KR102471883B1

KR102471883B1 - Apparatus and method for detecting abnormal respiration through change of lung volume signal

Info

Publication number: KR102471883B1
Application number: KR1020200179548A
Authority: KR
Inventors: 장극영; 위헌
Original assignee: 주식회사 바이랩
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2022-11-29
Also published as: KR20220089167A; WO2022139256A1

Abstract

본 발명은 폐용적신호의 변화를 통한 비정상 호흡 검출 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 피검자로부터 획득한 폐용적신호의 변화를 이용하여 비정상적인 멀티 호흡 이벤트, 비정상적인 호흡 주기를 가지는 단일 호흡 이벤트 또는 이들의 조합을 검출하여, 상기 피검자에 대한 무호흡(Apnea), 저호흡(Hypopnea), 서호흡(Bradypnea) 및 흡기시 호흡 정지(Inspiratory Breath Hold)를 포함하는 복수의 비정상 호흡을 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting abnormal breathing through changes in lung volume signals, and detects abnormal multi-breathing events, single respiratory events with abnormal respiratory cycles, or a combination thereof using changes in lung volume signals obtained from a subject. Accordingly, the present invention relates to an apparatus and method for detecting a plurality of abnormal respirations, including apnea, hypopnea, bradypnea, and inspiratory breath hold, of the subject.

Description

Apparatus and method for detecting abnormal respiration through changes in lung volume signal

본 발명은 폐용적신호의 변화를 통한 비정상 호흡 검출 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피검자로부터 획득한 폐용적신호의 변화를 이용하여 비정상적인 멀티 호흡 이벤트, 비정상적인 호흡 주기를 가지는 연속한 두개의 피크로 구성된 단일 호흡 이벤트 또는 이들의 조합을 검출하여 상기 피검자에 대한 무호흡(Apnea), 저호흡(Hypopnea), 서호흡(Bradypnea) 및 흡기시 호흡 정지(Inspiratory Breath Hold)를 포함하는 복수의 비정상 호흡을 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting abnormal breathing through changes in lung volume signals, and more particularly, to an abnormal multi-breathing event and an abnormal respiratory cycle using changes in lung volume signals obtained from a subject. Apnea, Hypopnea, Bradypnea, and Inspiratory Breath Hold for the subject by detecting a single respiratory event consisting of two consecutive peaks or a combination thereof. It relates to an apparatus and method for detecting multiple abnormal respirations.

수술 후, 잔류 마취제로 인한 서호흡, 저호흡, 호흡 정지 등을 포함하는 환자의 비정상 호흡은, 혈중 산소 농도가 비정상적으로 저하되는 저산소혈증이나, 혈중 이산화탄소 농도가 비정상적으로 높아지는 고탄산혈증을 유발한다. 이는, 뇌 손상, 장기 장애, 혼수(coma) 및 사망과 같이 영구적인 장애나 생병을 위협하는 합병증으로 이어질 수 있다.After surgery, the patient's abnormal breathing, including slow breathing, hypoventilation, and respiratory arrest due to residual anesthetic, causes hypoxemia, in which blood oxygen concentration is abnormally lowered, or hypercapnia, in which blood carbon dioxide concentration is abnormally high. This can lead to permanent disability or life-threatening complications such as brain damage, organ failure, coma and death.

특히 마취 수술 후 회복실(PACU, Post Anaesthesia Care Unit)이나 일반 병실에서 마취제의 영향이 남아 있거나 통증 완화를 위한 진통제를 투여하는 경우와 프로포폴을 이용한 치료절차적 진정마취(procedural sedation)의 경우에서 상기 비정상 호흡에 의한 환자의 위험이 증가한다.In particular, the above abnormalities in cases where the effect of anesthesia remains in the PACU (Post Anaesthesia Care Unit) or general hospital room, when analgesics are administered for pain relief, and in the case of procedural sedation using propofol The patient's risk of breathing is increased.

또한 상기 비정상 호흡은, 만성폐쇄성폐질환(COPD, Chronic Obstructive Pulmonary Disease), 수면 무호흡증(sleep apnea), 비만저호흡증후군(OHS, Obesity hypoventilation syndrome), 신경근 질환(neuromuscular diseases) 등과 같은 다양한 질환에서도 매우 자주 나타나는 증상이다.In addition, the abnormal breathing is very common in various diseases such as chronic obstructive pulmonary disease (COPD), sleep apnea, obesity hypoventilation syndrome (OHS), and neuromuscular diseases. It is a frequent symptom.

일반적으로 비정상 호흡은, 수면 중 호흡이 일시적으로 멎는 무호흡, 정상적인 호흡보다 얕게 호흡하는 저호흡, 정상적인 호흡보다 느리게 호흡하는 서호흡 및 흡기시에 호흡이 정지되는 흡기시 호흡 정지와 같은 다양한 유형을 포함한다.In general, abnormal breathing includes various types such as apnea, in which breathing temporarily stops during sleep, hypopnea, in which breathing is shallower than normal, slow breathing, in which breathing is slower than normal, and respiratory arrest, in which breathing stops during inspiration. do.

또한 상기 무호흡은, 수면 중 상기도(기도 상부) 폐쇄에 의한 폐쇄성 무호흡(Obstructive Apnea)과 호흡을 관장하는 뇌중추가 차단되면서 발생하는 중추성 무호흡(Central Apnea)을 포함한다.In addition, the apnea includes obstructive apnea due to obstruction of the upper airway (upper airway) during sleep and central apnea occurring when the brain center in charge of breathing is blocked.

또한 상기 비정상 호흡의 유형에 따라 환자에 대한 치료나 대처가 달라지므로, 상기 각 비정상 호흡의 유형을 정확하게 검출하는 것이 중요하다.In addition, since treatment or coping with the patient varies depending on the type of abnormal breathing, it is important to accurately detect each type of abnormal breathing.

한편, 종래의 호흡 모니터링 기술로써 대표적으로 환자의 혈중 산소포화도를 모니터링하는 기술, 호기말 이산화탄소 분압을 모니터링하는 기술, 폐활량계(spirometer)를 이용한 모니터링 기술 등이 있다.On the other hand, as conventional respiration monitoring techniques, there are representatively a technique for monitoring a patient's blood oxygen saturation, a technique for monitoring end-tidal carbon dioxide partial pressure, and a monitoring technique using a spirometer.

상기 혈중 산소포화도를 모니터링하는 기술은, 환자의 저산소혈증을 감지하는데 널리 사용된다. 그러나 일반적으로 혈중 산소포화도는, 외부 환경이나 환자의 생리적 요인에 따라 달라지기 때문에 실제 정상적인 호흡 상태에서도 경보를 출력하는 문제점이 있다. 이는 환자를 관리하는 관리자(간호사 등)에 대한 경보 피로를 유발한다.The technique of monitoring blood oxygen saturation is widely used to detect hypoxemia in patients. However, there is a problem of outputting an alarm even in an actual normal breathing state because blood oxygen saturation generally varies depending on the external environment or the patient's physiological factors. This causes alarm fatigue for administrators (nurses, etc.) who manage patients.

또한 상기 호기말 이산화탄소 분압을 모니터링하는 기술은, 환자의 고탄소혈증을 감지하는데 주로 사용된다. 그러나 호기말 이산화탄소 분압을 정확하게 측정을 위해서는 가스 샘플링 수단을 포함하는 튜브를 이용해야 하기 때문에 환자에 불편함을 야기 시킨다.In addition, the technique of monitoring the end-tidal carbon dioxide partial pressure is mainly used to detect hypercapnia in a patient. However, in order to accurately measure the end-tidal carbon dioxide partial pressure, a tube including a gas sampling unit must be used, causing discomfort to the patient.

또한 폐활량계를 이용한 모니터링 기술은, 환자가 입에 마우스피스를 물거나 마스크를 사용해서 일정 시간 동안 환자의 호흡에 대한 공기의 양과 압력을 측정하는 기술이다. 그러나 상기 폐활량계를 이용한 모니터링 기술은, 짧은 시간 동안에 폐 기능을 검사할 뿐 지속적인 호흡 모니터링에는 사용하기 어렵다.In addition, a monitoring technology using a spirometer is a technology in which the patient puts a mouthpiece in his or her mouth or uses a mask to measure the amount and pressure of air in the patient's breath for a certain period of time. However, the monitoring technology using the spirometer only tests lung function for a short period of time and is difficult to use for continuous breathing monitoring.

이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는, 환자의 흉부에 부착되는 복수의 전극을 이용하여 폐의 공기량에 따른 임피던스를 측정하여, 이를 영상화하고, 환자의 일회 호흡량이나, 호흡률을 측정하는 전기 임피던스 단층촬영(EIT, Electrical Impedance Tomography) 기술이 개발되어 상용화되고 있다.In order to solve this problem, recently, electrical impedance tomography is performed by measuring impedance according to the amount of air in the lungs using a plurality of electrodes attached to the patient's chest, imaging it, and measuring the patient's tidal volume or respiratory rate ( EIT (Electrical Impedance Tomography) technology has been developed and commercialized.

상기 전기 임피던스 단층촬영 기술은, 환자의 흉부에 부착되는 복수의 전극을 통해 폐 내부의 공기량에 따른 임피던스를 측정한 폐용적신호를 이용하여 환자의 일회 호흡량과, 분당 호흡량, 호흡률 등의 호흡파라미터를 산출하는 것으로, 비침습적이면서도 정확도 높은 호흡파라미터를 산출할 수 있는 장점이 있다.The electrical impedance tomography technique calculates respiratory parameters such as tidal volume, minute volume, and respiratory rate of the patient using lung volume signals obtained by measuring impedance according to the amount of air inside the lungs through a plurality of electrodes attached to the patient's chest. By doing this, it has the advantage of being able to calculate respiratory parameters that are non-invasive and highly accurate.

따라서 상기 전기 임피던스 단층촬영 기술을 통해 환자로부터 측정한 폐용적신호를 이용하여, 환자의 비정상 호흡을 검출할 수 있다면, 환자에 대한 적절한 대응이나 치료를 수행할 수 있을 것이다.Therefore, if abnormal respiration of the patient can be detected using the lung volume signal measured from the patient through the electrical impedance tomography technique, appropriate response or treatment for the patient can be performed.

이에 따라 본 발명에서는 환자로부터 획득한 폐용적신호의 변화를 통해 비정상적인 멀티 호흡 이벤트를 검출하는 멀티 호흡 이벤트 검출 과정, 상기 폐용적신호로부터 비정상적인 호흡 주기를 가지는 단일 호흡 이벤트를 검출하는 단일 호흡 이벤트 검출 과정 또는 이들의 조합을 수행하여, 상기 무호흡, 저호흡, 서호흡 및 흡기시 호흡 정지를 포함하는 비정상 호흡을 신속 정확하게 검출할 수 있도록 하는 방안을 제안하고자 한다.Accordingly, in the present invention, a multi-respiration event detection process for detecting multiple abnormal respiratory events through changes in lung volume signals obtained from a patient, a single respiratory event detection process for detecting a single respiratory event having an abnormal respiratory cycle from the lung volume signals, or these It is intended to propose a method for quickly and accurately detecting abnormal respiration, including the apnea, hypoventilation, slow breathing, and respiratory arrest during inhalation, by performing a combination of the above.

다음으로 본 발명의 기술분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.Next, the prior art existing in the technical field of the present invention will be briefly described, and then the technical details to be achieved by the present invention to be differentiated from the prior art will be described.

먼저 미국등록특허 제8764667호(2014.07.01.)는, 수면 모니터링 방법 및 시스템에 관한 것으로, 환자의 두개의 전극 중 하나의 전극에 고주파 신호를 주입하고, 또 다른 하나의 전극을 통해 상기 주입한 고주파 신호에 대응하는 입력 고주파 신호를 입력받아, 상기 입력 고주파 신호의 위성 편이(phase shift)를 결정하여 심박출량(CO, Cardiac Output)을 계산함으로써 환자의 수면 중 무호흡을 식별하는 수면 모니터링 방법 및 시스템에 과한 것이다.First, US Patent No. 8764667 (July 1, 2014) relates to a method and system for monitoring sleep, injecting a high-frequency signal into one of two electrodes of a patient, and injecting the high-frequency signal through the other electrode. A sleep monitoring method and system for identifying apnea during sleep of a patient by receiving an input high frequency signal corresponding to a high frequency signal, determining a phase shift of the input high frequency signal, and calculating cardiac output (CO). is too much for

즉, 상기 선행기술은 고주파 신호를 이용하여 심박출량을 계산하는 것을 통해 수면 중 무호흡을 식별하는 것으로, 비정상 호흡 중 다른 유형의 비정상 호흡을 검출하는 데에는 그 한계가 있다.That is, the prior art identifies apnea during sleep by calculating cardiac output using a high-frequency signal, and there is a limit to detecting other types of abnormal breathing among abnormal breathing.

