KR20030082675A - 실시간 응답 심전도 측정 장비 및 방법 - Google Patents

실시간 응답 심전도 측정 장비 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실시간 응답 심전도 측정 장비 및 방법에 관한 것이다. 좀 더 상세히 설명하면, 측정된 심전도 신호를 저장 및 분석에 용이한 디지털 형식의 정보로 변환하고, 이를 분석하는 실시간 응답 심전도 측정 장비 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 리드 연결부와, 심장 주변의 피부에 부착된 상기 적어도 하나 이상의 리드를 통해 측정한 미세 전위에 상응하는 측정 전위 신호를 생성하는 복수의 센서로 구성된 센서부와, 순차적으로 상기 측정 전위 신호를 양자화된 실제 전위 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환부와, 상기 실제 전위 데이터를 심전도 신호의 각 구간을 표현하는 복수의 수식 및 복수의 시간 요소로 구성된 분석용 수치 데이터로 변환하는 디지털 신호 처리부와, 상기 분석용 수치 데이터의 저장과 관리 및 상기 실제 전위 데이터 또는 상기 분석용 수치 데이터의 전송을 수행하기 위해 상기 심전도 측정 장비의 동작을 제어하는 제어부와, 상기 분석용 수치 데이터를 저장하는 저장부 및 상기 실제 전위 데이터 또는 상기 분석용 수치 데이터를 외부 장치로 전송하는 송수신부를 포함하는 실시간 응답 심전도 측정 장비가 제공된다.

Description

실시간 응답 심전도 측정 장비 및 방법{CARDIO-BEAT OF REAL-TIME DEVICE AND METHOD FOR ANALYSING COLLECTED DATA ON CARDIO-BEAT}
본 발명은 실시간 응답 심전도 측정 장비 및 방법에 관한 것이다. 좀 더 상세히 설명하면, 측정된 심전도 신호를 저장 및 분석에 용이한 디지털 형식의 정보로 변환하고, 이를 분석하는 실시간 응답 심전도 측정 장비 및 방법에 관한 것이다.
심전도는 심장 주변의 피부에 센서를 설치해서 전압의 변화를 기록한 것이다. 피부에 설치된 센서를 통해 측정된 전압은 아날로그적인 특성을 가진다. 심전도 측정은 전압의 변화를 전위차 측정 방법을 이용하여 미세한 전압을 측정하는 것이 일반적인 방법이다. 도 13은 종래의 심전도 측정 장비의 구성을 도시한 블록도이다.
기준 전원(10)은 CPU로부터 25㎑를 사용하여, buffer(4049)에 의해서isolation transformer양단에 180의 위상차를 가진 신호에 12V DC전압을 공급해서 원하고자 하는 전압을 얻을 수 있다. ECG회로를 포함하여 환자감시장치에 사용되는 모든 회로에는 환자의 전기적 안전을 위해서 분리전원(Isolated Power Supply)을 사용하였기 때문에 전원을 분리회로(isolated circuit)와 기기측 전원을 사용하는 비분리회로(nonisolated circuit)로 나눌 수 있다.
기준 전압 발생부(15)는 기기의 정상 동작 유무를 체크하고, 출력측에서 관찰할 수 있는 기준전압을 제공하여서 심전도 파형의 크기의 절대적인 값을 인식할 수 있도록 하기 위한 회로이다. 도 1에 도시된 심전도 측정 장비에서는 NE555소자를 사용하여 25Hz의 구형파형을 발생하도록 발진부를 구성하였으며, 이 신호의 진폭을 1㎷로 조정하여, 교정 모드(calibration mode)의 선택시, 차등 증폭부(30)에 공급하여 회로가 정상적으로 동작하는가를 체크할 수 있도록 한다.
전 필터(20)는 환자에게 접속된 케이블에 의해서 공급된 신호를 전기 충격기(defibrillator)와 수술시에 사용하는 전기-외과적 장치(electrosurgical unit)으로부터 회로 보호를 위해서 입력 전류제한 저항을 통하도록 하였으며, 스파크 갭(spark gap) 및 직렬 RC 필터(RC filter)를 연결하였다. 또한 버퍼(buffer)가 접속되어 리드 선택부(lead selector drive)(25)에 안정된 신호를 공급해 준다. 심전도를 측정하기 위하여 전극을 부착한 환자는 대부분 심장계통의 이상이 있는 경우이기 때문에 심장의 섬유성 연축(fibrillation)과 같은 상황이 발생할 확률이 매우 높다. 이러한 경우에는 신속한 후속조치가 절대적으로 필요하다. 이 경우에 섬유성 연축을 제거하기 위하여 전기 충격기를 사용하게 된다. 이것은 금속전극을 통하여 환자에게 순간적으로 수 암페어 정도의 매우 커다란 전류를 순간적으로 흘려주게 하는 것으로 심장의 근육을 순간적으로 동기 시켜 자극함으로서 심장의 정상리듬이 회복되게 하는 방법이다. 이때 심전도의 전극이 환자에게 그대로 접속된 채로 있는 경우에는 커다란 양의 전류가 심전도 전극에 유입되어 심전도 측정장치의 입력회로를 손상시킬 수 있게 된다.
리드 선택부(25)는 환자에 부착된 심전도 전극중에서 원하는 패턴으로 입력 전극을 선택하여 줄 수 있다. 여기에서는 일반적으로 임상적 환경에서 보편적으로 사용되고 있는 12종류의 리드 선택 단자(I, II, III, aVR, aVL, aVF, V1, V2, V3, V4, V5, V6)중에서 선택할 수 있도록 하였다. 리드 선택부(25)는 멀티 플렉서에 의하여 제어되며 도 1에 도시된 심전도 측정 장비에서는 아날로그 스위치(analog switch)인 4051을 사용하였다. 여기서, 환자 구동 신호(Patient drive signal)는 선택이 안된 리드에 공급된다. 리드의 선택은 연결된 PC에서도 가능하고, 모듈의 입력 패널에 있는 리드 선택 스위치에 의해서도 가능하도록 하였다.
차등 증폭부(30)는 리드 선택부(25)에서 환자에 연결된 리드 중에서 선택된 측정 신호를 증폭한다. 도 1에 도시된 차동 증폭부(30)는 TL072를 이용하여서 구성되어 있으며 이득(gain)은 10으로 하였으며 커먼 모드 신호(common mode signal)는 60㎐를 제거하기 위해서 리드 선택부(25)의 출력단에 연결한다.
리드 폴트부(Lead fault)(35)는 리드에서 발생하는 오류를 감지하여 표시한다. 리드 폴트는 심전도를 측정하기 위하여 환자의 표면에 부착시킨 전극(electrode)이 환자에 접속불량 또는 접속이 안된 것을 의미한다. 이러한 경우에 측정하고자 하는 신호가 정확하게 검출되지 않는 것은 물론 60㎐의 전원 잡음, motion artifact등의 외부 잡음이 유입되어 측정상태가 급속히 나빠지게 되고, 심할 경우에는 신호 자체를 측정할 수 없는 상황까지 이르게 된다. 리드 폴트부(35)로 도 1에 도시된 심전도 측정 장비에서는 보상 회로(comparator)를 사용하였다. 리드 폴트가 발생될시 포토 아이솔레이터(photo isolator)(50)를 통해서 제어/처리부(80)에 신호를 전달해서 리드 폴트 알람이 작동된다.
제1 증폭부(40)는 차등 증폭부(30)를 통해서 증폭된 심전도신호를 1차로 증폭하여 다음단으로 연결하여 준다. 제1 증폭부(40)에서의 증폭기 이득은 다음단의 변조부(modulator)(45)에서 포토 커플러(photo-coupler)를 구동할 수 있도록 100으로 하였다.
변조부/복조부(45)는 페이즈 락 루프(phage-locked-loop)방식의 4066을 선택하였으며, 전압 제어 오실레이터(voltage-control oscillator)와 관계가 된다. 4066의 외부회로 구성에 의해서 VCO 안정도를 얻을 수 있으며 출력단에서는 주파수 변조된 신호가 포토 아이솔레이터(50)에 공급된다.
또한, 변조부/복조부(45)는 포토 커플러(50)에 입력시키기 위하여 변조된 신호를 포토 커플러(50)를 통과한 후에 복조하여 원래의 신호로 복원한다. 여기서는 4046을 사용하여 PLL방식으로 구현하고, VCO 신호를 락온(lock on)상태로 출력해서 ECG 신호를 복원해 낼 수 있도록 하였다.
포토 아이솔레이터(50)는 환자에 직접 접속되는 부분을 심전도 증폭회로의 주 증폭부분과 분리시킨다. 이것은 주 증폭부에서의 전기적 결함 또는 오동작등에의하여 발생할 수 있는 과전류가 역으로 흘러서 육체적 저항성이 약화된 환자에게로 흘러 들어가는 것을 본질적으로 제거하기 위한 방법이다. 이것은 환자에 접속되는 부분이 심전도 모듈의 주 증폭 부분과는 완전히 전기적으로 분리가 되도록 하여야 하며, 이를 위하여서는 두 부분간의 신호교환을 모두 광학적 신호의 형태로 변화 시켜서 수행하여야 한다. 본 회로에서는 포토 커플러 4N35를 사용했으며 리드 폴트부(35), 리드 선택부(25), 신호 전송에 관련된 모든 회로의 분리에 사용하였다.
후 필터(55)는 125㎐, 30㎐, 60㎐의 노치 필터(notch filter)로서, 변조부/복조부(45)로부터 출력된 신호를 필터링한 후 ECG 증폭부기에 공급되게 된다.
ECG 증폭부(60)는 후 필터(55)의 출력 신호를 4052 chip을 사용하여서 최대 4배 증폭까지 증폭하여 측정신호의 크기를 CPU에서 취급하는 크기의 신호의 범위로 조절하여 준다.
레벨 쉬프터(65)는 아날로그 보드(Analog board)와 제어/처리부(80)와의 발란스를 맞추어 주며, 1.5V의 전압차를 쉬푸트하는 회로이다.
