KR20040095309A

KR20040095309A - 급성 심장 마비 모니터링 시스템

Info

Publication number: KR20040095309A
Application number: KR10-2004-7015002A
Authority: KR
Inventors: 요세프 라우터; 크리스티안 라이힌거; 하랄트 라이터; 랄프 슈미트; 오라프 주흐; 게레온 포크트마이어
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2004-11-12
Also published as: US20050154325A1; WO2003082102A1; CN1646057A; AU2003206093A1; CN100556357C; EP1492451A1; CA2480622A1; JP2005521456A

Abstract

심장 부정맥(cardiac arrhythmia)을 모니터링하기 위한 착용가능한 심장 모니터링 시스템(1)은, 환자의 심장 데이터를 제공하기 위한 ECG 센서(3)와, 상기 심장 데이터를 처리하기 위한 조건설정 및 해석 회로(4)와, 경보를 발생하기 위한 경보 발생 수단을 포함하며, 상기 조건설정 및 해석 회로는 복수의 연속적인 심장 사이클 동안 ECG 스펙트럼에서 연속하는 대응하는 특성 피크 사이의 간격의 시간적 분포에 대한 히스토그램을 측정 및 분석하기 위한 실시간 평가 수단(real-time evaluator)을 포함하며, 상기 경보 발생 수단은 상기 히스토그램의 분석에 기초하여 경보를 발생하도록 배열된다.

Description

급성 심장 마비 모니터링 시스템{SUDDEN CARDIAC ARREST MONITORING SYSTEM}

전술된 종류의 시스템은 US 5,634,468에 알려져 있다. 이 알려진 시스템은 병원 환경 외부에 있는 환자가 사용하는 착용 가능한 모니터링 시스템이다. 이 알려진 시스템은 ECG 모니터링을 수행하는 센서 패치(sensor patch)와, 이 환자의 실제 심장 사이클의 분석을 수행하며 이 환자의 실제 상태에 관한 결론을 추론하기 위해 상기 실제 심장 사이클을 템플릿 사이클(template cycle)과 비교하기 위한 조건설정 및 해석 회로를 포함한다. 환자의 이상 상태가 이 시스템에 의해 검출되는경우, 원격 위치에 위치된 의료진(medical staff)에 경보를 하기 위해 경보가 발생된다.

이 알려진 시스템의 단점은, 이 시스템이 의료진에 대해 응답하는 시간이 실현하기 어려운 수 분 내에 있어야만 하기 때문에 급성 심장 마비 모니터링에는 적합하지 않다는 점이다.

본 발명은, 심장 부정맥(cardiac arrhythmia)을 모니터링하기 위한 착용가능한 심장 모니터링 시스템으로서, 환자의 심장 데이터를 제공하기 위한 ECG 센서와, 상기 심장 데이터를 처리하기 위한 조건설정 및 해석 회로와, 경보를 발생하기 위한 경보 발생 수단을 포함하는 착용 가능한 심장 모니터링 시스템에 관한 것이다.

나아가, 본 발명은, 심장 마비 사고(cardiac arrest event)의 상당한 가능성을 환자에게 경고하는 방법으로서, 전극 세트와 조건설정 및 해석 회로와, 경보 발생 수단을 포함하는 심장 모니터링 시스템에 의하여 심장 활동(cardiac activity)을 연속적으로 모니터링한 결과에 기초하여 환자에게 경고하는 방법에 관한 것이다.

도 1 은 착용가능한 심장 모니터링 시스템의 일 실시예를 개략적으로 도시하는 도면.

도 2 는 조건설정 및 해석 회로의 일 실시예를 개략적으로 도시하는 도면.

도 3 은 부정맥 상태에 대응하는 R-R 간격 분포에 대한 일례를 개략적으로 도시하는 도면.

도 4 는 의복에 통합되어 있는 본 발명에 따른 모니터링 시스템의 일 실시예를 개략적으로 도시하는 도면.

본 발명의 목적은 의료 응답(medical response)에 더 넓은 시간적인 여유를 제공하기 위해 있을 수 있는 급성 심장 마비를 충분히 예견할 수 있는 착용가능한 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.

