KR20050117299A - 청진신호를 처리하기 위한 전자청진방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존의 청진기를 전자화한 전자청진시스템을 일반적인 컴퓨터에서 사용할 수 있는 소프트웨어를 이용해서 환자의 청진신호를 처리할 수 있도록 된 전자청진방법으로, 환자의 청진신호를 유선 또는 무선을 통하여 병원에서 일상적으로 사용되고 있는 컴퓨터와 연결시켜, 청진신호의 잡음제거, 증폭 그리고 하드웨어로는 구현이 불가능했던 이상적인 필터 특성의 구현을 가능하게 함으로써, 원하는 청음대역만의 청음신호를 스피커를 통하여 듣고, 화상을 통하여 그래프 출력을 병행하여 환자와 함께 보고 들을 수 있으며, 컴퓨터 파일로 저장할 수 있도록 된 전자청진방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 전자청진방법은, 환자의 상태를 청진할 것인지 아니면 이전에 저장되어 있던 청진음을 재생해서 다시 들을 것인지를 선택하는 단계와; 재생 선택시 의사측 컴퓨터에 저장되어 있는 현재 진찰하고자 하는 환자의 청진음 파일을 불러와서 재생시켜 들음과 더불어 그래프로 출력하는 단계; 청진센서를 통해 얻어진 청진정보를 의사측 컴퓨터의 입력단자에서 입력받아, 청음신호를 디지털신호로 변환시키기 위한 A/D변환기의 샘플링율을 선택하는 단계; 심음기능 또는 폐음기능을 선택한 다음 심음기능을 선택해서 청진하고자 할 경우에는 심음대역에 대한 필터계수를 조절하고, 폐음기능을 선택해서 청진하고자 할 경우에는 폐음대역에 대한 필터계수를 조절하는 단계; 디지털신호로 변환된 청진신호를 필터링하고, 필터링된 청진신호를 스피커를 통해 청취함과 더불어 화면상의 그래프로 출력하는 단계; 청진음을 녹음을 할 것인지를 선택해서, 녹음을 하고자 할 경우에는 녹음시간을 선택하고, 선택된 녹음시간에 해당하는 시간 만큼 파일로 녹음해서 청진음을 파일로 저장하는 단계 및; 녹음을 원하지 않고 환자의 다른 부위를 청진하거나 다른 환자를 진료하고자 할 경우에는 청진 진찰 계속을 선택하고, 청진 진찰을 계속하지 않을 경우에는 프로그램을 종료하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

청진신호를 처리하기 위한 전자청진방법{AN ELECTRONIC AUSCULTATION METHOD FOR PROCESSING AUSCULTATION SIGNAL}

본 발명은 기존의 청진기를 전자화한 전자청진시스템을 일반적인 컴퓨터에서 사용할 수 있는 소프트웨어를 이용해서 환자의 청진신호를 처리할 수 있도록 된 전자청진방법으로, 특히 청진신호를 유선 또는 무선을 통하여 병원에서 일상적으로 사용되고 있는 컴퓨터와 연결시켜, 청진신호의 잡음제거, 증폭 그리고 하드웨어로는 구현이 불가능했던 이상적인 필터 특성의 구현을 가능하게 함으로써, 원하는 청음대역만의 청음신호를 스피커를 통하여 듣고, 화상을 통하여 그래프 출력을 병행하여 환자와 함께 보고 들을 수 있으며, 컴퓨터 파일로 저장할 수 있도록 된 청진신호를 처리하기 위한 전자청진방법에 관한 것이다.

현재, 의사가 환자의 진료 현장에서 사용하고 있는 재래식 혹은 전자식 청진기는 환자의 청진 소견을 실제음이나 전자음에 의해 청진기의 머리에 해당되는 집음부에서부터 튜브를 통하여 의사의 귀까지 전달하도록 되어 있어, 결과적으로 청진음은 이를 시행하는 의사만 들을 수 있도록 되어 있다.