반면에 본 발명은, 피검자로부터 획득한 폐용적신호의 변화를 이용하는 것으로, 상기 폐용적신호로부터 소정의 시간 동안 멀티 호흡 이벤트를 검출하여, 상기 검출한 멀티 호흡 이벤트에 대한 평균 호흡량을 산출하고, 상기 산출한 평균 호흡량을 이용하여 상기 폐쇄성 무호흡 또는 저호흡을 검출하며, 또는 상기 폐용적신호로부터 비정상적인 호흡 주기를 가지는 단일 호흡 이벤트를 검출하여 상기 중추성 무호흡, 서호흡 또는 흡기시 호흡 정지를 검출하는 것으로, 상기 선행기술은 이러한 본 발명의 기술적 특징을 기재하거나 시사 혹은 아무런 암시도 없다.On the other hand, the present invention uses the change in the lung volume signal obtained from the subject, detects multiple respiratory events for a predetermined time from the lung volume signal, calculates the average respiratory volume for the detected multiple respiratory events, and calculates The obstructive apnea or hypoventilation is detected using the average respiratory volume, or the central apnea, slow breathing, or respiratory arrest during inspiration is detected by detecting a single respiratory event having an abnormal respiratory cycle from the lung volume signal. The description does not describe or suggest or imply any technical features of this invention.

또한 한국공개특허 제2018-0056197호(2018.05.28.)는 신생아 무호흡 측정 장치 및 그 동작 방법과, 신생아 무호흡 측정 시스템에 관한 것으로, 신생아의 흉부 표면에 부착된 전극들을 이용하여 측정된 임피던스 데이터를 통해 폐 내부의 공기분포 변화를 정량화하여 신생아의 무호흡 상태를 모니터링하는 신생아 무호흡 측정 장치 및 그 동작 방법과, 신생아 무호흡 측정 시스템에 관한 것이다.In addition, Korean Patent Publication No. 2018-0056197 (May 28, 2018) relates to a neonatal apnea measuring device, its operation method, and a neonatal apnea measuring system, and relates to impedance data measured using electrodes attached to the chest surface of a newborn. The present invention relates to a neonatal apnea measuring device and an operation method thereof, and a neonatal apnea measuring system for monitoring the apnea state of a newborn by quantifying a change in air distribution inside the lungs.

즉, 상기 선행기술은 흉부에 부착되는 복수의 전극을 통해 흉부 내의 공기분포에 따른 임피던스 값을 측정하여, 흉부 내 공기분포를 정량화하는 일반적인 전기 임피던스 단층촬영 기술을 기재하고 있을 뿐이다.That is, the prior art merely describes a general electrical impedance tomography technique for quantifying air distribution in the chest by measuring impedance values according to air distribution in the chest through a plurality of electrodes attached to the chest.

반면에 본 발명은, 피검자로부터 측정된 폐용적신호의 변화를 이용하여, 비정상적인 멀티 호흡 이벤트와 비정상적인 호흡 주기를 가지는 단일 호흡 이벤트를 검출함으로써 상기 복수의 비정상 호흡을 신속 정확하게 검출하는 것이다. 따라서 상기 선행기술과 본 발명은 현저한 차이점이 있다.On the other hand, the present invention is to quickly and accurately detect a plurality of abnormal respirations by detecting multiple abnormal respiration events and a single respiration event having an abnormal respiration cycle using a change in a lung volume signal measured from a subject. Therefore, there is a significant difference between the prior art and the present invention.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 피검자로부터 획득한 폐용적신호의 변화를 이용하여, 소정의 시간동안 멀티 호흡 이벤트를 검출하거나, 또는 비정상적인 호흡 주기를 가지는 단일 호흡 이벤트를 검출하여, 무호흡, 저호흡, 서호흡 및 흡기시 호흡 정지를 포함한 복수의 비정상 호흡을 신속하고 정확하게 검출하는 폐용적신호의 변화를 통한 비정상 호흡 검출 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention was created to solve the above problems, and detects multiple respiratory events for a predetermined period of time or a single respiratory event having an abnormal respiratory cycle using changes in lung volume signals obtained from a subject. The object of the present invention is to provide a device and method for detecting abnormal breathing through changes in lung volume signals that quickly and accurately detect a plurality of abnormal respirations, including apnea, hypoventilation, slow breathing, and respiratory arrest during inspiration.

또한 본 발명은, 상기 소정의 시간동안 검출한 멀티 호흡 이벤트를 구성하는 각 호흡 이벤트에 대한 호흡량을 각각 산출하여, 상기 산출한 호흡량 모두가 사전에 설정한 임계값 이하인 경우, 상기 검출한 멀티 호흡 이벤트를 비정상 멀티 호흡 이벤트로 인식하는 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, the present invention calculates the respiratory volume for each respiratory event constituting the multi-respiration event detected during the predetermined time period, and when all of the calculated respiratory volumes are below a preset threshold value, the detected multi-respiration event Its object is to provide a device and method for recognizing as an abnormal multi-breathing event.

또한 본 발명은, 상기 인식한 비정상 멀티 호흡 이벤트에 대해 산출한 호흡량을 평균하여, 상기 평균한 결과 사전에 설정한 두개의 임계값을 각각 초과하는지에 따라 상기 인식한 비정상 멀티 호흡 이벤트에서 폐쇄성 무호흡 또는 저호흡이 발생한 것을 판단함으로써 상기 비정상 호흡을 검출하는 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention averages the respiratory volumes calculated for the recognized abnormal multi-breathing events, and determines whether the averaged result exceeds two threshold values set in advance, respectively, in the recognized abnormal multi-breathing event for obstructive apnea or obstructive apnea. Another object of the present invention is to provide a device and method for detecting the abnormal respiration by determining that hypoventilation has occurred.

또한 본 발명은, 상기 검출한 단일 호흡 이벤트 사이의 폐용적신호를 사전에 설정한 단위 시간으로 미분하여, 사전에 설정한 임계값 이하의 미분값을 가지는 폐용적신호에 대한 적어도 하나 이상의 서브 구간을 식별하여, 상기 식별한 서브 구간에서 상기 중추성 무호흡, 서호흡 또는 흡기시 호흡정지를 포함하는 비정상 호흡을 검출하는 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention differentiates the lung volume signal between the detected single respiratory events by a preset unit time, and identifies at least one subsection of the lung volume signal having a differential value below a preset threshold value Another object of the present invention is to provide a device and method for detecting abnormal respiration including central apnea, slow breathing, or respiratory arrest during inspiration in the identified subsection.

또한 본 발명은, 상기 식별한 서브 구간 중 제일 긴 서브 구간의 폐용적신호에 대한 평균을 산출하고, 상기 산출한 평균과 사전에 설정한 두개의 임계값을 이용하여 상기 중추성 무호흡, 서호흡 또는 흡기시 호흡 정지를 최종적으로 검출하는 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention calculates the average of the lung volume signals of the longest sub-interval among the identified sub-intervals, and uses the calculated average and two threshold values set in advance to determine the central apnea, slow breathing, or inspiration. Another object of the present invention is to provide a device and method for finally detecting respiratory arrest.

또한 본 발명은 상기 비정상 호흡을 검출한 결과를 제공함으로써 상기 검출한 비정상 호흡에 따라 상기 피검자에 대한 적절한 치료와 대처를 수행할 수 있도록 지원 하는 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to provide a device and method for supporting appropriate treatment and coping with the subject according to the detected abnormal breathing by providing a result of detecting the abnormal breathing.

본 발명의 일 실시예에 따른 폐용적신호의 변화를 이용한 비정상 호흡 검출 장치는, 피검자로부터 폐용적신호(RVS)를 획득하는 폐용적신호 획득부 및 상기 획득한 폐용적신호에서 소정의 시간동안 멀티 호흡 이벤트를 검출하여 비정상 호흡을 검출하는 멀티 호흡 이벤트 검출부, 상기 획득한 폐용적신호에서 사전에 설정한 시간 이상의 호흡 주기를 가지는 단일 호흡 이벤트를 검출하여 비정상 호흡을 검출하는 단일 호흡 이벤트 검출부, 또는 이들의 조합을 포함하는 호흡 이벤트 검출부를 포함하며, 상기 호흡 이벤트에 따른 폐용적신호의 변화를 통해 복수의 비정상 호흡을 검출하는 것을 특징으로 한다.An apparatus for detecting abnormal respiration using a change in a lung volume signal according to an embodiment of the present invention includes a lung volume signal acquisition unit that acquires a lung volume signal (RVS) from a subject and detects multiple respiratory events for a predetermined time from the obtained lung volume signal. A multi-respiration event detector for detecting abnormal respiration, a single respiration event detector for detecting abnormal respiration by detecting a single respiration event having a respiratory cycle longer than a preset time in the obtained lung volume signal, or a combination thereof. It includes a respiratory event detector, and detects a plurality of abnormal respirations through a change in a lung volume signal according to the respiratory event.

또한 상기 멀티 호흡 이벤트 검출부는, 상기 멀티 호흡 이벤트를 검출하고 상기 검출한 멀티 호흡 이벤트를 구성하는 각 호흡 이벤트에 대한 호흡량을 각각 산출하여, 상기 산출한 호흡량 모두가 사전에 설정한 제1 임계값 이하이면 상기 검출한 멀티 호흡 이벤트를 비정상 멀티 호흡 이벤트로 인식하는 비정상 멀티 호흡 이벤트 인식부, 상기 인식한 비정상 멀티 호흡 이벤트에 대해 산출한 상기 호흡량을 평균하여 평균 호흡량을 산출하는 평균 호흡량 산출부 및 상기 산출한 평균 호흡량이 사전에 설정한 제2 임계값 이하이면 상기 인식한 비정상 멀티 호흡 이벤트에서 폐쇄성 무호흡(Obstructive Apnea)이 발생한 것으로 판단하고, 상기 산출한 평균 호흡량이 상기 제2 임계값을 초과하고 상기 제3 임계값 이하이면 상기 인식한 비정상 멀티 호흡 이벤트에서 저호흡이 발생한 것으로 판단하여, 상기 비정상 호흡을 검출하는 제1 비정상 호흡 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the multi-respiratory event detection unit detects the multi-respiratory event and calculates a respiratory volume for each respiratory event constituting the detected multi-respiration event, respectively, so that all of the calculated respiratory volumes are equal to or less than a first threshold value set in advance. , an abnormal multi-respiration event recognizing unit recognizing the detected multi-respiration event as an abnormal multi-respiration event, an average respiratory volume calculating unit calculating an average respiratory volume by averaging the respiratory volumes calculated for the recognized abnormal multi-respiration events, and the calculation If the average respiratory volume is less than the second threshold set in advance, it is determined that obstructive apnea has occurred in the recognized abnormal multi-breathing event, and if the calculated average respiratory volume exceeds the second threshold, the second threshold is determined. If it is less than 3 threshold values, it is characterized in that it further comprises a first abnormal breathing detector for detecting the abnormal breathing by determining that hypoventilation has occurred in the recognized abnormal multi-breathing event.

또한 상기 제1 임계값, 제2 임계값 및 제3 임계값은, 상기 피검자에 대해 예측한 정상적인 호흡량에 대한 서로 다른 특정 백분율로 각각 설정되며, 상기 정상적인 호흡량은, 상기 피검자의 나이, 성별, 체중, 키 또는 이들의 조합을 포함하는 생리학적 정보에 따라 예측되는 것으로, 또 다른 복수의 피검자에 대한 생리학적 정보와 정상적인 호흡량을 매핑한 매핑 테이블을 참조하거나, 상기 생리학적 정보에 따라 정상적인 호흡량을 예측하기 위한 사전에 설정한 관계식을 통해 예측되는 것을 특징으로 한다.In addition, the first threshold value, the second threshold value, and the third threshold value are each set to different specific percentages of the normal respiratory volume predicted for the subject, and the normal respiratory volume is the age, sex, and weight of the subject. , height, or predicted according to physiological information including a combination thereof, refer to a mapping table mapping physiological information and normal respiratory volume for another plurality of subjects, or predict normal respiratory volume according to the physiological information It is characterized in that it is predicted through a pre-set relational expression for

또한 상기 멀티 호흡 이벤트를 검출하는 것은, 상기 폐용적신호의 증감에 따른 변곡점을 토대로 검출한 복수의 피크(Peak) 및 밸리(Valley) 중 피크-밸리-피크가 순차적으로 연속하여 형성되는 폐용적신호를 검출함으로써 수행되며, 상기 피크는 사전에 설정한 임계 피크값 이상이고, 상기 밸리는 사전에 설정한 임계 밸리값 이하인 경우 중에서 연속한 상기 피크와 밸리의 차이값이 사전에 설정한 임계값 이상인 경우에만 검출하며, 상기 호흡량을 산출하는 것은, 상기 검출한 멀티 호흡 이벤트를 구성하는 각 호흡 이벤트의 피크값에 밸리값을 차감한 결과를 호흡량으로 환산함으로써 수행되는 것을 특징으로 한다.In addition, detecting the multi-respiration event detects a lung volume signal in which a peak-valley-peak is sequentially and continuously formed among a plurality of peaks and valleys detected based on an inflection point according to an increase or decrease in the lung volume signal. The peak is greater than a preset threshold peak value, and the valley is detected only when the difference between the consecutive peaks and valleys is equal to or greater than a preset threshold value among cases where the peak is equal to or less than a preset threshold valley value. And, calculating the respiratory volume is characterized in that it is performed by converting the result obtained by subtracting the valley value from the peak value of each respiratory event constituting the detected multi-respiration event into a respiratory volume.