QRS 검출부(70)는 후 필터(55)를 통해서 처리되어 출력되는 신호에서 R-파형을 검출하기 위한 자동 문턱값 검출 회로(auto threshold detection circuit)이다. 자동 문턱값 회로는 R-파형을 검출하기 위하여 문턱값을 정하여 그 값을 기준으로 입력되는 파형을 구별한다. 이 경우에 입력되는 파형이 신체의 움직임, 심장의 기능 상태 등에 따라서 변화를 하게 되고, 이러한 파형의 변동은 전체적인 파형의 편차(drift)를 발생시킬 수가 있어, R-파형을 검출하기 위한 문턱값을 고정하는 경우에는 QRS 검출부(70)가 효율적으로 동작하지 않을 수가 있게 된다. 이러한 효율저하 및 오동작을 제거하여 주기 위하여, 도 1에 도시된 심전도 측정 장비에서는 입력되는 심전도 파형을 적분하는 회로를 통과시켜서 전체적인 신호의 평균값을 알 수 있도록 하였으며, 이에 따라서 R-파형을 검출하기 위한 문턱값이 자동적으로 변화하도록 하였다. 이렇게 자동 문턱값 검출 회로를 거쳐서 검출된 R-파형은 심박수를 계수하기 위하여 제어/처리부(80)로 보내진다.
카디오 타코(75)는 심전도 신호를 이용하여서 심장의 박동수를 계수한다. R-파형을 검출하는 QRS 검출부(70)의 출력 신호를 적분기 회로의 입력으로 인가하여서, 입력되는 R-파형의 개수에 비례하여 나타나는 전압을 통해서 심장의 박동 값을 알 수 있다.
그러나, 기존의 심전도 측정 장비는 세밀한 정보를 얻기 위해 심전도 그래프의 확대를 필요로 할 경우 대부분의 장비가 직접 전위차를 높게 하여, 더 세밀한 결과를 얻어낸다. 그러나, 전위차는 무한정 높게 할 수 없으며, 전위차를 높게 할 경우 신체와의 전위차에 의하여 전류가 역행하는 현상이 발생할 수도 있다.
그리고, 기존의 심전도 장비는 하나의 장비가 정해진 숫자의 리드를 사용하도록 구성되어 있다. 그러나, 각 장비마다 정해진 리드를 신체에 부착하지 않은 경우, 측정되는 심전도 신호의 판독이 불가능하거나 또는 필요한 정보를 얻을 수 없는 상황이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 기존의 심전도 장비는 시간 순서에 의한 고정된 단위 기록 방식으로 인해서 상황에 따른 다양한 검색이 매우 불편하다. 따라서, 자료의 저장이 가능한심전도 장비에서도 저장된 자료를 검색하기 위해서는 기록된 순서에 따라 자료를 검색하여야 하는 불편함이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 측정된 심전도 신호가 처리된 결과인 분석용 수치 데이터를 통해, 심장의 상태를 점검할 수 있는 실시간 응답 심전도 측정 장비 및 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 분석용 수치 데이터로 변환된 심전도 신호는 종래의 아날로그 심전도 신호 측정 결과보다 측정 결과 전송이 용이한 실시간 응답 심전도 측정 장비 및 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 아날로그 형식의 심전도 신호를 분석용 수치 데이터로 변환함으로써, 필요한 부분만의 확대 및 심전도 신호 중첩 등의 작업이 가능해져 보다 심장의 상태 판단이 용이한 실시간 응답 심전도 측정 장비 및 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 아날로그 형식의 심전도 신호를 이용하여서는 불가능했던 심전도 신호-질병에 관한 데이터베이스 구축이 가능하고, 구축된 심전도 신호-질병 데이터베이스로의 지속적인 데이터 축적과 축적된 데이터를 이용한 검진 결과의 피드백을 통해 더욱 더 정확한 심전도 신호-질병 데이터베이스의 구축이 가능한 실시간 응답 심전도 측정 장비 및 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 심전도 측정 장치에서 연결된 리드를 구분하고 판단할 수 있는 실시간 응답 심전도 측정 장비 및 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 심전도 측정 장비의 내부 구성을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 심전도 측정 장비의 내부 구성을 도시한 구성도.
도 3은 센서부의 내부 구성을 도시한 구성도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 분석용 수치 데이터 생성 과정을 도시한 흐름도.
도 5는 정상적인 심전도 신호의 기본적인 파형을 도시한 예시도.
도 6은 기울기 요소의 값이 0에서 상승하기 시작하여 0으로 끝나는 두 지점을 표시한 예시도.
도 7은 기울기 요소를 이용하여 구간을 구분하는 과정을 도시한 흐름도.
도 8은 생성된 구간 집합 중 무효 구간을 소거하는 과정을 도시한 흐름도.
도 9는 10개의 구간으로 구분된 정상적인 심전도 신호의 정렬 순서를 검사하는 과정을 도시한 예시도.
도 10은 정상적인 심전도 신호의 시구간 구분과 각 시구간의 명칭을 도시한 도면.
도 11은 정상적인 심전도 신호에서 R-R 시구간의 시간 요소를 추출해내는 과정을 도시한 예시도.
도 12는 분석용 수치 데이터의 데이터 형식을 도시한 도면.
도 13은 종래의 심전도 측정 장비의 구성을 도시한 블록도.
본 발명의 일측면에 따르면, 심전도 측정 장비에 있어서, 신체의 미세 전위를 측정하는 적어도 하나 이상의 리드를 연결하기 위한 복수의 연결 단자로 구성된 리드 연결부와, 상기 리드 연결부에 연결되며, 심장 주변의 피부에 부착된 상기 적어도 하나 이상의 리드를 통해 측정한 미세 전위에 상응하는 측정 전위 신호를 생성하는 복수의 센서로 구성된 센서부와, 복수의 입력 단자를 통해 상기 센서부와 연결되며, 순차적으로 상기 측정 전위 신호를 양자화된 실제 전위 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환부와, 상기 아날로그-디지털 변환부와 연결되며, 상기 실제 전위 데이터를 심전도 신호의 각 구간을 표현하는 복수의 수식 및 복수의 시간 요소로 구성된 분석용 수치 데이터로 변환하는 디지털 신호 처리부와, 상기 디지털 신호 처리부와 연결되며, 상기 분석용 수치 데이터의 저장과 관리 및 상기 실제 전위 데이터 또는 상기 분석용 수치 데이터의 전송을 수행하기 위해 상기 심전도 측정 장비의 동작을 제어하는 제어부와, 상기 제어부와 연결되며, 상기 분석용 수치 데이터를 저장하는 저장부 및 상기 제어부와 연결되며, 상기 실제 전위 데이터 또는 상기 분석용 수치 데이터를 외부 장치로 전송하는 송수신부를 포함하는 실시간 응답 심전도 측정 장비가 제공된다.
여기서, 상기 디지털 신호 처리부는 상기 제어부의 제어에 의해 상기 실제 전위 데이터를 변환하지 않고 그대로 출력할 수 있다.
또한, 상기 아날로그-디지털 변환부는 상기 제어부의 제어에 의해 상기 리드 연결부에 결합된 리드의 수에 따라 변환 동작 순서와 변환 동작 시간 간격을 달리할 수 있다.
또한, 상기 실제 측정 데이터를 상기 분석용 수치 데이터로 변환하기 위해, 상기 디지털 신호 처리부는, 상기 실제 전위 데이터로 변환된 심전도 신호를 구간별로 분리하고, 상기 분리된 구간에서의 심전도 신호를 상응하는 수식으로 변환하고, 상기 실제 전위 데이터로 변환된 심전도 신호의 시간 요소를 추출하는 일련의 과정을 수행한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 수식으로 변환된 각 구간이 정상적인 순서대로 연결되었는지 여부를 판단하고, 상기 수식과 상기 시간 요소를 결합하여 상기 분석용 수치 데이터를 생성하고, 상기 외부 장치에 의해 동기화된 시간을 기준으로 상기 분석용 수치 데이터를 블록 단위로 상기 저장부에 기록하며, 기록된 상기 분석용 수치 데이터를 블록 단위로 삭제 및 전송하도록 상기 저장부 및 상기 송수신부를 제어한다. 여기서, 상기 제어부는, 상기 리드 연결부에 결합된 리드의 수에 따라 상기 송수신부 버퍼의 공간적 형태를 제어하고, 상기 리드의 수를 상기 송수신부를 통해 상기 외부 장치로 전송할 수 있다.
또한, 상기 송수신부는 상기 리드의 수에 상응하는 복수의 채널을 형성하여 상기 실제 측정 데이터 또는 상기 분석용 수치 데이터를 상기 외부 장치로 전송할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 측면에 따르면, 심전도 측정 장비에 있어서, 측정된 신체의 미세 전위를 양자화된 실제 전위 데이터로 변환하는 리드 모듈 및 상기 리드 모듈과 연결되며, 상기 실제 전위 데이터를 분석용 수치 데이터로 변환하여 저장하고, 상기 실제 전위 데이터 또는 변환된 상기 분석용 수치 데이터를 외부 장치로 전송하기 위해, 상기 아날로그-디지털 변환부와 연결되며, 상기 실제 전위 데이터를 심전도 신호의 각 구간을 표현하는 복수의 수식 및 복수의 시간 요소로 구성된 분석용 수치 데이터로 변환하는 디지털 신호 처리부, 상기 디지털 신호 처리부와 연결되며, 상기 분석용 수치 데이터의 저장과 관리 및 상기 실제 전위 데이터 또는 상기 분석용 수치 데이터의 전송을 수행하기 위해 상기 심전도 측정 장비의 동작을 제어하는 제어부, 상기 제어부와 연결되며, 상기 분석용 수치 데이터를 저장하는 저장부 및 상기 제어부와 연결되며, 상기 실제 전위 데이터 또는 상기 분석용 수치 데이터를 외부 장치로 전송하는 송수신부로 구성된 데이터 처리 모듈을 포함하는 실시간 응답 심전도 측정 장비가 제공된다.
