KR101696787B1

KR101696787B1 - 수면 시 측정된 연속 혈압 신호를 통하여 수면호흡장애를 검출하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101696787B1
Application number: KR1020120158697A
Authority: KR
Inventors: 이경중; 이전; 이정훈; 이효기
Original assignee: 연세대학교 원주산학협력단
Priority date: 2012-12-31
Filing date: 2012-12-31
Publication date: 2017-01-16
Also published as: KR20140087902A

Abstract

본 발명은, 수면 시 연속 혈압 신호를 검출하고, 검출된 혈압신호에서 수면호흡장애(SDB)의 발생시점과 호흡노력 정도를 추정하는, 수면 시 측정된 연속 혈압 신호를 통하여 수면호흡장애를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
수면시 혈압을 검출하는 혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압신호로부터, 수면호흡장애 신호를 검출하는, 수면호흡장애 연산처리부를 포함하는 수면호흡장애 검출장치의 구동방법에 있어서, 수면호흡장애 연산처리부는 혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압 신호를 저역통과필터를 통과시켜 LFC(저주파 성분) 신호를 검출하는, 저역통과필터링 단계; 상기 저역통과필터링 단계의 출력신호를 힐버트 변환(Hilbert transform)을 적용하여 포락선 신호를 검출하는, 제1힐버트 변환단계; 제1힐버트 변환단계의 출력신호로부터 순시위상(instantaneous phase) 신호를 구하는, 순시위상 연산단계; 수면호흡장애 연산처리부는 순시위상 연산단계의 출력신호를 차분(미분)하는, 차분연산단계; 상기 차분연산단계의 출력신호가 제1문턱치 이하가 되는 시간의 점을, 주기패턴 시작점으로 검출하는, 주기패턴 검출단계; 상기 주기패턴 시작점 이후 1분 이내에 입력된 LFC(저주파 성분) 신호 중, 주기패턴 시작점의 LFC(저주파 성분) 신호로부터, 제2문턱치 이상 증가된 LFC(저주파 성분) 신호가 검출되면, 상기 주기패턴 시작점을 수면호흡장애 이벤트로 설정하는, 수면호흡장애 이벤트 검출단계;를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

수면 시 측정된 연속 혈압 신호를 통하여 수면호흡장애를 검출하는 장치 및 방법{Sleep-disordered breathing detection method and apparatus with continuous blood pressure signal measured during sleep}

본 발명은, 수면 시 연속 혈압 신호를 검출하고, 검출된 혈압신호에서 수면호흡장애(SDB, sleep disordered breathing)의 발생시점과 호흡노력 정도를 추정하는, 수면 시 측정된 연속 혈압 신호를 통하여 수면호흡장애를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

수면호흡장애(SDB)는 국내 성인인구의 3-5%에서 관찰되는 비교적 흔한 질환으로, 인지기능장애와 과도한 주간졸음증를 초래하고, 고혈압, 허혈성 심장질환, 뇌졸중등의 심혈관 질환의 위험을 증가 시킬 뿐만 아니라 인슐린 저항성을 초래할 수 있어, 결과적으로 사망의 위험을 증가시킨다. 수면호흡장애는 폐쇄성 무호흡(OSA, obstructive sleep apnea), 중추성 무호흡(CSA, central sleep apnea), 저호흡(Hypopnea)으로 나뉠 수 있다.

폐쇄성 무호흡(OSA)은 상기도의 조직이 기도를 폐쇄함으로서 나타나는 무호흡이고, 중추성 무호흡(CSA)은 호흡을 관할하는 수뇌부(brain center)에서 호흡근육으로 신호전달이 실패하여 나타나는 무호흡이고, 저호흡(Hypopnea)은 정상호흡에 비해 느리고 얕은 호흡으로, 폐쇄성 무호흡(OSA) 또는 중추성 무호흡(CSA)과 마찬가지로, 산소포화도(SaO₂)를 떨어뜨리며 수면장애를 유발한다.

그러나, 아직까지 이렇다할 전문적인 수면호흡장애 검출 장치는 없다.

종래에는 수면다원검사를 통해 수면호흡장애(SDB)를 검출하고 수면의 질을 평가하였으나, 고 비용이 소요되며, 검사실에서 1박을 하면서 측정해야 하는 번거로움이 있다. 특히, 수면다원검사를 위한 장치는 공기 흐름을 측정하기 위해 코에 부착한 감시장치(비강기류 검출장치), 눈동작과 뇌활동을 측정하기 위해 얼굴과 두피에 부착된 감지장치, 혈중산소포화도를 측정하는 감지장치, 숨을 쉬는데 들이는 노력을 측정하기 위한 가슴과 배에 두른 밴드타입 감지장치 등등을 포함하여, 뇌파, 안전도, 근전도, 심전도, 산소포화도 등을 측정하며, 이렇게 측정된 수많은 채널의 생체신호를 컴퓨터로 보내어 분석하도록 되어 있어, 상당히 복잡하고 번거롭다.

이러한 문제점을 해소하기위해, 심전도(ECG) 신호 단일 채널만을 통한 수면호흡장애(SDB) 검출방법에 대한 연구(국내 공개특허공보 제10-2010-0045521호)가 보고되었지만, 이들 방법들은 ECG로부터 EDR(ECG derived respiration)신호 또는 RR 간격 신호를 사용하여 SDB를 검출하기 위한 것으로, ECG 내의 SDB에 의한 패턴이 복잡하거나 일정하지 않아 검출이 용이하지 않았으며, 특히 SDB 이벤트의 시작과 끝을 검출할 수 없었다. 따라서 수면호흡장애(SDB)의 구간을 정확히 검출하기 어려웠다.

수면호흡장애(SDB)는 혈압의 상승을 유발하는데, 본 발명은 이에 기인하여 본 발명은, 수면 시 연속 혈압 신호를 검출하고, 검출된 혈압신호에서 수면호흡장애(SDB, sleep disordered breathing)의 발생시점과 호흡노력 정도를 추정하는, 수면 시 측정된 연속 혈압 신호를 통하여 수면호흡장애를 검출하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 수면 시 연속 혈압 신호를 검출하고, 검출된 혈압신호에서 수면호흡장애의 발생시점과 호흡노력 정도를 추정하는, 수면 시 측정된 연속 혈압 신호를 통하여 수면호흡장애를 검출하는 장치 및 방법을 제공한다는 것이다.

