KR101893299B1

KR101893299B1 - Egm자료를 이용한 심장박동기용 시험장치

Info

Publication number: KR101893299B1
Application number: KR1020170060124A
Authority: KR
Inventors: 이병석; 박정회; 박종서; 최무진
Original assignee: (주)나눔테크
Priority date: 2017-05-15
Filing date: 2017-05-15
Publication date: 2018-08-30

Abstract

본 발명은 EGM자료를 이용한 심장박동기용 시험장치에 관한 것으로, 더욱 상게하게는 EGM(Electrogram)자료를 기반으로 하여 심장박동기의 심방 및 심실 조율장치가 정상적으로 작동하는지 확인할 수 있도록 한 EGM자료를 이용한 심장박동기용 시험장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 심장박동기와 연결되어 조율신호의 정상 여부를 검사하는 시험장치에 있어서, 상기 시험장치는; 외부로부터 EGM데이터를 제공받는 EGM데이터부, 상기 EGM데이터부의 EGM데이터를 심장박동기에 필요한 적정신호로 변환하여 심장박동기로 보내는 제1신호변환부, 상기 제1신호변환부의 신호를 통해 심장박동기 내에서 자체적으로 생성한 조율신호를 제공받아 분석에 필요한 신호로 변환하는 제2신호변환부, 상기 제2신호변환부의 변환된 조율신호와 EGM데이터부의 EGM신호를 대조하여 심장박동기의 조율신호를 분석하는 조율신호 분석부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

EGM자료를 이용한 심장박동기용 시험장치{Test device for heart pacemaker using EGM data}

본 발명은 EGM자료를 이용한 심장박동기용 시험장치에 관한 것으로, 더욱 상게하게는 EGM(Electrogram)자료를 기반으로 하여 심장박동기의 심방 및 심실 조율장치가 정상적으로 작동하는지 확인할 수 있도록 한 EGM자료를 이용한 심장박동기용 시험장치에 관한 것이다.

일반적으로 심장박동기는 심장박동이 정상적이지 않은 각종 부정맥 질환이나 혈역학적 이상, 전도계 장애 등에 사용되어 인공적으로 정상 심장박동을 유지해주는 장치이다.

심장박동기의 구성은 도 1에 도시한 바와 같이 심장박동기의 내부에 전원이 저장되어 있는 전원공급장치와, 인체의 심장박동 정보를 감지하는 감지장치와, 리드선으로 전달될 펄스를 조절하여 공급하는 조율장치와, 상기 감지장치의 신호를 받아 조율장치를 제어하여 정확한 전기자극이 이루어질 수 있도록 하는 중앙제어장치로 구성된다.

이러한 심장박동기의 구성중에 가장 중요한 역할을 담당하는 구성은 리드선으로 공급되는 전기자극의 타이밍을 제어하는 심방 및 심실 조율장치와 이를 제어하는 중앙제어장치이다. 상기 조율장치의 조율방법은 크게 고정형과 수요형으로 나뉘게 된다. 고정형(Fixed mode) 심박 조율은 환자의 심박동에 관계없이 일정한 간격으로 계속 심박을 조율하는 방법이고, 수요형(Demand Mode)은 환자의 상태에 따라 심박을 조율하는 것으로서 환자의 심박동 후 일정 간격 (이탈 간격: Escaped Interval) 안에 환자의 심박동이 나타나지 않거나, 심박 조율 후 일정 간격 (자동 간격: Automatic Interval) 안에 환자의 심박동이 나타나지 않는 경우에만 심박 조율을 한다.

그리고 조율방법에는 억제형과 유발형으로 나뉜다.

억제형(inhibited)은 심박 및 심실조율은 환자의 심실 및 심박 박동을 감지하여 심실 및 심박 박동이 없으면 조율하며, 심실 및 심방 박동이 있으면 조율출력을 억제한다. 유발형(triggered)은 심방 및 심실 조율은 환자의 심방 및 심실 박동을 감지하여 심방 및 심실 박동이 없으면 조율하며, 심방 및 심실 박동이 있으면 감지한 후 0.04~0.08초에 조율출력을 유발한다.