여기서, 상기 리드 모듈은, 신체의 미세 전위를 측정하는 적어도 하나 이상의 리드를 연결하기 위한 복수의 연결 단자로 구성된 리드 연결부와, 상기 리드 연결부에 연결되며, 심장 주변의 피부에 부착된 상기 적어도 하나 이상의 리드를 통해 측정한 미세 전위에 상응하는 측정 전위 신호를 생성하는 복수의 센서로 구성된 센서부와, 복수의 입력 단자를 통해 상기 센서부와 연결되며, 순차적으로 상기 측정 전위 신호를 양자화된 실제 전위 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환부 및 상기 리드 연결부에 연결된 리드의 형식과 개수를 확인하여 이를 상기 데이터 처리 모듈의 제어부로 전송하는 ID 체크부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 측면에 따르면, 측정된 심전도 신호를 저장하거나 또는 연결된 외부 장치로 전송하는 심전도 측정 장비에서 심전도 신호를 처리하는 방법에 있어서, 측정된 상기 심전도 신호를 양자화하여 실제 전위 데이터를 생성하는 단계와, 상기 실제 전위 데이터를 이용하여 상기 심전도 신호를 복수의 구간으로 분리하는 단계와, 상기 분리된 복수의 구간에서의 심전도 신호를 상응하는 복수의 수식으로 변환하는 단계와, 상기 실제 전위 데이터로 변환된 심전도 신호의 시간 요소를 추출하는 단계와, 상기 수식으로 변환된 복수의 구간이 정상적인 순서대로 연결되었는지 여부를 판단하는 단계 및 상기 수식과 상기 시간 요소를 결합하여 분석용 수치 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 심전도 신호 처리 방법이 제공된다.
여기서, 상기 실제 전위 데이터를 이용하여 상기 심전도 신호를 복수의 구간으로 분리하는 단계는, 시간을 기준으로 임의의 구간에 대한 기울기 요소를 추출하는 단계와, 상기 기울기 요소를 이용해 상기 심전도 신호를 복수의 구간으로 분리하는 단계 및 상기 분리된 복수의 구간 중 유효 구간과 무효 구간의 구분하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 분리된 복수의 구간에서의 심전도 신호를 상응하는 복수의 수식으로 변환하는 단계는, 상기 구간내에 위치한 복수개의 임의의 점을 이용하여 1차 방정식 또는 2차 방정식 중 어느 하나의 계수값을 결정함으로써, 상기 분리된 복수의 구간 각각에 상응하는 복수의 수식을 생성하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 실제 전위 데이터로 변환된 심전도 신호의 시간 요소를 추출하는단계는, 정상적인 심전도 신호에서 이미 규정된 복수의 시구간에 대한 시간 요소를 추출하는 단계 및 상기 복수의 시구간 각각에 대한 시간 요소가 각각의 시구간에 대해 미리 설정된 시간 범위를 벗어나는지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수식으로 변환된 각 구간이 정상적인 순서대로 연결되었는지 여부를 판단하는 단계는, 정상적인 심전도 신호의 각 구간을 단순하게 표현한 기준 수식을 이용하여 상기 수식으로 변환된 복수의 구간이 기준 수식의 순서와 동일한 순서로 연결되었는지를 판단하는 단계이되, 상기 기준 수식은 정상적인 심전도 신호의 복수의 구간을 1차 증가, 1차 감소, 2차 증가, 2차 감소 및 기울기 0 상태로 표현한 것이다.
또한, 상기 분석용 수치 데이터를 축적하여 데이터베이스화된 분석용 통계 자료로 이용할 수 있으며, 데이터베이스화된 분석용 통계 자료를 통해 측정된 환자의 심전도 신호를 실시간으로 분석할 수도 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 심전도 측정 장비의 내부 구성을 도시한 구성도이다. 도 1에 도시된 심전도 측정 장비는 외부 장치(400)와 단순하게 연결될 수 있다.
도 1을 참조하면, 심전도 측정 장비(100)는 리드 연결부(110), 센서부(120), A/D 변환부(130), 디지털 신호 처리부(140), 제어부(150), 저장부(160) 및 송수신부(170)를 포함한다.
리드 연결부(110)는 적어도 하나 이상의 리드를 연결하기 위한 복수의 연결 단자로 구성되어 있다. 리드는 신체에 부착되어, 센서부(120)가 신체의 미세 전위를 측정할 수 있도록 한다. 신체의 미세 전위는 리드 연결부(110)를 통해 센서로 전달된다.
센서부(120)는 리드 연결부(110)와 연결되며, 심장 주변의 피부에 부착된 리드(10)를 통해 측정한 미세 전위에 상응하는 측정 전위 신호를 생성한다. 즉, 센서부(120)는 심장 주변의 피부에서 발생하는 미세 전위의 변화를 감지하는 기능을 수행한다. 센서부(120)의 구성은 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 센서부(120)의 내부 구성을 도시한 구성도이다. 센서부(120)는 측정 리드와 접지 리드 사이에 병렬로 연결된 컨덴서, 측정 리드와 접지 리드 사이에 연결된 전압 측정기 및 컨덴서의 양 단자에 연결된 기준 전위 발생부로 구성되어 있다.
컨덴서는 측정 리드로부터 입력된 측정 전위 신호를 안정화한다. 즉, 컨덴서는 측정 전위의 조절 및 측정 전위-기준 전위간의 차에 관한 정확한 결과 출력을 위해, 전위의 측정이 0.001% 이하의 오차 범위에서 수행이 되도록 안정화하며, 또한, 충격 및 주변 환경의 변화(정전기 및 자기장)에 의해서 발생하는 전위의 변화에 대한 수정 기능을 수행한다.
전압 측정기는 컨덴서 및 기준 전위 발생부와 연결되어 있으며, 안정화된 측정 전위 신호를 기준 전위 발생부의 기준 전위와 비교하여 측정 전위-기준 전위간차이인 측정 전위 신호를 생성한다.
기준 전위 발생부는 컨덴서 및 전압 측정기와 연결되어 있으며, 내부 전원(도시되어 있지 않음)으로부터 공급받은 전원을 이용하여 미세 전위 측정 및 실제 전위 생성에 필요한 기준 전위를 생성하여 컨덴서 및 전압 측정기에 각각 인가한다.
A/D 변환부(130)는 센서부(120)와 연결되며, 센서부(120)로부터 입력된 아날로그 신호인 측정 전위 신호를 디지털 신호인 실제 전위 데이터로 변환하여 출력한다. 여기서, 실제 전위 데이터는 측정 전위 신호의 양자화된 값이다. A/D 변환부(130)는 센서부(120)로부터 복수의 측정 전위 신호를 입력받기 위한 복수의 입력단을 구비하며, 변환된 16 비트의 실제 전위 데이터를 출력할 하나의 출력단을 구비한다. 즉, A/D 변환부(130)는 복수의 입력단을 통해 입력된 측정 전위 신호를 순차적으로 변환한 후, 변환된 실제 전위 데이터를 하나의 출력단을 통해 디지털 신호 처리부(140)로 순차적으로 출력한다.
특히, A/D 변환부(130)는 리드 연결부(110)에 결합된 리드의 수에 따라 변환 동작 순서와 변환 동작 시간 간격을 달리한다. 결합된 리드의 수에 따른 A/D 변환부(130)의 변환 동작 순서와 변환 동작 시간 간격은 제어부(150)에 의해 제어된다. 예를 들어, 측정에 사용된 리드가 3개일 때는 리드 하나당 100개로 분할해서 측정하므로 분할 수가 300개이다. 그러나, 리드가 12개일 때는 1200개가 되어야하나, 대부분의 A/D 변환기가 1200개를 감당하지 못하기 때문에 리드 하나당 50개로 분할해서 600개를 처리하게 된다. 따라서, 측정에 사용된 리드의 수가 3개를 넘어가는경우에는 12개까지 분할 단위의 크기가 차등적으로 줄어든다. 일반적으로, 심전도 그래프의 표시 단위(grid)는 25mm/s 단위로 10mm/mV 형식이므로, 본 발명에서는 25의 배수(25 50 100 200)에 준해서 처리를 하게 된다. 따라서, 다중 A/D 변환기가 속도가 충분한 경우에는 최고 배수(200)를 기준으로 할 때 3개의 리드를 기준 값(600개)으로 나누어서 처리를 한다.
여기서, 제어부(150)는 A/D 변환부(160)가 1초를 212의 구간으로 나누어서 복수의 측정 전위 신호를 복수의 실제 전위 데이터로 변환하도록 제어하는 것이 바람직하다. 그러나, 시간 구간은 A/D 변환부(130)의 분해 성능에 따라 달라질 수 있다.
디지털 신호 처리부(140)는 A/D 변환부(130)와 16 비트 버스에 의해 연결되며, A/D 변환부(130)로부터 입력된 실제 전위 데이터를 분석용 수치 데이터로 변환한다. 디지털 신호 처리부(140)의 분석용 수치 데이터 변환 과정은 도 4를 참조하여 설명하기로 한다. 또한, 디지털 신호 처리부(140)는 제어부(150)의 제어에 의해, 입력된 실제 전위 데이터를 그대로 출력할 수도 있다.
제어부(150)는 센서부(120), A/D 변환부(130), 디지털 신호 처리부(140), 저장부(160) 및 송수신부(170)와 연결되며, 연결된 각 구성부의 기본적인 동작을 제어하고, 데이터를 관리하고 및 데이터의 전송을 수행한다.
제어부(150)의 기본적인 동작 제어를 설명하면, 바람직하게는, 제어부(150)는 0.01 ms 시간 단위로 안정화 제어를 수행하며, 전위의 측정은 0.001% 이하의 오차 범위에서 수행이 되도록 안정화 제어를 수행한다. 또한, 충격 및 주변 환경의 변화(정전기 및 자기장)에 의해서 발생하는 전위의 변화에 대한 수정이 이루어지도록 제어한다. 특히, 제어부(160)는 기준 전위 발생부가 정확한 기준 전위를 생성을 유지하도록 제어한다. 즉, 안정화 제어는 전압에 관한 안정화로서, A/D 변환 과정 또는 측정 과정에서 발생한 오차를 상쇄하는 과정이다. 특히, 측정 과정에서 발생하게 되는 오차는 외부적 원인에 의해 발생하며, 외부의 전위(옷이나 환경에 의한 전위) 변화, 자력, 기온, 체온 등에 의해 발생한다. 따라서, 안정화 제어는 전위의 오차에 대한 변수를 조정하는 것이다.