본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는, 수면 시 측정된 연속 혈압 신호를 통하여 수면호흡장애를 검출하는 방법에 있어서, 연속 혈압 신호로부터 저역통과필터를 통해 LFC(저주파 성분) 신호를 검출하고, LFC에 Hilbert transform을 적용하여 포락선(envelope) 신호를 검출하고, 이 연속 혈압신호의 포락선 신호에서, SDB 이벤트마다 발생되는 주기패턴(cyclic pattern )을 검출하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는, 수면 시 측정된 연속 혈압 신호를 통하여 수면호흡장애를 검출하는 방법에 있어서, 연속 혈압신호의 포락선 신호에서 포락선 신호의 순시 위상(instantaneous phase) 신호를 구한 뒤, 이의 차분신호를 생성하여, 차분신호가 -0.7이하이면 주기패턴의 시작점으로 검출하고, 상기 주기패턴 시작점 이후 1분 이내에 15mmHg 이상 증가된 LFC 피크가 검출되면 이 주기패턴 시작점을 SDB 발생시점으로 결정하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는, 수면 시 측정된 연속 혈압 신호를 통하여 수면호흡장애를 검출하는 방법에 있어서, 연속 혈압 신호로부터 대역통과필터를 통해 HFC(고주파 성분) 신호를 검출하고, HFC에 Hilbert transform을 적용하여 포락선 신호를 구하고, 이 연속 혈압신호의 포락선 신호에서, 15point 메디안필터(median filter)를 적용하여 호흡노력 추정신호를 검출하고, 검출된 SDB 전후 10초 이내에서 호흡노력 추정신호의 국소최소값이 2mmHg이상이면 OSA 또는 Hypopnea를 나타내는 신호를 출력하며, 2mmHg이하이면 CSA를 나타내는 신호를 출력하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은, 수면시 혈압을 검출하는 혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압신호로부터, 수면호흡장애 신호를 검출하는, 수면호흡장애 연산처리부를 포함하는 수면호흡장애 검출장치에 있어서, 상기 수면호흡장애 연산처리부는, 혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압 신호로부터 저역통과필터링을 통해 LFC(저주파 성분) 신호를 검출하는, 저역통과필터; 상기 저역통과필터의 출력신호를 힐버트 변환(Hilbert transform)을 적용하여 포락선 신호를 검출하는, 제1힐버트 변환부; 제1힐버트 변환부의 출력신호로부터 순시위상(instantaneous phase) 신호를 구하는, 순시위상 연산부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 수면호흡장애 연산처리부는, 순시위상 연산부의 출력신호를 차분(미분)하는, 차분연산부; 상기 차분연산부의 출력신호가 제1문턱치 이하가 되는 시간의 점을, 주기패턴 시작점으로 검출하는, 주기패턴 검출부; 상기 주기패턴 시작점 이후 1분 이내에 입력된 LFC(저주파 성분) 신호 중, 주기패턴 시작점의 LFC(저주파 성분) 신호로부터, 제2문턱치 이상 증가된 LFC(저주파 성분) 신호가 검출되면, 상기 주기패턴 시작점을 수면호흡장애 이벤트로 설정하는, 수면호흡장애 이벤트 검출부; 를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명은, 수면시 혈압을 검출하는 혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압신호로부터 수면호흡장애 신호를 검출하는 수면호흡장애 연산처리부를 포함하는 수면호흡장애 검출장치에 있어서, 상기 수면호흡장애 연산처리부는, 혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압 신호로부터 대역통과필터링을 통해 HFC(고주파 성분) 신호를 검출하는, 대역통과필터; 상기 대역통과필터의 출력신호를 힐버트 변환(Hilbert transform)을 적용하여 포락선 신호를 검출하는, 제2힐버트 변환부; 제2힐버트 변환부의 출력신호로부터 메디안(median) 필터링을 행하는 메디안 필터부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 수면호흡장애 연산처리부는, 수면호흡장애 이벤트의 전의 10초전부터 수면호흡장애 이벤트 후의 10초 후까지의 구간에서, 메디안 필터링부에서 출력된 고주파 성분의 포락선 신호에서 최저점을 검출하는 최저점 검출부; 상기 최저점의 HFC(고주파 성분)의 포락선 신호 값이 제3문턱치보다 크거나 같다면 폐쇄성 무호흡(OSA) 또는 저호흡(Hypopnea)를 나타내는 값을 출력하고, 상기 최저점의 포락선 신호 값이 제3문턱치보다 적다면, 중추성 무호흡(CSA)를 나타내는 값을 출력하는 호흡종류 검출부;를 더 포함하여 이루어진다.

상기 수면호흡장애 연산처리부는 수면호흡장애 종류 검출부의 출력을 이용하여, 히프노그램(hypnogram)을 생성하는 히프노그램 생성부; 히프노그램 생성부에서 생성된 히프노그램에서, 시간 당 평균 수면호흡장애(SDB) 이벤트(Ts) 개수를 무호흡저호흡지수(AHI)로 검출하는 무호흡저호흡지수(AHI) 검출부; 히프노그램 생성부에 출력된 히프노그램과, 무호흡저호흡지수(AHI) 검출부에서 출력된 무호흡저호흡지수(AHI)를 기입한 차트를 생성하여 표시부로 출력하는 수면의 질 차트 생성부;를 더 포함한다.
저역통과필터는 0.1Hz 저역통과필터이며, 대역통과필터는 0.1Hz에서 1Hz까지의 대역통과필터이다.
제1문턱치는 -0.7이며, 제2문턱치는 15mmHg 이며, 제3문턱치는 2mmHg이고, 상기 혈압 신호는 수축기 혈압신호이다.

또한, 본 발명은, 수면시 혈압을 검출하는 혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압신호로부터, 수면호흡장애 신호를 검출하는, 수면호흡장애 연산처리부를 포함하는 수면호흡장애 검출장치의 구동방법에 있어서, 수면호흡장애 연산처리부는 혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압 신호를 저역통과필터를 통과시켜 LFC(저주파 성분) 신호를 검출하는, 저역통과필터링 단계; 상기 저역통과필터링 단계의 출력신호를 힐버트 변환(Hilbert transform)을 적용하여 포락선 신호를 검출하는, 제1힐버트 변환단계; 제1힐버트 변환단계의 출력신호로부터 순시위상(instantaneous phase) 신호를 구하는, 순시위상 연산단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 수면시 혈압을 검출하는 혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압신호로부터, 수면호흡장애 신호를 검출하는, 수면호흡장애 연산처리부를 포함하는 수면호흡장애 검출장치의 구동방법에 있어서, 수면호흡장애 연산처리부는 혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압 신호를 대역통과필터를 통과시켜 HFC(고주파 성분) 신호를 검출하는, 대역통과필터링단계; 상기 대역통과필터링 단계의 출력신호를 힐버트 변환(Hilbert transform)을 적용하여 포락선 신호를 검출하는, 제2힐버트 변환단계; 제2힐버트 변환단계의 출력신호로부터 메디안(median) 필터를 통과시켜 메디안 필터링을 행하는, 메디안 필터링 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 수면호흡장애 검출장치의 구동방법은, 수면호흡장애 연산처리부는 순시위상 연산단계의 출력신호를 차분(미분)하는, 차분연산단계; 상기 차분연산단계의 출력신호가 제1문턱치 이하가 되는 시간의 점을, 주기패턴 시작점으로 검출하는, 주기패턴 검출단계; 상기 주기패턴 시작점 이후 1분 이내에 입력된 LFC(저주파 성분) 신호 중, 주기패턴 시작점의 LFC(저주파 성분) 신호로부터, 제2문턱치 이상 증가된 LFC(저주파 성분) 신호가 검출되면, 상기 주기패턴 시작점을 수면호흡장애 이벤트로 설정하는, 수면호흡장애 이벤트 검출단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 수면호흡장애 검출장치의 구동방법은, 수면호흡장애 연산처리부는 수면호흡장애 이벤트의 전의 10초전부터 수면호흡장애 이벤트 후의 10초 후까지의 구간에서, 메디안 필터링부에서 출력된 고주파 성분의 포락선 신호에서 최저점을 검출하는 최저점 검출단계; 상기 최저점의 HFC(고주파 성분)의 포락선 신호 값이 제3문턱치보다 크거나 같다면 폐쇄성 무호흡(OSA) 또는 저호흡(Hypopnea)를 나타내는 값을 출력하고, 상기 최저점의 포락선 신호 값이 제3문턱치보다 적다면, 중추성 무호흡(CSA)를 나타내는 값을 출력하는 호흡종류 검출단계;를 더 포함하여 이루어진다.