또한 상기 단일 호흡 이벤트 검출부는, 상기 검출한 단일 호흡 이벤트를 구성하는 두개의 피크 사이에서 폐용적신호를 사전에 설정한 단위 시간으로 미분하고, 상기 미분한 결과가, 사전에 설정한 제4 임계값 이하로 형성되는 해당 폐용적신호에 대한 적어도 하나 이상의 서브 구간(sub interval)을 식별하는 서브 구간 식별부, 상기 식별한 적어도 하나 이상의 서브 구간 중 제일 긴 서브 구간에 해당하는 폐용적신호를 평균하는 폐용적신호 평균부 및 상기 폐용적신호를 평균한 결과, 사전에 설정한 제5 임계값 이하이면 상기 검출한 단일 호흡 이벤트에서 중추성 무호흡(Central Apnea)이 발생한 것으로 판단하거나, 상기 제5 임계값을 초과하고 사전에 설정한 제6 임계값 이하이면 상기 검출한 단일 호흡 이벤트에서 서호흡이 발생한 것으로 판단하거나, 또는 상기 제6 임계값을 초과하면 상기 검출한 단일 호흡 이벤트에서 흡기시 호흡 정지가 발생한 것으로 판단하여, 상기 비정상 호흡을 검출하는 제2 비정상 호흡 검출부를 더 포함하며, 상기 호흡 주기는, 단일 호흡 이벤트에 대한 피크 사이의 지속시간을 계산함으로써 산출되는 것을 특징으로 한다.In addition, the single respiratory event detector, differentiating the lung volume signal between the two peaks constituting the detected single respiratory event by a preset unit time, and the differential result is equal to or less than a preset fourth threshold value. A sub-interval identification unit for identifying at least one sub-interval of the corresponding lung volume signal, and a lung volume signal averaging unit for averaging the lung volume signals corresponding to the longest sub-interval among the identified at least one or more sub-intervals. and if, as a result of averaging the lung volume signals, it is below a pre-set fifth threshold, it is determined that central apnea has occurred in the detected single respiratory event, or it exceeds the fifth threshold and sets a pre-set If it is less than a sixth threshold value, it is determined that slow breathing has occurred in the detected single respiratory event, or if it exceeds the sixth threshold value, it is determined that respiratory arrest has occurred during inspiration in the detected single respiratory event, and the abnormal It further includes a second abnormal respiration detector for detecting respiration, wherein the respiration cycle is calculated by calculating a duration between peaks for a single respiration event.

또한 상기 제4 임계값은, 상기 미분한 결과 중 제일 큰 값에 대한 특정 백분율로 설정되며, 상기 제5 임계값 및 제6 임계값은, 상기 검출한 단일 호흡 이벤트를 구성하는 폐용적신호의 두개의 피크값의 평균값에 대한 서로 다른 특정 백분율로 각각 설정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the fourth threshold value is set to a specific percentage of the largest value among the differential results, and the fifth threshold value and the sixth threshold value are two values of the lung volume signal constituting the detected single respiratory event. It is characterized in that each is set to a different specific percentage of the average value of the peak value.

아울러 본 발명의 일 실시예에 따른 폐용적신호의 변화를 이용한 비정상 호흡 검출 방법은, 피검자로부터 폐용적신호(RVS)를 획득하는 폐용적신호 획득 단계 및 상기 획득한 폐용적신호에서 소정의 시간동안 멀티 호흡 이벤트를 검출하여 비정상 호흡을 검출하는 멀티 호흡 이벤트 검출 단계, 상기 획득한 폐용적신호에서 사전에 설정한 시간 이상의 호흡 주기를 가지는 단일 호흡 이벤트를 검출하여 비정상 호흡을 검출하는 단일 호흡 이벤트 검출 단계, 또는 이들의 조합을 포함하는 호흡 이벤트 검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, a method for detecting abnormal breathing using changes in lung volume signals according to an embodiment of the present invention includes a lung volume signal acquisition step of obtaining a lung volume signal (RVS) from a subject and multiple respiratory events for a predetermined time from the obtained lung volume signal. A multi-respiration event detection step of detecting abnormal respiration by detecting it, a single respiration event detection step of detecting abnormal respiration by detecting a single respiratory event having a respiratory cycle longer than a preset time in the obtained lung volume signal, or a combination thereof. Characterized in that it comprises a respiratory event detection step comprising a.

또한 상기 멀티 호흡 이벤트 검출 단계는, 상기 멀티 호흡 이벤트를 검출하고 상기 검출한 멀티 호흡 이벤트를 구성하는 각 호흡 이벤트에 대한 호흡량을 각각 산출하여, 상기 산출한 호흡량 모두가 사전에 설정한 제1 임계값 이하이면 상기 검출한 멀티 호흡 이벤트를 비정상 멀티 호흡 이벤트로 인식하는 비정상 멀티 호흡 이벤트 인식 단계, 상기 인식한 비정상 멀티 호흡 이벤트에 대해 산출한 상기 호흡량을 평균하여 평균 호흡량을 산출하는 평균 호흡량 산출 단계 및 상기 산출한 평균 호흡량이 사전에 설정한 제2 임계값 이하이면 상기 인식한 비정상 멀티 호흡 이벤트에서 폐쇄성 무호흡(Obstructive Apnea)이 발생한 것으로 판단하고, 상기 산출한 평균 호흡량이 상기 제2 임계값을 초과하고 상기 제3 임계값 이하이면 상기 인식한 비정상 멀티 호흡 이벤트에서 저호흡이 발생한 것으로 판단하여, 상기 비정상 호흡을 검출하는 제1 비정상 호흡 검출 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the multi-respiratory event detection step detects the multi-respiratory event and calculates the respiratory volume for each respiratory event constituting the detected multi-respiratory event, respectively, so that all of the calculated respiratory volumes are at a first threshold value set in advance. Abnormal multi-respiration event recognizing step of recognizing the detected multi-respiration event as an abnormal multi-respiration event, average respiratory volume calculating step of calculating an average respiratory volume by averaging the respiratory volumes calculated for the recognized abnormal multi-respiration event, and If the calculated average respiratory volume is less than the second threshold value set in advance, it is determined that obstructive apnea has occurred in the recognized abnormal multi-breathing event, and the calculated average respiratory volume exceeds the second threshold value and the A first abnormal breathing detection step of determining that hypoventilation has occurred in the recognized abnormal multi-breathing event and detecting the abnormal breathing if it is less than a third threshold value is characterized in that it further comprises.

또한 상기 단일 호흡 이벤트 검출 단계는, 상기 검출한 단일 호흡 이벤트를 구성하는 두개의 피크 사이에서 폐용적신호를 사전에 설정한 단위 시간으로 미분하고, 상기 미분한 결과가, 사전에 설정한 제4 임계값 이하로 형성되는 해당 폐용적신호에 대한 적어도 하나 이상의 서브 구간(sub interval)을 식별하는 서브 구간 식별 단계, 상기 식별한 적어도 하나 이상의 서브 구간 중 제일 긴 서브 구간에 해당하는 폐용적신호를 평균하는 폐용적신호 평균 단계 및 상기 폐용적신호를 평균한 결과, 사전에 설정한 제5 임계값 이하이면 상기 검출한 단일 호흡 이벤트에서 중추성 무호흡(Central Apnea)이 발생한 것으로 판단하거나, 상기 제5 임계값을 초과하고 사전에 설정한 제6 임계값 이하이면 상기 검출한 단일 호흡 이벤트에서 서호흡이 발생한 것으로 판단하거나, 또는 상기 제6 임계값을 초과하면 상기 검출한 단일 호흡 이벤트에서 흡기시 호흡 정지가 발생한 것으로 판단하여, 상기 비정상 호흡을 검출하는 제2 비정상 호흡 검출 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of detecting the single respiratory event, differentiating the lung volume signal between the two peaks constituting the detected single respiratory event by a preset unit time, and the differential result is a fourth threshold value set in advance. A subinterval identification step of identifying at least one or more subintervals of the corresponding lung volume signal formed as follows; a lung volume signal average of averaging the lung volume signals corresponding to the longest subinterval among the identified at least one or more subintervals; As a result of averaging the step and the lung volume signal, if it is below the fifth threshold set in advance, it is determined that central apnea has occurred in the detected single respiratory event, or if it exceeds the fifth threshold and If it is less than the set sixth threshold, it is determined that slow breathing has occurred in the detected single respiratory event, or if it exceeds the sixth threshold, it is determined that respiratory arrest has occurred during inspiration in the detected single respiratory event, It is characterized in that it further comprises a second abnormal respiration detection step of detecting abnormal respiration.

이상에서와 같이 본 발명의 폐용적신호의 변화를 통한 비정상 호흡 검출 장치 및 그 방법은, 실시간으로 획득되는 피검자의 폐용적신호의 변화를 통해 소정의 시간동안 멀티 호흡 이벤트를 검출하거나, 비정상적인 호흡 주기를 가지는 단일 호흡 이벤트를 검출하거나 또는 이들의 조합을 수행하여, 무호흡, 저호흡, 서호흡, 흡기시 호흡 정지 또는 이들의 조합을 포함하는 복수의 비정상 호흡을 효과적으로 검출할 수 있는 효과가 있다.As described above, the apparatus and method for detecting abnormal breathing through changes in lung volume signals of the present invention detect multiple respiratory events for a predetermined time through changes in lung volume signals of a subject obtained in real time, or have abnormal breathing cycles. By detecting a single respiratory event or performing a combination thereof, there is an effect of effectively detecting a plurality of abnormal respirations including apnea, hypoventilation, slow breathing, respiratory arrest during inspiration, or a combination thereof.

또한 본 발명은 상기 검출한 결과를 상기 피검자를 관리하는 관리자에게 알림으로 제공하여, 상기 검출한 비정상 호흡에 따라 상기 환자에 대한 정확한 대처나 치료를 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of providing the detected result as a notification to the manager managing the subject so that the patient can be accurately dealt with or treated according to the detected abnormal respiration.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐용적신호의 변화를 통한 비정상 호흡 검출 장치 및 그 방법을 설명하기 위해 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흉부 영상을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐용적신호와 호흡량을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 호흡 이벤트 검출 통해 비정상 호흡을 검출하는 과정을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 호흡 이벤트 검출을 통해 비정상 호흡을 검출하는 과정을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐용적신호의 변화를 이용한 비정상 호흡 검출 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 호흡 이벤트 검출부와 단일 호흡 이벤트 검출부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비정상 호흡을 검출한 결과를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 호흡 이벤트 검출을 통해 비정상 호흡을 검출하는 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 호흡 이벤트 검출을 통해 비정상 호흡을 검출하는 절차를 나타낸 흐름도이다.1 is a conceptual diagram illustrating an apparatus and method for detecting abnormal respiration through a change in a lung volume signal according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a chest image according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a lung volume signal and a respiratory volume according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a process of detecting abnormal respiration through multi-respiration event detection according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a process of detecting abnormal respiration through single respiration event detection according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram showing the configuration of an abnormal respiration detection device using a change in a lung volume signal according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a block diagram showing the configuration of a multi-breath event detector and a single respiratory event detector according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing the result of detecting abnormal respiration according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a procedure for detecting abnormal respiration through multi-respiration event detection according to an embodiment of the present invention.
10 is a flowchart illustrating a procedure for detecting abnormal respiration through single respiratory event detection according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 폐용적신호의 변화를 통한 비정상 호흡 검출 장치 및 그 방법에 대한 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는 것이 바람직하다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an apparatus and method for detecting abnormal respiration through a change in lung volume signal according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in each figure indicate like elements. In addition, specific structural or functional descriptions of the embodiments of the present invention are merely exemplified for the purpose of explaining the embodiments according to the present invention, and unless otherwise defined, all of the technical or scientific terms used herein are included. Terms have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this specification, it should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. It is preferable not to

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐용적신호의 변화를 통한 비정상 호흡 검출 장치 및 그 방법을 설명하기 위해 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating an apparatus and method for detecting abnormal respiration through a change in a lung volume signal according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 폐용적신호의 변화를 통한 비정상 호흡 검출 장치(100)(이하, 비정상 호흡 검출 장치라 칭함)는, 피검자로부터 실시간으로 획득되는 폐용적신호를 이용하여 상기 피검자에 대한 비정상 호흡을 검출하고, 검출한 결과를 알림으로 제공하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 폐용적신호를 통해 상기 피검자에 대한 호흡 모니터링을 수행하여 상기 비정상 호흡을 검출하는 것이다.As shown in FIG. 1, the abnormal respiration detection device 100 (hereinafter referred to as an abnormal respiration detection device) through a change in lung volume signal according to an embodiment of the present invention uses a lung volume signal obtained in real time from a subject It performs a function of detecting abnormal respiration for the subject and providing the detected result as a notification. That is, the abnormal respiration detection apparatus 100 detects the abnormal respiration by monitoring the respiration of the subject through the lung volume signal.

상기 비정상 호흡은, 폐쇄성 무호흡(Obstructive Apnea) 및 중추성 무호흡(Central Apnea)을 포함하는 무호흡, 저호흡(Hypopnea), 서호흡(Bradypnea) 및 흡기시 호흡 정지(Inspiratory Breath Hold)를 포함한다.The abnormal breathing includes apnea including obstructive apnea and central apnea, hypopnea, bradypnea, and inspiratory breath hold.

