KR101560269B1 - 심전도 신호를 처리하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

심전도 신호를 처리하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 Download PDF

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    • A61B5/0456—
    • A61B5/0472—

Abstract

본 발명의 일 태양에 따르면, 심전도(ECG) 신호를 처리하기 위한 방법으로서, 심전도 신호로부터 수집되는 둘 이상의 샘플(Sample) 파형 단위 각각에 대하여 기준점, 시작점 및 끝점을 특정하는 단계, 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각을 기준점을 기준으로 하여 기준(Reference) 파형 단위와 겹쳐지도록 정렬시킨 상태에서, 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각의 시작점과 끝점 사이의 구간과 상기 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이의 구간을 대비함으로써, 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각이 상기 기준 파형 단위와 대비하여 가지는 유실 구간에 관한 정보를 저장하는 단계, 및 상기 저장된 유실 구간에 관한 정보를 참조로 하여, 상기 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이에 해당하는 구간에서의, 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위의 앙상블 평균(Ensemble Average)을 산출하는 단계를 포함하고, 상기 기준점은 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각에 포함되는 기설정된 특징점에 기초하여 특정되는 방법이 제공된다.

Description

심전도 신호를 처리하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체{METHOD, SYSTEM AND NON-TRANSITORY COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM FOR PROCESSING ELECTROCARDIOGRAPHY SIGNAL}
본 발명은 심전도 신호를 처리하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
최근 과학 기술의 비약적인 발전으로 인해 인류 전체의 삶의 질이 향상되고 있으며, 의료 환경에서도 많은 변화가 발생하였다. 과거에는 병원에서 X-ray, CT, fMRI 등의 의료영상을 촬영한 후 몇 시간 또는 며칠을 기다려야 영상 판독이 가능했었다.
그러나 최근 10여년 전부터 의료영상을 촬영한 후 영상의학과 전문의의 모니터 화면으로 영상이 전송되어 즉시 판독할 수 있는 영상저장 및 전송시스템(PACS, Picture Archive Communication System)이 도입되었다. 또한, 병원에 가지 않고서도 자신의 혈당과 혈압을 언제 어디서나 확인할 수 있는 유비쿼터스(ubiquitous) 헬스케어 관련 의료기기가 많이 보급되어, 혈당 환자나 고혈압 환자들은 자신의 집이나 사무실에서 이를 사용하고 있다.
특히, 각종 질환의 주요한 발명 원인이 되고 있고 유병률이 증가하고 있는 고혈압의 경우에는, 혈압을 지속적으로 측정하여 실시간으로 알려주는 시스템이 필요하며, 이와 관련한 다양한 유형의 연구들이 시도되고 있다.
혈압 모니터링에 관한 종래기술의 일 예로서, 만성 심장질환 환자들의 폐동맥(pulmonary artery)에 혈압 측정 센서를 삽입하여 실시간으로 혈압을 측정한 후 이를 무선통신을 이용하여 주치의에게 전송하면 주치의는 원격지에서 환자의 폐동맥 혈압 변화 양상을 모니터링하고 환자에게 처방을 전달하는 유비쿼터스 헬스케어(u_Health, ubiquitous Healthcare) 기술이 소개된 바 있으며, 이 종래기술은 환자들이 병원에 내원하는 횟수를 획기적으로 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. 하지만, 이러한 종래기술은 지속적이고 정확하게 혈압을 측정할 수 있으나, 침습적인 혈압 측정 방법을 수반하기 때문에 시술 상의 어려움과 동맥 손상, 감염 등의 위험성이 있다는 단점을 가지고 있다.
따라서, 동맥혈관에 혈압 측정용 센서를 삽입하지 않고 비침습적인 방법으로 혈압을 실시간으로 측정할 수 있는 시스템에 관한 연구가 지속적으로 수행되었다. 그리고, 유비쿼터스 환경에서 혈압을 모니터링 한 후 측정된 혈압을 사용자에게 바이오 피드백(biofeedback)하여 사용자가 혈압을 조절할 수 있도록 하는 연구도 수행되었다. 비침습적인 방법의 일 예로서, 커프(cuff)를 팔에 부착하여 혈압을 측정하는 방식을 적용한 종래기술도 소개되었지만, 커프를 이용하는 경우에 업무를 진행하거나 휴식을 취할 때 누군가가 혈압을 측정해 주거나 사용자 스스로 혈압 측정기를 작동시키지 않는다면 혈압을 측정하기 어렵기 때문에, 지속적으로 혈압을 측정하기 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 커프를 이용하여 혈압을 측정하는 경우에는 혈압이 측정되기까지 수십 초 이상의 시간이 소요된다는 문제점도 존재한다.