그리고, 제어부(150)는 리드 연결부(110)에 결합된 리드의 수에 따라 A/D 변환부(130)의 동작을 제어한다. 즉, 리드가 12개 미만으로 연결될 경우, 제어부(180)는 리드 연결부(110)에 결합된 리드 연결 수에 따라, A/D 변환부(160)의 변환 동작 순서와 변환 동작 시간 간격을 조절한다.
또한, 제어부(150)는 송수신부(170)를 통해 외부 장치(400)로부터 입력된 제어 명령에 따라 연결된 각 구성부를 제어할 수도 있다.
제어부(150)의 데이터 관리 기능을 설명하면, 제어부(150)는 시간 순서에 따라 분석용 수치 데이터를 저장부(160)에 기록하지만, 시간을 직접 조작할 수 없고, 대신 송수신부(170)를 통해 외부 장치(400)에 의해 시간이 동기화된다. 시간이 동기화된 상태에서, 제어부(150)는 시간 순서대로 분석용 수치 데이터를 저장부(160)에 기록한다. 저장부(230)의 용량에 따라서 일정한 수의 데이터 블록이 지정되고, 지정된 데이터 블록 단위로 분석용 수치 데이터가 기록된다.
여기서, 각 데이터 블록의 앞과 끝에 분석용 수치 데이터의 저장에 관련된 정보와 각 리드의 위치에 관한 정보가 포함된다. 분석용 수치 데이터는 데이터 블록 단위로 저장하는 것이 데이터 관리를 위해서 바람직하다. 왜냐하면, 데이터 블록은 하나의 시간 단위로 구분이 되기 때문에, 원하는 시간의 분석용 수치 데이터를 용이하게 출력할 수 있다. 이를 위해, 데이터 블록은 시간 인덱스를 포함함으로써, 원하는 시간에 해당하는 분석용 데이터만을 용이하게 추출할 수 있다.
제어부(150)는 분석용 수치 데이터를 데이터 블록 테이블을 이용하여 저장부(160)에 기록한다. 데이터 블록 테이블의 크기는 저장부(160)의 용량에 따라서 결정이 되며, 데이터 블록은 순차적으로 연결되어 있다. 데이터 블록에는 심전도 측정이 이루어지는 시간을 기준으로 분석용 수치 데이터가 기록된다. 외부 장치(400)로 분석용 수치 데이터를 전송한 경우, 전송 완료 후 외부 장치(400)가 전송된 데이터의 삭제를 요구하면 제어부(150)는 전송된 데이터 블록을 삭제할 수 있다. 본 발명에서, 분석용 수치 데이터는 순차적으로 기록되고 관리되므로, 일부분이 삭제되는 경우는 없으며, 전체 삭제 또는 필요한 데이터 블록만 삭제가 이루어지게 된다.
본 발명은 순차적인 데이터 기록만을 지원하며, 비순차적인 기록 및 자료의 삭제는 지원하지 않는다. 따라서, 저장 용량이 모두 꽉 차서 더 이상 기록하지 못하는 경우, 제어부(150)는 데이터 블록의 끝 부분부터 다시 시간을 지정해서 수치 분석용 데이터를 기록한다. 심전도 신호에서는 현재 진행상태가 제일 중요하므로, 제어부(150)는 현재 비어있는 데이터 블록이 2개 이하가 되었을 경우 경고를 하며,모든 데이터 블록에 데이터가 기록되면 가장 오래된 데이터를 삭제하게 된다.
이를 다시 상세히 설명하면, 심전도 측정 장비(100)의 저장부(160)는 기본적으로 저장 용량에 제한을 받기 때문에 시간이 지나감에 따라서 저장 용량이 부족하게 된다. 따라서, 제어부(150)는 최근 시간의 수치 분석용 데이터를 우선적으로 저장부(160)에 기록한다. 수치 분석용 데이터의 기록은 데이터 블록 단위로 진행되므로, 시간의 진행에 따라서 최초 기록된 수치 분석용 데이터에 상응하는 데이터 블록이 우선적으로 삭제되며, 이 공간에 최근 시간의 수치 분석용 데이터가 저장된다. 이를 위해, 저장부(160)는 할당한 데이터 블록 단위의 삭제 기능을 제공한다. 시간적으로 연속 기록된 수치 분석용 데이터는 하나의 데이터 블록에 저장되므로, 데이터 블록을 삭제할 경우 상당히 많은 양의 심전도 정보가 없어지게 된다. 그러나, 심전도 측정에서 가장 중요한 데이터는 가장 최근의 측정된 데이터이므로, 최소 여분의 데이터 블록이 남아 있는 상태에서 경고한 후에 모든 데이터 블록에 데이터가 기록되면, 가장 앞의 데이터 블록부터 삭제된다. 이렇게 함으로써 저장부(160)에는 가장 최근에 측정된 데이터가 기록된다. 저장부(160)의 각 데이터 블록의 정보를 관리하는 시스템 블록의 정보는 각 데이터 블록이 변경될 때마다 갱신된다.
제어부(150)의 데이터 전송 기능을 설명하면, 실제 전위 데이터 또는 분석용 수치 데이터를 전송하는 경우, 연결된 리드의 수에 따라 전송될 데이터의 양에서 큰 차이가 발생하게 된다. 특히, 송수신부(170)가 실제 전위 데이터를 전송하는 경우, 인터페이스에 따라서는 전송이 불가능한 경우가 발생할 수도 있다. 따라서, 데이터 전송 전에, 제어부(150)는 심전도 측정에 이용된 리드의 수를 확인할 수 있는 정보를 외부 장치(400)에 먼저 전송해야 한다. 이하에서는, 외부 장치(400)가 개인용 컴퓨터인 경우를 예를 들어 전송 방법을 구체적으로 설명한다. 그러나, 개인용 컴퓨터 이외의 다른 장비로의 전송 방법도 이하에서 설명할 형태에 준하여 개발될 수 있음은 물론이다.
제어부(150)는 송수신부(170)가 심전도 측정에 이용된 리드의 수에 따라 실제 전위 데이터의 전송을 위해 준비하는 버퍼의 공간적 형태를 다르게 하도록 제어한다. 즉, 송수신부(170)는 사용된 리드의 수에 상관없이 항상 동일한 크기의 버퍼를 사용하지만, 대신 전송 속도를 최대로 높이기 위해, 버퍼의 수신 및 시간의 할당을 다르게 한다. 심전도 측정을 위해 2개의 리드를 사용할 경우, 동일한 시간대에 버퍼의 일정 공간 2개를 수평으로 할당한 후 전송하여도 인터페이스가 이를 충분히 수용할 수 있다. 즉, 할당한 버퍼는 리드의 이름으로 분할해서 데이터를 FIFO로 처리하게 된다. 동시에 여러 개의 버퍼에 분석용 수치 데이터가 동시화되어 인터페이스에는 하나의 블럭으로 하여 전송된다. 송수신 버퍼는 저장부(160)에 저장되어 있는 분석용 수치 데이터의 전송에 사용되며, 송수신 버퍼의 할당은 1차적으로 리드 수와 2차적으로 인터페이스의 전송 속도를 고려하여 할당한다. 따라서, 송수신 버퍼는 기본적으로 인터페이스의 최대 전송량/리드 수에 의해 1차 구성되어지며, 심전도 측정 장비의 처리 속도에 기준하여 2차 구성이 이루어지게 된다.
그러나, 12개의 리드를 사용할 경우, 동일한 시간대에 버퍼의 일정 공간 12개를 수평으로 할당하면 인터페이스의 전송 허용량을 초과하는 상황이 발생할 수있다. 이러한 경우, 실제 전위 데이터가 외부장치로 오류 없이 전달되지 않는다. 따라서, 송수신부(170)는 동일한 시간대에 리드의 수만큼 전송 채널을 만들어서 전송하는 방법을 이용하여 실제 전위 데이터를 전송하는 것이 바람직하다. 전송 채널을 생성하여 송수신하기 위한 인터페이스로는 USB 2.0이나 IEEE1394가 바람직하다. 시리얼 인터페이스의 경우, 동일한 시간대에 12개의 채널을 지원하지 않으므로, 바람직하지 않다. 채널별로 전송되는 실제 측정 데이터에 에러검출보정(ECC) 데이터를 삽입하여, 송수신시 발생할 수 있는 에러를 수정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
저장부(160)는 제어부(150)와 24 비트 버스에 의해 연결되며, 디지털 신호 처리부(140)에서 출력된 분석용 수치 데이터를 순차적으로 저장한다. 저장부(160)는 RAM와 같은 반도체 기억 장치 또는 하드디스크와 같은 보조 기억 장치 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 저장부(230)에 저장되는 분석용 수치 데이터는 데이터 블록 단위로 저장되고 관리된다.
송수신부(170)는 제어부(150)와 16 비트 버스에 의해 연결되어 있으며, A/D 변환부(130)로부터 출력된 실제 전위 데이터 또는 디지털 신호 처리부(140)로부터 출력되거나 저장부(160)에 기록된 분석용 수치 데이터를 외부 장치(400)로 전송한다. 송수신부(170)는 제어부(210) 및 외부 장치(400)와 각각 16비트 버스로 연결되어 있으며, 이를 통해 실제 전위 데이터 또는 분석용 수치 데이터를 외부 장치(400)로 전송하고, 외부 장치(400)로부터 수신한 제어 명령을 제어부(150)로 전달한다.
그리고, 송수신부(170)는 인터넷 및 이동통신 등의 네트워크를 이용하여 분석용 수치 데이터를 원격지에 위치한 외부 장치(400)로 전송할 수도 있다. USB 2.0이나 IEEE1394 인터페이스를 이용하여 근거리의 외부 장치(400)로 직접 전송하는 경우, 전송할 데이터의 양이 비교적 많더라도 실시간 전송이 가능하다.
