time is set based on response delay time information of a heartbeat according to a user's motion.
상기 부정맥 검출 장치는 상기 사용자의 위치에 대한 기압 정보를 수신하고,
상기 프로세서는 상기 수신된 기압 정보에 기초하여 상기 하한값 및 상한값 중 적어도 하나를 조정하는 것을 특징으로 하는 부정맥 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the arrhythmia detection device receives the atmospheric pressure information on the position of the user,
Wherein the processor adjusts at least one of the lower limit value and the upper limit value based on the received atmospheric pressure information.
상기 측정된 심전도 신호의 R파를 검출하여 R-R 간격을 측정하는 단계;
상기 사용자의 움직임에 의해 발생되는 모션 정보를 센싱하는 단계;
현재 시점 이전의 기 설정된 인터벌 동안 측정된 상기 모션 정보의 누적값을 산출하는 단계;
상기 산출된 누적값을 기초로 상기 사용자의 심장 흥분 레벨을 추정하는 단계;
상기 추정된 심장 흥분 레벨에 기초하여 상기 사용자의 정상 상태에 대한 기 설정된 하한값 및 상한값 중 적어도 하나를 조정하는 단계;
상기 측정된 R-R 간격이 상기 조정된 하한값 및 상한값 사이에 있는지 여부를 판별하는 단계; 및
상기 판별 결과에 기초하여 상기 사용자의 부정맥 여부를 판별하는 단계; 를 포함하되,
상기 심장 흥분 레벨은 상기 사용자의 운동 상태에 따른 심장 박동의 변화를 반영하는 정보인 것을 특징으로 하는 부정맥 검출 방법.
Measuring a user's electrocardiogram signal;
Detecting an R wave of the measured electrocardiogram signal and measuring an RR interval;
Sensing motion information generated by the motion of the user;
Calculating an accumulated value of the motion information measured during a predetermined interval before the current time point;
Estimating a cardiac excitation level of the user based on the calculated cumulative value;
Adjusting at least one of a predetermined lower limit value and an upper limit value for the steady state of the user based on the estimated cardiac excitation level;
Determining whether the measured RR interval is between the adjusted lower and upper limits; And
Determining whether the user is an arrhythmia based on the determination result; , ≪ / RTI &
Wherein the cardiac excitation level is information reflecting a change in heartbeat according to a user's exercise state.
상기 조정하는 단계는, 상기 사용자의 심장 흥분 레벨에 반비례하여 상기 하한값을 감소시키는 것을 특징으로 하는 부정맥 검출 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the adjusting step reduces the lower limit value in inverse proportion to the cardiac excitation level of the user.
상기 인터벌은 현재 시점으로부터 기 설정된 지연 시간만큼 떨어진 구간으로 설정되며,
상기 지연 시간은 사용자의 운동에 따른 심장 박동의 응답 지연 시간 정보에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 부정맥 검출 방법.
The method according to claim 6,
The interval is set as a section separated from the current time by a predetermined delay time,
Wherein the delay time is set based on response delay time information of a heartbeat according to a user's motion.
상기 사용자의 위치에 대한 기압 정보를 수신하는 단계;
상기 수신된 기압 정보에 기초하여 상기 하한값 및 상한값 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부정맥 검출 방법.The method according to claim 6,
Receiving atmospheric pressure information on the position of the user;
And adjusting at least one of the lower limit value and the upper limit value based on the received atmospheric pressure information.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140081437A KR101556063B1 (en) | 2014-06-30 | 2014-06-30 | A method and an apparatus for detecting cardiac arrhythmia using ecg monitoring |
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|---|---|
| KR (1) | KR101556063B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200058255A (en) | 2018-11-19 | 2020-05-27 | 광운대학교 산학협력단 | Multiscale amplitude-aware permutation entropy analysis method of the heart rate variability |
| KR20210071592A (en) | 2019-12-06 | 2021-06-16 | 조선대학교산학협력단 | Tachycardia ECG normalization method based on P, T wave data interpolation |
| KR20210073152A (en) | 2019-12-10 | 2021-06-18 | 주식회사 소프트웨어융합연구소 | Arrhythmia prediction method and system using ballistocardiogram |
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| US20050065568A1 (en) | 2001-04-27 | 2005-03-24 | Lili Liu | Cardiac stimulation at high ventricular wall stress areas |
-
2014
- 2014-06-30 KR KR1020140081437A patent/KR101556063B1/en active IP Right Grant
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