최근에는, 인체에 상시적으로 부착될 수 있는 웨어러블 디바이스(wearable device) 내에 실시간으로 혈압을 모니터링할 수 있는 기능을 탑재하는 기술에 대한 관심도 높아지고 있다. 웨어러블 디바이스는 그 크기가 작아서 사용자가 휴대하기 편하다는 장점을 가지고 있지만, MCU(Micro Control Unit)와 같이 성능이 떨어지는 자원을 이용하여 연산을 수행하기 때문에 통상의 컴퓨터에 비하여 연산 속도가 느리고 메모리 공간도 크지 않다는 한계를 가지고 있다. 따라서, 웨어러블 디바이스가 가지고 있는 제한된 자원만을 이용하여 생체 신호를 효과적으로 처리하고 연산 속도를 높임으로써 웨어러블 디바이스를 이용한 실시간 혈압 모니터링을 가능하게 하는 기술의 도입이 필요하다.
한편, 실시간 혈압 모니터링을 위해 필요한 세부적인 기술의 일 예로서, 심전도 신호의 앙상블 평균(Ensemble Average)를 산출하기 위해서 심전도 신호로부터 일정 길이의 샘플 파형 단위(Wave Unit)가 수집될 때마다 이전 샘플 파형 단위와 현재 샘플 파형 단위를 더하고 그 더해진 횟수만큼 나누어 평균을 산출하는 기술이 소개된 바 있다. 하지만, 심전도 신호로부터 수집되는 샘플 파형 단위가 항상 R-피크, QRS 콤플렉스 구간, P 파 구간 및 T 파 구간을 모두 온전하게 포함할 수 있을 정도로 충분한 길이를 가지는 것은 아니고 하드웨어 성능, 측정 환경, 사용자의 움직임 등의 여러 요인으로 인하여 일부 유실된 구간을 포함하는 경우가 종종 발생하는 것이 일반적이다. 따라서, 위와 같은 종래기술에 따르면, 심전도 신호의 앙상블 평균을 정확하게 산출하기 위해서는 위의 샘플 파형 단위를 구성하는 모든 지점에 대하여 해당 지점이 유실되었는지 여부에 관한 정보를 보유하고 있어야 하는데, 이로 인해 메모리 공간이 지나치게 많이 요구되는 문제가 발생하게 된다. 또한, 위와 같은 종래기술에 따르면, 새로운 샘플 파형 단위가 수집될 때마다 앙상블 평균을 산출해야 하는데, 이로 인해 시간 복잡도(Time Complexity)가 높아져서 연산 부담이 커지고 결과적으로는 전체적인 혈압 측정 속도가 느려지는 문제도 발생하게 된다.
한국공개특허공보 제10-2002-0064377호(공개일: 2002년 8월 7일) 한국공개특허공보 제10-2010-0005689호(공개일: 2010년 1월 15일) 한국등록특허공보 제10-1041943호(공고일: 2011년 6월 15일)
본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 심전도 신호로부터 수집되는 둘 이상의 샘플(Sample) 파형 단위 각각에 대하여 기준점, 시작점 및 끝점을 특정하고, 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각을 기준점을 기준으로 하여 기준(Reference) 파형 단위와 겹쳐지도록 정렬시킨 상태에서 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각의 시작점과 끝점 사이의 구간과 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이의 구간을 대비함으로써 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각이 기준 파형 단위와 대비하여 가지는 유실 구간에 관한 정보를 저장하고, 위의 저장된 유실 구간에 관한 정보를 참조로 하여, 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이에 해당하는 구간에서의, 둘 이상의 샘플 파형 단위의 앙상블 평균(Ensemble Average)을 산출하고, 위의 기준점은 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각에 포함되는 기설정된 특징점에 기초하여 특정되도록 함으로써, 유실 구간을 가질 수 있는 복수의 샘플 파형 단위의 앙상블 평균을 한 번의 연산만으로 산출해낼 수 있는 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 심전도(ECG) 신호를 처리하기 위한 방법으로서, 심전도 신호로부터 수집되는 둘 이상의 샘플(Sample) 파형 단위 각각에 대하여 기준점, 시작점 및 끝점을 특정하는 단계, 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각을 기준점을 기준으로 하여 기준(Reference) 파형 단위와 겹쳐지도록 정렬시킨 상태에서, 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각의 시작점과 끝점 사이의 구간과 상기 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이의 구간을 대비함으로써, 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각이 상기 기준 파형 단위와 대비하여 가지는 유실 구간에 관한 정보를 저장하는 단계, 및 상기 저장된 유실 구간에 관한 정보를 참조로 하여, 상기 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이에 해당하는 구간에서의, 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위의 앙상블 평균(Ensemble Average)을 산출하는 단계를 포함하고, 상기 기준점은 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각에 포함되는 기설정된 특징점에 기초하여 특정되는 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 심전도(ECG) 신호를 처리하기 위한 시스템으로서, 심전도 신호로부터 수집되는 둘 이상의 샘플(Sample) 파형 단위 각각에 대하여 기준점, 시작점 및 끝점을 특정하는 파형 단위 수집부, 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각을 기준점을 기준으로 하여 