따라서, 이는 점차 증가되어 가고 있는 환자들의 자신의 질병에 대한 정보 욕구를 해소하지 못하고 있으며, 의사 또한 자신이 진찰한 환자에게 질병에 관한 객관적인 소견을 제공하지 못하고 있는 실정이다.

또한, 의과대학생들의 임상 실습시, 외래 진료에서 실제 교육적으로 의미가 있는 환자에게서 청진음을 듣기 위해서, 여러 명의 학생이 교수의 지도하에 한 환자에게서 각기 청진을 시행하고 있다. 이는 교육을 위해서 불가피한 일이기는 하지만 당하는 환자나 이를 시행하는 학생들 모두에게 부담이 되고 있다.

이와 더불어 의사 일인이 하루에 진료하는 환자가 100명 가까이 되는 우리 나라의 의료 현실에서, 청진음과 주위의 다른 소리의 유입을 차단하기 위해서 귀에 밀착되도록 압박하게 되어 있는 기존 청진기 구조에 의해서 이를 장시간 사용할 때 의사들이 받게 되는 불편함과 귀의 통증은 실제로 아주 큰 고통이 되고 있다.

현재, 이와 같은 문제를 해결하기 위해 청진신호를 집음하고, 이 신호에 대한 잡음제거 및 증폭등의 기능을 수행할 수 있는 전자청진기의 개발과 상용화가 상당히 이루어지고 있다. 그러나, 현재 상용화되고 있는 전자청진기는 원하는 주파수 대역의 청음을 위해 필터를 구현해야 하는데, 아날로그회로는 컷오프(cutoff) 특성이 그리 좋지 못하고, 이를 좋게 하기 위해서는 차수를 높여야 하지만, 차수를 높이기 위해서는 소자가 더 많이 필요로 되어 소형화에 문제가 있게 된다. 따라서, 디지털화를 통한 신호처리를 위해 A/D변환기와 D/A변환기, 그리고 ASIC 등의 반도체소자를 사용함으로써 성능을 높이고 있지만 이는 개발의 어려움과 제품이 고가라는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 기존의 청진기를 전자화한 전자청진시스템을 일반적인 컴퓨터에서 사용할 수 있는 소프트웨어를 이용해서 환자의 청진신호를 처리하고, 특히 청진신호를 유선 또는 무선을 통하여 병원에서 일상적으로 사용되고 있는 컴퓨터와 연결시켜, 청진신호의 잡음제거, 증폭 그리고 하드웨어로는 구현이 불가능했던 이상적인 필터 특성의 구현을 가능하게 함으로써, 원하는 청음대역만의 청음신호를 스피커를 통하여 듣고, 화상을 통하여 그래프 출력을 병행하여 환자와 함께 보고 들을 수 있으며, 컴퓨터 파일로 저장할 수 있도록 된 청진신호를 처리하기 위한 전자청진방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자청진방법은, 환자의 청진결과에 대한 청음정보를 얻기 위한 전자청진기(10)와; 이 전자청진기(10)로부터 출력된 환자의 상태와 관련된 디지털 데이터가 유선 또는 무선으로 입력단자(IN)로 입력되고, 내장된 사운드카드와 소프트웨어를 통해 환자의 상태와 관련된 청진음을 청각 또는 시각 데이터로 출력하는 컴퓨터(20); 이 컴퓨터(20)로부터 출력된 데이터를 인가받아 청각적으로 들을 수 있도록 하는 스피커(21) 및; 상기 컴퓨터(20)로부터 청진음에 대한 그래프파형 및 분석파형을 시각적으로 볼 수 있도록 하는 모니터(22)를 구비하여 구성된 전자청진 시스템을 이용해서, 청진신호에 대한 신호처리를 수행하는 전자청진방법에 있어서, 상기 전자청진방법이, 환자의 상태를 청진할 것인지, 아니면 이전에 저장되어 있던 청진음을 재생해서 다시 들을 것인지를 선택하는 단계와; 재생 선택시 의사측 컴퓨터에 저장되어 있는 현재 진찰하고자 하는 환자의 청진음 파일을 불러와서 재생시켜 들음과 더불어 그래프로 출력하는 단계; 청진센서를 통해 얻어진 청진정보를 의사측 컴퓨터의 입력단자에서 입력받아, 청음신호를 디지털신호로 변환시키기 위한 A/D변환기의 샘플링율을 선택하는 단계; 심음기능 또는 폐음기능을 선택한 다음 심음기능을 선택해서 청진하고자 할 경우에는 심음대역에 대한 필터계수를 조절하고, 폐음기능을 선택해서 청진하고자 할 경우에는 폐음대역에 대한 필터계수를 조절하는 단계; 디지털신호로 변환된 청진신호를 필터링하고, 필터링된 청진신호를 스피커를 통해 청취함과 더불어 화면상의 그래프로 출력하는 단계; 청진음을 녹음을 할 것인지를 선택해서, 녹음을 하고자 할 경우에는 녹음시간을 선택하고, 선택된 녹음시간에 해당하는 시간 만큼 파일로 녹음해서 청진음을 파일로 저장하는 단계 및; 녹음을 원하지 않고 환자의 다른 부위를 청진하거나 다른 환자를 진료하고자 할 경우에는 청진 진찰 계속을 선택하고, 청진 진찰을 계속하지 않을 경우에는 프로그램을 종료하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

