KR20050067923A - Arterial blood vessel analysis system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동맥혈관 분석시스템에 관한 것으로, 특히 본 발명은 심장박장에 의하여 동맥혈관을 거쳐 신체부위에 전달되는 맥파신호에 포함된 고조파성분의 왜곡정도를 분석하여 동맥혈관의 탄성정도와 말초부위의 혈액 순환정도를 판단하는 동맥혈관 분석시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an arterial vascular analysis system, and in particular, the present invention analyzes the degree of distortion of harmonic components contained in the pulse wave signal transmitted to the body part through the arterial vessel by the heart beat and the elasticity of the arterial vessels It relates to an arterial vessel analysis system for determining the degree of blood circulation.
이를 위해 본 발명은 적어도 하나의 신체부위에 장착되고 심장에서 동맥혈관을 거쳐 신체부위로 전달되는 맥파신호를 검출하는 맥파검출장치, 이 맥파검출장치로부터 검출된 맥파신호의 파형에 따라 산출되는 총고조파왜율에 기초하여 동맥혈관의 탄력성과 말초부위의 혈액 순환상태를 판단하는 맥파분석장치를 포함한다.To this end, the present invention is a pulse wave detection device for detecting a pulse wave signal mounted on at least one body part and transmitted from the heart to the body part through the arterial vessels, and total harmonics calculated according to the waveform of the pulse wave signal detected from the pulse wave detection device. Pulse wave analysis device for determining the elasticity of the arterial vessels and the blood circulation state of the peripheral region based on the distortion rate.
따라서, 본 발명은 심장박장에 의하여 동맥혈관을 거쳐 신체부위에 전달되는 맥파 파형의 변형 정도를 주파수 영역에서 고조파 성분으로 분석하여 동맥혈관의 노화 및 경화 정도를 판단함으로써 동맥 혈관의 탄성변화와 말초부위의 혈액 순환상태를 정확하고도 세부적으로 파악할 수 있어 연령별 노화 및 동맥경화정도를 쉽고도 정확하게 알 수 있는 장점이 있다.Therefore, the present invention analyzes the degree of deformation of the pulse wave waveform transmitted to the body part through the arterial vessel by the heartbeat in the frequency domain by analyzing the harmonic components in aging and hardening of the arterial vessel. By judging the degree of elasticity of the arterial vessels and the blood circulation state of the peripheral area can be accurately and in detail, there is an advantage that it is easy and accurate to know the degree of aging and arteriosclerosis by age.
Description
본 발명은 동맥혈관 분석시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 특정 신체부위에서의 맥파신호를 이용하여 동맥혈관의 노화 및 경화정도를 분석하는 동맥혈관 분석시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an arterial vascular analysis system, and more particularly, to an arterial vascular analysis system for analyzing the degree of aging and stiffening of arterial vessels using pulse wave signals in specific body parts.
일반적으로, 연령이 증가함에 따라 혈관은 협착과 동맥경화의 과정을 거치면서 노화가 진행된다. 동맥경화란 여러 가지 원인에 의해서 혈관이 딱딱하게 굳어지면서 혈관의 탄력성이 소실되고 혈관이 좁아지게 되어 결국 동맥의 파열이나 폐쇄 등이 일어나 여러 가지 질병을 일으켜 사망까지 이르는 대표적인 성인병의 하나이다. 혈관이 딱딱하고 탄력성이 없기 때문에 동일한 양의 혈액이 흘러도 동맥의 내벽에는 항상 보다 큰 압력이 가해지게 되고 이결과로서 동맥의 벽은 상처를 입고 동맥경화가 진행된다. 동맥경화증은 연령 증가에 따라 자연히 발생하지만, 여러 가지 위험인자에 의해 촉진된다는 것이 밝혀지고 또 이런 위험인자를 조절함으로써 동맥경화의 진행을 억제할 수 있다는 것이 밝혀지면서 많은 연구가 진행되고 있다.In general, as the age increases, the blood vessels age through the process of narrowing and arteriosclerosis. Arteriosclerosis is one of the typical adult diseases that harden the blood vessels due to various causes, the elasticity of the blood vessels is lost, and the blood vessels become narrow and eventually cause arterial rupture or closure resulting in various diseases leading to death. Because the blood vessels are hard and elastic, the same amount of blood flows in the inner wall of the arteries, which always results in greater pressure. As a result, the walls of the arteries are injured and atherosclerosis progresses. Although atherosclerosis occurs naturally with age, many studies have been conducted to find that it is promoted by various risk factors and that the control of these factors can inhibit the progression of atherosclerosis.