기준(Reference) 파형 단위와 겹쳐지도록 정렬시킨 상태에서, 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각의 시작점과 끝점 사이의 구간과 상기 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이의 구간을 대비함으로써, 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각이 상기 기준 파형 단위와 대비하여 가지는 유실 구간에 관한 정보를 저장하는 유실 구간 분석부, 및 상기 저장된 유실 구간에 관한 정보를 참조로 하여, 상기 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이에 해당하는 구간에서의, 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위의 앙상블 평균(Ensemble Average)을 산출하는 평균 산출부를 포함하고, 상기 기준점은 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각에 포함되는 기설정된 특징점에 기초하여 특정되는 시스템이 제공된다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하기 위한 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공된다.
본 발명에 의하면, 심전도 신호로부터 수집되는 복수의 샘플 파형 단위의 모든 지점에 대한 인덱스를 저장할 필요 없이 유실 구간을 특정할 수 있는 지점에 대한 인덱스만을 저장하면 충분하므로, 저장 공간을 아낄 수 있게 되는 효과가 달성된다.
또한, 본 발명에 의하면, 한 번의 연산만으로 유실 구간을 포함할 수 있는 복수의 샘플 파형 단위의 앙상블 평균을 산출해낼 수 있으므로, 심전도 신호를 구성하는 파형 단위의 앙상블 평균을 산출하는 데에 요구되는 연산 부담을 줄일 수 있게 되는 효과가 달성된다.
또한, 본 발명에 의하면, 새로운 샘플 파형 단위가 수집될 때마다 앙상블 평균을 산출하던 종래기술에 비하여, 시간 복잡도(Time Complexity)를 낮추고 혈압 측정 속도를 높일 수 있게 되는 효과가 달성된다.
도 1은 본 발명에 따른 전체 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 심전도 신호 처리 시스템의 내부 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 심전도 신호로부터 수집되는 샘플 파형 단위의 모습을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 심전도 신호를 처리하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 시작점 인덱스 및 끝점 인덱스를 각각 포함하는 시작점 어레이 및 끝점 어레이의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
전체 시스템의 구성
이하, 본 발명에 따른 심전도 신호 처리 시스템의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 전체 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전체 시스템은, 통신망(100), 심전도 신호 처리 시스템(200) 및 디바이스(300)로 구성될 수 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신망(100)은 유선 통신이나 무선 통신과 같은 통신 양태를 가리지 않고 구성될 수 있으며, 근거리 통신망(LAN, Local Area Network), 도시권 통신망(MAN, Metropolitan Area Network), 광역 통신망(WAN, Wide Area Network) 등 다양한 통신망으로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 본 명세서에서 말하는 통신망(100)은 와이파이(Wi-Fi), 와이파이 다이렉트(Wi-Fi Direct), LTE 다이렉트(LTE Direct), 블루투스(Bluetooth)와 같은 공지의 근거리 무선 통신망을 포함할 수 있다. 그러나, 통신망(100)은, 굳이 이에 국한될 필요 없이, 공지의 유무선 데이터 통신망, 공지의 전화망 또는 공지의 유무선 텔레비전 통신망을 그 적어도 일부에 있어서 포함할 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 심전도 신호 처리 시스템(200)은, 심전도 신호로부터 수집되는 둘 이상의 샘플(Sample) 파형 단위 각각에 대하여 기준점, 시작점 및 끝점을 특정하고, 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각을 기준점을 기준으로 하여 기준(Reference) 파형 단위와 겹쳐지도록 정렬시킨 상태에서 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각의 시작점과 끝점 사이의 구간과 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이의 구간을 대비함으로써 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각이 기준 파형 단위와 대비하여 가지는 유실 구간에 관한 정보를 저장하고, 위의 저장된 유실 구간에 관한 정보를 참조로 하여, 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이에 해당하는 구간에서의, 둘 이상의 샘플 파형 단위의 앙상블 평균(Ensemble Average)을 산출하고, 위의 기준점은 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각에 포함되는 기설정된 특징점에 기초하여 특정되도록 함으로써, 유실 구간을 가질 수 있는 복수의 샘플 파형 단위의 앙상블 평균을 한 번의 연산만으로 산출해내는 기능을 수행한다.