그러나, 인터넷 및 이동통신 등의 네트워크를 이용하게 되면, 직접 인터페이스를 연결하여 전송하는 것보다는 비효율적이다. 특히, 12개의 리드를 모두 사용하여 측정한 실제 전위 데이터의 경우, 데이터의 양이 상당히 많아지므로, 직접 인터페이스를 이용하여 전송할 경우에는 문제가 되지 않으나, 네트워크를 이용하여 전송할 경우에는 문제가 된다. 따라서, 전송시 각 리드별로 측정된 분석용 수치 데이터를 개별적인 채널을 사용하여 전송한다. 이동통신에서는 분석용 수치 데이터의 경우에도, 유선 네트워크를 사용하여 심전도 측정 결과를 실시간으로 전송하는 것이 용이하지 않다. 따라서, 네트워크 환경을 고려하여 지연이 허용되는 데이터 흐름 형태로 전송을 하게 된다. 지연의 허용은 네트워크 환경에 따라 다르며, 측정된 결과 내용에 따라서 적용이 된다.
이하에서는, 심전도 모듈로부터 수신한 측정 데이터를 분석하기 위한 외부 장치(400)에 대하여 설명한다.
외부 장치(400)는 심전도 측정 장비(100)와 연결되며, 심전도 측정 장비(100)로부터 실제 전위 데이터 또는 분석용 수치 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 관리 및 분석하며, 심전도 측정 장비(100)를 제어한다. 여기서, 외부 장치(400)는 컴퓨터인 것이 바람직하다. 또한, 심전도 측정 장비(100)로부터 수신한실제 전위 데이터를 분석용 수치 데이터로 변환할 수도 있다.
심전도 측정 장비(100)로부터 실제 전위 데이터 또는 분석용 수치 데이터를 수신할 경우, 외부 장치(400)는 송수신부(170)로부터 심전도 측정에 이용된 리드의 수를 확인할 수 있는 정보를 먼저 수신한다. 수신된 정보에 따라 외부 장치(400)는 데이터 저장을 위한 공간을 확보하고, 전송도중 발생하는 문제를 극복하기 위해 수신 인터페이스와 저장장치(예를 들어, 하드디스크) 사이에 FIFO 버퍼를 생성한다.
외부 장치(400)는 데이터의 관리를 위해 응용 프로그램 및 데이터베이스를 이용함으로써, 용이하게 데이터의 기록과 재생 작업을 수행한다. 특히, 외부 장치(400)의 저장 용량은 심전도 측정 장비(100)의 저장 용량보다 매우 크고 용량 확장도 용이하므로, 외부 장치(400)에서 원하는 위치의 데이터를 변경하거나 추가하는 데이터 관리 작업이 심전도 측정 장비(100) 자체에서 실행되는 것보다 용이해진다. 외부 장치(400)에서 저장되고 관리되는 데이터의 형식은 심전도 측정 장비(100)에서 전송된 블록 형식을 기본으로 한다.
그러나, 외부 장치(400)는 분석용 수치 데이터를 분석하여 얻은 분석 데이터만 변경할 수 있도록 하고, 분석용 수치 데이터의 시간 순서 및 측정 내용은 변경할 수 없도록 하는 것이 바람직하다. 특히, 일부 심전도에 대한 분석용 수치 데이터의 삭제는 불가능하도록 하는 것이 바람직하다. 다만, 과거에 측정되어 현재 시점에서는 가치가 없는 분석용 수치 데이터를 삭제하기 위해서, 시간 단위로 지정하여 분석용 수치 데이터를 삭제하는 것은 가능하다.
데이터베이스에 저장되는 분석 데이터는 응용 프로그램에 의해 분석된 데이터이며, 데이터베이스에 저장 및 관리가 용이한 형태로서 기록된다. 데이터베이스도 응용 프로그램과 동일하게 분석용 수치 데이터의 기록 순서 자체를 변경할 수 없으나, 분석 데이터 및 결과 정보의 변경은 가능하다. 레코드가 많이 분할되게 되면 데이터베이스의 용량을 많이 차지하므로, 최소 필드 단위를 분석에 맞는 하나의 심전도 신호를 기준으로 하여 기록한다. 여러 개의 리드를 통해서 읽어드린 분석용 수치 데이터는 하나의 레코드 집합에 의해 하나의 심전도 기록으로 유지된다. 여기서, 리드에 관한 정보는 별도의 필드를 생성하여 관리하는 것이 바람직하다. 리드에 관한 정보는 리드의 숫자와 연관되며, 측정 결과와 연결된다.
외부 장치(400)에서 실행되는 데이터 분석 과정은 통계에 의한 과정과 분석에 의한 과정으로 구분될 수 있다.
통계에 의한 과정은 임상 실험으로 밝혀진 의학적 사실을 기초로 하여 진행된다. 의학적 사실을 기반으로 하여 구축된 데이터베이스에서 분석용 수치 데이터에 연관된 정보를 추출하고, 추출된 정보를 분석용 수치 데이터와 비교하는 통계적인 과정 통해서 예측 결과를 유추한다. 특히, 본 발명에 의하면, 장기간에 걸쳐 대량의 분석용 수치 데이터 및 분석 데이터의 축적이 가능하므로, 통계에 의한 과정의 정확도를 더욱 높일 수 있는 기반이 확보될 수 있다. 심장 관련 질병 중에 사고를 제외하면, 긴 시간이 지나야 그 징후를 발견할 수 있는 것이 일반적이다. 따라서, 분석용 수치 데이터를 통계학적으로 분석함으로써, 변화의 내용을 통해 심장 관련 질병을 예측할 수 있는 기술을 가지는 것이 가능이다.
분석에 의한 과정은 분석용 수치 데이터를 정밀하게 분석하는 방법으로서,분석용 수치 데이터를 통해서 알아낼 수 있는 기본적인 내용에 대한 정보를 생성하는 기술이다. 일반적으로, 심전도가 가지고 있는 특성 중 기본적인 전위의 변화를 통해서 심장의 운동 및 역할에 대한 내용을 확인할 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 심전도 측정 장비의 내부 구성을 도시한 구성도이다. 도 1과 비교하면, 도 2에 도시된 심전도 측정 장비는 심전도 측정 부분과 데이터 처리 부분이 각각 리드 모듈(200)과 데이터 처리 모듈(300)로 분리되어 있는 형태이다. 도 2에 도시된 실시예의 경우, 단순한 구성의 심전도 측정 장비(리드 모듈(200))를 구현할 수 있으며, 데이터 처리 모듈(300)을 범용의 장치, 예를 들어, 개인용 컴퓨터 등으로 대체할 수도 있다. 여기서, 도 1과 도 2에 도시된 각 구성부는 거의 동일하므로, 양 실시예의 차이점을 주로 설명한다.
도 2를 참조하면, 리드 모듈(200)은 리드 연결부(210), 센서부(220, A/D 변환부(230) 및 ID 체크부(240)를 포함한다. 여기서, ID 체크부(240)-제어부(320) 및 A/D 변환부(230)-디지털 신호 처리부(310)간 데이터 송수신에 필요한 송수신부는 도시되어 있지 않다.
ID 체크부(240)는 리드 연결부(210), 센서부(220) 또는 A/D 변환부(230) 중 적어도 어느 하나로부터 심전도 측정에 이용된 리드의 형식과 개수를 확인하여 이를 4 비트의 버스로 연결된 데이터 처리 모듈(300)의 제어부(320)로 전송한다.
A/D 변환부(230)는 데이터 처리 모듈(300)의 디지털 신호 처리부(310)와 16비트에 의해 연결된다.
데이터 처리 모듈(300)은 리드 모듈(200)과 16 비트 버스 및 4 비트 버스로 연결되어 있으며, 디지털 신호 처리부(310), 제어부(320), 저장부(330) 및 송수신부(340)를 포함한다. 여기서, ID 체크부(240)-제어부(320) 및 A/D 변환부(230)-디지털 신호 처리부(310)간 데이터 송수신에 필요한 송수신부는 도시되어 있지 않다.
제어부(320)는 리드 모듈(200)의 ID 체크부(240)로부터 수신된 리드의 형식과 개수를 이용하여 각 구성부를 제어하고, 데이터 관리 및 데이터 전송을 수행한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 분석용 수치 데이터 생성 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 단계 500에서, 측정 데이터를 분석용 수치 데이터로 변환하기 위해, 심전도 신호를 구간별로 분리한다. 심전도 신호를 구간별로 분리하는 과정을 설명하기 위해 도 5를 참조하여 설명한다.
도 4는 정상적인 심전도 신호의 기본적인 파형을 도시한 예시도이다. 심전도는 심장에서 발생하는 전기적 흐름에 의해 발생된 신호를 포착해서 그래프로 표시한 것으로서, 시간의 흐름에 따른 전기의 강도로 표현된다. 정상적인 심전도 신호는 도 3에 도시된 바와 같이, 심전도의 측정 지점에 따라 개수의 차이는 있으나, 평균 12개의 직선과 곡선의 혼합으로 구성된다. 직선 또는 곡선으로 구분되어지는 각 구간은 이미 의학적으로 구분되어 있으며, 각 구간이 의미하는 현상에 대해서도이미 규명되어 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
심전도 파형을 구간별로 분리하기 위해서, (i) 기울기 요소 추출, (ii) 추출된 기울기 요소를 이용해 구간 분리, (iii) 분리된 구간 중 유효 구간과 무효 구간의 구분하는 단계가 수행되어진다.
기울기는 시간 축과 전압 축으로 이루어지는 1차 2항 방정식의 한 요소로서, 시간 축을 x로 하고 전압 축을 y로 하는 형태로 나타나게 된다.
여기서, 기울기는 a이다. x와 y를 이용해서 a를 얻는 방법은 다음과 같다.
수학식 2에 의해 얻어진 기울기 값은 다음과 같이 표현되어질 수 있다.