또한 상기 폐용적신호는, 상기 환자의 호흡에 따른 폐 내부의 공기량 분포를 나타내는 신호를 의미하는 것으로, 전기 임피던스 단층촬영 장치(200)와 같이 상기 폐용적신호를 측정하여 제공하는 다양한 장치로부터 획득된다.In addition, the lung volume signal means a signal indicating the distribution of air volume in the lungs according to the patient's respiration, and is obtained from various devices such as the electrical impedance tomography apparatus 200 that measure and provide the lung volume signal.

상기 전기 임피던스 단층촬영 장치(200)는, 환자에 흉부에 부착되는 복수의 전극을 포함하여 구성되는 전극 패드를 이용하여 상기 폐용적신호를 측정한다.The electrical impedance tomography apparatus 200 measures the lung volume signal using an electrode pad including a plurality of electrodes attached to the patient's chest.

상기 전기 임피던스 단층촬영 장치(200)는, 복수의 전극 중 한 쌍의 전극을 선택하여 전류를 주입하고, 나머지 전극을 통해 상기 주입한 전류에 대응하는 전류 또는 전압을 측정하여, 흉부 내 공기량에 의한 임피던스를 측정한다.The electrical impedance tomography apparatus 200 selects a pair of electrodes from among a plurality of electrodes, injects current, measures a current or voltage corresponding to the injected current through the remaining electrodes, and measures the amount of air in the chest. Measure the impedance.

또한 상기 전기 임피던스 단층촬영 장치(200)는 상기 측정한 임피던스를 이용하여 흉부 내 공기량의 분포를 나타내는 흉부 영상을 생성한다.Also, the electrical impedance tomography apparatus 200 generates a chest image representing the distribution of air volume in the chest using the measured impedance.

또한 상기 전기 임피던스 단층촬영 장치(200)는, 상기 흉부 영상을 생성하는 과정을 반복적으로 수행하고, 상기 생성한 각 흉부 영상에서 사전에 설정한 폐 영역의 픽셀값을 모두 합산함으로써 상기 환자의 호흡에 따른 상기 폐 영역의 공기량을 나타내는 RVS(Respiratory Volume Signal)를 획득하여 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)로 제공한다. 이때, 상기 전기 임피던스 단층촬영 장치(200)는 상기 생성한 흉부 영상을 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)로 제공하여 디스플레이를 통해 실시간으로 출력할 수 있도록 하는 것도 가능하다.In addition, the electrical impedance tomography apparatus 200 repeatedly performs the process of generating the chest image, and sums up all previously set pixel values of the lung region in each generated chest image to determine the patient's respiration. A Respiratory Volume Signal (RVS) representing the amount of air in the lung area is obtained and provided to the abnormal breathing detection device 100. In this case, the electrical impedance tomography apparatus 200 may provide the generated chest image to the abnormal respiration detection apparatus 100 so that it can be output in real time through a display.

상기 폐 영역의 공기량은, 폐용적(Lung Volume)을 나타내는 것과 동일한 의미기 때문에 상기 RVS가 상기 폐용적신호가 된다.Since the amount of air in the lung region has the same meaning as indicating lung volume, the RVS becomes the lung volume signal.

한편 도 1에 나타낸 산소 공급 장치(300)는, 상기 환자에 대한 산소 치료를 수행하기 위해 산소를 공급하는 장치를 의미한다.Meanwhile, the oxygen supply device 300 shown in FIG. 1 means a device that supplies oxygen to perform oxygen treatment on the patient.

또한 도 1에 나타낸 카프노그래피(Capnography) 장치(400)는, 환자의 손가락에 장착되는 혈중 산소포화도 측정 센서(SpO₂ 센서)에서 측정한 혈중 산소포화도와, 산소 공급을 위해 환자의 비강에 삽입되는 캐뇰라(Cannula)에 구비되는 호기말 이산화탄소 분압(End Tidal Carbon Dioxide, EtCO₂) 측정 센서에서 측정한 호기말 이산화탄소 분압을 분석하는 기능을 수행한다.In addition, the capnography device 400 shown in FIG. 1 is inserted into the patient's nasal cavity to supply blood oxygen saturation measured by a blood oxygen saturation measurement sensor (SpO ₂ sensor) mounted on the patient's finger and oxygen supply It performs the function of analyzing the end-tidal carbon dioxide partial pressure measured by the end-tidal carbon dioxide (EtCO ₂ ) measuring sensor provided in the cannula.

또한 상기 카프노그래피 장치(400)는 상기 분석한 결과 혈중 산소포화도 및 상기 호기말 이상화탄소 분압이 사전에 설정한 임계값 이하인 경우에는 알람을 출력하는 기능을 수행한다.In addition, the capnography device 400 outputs an alarm when, as a result of the analysis, the blood oxygen saturation and the end-tidal ideal carbon partial pressure are equal to or less than a preset threshold.

또한 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 전기 임피던스 단층촬영 장치(200)와, 상기 카프노그래피 장치(400)의 기능을 통합하여 구현될 수 있다.Also, the abnormal respiration detection device 100 may be implemented by integrating functions of the electric impedance tomography device 200 and the capnography device 400 .

또한 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 획득한 폐용적신호로부터 복수의 피크(Peak)와 밸리(Valley)를 검출하여, 소정의 시간동안 복수의 호흡 이벤트(즉, 멀티 호흡 이벤트)를 검출한다. 또한 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 검출한 멀티 호흡 이벤트에 대한 호흡량을 각각 산출하고, 상기 산출한 호흡량을 토대로 상기 검출한 멀티 호흡 이벤트가 비정상 멀티 호흡 이벤트인지를 인식하여 상기 비정상 호흡을 검출하는 멀티 호흡 검출 단계를 수행한다.In addition, the abnormal breathing detection apparatus 100 detects a plurality of peaks and valleys from the obtained lung volume signal, and detects a plurality of respiratory events (ie, multiple respiratory events) for a predetermined time. . In addition, the abnormal breathing detection apparatus 100 calculates respiratory volumes for each of the detected multi-respiration events, recognizes whether the detected multi-respiration events are abnormal multi-respiration events based on the calculated respiratory volumes, and detects the abnormal respiration. Perform multi-breath detection steps to detect.

또한 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 검출한 복수의 피크와 밸리를 토대로 비정상적인 호흡 주기를 가지는 단일 호흡 이벤트를 검출하여, 상기 비정상 호흡을 검출하는 단일 호흡 이벤트 검출 과정을 수행한다.In addition, the abnormal respiration detection apparatus 100 detects a single respiration event having an abnormal respiration cycle based on a plurality of detected peaks and valleys, and performs a single respiration event detection process for detecting the abnormal respiration.

또한 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 멀티 호흡 이벤트 검출 과정과 상기 단일 호흡 이벤트 검출 과정을 순차적으로 수행하거나, 또는 상기 멀티 호흡 이벤트 검출 과정과 상기 단일 호흡 검출 과정을 병렬적으로 수행하여 상기 복수의 비정상 호흡을 검출한다.In addition, the abnormal breathing detection apparatus 100 sequentially performs the multi-respiration event detection process and the single-respiration event detection process, or performs the multi-respiration event detection process and the single-respiration detection process in parallel. Detect multiple abnormal breaths.

즉, 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 멀티 호흡 이벤트 검출 과정, 상기 단일 호흡 이벤트 검출 과정 또는 이들의 조합을 수행하여, 상기 복수의 비정상 호흡을 검출하는 것이다.That is, the abnormal respiration detection apparatus 100 detects the plurality of abnormal respirations by performing the multi-respiration event detection process, the single respiration event detection process, or a combination thereof.

이때, 상기 각 호흡 이벤트는, 상기 검출한 복수의 피크 및 밸리 중 피크-밸리-피크가 연속적으로 나타나는 폐용적신호의 변화를 의미하며, 상기 피크-밸리-피크가 연속적으로 나타나는 폐용적신호의 부분이 하나의 호흡 이벤트로 각각 검출된다.At this time, each respiratory event means a change in a lung volume signal in which peaks, valleys, and peaks continuously appear among the plurality of detected peaks and valleys, and a part of the lung volume signal in which the peaks, valleys, and peaks continuously appear is one part. of breathing events are detected respectively.

한편, 상기 멀티 호흡 이벤트 검출 과정은, 상기 인식한 비정상 멀티 호흡 이벤트에서 상기 폐쇄성 무호흡을 검출하거나 또는 저호흡이 발생한 것을 검출하며, 상기 단일 호흡 이벤트 검출 과정은, 상기 검출한 단일 호흡 이벤트에서, 상기 중추성 무호흡, 서호흡 또는 흡기시 호흡 정지가 발생한 것을 검출한다.On the other hand, the multi-respiratory event detection process detects the obstructive apnea or hypoventilation in the recognized abnormal multi-respiration event, and the single respiratory event detection process, in the detected single respiratory event, the Detect central apnea, slow breathing, or respiratory arrest during inspiration.

한편, 상기 멀티 호흡 이벤트 검출 과정과 상기 단일 호흡 이벤트 검출 과정은 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.Meanwhile, the multi-breath event detection process and the single respiratory event detection process will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5 .

또한 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 비정상 호흡을 검출한 결과를 디스플레이(미도시)에 시청각적으로 출력하거나, 관리자 단말(500)로 제공함으로써 상기 검출한 비정상 호흡에 따라 상기 환자에 대한 적합한 대처 및 치료를 수행할 수 있도록 한다.In addition, the abnormal respiration detection apparatus 100 audiovisually outputs the result of detecting the abnormal respiration on a display (not shown) or provides it to the manager terminal 500, thereby providing information on the patient according to the detected abnormal respiration. To enable proper coping and treatment.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흉부 영상을 나타낸 도면이다.2 is a diagram showing a chest image according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 흉부 영상은, 환자의 흉부에 부착된 복수의 전극을 통해 피검자의 호흡에 따른 흉부 내부의 공기량에 대한 임피던스를 연속적으로 측정하여, 상기 측정한 임피던스를 이용하여 흉부 영상을 각각 생성하게 된다.As shown in FIG. 2, the chest image according to an embodiment of the present invention continuously measures the impedance of the amount of air inside the chest according to the subject's respiration through a plurality of electrodes attached to the patient's chest. Each chest image is generated using the measured impedance.

이때, 상기 흉부 영상은, ROI 영역인 폐 영역이 설정되어 있으며, 상기 폐용적신호는 상기 각 흉부 영상별로 폐 영역의 해당하는 모든 픽셀의 값을 합산함으로써 획득된다.In this case, in the chest image, a lung region, which is an ROI region, is set, and the lung volume signal is obtained by summing values of all corresponding pixels of the lung region for each chest image.

상기 합산한 픽셀의 값이 상기 폐용적신호에서 피크값으로 나타내는 경우, 해당 흉부 영상은 상기 사용자의 호흡에서 흡기말(최대 흡기)의 상태를 나타낸다. 또한 상기 합산한 픽셀의 값이 상기 폐용적신호에서 밸리값으로 나타내는 경우, 해당 흉부 영상은 상기 사용자의 호흡에서 호기말의 상태를 나타내며, 상기 합산한 픽셀의 값이 상기 폐용적신호에서 피크와 밸리 사이의 중간으로 나타나는 경우에는, 해당 흉부 영상은 상기 사용자의 호흡에서 호기 중간의 상태를 나타낸다.When the value of the summed pixels is indicated as a peak value in the lung volume signal, the corresponding chest image represents the end-inspiratory state (maximum inspiration) in the user's respiration. In addition, when the value of the summed pixels is indicated as a valley value in the lung volume signal, the corresponding chest image represents the end-tidal state in the user's respiration, and the value of the summed pixels is the difference between the peak and the valley in the lung volume signal. If it appears in the middle, the corresponding chest image represents a state in the middle of exhalation in the user's respiration.

한편, 상기 도 2에 도시한 흡기말, 호기 중간, 호기말은, 도 3에 도시한 폐용적신호에 표시한 (A), (B) 및 (C)에 각각 해당한다.Meanwhile, end-inhalation, middle-expiration, and end-expiration shown in FIG. 2 correspond to (A), (B), and (C) indicated in the lung volume signal shown in FIG. 3, respectively.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐용적신호와 호흡량을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a lung volume signal and a respiratory volume according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐용적신호는, 복수의 전극을 통해 측정한 피검자의 호흡에 따른 임피던스를 이용하여 생성한 흉부 영상에서 폐 영역에 해당하는 픽셀값을 모두 합산함으로써 획득된다.As shown in FIG. 3, the lung volume signal according to an embodiment of the present invention includes all pixel values corresponding to the lung region in the chest image generated using the impedance according to the subject's respiration measured through a plurality of electrodes. It is obtained by adding

즉, 상기 폐용적신호는, 상기 피검자의 호흡에 따라 폐 영역의 공기량의 변화를 나타내는 것이다.That is, the lung volume signal represents a change in the amount of air in the lung area according to the subject's respiration.

또한 호흡 이벤트는, 피크-밸리-피크가 연속적으로 나타나는 폐용적신호의 부분으로 각각 검출된다. 즉, 상기 호흡 이벤트는 흡기말-호기말-흡기말이 연속적으로 나타나는 폐용적 신호를 검출함으로써, 검출되는 것이다.In addition, the respiratory event is detected as a part of the lung volume signal in which peak-valley-peak appear consecutively. That is, the respiratory event is detected by detecting a lung volume signal in which end-inspiration-end-expiration-end-inspiration appear consecutively.