심전도 신호 처리 시스템(200)의 기능에 관하여는 아래에서 더 자세하게 알아보기로 한다. 한편, 심전도 신호 처리 시스템(200)에 관하여 위와 같이 설명되었으나, 이러한 설명은 예시적인 것이고, 심전도 신호 처리 시스템(200)에 요구되는 기능이나 구성요소의 적어도 일부가 필요에 따라 디바이스(300) 내에서 실현되거나 디바이스(300) 내에 포함될 수도 있음은 당업자에게 자명하다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스(300)는 심전도 신호 처리 시스템(200)에 접속한 후 통신할 수 있는 기능을 포함하는 디지털 기기로서, 메모리 수단을 구비하고 마이크로 프로세서를 탑재하여 연산 능력을 갖춘 디지털 기기라면 얼마든지 본 발명에 따른 디바이스(300)로서 채택될 수 있다. 디바이스(300)는 스마트 글래스, 스마트 워치, 스마트 밴드, 스마트 링, 스마트 넥클리스 등과 같은 웨어러블 디바이스이거나 스마트폰, 스마트 패드, 데스크탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 워크스테이션, PDA, 웹 패드, 이동 전화기 등과 같은 다소 전통적인 디바이스일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 디바이스(300)는 인체로부터 혈압 모니터링을 위한 생체 신호를 측정하거나 혈압 모니터링에 관한 정보를 사용자에게 제공하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 디바이스(300)에는 본 발명에 따른 기능을 수행하기 위한 애플리케이션 프로그램이 더 포함되어 있을 수 있다. 이러한 애플리케이션은 해당 디바이스(300) 내에서 프로그램 모듈의 형태로 존재할 수 있다. 이러한 프로그램 모듈의 성격은 후술할 바와 같은 심전도 신호 처리 시스템(200)의 파형 단위 수집부(210), 유실 구간 분석부(220), 평균 산출부(230), 통신부(240) 및 제어부(250)와 전반적으로 유사할 수 있다. 여기서, 애플리케이션은 그 적어도 일부가 필요에 따라 그것과 실질적으로 동일하거나 균등한 기능을 수행할 수 있는 하드웨어 장치나 펌웨어 장치로 치환될 수도 있다.
심전도 신호 처리 시스템의 구성
이하에서는, 본 발명의 구현을 위하여 중요한 기능을 수행하는 심전도 신호 처리 시스템(200)의 내부 구성 및 각 구성요소의 기능에 대하여 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 심전도 신호 처리 시스템의 내부 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 심전도 신호 처리 시스템(200)은, 파형 단위 수집부(210), 유실 구간 분석부(220), 평균 산출부(230), 통신부(240) 및 제어부(250)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 파형 단위 수집부(210), 유실 구간 분석부(220), 평균 산출부(230), 통신부(240) 및 제어부(250)는 그 중 적어도 일부가 외부 시스템(미도시됨)과 통신하는 프로그램 모듈들일 수 있다. 이러한 프로그램 모듈들은 운영 시스템, 응용 프로그램 모듈 및 기타 프로그램 모듈의 형태로 심전도 신호 처리 시스템(200)에 포함될 수 있으며, 물리적으로는 여러 가지 공지의 기억 장치 상에 저장될 수 있다. 또한, 이러한 프로그램 모듈들은 심전도 신호 처리 시스템(200)과 통신 가능한 원격 기억 장치에 저장될 수도 있다. 한편, 이러한 프로그램 모듈들은 본 발명에 따라 후술할 특정 업무를 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 실행하는 루틴, 서브루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포괄하지만, 이에 제한되지는 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 심전도 신호로부터 수집되는 샘플 파형 단위의 모습을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 근전도 신호로부터 수집되는 샘플 파형 단위 각각은 R-피크(도 3의 R) 주변에 나타나는 QRS 콤플렉스(complex) 구간과 QRS 콤플렉스 구간의 전후에 각각 나타나는 P 파(도 3의 P) 구간 및 T 파(도 3의 T) 구간으로 이루어질 수 있으며, 시작점(310)과 끝점(320)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 후술할 바와 같이, 심전도 신호로부터 수집되는 샘플 파형 단위가 항상 R-피크, QRS 콤플렉스 구간, P 파 구간 및 T 파 구간을 모두 온전하게 포함할 수 있을 정도로 충분한 길이를 가지는 것은 아니고 하드웨어 성능, 측정 환경, 사용자의 움직임 등의 여러 요인으로 인하여 일부 유실된 구간을 포함하는 경우가 종종 발생할 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 샘플 파형 단위가 유실 구간을 가지는지 여부를 판단함에 있어서 대비의 