(실시예)

이하, 예시도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전자청진시스템의 블록도이다.

진료를 원하는 환자에게 의사가 청진정보를 얻고자 하는 환자의 신체 부위에 청진센서(1)를 접촉하면, 청진센서(1)로부터 환자의 상태와 관련된 청진 결과가 청음정보로서 발생되고, 이와 같이 발생된 청음정보는 청음입력부(2)로 입력된다.

청음입력부(2)로 입력된 청음정보는 필터(3)에 인가되어 잡음이 제거되고, 필터(3)에 의해 잡음이 제거된 청음정보는 증폭기(4)에 인가되어 소정 크기의 신호로 증폭된다.

이와 같이 증폭기(4)에 의해 증폭된 아날로그 청음정보는 A/D변환기(5)에 입력되어 디지털 데이터 신호로 변환된다.

이와 같이 디지털 데이터로 변환된 환자의 청음정보는 변조기(6)로 입력되어 컴퓨터로 청음정보를 전송할 수 있도록 변조된다.

이와 같이 구성된 전자청진기(10)의 출력은 컴퓨터로 출력되어 환자의 상태와 관련된 디지털 데이터를 컴퓨터를 통해 판단할 수 있도록 된다.

도 2는 도 1에 도시된 전자청진기를 이용한 전자청진시스템의 블록도를 나타낸 것이다.

도 1에서 설명한 전자청진기(10)로부터 출력된 환자의 상태와 관련된 청음정보가 유선으로 컴퓨터(20)의 입력단자(IN)에 입력된다. 여기서, 컴퓨터(20)의 입력단자(IN)는 컴퓨터(20)에 내장된 사운드카드의 마이크 입력이나 라인-인(LINE-IN)이 될 수 있고, USB포트가 될 수도 있다. 청음정보를 인가받은 컴퓨터(20)에서는 본 발명의 전자청진 프로그램에 따라 청음정보신호에 대한 잡음제거 및 증폭, 그리고 주파수 필터링 등의 신호처리 기능을 수행하게 된다.

이와 같이 신호처리된 청음정보는 스피커(21)와 모니터(22)를 통해 출력되어 의사가 환자와 함께 환자의 청진음을 청각적으로 듣거나, 시각적으로 볼 수 있게 되고, 이를 토대로 의사는 환자의 상태를 파악할 수 있게 된다.