이때, 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는 상기 획득한 폐용적신호의 변곡점에 따라 복수의 밸리와 피크를 검출한다. 다만, 단순히 상기 변곡점에 따라 상기 밸리와 피크를 검출하는 경우, 실질적인 호흡 이벤트가 아닌 노이즈로 인한 피크와 밸리가 검출될 수 있다.At this time, the abnormal breathing detection apparatus 100 detects a plurality of valleys and peaks according to the inflection point of the acquired lung volume signal. However, when the valley and the peak are simply detected according to the inflection point, a peak and a valley due to noise, not an actual breathing event, may be detected.

따라서 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는 상기 밸리와 피크를 검출할 때, 상기 피크는 사전에 설정한 임계 피크값 이상이고, 상기 밸리는 사전에 설정한 임계 밸리값 이하인 경우 중에서 연속한 상기 피크와 밸리의 차이값이 사전에 설정한 임계값 이상인 경우에만 검출된다.Therefore, when the abnormal respiration detection device 100 detects the valley and the peak, the peak is greater than a preset threshold peak value, and the valley is less than a threshold threshold value set in advance. It is detected only when the difference value of the valley is greater than or equal to a pre-set threshold.

또한 상기 호흡량은, 호흡별(즉, 개별적인 호흡 이벤트)로 상기 피검자가 들이쉬거나 내쉬는 공기의 양을 의미하는 것으로, 상기 검출한 피크에서 밸리까지의 차이값 또는 상기 밸리에서 피크까지의 차이값으로 산출된다.In addition, the respiratory volume means the amount of air inhaled or exhaled by the subject for each breath (ie, individual respiratory event), as a difference value from the detected peak to a valley or a difference value from the valley to the peak. is calculated

한편, 상기 폐용적신호는 픽셀의 값에 대한 임의의 단위(Arbitrary Unit)를 가지고 상기 호흡량은 부피 단위(ml)를 가지므로, 상기 산출한 차이값에 사전에 설정한 켈리브레이션 팩터를 적용하여 상기 호흡량으로 환산함으로써 상기 호흡량을 산출한다.Meanwhile, since the lung volume signal has an arbitrary unit (Arbitrary Unit) for pixel values and the respiratory volume has a volume unit (ml), a previously set calibration factor is applied to the calculated difference value to obtain the respiratory volume. By converting, the said respiratory volume is calculated.

상기 켈리브레이션 팩터는, 상기 피검자에 대한 폐용적신호를 획득함과 동시에 폐활량계를 이용하여 측정한 호흡량을 이용하여 설정된다. 즉, 상기 켈리브레이션 팩터는, 특정 시점에서 계산한 피크와 밸리의 차이값을 상기 폐활량계를 이용하여 측정한 호흡량으로 변환(환산)하기 위한 파라미터인 것이다.The calibration factor is set using a respiratory volume measured using a spirometer at the same time as obtaining a lung volume signal for the subject. That is, the calibration factor is a parameter for converting (converting) a difference between a peak and a valley calculated at a specific time point into a respiratory volume measured using the spirometer.

또한 상기 폐용적신호에서 검출한 두개의 피크 사이의 지속시간은 상기 호흡 이벤트의 호흡 주기를 나타낸다.In addition, the duration between the two peaks detected in the lung volume signal represents the respiratory cycle of the respiratory event.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 호흡 이벤트 검출 통해 비정상 호흡을 검출하는 과정을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a process of detecting abnormal respiration through multi-respiration event detection according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 호흡 이벤트 검출을 통해 비정상 호흡을 검출하는 과정은, 우선 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 피검자로부터 획득한 폐용적신호로부터 복수의 피크와 밸리를 검출한다.As shown in FIG. 4, in the process of detecting abnormal respiration through multi-respiration event detection according to an embodiment of the present invention, first, the abnormal respiration detection apparatus 100, from the lung volume signal obtained from the subject Detect the peaks and valleys of

또한 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 검출한 피크와 밸리를 이용하여 상기 사전에 설정한 소정의 시간동안 복수의 호흡 이벤트인 멀티 호흡 이벤트를 검출하고, 상기 검출한 멀티 호흡 이벤트가 비정상 멀티 호흡 이벤트인지 혹은 정상적인 멀티 호흡 이벤트인지를 판단함으로써 비정상 멀티 호흡 이벤트를 인식한다. 여기서 상기 사전에 설정한 소정의 시간은, 최소 10초 이상으로 설정되는 것이 바람직하다.In addition, the abnormal respiration detection apparatus 100 detects a multi-respiration event, which is a plurality of respiration events, for a predetermined time period set in advance using the detected peak and valley, and the detected multi-respiration event is an abnormal multi-respiration event. An abnormal multi-breath event is recognized by determining whether it is a respiratory event or a normal multi-breath event. Here, the predetermined time set in advance is preferably set to at least 10 seconds or more.

또한 상기 비정상 멀티 호흡 이벤트는, 상기 검출한 멀티 호흡 이벤트를 구성하는 각 호흡 이벤트에 대한 호흡량을 각각 산출하여, 상기 산출한 모든 호흡량이 사전에 설정한 제1 임계값 이하인 경우에 인식된다.In addition, the abnormal multi-respiration event is recognized when the respiratory volume for each respiratory event constituting the detected multi-respiration event is calculated, respectively, and all the calculated respiratory volumes are less than a first threshold set in advance.

또한 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 비정상 멀티 호흡 이벤트가 인식되면, 상기 비정상 멀티 호흡 이벤트에 대해 산출한 호흡량을 평균하여 평균 호흡량을 산출한다.In addition, the abnormal breathing detection apparatus 100, when the abnormal multi-breathing event is recognized, calculates the average respiratory volume by averaging the respiratory volumes calculated for the abnormal multi-breathing event.

또한 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 산출한 평균 호흡량과 상기 제1 임계값 및 사전에 설정한 제2 임계값과 제3 임계값을 이용하여 상기 인식한 비정상 멀티 호흡 이벤트에서 폐쇄성 무호흡 또는 저호흡을 검출한다.In addition, the abnormal breathing detection apparatus 100 uses the calculated average respiratory volume, the first threshold value, and a previously set second threshold value and a third threshold value to determine obstructive apnea or obstructive apnea in the recognized abnormal multi-breathing event. Detect hypoventilation.

여기서 상기 제1, 제2 및 제3 임계값은, 상기 피검자에 대해 예측한 정상적인 호흡량에 대한 서로 다른 특정 백분율로 각각 설정된다. 이때, 상기 제1 임계값은 상기 예측한 정상적인 호흡량의 70%로 상기 제2 임계값은 상기 예측한 정상적인 호흡량의 30%로 설정되는 것이 바람직하다. 또한 제3 임계값은 제2 임계값을 초과하고 제1 임계값과 동일하거나 그 이하로 설정하는 것이 바람직하다.Here, the first, second, and third thresholds are each set to different specific percentages of the normal respiratory volume predicted for the subject. At this time, it is preferable that the first threshold is set to 70% of the predicted normal respiratory volume and the second threshold is set to 30% of the predicted normal respiratory volume. In addition, it is preferable that the third threshold value exceeds the second threshold value and is equal to or less than the first threshold value.

또한 상기 정상적인 호흡량은, 상기 피검자의 나이, 성별, 체중, 키 또는 이들의 조합을 포함하는 생리학적 정보를 이용하여 예측되는 것으로, 복수의 또 다른 피검자의 생리학적 정보와 상기 생리학적 정보에 따른 정상적인 호흡량을 매핑한 매핑 테이블을 참조하여 상기 피검자의 생리학적 정보에 따른 정상적인 호흡량을 상기 매핑 테이블로부터 추출함으로써 예측된다.In addition, the normal respiratory rate is predicted using physiological information including age, sex, weight, height, or a combination thereof of the subject, and is normal according to the physiological information of a plurality of other subjects and the physiological information. It is estimated by extracting a normal respiratory volume according to physiological information of the subject with reference to a mapping table to which the respiratory volume is mapped.

이외에 상기 정상적인 호흡량은, 상기 생리학적 정보에 따라 정상적인 호흡량을 계산하기 위해 상기 생리학적 정보와 정상적인 호흡량에 대해 사전에 설정한 관계식을 이용하여, 상기 피검자에 대한 정상적인 호흡량을 예측할 수도 있다.In addition, the normal respiratory rate may be predicted for the subject using a pre-set relational expression for the physiological information and the normal respiratory rate in order to calculate the normal respiratory rate according to the physiological information.

또한 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 산출한 평균 호흡량이, 상기 제2 임계값 이하이면 상기 인식한 비정상 멀티 호흡 이벤트에서 폐쇄성 무호흡이 발생한 것으로 판단하며, 상기 제2 임계값을 초과하고 상기 제3 임계값 이하이면 상기 인식한 비정상 멀티 호흡 이벤트에서 저호흡이 발생한 것으로 판단함으로써 상기 비정상 호흡을 검출하게 된다.In addition, the abnormal breathing detection apparatus 100 determines that obstructive apnea has occurred in the recognized abnormal multi-breathing event when the calculated average respiratory volume is less than or equal to the second threshold, and exceeds the second threshold, and If it is less than the third threshold, the abnormal respiration is detected by determining that hypoventilation has occurred in the recognized abnormal multi-respiration event.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 호흡 이벤트 검출을 통해 비정상 호흡을 검출하는 과정을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a process of detecting abnormal respiration through single respiration event detection according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 호흡 이벤트 검출을 통해 비정상 호흡을 검출하는 과정은, 우선 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 비정상 호흡 주기를 가지는 단일 호흡 이벤트를 검출한다.As shown in FIG. 5, in the process of detecting abnormal respiration through single respiratory event detection according to an embodiment of the present invention, first, the abnormal respiration detection apparatus 100 detects a single respiratory event having an abnormal respiratory cycle. detect

상기 비정상 호흡 주기를 가지는 단일 호흡 이벤트를 검출하기 위해, 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 폐용적신호로부터 검출한 피크 및 밸리를 이용하여 개별적인 호흡 이벤트를 검출한다. 이후, 상기 검출한 호흡 이벤트 간의 호흡 주기(Respiratory Period)를 산출하여 비정상 호흡 주기를 가지는 호흡 이벤트를 단일 호흡 이벤트로 검출한다.In order to detect the single breathing event having the abnormal breathing cycle, the abnormal breathing detection apparatus 100 detects individual breathing events using peaks and valleys detected from the lung volume signal. Thereafter, a respiratory period between the detected respiratory events is calculated to detect a respiratory event having an abnormal respiratory period as a single respiratory event.

여기서 상기 호흡 주기는, 단일 호흡 이벤트를 구성하는 두개의 피크 사이의 지속시간을 계산함으로써 산출된다. 이때, 상기 산출한 호흡 주기가 12초 이상이면 해당 호흡 주기가 비정상 호흡 주기로 간주된다.Here, the respiratory period is calculated by calculating the duration between two peaks constituting a single respiratory event. At this time, if the calculated respiratory cycle is 12 seconds or more, the corresponding respiratory cycle is regarded as an abnormal respiratory cycle.

또한 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 검출한 단일 호흡 이벤트에 해당하는 상기 폐용적신호를 사전에 설정한 단위 시간으로 미분하여, 상기 폐용적신호에 대한 적어도 하나 이상의 서브 구간(sub interval)을 식별한다.In addition, the abnormal breathing detection apparatus 100 differentiates the lung volume signal corresponding to the detected single respiratory event by a preset unit time, and identifies at least one sub interval of the lung volume signal. do.

상기 서브 구간은, 상기 미분한 결과가 사전에 설정한 제4 임계값 이하로 형성되는 상기 폐용적신호의 구간을 의미한다. 상기 제4 임계값은 상기 미분한 결과중 최대값에 대한 특정 백분율로 설정된다. 이때, 상기 제4 임계값은 상기 미분한 결과 중 최대값에 대한 25%로 설정되는 것이 바람직하다.The sub-interval refers to a period of the lung volume signal in which a result of the differentiation is less than or equal to a previously set fourth threshold value. The fourth threshold value is set as a specific percentage of the maximum value among the differentiated results. At this time, the fourth threshold is preferably set to 25% of the maximum value among the differential results.

또한 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 식별한 적어도 하나 이상의 서브 구간 중 제일 긴 서브 구간에서의 폐용적신호를 평균하고 상기 평균한 결과와 사전에 설정한 제5 및 제6 임계값을 이용하여 상기 검출한 비정상 호흡 주기를 가지는 단일 호흡 이벤트에서 상기 비정상 호흡을 검출한다.In addition, the abnormal breathing detection device 100 averages the lung volume signals in the longest sub-interval among the identified at least one or more sub-intervals, and uses the averaged result and previously set fifth and sixth threshold values The abnormal respiration is detected in a single respiration event having the detected abnormal respiration cycle.

즉, 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 폐용적신호를 평균한 결과, 상기 제5 임계값 이하이면 상기 검출한 단일 호흡 이벤트에서 중추성 무호흡이 발생한 것으로 판단하고, 상기 제5 임계값을 초과하고 상기 제6 임계값 이하이면 서호흡이 발생한 것으로 판단하며, 상기 제6 임계값을 초과하면 흡기시 호흡 정지가 발생한 것으로 판단함으로써 상기 비정상 호흡을 검출한다.That is, the abnormal breathing detection apparatus 100 determines that central apnea has occurred in the detected single breathing event when the result of averaging the lung volume signals is below the fifth threshold, and exceeds the fifth threshold. If it is less than the sixth threshold, it is determined that slow breathing has occurred, and if it exceeds the sixth threshold, it is determined that respiratory arrest has occurred during inspiration, thereby detecting the abnormal breathing.