기준이 되는 기준(Reference) 파형 단위는 위의 R-피크, QRS 콤플렉스 구간, P 파 구간 및 T 파 구간을 모두 온전하게 포함하는 파형 단위로서 설정될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 심전도 신호를 처리하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 심전도 신호 처리 시스템(200)은, 무빙 윈도우(Moving Window)를 이용하여 심전도 신호로부터 파형 단위를 샘플링하여 샘플 파형 단위를 수집할 수 있고(S410), 위와 같이 수집된 둘 이상의 샘플 파형 단위를 소정의 기준점(예를 들면, P-피크(P-Peak), Q-피크(Q-Peak), R-피크(R-Peak), S-피크(S-Peak), T-피크(T-Peak) 등)을 기준으로 하여 기준 파형 단위와 겹쳐지도록 정렬시킨 상태에서 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각의 유실 구간을 분석할 수 있고(S420, S430), 위의 분석된 유실 구간에 관한 정보를 참조로 하여 둘 이상의 샘플 파형 단위의 앙상블 평균을 한 번의 연산만으로 산출할 수 있다(S440). 이하에서는, 심전도 신호 처리 시스템(200)의 각 구성요소의 기능을 중심으로 하여 보다 자세히 살펴보기로 한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 파형 단위 수집부(210)는 심전도 신호로부터 수집되는 둘 이상의 샘플(Sample) 파형 단위 각각에 대하여 기준점, 시작점 및 끝점을 특정하는 기능을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기준점은 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각에 포함되는 기설정된 특징점에 기초하여 특정될 수 있다. 여기서, 기설정된 특징점에는, 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각에 포함되는 P-피크(P-Peak), Q-피크(Q-Peak), R-피크(R-Peak), S-피크(S-Peak), T-피크(T-Peak) 등이 포함될 수 있다. 예를 들면, 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각의 기준점은 해당 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각의 R-피크인 것으로 특정될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유실 구간 분석부(220)는 위의 수집된 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각을 기준점을 기준으로 하여 기준 파형 단위와 겹쳐지도록(즉, 샘플 파형 단위의 기준점이 나타나는 시점과 기준 파형 단위의 기준점이 나타나는 시점이 서로 일치하도록) 정렬시킨 상태에서, 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각의 시작점과 끝점 사이의 구간과 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이의 구간을 대비함으로써, 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각이 기준 파형 단위와 대비하여 가지는 유실 구간에 관한 정보를 저장하는 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유실 구간에 관한 정보에는, 기준점을 기준으로 할 때 시작점이 기준 파형 단위의 시작점에 미치지 못하는 제m 샘플 파형 단위의 시작점의 시간 축 상의 위치를 가리키는 시작점 인덱스(Index)와 기준점을 기준으로 할 때 끝점이 기준 파형 단위의 끝점에 미치지 못하는 제n 샘플 파형 단위의 끝점의 시간 축 상의 위치를 가리키는 끝점 인덱스가 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 둘 이상의 샘플 파형 단위에 대한 시작점 인덱스는 시작점 어레이(Array) 내에 저장될 수 있고, 둘 이상의 샘플 파형 단위에 대한 끝점 인덱스는 끝점 어레이 내에 저장될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유실 구간 분석부(220)는, 후술할 앙상블 평균 산출 과정을 용이하게 하기 위하여, 시작점 어레이 내에 저장된 둘 이상의 샘플 파형 단위에 대한 시작점 인덱스를 오름차순 또는 내림차순으로 정렬할 수 있고, 끝점 어레이 내에 저장된 둘 이상의 샘플 파형 단위에 대한 끝점 인덱스 역시 오름차순 또는 내림차순으로 정렬할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 시작점 인덱스 및 끝점 인덱스를 각각 포함하는 시작점 어레이 및 끝점 어레이의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다. 도 5의 실시예에서, 기준 파형 단위 및 샘플 파형 단위의 기준점은 R-피크인 경우를 가정할 수 있다.