동맥 혈관의 노화 정도와 경화 정도를 판단하는 이상적인 방법은 동맥의 탄력성과 말초부위의 혈액 순환상태를 측정하는 것이다. 그러나 현재 임상에서 혈관의 노화 및 동맥 경화 정도를 측정하는 방법은 심전도, 혈액검사, 혈압 등을 종합적으로 참고하여 판단하거나, 조영제를 혈관에 투입하여 검사하는 엔지오그램, MRA, 초음파 검사 등을 통하여 판단하기도 하다. 이 검사들은 모두 혈관의 노화나 동맥경화와 관련은 있으나, 직접적으로 경화정도를 나타내지는 못하다. 따라서 지금까지 동맥경화의 조기발견이 어렵고, 혈관 노화 정도를 정량적으로 파악하기도 어려웠다. 또한 이러한 방법들은 방법이 번잡할 뿐만 아니라 약물 등을 혈관에 투여함으로써 환자에게 고통을 주는 방법으로서 조기발견도 어려웠다. 그리고 무엇보다도 이러한 방법은 동맥 혈관의 노화와 경화를 판단하는 이상적인 정보인 동맥의 탄력성과 말초부위의 혈액 순환상태와는 거리가 먼 방법이다.An ideal way to determine the degree of aging and hardening of arterial vessels is to measure the elasticity of the arteries and the blood circulation in the peripheral areas. However, the current clinical method of measuring blood vessel aging and atherosclerosis is judged by comprehensive reference to electrocardiogram, blood test, blood pressure, etc., or by using angiogram, MRA, ultrasound, etc. Also These tests are all related to blood vessel aging or atherosclerosis, but do not directly indicate the degree of sclerosis. Therefore, early detection of atherosclerosis has been difficult and it has been difficult to quantitatively determine the degree of vascular aging. In addition, these methods are not only cumbersome but also difficult to find early as a method of inflicting patients by administering drugs to blood vessels. Above all, this method is far from the arterial elasticity and peripheral blood circulation, which is the ideal information for determining the aging and hardening of arterial vessels.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 심장박장에 의하여 동맥혈관을 거쳐 신체부위에 전달되는 맥파 파형의 변형 정도를 주파수 영역에서 고조파 성분으로 분석하여 동맥혈관의 탄력성과 말초부위의 혈액 순환상태를 판단하는 동맥혈관 분석시스템을 제공하는 데 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to analyze the degree of deformation of the pulse wave waveform transmitted to the body part through the arterial vessels by the heart beat in the harmonic components in the frequency domain to give elasticity and peripheral peripheral blood vessels It is to provide an arterial vessel analysis system for determining the blood circulation of the site.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 동맥혈관 분석시스템은 적어도 하나의 신체부위에 장착되고 심장에서 동맥혈관을 거쳐 상기 신체부위로 전달되는 맥파신호를 검출하는 맥파검출장치, 상기 맥파검출장치로부터 검출된 맥파신호에 따라 산출되는 총고조파왜율에 기초하여 동맥혈관의 탄력성과 말초부위의 혈액 순환상태를 판단하는 맥파분석장치를 포함한다.Arterial vessel analysis system of the present invention for achieving the above object is a pulse wave detection device for detecting a pulse wave signal mounted on at least one body part and transmitted from the heart to the body part through the arterial vessels, the pulse wave detection device detected from It includes a pulse wave analysis device for determining the elasticity of the arterial vessels and the blood circulation state of the peripheral portion based on the total harmonic distortion calculated in accordance with the pulse wave signal.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