여기서 상기 제5 및 제6 임계값은, 상기 검출한 단일 호흡 이벤트를 구성하는 두개의 피크값의 평균값에 대한 서로 다른 특정 백분율로 설정된다. 이때, 상기 제5 임계값은 상기 평균값의 20%로, 상기 제6 임계값은 상기 평균값의 70%로 설정되는 것이 바람직하다. 한편, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 제1 내지 제5 임계값은, 피검자의 상태나 상기 피검자에 대한 치료 과정에 따라 상이하게 설정될 수 있다.Here, the fifth and sixth thresholds are set to specific percentages different from each other with respect to the average value of two peak values constituting the detected single respiratory event. In this case, it is preferable that the fifth threshold value is set to 20% of the average value, and the sixth threshold value is set to 70% of the average value. Meanwhile, the first to fifth threshold values described with reference to FIGS. 4 and 5 may be set differently according to the condition of the subject or the course of treatment for the subject.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐용적신호의 변화를 이용한 비정상 호흡 검출 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.6 is a block diagram showing the configuration of an abnormal respiration detection device using a change in a lung volume signal according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 피검자로부터 폐용적신호를 획득하는 폐용적신호 획득부(110), 상기 획득한 폐용적신호로부터 피크와 밸리를 검출하는 피크/밸리 검출부(120), 알림부(130), 상기 획득한 폐용적신호에서, 멀티 호흡 이벤트를 검출하여 복수의 비정상 호흡을 검출하는 멀티 호흡 이벤트 검출부(140), 상기 획득한 폐용적신호에서, 비정상적인 호흡 주기를 가지는 단일 호흡 이벤트를 검출하여 복수의 비정상 호흡을 검출하는 단일 호흡 이벤트 검출부(150) 또는 이들의 조합을 포함하는 호흡 이벤트 검출부를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 6, the abnormal respiration detection apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a lung volume signal acquisition unit 110 that acquires a lung volume signal from a subject, and peaks and valleys from the obtained lung volume signal. A peak/valley detection unit 120 that detects, a notification unit 130, a multi-respiration event detector 140 that detects a plurality of abnormal respirations by detecting multi-respiration events from the obtained lung volume signal, and from the obtained lung volume signal , It is configured to include a single respiratory event detector 150 that detects a single respiratory event having an abnormal respiratory cycle and detects a plurality of abnormal breaths, or a respiratory event detector including a combination thereof.

상기 폐용적신호는, 피검자에 부착되는 복수의 전극을 통해 환자의 호흡에 따른 임피던스를 측정하고, 상기 측정한 임피던스를 이용하여 생성한 흉부 영상을 토대로 획득됨은 상술한 바와 같다.As described above, the lung volume signal is acquired based on a chest image generated by measuring impedance according to respiration of a patient through a plurality of electrodes attached to the subject, and using the measured impedance.

또한 상기 폐용적신호는, 상기 폐용적신호를 측정하는 다양한 장치(예: 전기 임피던스 단층촬영 장치)로부터 획득하거나, 상기 복수의 전극과 연결한 상기 폐용적신호 획득부(110)를 통해 직접적으로 획득될 수 있다. 상기 폐용적신호를 획득하는 것은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하였으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.In addition, the lung volume signal may be obtained from various devices (eg, electrical impedance tomography) that measure the lung volume signal, or may be directly obtained through the lung volume signal acquisition unit 110 connected to the plurality of electrodes. . Obtaining the lung volume signal has been described with reference to FIGS. 1 to 3, so further detailed description is omitted.

또한 상기 피크/밸리 검출부(120)는, 상기 획득한 폐용적신호로부터 호흡 이벤트를 검출할 수 있도록 복수의 피크와 밸리를 검출하는 기능을 수행한다. 상기 피크/밸리 검출부(120)는, 노이즈에 의한 피크 및 밸리는 무시하여, 호흡 이벤트에 대한 정확한 피크 및 밸리를 검출한다. 한편 상기 피크 및 밸리를 검출하는 것은, 도 3을 참조하여 설명하였으므로 더 이상의 설명은 생략한다.In addition, the peak/valley detection unit 120 performs a function of detecting a plurality of peaks and valleys so that a respiratory event can be detected from the obtained lung volume signal. The peak/valley detection unit 120 ignores peaks and valleys caused by noise and detects accurate peaks and valleys for respiratory events. Meanwhile, since the detection of the peak and the valley has been described with reference to FIG. 3, further description is omitted.

또한 상기 호흡 이벤트 검출부는, 상기 멀티 호흡 이벤트 검출부(140), 상기 단일 호흡 이벤트 검출부(150) 또는 이들의 조합을 통해 상기 멀티 호흡 이벤트 검출, 상기 단일 호흡 이벤트 검출 또는 이들의 조합을 수행하여 복수의 비정상 호흡을 검출한다. 상기 멀티 호흡 이벤트 검출부(140) 및 단일 호흡 이벤트 검출부(150)의 구성은 도 7을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.In addition, the respiratory event detection unit performs the multi-respiration event detection, the single respiratory event detection, or a combination thereof through the multi-respiration event detection unit 140, the single respiratory event detection unit 150, or a combination thereof to obtain a plurality of Detect abnormal breathing. Configurations of the multi-breath event detector 140 and the single respiratory event detector 150 will be described in detail with reference to FIG. 7 .

또한 상기 알림부(130)는, 상기 검출한 결과에 대한 알림을 디스플레이에 시청각적으로 출력하거나, 상기 피검자를 관리하는 관리자가 구비한 관리자 단말(500)로 상기 알림을 제공하는 기능을 수행한다.In addition, the notification unit 130 performs a function of audiovisually outputting a notification of the detected result to a display or providing the notification to a manager terminal 500 equipped by a manager managing the subject.

상기 알림부(130)는, 상기 검출한 결과에 따른 상기 비정상 호흡이 발생한 구간을 상기 획득한 폐용적신호에 표시하여 디스플레이하고, 상기 사전에 설정한 특정 경고음을 출력한다.The notification unit 130 displays and displays a section in which the abnormal respiration occurs according to the detection result on the obtained lung volume signal, and outputs the specific warning sound set in advance.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 호흡 이벤트 검출부와 단일 호흡 이벤트 검출부의 구성을 나타낸 블록도이다.Figure 7 is a block diagram showing the configuration of a multi-breath event detector and a single respiratory event detector according to an embodiment of the present invention.

도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 호흡 이벤트 검출부(140)는, 소정의 시간동안 복수의 호흡 이벤트(즉, 멀티 호흡 이벤트)를 검출하여, 상기 호흡 이벤트에 따른 폐용적신호의 변화를 통해 복수의 비정상 호흡을 검출하기 위해 동작한다.As shown in FIG. 7, the multi-respiratory event detector 140 according to an embodiment of the present invention detects a plurality of respiratory events (ie, multi-respiratory events) for a predetermined period of time, and uses the lungs according to the respiratory events. It operates to detect multiple abnormal respirations through changes in red signals.

또한 상기 멀티 호흡 이벤트 검출부(140)는, 상기 획득한 폐용적신호로부터 멀티 호흡 이벤트를 검출하고, 상기 검출한 멀티 호흡 이벤트가 비정상 멀티 호흡 이벤트인지를 인식하는 비정상 멀티 호흡 이벤트 검출부(141), 상기 인식한 멀티 호흡 이벤트에 대한 평균 호흡량을 산출하는 평균 호흡량 산출부(142) 및 상기 산출한 평균 호흡량을 이용하여 복수의 비정상 호흡을 검출하는 제1 비정상 호흡 검출부(143)를 포함하여 구성된다.In addition, the multi-respiration event detector 140 detects a multi-respiration event from the obtained lung volume signal and recognizes whether the detected multi-respiration event is an abnormal multi-respiration event. It is configured to include an average respiratory volume calculation unit 142 that calculates an average respiratory volume for one multi-respiration event and a first abnormal respiratory detection unit 143 that detects a plurality of abnormal respirations using the calculated average respiratory volume.

상기 비정상 멀티 호흡 이벤트 인식부(141)는, 상기 피크/밸리 검출부(120)를 통해 상기 폐용적신호에서 검출한 복수의 피크 및 밸리 중 피크-밸리-피크가 연속하여 형성되는 폐용적신호를 사전에 설정한 소정의 시간동안 검출함으로써 상기 폐용적신호에서 상기 멀티 호흡 이벤트를 검출한다.The abnormal multi-respiration event recognizing unit 141 presets a lung volume signal in which peaks, valleys, and peaks are continuously formed among a plurality of peaks and valleys detected in the lung volume signal through the peak/valley detection unit 120. The multiple respiratory events are detected in the lung volume signal by detecting for a predetermined period of time.

또한 상기 비정상 멀티 호흡 이벤트 인식부(141)는, 상기 검출한 멀티 호흡 이벤트를 구성하는 개별적인 호흡 이벤트에 대한 호흡량을 각각 산출하여, 상기 산출한 호흡량 모두가 상기 제1 임계값 이하이면, 상기 검출한 멀티 호흡 이벤트를 비정상 멀티 호흡 이벤트로 인식한다.In addition, the abnormal multi-respiration event recognizing unit 141 calculates respiratory volumes for individual respiratory events constituting the detected multi-respiration events, and when all of the calculated respiratory volumes are equal to or less than the first threshold, the detected A multi-respiration event is recognized as an abnormal multi-respiration event.

또한 상기 평균 호흡량 산출부(142)는, 상기 인식한 비정상 멀티 호흡 이벤트에 대해 산출한 각각의 호흡량을 평균하여 평균 호흡량을 산출한다. 상기 산출한 평균 호흡량이 상기 비정상 호흡을 검출하기 위해 이용된다.In addition, the average respiratory volume calculator 142 calculates an average respiratory volume by averaging the respiratory volumes calculated for the recognized multi-respiration events. The calculated average respiratory rate is used to detect the abnormal breathing.

또한 상기 제1 비정상 호흡 검출부(143)는, 상기 산출한 평균 호흡량과, 상기 제1 임계값, 제2 임계값 및 제3 임계값을 이용하여 상기 인식한 비정상 멀티 호흡 이벤트에서 폐쇄성 무호흡 또는 저호흡을 검출한다.In addition, the first abnormal breathing detection unit 143 uses the calculated average respiratory volume, the first threshold value, the second threshold value, and the third threshold value to determine obstructive apnea or hypoventilation in the recognized abnormal multi-breathing event. detect

상기 폐쇄성 무호흡 또는 저호흡을 검출하는 것은, 상기 산출한 평균 호흡량이 상기 제2 임계값 이하이면 상기 인식한 비정상 멀티 호흡 이벤트에서 상기 폐쇄성 무호흡이 발생한 것으로 판단하고, 상기 산출한 평균 호흡량이 상기 제2 임계값을 초과하고 상기 제3 임계값 이하이면 상기 인식한 비정상 멀티 호흡 이벤트에서 저호흡이 발생한 것으로 판단함으로써 수행된다.Detecting the obstructive apnea or hypoventilation is to determine that the obstructive apnea has occurred in the recognized abnormal multi-breathing event when the calculated average respiratory rate is less than or equal to the second threshold, and the calculated average respiratory rate is the second threshold. If it exceeds the threshold and is less than or equal to the third threshold, it is determined that hypoventilation has occurred in the recognized abnormal multi-respiration event.

또한 상기 단일 호흡 이벤트 검출부(150)는, 상기 획득한 폐용적신호에서, 사전에 설정한 시간 이상의 호흡 주기를 가지는 단일 호흡 이벤트(즉, 비정상 호흡 주기를 가지는 호흡 이벤트)를 검출하여, 상기 호흡 이벤트에 따른 폐용적신호의 변화를 통해 복수의 비정상 호흡을 검출하기 위한 것이다.In addition, the single respiratory event detector 150 detects a single respiratory event having a respiratory cycle longer than a preset time (ie, a respiratory event having an abnormal respiratory cycle) from the obtained lung volume signal, and determines the respiratory event. It is to detect multiple abnormal respirations through changes in lung volume signals according to

또한 상기 단일 호흡 이벤트 검출부(150)는, 사전에 설정한 시간 이상의 호흡 주기를 가지는 비정상 호흡 주기를 인식하여, 상기 비정상 호흡 주기를 가지는 단일 호흡 이벤트를 검출하는 비정상 호흡 주기 인식부(151), 상기 검출한 단일 호흡 이벤트의 폐용적신호에 대한 적어도 하나 이상의 서브 구간을 식별하는 서브 구간 식별부(152), 상기 적어도 하나 이상의 서브 구간 중 특정 서브 구간에 대한 폐용적신호를 평균하는 폐용적신호 평균부(153) 및 상기 폐용적신호를 평균한 결과를 이용하여 중추성 무호흡, 서호흡 및 흡기시 호흡 정지를 포함하는 비정상 호흡을 검출하는 제2 비정상 호흡 검출부(154)를 포함하여 구성된다.In addition, the single respiratory event detector 150 recognizes an abnormal respiratory cycle having a respiratory cycle longer than a preset time, and detects a single respiratory event having the abnormal respiratory cycle. A subinterval identification unit 152 for identifying at least one subinterval of the detected lung volume signal of a single respiratory event, and a lung volume signal averaging unit 153 for averaging the lung volume signals for a specific subinterval among the at least one or more subintervals. and a second abnormal respiration detection unit 154 that detects abnormal respiration including central apnea, slow respiration, and respiratory stop during inhalation using a result obtained by averaging the lung volume signals.