도 5를 참조하면, 기준 파형 단위의 기준점인 R-피크의 인덱스를 0이라고 할 때 기준 파형 단위의 시작점 및 끝점의 인덱스는 각각 -5 및 5로 설정되는 경우를 가정할 수 있다(도 5의 (a) 참조).
도 5의 (b)를 참조하면, 심전도 신호로부터 수집된 10개의 샘플 파형 단위 각각이 기준 파형 단위와 대비하여 가지는 유실 구간에 관한 정보가 10개의 샘플 파형 단위 각각의 시작점 인덱스 및 끝점 인덱스로서 저장될 수 있다. 구체적으로, 도 5의 (b)의 시작점 어레이에서, 파형 단위가 시작하는 쪽에서 유실된 구간이 없는 샘플 파형 단위의 시작점 인덱스는 -5이고, 파형 단위가 시작하는 쪽에서 유실된 구간을 가지는 샘플 파형 단위의 시작점 인덱스는 그 시작점의 위치에 따라 -4, -3, -2, -1 등일 수 있다. 또한, 도 5의 (b)의 끝점 어레이에서, 파형 단위가 끝나는 쪽에서 유실된 구간이 없는 샘플 파형 단위의 시작점 인덱스는 5이고, 파형 단위가 끝나는 쪽에서 유실된 구간을 가지는 샘플 파형 단위의 시작점 인덱스는 그 시작점의 위치에 따라 4, 3, 2, 1 등일 수 있다.
도 5의 (c)를 참조하면, 시작점 어레이에 저장된 시작점 인덱스는 내림차순으로 정렬되고, 끝점 어레이에 저장된 끝점 인덱스는 오름차순으로 정렬될 수 있다.
도 5의 실시예에서, 시작점 인덱스 또는 끝점 인덱스가 정수인 경우에 대하여만 언급되었지만, 본 발명이 반드시 상기 언급된 것에 한정되는 것은 아니며, 시작점 인덱스 및 끝점 인덱스 중 적어도 하나가 정수가 아닐 수도 있음을 밝혀 둔다. 한편, 도 5의 실시예에서, 기준 파형 단위의 시작점 인덱스와 끝점 인덱스가 R-피크를 기준으로 하여 대칭인 경우에 대하여만 언급되었지만, 본 발명이 반드시 상기 언급된 것에 한정되는 것은 아니며, 기준 파형 단위의 시작점 인덱스 및 끝점 인덱스 중 어느 하나가 다른 하나보다 적거나 클 수도 있음을 밝혀 둔다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 평균 산출부(230)는 위와 같이 저장된 유실 구간에 관한 정보를 참조로 하여, 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이에 해당하는 구간에서의, 둘 이상의 샘플 파형 단위의 앙상블 평균을 산출하는 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 평균 산출부(230)는, 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이에 해당하는 구간에서 둘 이상의 샘플 파형 단위의 심전도 신호 값을 모두 더한 것을 그 더해진 둘 이상의 샘플 파형 단위의 개수로 나눈 결과 도출되는 값을 앙상블 평균으로서 결정하되, 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이에 해당하는 구간 중 유실 구간을 가지는 적어도 하나의 샘플 파형 단위가 존재하는 구간에서는, 유실 구간을 가지는 적어도 하나의 샘플 파형 단위를 무시한 채로 둘 이상의 샘플 파형 단위의 앙상블 평균을 산출할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 평균 산출부(230)는, 둘 이상의 샘플 파형 단위에 대한 시작점 인덱스 및 끝점 인덱스를 참조로 하여, 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이에 해당하는 구간 중 유실 구간을 가지는 적어도 하나의 샘플 파형 단위가 존재하는 구간에서 유실 구간을 가지는 샘플 파형 단위의 개수를 결정할 수 있다. 이어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 평균 산출부(230)는, 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이에 해당하는 구간에서 둘 이상의 샘플 파형 단위의 심전도 신호 값을 모두 더한 것을 그 더해진 둘 이상의 샘플 파형 단위의 개수로 나눈 결과 도출되는 값을 앙상블 평균으로서 결정하되, 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이에 해당하는 구간 중 유실 구간을 가지는 적어도 하나의 샘플 파형 단위가 존재하는 구간에서는, 둘 이상의 샘플 파형 단위의 심전도 신호 값을 모두 더한 값을 둘 이상의 샘플 파형 단위 전체의 개수에서 해당 구간에서 유실 구간을 가지는 샘플 파형 단위의 개수를 뺀 값으로 나눈 결과 도출되는 값을 앙상블 평균으로서 결정할 수 있다.