또한, 이 청진음을 파일로 저장할 수도 있고, 이미 저장되어 있는 현재 진찰환자의 이전의 청진음의 재생을 통해 병세의 진척상황을 쉽게 설명할 수도 있으며, 유사한 병세를 지닌 환자와의 비교 분석, 또는 정상인 사람의 청진음과도 비교 분석해가며 환자의 알고자 하는 욕구를 충족시켜 줌으로써 의사와 환자와의 신뢰감을 얻을 수 있다.

도 3은 전자청진기와 의사측 컴퓨터를 무선으로 연결한 전자청진시스템의 블록도를 나타낸 것으로, 무선으로 연결되는 것 외에는 도 2의 정자청진시스템과 동일하게 동작한다.

본 실시예는 도 1에서 설명한 전자청진기(10)로부터 출력된 환자의 상태와 관련된 디지털 데이터가 전자청진기(10)의 변조기(6)에서 변조되어 송신안테나(11)를 통해 의사측 컴퓨터(20)의 수신안테나(12)로 전송되도록 된 것이다.

즉, 의사는 환자의 상태와 관련된 디지털 데이터를 무선으로 전송받은 후, 도 2에서 설명한 바와 같이 스피커(21) 또는 모니터(22)를 통해 의사가 환자의 청진음을 청각적으로 듣거나, 시각적으로 볼 수 있게 되고, 이를 토대로 의사는 환자의 상태를 파악할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 소프트웨어로 구현된 전자청진시스템을 이용하여 환자를 진료하는 전자청진방법의 플로우차트이다.

의사가 환자와 진료 및 상담을 하게 되는 경우, 먼저 전원이 켜져 있는 컴퓨터에서 본 발명에 따른 프로그램을 실행시킨 후, 환자의 상태를 청진할 것인지, 아니면 이전에 저장되어 있던 청진음을 재생해서 다시 들을 것인지를 선택하게 된다(단계 1). 이 때 재생을 선택하게 되면, 의사는 의사측 컴퓨터(20)에 미리 저장되어 있는 현재 진찰하고자 하는 환자의 청진음 파일을 불러와서(단계 2), 이를 재생시켜 들음과 더불어 그래프로 출력을 하면서 환자와 상담을 하게 된다(단계 3). 이 때, 의사는 환자에게 보다 자세한 설명을 위해 유사한 병세를 지닌 환자의 청진음이나 정상적인 사람의 청진음 등을 비교해서 들려줌으로써 환자가 병세를 용이하게 이해할 수 있도록 하여 의사와 환자 상호간의 신뢰감을 얻을 수 있게 된다.

단계 3 이후, 현재 진찰하고자 하는 환자의 청진음 파일을 다시 재생할 것인지, 아니면 청진을 할 것인지를 선택하고, 다시 재생을 하고자 할 경우에는 단계 2로 돌아가 재생 수순을 다시 수행하고, 청진을 하고자 할 경우에는 단계 5로 진행한다(단계 4).

이어, 진료환자의 청진 진찰을 하고자 할 경우에는, 청진센서(10)를 통해 얻어진 청진정보를 도 2와 같은 유선으로 연결되는 전자청진시스템이나 도 3과 같은 무선으로 연결되는 전자청진시스템에 의하여 의사측 컴퓨터(20)의 입력단자로 입력받고, 이와 같이 입력받은 청음신호를 디지털신호로 변환시키기 위한 A/D변환기의 샘플링율을 선택하게 된다(단계 5). 일반적인 사운드카드를 이용하게 되는 경우, 사운드카드의 샘플링율은 8kHz 내지 48kHz까지의 범위에서 선택이 가능하게 되어 있다. 샘플링율을 선택한 후에는 청진 진찰을 하기 위한 기능을 선택하게 되는데, 여기서는 심음기능과 폐음기능을 선택해서 청진할 수 있도록 되어 있다(단계 6). 이는 심장이 움직이는 소리의 주파수대역과 허파소리의 주파수대역이 다르기 때문에, 이 주파수대역을 밴드패스필터링 하기 위한 디지털필터의 계수값을 선택하기 위한 것이다. 보통 심음은 신호성분이 20Hz 내지 200Hz의 주파수대역에 위치하고, 폐음은 신호성분이 100Hz 내지 500Hz의 주파수대역에 위치하게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 소프트웨어로 구현되는 전자청진시스템은 인체 내의 다른 장기의 소리를 듣기 위해서 부가적인 회로를 구현하지 않고서도 소프트웨어적으로 필터의 계수값만을 설정해주면, 그 주파수대역의 밴드패스필터가 용이하게 구현될 수 있다는 장점이 있다.