심장박동기는 상기 조율방법뿐만 아니라 조율부위, 감지부위, 각종기능(프로그램, 심박반응, 항빈맥)에 따라 다양한 조율모드의 알고리즘이 있으며 알고리즘의 종류로는 VOO(Ventricular Asynchronous Pacing: 심실 비동기적 모드), VVI(Ventricular Pacing, Sensing, and Inhibition: 심실 억제 모드), VVT(Ventricular Pacing, Sensing, and Triggering: 심실 제동 모드), AOO(Atrial Asynchronous Pacing: 심방 비동기적 모드), AAI(Atrial Pacing, Sensing, and Inhibition: 심방 억제 모드), AAT(Atrial Pacing, Sensing, and Triggering: 심방 제동 모드), DOO(Dual-Chamber Asynchronous Pacing), DDD(Dual-Chamber Pacing, Sensing, and Inhibition; Atrial Tracking) 등으로 이루어진다.

따라서 환자에게 맞는 심장박동장치는 이러한 조율모드의 알고리즘이 정상적으로 작동되는지의 여부가 상당히 중요하다 할 수 있다. 그러나 종래에는 제조회사에서 심장박동기의 내부구성요소 간에 전기적 신호가 정상적으로 전달되는지에 대해 단순한 성능검사만 이루어질 뿐, 심장박동기의 조율장치가 원활히 작동되는지에 대해 별도의 검사가 전혀 이루어지지 않은 실정이다.

관련 선행기술로서 특허 제1462084호(의료용 심박조율기 시뮬레이션 장치)에는 다양한 심박 파형을 모사하는 심박 모사부, 상기 심박 모사부에서 모사된 심박 파형을 재현하는 심박 파형 출력부, 상기 심박 파형을 전기신호로 출력하는 D/A변환부 및 인체 형상으로 제작되고, 심장부위에 상기 D/A 변환부에서 출력되는 심박 파형 상태에 따라 표시상태가 가변되어, 심박 파형 상태를 시각적으로 표현하는 인체 더미부를 포함하는 기술이 개시되어 있다.

그러나 상기 선행기술은 가상의 심장박동기를 제공함에 있어서 다양한 심박파형을 시각적으로 표시해주는 기술에 지나지 않아, 실제로 사용되는 심장박동기의 조율신호가 정상적으로 이루어지는지에 대한 검사는 전혀 수행할 수 없는 기술이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 심장의 활동정보가 담긴 EGM데이터를 시험장치를 통해 변환한 다음 심장박동기로 보내어 자체적으로 생성한 조율신호를 다시 시험장치에서 제공받아 원래의 EGM데이터 신호와 조율신호를 분석함으로써 심장박동기의 조율신호가 알고리즘에 맞게 정상적으로 작동되는지를 파악할 수 있는 EGM자료를 이용한 심장박동기용 시험장치를 제공함에 목적이 있다.