본 발명의 수면호흡장애 검출장치의 구동방법은, 수면호흡장애 연산처리부는 수면호흡장애 종류 검출단계의 출력을 이용하여, 히프노그램(hypnogram)을 생성하는 히프노그램 생성단계; 히프노그램 생성단계에서 생성된 히프노그램에서, 시간 당 평균 수면호흡장애(SDB) 이벤트(Ts) 개수를 무호흡저호흡지수(AHI)로 검출하는 무호흡저호흡지수(AHI) 검출단계; 수면호흡장애 연산처리부는 히프노그램 생성부에 출력된 히프노그램과, 무호흡저호흡지수(AHI) 검출부에서 출력된 무호흡저호흡지수(AHI)를 기입한 차트를 생성하여 표시부로 출력하는 수면의 질 차트 생성단계;를 더 포함한다.

본 발명의 수면 시 측정된 연속 혈압 신호를 통하여 수면호흡장애를 검출하는 장치 및 방법에 따르면, 수면 시 연속 혈압 신호을 검출하고, 검출된 혈압신호에서 수면호흡장애의 발생시점과 호흡노력 정도를 추정하여, 측정의 번거로움이 없으며, 비용이 저감되며, 굳이 검사실에서 1박을 할 필요가 없으며, 또한 코에 부착한 감시장치, 눈동작과 뇌활동을 측정하기 위해 얼굴과 두피에 부착된 감지장치, 혈중산소포화도를 측정하는 감지장치, 숨을 쉬는데 들이는 노력을 측정하기 위한 가슴과 배에 두른 밴드타입 감지장치 등등이 불필요하다. 즉, 뇌파, 안전도, 근전도, 심전도, 산소포화도를 측정할 필요 없으며, 이를 분석하는데도 종래와 같이 복잡하거나 번거롭지 않다.

또한 본 발명은, 수면 시 측정된 연속 혈압 신호를 통하여 수면호흡장애를 검출하는 방법에 있어서, 연속 혈압 신호로부터 저역통과필터를 통해 LFC(저주파 성분) 신호를 검출하고, LFC에 Hilbert transform을 적용하여 포락선(envelope) 신호를 검출하고, 이 연속 혈압신호의 포락선 신호에서, SDB 이벤트마다 발생되는 주기패턴(cyclic pattern )을 검출하는 방법을 제공하여, SDB 이벤트마다 발생되는 주기패턴(cyclic pattern )을 보다 간편하게 구할 수 있다.

또한 본 발명은, 수면 시 측정된 연속 혈압 신호를 통하여 수면호흡장애를 검출하는 방법에 있어서, 연속 혈압신호의 포락선 신호에서 포락선 신호의 순시 위상(instantaneous phase) 신호를 구한 뒤, 이의 차분신호를 생성하여, 차분신호가 -0.7이하이면 주기패턴의 시작점으로 검출하고, 상기 주기패턴 시작점 이후 1분 이내에 15mmHg 이상 증가된 LFC 피크가 검출되면 이 주기패턴 시작점을 SDB 발생시점으로 결정하는 방법을 제공하여, SDB 발생시점을 간편하게 검출할 수 있다.

또한 본 발명은, 수면 시 측정된 연속 혈압 신호를 통하여 수면호흡장애를 검출하는 방법에 있어서, 연속 혈압 신호로부터 대역통과필터를 통해 HFC(고주파 성분) 신호를 검출하고, HFC에 Hilbert transform을 적용하여 포락선 신호를 구하고, 이 연속 혈압신호의 포락선 신호에서, 15point 메디안필터(median filter)를 적용하여 호흡노력 추정신호를 검출하고, 검출된 SDB 전후 10초 이내에서 호흡노력 추정신호의 국소최소값이 2mmHg이상이면 OSA 또는 Hypopnea임을 나타내는 신호를 출력하고, 2mmHg이하이면 CSA임을 나타내는 신호를 출력하여, 수면 시 측정된 연속 혈압 신호로부터 호흡노력 추정신호를 간편하게 검출하며, 이로부터 OSA 또는 Hypopnea임을 나타내는 신호 또는 CSA임을 나타내는 신호를 출력하여, 초보자도 쉽게 사용가능하다.

본원발명은 Polysomnograph 측정없이 일반병실 또는 가정에서도 SDB을 검출하고 수면장애의 정도를 평가할 수 있으며, 본원발명의 연속 혈압 모니터링 장치로는 PPG 신호를 통한 연속 혈압 모니터링 장치, 임피던스를 이용한 연속혈압 모니터링 장치, 요골맥파 분석을 통한 연속혈압 모니터링 장치, 또는 요골맥파와 PPG 파형 분석을 통한 연속 혈압 모니터링 장치 중 어느 하나를 이용할 수 있다.

도 1은 수면 시 측정된 RR간격, EDR, 비강기류, 수축기혈압, 이완기혈압을 동시에 측정한 일예이다.
도 2는 수면 시 측정된 RR간격(RRI), 비강기류(Na, nasal flow), 혈압(BP)을 동시에 측정한 예이다.
도 3은 본 발명의 수면 시 측정된 연속 혈압 신호를 통하여 수면호흡장애(SDB)를 검출하는 장치를 개략적으로 설명하는 설명도이다.
도 4는 본 발명의 수면 시 측정된 연속 혈압 신호를 통하여 수면호흡장애(SDB)를 검출하는 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도이다.
도 5는, 도 4에서 수축기혈압으로부터 저역통과필터링단계로부터 구한 LFC(저주파 성분) 신호와, 대역통과필터링단계로부터 구한 HFC(고주파 성분) 신호와, 비강기류 신호를 나타내는 그래프의 일예이다.
도 6a는, OSA 또는 Hypopnea인 경우, 도 4에서 수축기혈압으로부터 저역통과필터링단계로부터 구한 LFC(저주파 성분) 신호와, 순간 위상신호(instantaneous phase) 연산단계로부터 구한 포락선 신호의 순시 위상 신호와, 순시 위상 신호를 차분하여 구하여진 차분신호와, 비강기류 신호를 나타내는 그래프의 일예이다.
도 6b는, CSA인 경우, 도 4에서 수축기혈압으로부터 저역통과필터링단계로부터 구한 LFC(저주파 성분) 신호와, 순간 위상신호(instantaneous phase) 연산단계로부터 구한 포락선 신호의 순시 위상 신호와, 순시 위상 신호를 차분하여 구하여진 차분신호와, 비강기류 신호를 나타내는 그래프의 일예이다.
도 7은 본 발명의 SDB 검출 알고리즘을 평가한 결과의 일예이다.
도 8은 도 4에서 대역통과필터링단계에서 출력된 HFC(고주파 성분) 신호, 고주파성분의 힐버트(Hilbert) 변환단계에서 출력된 HFC(고주파 성분)의 포락선 신호, 메디안필터링단계에서 출력된 중간에 위치된 고주파 성분의 포락선 신호(mHFC), 비강기류 신호를 나타내는 그래프의 일예이다.
도 9a는, OSA 또는 Hypopnea인 경우, 도 4에서 대역통과필터링단계로부터 구한 HFC(저주파 성분) 신호와, 메디안필터링단계에서 출력된 중간에 위치된 고주파 성분의 포락선 신호(mHFC)와, 비강기류 신호를 나타내는 그래프의 일예이다.
도 9b는, CSA인 경우, 도 4에서 대역통과필터링단계로부터 구한 HFC(저주파 성분) 신호와, 메디안필터링단계에서 출력된 중간에 위치된 고주파 성분의 포락선 신호(mHFC)와, 비강기류 신호를 나타내는 그래프의 일예이다.
도 10은 히프노그램의 일예이다.