여기서, 시간축은 정해진 간격으로 진행하므로, x0을 x1과 x2의 중간값으로 사용하면 필요에 따라 선택하여 사용할 수 있다.
위의 수식을 이용하여 a의 값을 구하면, a의 값이 무한대가 되는 경우가 발생한다. 이러한 경우에는 자동적으로 기울기 값은 0이 되도록 한다. 상술한 기울기 요소 추출 과정에 의하면, 하나의 심전도 신호가 여러 개의 집합으로 구분되게 된다.
추출된 기울기 요소를 이용해 구간 분리하는 과정은 도 6, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다. 도 6은 기울기 요소의 값이 0에서 상승하기 시작하여 0으로 끝나는 두 지점을 표시한 예시도이다. 여기서 기울기에 사용된 x0은 실제 시간축의 간격의 중간값이므로, 집합의 시작값은 선행 집합의 종료값에 한 구간의 값이 더해진 값으로 한다.
도 7은 기울기 요소를 이용하여 구간을 구분하는 과정을 도시한 흐름도이다. 도 7을 참조하면, 단계 510에서, 변수 x0은 0으로 초기화된다. 여기서, x0은 시간이며, 시간은 1/212초 간격으로 분리되어 있다.
단계 515에서, a가 0이 되는 x0을 찾기 위해 x0과 a의 값을 읽혀진다. 단계 520에서, x0의 a 값이 0이면, 구분 과정은 단계 525로 진행하고, x0의 값이 0이 아니면, 다음 x0을 읽어들이기 위해 구분 과정은 단계 515로 되돌아간다.
단계 525에서, a 값이 0인 x0을 검출되면, 변수 tempx의 값이 존재하는지 여부를 판단한다. 만일, 변수 tempx의 값이 존재하지 않으면, 구분 과정은 단계 540으로 진행한다. 변수 tempx의 값이 존재하면, 구분 과정은 단계 530으로 진행한다.
단계 530에서, 변수 tempx의 저장된 값과 x0의 값을 짝으로 하는 집합을 생성한 후, 구분 과정은 단계 535로 진행한다. 단계 535에서, 변수 tempx는 x0와 연속성을 가져야 하므로 변수 tempx의 값으로 x0+1/2가 할당된다.
단계 540에서, 변수 tempx의 값으로 x0-1/2가 할당된다.
단계 545에서, x0의 값이 최종값인지 여부를 판단한 후, x0이 최종값이 아니면, 구분 과정은 단계 515로 되돌아간다. x0이 최종값이면, 구분 과정은 종료된다. 구분 과정이 종료되면, 실제 필요한 구간 집합보다 많은 양의 구간 집합이 생성된다.
상술한 구분 과정에 의해 생성된 구간 집합은 유효 구간과 무효 구간으로 구성되어 있다. 무효 구간은 기울기가 0인 구간이다. 따라서, 생성된 구간 집합 중 무효 구간을 소거하여 생성된 유효한 8개 내지 12개의 구간 집합으로 재구성하는 과정이 진행된다.
도 8은 생성된 구간 집합 중 무효 구간을 소거하는 과정을 도시한 흐름도이다.
단계 550에서, 구간 집합 (x1, x2)을 읽어들인 후, x1에 상응하는 기울기 요소 a의 값이 0인지 여부를 판단한다. 만일 a의 값이 0이 아니면, 소거 과정은 단계 555로 진행한다. a의 값이 0이면, x2의 값이 x1+1이고, 다음 구간 집합의 x1의 값이 x2+1인지 여부를 판단한다. 만일, x2의 값이 x1+1이 아니거나 또는 다음 구간 집합의 x1의 값이 x2+1이 아니면, 소거 과정은 단계 555로 진행한다. 만일, x2의 값이 x1+1이고, 다음 구간 집합의 x1의 값이 x2+1이면, 소거 과정은 단계 560으로 진행한다.
단계 555에서, 현재 구간 집합 (x1, x2)을 저장한 후, 현재 구간 집합에 연속하는 다음 구간 집합 (x1, x2)을 읽어들인다. 다음 구간 집합 (x1, x2)을 읽어들인 후, 소거 과정은 단계 550으로 되돌아간다.
단계 560에서, 현재 구간 집합 (x1, x2)의 x2값을 다음 구간 집합의 x2값으로 변환한다. 변환 후, 소거 과정은 단계 550으로 되돌아간다.
상술한 과정에 의해 무효 구간이 제거되므로, 정상적인 심전도의 경우, 최종적으로 최소 8개에서 최대 12개의 구간으로 심전도 신호가 구분된다. 그러나, 비정상적인 심전도의 경우, 8개 이하의 구간으로 구분되거나 또는 12개 이상의 구간으로 구분되어질 수도 있다.
다시 도 5를 참조하면, 단계 600에서, 상술한 단계 500에서 분리된 구간에서의 심전도 신호를 상응하는 수식으로 변환된다. 각 구간은 1차 2항 방정식과 2차 2항 방정식의 형태로 표현이 가능하다. 실제 적용되는 수식은 이보다 더 복잡할 수 있으나, 심전도 신호로부터 추출해낼 수 있는 그래프는 2차원에서 2개의 축(x축-시간, y축-전압)으로 표현될 수 있기 때문에, 3차 이상의 방정식을 사용하지 않아도 표현이 가능하다.
각 구간을 표현하는데 이용하는 수식은 최대 2차 방정식이면 충분하므로, 본 발명에서는 구간내의 3개의 임의의 점을 통해 구간을 표현하는 수식을 분석하는GAUSS 구적법을 사용한다. 그러나, 구간을 표현하는 수식을 분석하기 위해서 반드시 GAUSS 구적법만을 사용해야 되는 것이 아니며, 본 발명이 속한 분야의 당업자라면, 다른 수치 해석 방법을 적용하여 GAUSS 구적법에 의한 결과와 동일 또는 좀 더 정밀한 결과를 용이하게 얻을 수 있다. GAUSS 구적법에 의해, 각 구간은 아래 수식의 형태로 표현되며, 해당하는 수식의 각 계수값이 지정된다.
1차 방정식 : y=ax + b
2차 방정식 : y=ax2+ bx +c
단계 700에서, 수식으로 변환된 각 구간이 정상적인 순서대로 연결되었는지 여부가 판단된다. 도 5를 참조하면, 정상적인 심전도 신호의 경우, 각 구간마다 이미 명칭과 의학적인 의미가 부여되어 있다. 따라서, 정상적인 심전도는 도 5에 도시된 바와 같은 순서로 각 구간이 연결된다. 그러나, 비정상적인 심전도나 단계 500 내지 단계 600의 과정에서 문제가 발생한 경우, 도 5에 도시된 순서와는 다른 순서로 구간이 연결될 수 있다. 본 명세서에서는 비정상적인 심전도의 경우만을 가정하여 설명한다. 분리된 구간의 정렬 순서를 검사하는 과정은 도 9를 참조하여 설명한다.
도 9는 10개의 구간으로 구분된 정상적인 심전도 신호의 정렬 순서를 검사하는 과정을 도시한 예시도이다.
구분된 복수의 구간이 정상적으로 정렬되어 있는지 여부는 오토마타(Automata)를 이용하여 판단될 수 있다. 정상적인 심전도의 경우, 각 구간마다 명칭이 부여되어 있으며, 각 구간의 순서 또한 정해져 있다. 따라서, 오토마타에 의해, 미리 지정된 순서대로 각 구간이 정렬되어 있는지를 판단하고, 만일 판단결과, 각 구간의 순서가 정상 심전도 신호와 다를 경우, 문제가 발생한 것으로 처리한다. 구분된 복수의 구간이 정상적으로 정렬되어 있는지 여부는 정상적인 심전도 신호의 각 구간을 단순하게 표현한 기준 수식을 이용하여 판단된다. 여기서, 기준 수식은 정상적인 심전도 신호의 복수의 구간을 1차 증가, 1차 감소, 2차 증가, 2차 감소 및 기울기 0 상태로 표현한 것이다.
도 9를 참조하면, 단계 710에서, 첫 번째 구간인 (x1, x2)를 읽어들이면, 정렬 오토마타가 시작된다. 여기서, 플랫 상태는 기울기가 0으로 지속되는 구간이다. 첫 번째 구간이 플랫 상태이면, 오토마타는 계수 c에 0을 할당한다. 첫 번째 구간이 플랫 상태가 아니면, 정렬 오토마타는 현재 심장의 상태가 비정상 상태인 것으로 판단하고, 정렬 순서 확인 과정을 종료한다.
단계 715에서, 정렬 오토마타는 두 번째 구간을 읽어온 후, 두 번째 구간이 2차 함수 형태로 증가하는 구간인지 여부를 판단한다. 두 번째 구간이 2차 함수 형태로 증가하는 구간인 경우, 정렬 오토마타는 계수 c의 값을 c=c+1로 변경한 후 단계 720으로 진행한다. 두 번째 구간이 2차 함수 형태로 증가하는 상태가 아니면, 정렬 오토마타는 현재 심장의 상태가 비정상 상태인 것으로 판단하고, 정렬 순서 확인 과정을 종료한다.
단계 720에서, 정렬 오토마타는 세 번째 구간을 읽어온 후, 두 번째 구간이 2차 함수 형태로 감소하는 구간인지 여부를 판단한다. 두 번째 구간이 2차 함수 형태로 감소하는 구간인 경우, 정렬 순서 확인 과정은 계수 c의 값을 변경하지 않고 단계 720으로 진행한다. 두 번째 구간이 2차 함수 형태로 감소하는 상태가 아니면, 정렬 오토마타는 현재 심장의 상태가 비정상 상태인 것으로 판단하고, 정렬 순서 확인 과정을 종료한다.
단계 725에서, 정렬 오토마타는 네 번째 구간을 읽어온 후, 네 번째 구간이 플랫 상태인지 여부를 판단한다. 네 번째 구간이 플랫 상태이고, 계수 c의 값이 1인 경우, 정렬 순서 확인 과정은 계수 c의 값을 변경하지 않고 단계 730으로 진행한다. 네 번째 구간이 플랫 상태이고, 계수 c의 값이 2인 경우, 정렬 오토마타는 10개로 구분된 모든 구간이 정상적으로 정렬되어 있다고 판단한 후, 정렬 순서 확인 과정을 종료한다. 네 번째 구간이 플랫 상태가 아니면, 정렬 오토마타는 현재 심장의 상태가 비정상 상태인 것으로 판단하고, 정렬 순서 확인 과정을 종료한다.
