KR102449108B1 - 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 분류방법 및 이를 이용한 검출장치 - Google Patents

심장 빈맥성 세동유발 위험군의 분류방법 및 이를 이용한 검출장치 Download PDF

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Abstract

심장 빈맥성 세동유발 위험군의 분류방법은 추출한 심근세포에 전기자극을 인가하되 흥분주기(Cycle Length; CL)를 점점 감소시키면서 전기자극을 인가하여 APDR(Action Potential Duration Restitution) 곡선을 파악하는 단계와, APDR(Action Potential Duration Restitution) 곡선에서 교대맥(cardiacalternan)이 생성되었을 때의 흥분주기(Cycle Length; CL)인 교대맥유발 흥분주기(Alternan onset cycle length; AOCL)를 검출하는 단계와, 교대맥유발 흥분주기(Alternan onset cycle length; AOCL) 및 심근세포를 추출한 환자의 APD90(Actional Potential Duration 90)을 고려하여 심장세동 발전 가능성을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

심장 빈맥성 세동유발 위험군의 분류방법 및 이를 이용한 검출장치{Classification method of risk group for inducing heart fibrillation and detection device using the same}
본 발명은 심장 세동검출 기술에 관한 것으로, 더 상세하게는 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 분류방법 및 이를 이용한 검출장치에 관한 것이다.
심장세동(심실세동, 심방세동)은 심장부정맥 중에 가장 위험한 부정맥이라고 볼 수 있다. 예를 들어 심실세동은 발생 후 수분 내에 심장급사를 유발한다. 심방세동은 심실세동만큼 위급한 것은 아니지만, 심방내의 혈전생성을 유발하여 그 혈전의 탈락으로 인하여 언제 뇌경색(뇌동맥 막음) 또는 심근경색(관상동맥을 막음)을 유발할지 모르는 위험성이 높은 질환이다. 따라서 심방이든 심실이든 세동의 발생은 환자의 심장, 뇌, 또는 생명에 치명적이다.
종래에는 설정된 시간 구간내의 심전도 데이터를 분석하여 T파의 중요 특징들을 추출하고, 추출된 T파의 중요 특징들과 관련한 심방세동 예측 모델을 검색하여 미래의 심방세동 발생 가능성을 예측할 수 있어, 심방세동 발생 위험도가 높은 환자의 심방세동 발생을 미연에 예방하는 방식이 제안되었다.
한편, 심장빈맥에서 세동으로 전이되는 주된 기전 중에 하나가 심장 교대맥(cardiacalternan) 현상이다. 같은 심장빈맥이라도 어떤 경우에는 교대맥이 유발되어 심장세동으로 발전하는가 하면, 다른 경우에는 심장빈맥에서 더 이상 심장세동으로 발전하지 않는다. 따라서 심장빈맥이 발생했을 때 쉽게 세동으로 전이 될 수 있는 위험군을 파악하는 방법의 개발이 요구된다.
KR 10-2015-0003869 A
본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 교대맥유발 흥분주기(Alternan onset cycle length; AOCL) 및 APD90(Actional Potential Duration 90)을 고려하여 심장세동 발전 가능성을 산출할 수 있는 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 분류방법 및 이를 이용한 검출장치를 제공한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 추출한 심근세포에 전기자극을 인가하되 흥분주기(Cycle Length; CL)를 점점 감소시키면서 전기자극을 인가하여 APDR(Action Potential Duration Restitution) 곡선을 파악하는 단계와, APDR(Action Potential Duration Restitution) 곡선에서 교대맥(cardiacalternan)이 생성되었을 때의 흥분주기(Cycle Length; CL)인 교대맥유발 흥분주기(Alternan onset cycle length; AOCL)를 검출하는 단계와, 교대맥유발 흥분주기(Alternan onset cycle length; AOCL) 및 심근세포를 추출한 환자의 APD90(Actional Potential Duration 90)을 고려하여 심장세동 발전 가능성을 산출하는 단계를 포함하는 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 분류방법이 제공된다.
또한, 본 발명에서 심장세동 발전 가능성을 산출하는 단계는, 제안지표를 통해 심장세동 발전 가능성을 판단하는 것을 특징으로 한다.