한편, 다른 장기의 주파수대역은 보통 가청주파수 이내인 20Hz 내지 100Hz 범위인 것으로 알려져 있다.

또한, 필터링 성능을 높이기 위해서 높은 차수의 필터를 구현함에 있어 소자를 이용한 회로설계로는 상당한 어려움과 청진기의 소형화에도 많은 문제점이 있다. 그러나, 소프트웨어로는 이상적인 필터를 구현하는 것이 그리 어려은 문제가 되지 않는 바, 여기서 소프트웨어로 구현되는 필터는 FIR, IIR 등의 필터구현방식에 제한받지 않고 어떠한 방식으로도 구현이 가능하다.

단계 6에서 심음기능을 선택해서 청진하고자 할 경우에는 단계 7에서 심음대역에 대한 필터계수를 조절하고, 단계 6에서 폐음기능을 선택해서 청진하고자 할 경우에는 단계 8에서 폐음대역에 대한 필터계수를 조절한다. 이와 같이 샘플링율과 필터계수가 조절되어 선택되면, 디지털신호로 변환된 청진신호를 필터링하고(단계 9), 이와 같이 필터링된 청진신호를 스피터를 통해 청취하고, 또한 화면상의 그래프로 출력하게 된다(단계 10). 이 때, 모니터에 디스플레이되는 화면상에서 스피커로 출력되는 음파의 크기를 조절할 수 있다. 이어, 이러한 청진음을 녹음을 할 것인지를 선택하고(단계 11), 녹음을 하고자 할 경우에는 녹음시간을 선택하고(단계 12), 선택된 녹음시간에 해당하는 시간 만큼 파일로 녹음이 되어 청진음을 파일로 저장한다(단계 13). 한편, 단계 11에서 녹음을 원하지 않고 환자의 다른 부위를 청진하거나 다른 환자를 진료하고자 할 경우에는, 단계 14에서 청진 진찰 계속을 선택하여 상기한 수순에 따라 청진 진찰을 계속 수행하고, 청진 진찰을 계속하지 않을 경우에는 프로그램이 종료된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 일반적인 컴퓨터를 이용해서 소프트웨어로 전자청진 시스템을 구현함으로써 하드웨어로 구현시 어려웠던 높은 차수의 필터 구현의 문제점이나, 고가의 개발비용, 밧데리와 같은 전원 문제를 해결하고, 청진신호에 대한 파형분석, 주파수 분석 등의 다양한 분석을 통한 진료의 정확성, 그리고 청진음의 저장과 재생을 보다 쉽게 구현할 수 있게 된다.

또한, 전자청진시스템을 사용하여 환자의 청진음을 컴퓨터의 스피커와 모니터를 통하여 시각적 또는 청각적으로 보고 들을 수 있을 뿐만이 아니라, 기존의 청진기로 진찰시, 의사만 들을 수 있었던 청진음을 의사뿐만 아니라 환자나 보호자도 직접 보고 들을 수 있어 근래 급증하고 있는 환자를 비롯한 일반인들의 건강정보 취득에 대한 욕구를 충족시켜 줄 수 있게 된다.

또한, 환자도 본인의 청진음을 직접 보고 청취함으로써 진찰한 의사의 간단한 설명을 통하여 스스로의 병세에 대한 객관적인 확인과 경과 관찰 등이 가능하게 된다.