예를 들면, 도 5의 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 평균 산출부(230)는, 내림차순으로 정렬된 시작점 어레이를 참조로 하여, 총 10개의 샘플 파형 단위 중에서 인덱스가 0에서 -2인 구간까지는 유실 구간을 가지는 샘플 파형 단위의 개수가 0개인 것으로 판단하고, 인덱스가 -2에서 -3인 구간에서 유실 구간을 가지는 샘플 파형 단위의 개수가 1개인 것으로 판단하고, 인덱스가 -3에서 -4인 구간에서 유실 구간을 가지는 샘플 파형 단위의 개수가 2개인 것으로 판단하고, 인덱스가 -4에서 -5인 구간에서는 유실 구간을 가지는 샘플 파형 단위의 개수가 4개인 것으로 판단할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 평균 산출부(230)는, 내림차순으로 정렬된 끝점 어레이를 참조로 하여, 총 10개의 샘플 파형 단위 중에서 인덱스가 0에서 3인 구간까지는 유실 구간을 가지는 샘플 파형 단위의 개수가 0개인 것으로 판단하고, 인덱스가 3에서 4인 구간에서 유실 구간을 가지는 샘플 파형 단위의 개수가 2개인 것으로 판단하고, 인덱스가 4에서 5인 구간에서 유실 구간을 가지는 샘플 파형 단위의 개수가 4개인 것으로 판단할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 심전도 신호로부터 둘 이상의 샘플 파형 단위가 모두 수집되고 이들 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각의 유실 구간에 관한 정보가 모두 저장된 이후에, 둘 이상의 샘플 파형 단위 모두를 대상으로 하여 앙상블 평균을 한꺼번에(즉, 한 번의 연산만으로) 산출할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 시간 복잡도(Time Complexity)와 연산 부담을 낮추고, 결과적으로는, 혈압을 측정하는 데에 소요되는 시간을 줄일 수 있게 되는 효과가 달성된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 평균 산출부(230)는 위와 같이 산출된 앙상블 평균을 참조로 하여 기준 파형 단위를 갱신하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 평균 산출부(230)는 위와 같이 산출된 앙상블 평균을 새로운 기준 파형 단위로서 정의할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신부(240)는 심전도 신호 처리 시스템(200)이 외부 장치와 통신할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(250)는 파형 단위 수집부(210), 유실 구간 분석부(220), 평균 산출부(230) 및 통신부(240) 간의 데이터의 흐름을 제어하는 기능을 수행한다. 즉, 제어부(250)는 외부로부터의 또는 심전도 신호 처리 시스템(200)의 각 구성요소 간의 데이터의 흐름을 제어함으로써, 파형 단위 수집부(210), 유실 구간 분석부(220), 평균 산출부(230) 및 통신부(240)에서 각각 고유 기능을 수행하도록 제어한다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 통신망
200: 심전도 신호 처리 시스템
210: 파형 단위 수집부
220: 유실 구간 분석부
230: 평균 산출부
240: 통신부
250: 제어부
300: 디바이스

Claims (11)

  1. 심전도(ECG) 신호를 처리하기 위한 방법으로서,
    심전도 신호로부터 수집되는 둘 이상의 샘플(Sample) 파형 단위 각각에 대하여 기준점, 시작점 및 끝점을 특정하는 단계,
    상기 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각을 기준점을 기준으로 하여 기준(Reference) 파형 단위와 겹쳐지도록 정렬시킨 상태에서, 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각의 시작점과 끝점 사이의 구간과 상기 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이의 구간을 대비함으로써, 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각이 상기 기준 파형 단위와 대비하여 가지는 유실 구간에 관한 정보를 저장하는 단계, 및
    상기 저장된 유실 구간에 관한 정보를 참조로 하여, 상기 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이에 해당하는 구간에서의, 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위의 앙상블 평균(Ensemble Average)을 산출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 기준점은 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각에 포함되는 기설정된 특징점에 기초하여 특정되는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기설정된 특징점에는, 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각에 포함되는 P-피크(P-Peak), Q-피크(Q-Peak), R-피크(R-Peak), S-피크(S-Peak) 및 T-피크(T-Peak) 중 적어도 하나가 포함되는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산출 단계에서,