<제안지표>
AOCL / APD90 ≥ 상수 : 교대맥이 발생하여 심장세동으로 발전
AOCL / APD90 < 상수 : 교대맥이 발생하지 않아 심장세동으로 발전 않음
또한, 본 발명에서 상수는 연령, 인종, 성별, 기저질환유무 및 약물복용여부에 따라 각각의 가중치가 부여되어 변경되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 추출한 심근세포에 전기자극을 인가하되 흥분주기(Cycle Length; CL)를 점점 감소시키면서 전기자극을 인가하는 전기자극부와, 전기자극부에서 전기자극을 인가할 때 발생하는 APDR(Action Potential Duration Restitution) 곡선을 파악하고, APDR(Action Potential Duration Restitution) 곡선에서 교대맥(cardiacalternan)이 생성되었을 때의 흥분주기(Cycle Length; CL)인 교대맥유발 흥분주기(Alternan onset cycle length; AOCL)를 검출하는 AOCL 확인부와, 교대맥유발 흥분주기(Alternan onset cycle length; AOCL) 및 심근세포를 추출한 환자의 APD90(Actional Potential Duration 90)을 고려하여 심장세동 발전 가능성을 산출하는 연산처리부를 포함하는 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 검출장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 포함되는 연산처리부는, 제안지표를 통해 심장세동 발전 가능성을 판단하는 것을 특징으로 한다.
<제안지표>
AOCL / APD90 ≥ 상수 : 교대맥이 발생하여 심장세동으로 발전
AOCL / APD90 < 상수 : 교대맥이 발생하지 않아 심장세동으로 발전 않음
또한, 본 발명에 포함되는 상수는 연령, 인종, 성별, 기저질환유무 및 약물복용여부에 따라 각각의 가중치가 부여되어 변경되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 분류방법 및 이를 이용한 검출장치는, 교대맥유발 흥분주기(Alternan onset cycle length; AOCL) 및 APD90(Actional Potential Duration 90)을 고려하여 심장세동 발전 가능성을 산출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 검출장치(1)의 구성도
도 2는 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 검출장치(1)에서 처리되는 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 분류방법의 순서도
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 검출장치(1)의 구성도이고, 도 2는 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 검출장치(1)에서 처리되는 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 분류방법의 순서도이다.
본 실시예에 따른 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 검출장치(1)는 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 검출장치(1)는 전기자극부(100), AOCL 확인부(200) 및 연산처리부(300)를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 검출장치(1)의 주요동작을 살펴보면 다음과 같다.
전기자극부(100)는 환자의 심장에서 추출한 심근세포에 전기자극을 인가하는데, 흥분주기(Cycle Length; CL)를 점점 감소시키면서 전기자극을 인가한다.
AOCL 확인부(200)는 전기자극부(100)에서 전기자극을 인가할 때 발생하는 APDR(Action Potential Duration Restitution) 곡선을 파악하고, APDR(Action Potential Duration Restitution) 곡선에서 교대맥(cardiacalternan)이 생성되었을 때의 흥분주기(Cycle Length; CL)인 교대맥유발 흥분주기(Alternan onset cycle length; AOCL)를 검출한다.
연산처리부(300)는 교대맥유발 흥분주기(Alternan onset cycle length; AOCL) 및 심근세포를 추출한 환자의 APD90(Actional Potential Duration 90)을 고려하여 심장세동 발전 가능성을 산출한다.
여기에서 연산처리부(300)는 제안지표를 통해 심장세동 발전 가능성을 판단할 수 있는데, 제안지표는 하기와 같다.
<제안지표>
AOCL / APD90 ≥ 상수 : 교대맥이 발생하여 심장세동으로 발전
AOCL / APD90 < 상수 : 교대맥이 발생하지 않아 심장세동으로 발전 않음
상수는 연령, 인종, 성별, 기저질환유무 및 약물복용여부에 따라 각각의 가중치가 부여되어 변경될 수 있다.
상술한 바와 같이 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 검출장치(1)는 추출한 심근세포에 전기자극을 인가하되 흥분주기(Cycle Length; CL)를 점점 감소시키면서 전기자극을 인가하여 APDR(Action Potential Duration Restitution) 곡선을 파악하는 단계(S100, S200)와,
APDR(Action Potential Duration Restitution) 곡선에서 교대맥(cardiacalternan)이 생성되었을 때의 흥분주기(Cycle Length; CL)인 교대맥유발 흥분주기(Alternan onset cycle length; AOCL)를 검출하는 단계(S300)와,
교대맥유발 흥분주기(Alternan onset cycle length; AOCL) 및 심근세포를 추출한 환자의 APD90(Actional Potential Duration 90)을 고려하여 심장세동 발전 가능성을 산출하는 단계(S400)를 수행한다.