단계 730에서, 정렬 오토마타는 다섯 번째 구간을 읽어온 후, 다섯 번째 구간이 1차 함수 형태로 감소하는 구간인지 여부를 판단한다. 다섯 번째 구간이 1차 함수 형태로 감소하는 구간인 경우, 정렬 순서 확인 과정은 계수 c의 값을 변경하지 않고 단계 735로 진행한다. 다섯 번째 구간이 1차 함수 형태로 감소하는 상태가 아니면, 정렬 오토마타는 현재 심장의 상태가 비정상 상태인 것으로 판단하고, 정렬 순서 확인 과정을 종료한다.
단계 735에서, 정렬 오토마타는 여섯 번째 구간을 읽어온 후, 여섯 번째 구간이 1차 함수 형태로 증가하는 구간인지 여부를 판단한다. 여섯 번째 구간이 1차 함수 형태로 증가하는 구간인 경우, 정렬 순서 확인 과정은 계수 c의 값을 변경하지 않고 단계 725로 진행한다. 여섯 번째 구간이 1차 함수 형태로 감소하는 상태가 아니면, 정렬 오토마타는 현재 심장의 상태가 비정상 상태인 것으로 판단하고, 정렬 순서 확인 과정을 종료한다.
단계 725, 단계 715, 단계 720으로 진행되는 나머지 과정은 상술한 바와 같으므로, 설명을 생략한다.
정렬 순서 확인 과정을 요약하면, 정렬 오토마타를 이용하여 분리된 구간이 플랫 상태(710), 2차 증가(715), 2차 감소(720), 플랫 상태(725), 1차 감소(730), 1차 증가(735), 플랫 상태(725), 2차 증가(715), 2차 감소(720), 플랫 상태(725)의 순서로 되어 있는지가 판단된다. 도 9에 도시된 정렬 순서 판단 과정은 10개의 구간으로 구분된 정상적인 심전도 신호를 대상으로 한 하나의 예에 불과하며, 좀 더 세밀한 판단을 위해 더 많은 구간을 대상으로 정렬 순서를 판단할 수 있음은 물론이다. 상술한 정렬 순서 확인 과정은 디지털 신호 처리부 또는 제어부에 의해 실행될 수 있으나, 심전도 장비와 연결된 외부 장치에 의해서 실행되는 것이 바람직하다.
다시 도 5를 참조하면, 단계 800에서, 측정된 심전도 신호의 시간 요소가 추출된다. 심전도 신호에서 가장 중요한 요소는 신호의 파형과 시간이므로, 구분된 구간의 순서와 더불어 시간의 연속성 또한 매우 중요하다. 오토마타를 이용하여 심전도 신호에서 구분된 구간별로 시간 요소를 추출해낼 수 있다. 심전도 신호에서 시간 요소를 구분해내는 과정은 도 10 및 도 11을 참조하여 설명한다.
도 10은 정상적인 심전도 신호의 시구간 구분과 각 시구간의 명칭을 도시한도면이고, 도 11은 정상적인 심전도 신호에서 R-R 시구간의 시간 요소를 추출해내는 과정을 도시한 예시도이다.
도 10을 참조하면, 정상적인 심전도 신호의 주요한 시구간으로 R-R 시구간, P-R 시구간, QRS 시구간 및 Q-T 시구간이 있다.
P-R 시구간은 심박수이고, 정상 범위는 심박수의 정상 범위와 동일하다.
P-R 시구간은 심방 탈분극(atrial depolarization)의 시작으로부터 심실 탈분극(ventricular depolarization)의 시작까지의 시간, 즉, P 파에서 QRS 콤플렉스의 시작까지의 시간이며, 정상 범위는 120 ~ 200 ms이다. 이 시간의 대부분은 AV 정션(junction)에서 지체되는 시간이다.
QRS 시구간은 심실 탈분극이 지속되는 시간이며, 정상 범위는 120 ms 이하이다.
Q-T 시구간은 QRS 콤플렉스의 시작부터 T 파의 끝까지의 시간이며, 심실의 탈분극과 재분극(repolarization)을 합한 시간이며, 정상 범위는 440ms 이하이다.
도 11을 참조하면, 단계 810에서, R-R 시구간의 시간 요소 추출 과정이 시작되면, 시간 오토마타는 계수 c에 0을 할당한다.
단계 815에서, 시간 오토마타는 심전도 신호를 읽어들여 최초 1차 증가 상태를 검출한다. 최초 1차 증가 상태가 검출되면, c에는 c+1이 할당된다.
단계 820에서, 시간 오토마타는 기울기가 0이 되는 시점에서의 시간을 기록한다. 이후 시간 요소 추출 과정은 단계 825로 진행한다.
단계 825에서, 시간 오토마타는 심전도 신호의 최초 1차 감소 상태를 검출한다. 만일, c의 값이 2가 아니면, 시간 요소 추출 과정은 단계 815로 진행한다. c의 값이 2이면, 시간 요소 추출 과정은 단계 830으로 진행한다.
단계 830에서, 시간 오토마타는 두 번의 단계 820에서 기록된 시간으로부터 R-R 시간을 산출한다. 산출식은 (c=2인 경우에 기록된 시간) - (c=1인 경우에 기록된 시간) 이다. 도 11에 도시된 시간 요소 추출 과정은 R-R 시구간을 추출하는 하나의 예에 불과하며, 동일 또는 유사한 오토마타를 사용하여 다른 시구간의 시간 요소를 추출할 수 있음은 물론이다.
상술한 과정에 의해 정상적인 심전도 신호에서 이미 규정된 복수의 시구간에 대한 시간 요소를 추출하면, 상기 복수의 시구간 각각에 대한 시간 요소가 각각의 시구간에 대해 미리 설정된 시간 범위를 벗어나는지를 판단한다. 만일, 미리 설정된 시간 범위를 벗어나는 경우, 각 구간별 시간을 시작 시간 및 종료 시간으로 구성된 시간쌍이 생성된다.
다시 도 5를 참조하면, 단계 900에서, 구분된 구간을 표시하는 수식과 추출된 시간 요소가 결합되어 분석용 수치 데이터가 생성된다. 생성된 분석용 수치 데이터는 도 12에 도시된 데이터 형식으로 저장된다.
도 12는 분석용 수치 데이터의 데이터 형식을 도시한 도면이다.
분석용 수치 데이터는 수식 레코드와 시간 레코드로 구성된다.
수식 레코드는 집합 번호(911), x1구간 시작(913), x2구간 종료(915), 수식 형태(917) 및 3 변수(919)의 필드를 포함한다.
집합 번호(911) 필드는 하나의 심전도 신호에서 구분된 구간임을 표시하는 필드이고, x1구간 시작(913) 및 x2구간 종료(915)는 구분된 구간의 시작 지점과 종료 지점을 표시하는 필드이고, 수식 형태(917)는 구분된 구간을 표현한 방정식이 1차 또는 2차인지를 표시하는 필드이고, 3 변수(919) 필드는 1차 또는 2차 방정식의 a, b, c 계수값을 표시하기 위한 필드이다.
시간 레코드는 정상적인 심전도 신호의 경우와 비정상적인 심전도 신호의 경우에 따라 각각 다르게 구성된다. 정상적인 심전도 신호의 경우, 시간 레코드는 형식 세그먼트(931), R-R(933), P-R(935), QRS(937), Q-T(939) 및 집합 기준(941) 필드를 포함한다.
형식 세그먼트(931) 필드는 정상적인 심전도 신호에 대한 시간 요소임을 표시하는 필드이고, R-R(933) 필드는 R-R 시구간의 시간을 표시하는 필드이고, P-R(935) 필드는 P-R 시구간의 시간을 표시하는 필드이고, QRS(937) 필드는 QRS 시구간의 시간을 표시하는 필드이고, Q-T(939) 필드는 Q-T 시구간의 시간을 표시하는 필드이고, 집합 기준(941) 필드는 데이터의 연속성에 관계된 필드로, 데이터가 종료하는 지점에 관한 정보 및 연속되는 데이터에 관한 정보를 표시한다.
비정상적인 심전도 신호의 경우, 구간별 시간이 각각의 시간쌍 필드에 기록된다.
상술한 과정에 의해 처리된 분석용 수치 데이터는 다음과 같은 목적으로 이용될 수 있다.
먼저, 각각의 심전도 신호를 수식으로 변환한 수치 자료는 (1) 장기적인 심장 상태 변화 연구, (2) 네트워크를 통한 데이터 전송, (3) 데이터베이스 및 데이터웨어하우스를 구축하여 분석용 통계 자료로 이용, (4) 각 상황에 대한 통계 연산 등에 이용이 가능하다. 각각의 심전도 신호의 시간 요소에 관한 시간 자료는, (1) 장기적인 심장 상태 변화 연구, (2) 순간적인 응답 요구 사항에 대한 실시간 대응, (3) 장기간의 통계 처리, (4) 임상학적 정보화의 기본 자료, (5) 기초 대사 확인에 이용이 가능하다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 측정된 심전도 신호가 처리된 결과인 분석용 수치 데이터를 통해, 심장의 상태를 점검할 수 있게 된다. 심전도 신호의 구간이 정상적으로 구분되지 않거나, 정상적인 순서로 배열되지 않는 경우를 심장의 이상 상태로 판단하는 것은 물론이고, 정상적인 심전도 신호로 대략적인 점검에 의해 판단되는 경우에도 내용에 따라서는 심장의 이상 상태로 판단될 수 있다. 본 발명에 의하면, 심전도 신호에 대해 비전문가이더라도, 심장의 이상 상태를 기본적으로 판단할 수 있게 된다.