동맥 내를 혈액이 흐르는 것은 심장의 수축력과 동맥벽의 탄력이 혈액을 누르기 때문이다. 중추 동맥압파는 손가락이나 발가락과 같은 말초에 전달되는 사이에 여러 가지 형태로 파형의 일그러짐이 발생한다. 특히 대동맥의 염증과 동맥경화에 의한 동맥의 협착이나 폐쇄이 있을 경우에는 중추 동맥압파의 전달이 장애를 받아서 맥파 파형의 형상이 변형되어서 나타나다. 이러한 맥파 파형의 변형은 연령과 동맹 경화와 같은 병증에 따라서 다르게 나타난다. 따라서 오래 전부터 한방에서는 요골동맥 부위에서 압맥파를 손가락으로 촉진하여 병증을 판단하는 진단에 사용하였다. 일반적으로 도 1의 14세와 74세의 손가락 맥파, 즉 지첨 맥파 파형과 같이, 나이가 어린 사람과 건강한 사람의 맥파 파형은 변곡점이 뚜렷하고 고조파 성분이 많으나 노인이나 병증이 있는 사람의 맥파 파형은 변곡점의 구분이 어렵고 고조파 성분이 적은 파형의 형태를 가지는 것이 특징이다.Blood flows through the arteries because of the contractile force of the heart and the elasticity of the artery walls. The central arterial pressure wave is distorted in many forms between transmission to the peripheral, such as fingers or toes. In particular, in the case of stenosis or obstruction of the artery by inflammation of the aorta and atherosclerosis, the transmission of the central arterial pressure wave is disturbed and the pulse wave waveform is deformed. The variation of the pulse wave waveform is different depending on the conditions such as age and alliance hardening. Therefore, in the past, oriental medicine has been used for the diagnosis of pathology by promoting pressure pulse in the radial artery. In general, the pulse wave waveforms of young and healthy people have distinct inflection points and many harmonic components, such as 14- and 74-year-old finger pulse waves of FIG. It is characterized by having a waveform form that is difficult to distinguish and that there are few harmonic components.
맥파 파형의 구성은 비교적 고유의 성질을 가지고 있어 각종 생리학적 인자에 의해 맥파 파형이 형성되고 결정된다. 따라서 연령이나 병증의 정도에 따라 변화하는 파형의 모양은 결국 파형에 영향을 미치는 혈역학적인 인자의 주된 변화에 의해 결정된다고 볼 수 있다. 맥파 파형의 변형에 영향을 미치는 혈역학적 인자는 심수축력, 심박출량, 혈액의 밀도, 혈관 저항, 혈류 속도, 동맥압, 그리고 맥파 전달 시간을 들 수 있으며, 이 중에서 특히 "혈관 저항"과 "맥파 전달 시간"은 동맥 혈관의 협착이나 폐색과 관련이 있는 동맥혈관 벽의 신전성, 두께, 그리고 직경과 직접 관련이 있는 정보를 나타낸다.The configuration of the pulse wave waveform has relatively inherent properties, and the pulse wave waveform is formed and determined by various physiological factors. Therefore, the shape of the waveform, which changes according to age or the severity of the disease, may be determined by the main change of hemodynamic factors that affect the waveform. Hemodynamic factors affecting the deformation of the pulse wave waveform include cardiac contractility, cardiac output, blood density, vascular resistance, blood flow rate, arterial pressure, and pulse wave propagation time, in particular "vascular resistance" and "pulse wave delivery". Time "represents information directly related to the extension, thickness, and diameter of the arteriovascular wall associated with narrowing or occlusion of arterial vessels.