심장세동이 발생하기 전 단계로 심장조직에서 “ectopic focus”와 같은 불규칙적이면서 자발적인 심장조직의 흥분에 의해 회귀성 파동이 형성된다. 이렇게 생성된 회귀성 파동이 빈맥(100bpm 이상의 심박수)을 유발한다.
빈맥이 발생하면 심장조직에서의 흥분주기가 짧아지고 어느 정도 이하까지 흥분주기가 짧아지면 해당하는 조직에서 교대맥(Alternan)이 발생한다.
교대맥이 발생하면 회귀성 파동이 분리되어 다중 회귀성 파동을 생성하게 되는데 이 상태를 심장세동이라고 부른다. 이렇게 심장빈맥에서 세동으로 전이되는 주된 기전이 심장교대맥(cardiac alternan)현상이다.
같은 심장 빈맥이라도 어떤 경우에는 교대맥이 유발되어 심장세동으로 발전하는가 하면, 다른 경우에는 심장 빈맥에서 교대맥이 발생하지 않아 더 이상 심장세동으로 발전하지 않는다. 이것은 심장조직세포의 전기생리학적 특성에 따라서 다른 결과를 가져온다. 제안 발명에서는 심장빈맥이 발생했을 때 쉽게 세동으로 전이 될 수 있는 위험군을 분류하는 지표로서 AOCL/APD90 계수를 제안하였다.
한편, 흥분주기(Cycle length), 활동전위기간(Action Potential Duration 90; APD90), 교대맥유발흥분주기(Alternan Onset Cycle Length; AOCL) 간의 관계를 살펴보면,
심장세포가 전기적 자극을 받았을 때 탈분극(depolarization)과 재분극(repolarization)을 해서 휴지기 막전위로 돌아오는데까지의 막전위 파형을 활동전위(action potential; AP)라고 한다.
활동전위 진폭의 90%인 부분에서의 시간간격을 Actional Potential Duration 90(APD90) 이라고 한다. 심근세포의 종류에 따라서 APD90이 조금씩 차이가 난다. 또한, 개인별, 유전성 또는 비유전성 질환에 의해서, 약물에 의해서도 APD90이 변화할 수 있다. 또한, 심근세포의 APD90은 일반적으로 흥분주기(Cycle Length; CL)가 짧아질수록 줄어든다.
APD90이 줄어드는 경향도 개인별, 질환별, 약물에 의해서 달라진다. 흥분주기에 따른 APD90의 변화경향을 나타낸 곡선을 Action Potential Duration Restitution(APDR) 곡선이라고 한다.
APDR 곡선을 보면 흥분주기를 충분히 긴 상태에서 점점 줄이면서 심근세포를 자극을 주면, APD90이 점점 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 어느 정도 이하의 흥분주기로 자극을 주면 그때부터 심근세포의 APD는 길어졌다가 짧아지는 것을 반복하는 교대맥이 생성된다.
교대맥이 생성되었을 때의 흥분주기를 교대맥유발 흥분주기(Alternan onset cycle length; AOCL)라고 한다. 특정 심근세포가 심장빈맥에 의해서 자신의 AOCL 상태에 놓이게 되면 교대맥이 유발하게되어 전체심장을 세동상태로 전이 시킬 수 있다.
결론적으로 APDR 곡선은 개인별, 질환별, 약물에 의해서 달라지며, 이러한 것을 고려한 특정세포의 전기생리학적 특성이라고 할 수 있다.
심장빈맥이 발생했을 때 흥분주기가 교대맥유발흥분주기(Alternan Onset Cycle Length; AOCL)보다 같거나 짧으면 교대맥을 발생시킨다. 따라서 심장세포의 교대맥유발흥분주기(Alternan Onset Cycle Length; AOCL)과 빈맥시의 흥분주기(Cycle Length; CL)는 심장세동유발에 중요한 인자일 것이다.
교대맥유발흥분주기(Alternan Onset Cycle Length; AOCL)는 특정 심근세포의 전기생리학적 특성이다. 심장빈맥시에 심근세포의 흥분주기(Cycle Length; CL)는 하기와 같이 파악할 수 있다.
APD90가 짧은 심근세포의 경우에 ectopic focus에 의해 회귀성파동이 유발되었다면 APD90가 상대적으로 긴 심근조직에서 회귀성파동이 일어났을 때보다 심장조직을 통해 전파되는 파의 파장이 더 짧기 때문에 심박수가 더 높은 빈맥이 유발된다. 그 이유는 파장이 짧은 파의 회귀성파동은 작은 원을 그리면서 되돌아오기 때문에 한 바퀴 회전하는데 걸리는 시간이 짧다. 따라서 서로 다른 전기생리학적 특성(APD90)을 지닌 심장들이 빈맥상태가 되었을 때 국소적 흥분주기(Cycle Length; CL)가 다르다는 뜻이다.
