KR20090127517A - Heart monitoring system - Google Patents
Heart monitoring system Download PDFInfo
- Publication number
- KR20090127517A KR20090127517A KR1020080053540A KR20080053540A KR20090127517A KR 20090127517 A KR20090127517 A KR 20090127517A KR 1020080053540 A KR1020080053540 A KR 1020080053540A KR 20080053540 A KR20080053540 A KR 20080053540A KR 20090127517 A KR20090127517 A KR 20090127517A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- pulse wave
- blood
- heart
- cardiac output
- blood pressure
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
- A61B5/02108—Measuring pressure in heart or blood vessels from analysis of pulse wave characteristics
- A61B5/02125—Measuring pressure in heart or blood vessels from analysis of pulse wave characteristics of pulse wave propagation time
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/02007—Evaluating blood vessel condition, e.g. elasticity, compliance
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/02028—Determining haemodynamic parameters not otherwise provided for, e.g. cardiac contractility or left ventricular ejection fraction
- A61B5/02035—Determining blood viscosity
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
- A61B5/742—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means using visual displays
- A61B5/743—Displaying an image simultaneously with additional graphical information, e.g. symbols, charts, function plots
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Physiology (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 심장 모니터링 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 측정이 쉽고 간편하면서 저렴한 비탐침 방법으로 압력을 측정하고 혈액의 점도가 고려된 심장의 P-V(압력-부피) 선도를 구하여, 혈관 질환을 예측할 수 있는 심장 모니터링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cardiac monitoring device. More specifically, the present invention relates to a cardiac monitoring device. And a cardiac monitoring device.
현재 동맥경화 등에 의한 혈관질환을 예측하기 위해 혈압 측정이나 초음파 또는 MRI를 이용하고 있다.Currently, blood pressure measurement, ultrasound or MRI is used to predict vascular diseases caused by arteriosclerosis.
그러나 초음파나 MRI를 이용한 진단법은 그 진단에 적지 않은 비용이 소모되고, 혈압 측정법은 수축기와 이완기의 혈압을 이용하여 측정하여 비교적 측정이 용이하나 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다.However, the diagnostic method using ultrasound or MRI consumes a lot of costs, and the blood pressure measurement method is relatively easy to measure by measuring the blood pressure of the systolic and diastolic groups, but has a disadvantage in reliability.
또한 종래의 방법에 있어서, 파형만 이용하여 동맥경화를 예측하는 것은 오류를 야기할 수 있다. 동맥경화 등 혈관질환을 가지고 있는 사람들은 혈전이 증가하고 혈액 내 LDL 또는 콜레스테롤이 증가하여 혈액이 상당히 끈적끈적할 것이다. 즉 정상인의 경우보다는 혈액의 점도가 높기 때문에 이에 대한 보정이 반드시 필요하지만 종래의 방법은 이를 전혀 고려하고 있지 않다.In addition, in the conventional method, predicting atherosclerosis using only the waveform may cause an error. People with vascular diseases, such as atherosclerosis, will have an increased blood clot and an increase in LDL or cholesterol in the blood, making the blood very sticky. That is, since the viscosity of the blood is higher than that of the normal person, correction is necessary but the conventional method does not consider this at all.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 측정이 쉽고 간편하면서도 저렴한 비탐침 방법으로 인체의 압력파형과 혈액의 점도를 측정하여 심장의 크기, 심장의 수축성(contractility), 심장의 출력, P-V 선도를 계산하여 혈관질환을 예측할 수 있는 심장 모니터링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, by measuring the pressure waveform and blood viscosity of the human body in a simple, easy and inexpensive non-probe method, the size of the heart, contractility of the heart (contractility), An object of the present invention is to provide a cardiac monitoring device capable of predicting vascular disease by calculating output and PV diagrams.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따라서 혈관 질환을 예측하는데 이용되는 심장 모니터링 장치가 제공되는데, 상기 장치는 측정 대상의 소정 부위에 부착되는 하나 이상의 센서와, 상기 센서로부터 제공되는 신호를 처리하기 위한 제어 장치로서, 상기 센서)가 측정한 맥파 신호를 수신하여 증폭하고, 상기 신호에 포함된 잡음을 제거하며, 상기 신호를 디지털 맥파 신호로 변환하는 기능을 갖고 있는 제어 장치와, 상기 제어 장치로부터 전달되는 디지털 맥파 신호를 이용하여 심장출력을 계산하고, 심장의 상태를 숫자와 그림(심장의 P-V 선도)을 디스플레이 하도록 구성된 프로그램이 설치된 연산 및 디스플레이 장치를 포함하고, 상기 센서와 제어 장치 및 연산 및 디스플레이 장치는 유선으로 상호 연결되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, according to the present invention there is provided a cardiac monitoring device for use in predicting vascular disease, the device comprising one or more sensors attached to a predetermined area of the object to be measured, and processing the signal provided from the sensor A control device for receiving and amplifying a pulse wave signal measured by the sensor, removing noise contained in the signal, and converting the signal into a digital pulse wave signal; A calculation and display device with a program configured to calculate cardiac output using the transmitted digital pulse wave signal, and to display the state of the heart and displaying figures and figures (PV diagram of the heart); The display device may be interconnected by wire.