따라서, 손가락과 발가락 말초 부위에서 얻어진 맥파 파형의 변형, 즉 왜곡(distortion) 정도를 분석하면 연령이나 병증에 따른 동맥 혈관의 노화 및 경화 정도를 평가하고 분석 할 수 있다.Therefore, by analyzing the deformation, that is, the degree of distortion of the pulse wave waveform obtained at the peripheral portion of the finger and toe, it is possible to evaluate and analyze the degree of aging and hardening of the arterial blood vessel according to age or condition.
일반적으로 비선형 동작에 의해서 일어나는 신호의 일그러짐을 진폭 일그러짐(amplitude distortion) 또는 고조파 일그러짐(harmonic distortion)이라고 한다. 진폭이 일그러진 파형, 즉 파형 변형이 발생된 파형은 주파수 영역에서 기본주파수와 수많은 고조파 성분으로 구성된다. 고조파는 기본주파수(Ef)의 정수배인 주파수(2Ef, 3Ef, 4Ef .)를 갖는 순수 정현파를 말한다. 여기서 파형의 변형 정도를 정량적으로 나타내는 방법이 총고조파왜율(total harmonic distortion : 이하 THD라 칭함)이다. 총고조파왜율은 모든 고조파의 실효값(rms)과 기본파의 실효값(rms)의 비로 정의 된다. 변형이 클수록 총고조파왜율은 큰 값을 나타낸다.In general, signal distortion caused by nonlinear operation is called amplitude distortion or harmonic distortion. Waveforms whose amplitudes are distorted, that is, waveforms in which waveform distortion occurs, consist of fundamental frequencies and numerous harmonic components in the frequency domain. Harmonics are pure sinusoids with frequencies 2Ef, 3Ef, 4Ef. That are integer multiples of the fundamental frequency Ef. The method of quantitatively expressing the degree of distortion of the waveform is a total harmonic distortion (hereinafter referred to as THD). Total harmonic distortion is defined as the ratio of the rms of all harmonics to the rms of the fundamental. The larger the deformation, the larger the total harmonic distortion.
심장 박동에 의한 맥파가 말초부위에 전달되는 과정은 비선형 동작이라고 볼 수 있으며, 결과적으로 연령과 병증에 따른 말초 부위에서의 맥파 파형의 일그러짐, 즉 변형의 정도는 총고조파왜율에 의해서 정량적으로 얻어질 수 있다. The transmission of pulse wave due to the heartbeat to the peripheral part can be regarded as nonlinear motion. As a result, the distortion of the pulse wave at the peripheral part according to age and condition, that is, the degree of deformation can be obtained quantitatively by the total harmonic distortion. Can be.
따라서 본 발명은 주파수 영역에서 용적맥파 신호의 전력스펙트럼(power spectrum) 분석으로부터 얻어진 기본파와 각 고조파 성분의 전력 크기를 이용하여 파형의 변형 정도를 정량적으로 나타내는 총고조파왜율을 구하고, 이 총고조파왜율을 근거하여 연령과 병증에 따른 동맥혈관의 동맥의 탄력성과 말초부위의 혈액 순환상태 정보를 나타내는 용적맥파 신호 파형의 왜곡 정도를 분석하여 동맥 혈관의 탄성도와 말초부위의 혈액 순환정도를 판단하고, 이로부터 동맥혈관의 노화 및 경화 정도를 인식할 수 있는 동맥혈관 분석시스템을 제공한다.Therefore, the present invention obtains the total harmonic distortion that quantitatively represents the degree of deformation of the waveform using the fundamental wave and power magnitude of each harmonic component obtained from the power spectrum analysis of the volume pulse wave signal in the frequency domain, and calculates the total harmonic distortion On the basis of this, the elasticity of the arterial vessels according to age and pathology and the degree of distortion of the volumetric pulse wave signal representing the blood circulation state of the peripheral region are analyzed to determine the elasticity of the arterial vessels and the degree of blood circulation in the peripheral region. Aging and sclerosis of arterial vessels Provide an arterial vessel analysis system that can recognize the degree.