정리하면, 심장 빈맥 발생시에 APD90이 짧으면 흥분주기(Cycle Length; CL)가 짧아지고 흥분주기(Cycle Length; CL)가 AOCL만큼 짧아지면 교대맥(alternan)이 발생해서 심장세동으로 발전할 가능성이 높아진다.
AOCL / APD90 ≥ 상수 : 교대맥이 발생하여 심장세동으로 발전
AOCL / APD90 < 상수 : 교대맥이 발생하지 않아 심장세동으로 발전 않음
이라는 결론을 내릴 수 있다. 여기서 상수는 실험적으로 평가될 수 있고, 연령, 인종, 성별, 기저질환유무 및 약물복용여부에 따라 각각의 가중치가 부여될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 분류방법 및 이를 이용한 검출장치는, 교대맥유발 흥분주기(Alternan onset cycle length; AOCL) 및 APD90(Actional Potential Duration 90)을 고려하여 심장세동 발전 가능성을 산출할 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 전기자극부
200 : AOCL 확인부
300 : 연산처리부

Claims (6)

  1. 전기자극부가 추출한 심근세포에 전기자극을 인가하되 흥분주기(Cycle Length; CL)를 점점 감소시키면서 전기자극을 인가하는 단계;
    AOCL 확인부가 상기 전기자극부에서 전기자극을 인가할 때 발생하는 APDR(Action Potential Duration Restitution) 곡선을 파악하고, 상기 APDR(Action Potential Duration Restitution) 곡선에서 교대맥(cardiacalternan)이 생성되었을 때의 흥분주기(Cycle Length; CL)인 교대맥유발 흥분주기(Alternan onset cycle length; AOCL)를 검출하는 단계; 및
    연산처리부가 상기 교대맥유발 흥분주기(Alternan onset cycle length; AOCL) 및 상기 심근세포를 추출한 환자의 APD90(Actional Potential Duration 90)을 고려하여 심장세동 발전 가능성을 산출하는 단계;
    를 포함하는 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 분류방법
  2. 제1항에 있어서,
    상기 심장세동 발전 가능성을 산출하는 단계는,
    상기 연산처리부가 제안지표를 통해 심장세동 발전 가능성을 판단하는 것을 특징으로 하는 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 분류방법.
    <제안지표>
    AOCL / APD90 ≥ 상수 : 교대맥이 발생하여 심장세동으로 발전
    AOCL / APD90 < 상수 : 교대맥이 발생하지 않아 심장세동으로 발전 않음
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상수는 연령, 인종, 성별, 기저질환유무 및 약물복용여부에 따라 각각의 가중치가 부여되어 변경되는 것을 특징으로 하는 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 분류방법.
  4. 추출한 심근세포에 전기자극을 인가하되 흥분주기(Cycle Length; CL)를 점점 감소시키면서 전기자극을 인가하는 전기자극부;
    상기 전기자극부에서 전기자극을 인가할 때 발생하는 APDR(Action Potential Duration Restitution) 곡선을 파악하고, 상기 APDR(Action Potential Duration Restitution) 곡선에서 교대맥(cardiacalternan)이 생성되었을 때의 흥분주기(Cycle Length; CL)인 교대맥유발 흥분주기(Alternan onset cycle length; AOCL)를 검출하는 AOCL 확인부;
    상기 교대맥유발 흥분주기(Alternan onset cycle length; AOCL) 및 상기 심근세포를 추출한 환자의 APD90(Actional Potential Duration 90)을 고려하여 심장세동 발전 가능성을 산출하는 연산처리부;
    를 포함하는 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 검출장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연산처리부는,
    제안지표를 통해 심장세동 발전 가능성을 판단하는 것을 특징으로 하는 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 검출장치.
    <제안지표>
    AOCL / APD90 ≥ 상수 : 교대맥이 발생하여 심장세동으로 발전
    AOCL / APD90 < 상수 : 교대맥이 발생하지 않아 심장세동으로 발전 않음
  6. 제5항에 있어서,
    상기 상수는 연령, 인종, 성별, 기저질환유무 및 약물복용여부에 따라 각각의 가중치가 부여되어 변경되는 것을 특징으로 하는 심장 빈맥성 세동유발 위험군의 검출장치.
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