이 목적을 위해, 이 착용가능한 심장 모니터링 시스템은, 상기 조건설정 및 해석 회로가 복수의 연속하는 심장 사이클 동안 ECG 스펙트럼에서 연속하는 대응하는 특성 피크 사이의 간격의 시간 분포에 대한 히스토그램을 측정 및 분석하기 위한 실시간 평가 수단(real-time evaluator)을 포함하며, 상기 경보 발생 수단은 상기 히스토그램의 분석에 기초하여 경보를 발생하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 한다. 이런 기술적 조치는, 급성 심장 마비 사고 이전에 일부 환자는 연장된 시간 주기 동안 부정맥(arrhythmia)을 경험하고 있다는 인식에 기초를 두고 있으며, 상기 부정맥 상태는 ECG 스펙트럼에서 특성 간격의 특정 시간 분포에 의해 나타나는 것이 특징적이다. 그리하여, 이들 사람에게는, ECG 스펙트럼의 대응하는 피크 사이의 간격을 분석하고 이 간격이 더 짧은 시간 간격으로 반복적으로 이동하는 경우, 경보를 발생시키는 것으로 충분하다. 이 경우, 환자는 급성 심장 마비가 일어나기전에 예를 들어 병원에 갈 충분한 시간을 가질 수 있다. 이때 고가의 ICD(internal cardiac defibrillator : 내부 심장 세동 제거기) 치료법이 급성 심장 마비에서 그 사람이 살아남을 확률을 더 크게 제공할 수 있다. ECG 스펙트럼의 R-피크는 이러한 분석에 아주 적합한 피크이다. 또한 이를 위해 다른 피크를 사용하는 것도 가능하다는 것을 주목하여야 한다.

본 발명에 따른 시스템의 일 실시예는, 상기 시스템이 원격 모니터링 지국(remote monitoring station)으로 다른 경보를 송신하기 위한 RF 링크를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 특정 기술적 조치는, 급성 심장 마비가 올 수 있는 환자가 나타내는 심장 문제를 의료진에게 알리기 위해, 비상 호출 센터 또는 병원의 응급 치료 부서와 같은 원격 위치에 있는 의료진(medical personnel)에게 경고를 보내기 위하여 유리하다. 본 발명에 따른 시스템에서, RF 링크에 의하여 경보만이 전달된다는 것이 주목되어야 한다. 연속하는 대응하는 특성 피크 사이의 간격의 시간 분포에 대한 히스토그램의 계산과 그 계산과 정상 상태의 비교와 같은 모든 필요한 데이터 조작 및 분석은 그 조건설정 및 해석 회로에 의하여 환자 측에서 수행된다. 그러한 기능은 모니터링 시스템에 의해 저 전력이 소비되게 하여 그 내구성에 기여해 준다.

본 시스템의 다른 실시예는, ECG 센서가 탄성 벨트 상에 수용되는 것을 특징으로 한다. ECG에서 연속하는 대응하는 피크 사이의 간격에 기초하여 환자의 상태를 분석하기 위해 흉부 영역이나 복부 영역에 센서를 위치하는 것이 가능한 것으로 형성되어 있다. 예를 들어 브래지어의 속옷의 벨트와 같은 의복에 ECG 센서를 통합하는 것에 의해 환자에게 친숙한 모니터링 시스템이 얻어질 수 있다. 탄성 벨트에 의하여, 센서는 환자의 피부에 대해 센서의 위치를 일정하게 고정시키는데 필요한 압력을 항상 받을 수 있다. 또한 탄성 벨트의 조직 내에 배선이 통합된 경우에, 착용자에게 최대한의 편리성과 프라이버시를 제공하는 모니터링 시스템이 얻어질 수 있다. 적절한 전극 재료의 일례는 환자의 편의를 또한 더해주는 어느 정도의 확장성을 가지는 그 자체로 알려져 있는 전기 전도성이 있는 고무이다. 전극 재료와 배선 사이의 전기적 접촉을 밀봉하는 것에 의해 세탁가능하고 착용가능한 모니터링 시스템이 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 모니터링 시스템의 또 다른 실시예는, 상기 시스템이 동작 센서(motion sensor)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 모니터링 시스템과 함께 동작 검출기를 제공하는 것이 유리하다. 이 동작 검출기는 너무 심한 신체적 운동이 있는 경우 이 모니터링 시스템이 잘못된 데이터를 수집하는 것을 막아주기 위해 배열될 수 있다.