도 2는 본 발명에 따른 동맥혈관 분석시스템의 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 동맥혈관 분석시스템은 6개의 맥파검출기(10), 맥파분석장치(20)를 포함한다.2 is a block diagram of an arterial vessel analysis system according to the present invention. As shown in FIG. 2, the arterial vessel analysis system according to the present invention includes six pulse wave detectors 10 and a pulse wave analyzer 20.
일반적으로 맥파검출기는 광을 방사하는 광원과 반사된 광을 검출하는 검출기로 이루어지며 광원과 검출기의 배열에 따라서 투과식과 반사식으로 구분되어지며, 좌우측 지첨(P1, P1')에 각각 마련된 맥파검출기(10)는 헤모글로빈의 흡광량 변화를 파형으로 기록하는 투과식 맥파검출기이고, 투과식 맥파검출기를 사용할 수 없는 좌우측 요골동맥(P2, P2')과 상완동맥(P3, P3')에 각각 마련된 맥파검출기(10)는 피부 조직위에 광원과 검출기가 평행하게 놓이는 반사식 맥파검출기이다.In general, the pulse wave detector consists of a light source that emits light and a detector that detects reflected light. The pulse wave detector is classified into a transmissive type and a reflective type according to the arrangement of the light source and the detector. The pulse wave detectors are provided on the left and right fingerprints P1 and P1 ', respectively. (10) is a transmissive pulse wave detector for recording the change in absorbance of hemoglobin as a waveform, and the pulse waves provided in the left and right radial arteries P2 and P2 'and the brachial arteries P3 and P3', respectively, in which the transmissive pulse wave detector cannot be used. The detector 10 is a reflective pulse wave detector in which a light source and a detector are placed in parallel on the skin tissue.
이 맥파검출기(10)는 적외광 다이오드(IR LED)와 포토다이오드(Photo Diode ; PD)로 이루어져 있다.The pulse wave detector 10 is composed of an infrared light diode (IR LED) and a photo diode (PD).
맥파분석장치(20)는 도 3과 같이, 맥파신호처리부(21), 전력스펙트럼분석부(22), 기본파의 주파수 및 전력산출부(23), 고조파의 주파수 및 전력산출부(24), 총고조파왜율산출부(25), 동맥혈관탄성도판단부(26)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the pulse wave analyzing apparatus 20 includes a pulse wave signal processor 21, a power spectrum analyzer 22, a frequency and power calculator 23 of a fundamental wave, a frequency and power calculator 24 of a harmonic, The total harmonic distortion calculation unit 25, the arterial vascular elasticity determination portion 26 is included.
맥파신호처리부(21)는 도 4와 같이, 맥파검출기(10)의 포토다이오드(12)(PD)의 전류를 증폭하여 전압으로 변환하는 증폭기(21a)(Amp), DC성분을 제거하는 고역통과여파기(21b)(HPF), 60Hz 전원 노이즈 제거를 위한 대역제거여파기(21c)(Notch filter) 그리고 고주파 신호 성분을 제거하기 위한 저역통과여파기(21d)(LPF), 필터링된 아날로그의 맥파신호를 디지털신호로 변환하는 A/D컨버터(21e)를 포함한다.As shown in FIG. 4, the pulse wave signal processing unit 21 amplifies a current of the photodiode 12 (PD) of the pulse wave detector 10 and converts it into a voltage. Filter 21b (HPF), band remove filter 21c (Notch filter) to remove 60Hz power supply noise, low pass filter 21d (LPF) to remove high frequency signal components, and filter analog pulse wave signal And an A / D converter 21e for converting to a signal.
전력스펙트럼분석부(22)는 맥파신호처리부(21)의 A/D 변환된 출력신호를 1024 Point로 FFT하여 시간영역의 신호를 주파수 영역의 신호로 변환, 맥파 신호의 전력스펙트럼을 분석한다.The power spectrum analyzer 22 converts the A / D-converted output signal of the pulse wave signal processor 21 to 1024 points, converts the signal in the time domain into a signal in the frequency domain, and analyzes the power spectrum of the pulse wave signal.