이하, 본 발명의 수면 시 측정된 연속 혈압 신호를 통하여 수면호흡장애(SDB)를 검출하는 장치 및 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

우선, 혈압 신호만을 이용하여 수면호흡장애(SDB)를 검출하게 된 배경을 설명한다.

도 1은 수면 시 측정된 RR간격, EDR, 비강기류, 수축기혈압, 이완기혈압을 동시에 측정한 일예이다.

도 1의 경우, 피검자가 혈압검출장치, 심전도 센서, 비강기류 검출장치 등을 장착한 후, 수면시 RR간격, EDR, 비강기류, 수축기혈압, 이완기혈압을 측정한 일 예이다.

수축기 혈압(sBP) 파형 및 이완기 혈압(dBP) 파형이, RR 파형과 EDR 파형에 비해 다수의 수면호흡장애(SDB) 구간에서 보다 명확한 주기적 패턴(cyclic pattern)을 나타냄을 알 수 있다.

즉, 비강기류 파형에서 수면호흡장애(SDB)를 나타내는 부분에 대해, RR 파형과 EDR 파형은 도 2의 화살표로 나타낸 부분과 같이 주기적 패턴을 출력하기도 하고, 못하기도 한다. 그러나 혈압신호(수축기 혈압, 이완기 혈압)는 수면호흡장애(SDB) 구간에서 주기적 패턴을 출력한다.

기존에는 혈압신호(수축기 혈압, 이완기 혈압)가 ECG와 마찬가지로 SDB 이벤트마다 주기적 패턴(cyclic pattern)을 가진 것이 잘 알려져 있지 않으며, 혈압신호만을 이용한 SDB 검출 방법은 전무한 상황이었다.

도 2는 수면 시 측정된 RR간격(RRI), 비강기류(Na, nasal flow), 혈압(BP)을 동시에 측정한 예이다.

수축기 혈압(sBP), 이완기 혈압(dBP), 평균 혈압(mBP) 중 SDB에 따라 수축기 혈압 신호가 가장 큰 변동을 보인다. 여기서 RR간격(RRI) 신호는 심전도로부터 구한 R 피크와 R피크사이의 간격, 즉 RR간격 신호이고, 비강기류(Na) 신호가 급격히 감소 또는 사라진 구간이 SDB를 나타내는 구간이다.

따라서, 본 발명에서는 수축기 혈압(sBP), 이완기 혈압(dBP), 평균 혈압(mBP) 중 SDB에 따라 가장 큰 변동을 보이는 수축기 혈압 신호만을 사용할 수 있다.

다음은 본 발명의 수면 시 측정된 연속 혈압 신호를 통하여 수면호흡장애(SDB)를 검출하는 장치 및 방법을 설명한다.

도 3은 본 발명의 수면 시 측정된 연속 혈압 신호를 통하여 수면호흡장애(SDB)를 검출하는 장치를 개략적으로 설명하는 설명도로, 연속 혈압 모니터링 장치(100), SDB 검출부(200)을 포함하여 이루어진다.

연속 혈압 모니터링 장치(100)는 수면 중의 환자에게서 혈압을 검출하기위한 장치로, 센서부(110), 전처리부(120), A/D 변환부(130), 혈압검출 연산처리부(140)를 포함하여 이루어진다.

센서부(110)는 혈압을 검출하는 센서수단으로서, PPG 신호를 검출하기위한 수단으로 이루어지던지, 임피던스를 검출하기위한 수단으로 이루어지던지, 요골맥파를 검출하기위한 수단으로 이루어지던지,또는 요골맥파와 PPG 신호를 검출하기위한 수단으로 이루어질 수 있다.

전처리부(120)는 상기 센서부(110)의 출력을 증폭하고 잡음을 제거한다.

A/D 변환부(130)는 상기 전처리부(120)의 출력을 디지탈 신호로 변환한다.

혈압검출 연산처리부(140)는 A/D 변환부(130)로부터 수신된 신호로부터 혈압신호를 검출한다.

SDB 검출부(200)는 연속 혈압 모니터링 장치(100)로부터 수신된 혈압신호로부터 SDB를 나타내는 구간을 검출하며, SDB 연산처리부(210), SDB 표시부(220), SDB 메모리부(230)을 포함하여 이루어진다.

SDB 연산처리부(210)는, 연속 혈압 모니터링 장치(100)로부터 수신된 수면 시 연속 혈압 신호에서, 수면호흡장애(SDB)의 이벤트를 검출하고, 호흡노력 정도를 추정하는 수단이다.

SDB 연산처리부(210)는, 연속 혈압 신호로부터 저역통과필터(0-0.1Hz)를 통해 LFC(저주파 성분) 신호를 검출하고, LFC에 힐버트 변환(Hilbert transform)을 적용하여 포락선 신호를 검출하고, 이 연속 혈압신호의 포락선 신호에서, SDB 이벤트마다 발생되는 주기패턴(cyclic pattern )을 검출한다. 또한, SDB 연산처리부(210)는, 연속 혈압신호의 포락선 신호에서 포락선 신호의 순시 위상(instantaneous phase) 신호를 구한 뒤 이의 차분신호를 생성하여, 차분신호가 -0.7이하이면 주기패턴의 시작점으로 검출하고, 상기 주기패턴 시작점 이후 1분 이내에 15mmHg 이상 증가된 LFC 피크가 검출되면 이 주기패턴 시작점을 SDB 발생시점으로 결정한다. 또한, SDB 연산처리부(210)는, 연속 혈압 신호로부터 대역통과필터(0.1~1Hz)를 통해 HFC(고주파 성분) 신호를 검출하고, HFC에 Hilbert transform을 적용하여 포락선 신호를 구하고, 이 연속 혈압신호의 포락선 신호에서, 15point 메디안 필터를 적용하여 호흡노력 추정신호를 검출하고, 검출된 SDB 전후 10초 이내에서 호흡노력 추정신호의 국소 최소값이 2mmHg이상이면 OSA 또는 Hypopnea로, 2mmHg이하이면 CSA로 판정한다.
부연설명하면, 수면호흡장애(SDB) 연산처리부(210)은, 혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압 신호로부터 저역통과필터링을 통해 LFC(저주파 성분) 신호를 검출하는 저역통과필터, 상기 저역통과필터의 출력신호를 힐버트 변환을 적용하여 포락선 신호를 검출하는 제1힐버트 변환부, 제1힐버트 변환부의 출력신호로부터 순시위상(instantaneous phase) 신호를 구하는 순시위상 연산부, 순시위상 연산부의 출력신호를 차분(미분)하는 차분연산부, 상기 차분연산부의 출력신호가 제1문턱치(-0.7) 이하가 되는 시간의 점을 주기패턴 시작점으로 검출하는 주기패턴 검출부, 상기 주기패턴 시작점 이후 1분 이내에 입력된 LFC(저주파 성분) 신호 중, 주기패턴 시작점의 LFC(저주파 성분) 신호로부터, 제2문턱치(120mmHg) 이상 증가된 LFC(저주파 성분) 신호가 검출되면, 상기 주기패턴 시작점을 수면호흡장애 이벤트로 설정하는 수면호흡장애 이벤트 검출부를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 수면호흡장애 연산처리부는, 혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압 신호로부터 대역통과필터링을 통해 HFC(고주파 성분) 신호를 검출하는 대역통과필터, 상기 대역통과필터의 출력신호를 힐버트 변환(Hilbert transform)을 적용하여 포락선 신호를 검출하는 제2힐버트 변환부, 제2힐버트 변환부의 출력신호로부터 메디안(median) 필터링을 행하는 메디안 필터부, 수면호흡장애 이벤트의 전의 10초전부터 수면호흡장애 이벤트 후의 10초 후까지의 구간에서, 메디안 필터링부에서 출력된 고주파 성분의 포락선 신호에서 최저점을 검출하는 최저점 검출부, 상기 최저점의 HFC(고주파 성분)의 포락선 신호 값이 제3문턱치보다 크거나 같다면 폐쇄성 무호흡(OSA) 또는 저호흡(Hypopnea)를 나타내는 값을 출력하고, 상기 최저점의 포락선 신호 값이 제3문턱치(2mmHg)보다 적다면, 중추성 무호흡(CSA)를 나타내는 값을 출력하는 수면호흡장애 종류 검출부를 포함하여 이루어진다.