상기 비정상 호흡 주기 인식부(151)는, 상기 폐용적신호로부터 검출한 피크 및 밸리를 이용하여 호흡 이벤트를 각각 검출한다.The abnormal respiratory cycle recognition unit 151 detects each respiratory event using the peak and valley detected from the lung volume signal.

즉, 상기 비정상 호흡 주기 인식부(151)는, 상기 검출한 복수의 피크 및 밸리 중 피크-밸리-피크가 연속하여 형성되는 폐용적신호의 부분을 각각 검출함으로써, 상기 호흡 이벤트를 각각 검출하는 것이다.That is, the abnormal respiratory cycle recognition unit 151 detects each of the respiratory events by detecting portions of the lung volume signal in which peaks, valleys, and peaks are continuously formed among the plurality of detected peaks and valleys.

또한 상기 비정상 호흡 주기 인식부(151)는, 상기 검출한 호흡 이벤트의 피크와 피크사이의 지속시간을 계산하여 사전에 설정한 시간 이상의 호흡 주기를 가지는 호흡 이벤트를 비정상 호흡 주기를 가지는 단일 호흡 이벤트로 최종 검출한다.In addition, the abnormal respiratory cycle recognition unit 151 calculates the duration between the peaks of the detected respiratory events and converts a respiratory event having a respiratory cycle of a preset time or longer into a single respiratory event having an abnormal respiratory cycle. finally detected.

또한 상기 서브 구간 식별부(152)는, 상기 검출한 단일 호흡 이벤트를 구성하는 두개의 피크 사이에 대한 폐용적신호를 사전에 설정한 단위 시간으로 미분하여, 해당 폐용적신호에 대한 적어도 하나 이상의 서브 구간을 식별하는 기능을 수행한다. 상기 서브 구간은, 상기 미분한 결과, 상기 제4 임계값 이하로 형성되는 폐용적신호의 구간을 의미함은 상술한 바와 같다.In addition, the subinterval identification unit 152 differentiates the lung volume signal between the two peaks constituting the detected single respiratory event by a previously set unit time to obtain at least one or more subintervals for the corresponding lung volume signal. perform the function of identification. As described above, the sub-interval refers to a period of the lung volume signal formed below the fourth threshold as a result of the differentiation.

또한 상기 폐용적신호 평균부(153)는, 상기 식별한 적어도 하나 이상의 서브 구간 중 제일 긴 서브 구간을 선택하여, 상기 선택한 제일 긴 서브 구간에 해당하는 폐용적신호를 평균하는 기능을 수행한다.In addition, the lung volume signal averaging unit 153 performs a function of selecting the longest sub-interval among the identified at least one sub-interval and averaging the lung volume signals corresponding to the selected longest sub-interval.

또한 제2 비정상 호흡 검출부(154)는, 상기 폐용적신호를 평균한 결과를 이용하여 상기 검출한 단일 호흡 이벤트에서 상기 중추성 무호흡, 서호흡 및 흡기시 호흡 정지를 검출하는 기능을 수행한다.In addition, the second abnormal breathing detection unit 154 performs a function of detecting the central apnea, slow breathing, and respiratory arrest during inspiration in the detected single respiratory event using the result of averaging the lung volume signals.

상기 중추성 무호흡, 서호흡 및 흡기시 호흡 정지를 검출하는 것은, 상기 평균한 결과, 상기 제5 임계값 이하이면 상기 검출한 단일 호흡 이벤트에서 상기 중추성 무호흡이 발생한 것으로 판단하고, 상기 제5 임계값을 초과하고 상기 제6 임계값 이하이면 상기 검출한 단일 호흡 이벤트에서 상기 서호흡이 발생한 것으로 판단하며, 상기 제6 임계값을 초과하면 상기 검출한 단일 호흡 이벤트에서 흡기시 호흡 정지가 발생한 것으로 판단함으로써 수행된다.Detecting central apnea, slow breathing, and respiratory arrest during inspiration determines that central apnea has occurred in the detected single respiratory event when the result of the average is less than or equal to the fifth threshold, and the fifth threshold If it exceeds the value and is less than or equal to the sixth threshold, it is determined that the slow breathing occurred in the detected single respiratory event, and if it exceeds the sixth threshold, it is determined that respiratory arrest occurred during inspiration in the detected single respiratory event. done by doing

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비정상 호흡을 검출한 결과를 나타낸 도면이다.8 is a view showing the result of detecting abnormal respiration according to an embodiment of the present invention.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 멀티 호흡 이벤트 검출, 단일 호흡 이벤트 검출 또는 이들의 조합을 수행하여 상기 피검자에 대한 복수의 비정상 호흡을 검출한다.As shown in FIG. 8 , the abnormal respiration detection apparatus 100 according to an embodiment of the present invention detects a plurality of abnormal respirations for the subject by performing the multi-respiration event detection, single respiration event detection, or a combination thereof. detect

또한 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)의 알림부(130)는, 상기 검출한 결과를 상기 획득한 피검자의 폐용적신호에 특정 색깔(도 8에는 회색으로 표시함)로 표시하여 상기 관리자가 시각적으로 인식할 수 있도록 한다.In addition, the notification unit 130 of the abnormal breathing detection device 100 displays the detected result in a specific color (shown in gray in FIG. 8) on the acquired lung volume signal of the subject, so that the administrator can visually recognize it. make it possible

또한 상기 알림부(130)는, 상기 산출한 호흡량을 디스플레이하여, 상기 피검자의 호흡 이벤트에 따른 호흡량을 시각적으로 인식할 수 있도록 한다.In addition, the notification unit 130 displays the calculated respiration volume so that the respiration volume according to the subject's respiration event can be visually recognized.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 호흡 이벤트 검출을 통해 비정상 호흡을 검출하는 절차를 나타낸 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a procedure for detecting abnormal respiration through multi-respiration event detection according to an embodiment of the present invention.

도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 호흡 검출을 통해 비정상 호흡을 검출하는 절차는 우선, 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 피검자로부터 폐용적신호 획득하는 폐용적신호 획득 단계를 수행한다(S110).As shown in FIG. 9 , the procedure for detecting abnormal respiration through multi-breath detection according to an embodiment of the present invention is, first, the abnormal respiration detection apparatus 100, the lung volume signal acquisition step of acquiring the lung volume signal from the subject. is performed (S110).

다음으로 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 획득한 폐용적신호로부터 소정의 시간동안 멀티 호흡 이벤트를 검출(S120)하고, 상기 검출한 멀티 호흡 이벤트가 비정상 멀티 호흡 이벤트인지를 인식하는 비정상 멀티 호흡 이벤트 인식 단계를 수행한다(S130).Next, the abnormal respiration detection apparatus 100 detects a multi-respiration event for a predetermined time from the obtained lung volume signal (S120), and recognizes whether the detected multi-respiration event is an abnormal multi-respiration event. An event recognition step is performed (S130).

또한 상기 비정상 멀티 호흡 이벤트는, 상기 검출한 멀티 호흡 이벤트를 구성하는 각 호흡 이벤트에 대한 호흡량을 각각 산출하고, 상기 산출한 모든 호흡량이 사전에 설정한 제1 임계값 이하인 경우에 인식된다.In addition, the abnormal multi-respiration event is recognized when the respiratory volume for each respiratory event constituting the detected multi-respiration event is calculated, and all the calculated respiratory volumes are less than a first threshold set in advance.

다음으로 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 인식한 비정상 멀티 호흡 이벤트에 대한 평균 호흡량을 산출하는 평균 호흡량 산출 단계를 수행한다(S140).Next, the abnormal breathing detection apparatus 100 performs an average respiratory volume calculation step of calculating an average respiratory volume for the recognized multi-abnormal respiratory event (S140).

이후, 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 산출한 평균 호흡량과 상기 제1 임계값에 제2 임계값 및 제3 임계값을 더 이용하여, 상기 비정상 멀티 호흡 이벤트에서 무호흡(폐쇄성 무호흡) 또는 저호흡이 발생한 것을 판단함으로써 상기 폐쇄성 무호흡 또는 저호흡을 검출하는 제1 비정상 호흡 검출 단계를 수행한다.Thereafter, the abnormal breathing detection apparatus 100 further uses a second threshold value and a third threshold value in addition to the calculated average respiratory volume and the first threshold value, and in the abnormal multi-breathing event, apnea (obstructive apnea) or A first abnormal respiration detection step of detecting the obstructive apnea or hypoventilation is performed by determining that hypoventilation has occurred.

상기 제1 비정상 호흡 검출 단계는, 우선 상기 산출한 평균 호흡량이 상기 제2 임계값 이하(S150)이면, 상기 인식한 비정상 멀티 호흡 이벤트에서 폐쇄성 무호흡이 발생한 것으로 판단하여 상기 폐쇄성 무호흡을 검출한다(S160).In the first abnormal breathing detection step, first, if the calculated average respiratory volume is equal to or less than the second threshold value (S150), it is determined that obstructive apnea has occurred in the recognized abnormal multi-breathing event and the obstructive apnea is detected (S160). ).

또한 상기 제1 비정상 호흡 단계는, 상기 산출한 평균 호흡량이 상기 제2 임계값을 초과하고 상기 제3 임계값 이하(S151)이면, 상기 인식한 비정상 멀티 호흡 이벤트에서 저호흡이 발생한 것으로 판단하여 상기 저호흡을 검출한다(S161).In addition, in the first abnormal breathing step, if the calculated average respiratory volume exceeds the second threshold and is less than or equal to the third threshold (S151), it is determined that hypoventilation has occurred in the recognized abnormal multi-respiration event, Hypoventilation is detected (S161).

한편, 상기 제1 임계값, 제2 임계값 및 제3 임계값은, 상기 피검자에 대해 예측한 정상적인 호흡량을 기반으로 설정됨은 상술한 바와 같다.Meanwhile, as described above, the first threshold, the second threshold, and the third threshold are set based on the predicted normal respiratory rate of the subject.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 호흡 이벤트 검출을 통해 비정상 호흡을 검출하는 절차를 나타낸 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating a procedure for detecting abnormal respiration through single respiratory event detection according to an embodiment of the present invention.

도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 호흡 이벤트 검출을 통해 비정상 호흡을 검출하는 절차는 우선, 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 피검자로부터 폐용적신호를 획득하는 폐용적신호 획득 단계를 수행한다(S210).As shown in FIG. 10, in the procedure of detecting abnormal respiration through single respiratory event detection according to an embodiment of the present invention, first, the abnormal respiration detection apparatus 100 is used for lungs to obtain a lung volume signal from the subject. A red signal acquisition step is performed (S210).

다음으로 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 획득한 폐용적신호로부터 사전에 설정한 시간 이상의 호흡 주기(비정상 호흡 주기)를 가지는 단일 호흡 이벤트를 검출하는 비정상 호흡 주기 인식 단계를 수행한다(S220).Next, the abnormal respiration detection apparatus 100 performs an abnormal respiration cycle recognition step of detecting a single respiration event having a respiration cycle (abnormal respiration cycle) longer than a preset time from the obtained lung volume signal (S220). .

상기 비정상 호흡 주기를 가지는 단일 호흡 이벤트를 검출하는 것은, 개별 호흡 이벤트를 구성하는 피크 사이의 지속시간을 계산하여 상기 계산한 지속시간이 사전에 설정한 시간 이상이면 비정상 호흡 주기로 인식함으로써 수행됨은 상술한 바와 같다.Detecting the single respiratory event having the abnormal respiratory cycle is performed by calculating the duration between peaks constituting the individual respiratory events and recognizing it as an abnormal respiratory cycle if the calculated duration is longer than a preset time. same as bar

다음으로 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 비정상 호흡 주기를 가지는 단일 호흡 이벤트가 검출되면(S230), 상기 검출한 단일 호흡 이벤트를 구성하는 피크사이의 폐용적신호를 단위 시간으로 미분하여, 해당 폐용적신호에 대한 적어도 하나 이상의 서브 구간을 식별하는 서브 구간 식별 단계를 수행한다(S240).Next, the abnormal breathing detection apparatus 100, when a single respiratory event having the abnormal respiratory cycle is detected (S230), differentiates the lung volume signal between peaks constituting the detected single respiratory event in unit time, A sub-interval identification step of identifying at least one sub-interval of the lung volume signal is performed (S240).

상기 서브 구간은, 상기 미분한 결과가 상기 제4 임계값 이하로 형성되는 상기 폐용적신호의 구간을 의미한다.The sub-interval refers to a period of the lung volume signal in which a result of the differentiation is less than or equal to the fourth threshold value.

다음으로 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 식별한 서브 구간 중 제일 긴 서브 구간에 대한 폐용적신호를 평균하는 폐용적신호 평균 단계를 수행한다(S250).Next, the abnormal breathing detection apparatus 100 performs a lung volume signal averaging step of averaging the lung volume signals for the longest sub-interval among the identified sub-intervals (S250).