    상기 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이에 해당하는 구간에서 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위의 심전도 신호 값을 모두 더한 것을 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위의 개수로 나눈 결과 도출되는 값을 상기 앙상블 평균으로서 결정하되, 상기 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이에 해당하는 구간 중 상기 유실 구간을 가지는 적어도 하나의 샘플 파형 단위가 존재하는 구간에서는, 상기 유실 구간을 가지는 적어도 하나의 샘플 파형 단위를 무시한 채로 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위의 앙상블 평균을 산출하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유실 구간에 관한 정보에는, 기준점을 기준으로 할 때 시작점이 상기 기준 파형 단위의 시작점에 미치지 못하는 제m 샘플 파형 단위의 시작점의 시간 축 상의 위치를 가리키는 시작점 인덱스(Index) 및 기준점을 기준으로 할 때 끝점이 상기 기준 파형 단위의 끝점에 미치지 못하는 제n 샘플 파형 단위의 끝점의 시간 축 상의 위치를 가리키는 끝점 인덱스가 포함되는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 산출 단계는,
    상기 둘 이상의 샘플 파형 단위에 대한 시작점 인덱스 및 끝점 인덱스를 참조로 하여, 상기 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이에 해당하는 구간 중 상기 유실 구간을 가지는 적어도 하나의 샘플 파형 단위가 존재하는 구간에서 상기 유실 구간을 가지는 샘플 파형 단위의 개수를 결정하는 단계, 및
    상기 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이에 해당하는 구간에서 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위의 심전도 신호 값을 모두 더한 것을 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위의 개수로 나눈 심전도 신호 값을 상기 앙상블 평균으로서 산출하되, 상기 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이에 해당하는 구간 중 상기 유실 구간을 가지는 적어도 하나의 샘플 파형 단위가 존재하는 구간에서는, 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위의 심전도 신호 값을 모두 더한 값을 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위의 개수에서 해당 구간에서 유실 구간을 가지는 샘플 파형 단위의 개수를 뺀 값으로 나눈 심전도 신호 값을 상기 앙상블 평균으로서 산출하는 단계
    를 포함하는 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 저장 단계에서,
    상기 둘 이상의 샘플 파형 단위에 대한 시작점 인덱스는 시작점 어레이(Array) 내에 저장되고, 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위에 대한 끝점 인덱스는 끝점 어레이 내에 저장되는 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 저장 단계에서,
    상기 시작점 어레이 내에 저장된 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위에 대한 시작점 인덱스를 오름차순 또는 내림차순으로 정렬하고, 상기 끝점 어레이 내에 저장된 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위에 대한 끝점 인덱스를 오름차순 또는 내림차순으로 정렬하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 산출 단계는, 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위의 유실 구간에 관한 정보가 모두 저장된 이후에 수행되는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 산출된 앙상블 평균을 참조로 하여, 상기 기준 파형 단위를 갱신하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  11. 심전도(ECG) 신호를 처리하기 위한 시스템으로서,
    심전도 신호로부터 수집되는 둘 이상의 샘플(Sample) 파형 단위 각각에 대하여 기준점, 시작점 및 끝점을 특정하는 파형 단위 수집부,
    상기 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각을 기준점을 기준으로 하여 기준(Reference) 파형 단위와 겹쳐지도록 정렬시킨 상태에서, 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각의 시작점과 끝점 사이의 구간과 상기 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이의 구간을 대비함으로써, 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각이 상기 기준 파형 단위와 대비하여 가지는 유실 구간에 관한 정보를 저장하는 유실 구간 분석부, 및
    상기 저장된 유실 구간에 관한 정보를 참조로 하여, 상기 기준 파형 단위의 시작점과 끝점 사이에 해당하는 구간에서의, 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위의 앙상블 평균(Ensemble Average)을 산출하는 평균 산출부
    를 포함하고,
    상기 기준점은 상기 둘 이상의 샘플 파형 단위 각각에 포함되는 기설정된 특징점에 기초하여 특정되는 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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