기본파의 주파수 및 전력산출부(23)는 전력스펙트럼분석부(22)에서 분석된 맥파의 전력스펙트럼에서 가장 전력이 크고 주파수가 낮은 주파수 스펙트럼인, 기본파의 주파수 및 전력을 산출한다.The frequency and power calculation unit 23 of the fundamental wave calculates the frequency and power of the fundamental wave, which is a frequency spectrum having the largest power and the lowest frequency in the power spectrum of the pulse wave analyzed by the power spectrum analyzer 22.
고조파의 주파수 및 전력산출부(24)는 전력스펙트럼분석부(22)에서 분석된 맥파의 전력스펙트럼에서 기본파 주파수의 정수배 주파수 스펙트럼인 각 고조파 성분의 주파수 및 전력을 산출한다.The harmonic frequency and power calculation unit 24 calculates the frequency and power of each harmonic component that is an integer frequency spectrum of the fundamental wave frequency in the power spectrum of the pulse wave analyzed by the power spectrum analyzer 22.
총고조파왜율산출부(25)는 기본파의 주파수 및 전력산출부(23)에서 산출된 기본파의 전력(Ef)값과 고조파의 주파수 및 전력산출부(24)에서 산출된 각 고조파의 전력값들(E1, E2, E3... En)을 다음의 식에 대입하여 총고조파왜율(Total harmonic distortion: 이하 THD라 칭함)값을 산출한다.Total harmonic distortion calculation unit 25 is the frequency of the fundamental wave and the power (Ef) value of the fundamental wave calculated by the power calculation unit 23 and the frequency of the harmonics and the power value of each harmonic calculated by the power calculation unit 24 (E1, E2, E3 ... En) are substituted into the following equation to calculate the total harmonic distortion (hereinafter referred to as THD).
(여기서, THD: 총고조파왜율, Ef: 기본 고조파 전력, E2, E3, ... En : 각 고조파의 전력이다.)(THD: total harmonic distortion, Ef: fundamental harmonic power, E2, E3, ... En: power of each harmonic.)
동맥혈관탄성도판단부(26)는 총고조파왜율산출부(25)에서 산출된 THD값이 연령과 병증에 의해서 미리 설정된 값보다 높으면 동맥혈관의 탄성도와 말초부위의 혈액 순환정도가 높은 것으로 판단하고, THD값이 미리 설정된 값보다 낮으면 동맥혈관의 탄성도와 말초부위의 혈액 순환정도가 낮은 것으로 판단한다.The arterial vascular elasticity determination unit 26 determines that the elasticity of the arterial vessels and the degree of blood circulation in the peripheral region are high when the THD value calculated by the total harmonic distortion calculation unit 25 is higher than the preset value by age and condition. , If the THD value is lower than the preset value, it is determined that the arterial blood vessel elasticity and the peripheral blood circulation are low.
도 5는 본 발명에 따른 동맥혈관 분석시스템에서 총고조파왜율에 따라 동맥혈관의 탄성정도를 판단하는 과정을 설명하기 위한 제어흐름도이다. 도 4를 살펴보면, 좌우측 지첨, 좌우측 요골동맥, 좌우측 상완동맥 중 어느 하나에 마련된 맥파검출기(10)를 통해 그 신체부위에서의 맥파신호를 검출한 후 그 신체부위에서의 맥파신호를 전처리과정을 통해 증폭, 필터링, 디지털값화 한다(100).Figure 5 is a control flow chart for explaining the process of determining the elasticity of the arterial vessels in accordance with the total harmonic distortion in the arterial vessel analysis system according to the present invention. Referring to Figure 4, after detecting the pulse wave signal at the body part through the pulse wave detector 10 provided in any one of the left and right imprint, left and right radial artery, left and right brachial artery through the pre-processing process Amplify, filter, and digitalize (100).