본 발명에 따른 심장 마비 사고의 상당한 가능성을 환자에게 경고를 하는 방법은, 상기 방법이 전극에 의하여 심장 활동에 관련된 데이터의 연속적인 포착을 수행하는 단계와, 상기 조건설정 및 해석 회로에 의하여 특성 파라미터를 추출하기 위해 상기 데이터를 처리하는 단계와, 상기 추출된 특성 파라미터의 분류를 수행하는 단계와, 상기 특성 파라미터가 경보 관련 카테고리 내에 있는 경우 경보 수단으로 경보를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이들 측면과 다른 측면은 도면을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 착용가능한 심장 모니터링 시스템(1)의 일 실시예의 개략도를 나타낸다. 환자(P)에게는 예를 들어 탄성 벨트(2) 상에 통합된 센서(3) 세트가 제공되어 있다. 그리하여 이 센서(3) 세트는 원하는 생리적 신호를 포착하기 위하여 환자의 피부와 접촉하여 신뢰성 있게 위치되어 있다. 예를 들어, 그러한 모니터링 시스템은 심장 활동이나 이 심장 활동으로부터 유도된 신호의 측정을 수행하기 위해 배열될 수 있다. 전극(미도시)을 포함하는 센서(3)는 저장 및 분석 디바이스(SAD)(4)에 전기적으로 연결된다. SAD는 포착된 생리 데이터를 해석하기 위하여 기본적 데이터 분석을 수행하도록 배열된다. 이 데이터 분석은 도 2에 더 상술되는 조건설정 및 해석 회로에 의하여 수행되고 있다. 이 조건설정 및 해석 회로가 생명을 위협하는 이상 징후(abnormality)(예를 들어 부정맥 상태 또는 심장 마비)를 검출한 경우, 제어 신호, 예를 들어, 경보 신호가 원격 지국(6)으로 송신된다. 이 원격 지국(6)은 심장 마비 상태의 경우 응급 치료를 전문으로 하는 비상 호출 센터 또는 부근의 병원에 위치될 수 있다. 심장 마비 사고를 검출하기 위하여, 벨트 내에 통합될 수 있는 두 개의 센서를 사용하는 것만으로도 충분한 것으로 밝혀졌다. 이들 센서에 인접하게는, 동작 검출기가 탄성 벨트 상에 조립될 수 있다. 이 기술 분야에 알려져 있는 임의의 휴대용 동작 검출기가 이 목적에 적합하다. 심장 마비 사고의 경우에, 환자는 이동하지 않으며, 이것은 동작 센서에 의해 부여된다. 이 경우에(환자의 이동이 없는 경우), 환자의 복부 영역에 국부적으로 위치되어 있는 2개의 센서로 완전한 ECG를 측정하는 것이 실현가능한 것으로 밝혀졌다[올바른가?].