또한, 분석용 수치 데이터로 변환된 심전도 신호는 종래의 아날로그 심전도신호 측정 결과보다 네트워크를 통한 전송이 용이해졌다. 따라서, 심장 전문의가 없는 상황에서 발생한 위급 환자의 경우에도, 원격지에 있는 심장 전문의에게 측정 결과를 전송하고, 필요한 지시를 수신할 수 있게 된다.
또한, 아날로그 형식의 심전도 신호를 분석용 수치 데이터로 변환함으로써, 필요한 부분만의 확대 및 심전도 신호 중첩 등의 작업이 가능해져 보다 심장의 상태 판단이 용이해졌다.
또한, 아날로그 형식의 심전도 신호를 이용하여서는 불가능했던 심전도 신호-질병에 관한 데이터베이스 구축 및 데이터웨어하우스의 구축이 가능해졌고, 구축된 심전도 신호-질병 데이터베이스로의 지속적인 데이터 축적과 축적된 데이터를 이용한 검진 결과의 피드백을 통해 더욱 더 정확한 심전도 신호-질병 데이터베이스의 구축이 가능해졌다. 이렇게 구축된 심전도 신호-질병 데이터베이스는 다양한 목적의 시물레이션에 활용될 수도 있다. 즉, 분석용 수치 데이터는 심전도 신호-질병 데이터베이스에 축적되어 분석용 통계 자료로서 이용될 수 있게 되었다.

Claims (16)

  1. 심전도 측정 장비에 있어서,
    신체의 미세 전위를 측정하는 적어도 하나 이상의 리드를 연결하기 위한 복수의 연결 단자로 구성된 리드 연결부;
    상기 리드 연결부에 연결되며, 심장 주변의 피부에 부착된 상기 적어도 하나 이상의 리드를 통해 측정한 미세 전위에 상응하는 측정 전위 신호를 생성하는 복수의 센서로 구성된 센서부;
    복수의 입력 단자를 통해 상기 센서부와 연결되며, 순차적으로 상기 측정 전위 신호를 양자화된 실제 전위 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환부;
    상기 아날로그-디지털 변환부와 연결되며, 상기 실제 전위 데이터를 심전도 신호의 각 구간을 표현하는 복수의 수식 및 복수의 시간 요소로 구성된 분석용 수치 데이터로 변환하는 디지털 신호 처리부;
    상기 디지털 신호 처리부와 연결되며, 상기 분석용 수치 데이터의 저장과 관리 및 상기 실제 전위 데이터 또는 상기 분석용 수치 데이터의 전송을 수행하기 위해 상기 심전도 측정 장비의 동작을 제어하는 제어부;
    상기 제어부와 연결되며, 상기 분석용 수치 데이터를 저장하는 저장부; 및
    상기 제어부와 연결되며, 상기 실제 전위 데이터 또는 상기 분석용 수치 데이터를 외부 장치로 전송하는 송수신부를 포함하는 실시간 응답 심전도 측정 장비.
  2. 제1항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리부는 상기 제어부의 제어에 의해 상기 실제 전위 데이터를 변환하지 않고 그대로 출력하는 것을 특징으로 하는 실시간 응답 심전도 측정 장비.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아날로그-디지털 변환부는 상기 제어부의 제어에 의해 상기 리드 연결부에 결합된 리드의 수에 따라 변환 동작 순서와 변환 동작 시간 간격을 달리하는 것을 특징으로 하는 실시간 응답 심전도 측정 장비.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실제 측정 데이터를 상기 분석용 수치 데이터로 변환하기 위해, 상기 디지털 신호 처리부는,
    상기 실제 전위 데이터로 변환된 심전도 신호를 구간별로 분리하고,
    상기 분리된 구간에서의 심전도 신호를 상응하는 수식으로 변환하고,
    상기 실제 전위 데이터로 변환된 심전도 신호의 시간 요소를 추출하는 일련의 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는 실시간 응답 심전도 측정 장비.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수식으로 변환된 각 구간이 정상적인 순서대로 연결되었는지 여부를 판단하고, 상기 수식과 상기 시간 요소를 결합하여 상기 분석용 수치 데이터를 생성하고,
    상기 외부 장치에 의해 동기화된 시간을 기준으로 상기 분석용 수치 데이터를 블록 단위로 상기 저장부에 기록하며,
    기록된 상기 분석용 수치 데이터를 블록 단위로 삭제 및 전송하도록 상기 저장부 및 상기 송수신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 실시간 응답 심전도 측정 장비.
  6. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 리드 연결부에 결합된 리드의 수에 따라 상기 송수신부 버퍼의 공간적 형태를 제어하고,
    상기 리드의 수를 상기 송수신부를 통해 상기 외부 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 실시간 응답 심전도 측정 장비.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 송수신부는 상기 리드의 수에 상응하는 복수의 채널을 형성하여 상기 실제 측정 데이터 또는 상기 분석용 수치 데이터를 상기 외부 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 실시간 응답 심전도 측정 장비.
  8. 심전도 측정 장비에 있어서,
    측정된 신체의 미세 전위를 양자화된 실제 전위 데이터로 변환하는 리드 모듈; 및
    상기 리드 모듈과 연결되며, 상기 실제 전위 데이터를 분석용 수치 데이터로 변환하여 저장하고, 상기 실제 전위 데이터 또는 변환된 상기 분석용 수치 데이터를 외부 장치로 전송하기 위해,
    상기 아날로그-디지털 변환부와 연결되며, 상기 실제 전위 데이터를 심전도 신호의 각 구간을 표현하는 복수의 수식 및 복수의 시간 요소로 구성된 분석용 수치 데이터로 변환하는 디지털 신호 처리부,
    상기 디지털 신호 처리부와 연결되며, 상기 분석용 수치 데이터의 저장과 관리 및 상기 실제 전위 데이터 또는 상기 분석용 수치 데이터의 전송을 수행하기 위해 상기 심전도 측정 장비의 동작을 제어하는 제어부,
    상기 제어부와 연결되며, 상기 분석용 수치 데이터를 저장하는 저장부 및
    상기 제어부와 연결되며, 상기 실제 전위 데이터 또는 상기 분석용 수치 데이터를 외부 장치로 전송하는 송수신부로 구성된 데이터 처리 모듈
    을 포함하는 실시간 응답 심전도 측정 장비.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 리드 모듈은,
    신체의 미세 전위를 측정하는 적어도 하나 이상의 리드를 연결하기 위한 복수의 연결 단자로 구성된 리드 연결부;
    상기 리드 연결부에 연결되며, 심장 주변의 피부에 부착된 상기 적어도 하나 이상의 리드를 통해 측정한 미세 전위에 상응하는 측정 전위 신호를 생성하는 복수의 센서로 구성된 센서부;
    복수의 입력 단자를 통해 상기 센서부와 연결되며, 순차적으로 상기 측정 전위 신호를 양자화된 실제 전위 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환부; 및
    상기 리드 연결부에 연결된 리드의 형식과 개수를 확인하여 이를 상기 데이터 처리 모듈의 제어부로 전송하는 ID 체크부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 응답 심전도 측정 장비.
  10. 측정된 심전도 신호를 저장하거나 또는 연결된 외부 장치로 전송하는 심전도 측정 장비에서 심전도 신호를 처리하는 방법에 있어서,
    측정된 상기 심전도 신호를 양자화하여 실제 전위 데이터를 생성하는 단계;
    상기 실제 전위 데이터를 이용하여 상기 심전도 신호를 복수의 구간으로 분리하는 단계;
    상기 분리된 복수의 구간에서의 심전도 신호를 상응하는 복수의 수식으로 변환하는 단계;
    상기 실제 전위 데이터로 변환된 심전도 신호의 시간 요소를 추출하는 단계;
    상기 수식으로 변환된 복수의 구간이 정상적인 순서대로 연결되었는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 수식과 상기 시간 요소를 결합하여 분석용 수치 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 심전도 신호 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 실제 전위 데이터를 이용하여 상기 심전도 신호를 복수의 구간으로 분리하는 단계는,
    시간을 기준으로 임의의 구간에 대한 기울기 요소를 추출하는 단계;
    상기 기울기 요소를 이용해 상기 심전도 신호를 복수의 구간으로 분리하는 단계; 및
    상기 분리된 복수의 구간 중 유효 구간과 무효 구간의 구분하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 심전도 신호 처리 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 분리된 복수의 구간에서의 심전도 신호를 상응하는 복수의 수식으로 변환하는 단계는,
    상기 구간내에 위치한 복수개의 임의의 점을 이용하여 1차 방정식 또는 2차 방정식 중 어느 하나의 계수값을 결정함으로써, 상기 분리된 복수의 구간 각각에 상응하는 복수의 수식을 생성하는 단계인 것을 특징으로 하는 심전도 신호 처리 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 실제 전위 데이터로 변환된 심전도 신호의 시간 요소를 추출하는 단계는,
    정상적인 심전도 신호에서 이미 규정된 복수의 시구간에 대한 시간 요소를 추출하는 단계; 및
    상기 복수의 시구간 각각에 대한 시간 요소가 각각의 시구간에 대해 미리 설정된 시간 범위를 벗어나는지를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 심전도 신호 처리 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 수식으로 변환된 각 구간이 정상적인 순서대로 연결되었는지 여부를 판단하는 단계는,
    정상적인 심전도 신호의 각 구간을 단순하게 표현한 기준 수식을 이용하여 상기 수식으로 변환된 복수의 구간이 기준 수식의 순서와 동일한 순서로 연결되었는지를 판단하는 단계이되,
    상기 기준 수식은 정상적인 심전도 신호의 복수의 구간을 1차 증가, 1차 감소, 2차 증가, 2차 감소 및 기울기 0 상태로 표현한 것을 특징으로 하는 심전도 신호 처리 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 분석용 수치 데이터를 축적하여 데이터베이스화된 분석용 통계 자료로 이용할 수 있는 것을 특징으로 하는 심전도 신호 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 데이터베이스화된 분석용 통계 자료를 통해 측정된 환자의 심전도 신호를 실시간으로 분석할 수 있는 것을 특징으로 하는 심전도 신호 처리 방법.
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