그리고, 증폭 및 필터링된 맥파신호를 주파수영역으로 변환하여 주파수성분을 나타내는 전력스펙트럼 분석으로 분석한다(110).The amplified and filtered pulse wave signal is converted into a frequency domain and analyzed by power spectrum analysis indicating a frequency component (110).
그리고, 분석된 전력스펙트럼에서 기본주파수를 찾고, 이 기본주파수의 전력(Ef)를 추정한다(120).The fundamental frequency is found in the analyzed power spectrum, and the power Ef of the fundamental frequency is estimated (120).
또한, 총고조파왜율 산출에서 요구되는 전체 고조파(2차, 3차, ... n차)요소의 개수를 입력 받는다(130).In operation 130, the total number of harmonics (second, third, ... n-th) elements required for calculating total harmonic distortion is input.
그런 후 입력된 고조파 요소의 개수에 기초하여 각 고조파(2차, 3차, ... n차)의 주파수를 찾고, 찾은 각 고조파 주파수의 전력(E2, E3, ... En)을 추정한다(140).Then, based on the number of harmonic components input, find the frequency of each harmonic (2nd, 3rd, ... nth order), and estimate the power (E2, E3, ... En) of each found harmonic frequency. (140).
작동모드 120과 140에서 기본주파의 전력(Ef)과 각 고조파 주파수의 전력(E2, E3, ... En)을 상술한 다음의 식에 대입하여 총고조파왜율(THD)을 산출한다(150).In operation modes 120 and 140, the total harmonic distortion factor (THD) is calculated by substituting the power Ef of the fundamental frequency and the power E2, E3, ... En of each harmonic frequency in the following equation (150). .
(여기서, THD: 총고조파왜율, Ef: 기본 고조파 전력, E2, E3, ... En : 각 고조파의 전력이다.)(THD: total harmonic distortion, Ef: fundamental harmonic power, E2, E3, ... En: power of each harmonic.)
작동모드 150에서 총고조파왜율(THD)이 산출되면, THD와 동맥혈관의 탄성도와 말초부위의 혈액 순환정도 판단을 위해 연령이나 병증에 따라 미리 설정된 값을 비교하여 THD가 미리 설정된 값보다 크면 동맥혈관의 탄성도와 말초부위의 혈액 순환정도가 높은 것으로 판단하고(170), THD가 미리 설정된 값보다 적으면 동맥혈관의 탄성도와 말초부위의 혈액 순환정도가 낮은 것으로 판단한다(180). 즉, THD가 미리 설정된 값보다 크다는 것은 맥파신호에 고조파 왜곡성분이 그 만큼 많이 포함되어 있다는 것을 의미하고, 이러한 고조파 왜곡성분은 동맥혈관의 탄성정도와말초부위의 혈액 순환정도가 높은 경우에 크게 발생하므로 결국 THD가 높다는 것은 건강하거나, 젊은 사람과 같이 동맥혈관의 탄성정도와 말초부위의 혈액 순환정도가 그 만큼 높다는 것을 의미한다. 또한, THD가 미리 설정된 값보다 적다는 것은 맥파신호에 고조파 왜곡성분이 그 만큼 적게 포함되어 있다는 것을 의미하고, 이러한 고조파 왜곡성분은 동맥혈관의 탄성정도와 말초부위의 혈액 순환정도가 낮은 경우에 적게 발생하므로 결국 THD가 낮을수록 병들거나, 나이든 사람의 경우와 같이 동맥혈관의 탄성정도와 말초부위의 혈액 순환정도가 그 만큼 낮다는 것을 의미한다.When the total harmonic distortion (THD) is calculated in the operation mode 150, the THD and the arterial vessels are compared to preset values according to age or condition to determine the elasticity of blood vessels and peripheral blood circulation. It is determined that the elasticity and the blood circulation of the peripheral portion is high (170), and if the THD is less than the predetermined value, it is determined that the elasticity of the arterial vessels and the blood circulation of the peripheral portion is low (180). In other words, if the THD is larger than the preset value, it means that the harmonic distortion component is included in the pulse wave signal, and such harmonic distortion component is largely generated when the arterial vessel elasticity and the peripheral blood circulation are high. Therefore, high THD means that the elasticity of arterial vessels and blood circulation in the peripheral area are as high as those of healthy or young people. In addition, the lower THD than the preset value means that the harmonic distortion component is included in the pulse wave signal, and such harmonic distortion component is less when the arterial vessel elasticity and the peripheral blood circulation are low. As a result, the lower the THD means that the elasticity of the arterial vessels and the blood circulation in the peripheral area are as low as in sick or older people.