더욱이, 임상 실습을 하고 있는 의과대학생들에게도 똑같이 적용될 수 있어 교육과 실습을 위해서 한 환자에게 여러 명의 의사나 학생이 청진을 시행하는 불편을 없앨 수 있다.

또한, 의사들이 환자의 청진음을 듣기 위해서 사용해야만 하는 청진기를 귀에 꼽을 필요가 없게 됨으로써 기존 청진기의 장시간 사용으로 인해 의사들이 매일 겪게 되는 귀의 통증과 불편함을 예방할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 전자청진기의 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 전자청진시스템의 블록도,

도 3은 전자청진기와 의사측 컴퓨터를 무선으로 연결한 전자청진시스템의 블록도,

도 4는 본 발명에 따른 소프트웨어로 구현된 전자청진시스템을 이용하여 환자를 진료하는 전자청진방법의 플로우차트이다.

1 --- 청진센서

2 --- 청음입력부

3 --- 필터

4 --- 증폭기

5 --- A/D변환기

6 --- 변조기

10 --- 전자청진기

11--- 송신안테나

12 --- 수신안테나

20 --- 의사측 컴퓨터

21 --- 스피커

22 --- 모니터

Claims (1)

1. 환자의 청진결과에 대한 청음정보를 얻기 위한 전자청진기(10)와; 이 전자청진기(10)로부터 출력된 환자의 상태와 관련된 디지털 데이터가 유선 또는 무선으로 입력단자(IN)로 입력되고, 내장된 사운드카드와 소프트웨어를 통해 환자의 상태와 관련된 청진음을 청각 또는 시각 데이터로 출력하는 컴퓨터(20); 이 컴퓨터(20)로부터 출력된 데이터를 인가받아 청각적으로 들을 수 있도록 하는 스피커(21) 및; 상기 컴퓨터(20)로부터 청진음에 대한 그래프파형 및 분석파형을 시각적으로 볼 수 있도록 하는 모니터(22)를 구비하여 구성된 전자청진 시스템을 이용해서 청진신호에 대한 신호처리를 수행하는 전자청진방법에 있어서,

   상기 전자청진방법이,

   환자의 상태를 청진할 것인지 아니면 이전에 저장되어 있던 청진음을 재생해서 다시 들을 것인지를 선택하는 단계와;

   재생 선택시 의사측 컴퓨터에 미리 저장되어 있는 현재 진찰하고자 하는 환자의 청진음 파일을 불러와서 재생시켜 들음과 더불어 그래프로 출력하는 단계;

   청진센서를 통해 얻어진 청진정보를 의사측 컴퓨터의 입력단자에서 입력받아, 청음신호를 디지털신호로 변환시키기 위한 A/D변환기의 샘플링율을 선택하는 단계;

   심음기능 또는 폐음기능을 선택한 다음 심음기능을 선택해서 청진하고자 할 경우에는 심음대역에 대한 필터계수를 조절하고, 폐음기능을 선택해서 청진하고자 할 경우에는 폐음대역에 대한 필터계수를 조절하는 단계;

   디지털신호로 변환된 청진신호를 필터링하고, 필터링된 청진신호를 스피커를 통해 청취함과 더불어 화면상의 그래프로 출력하는 단계;

   청진음을 녹음을 할 것인지를 선택해서, 녹음을 하고자 할 경우에는 녹음시간을 선택하고, 선택된 녹음시간에 해당하는 시간 만큼 파일로 녹음해서 청진음을 파일로 저장하는 단계 및;

   녹음을 원하지 않고 환자의 다른 부위를 청진하거나 다른 환자를 진료하고자 할 경우에는 청진 진찰 계속을 선택하고, 청진 진찰을 계속하지 않을 경우에는 프로그램을 종료하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 청진신호를 처리하기 위한 전자청진방법.