도 2 는 심장 마비가 예견되지만 아직은 일어나지 않았을 때 경보를 트리거할 수 있게 하는 조건설정 및 해석 회로의 일 실시예를 개략적으로 도시한다. 이 조건설정 및 해석 회로는 전극에 의하여 포착된 원시 신체 신호(raw body signal)(10)를 분석한다. 이러한 원시 신체 신호는 P,Q,R,S,T 특성 피크를 포함하는 심장 사이클일 수 있다. 이 원시 신체 신호(10)는 이후 신호 간섭을 제거하기 위하여 기저라인 및 간섭 필터(20)에 제공된다. 필터링된 신호는 간격 검출기(30)를 거치며 여기서 하나의 타입의 후속하는 특성 피크들 사이의 시간 간격이 계산된다. 예를 들어, R-피크는 이 목적에 적합한 특성 피크이다. 그러나, P,Q,S,T와 같은 다른 특성 피크도 또한 이 목적에 사용될 수 있다. 이 간격이 결정된 후, 이 피크는 실시간 평가 수단(40)으로 제공되며, 여기서, 간격 값이 분류 및 저장된다.이러한 분류의 일례는 시간 히스토그램(time histogram)이다. 이 간격이 실시간 평가 수단(40)에서 분류된 후, 개략적으로 55로 표시되어 있는 미리 저장된 룩업 테이블(look-up table)이 경보 관련 분류가 일어났는지 여부를 조건설정하기 위해 논리 유닛(50)에 의해 문의된다. 경보 관련 분류는 부정맥의 경우에 있을 수 있으며 또는, 이 부정맥이 일어나지 않았을 때는 심장 마비가 있는 경우에 있을 수 있다. 두 경우에, 경보는 경보 수단(60)에 의해 발생되며, 바람직하게는 심장 마비의 경우에 높은 우선순위의 경보가 발생된다. 검출된 사고가 이상 징후로서 분류되지 않는 경우에, 본 시스템은 원시 환자 데이터(10)의 이후 샘플을 분석하는 것을 계속하는 서브-유닛(sub-unit)으로 신호를 송신한다. 그러한 모니터링 시스템은 부정맥 검출에 의하여 다가오는 심장 마비를 인식할 가능성을 제공하기 때문에 유리하다는 것이 이해된다. 이 경우에, 환자는 도움을 요청할 더 넓은 시간적 여유를 가지게 되거나 또는 경보를 받은 의료진이 조력할 더 넓은 시간적 여유를 가지게 된다. 두 경우 모두 다가오는 심장 마비가 있는 경우 살아남을 가능성을 더 높여준다. 이것에 이어서, 본 시스템의 전자장치는 심장 사이클의 간격만을 측정하고 이 간격의 분포를 저장한다는 사실로 인해, 본 시스템은 저 전력 소비를 가지며, 모니터링 시스템의 내구성을 증가시켜 준다. 이 간격 분포의 변화는 이상 징후의 지표로서 사용된다. 잘못된 경보를 감소시키기 위하여, 본 시스템에는 선택된 특성 피크 간격에 대한 임계값이 더 공급될 수 있으며, 이 임계값 이상에서는 경보가 발생되지 않는다. 나아가, 반복적으로 잘못된 경보가 발생되는 경우에 그 임계값을 반복적으로 증가시키는 자가-습득 시스템이 되도록 본 시스템을 배열하는 것도 가능하다. 나아가, 특정 진단 간격(매일, 매주, 등)에, 그 분포는 무선 연결이나 플러그 연결을 통해 진단을 위해 원격 지국으로 전송될 수 있다.

도 3 은 부정맥 상태에 대응하는 R-R 간격 분포의 일례를 개략적으로 도시한다. 피크(1)는 환자의 정상 상태의 심장 활동에 대응한다. 다가오는 피크(2)는 부정맥이 있는 경우의 특성 분포이다. 그러므로, 더 짧은 R-R 간격의 다가오는 피크는 있을 수 있는 장래의 심장 마비에 대한 지표로서 사용될 수 있다. 이 피크(2)는 부정맥에 대응하는 0.35s의 R-피크 간격 값에서 일어난다. 이 값은 해석의 시간 기준(time frame)의 지속시간에 따라 달라진다. 경보를 위한 트리거 수준은 관측을 위한 시간 창(time window)의 지속시간에 따라 선택될 수 있다.