본 발명은 심장박동기와 연결되어 조율신호의 정상 여부를 검사하는 시험장치에 있어서, 상기 시험장치는; 외부로부터 EGM데이터를 제공받는 EGM데이터부, 상기 EGM데이터부의 EGM데이터를 심장박동기에 필요한 적정신호로 변환하여 심장박동기로 보내는 제1신호변환부, 상기 제1신호변환부의 신호를 통해 심장박동기 내에서 자체적으로 생성한 조율신호를 제공받아 분석에 필요한 신호로 변환하는 제2신호변환부, 상기 제2신호변환부의 변환된 조율신호와 EGM데이터부의 EGM신호를 대조하여 심장박동기의 조율신호를 분석하는 조율신호 분석부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1신호변환부;는 EGM데이터 신호의 전압을 제어가 용이하도록 높게 변환하는 1차 전압변환부, 상기 변환된 데이터를 심방과 심실 신호로 분리하는 채널분리부, 상기 분리된 심방과 심실 신호를 아날로그 신호로 변환하는 아날로그 변환부, 상기 변환된 신호의 전압을 심장박동기의 적정치로 낮추어 변환하는 2차 전압변환부;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제2신호변환부;는 심장박동기의 조율신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하는 디지털 변환부, 상기 디지털 변환부를 통해 변환된 조율신호의 펄스를 분석이 용이한 PCM신호로 변환하는 펄스 변조부;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 펄스 변조부를 거친 PCM신호의 노이즈를 제거하는 필터링부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 조율신호 분석부는 변환된 조율신호와 EGM신호를 하나의 화면에 중첩하는 형태로 합성하여 조율신호의 분석이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 EGM데이터를 기반으로 하여 심방과 심실의 감지신호와 심장박동기의 조율신호를 분석함으로써, 심장박동기의 다양한 조율 알고리즘에 대한 정상작동이 이루어지는지 정밀하게 알 수 있고 이러한 분석자료를 파일화 하여 심장박동기의 고장진단뿐만 아니라 조율 알고리즘의 연구 개발까지 활용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 심장박동기의 주요 구성을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 EGM자료를 이용한 심장박동기용 시험장치를 나타낸 구성도
도 3은 본 발명의 조율신호 분석부에서 심방채널의 분석과정을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 조율신호 분석부에서 심실채널의 분석과정을 나타낸 도면

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 외부의 심장박동기(10)와 연결되어 조율신호의 정상 여부를 검사하는 시험장치(20)에 관한 것으로서, 본 발명의 EGM자료를 이용한 심장박동기용 시험장치는 도 2에 도시한 바와 같이, 외부로부터 EGM데이터를 제공받는 EGM데이터부(100)와, 상기 EGM데이터부(100)의 EGM데이터를 심장박동기(10)에 필요한 적정신호로 변환하여 심장박동기(10)로 보내는 제1신호변환부(200)와, 상기 제1신호변환부(200)의 신호를 통해 심장박동기(10) 내에서 자체적으로 생성한 조율신호를 제공받아 분석에 필요한 신호로 변환하는 제2신호변환부(300)와, 상기 제2신호변환부(300)의 변환된 조율신호와 EGM데이터부(100)의 EGM신호를 대조하여 심장박동기(10)의 조율신호를 분석하는 조율신호 분석부(400);로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 EGM데이터부(100)의 EGM(Electrogram) 데이터는 기존에 알려진 ECG(심전도) 데이터와 다른 방식으로 감지한 신호로 되어 있다. 즉, ECG(심전도) 데이터는 피부에 부착된 전극과 외부장비에 의해 간접적으로 심장활동을 측정하는 반면, 본 발명에서 사용되는 EGM데이터는 심장 내부에 직접 위치한 리드 전극의 전위차(전압)를 측정하여 심장 내부의 상황을 데이터로 저장한 자료이다. 따라서, 본 발명은 신체 외부에 부착된 전극을 통해 얻어지는 ECG데이터를 사용하지 않고, 심장 내부의 정보를 좀 더 정확히 알 수 있는 EGM데이터를 이용함으로써 시험장치(20)의 분석정확도를 높일 수 있는 것이다.

아울러 상기 EGM데이터부(100)의 EGM데이터는 실제 환자의 정보를 기반으로 생성된 것으로서, 한가지 예로 환자가 착용한 심장박동기(10)의 리드를 통해 얻을 수 있다. 그러나 심장박동기(10) 이외에도 환자의 EGM데이터를 감지할 수 있는 다른 형태의 의료기기를 통해서도 얼마든지 EGM데이터를 얻어서 활용할 수 있음은 물론이다.