따라서, 맥파신호로부터 산출되는 총고조파왜율(THD)에 따라 연령별 동맥혈관의 탄성도와 말초부위의 혈액 순환정도를 쉽고도 정확하면서도 세부적으로 판단할 수 있고, 이 동맥혈관의 탄성도로부터 노화 및 동맥경화정도를 알 수 있다.Therefore, according to the total harmonic distortion (THD) calculated from the pulse wave signal, the elasticity of arterial blood vessels and the degree of blood circulation in the peripheral region can be easily and accurately determined in detail according to the age. You can see the degree.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 심장박장에 의하여 동맥혈관을 거쳐 신체부위에 전달되는 맥파 파형의 변형 정도를 주파수 영역에서 고조파 성분으로 분석하여 동맥혈관의 탄력성과 말초부위의 혈액 순환상태를 판단함으로써 동맥 혈관의 탄성변화와 말초부의 혈액 순환상태를 정확하고도 세부적으로 파악할 수 있어 연령별 노화 및 동맥경화정도를 쉽고도 정확하게 알 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention determines the elasticity of the arterial vessels and the blood circulation state of the peripheral region by analyzing the degree of deformation of the pulse wave waveform transmitted to the body region through the arterial vessel by the heart beat in the frequency domain. Therefore, it is possible to grasp the elasticity change of the arterial vessels and the blood circulation state of the peripheral part accurately and in detail, so that it is easy and accurate to know the degree of aging and arteriosclerosis by age.
도 1은 14세와 74세의 맥파 파형을 보인 그래프이다.1 is a graph showing pulse wave waveforms at 14 and 74 years of age.
도 2는 본 발명에 따른 동맥혈관 분석시스템의 구성도이다.2 is a block diagram of an arterial vessel analysis system according to the present invention.
도 3은 도 2의 맥파분석장치에 대한 제어블록도이다.FIG. 3 is a control block diagram of the pulse wave analyzing apparatus of FIG. 2.
도 4는 도 3의 맥파신호처리부의 제어블록도이다.4 is a control block diagram of the pulse wave signal processor of FIG. 3.
도 5는 본 발명에 따른 동맥혈관 분석시스템에서 총고조파왜율에 따라 동맥혈관의 탄성정도와 말초부위의 순환상태를 판단하는 과정을 설명하기 위한 제어흐름도이다.5 is a control flowchart illustrating a process of determining the elasticity of the arterial vessels and the circulatory state of the peripheral portion in accordance with the total harmonic distortion in the arterial vessel analysis system according to the present invention.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명** Description of the code for the main functions of the drawings
10 : 맥파검출기 20 : 맥파분석장치10: pulse wave detector 20: pulse wave analysis device
21 : 맥파신호처리부 22 : 전력스펙트럼분석부21: pulse wave signal processing unit 22: power spectrum analysis unit
23 : 기본파의 주파수 및 전력산출부23: frequency and power calculation unit of the fundamental wave
24 : 고조파의 주파수 및 전력산출부24: harmonic frequency and power calculation unit
25 : 총고조파왜율산출부25: total harmonic distortion calculation unit
26 : 동맥혈관탄성도판단부26: arterial vascular elasticity determination
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2003
- 2003-12-29 KR KR1020030098958A patent/KR20050067923A/en not_active Application Discontinuation
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