SDB 표시부(220)는 SDB 연산처리부(210)로부터의 출력을 디스플레이 한다.

SDB 메모리부(230)는 문턱치들을 저장하고 있으며, SDB 연산처리부(210)로부터의 출력을 저장한다.

본원발명의 연속 혈압 모니터링 장치로는 PPG 신호를 통한 연속 혈압 모니터링 장치, 임피던스를 이용한 연속혈압 모니터링 장치, 요골맥파 분석을 통한 연속혈압 모니터링 장치, 또는 요골맥파와 PPG 파형 분석을 통한 연속 혈압 모니터링 장치 중 어느 하나를 이용할 수 있다.

PPG 신호를 통한 연속 혈압 모니터링 장치의 예로, Finapress Medical Systems을 사용할 수 있으며, 임피던스를 이용한 연속혈압 모니터링 장치의 예로, 덴마크의 Sense A/S(www.sense-as.com)사 제품을 사용할 수 있으며, 요골맥파 분석을 통한 연속혈압 모니터링 장치의 예로 Healthstats 사의 A Wristwatch that Monitors Blood Pressure 을 사용할 수 있으며, 요골맥파와 PPG 파형 분석을 통한 연속 혈압 모니터링 장치의 예로 Asada, the Ford Professor of Engineering and director of MIT's d'Arbeloff Laboratory for Information Systems and Technology 를 적용할 수 있다.

도 4는 본 발명의 수면 시 측정된 연속 혈압 신호를 통하여 수면호흡장애(SDB)를 검출하는 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도로, 이는 SDB 연산처리부(210)에서 행하여진다.

수축기 혈압신호의 수신단계로, SDB 연산처리부(210)는 연속 혈압 모니터링 장치(100)로부터 수축기 혈압신호(fs=2Hz)을 수신한다(S110).

저역통과필터링단계로, 수신된 수축기 혈압신호를 0.1Hz 저역통과필터를 통과시켜, LFC(저주파 성분) 신호를 검출한다(S120).

저주파성분의 힐버트 변환단계(제1힐버트 변환단계)로, 저역통과필터링단계에서 검출된 LFC(저주파 성분)에 힐버트 변환(Hilbert transform)을 적용하여 포락선 신호를 검출한다(S130).

순간 위상신호(instantaneous phase) 연산단계로, 저주파성분의 힐버트 변환단계에서 출력된 포락선 신호에서, 포락선 신호의 순시 위상 신호를 구한다(S140).

순간위상 차분 신호와 제1문턱치(-0.7)의 비교단계로, 순간 위상신호 연산단계에서 출력된 순시 위상 신호를 차분하여 차분신호를 생성하며, 생성된 차분신호가 제1문턱치인 -0.7 이하 인지 여부를 판단하며, 제1문턱치보다 크다면 제1문턱치 이하가 될때까지 기다린다(S150).

주기패턴의 시작점 결정단계로, 순간위상 차분 신호와 제1문턱치(-0.7)의 비교단계에서 차분신호가 제1문턱치(-0.7)이하이면, 차분신호가 제1문턱치(-0.7)이하가 된 점(시간)을 주기패턴(cyclic pattern)의 시작점(Ts)(즉, 시작시간)으로 검출한다(S160).

국소 최대점 검출단계로, 주기패턴의 시작점 결정단계에서 검출된 주기패턴(cyclic pattern)의 시작점(Ts) 이후의 1분 구간에서 LFC(저주파 성분) 신호 중의 국소 최대점(Tp)을 검출한다(S170).

국소 최대점과 시작점의 LFC 신호 차가 제2문턱치(15mmHg)보다 큰지 여부 판단단계로, 국소 최대점 검출단계에서 검출된 국소 최대점(Tp)에서의 LFC(저주파 성분) 신호값과, 주기패턴의 시작점 결정단계에 검출된 주기패턴의 시작점(Ts)에서의 LFC(저주파 성분) 신호값의 차가 제2문턱치인 15mmHg보다 큰지를 판단하고, 작다면 순간위상 차분 신호와 제1문턱치(-0.7)의 비교단계로 되돌아 간다(S180).

수면호흡장애(SDB) 이벤트 결정단계로, 국소 최대점과 시작점의 차가 제2문턱치(15mmHg)보다 큰지 여부의 판단단계에서, 국소 최대점(Tp)에서의 LFC(저주파 성분) 신호값과, 주기패턴의 시작점(Ts)에서의 LFC(저주파 성분) 신호값의 차가 제2문턱치인 15mmHg보다 크다면, 주기패턴의 시작점(Ts)을 수면호흡장애(SDB) 이벤트, 즉 수면호흡장애(SDB) 발생시점으로 결정한다(S190).

수면호흡장애(SDB) 종류의 결정단계로, 수면호흡장애(SDB)의 종류의 결정은 서브루틴에서 행하여 진다(S200).

히프노그램 생성단계로, 수면호흡장애(SDB) 종류의 결정단계의 출력에 따른, 히프노그램(hypnogram, 수면주기 그래프)을 생성한다(S210). 여기서, 수면 중 SDB 발생시간, SDB 지속 시간, SDB 간 간격을 표시하는 hypnogram을 생성하고, 각각의 평균, 표준편차 등 통계량 계산을 한다.

AHI 결정단계로, 히프노그램 생성단계에서 생성된 히프노그램에서, 시간 당 평균 수면호흡장애(SDB) 이벤트(Ts) 개수를 무호흡저호흡지수(Apnea Hypopnea Index, AHI)로 결정한다(S220). 여기서 무호흡저호흡지수(AHI)는 수면 1시간 당 호흡장애 빈도를 나타낸다.

기타 지표 계산단계로, SDB에 따른 혈압상승폭(Tp)의 변화를 그래프화하고 평균, 표준편차 등 통계량 계산하는 등 기타 지표를 계산하며, 예를들어, 무호흡저호흡지수가 5이상인지, 10이상인지, 15이상인지 등을 판단하여, 그 결과를 출력한다(S230). 5이상이라면 수면무호흡증후군(SAS : Sleep Apnea Syndrome)일 수 있으며, 15이상이라면 뇌경색 가능성이 있다.