상기 제1신호변환부(200)는 EGM데이터를 심장박동기(10)에 필요한 적정신호로 변환하여 심장박동기(10)로 보내는 구성으로서, 상기 제1신호변환부(200)는 EGM데이터 신호의 전압을 제어가 용이하도록 높게 변환하는 1차 전압변환부(210)와, 상기 변환된 데이터를 심방과 심실 신호로 분리하는 채널분리부(220)와, 상기 분리된 심방과 심실 신호를 각각 아날로그 신호로 변환하는 아날로그 변환부(230)와, 상기 변환된 신호의 전압을 심장박동기(10)의 적정치로 낮추어 변환하는 2차 전압변환부(240);로 이루어진다.

상기 1차 전압변환부(210)는 EGM데이터 신호의 전압 스케일을 조절하는 것으로, 1mV단위로 제공된 최초의 EGM데이터 신호의 전압을 100배 상승시켜 100mV급 신호범위로 변환하는 것이다. 이는 아날로그 변환부(230)의 특성상 노이즈(잡음)에 취약하여 1mV 범위의 제어가 불가능하기 때문에 이와 같은 변환과정을 거치는 것이다.

상기 채널분리부(220)는 EGM데이터를 심방(Atrial)신호와 심실(Ventricular)신호로 분리하는 것이다. 조율신호의 알고리즘에 따라 심방신호와 심실신호가 각각 조율되기 때문에 서로 분리하여 각각 분석해야만 하는 것이다.

상기 아날로그 변환부(230)는 채널분리부(220)를 통해 분리된 심방과 심실의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 것이다. 이와 같이 아날로그 신호로 변환하는 이유는 심장박동기(10)에서 필요한 아날로그 형태의 EGM신호로 만들기 위함이다. 이때 변환과정에서 출력된 전기신호는 1차 전압변환부(210)를 거친 상태의 100mV급으로 유지된다.

상기 2차 전압변환부(240)는 심장박동기(10)에 필요한 전압범위로 만들기 위해 정밀저항을 이용하여 아날로그 변환부(230)를 거친 EGM신호를 1/100 배율로 감쇄시켜 1mV 범위로 다시 변환하는 것이다. 그리고 나서 외부의 심장박동기(10)로 EGM신호를 보내게 되는데, EGM신호를 제공받는 심장박동기(10)는 자체적으로 내부의 조율 알고리즘에 따라 조율신호가 생성되게 된다.

즉, 시험장치(20)의 제1신호변환부(200)를 거쳐서 변환된 EGM신호를 외부의 심장박동기(10)로 보낸 다음 EGM신호를 기반으로 심장박동기(10) 내에서 자체적으로 생성된 조율신호를 다시 시험장치(20)의 제2신호변환부(300)에서 수신하는 과정을 거치게 되는 것이다.

상기 제2신호변환부(300)는 제공받은 심방과 실실의 조율신호를 분석이 용이한 형태의 신호로 변환하는 것으로, 심장박동기(10)의 조율신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하는 디지털 변환부(310)와, 상기 디지털 변환부(310)를 통해 변환된 조율신호의 펄스를 분석이 용이한 PCM신호로 변환하는 펄스 변조부(320);로 이루어진다.

상기 디지털 변환부(310)와 펄스 변조부(320)는 심장박동기(10)의 아날로그 상태의 조율신호를 분석이 용이한 상태로 만들기 위해 디지털 상태의 PCM신호로 변환하는 구성이다. 상기 디지털 변환부(310)는 아날로그 변환부와 다르게 어느 정도 노이즈(잡음)가 발생하더라도 제어가 용이하기 때문에 1mV 급의 전압범위 조건에서 변환과정을 거치게된다.

아울러 제2신호변환부(300)는 상기 펄스 변조부(320)를 거친 PCM신호의 노이즈를 제거하는 필터링부(330);를 더 포함할 수 있다. 상기 필터링부(330)의 일 예로 50~60hz의 잡음을 제거하기 위해 노치필터가 사용될 수 있는데, 여기서 노치필터는 특정대역의 주파수는 그대로 통과시키고 그 외의 주파수는 감쇄시키는 회로를 의미한다.