이후, 상기 비정상 호흡 검출 장치(100)는, 상기 폐용적신호를 평균한 평균 결과와 제5 임계값 및 제6 임계값을 이용하여 상기 검출한 단일 호흡 이벤트 사이에서 무호흡(중추성 무호흡), 서호흡 또는 흡기시 호흡 정지가 발생한 것을 판단하여, 비정상 호흡을 검출하는 제2 비정상 호흡 검출 단계를 수행한다.Thereafter, the abnormal breathing detection device 100 uses an average result obtained by averaging the lung volume signals and a fifth threshold value and a sixth threshold value to determine between apnea (central apnea) and slow breathing between the single respiratory events detected. Alternatively, it is determined that respiratory arrest has occurred during inspiration, and a second abnormal respiration detection step of detecting abnormal respiration is performed.

상기 제2 비정상 호흡 검출 단계는, 상기 평균 결과가, 상기 제5 임계값 이하이면(S260) 상기 검출한 단일 호흡 이벤트에서 상기 중추성 무호흡을 검출(S261)하며, 상기 제5 임계값을 초과하고 상기 제6 임계값 이하이면(S270) 상기 검출한 단일 호흡 이벤트에서 상기 서호흡을 검출한다(S271).In the second abnormal breathing detection step, if the average result is less than or equal to the fifth threshold (S260), the central apnea is detected in the detected single respiratory event (S261), and exceeds the fifth threshold, If it is less than the sixth threshold (S270), the slow breathing is detected in the detected single breathing event (S271).

또한 상기 제2 비정상 호흡 검출 단계는, 상기 평균 결과 상기 제6 임계값을 초과하면(S280), 상기 검출한 단일 호흡 이벤트에서 상기 흡기시 호흡 정지를 검출한다(S281).In addition, in the second abnormal breathing detection step, when the average result exceeds the sixth threshold (S280), respiratory arrest during inspiration is detected from the detected single breathing event (S281).

한편, 도 9 및 도 10에는 비정상 호흡을 검출하기 위한 각각의 단계를 순차적으로 도시하여 설명하고 있으나, 상기 피검자에 대한 호흡 모니터링을 수행하는 동안 상기 각 단계는 반복적으로 수행됨은 자명하다. Meanwhile, although each step for detecting abnormal respiration is sequentially illustrated and described in FIGS. 9 and 10 , it is obvious that each step is repeatedly performed while the respiration monitoring of the subject is performed.

이처럼, 본 발명은 피검자로부터 획득한 폐용적신호를 이용하여, 비정상 멀티 호흡 이벤트와, 비정상적인 호흡 주기를 가지는 단일 호흡 이벤트 또는 이들의 조합을 비침습적으로 검출하여, 복수의 비정상 호흡을 효과적으로 검출할 수 있는 효과가 있다. As such, the present invention uses the lung volume signal obtained from the subject to non-invasively detect abnormal multi-breathing events, single respiratory events having abnormal respiratory cycles, or a combination thereof, thereby effectively detecting a plurality of abnormal respirations. It works.

이상에서와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but this is only exemplary, and various modifications and other equivalent embodiments will be made by those skilled in the art in the field to which the technology belongs. You will understand that it is possible. Therefore, the technical protection scope of the present invention should be determined by the claims below.

100: 폐용적신호의 변화를 통한 비정상 호흡 검출 장치
110: 폐용적신호 획득부 120: 피크/밸리 검출부
130: 알림부 140: 멀티 호흡 이벤트 검출부
141: 비정상 멀티 호흡 이벤트 인식부 142: 평균 호흡량 산출부
143; 제1 비정상 호흡 검출부 150: 단일 호흡 이벤트 검출부
151: 비정상 호흡 주기 인식부 152: 서브 구간 식별부
153: 폐용적신호 평균부 154: 제2 비정상 호흡 검출부
200: 전기 임피던스 단층촬영 장치 300: 산소 공급 장치
400: 카프노그래피 장치 500: 관리자 단말100: Device for detecting abnormal breathing through changes in lung volume signal
110: lung volume signal acquisition unit 120: peak / valley detection unit
130: notification unit 140: multi-respiration event detection unit
141: abnormal multi-respiration event recognition unit 142: average respiratory volume calculation unit
143; First abnormal breathing detection unit 150: single breathing event detection unit
151: abnormal breathing cycle recognition unit 152: subsection identification unit
153: lung volume signal averaging unit 154: second abnormal breathing detection unit
200: electrical impedance tomography device 300: oxygen supply device
400: capnography device 500: manager terminal

Claims

a lung volume signal acquiring unit acquiring a lung volume signal (RVS) from the subject to detect a respiratory event; and
A respiratory event detector configured to detect the respiratory event from the acquired lung volume signal;
The respiratory event detector,
a multi-respiration event detection unit that detects multi-respiration events for a predetermined period of time from the obtained lung volume signal and detects abnormal respiration through a change in the lung volume signal in the detected multi-respiration event; a single respiratory event detector detecting a single respiratory event having a respiratory cycle of a predetermined time or longer from the acquired lung volume signal and detecting abnormal breathing through a change in the lung volume signal in the detected single respiratory event; or a combination thereof;
Abnormal respiration detection device using a change in the lung volume signal, characterized in that for detecting each of the abnormal respiration through a change in the lung volume signal according to the respiratory event.

The method of claim 1,
The multi-breath event detection unit,
The multi-breath event detection unit,
The multi-respiration event is detected, and the respiratory volume for each respiratory event constituting the detected multi-respiration event is calculated, respectively, and if all of the calculated respiratory volumes are less than a first threshold value set in advance, the detected multi-respiration is performed. an abnormal multi-respiration event recognizing unit that recognizes the event as an abnormal multi-respiration event;
an average respiratory volume calculating unit for calculating an average respiratory volume by averaging the calculated respiratory volumes for the recognized multi-respiration events; and
If the calculated average respiratory volume is less than the second threshold set in advance, it is determined that obstructive apnea has occurred in the recognized abnormal multi-breathing event, and the calculated average respiratory volume exceeds the second threshold, A first abnormal breathing detection unit for detecting the abnormal breathing, including determining that hypoventilation has occurred in the recognized abnormal multi-breathing event if it is less than a third threshold; using a change in lung volume signal comprising: Abnormal breathing detection device.

The method of claim 2,
The first threshold, the second threshold and the third threshold,
Each set to a different specific percentage for the normal respiratory volume predicted for the subject,
The normal respiratory rate is
It is predicted according to physiological information including age, sex, weight, height, or a combination thereof of the subject, and refers to a mapping table in which physiological information and normal respiratory rate of another plurality of subjects are mapped, or the physiological information An abnormal breathing detection device using a change in lung volume signal, characterized in that predicted through a pre-set relational expression to predict normal respiratory volume according to information.

The method of claim 2,
Detecting the multi-respiration event,
It is performed by detecting a lung volume signal in which a peak-valley-peak is sequentially and continuously formed among a plurality of peaks and valleys detected based on an inflection point according to an increase or decrease of the lung volume signal,
The peak is greater than or equal to a preset threshold peak value, and the valley is detected only when the difference value between the consecutive peaks and valleys is greater than or equal to a preset threshold value among cases that are less than or equal to a preset threshold valley value,
Calculating the respiratory volume is,
Abnormal breathing detection device using a change in lung volume signal, characterized in that carried out by converting the result of subtracting the valley value from the peak value of each respiratory event constituting the detected multi-respiration event into respiratory volume.

The method of claim 1,
The single breathing event detection unit,
A lung volume signal is differentiated by a preset unit time between two peaks constituting the detected single respiratory event, and at least for a corresponding lung volume signal in which the differentiated result is formed below a preset fourth threshold value. a subinterval identification unit that identifies one or more subintervals;
a lung volume signal averaging unit for averaging lung volume signals corresponding to the longest sub-interval among the identified at least one sub-interval; and
If the result of averaging the lung volume signals is equal to or less than the previously set fifth threshold, it is determined that central apnea has occurred in the detected single respiratory event, or if the result of averaging the lung volume signals is equal to or less than the fifth threshold If it exceeds the value and is less than or equal to the sixth threshold set in advance, it is determined that slow breathing has occurred in the detected single respiratory event, or if the result of averaging the lung volume signals exceeds the sixth threshold value, it is determined that slow breathing has occurred in the detected single respiratory event. A second abnormal respiration detection unit for detecting the abnormal respiration, including determining that respiratory arrest has occurred during inhalation in a respiration event;
The respiratory cycle is an abnormal breathing detection device using a change in lung volume signal, characterized in that calculated by calculating the duration between peaks for the detected single respiratory event.

The method of claim 5,
The fourth threshold is,
It is set as a specific percentage for the largest value among the differential results,
The fifth threshold and the sixth threshold,
Abnormal breathing detection device using a change in lung volume signal, characterized in that each set to a different specific percentage of the average value of the two peak values of the lung volume signal constituting the detected single respiratory event.

A lung volume signal acquisition step of acquiring a lung volume signal (RVS) from a subject to detect a respiratory event in an abnormal respiration detection apparatus using a change in a lung volume signal; and
In the abnormal breathing detection device, a respiratory event detection step of detecting the respiratory event from the obtained lung volume signal; includes,
The respiratory event detection step,
Multi-respiratory event detection step of detecting multi-respiration events for a predetermined period of time from the acquired lung volume signal and detecting abnormal respiration through a change in the lung volume signal in the detected multi-respiration event; A single respiratory event detection step of detecting a single respiratory event having a respiratory period of a predetermined time or longer from the acquired lung volume signal and detecting abnormal breathing through a change in the lung volume signal in the detected single respiratory event; or a combination thereof;
Abnormal respiration detection method using a change in lung volume signal, characterized in that each of the abnormal respiration is detected through a change in the lung volume signal according to the respiratory event.

The method of claim 7,
The multi-respiration event detection step,
The multi-respiration event is detected, and the respiratory volume for each respiratory event constituting the detected multi-respiration event is calculated, respectively, and if all of the calculated respiratory volumes are less than a first threshold value set in advance, the detected multi-respiration is performed. an abnormal multi-breath event recognition step of recognizing the event as an abnormal multi-breath event;
an average respiratory volume calculation step of calculating an average respiratory volume by averaging the calculated respiratory volumes for the recognized multi-respiration events; and
If the calculated average respiratory volume is less than the second threshold set in advance, it is determined that obstructive apnea has occurred in the recognized abnormal multi-breathing event, and the calculated average respiratory volume exceeds the second threshold, A first abnormal breathing detection step of detecting the abnormal breathing, including determining that hypoventilation has occurred in the recognized abnormal multi-breathing event if it is less than a third threshold value; change in lung volume signal comprising: Abnormal respiration detection method using

The method of claim 8,
The first threshold, the second threshold and the third threshold,
Each set to a different specific percentage for the normal respiratory volume predicted for the subject,
The normal respiratory rate is
It is predicted according to physiological information including age, sex, weight, height, or a combination thereof of the subject, and refers to a mapping table in which physiological information and normal respiratory rate of another plurality of subjects are mapped, or the physiological information A method for detecting abnormal breathing using a change in lung volume signal, characterized in that predicted through a pre-set relational expression to predict normal respiratory volume according to information.

The method of claim 8,
Detecting the multi-respiration event,
It is performed by detecting a lung volume signal in which a peak-valley-peak is sequentially and continuously formed among a plurality of peaks and valleys detected based on an inflection point according to an increase or decrease of the lung volume signal,
The peak is greater than or equal to a preset threshold peak value, and the valley is detected only when the difference value between the consecutive peaks and valleys is greater than or equal to a preset threshold value among cases that are less than or equal to a preset threshold valley value,
Calculating the respiratory volume is,
Abnormal breathing detection method using a change in lung volume signal, characterized in that carried out by converting the result of subtracting the valley value from the peak value of each respiratory event constituting the detected multi-respiration event into respiratory volume.

The method of claim 7,
The single breathing event detection step,
A lung volume signal is differentiated by a preset unit time between two peaks constituting the detected single respiratory event, and at least for a corresponding lung volume signal in which the differentiated result is formed below a preset fourth threshold value. A subinterval identification step of identifying one or more subintervals;
a lung volume signal averaging step of averaging lung volume signals corresponding to the longest sub-interval among the identified at least one sub-interval; and
A second abnormal breathing detection step of detecting abnormal breathing generated in the detected single respiratory event according to the averaged result; further comprising,
If the result of averaging the lung volume signals is equal to or less than the previously set fifth threshold, it is determined that central apnea has occurred in the detected single respiratory event, or if the result of averaging the lung volume signals is equal to or less than the fifth threshold If it exceeds the value and is less than or equal to the sixth threshold set in advance, it is determined that slow breathing has occurred in the detected single respiratory event, or if the result of averaging the lung volume signals exceeds the sixth threshold value, it is determined that slow breathing has occurred in the detected single respiratory event. A second abnormal breathing detection step of detecting the abnormal breathing, including determining that respiratory arrest has occurred during inspiration in a breathing event; further comprising,
The respiratory cycle is an abnormal breathing detection method using a change in lung volume signal, characterized in that calculated by calculating the duration between peaks for the detected single respiratory event.

The method of claim 11,
The fourth threshold is,
It is set as a specific percentage for the largest value among the differential results,
The fifth threshold and the sixth threshold,
Abnormal breathing detection method using a change in lung volume signal, characterized in that each set to a different specific percentage of the average value of the two peak values of the lung volume signal constituting the detected single respiratory event.