수면의 질 차트 생성단계로, 기설정된 수면의 질 차트 형식에 따라, 히프노그램, 무호흡저호흡지수(AHI), 기타 지표 등을 기입하여 수면의 질 차트를 생성하여 저장 및 출력한다(S240). SDB에 따른 혈압상승폭(Tp)의 변화를 그래프화 하고 평균, 표준편차 등 통계량의 항목과 더불어 제안한 방법을 통해 추출 가능한 정보를 포함하는 분석 챠트 생성한다.
부연설명하면, 수면호흡장애 연산처리부는, 수면호흡장애 종류 검출부의 출력을 이용하여 히프노그램(hypnogram)을 생성하는 히프노그램 생성부, 히프노그램 생성부에서 생성된 히프노그램에서, 시간 당 평균 수면호흡장애(SDB) 이벤트(Ts) 개수를 무호흡저호흡지수(AHI)로 검출하는 무호흡저호흡지수(AHI) 검출부, 그리고, 히프노그램 생성부에 출력된 히프노그램과, 무호흡저호흡지수(AHI) 검출부에서 출력된 무호흡저호흡지수(AHI)를 기입한 차트를 생성하여 표시부로 출력하는 수면의 질 차트 생성부를 포함한다.

다음은 수면호흡장애(SDB) 종류의 결정단계(S200)에서 행해지는 수면호흡장애(SDB)의 종류의 결정을 위한 서브루틴에 대해서 설명한다.

대역통과필터링단계로, 수축기 혈압신호의 수신단계에서 수신된 수축기 혈압신호를 대역통과필터(0.1~1Hz)를 통과시켜 HFC(고주파 성분) 신호를 검출한다(S250).

고주파성분의 힐버트 변환단계(제2힐버트 변환단계)로, 대역통과필터링단계에서 출력된 HFC(고주파 성분) 신호에 힐버트(Hilbert) 변환을 적용하여 포락선 신호를 구한다(S260, S270).

메디안필터링단계로, 힐버트(Hilbert) 변환단계에서 출력된 HFC(고주파 성분)의 포락선 신호에서, 15point 메디안 필터(중간값 필터)를 통과하여, 중간에 위치된 고주파 성분의 포락선 신호(mHFC)를 검출한다(S280).

최저점의 포락선 신호 값이 제3문턱치(2mmHg)보다 적은지 여부판단단계로, 수면호흡장애(SDB) 이벤트 결정단계에서 결정된 수면호흡장애(SDB) 이벤트(Ts)의 전의 10초전부터 수면호흡장애(SDB) 이벤트(Ts) 후의 10초 후까지의 구간에서, 메디안필터링단계에서 출력된 고주파 성분의 포락선 신호(mHFC)에서 최저점을 검출하며, 상기 최저점의 포락선 신호 값이 제3문턱치인 2mmHg보다 적은지 여부를 판단하여(S290), 상기 최저점의 포락선 신호 값이 제3문턱치인 2mmHg보다 크거나 같다면, OSA 또는 Hypopnea로 판정(S300)하고, 상기 최저점의 포락선 신호 값이 제3문턱치인 2mmHg보다 적다면, CSA로 판정한다(S310).

도 4에서 수축기 혈압신호의 수신단계(S110)에서부터, 수면호흡장애(SDB) 이벤트 결정단계(S190)까지는 SDB 검출 알고리즘을 구현한 것이라 할 수 있다.

도 4에서 수면호흡장애(SDB) 종류의 결정단계(S200), 즉 대역통과필터링단계(S250)에서부터 최저점의 포락선 신호 값이 제3문턱치(2mmHg)보다 적은지 여부판단단계(S290,S300, S310)는 CSA와 OSA/Hypopnea를 구분하기 위한 알고리즘이라고 할 수 있다.

도 4에서 히프노그램 생성단계(S210)에서부터 수면의 질 차트 생성단계(S240)는 수면의 질 관련 챠트 생성을 위한 알고리즘이라고 할 수 있다.

도 5는, 도 4에서 수축기혈압으로부터 저역통과필터링단계로부터 구한 LFC(저주파 성분) 신호와, 대역통과필터링단계로부터 구한 HFC(고주파 성분) 신호와, 비강기류 신호를 나타내는 그래프의 일예이다.

수축기 혈압(sBP)으로부터 저역통과필터를 통과 시켜 검출된 수면호흡장애와 관련된 LFC(low frequency component, 0~0.1Hz) 신호와, 수축기 혈압(sBP)으로부터 대역통과필터를 통해 호흡 변화(respiratory modulation)와 관련된 HFC(high frequency component, 0.1~1Hz)로 분리한다. 이때 100차 FIR필터를 사용할 수 있다.

도 6a는, OSA 또는 Hypopnea인 경우, 도 4에서 수축기혈압으로부터 저역통과필터링단계로부터 구한 LFC(저주파 성분) 신호와, 순간 위상신호(instantaneous phase) 연산단계로부터 구한 포락선 신호의 순시 위상 신호와, 순시 위상 신호를 차분하여 구하여진 차분신호와, 비강기류 신호를 나타내는 그래프의 일예이다. 도 6b는, CSA인 경우, 도 4에서 수축기혈압으로부터 저역통과필터링단계로부터 구한 LFC(저주파 성분) 신호와, 순간 위상신호(instantaneous phase) 연산단계로부터 구한 포락선 신호의 순시 위상 신호와, 순시 위상 신호를 차분하여 구하여진 차분신호와, 비강기류 신호를 나타내는 그래프의 일예이다.

LFC(저주파 성분)에 힐버트(Hilbert) 변환(HT)을 실시하여 순시진폭(instantaneous amplitude)에서 포락선(envelope) 신호를 구하며, 이때의 순시위상(instantaneous phase)을 계산한 뒤, 이 신호를 차분하며, 차분신호에 단순 문턱치, 즉 제1문턱치를 적용하여 주기 패턴(cyclic pattern)의 시작점(Ts)을 검출한다. 상기 시작점(Ts)이후 1분 이내의 LFC 피크(Tp)를 검출하고, LFC(Tp)-LFC(Ts)를 계산하여, 그 값이 15mmHg이상이면, 상기 시작점(Ts)를 SDB로 검출한다.

힐버트 변환(Hilbert Transform)은 공지된 것으로서, 간략히 설명하면, LFC 또는 HFC 신호 x(t)의 힐버트변환은 다음 수학식 1과 같이 정의된다.

단 여기서 P는 Cauchy principal value이며, 그 분석신호(analytic signal)는 수학식 2와 같이 표현된다.

즉, 순시진폭(포락선) 신호는

에 의해 계산되며, 순시 위상(instanteous phase) 신호는

에 의해 계산된다

도 7은 본 발명의 SDB 검출 알고리즘을 평가한 결과의 일예이다.

본 발명의 SDB 검출 알고리즘을 평가를 위해 공지된 MIT-BIH Polysomography database를 이용하였으며, 도 7과 같이, MIT-BIH Polysomography database 중 수면 중 측정된 연속혈압신호에 잡음이 적은 9개의 recording을 대상으로 평가하였다.

도 8은 도 4에서 대역통과필터링단계에서 출력된 HFC(고주파 성분) 신호, 고주파성분의 힐버트(Hilbert) 변환단계에서 출력된 HFC(고주파 성분)의 포락선 신호, 메디안필터링단계에서 출력된 중간에 위치된 고주파 성분의 포락선 신호(mHFC), 비강기류 신호를 나타내는 그래프의 일예이다.

대역통과필터링단계에서 출력된 HFC(고주파 성분)에 Hilbert 변환(HT)을 실시하여 포락선 신호를 구하며. 이 신호에 15포인트 메디안필터(중간값 필터)를 적용한 mHFC 신호 생성한다. 도 8에는 참고적으로 LFC(저주파 성분)이 기재되어 있는데, LFC(저주파 성분)가 국소 최대값을 가질 때 HFC(고주파 성분)가 최소값을 가지는 경향을 보인다.