상기 제2신호변환부(300)를 거쳐서 변환된 조율신호는 최종적으로 조율신호 분석부(400)에서 EGM데이터부(100)의 EGM신호와 대조하여 심장박동기(10)의 조율신호가 정상적으로 작동되는지 분석하는 것이다.

상기 조율신호 분석부(400)는 도 3 내지 4에 도시한 바와 같이 변환된 조율신호와 EGM신호를 하나의 화면에 중첩하는 형태로 합성하여 조율신호의 분석이 이루어진다. 여기서 조율분석의 방법은 알고리즘의 종류마다 다르기 때문에 구체적인 설명은 생략하고자 하며, 간단히 설명하자면 정상적인 알고리즘에 맞게 해당 조율신호의 억제 또는 유발작동이 정상적으로 이루어지는지 분석하는 것이다.

이와 같이 EGM데이터를 기반으로 하여 심방과 심실의 감지신호와 조율신호를 분석함으로써, 심장박동기(10)의 다양한 조율 알고리즘에 대한 정상작동이 이루어지는지 정밀하게 파악할 수 있고 이러한 분석자료를 파일화 하여, 심장박동기(10)의 고장진단뿐만 아니라 조율 알고리즘의 연구 개발까지 활용할 수 있는 효과가 있다

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

10 : 심장박동기 20 : 시험장치
100 : EGM데이터부 200 : 제1신호변환부
210 : 1차 전압변환부 220 : 채널분리부
230 : 아날로그 변환부 240 : 2차 전압변환부
300 : 제2신호변환부 310 : 디지털 변환부
320 : 펄스 변조부 330 : 필터링부
400 : 조율신호 분석부

Claims

심장박동기(10)와 연결되어 조율신호의 정상 여부를 검사하는 시험장치(20)에 있어서,
상기 시험장치(20)는;
외부로부터 EGM데이터를 제공받는 EGM데이터부(100),
상기 EGM데이터부(100)의 EGM데이터를 심장박동기(10)에 필요한 적정신호로 변환하여 심장박동기(10)로 보내는 제1신호변환부(200),
상기 제1신호변환부(200)의 신호를 통해 심장박동기(10) 내에서 자체적으로 생성한 조율신호를 제공받아 분석에 필요한 신호로 변환하는 제2신호변환부(300),
상기 제2신호변환부(300)의 변환된 조율신호와 EGM데이터부(100)의 EGM신호를 대조하여 심장박동기(10)의 조율신호를 분석하는 조율신호 분석부(400);로 구성되는 것을 특징으로 하는 EGM자료를 이용한 심장박동기용 시험장치
제 1항에 있어서,
상기 제1신호변환부(200);는
EGM데이터 신호의 전압을 제어가 용이하도록 높게 변환하는 1차 전압변환부(210),
상기 변환된 데이터를 심방과 심실 신호로 분리하는 채널분리부(220),
상기 분리된 심방과 심실 신호를 각각 아날로그 신호로 변환하는 아날로그 변환부(230),
상기 변환된 신호의 전압을 심장박동기(10)의 적정치로 낮추어 변환하는 2차 전압변환부(240);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 EGM자료를 이용한 심장박동기용 시험장치
제 1항에 있어서,
상기 제2신호변환부(300);는
심장박동기(10)의 조율신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하는 디지털 변환부(310),
상기 디지털 변환부(310)를 통해 변환된 조율신호의 펄스를 분석이 용이한 PCM신호로 변환하는 펄스 변조부(320);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 EGM자료를 이용한 심장박동기용 시험장치
제 3항에 있어서,
상기 펄스 변조부(320)를 거친 PCM신호의 노이즈를 제거하는 필터링부(330);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EGM자료를 이용한 심장박동기용 시험장치
제 1항에 있어서,
상기 조율신호 분석부(400)는 변환된 조율신호와 EGM신호를 하나의 화면에 중첩하는 형태로 합성하여 조율신호의 분석이 이루어지는 것을 특징으로 하는 EGM자료를 이용한 심장박동기용 시험장치