도 4 는 의복에 통합되어 있는 본 발명에 따른 모니터링 시스템의 일 부분의 일 실시예를 개략적으로 도시한다. 환자의 데이터를 포착하기 위한 전극(20)[단 하나의 전극만이 도시되어 있음]이 탄성 벨트(10)에 부착되어 있다. 이 전극 재료(20)는 예를 들어, 실리콘 겔(silicon gel)과 전기적으로 전도성인 그라파이트 (graphite)를 혼합한 것으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 전도성 고무와 같은 다른 적절한 재료가 또한 전극을 제조하는데 사용될 수 있다. 이 전극 몸체는 임의의 과정, 즉 몰딩(molding), 글루잉(gluing), 또는 니트(knitting) 등에 의해 탄성 벨트(10)에 부착될 수 있다. 또한 전극이 위치될 영역에 절단부(cut-aways)를 포함하도록 탄성 벨트에 전처리(pre-processed)되는 것도 가능하다. 도 4에 도시된 바와 같이, 24로 표시되어 있는 전극의 한 부분은 벨트(10)의 그러한 절단부에 위치되며, 22로 표시된 전극의 다른 부분은 탄성 벨트(10)와 결합된다. 전극의 외부 몸체는 전극(20)의 후방 표면(23)에서 몰드(mould)(미도시)에 의하여 커버될 수 있다. 전극(20)에의 전기적 연결은 개략적으로 30으로 표시된 배선에 의하여 실현된다. 이 배선(30)은 모니터링 시스템 내의 다른 전극으로 이어지며 동작 센서(선택적)로 이어지며 상기 벨트에 또한 부착된 저장 및 해석 디바이스(미도시)로 이어진다. 그리하여, 싸고, 내구성 있으며 신뢰성있는 착용가능한 모니터링 시스템이 본 발명의 방법을 사용하여 용이하게 실현될 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 발명은, 착용가능한 모니터링 시스템에 이용가능하다.

Claims

심장 부정맥(cardiac arrhythmia)을 모니터링하기 위한 착용가능한 심장 모니터링 시스템으로서, 환자의 심장 데이터를 제공하기 위한 ECG 센서와, 상기 심장 데이터를 처리하기 위한 조건설정 및 해석 회로와, 경보를 발생하기 위한 경보 발생 수단을 포함하는 착용가능한 심장 모니터링 시스템에 있어서,

상기 조건설정 및 해석 회로는 복수의 연속적인 심장 사이클 동안 ECG 스펙트럼에서 연속하는 대응하는 특성 피크 사이의 간격의 시간적 분포에 대한 히스토그램(histogram)을 측정 및 분석하기 위한 실시간 평가 수단(real-time evaluator)을 포함하며, 상기 경보 발생 수단은 상기 히스토그램의 분석에 기초하여 경보를 발생하도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 착용가능한 심장 모니터링 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 시스템은 다른 경보를 원격 리모터링 지국(remote monitoring station)으로 송신하기 위한 RF 링크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 착용가능한 심장 모니터링 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 ECG 센서는 탄성 벨트 상에 수용되는 것을 특징으로 하는, 착용가능한 심장 모니터링 시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 시스템은, 상기 모니터링 시스템의 전기적 연결부를배열하기 위한 전기 배선을 포함하며, 상기 배선은 상기 벨트 내에 통합되어 있는 것을 특징으로 하는, 착용가능한 심장 모니터링 시스템.
제 4 항에 있어서, 배선 재료는 상기 탄성 벨트를 구성하는 재료와 거의 동일한 탄성을 가지는 것을 특징으로 하는, 착용가능한 심장 모니터링 시스템.
제 5 항에 있어서, 상기 시스템은 적어도 2개의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는, 착용가능한 심장 모니터링 시스템.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 동작 센서 (motion sensor)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 착용가능한 심장 모니터링 시스템.
심장 마비 사고(cardiac arrest event)의 상당한 가능성을 환자에게 경고하는 방법으로서, 전극 세트와, 조건설정 및 해석 회로와 경보 발생 수단을 포함하는 심장 모니터링 시스템에 의하여 심장 활동(cardiac activity)을 연속적으로 모니터링한 결과에 기초하여, 환자에게 경고하는 방법에 있어서,

- 상기 전극에 의하여 상기 심장 활동에 관련된 데이터의 연속적인 포착을 수행하는 단계와,

- 상기 조건설정 및 해석 회로에 의하여 특성 파라미터를 추출하기 위해 상기 데이터를 처리하는 단계와,

- 상기 추출된 특성 파라미터의 분류를 수행하는 단계와,

- 상기 특성 파라미터가 경보 관련 카테고리 내에 들어있는 경우, 경보 수단으로 경보를 발생하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는, 환자에게 경고하는 방법.
제 8 항에 있어서, 급성 심장 마비(sudden cardiac arrest)의 경우 높은 우선순위로 경보가 발생되는 것을 특징으로 하는, 환자에게 경고하는 방법.