도 9a는, OSA 또는 Hypopnea인 경우, 도 4에서 대역통과필터링단계로부터 구한 HFC(저주파 성분) 신호와, 메디안필터링단계에서 출력된 중간에 위치된 고주파 성분의 포락선 신호(mHFC)와, 비강기류 신호를 나타내는 그래프의 일예이다. 도 9b는, CSA인 경우, 도 4에서 대역통과필터링단계로부터 구한 HFC(저주파 성분) 신호와, 메디안필터링단계에서 출력된 중간에 위치된 고주파 성분의 포락선 신호(mHFC)와, 비강기류 신호를 나타내는 그래프의 일예이다.

SDB 구간에 있어서 제3문턱치 (2mmHg)이하의 값이 존재하는지 확인하고, 존재하면 SDB를 CSA로 결정하고, 존재하지 않으면 OSA/Hypopnea로 결정한다.

도 10은 히프노그램의 일예이다.

본 발명에서 수면의 질 관련 챠트 생성시, 시간당 Ts의 개수를 AHI(apnea-hypopnea index)로 계산하며, 수면 중 SDB 발생시간, SDB 지속 시간, SDB 간 간격을 표시하는 hypnogram을 생성하고, 각각의 평균, 표준편차 등 통계량 계산하고, SDB에 따른 혈압상승폭(Tp)의 변화를 그래프화 하고 평균, 표준편차 등 통계량 계산하며, 상기 항목과 더불어 제안한 방법을 통해 추출 가능한 정보를 포함하는 분석 챠트 생성한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100 : 연속 혈압 모니터링 장치 110 : 센서부
120 : 전처리부 130 : A/D 변환부
140 : 혈압검출 연산처리부 200 : SDB 검출부
210 : SDB 연산처리부 220 : SDB 표시부
230 : SDB 메모리부

Claims

수면시 혈압을 검출하는 혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압신호로부터, 수면호흡장애 신호를 검출하는, 수면호흡장애 연산처리부를 포함하는 수면호흡장애 검출장치에 있어서,
상기 수면호흡장애 연산처리부는,
혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압 신호로부터 저역통과필터링을 통해 LFC(저주파 성분) 신호를 검출하는, 저역통과필터;
상기 저역통과필터의 출력신호를 힐버트 변환(Hilbert transform)을 적용하여 포락선 신호를 검출하는, 제1힐버트 변환부;
제1힐버트 변환부의 출력신호로부터 순시위상(instantaneous phase) 신호를 구하는, 순시위상 연산부;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치.
수면시 혈압을 검출하는 혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압신호로부터 수면호흡장애 신호를 검출하는 수면호흡장애 연산처리부를 포함하는 수면호흡장애 검출장치에 있어서,
상기 수면호흡장애 연산처리부는,
혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압 신호로부터 대역통과필터링을 통해 HFC(고주파 성분) 신호를 검출하는, 대역통과필터;
상기 대역통과필터의 출력신호를 힐버트 변환(Hilbert transform)을 적용하여 포락선 신호를 검출하는, 제2힐버트 변환부;
제2힐버트 변환부의 출력신호로부터 메디안(median) 필터링을 행하는 메디안 필터부;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치.
제1항에 있어서,
상기 수면호흡장애 연산처리부는,
순시위상 연산부의 출력신호를 차분하는, 차분연산부;
상기 차분연산부의 출력신호가 제1문턱치 이하가 되는 시간의 점을, 주기패턴 시작점으로 검출하는, 주기패턴 검출부;
상기 주기패턴 시작점 이후 1분 이내에 입력된 LFC(저주파 성분) 신호 중, 주기패턴 시작점의 LFC(저주파 성분) 신호로부터, 제2문턱치 이상 증가된 LFC(저주파 성분) 신호가 검출되면, 상기 주기패턴 시작점을 수면호흡장애 이벤트로 설정하는, 수면호흡장애 이벤트 검출부;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치.
제2항에 있어서,
상기 수면호흡장애 연산처리부는,
수면호흡장애 이벤트의 전의 10초전부터 수면호흡장애 이벤트 후의 10초 후까지의 구간에서, 메디안 필터링부에서 출력된 고주파 성분의 포락선 신호에서 최저점을 검출하는 최저점 검출부;
상기 최저점의 HFC(고주파 성분)의 포락선 신호 값이 제3문턱치보다 크거나 같다면 폐쇄성 무호흡(OSA) 또는 저호흡(Hypopnea)를 나타내는 값을 출력하고, 상기 최저점의 포락선 신호 값이 제3문턱치보다 적다면, 중추성 무호흡(CSA)를 나타내는 값을 출력하는 호흡종류 검출부;
를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치.
제4항에 있어서,
상기 수면호흡장애 연산처리부는,
혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압 신호로부터 저역통과필터링을 통해 LFC(저주파 성분) 신호를 검출하는, 저역통과필터;
상기 저역통과필터의 출력신호를 힐버트 변환(Hilbert transform)을 적용하여 포락선 신호를 검출하는, 제1힐버트 변환부;
제1힐버트 변환부의 출력신호로부터 순시위상(instantaneous phase) 신호를 구하는, 순시위상 연산부;
순시위상 연산부의 출력신호를 차분하는, 차분연산부;
상기 차분연산부의 출력신호가 제1문턱치 이하가 되는 시간의 점을, 주기패턴 시작점으로 검출하는, 주기패턴 검출부;
상기 주기패턴 시작점 이후 1분 이내에 입력된 LFC(저주파 성분) 신호 중, 주기패턴 시작점의 LFC(저주파 성분) 신호로부터, 제2문턱치 이상 증가된 LFC(저주파 성분) 신호가 검출되면, 상기 주기패턴 시작점을 수면호흡장애 이벤트로 설정하는, 수면호흡장애 이벤트 검출부;
를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치.
제3항에 있어서,
상기 수면호흡장애 연산처리부는,
혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압 신호로부터 대역통과필터링을 통해 HFC(고주파 성분) 신호를 검출하는, 대역통과필터;
상기 대역통과필터의 출력신호를 힐버트 변환(Hilbert transform)을 적용하여 포락선 신호를 검출하는, 제2힐버트 변환부;
제2힐버트 변환부의 출력신호로부터 메디안(median) 필터링을 행하는 메디안 필터부;
수면호흡장애 이벤트의 전의 10초전부터 수면호흡장애 이벤트 후의 10초 후까지의 구간에서, 메디안 필터링부에서 출력된 고주파 성분의 포락선 신호에서 최저점을 검출하는 최저점 검출부;
상기 최저점의 HFC(고주파 성분)의 포락선 신호 값이 제3문턱치보다 크거나 같다면 폐쇄성 무호흡(OSA) 또는 저호흡(Hypopnea)를 나타내는 값을 출력하고, 상기 최저점의 포락선 신호 값이 제3문턱치보다 적다면, 중추성 무호흡(CSA)를 나타내는 값을 출력하는 수면호흡장애 종류 검출부;
를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치.
제5항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수면호흡장애 연산처리부는,
수면호흡장애 종류 검출부의 출력을 이용하여, 히프노그램(hypnogram)을 생성하는 히프노그램 생성부;
히프노그램 생성부에서 생성된 히프노그램에서, 시간 당 평균 수면호흡장애(SDB) 이벤트(Ts) 개수를 무호흡저호흡지수(AHI)로 검출하는 무호흡저호흡지수(AHI) 검출부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치.
제7항에 있어서,
상기 수면호흡장애 연산처리부는,
히프노그램 생성부에 출력된 히프노그램과, 무호흡저호흡지수(AHI) 검출부에서 출력된 무호흡저호흡지수(AHI)를 기입한 차트를 생성하여 표시부로 출력하는 수면의 질 차트 생성부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치.
제1항, 제3항, 제5항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저역통과필터는 0.1Hz 저역통과필터인 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치.
제2항, 제4항, 제5항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대역통과필터는 0.1Hz에서 1Hz까지의 대역통과필터인 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치.
제3항, 제5항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1문턱치는 -0.7인 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치.
제3항, 제5항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2문턱치는 15mmHg 인 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혈압 신호는 수축기 혈압신호인 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치.
제4항, 제5항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3문턱치는 2mmHg 인 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치.
수면시 혈압을 검출하는 혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압신호로부터, 수면호흡장애 신호를 검출하는, 수면호흡장애 연산처리부를 포함하는 수면호흡장애 검출장치의 구동방법에 있어서,
수면호흡장애 연산처리부는 혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압 신호를 저역통과필터를 통과시켜 LFC(저주파 성분) 신호를 검출하는, 저역통과필터링 단계;
상기 저역통과필터링 단계의 출력신호를 힐버트 변환(Hilbert transform)을 적용하여 포락선 신호를 검출하는, 제1힐버트 변환단계;
제1힐버트 변환단계의 출력신호로부터 순시위상(instantaneous phase) 신호를 구하는, 순시위상 연산단계;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치의 구동방법.
수면시 혈압을 검출하는 혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압신호로부터, 수면호흡장애 신호를 검출하는, 수면호흡장애 연산처리부를 포함하는 수면호흡장애 검출장치의 구동방법에 있어서,
수면호흡장애 연산처리부는 혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압 신호를 대역통과필터를 통과시켜 HFC(고주파 성분) 신호를 검출하는, 대역통과필터링단계;
상기 대역통과필터링 단계의 출력신호를 힐버트 변환(Hilbert transform)을 적용하여 포락선 신호를 검출하는, 제2힐버트 변환단계;
제2힐버트 변환단계의 출력신호로부터 메디안(median) 필터를 통과시켜 메디안 필터링을 행하는, 메디안 필터링 단계;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치의 구동방법.
제15항에 있어서,
수면호흡장애 연산처리부는 순시위상 연산단계의 출력신호를 차분하는, 차분연산단계;
상기 차분연산단계의 출력신호가 제1문턱치 이하가 되는 시간의 점을, 주기패턴 시작점으로 검출하는, 주기패턴 검출단계;
상기 주기패턴 시작점 이후 1분 이내에 입력된 LFC(저주파 성분) 신호 중, 주기패턴 시작점의 LFC(저주파 성분) 신호로부터, 제2문턱치 이상 증가된 LFC(저주파 성분) 신호가 검출되면, 상기 주기패턴 시작점을 수면호흡장애 이벤트로 설정하는, 수면호흡장애 이벤트 검출단계;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치의 구동방법.
제16항에 있어서,
수면호흡장애 연산처리부는 수면호흡장애 이벤트의 전의 10초전부터 수면호흡장애 이벤트 후의 10초 후까지의 구간에서, 메디안 필터링부에서 출력된 고주파 성분의 포락선 신호에서 최저점을 검출하는 최저점 검출단계;
상기 최저점의 HFC(고주파 성분)의 포락선 신호 값이 제3문턱치보다 크거나 같다면 폐쇄성 무호흡(OSA) 또는 저호흡(Hypopnea)를 나타내는 값을 출력하고, 상기 최저점의 포락선 신호 값이 제3문턱치보다 적다면, 중추성 무호흡(CSA)를 나타내는 값을 출력하는 호흡종류 검출단계;
를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치의 구동방법.
제18항에 있어서,
수면호흡장애 연산처리부는 혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압 신호를 저역통과필터를 통과시켜 LFC(저주파 성분) 신호를 검출하는, 저역통과필터링 단계;
상기 저역통과필터링 단계의 출력신호를 힐버트 변환(Hilbert transform)을 적용하여 포락선 신호를 검출하는, 제1힐버트 변환단계;
제1힐버트 변환단계의 출력신호로부터 순시위상(instantaneous phase) 신호를 구하는, 순시위상 연산단계;
순시위상 연산단계의 출력신호를 차분하는, 차분연산단계;
상기 차분연산단계의 출력신호가 제1문턱치 이하가 되는 시간의 점을, 주기패턴 시작점으로 검출하는, 주기패턴 검출단계;
상기 주기패턴 시작점 이후, 1분 이내에 입력된 LFC(저주파 성분) 신호 중, 주기패턴 시작점의 LFC(저주파 성분) 신호로부터, 제2문턱치 이상 증가된 LFC(저주파 성분) 신호가 검출되면, 상기 주기패턴 시작점을 수면호흡장애 이벤트로 설정하는, 수면호흡장애 이벤트 검출단계;
를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치의 구동방법.
제17항에 있어서,
수면호흡장애 연산처리부는 혈압 모니터링장치로부터 수신된 혈압 신호를 대역통과필터를 통과시켜 HFC(고주파 성분) 신호를 검출하는, 대역통과필터링 단계;
상기 대역통과필터링 단계의 출력신호를 힐버트 변환(Hilbert transform)을 적용하여 포락선 신호를 검출하는, 제2힐버트 변환단계;
제2힐버트 변환단계의 출력신호로부터 메디안(median) 필터를 통과시켜 메디안 필터링을 행하는, 메디안 필터링 단계;
수면호흡장애 이벤트의 전의 10초전부터 수면호흡장애 이벤트 후의 10초 후까지의 구간에서, 메디안 필터링 단계에서 출력된 고주파 성분의 포락선 신호에서 최저점을 검출하는 최저점 검출단계;
상기 최저점 검출단계에서 검출된, 상기 최저점의 HFC(고주파 성분)의 포락선 신호 값이 제3문턱치보다 크거나 같다면 폐쇄성 무호흡(OSA) 또는 저호흡(Hypopnea)를 나타내는 값을 출력하고, 상기 최저점의 포락선 신호 값이 제3문턱치보다 적다면, 중추성 무호흡(CSA)를 나타내는 값을 출력하는 수면호흡장애 종류 검출단계;
를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치의 구동방법.
제19항 또는 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
수면호흡장애 연산처리부는 수면호흡장애 종류 검출단계의 출력을 이용하여, 히프노그램(hypnogram)을 생성하는 히프노그램 생성단계;
히프노그램 생성단계에서 생성된 히프노그램에서, 시간 당 평균 수면호흡장애(SDB) 이벤트(Ts) 개수를 무호흡저호흡지수(AHI)로 검출하는 무호흡저호흡지수(AHI) 검출단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치의 구동방법.
제21항에 있어서,
수면호흡장애 연산처리부는 히프노그램 생성부에 출력된 히프노그램과, 무호흡저호흡지수(AHI) 검출부에서 출력된 무호흡저호흡지수(AHI)를 기입한 차트를 생성하여 표시부로 출력하는 수면의 질 차트 생성단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치의 구동방법.
제15항, 제17항, 제19항, 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저역통과필터는 0.1Hz 저역통과필터인 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치의 구동방법.
제16항, 제18항, 제19항, 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대역통과필터는 0.1Hz에서 1Hz까지의 대역통과필터인 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치의 구동방법.
제17항, 제19항, 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1문턱치는 -0.7이며, 상기 제2문턱치는 15mmHg 인 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치의 구동방법.
제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혈압 신호는 수축기 혈압신호인 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치의 구동방법.
제18항, 제19항, 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3문턱치는 2mmHg 인 것을 특징으로 하는 수면호흡장애 검출장치의 구동방법.