본 발명에 있어서, 상기 프로그램은 상기 디지털 맥파들(압력파형)의 시간차를 이용하여 맥파의 전달시간을 계산하고, 시간에 따른 압력파형의 특성을 계산하여 모델링으로부터 혈류량을 계산하고, 점성 모델을 이용하여 혈액의 점도를 반영하여 심장 출력의 수학적 모델을 통해 심장출력을 계산한 후, 상기 계산된 값들을 이용하여, 좌심실과 대동맥의 상관관계를 통해 P-V 선도를 구해 디스플레이 하도록 구성된 명령어들을 포함한다.In the present invention, the program calculates the propagation time of the pulse wave using the time difference of the digital pulse wave (pressure waveform), calculates the blood flow from the modeling by calculating the characteristics of the pressure waveform over time, using a viscosity model And calculating the cardiac output through a mathematical model of the cardiac output by reflecting the viscosity of the blood, and using the calculated values, calculating and displaying a PV diagram through the correlation between the left ventricle and the aorta.
한 가지 실시 예에 있어서, 심장 출력은 대동맥과 상완동맥의 압력파형의 차와 혈류량의 곱으로 결정이 된다. 따라서 비탐침적인 방법으로 혈류량을 예측하는 것은 매우 어려운 일이다. 따라서 본 특허에서 상기 압력파형과 맥파전달시간 사이의 선형회귀분석을 통해 계산되며, 심장의 출력은 다음의 수학식을 통해 계산된다.In one embodiment, the cardiac output is determined by the product of the difference in the pressure waveform of the aorta and the brachial artery and the blood flow. Therefore, it is very difficult to predict blood flow in a non-probe way. Therefore, in the present patent, it is calculated through the linear regression analysis between the pressure waveform and pulse wave propagation time, the output of the heart is calculated through the following equation.
상기 식에서, Where
p1(t)= 대동맥에서의 혈압,p 1 (t) = blood pressure in the aorta,
Q1(t)= 심장에서 토출되고 말초혈관계를 통하여 흘러가는 혈류량,Q 1 (t) = blood flow discharged from the heart and through the peripheral blood system,
QIN(t) = 심장의 좌심실(Left Ventricle)에서 토출된 혈류량,Q IN (t) = volume of blood discharged from the left ventricle of the heart,
QIN(t)-Q1(t) = 대동맥에 저장된 혈류량, Q IN (t) -Q 1 (t) = blood flow stored in the aorta,
C1 = proximal compliance, C 1 = proximal compliance,
z1: 전체 동맥계에 대한 특성 크기,z1: characteristic size for the entire arterial system,
τy: 항복 응력,τ y : yield stress,
R : 혈관의 반경,R: radius of blood vessels,
k : 상수값, k: constant value,
T = 심장 박동 주기 T = heart rate cycle
를 나타낸다.Indicates.
본 발명의 다른 실시 예에 따라서, 혈관 질환을 예측하는데 이용되는 심장 모니터링 장치가 제공되는데, 상기 장치는 측정 대상의 소정 부위에 부착되는 하나 이상의 센서와, 상기 센서로부터 제공되는 신호를 처리하기 위한 제어 장치로서, 상기 센서가 측정한 맥파 신호를 수신하여 증폭하고, 상기 신호에 포함된 잡음을 제거하며, 상기 신호를 디지털 맥파 신호로 변환하는 기능을 갖고 있는 제어 장치를 포함하고, 상기 제어 장치는 상기 디지털 맥파 신호를 이용하여 심장 출력을 계 산하고, 심장의 P-V 선도를 계산하여 디스플레이 하도록 프로그램 된 제어부를 포함하고, 상기 계산된 P-V 선도를 유선 커넥터를 통해 연결된 외부의 디스플레이 장치에 전송하여 디스플레이 하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a cardiac monitoring device used for predicting vascular disease, wherein the device is one or more sensors attached to a predetermined portion of the object to be measured, and a control for processing a signal provided from the sensor An apparatus, comprising: a control device having a function of receiving and amplifying a pulse wave signal measured by the sensor, removing noise included in the signal, and converting the signal into a digital pulse wave signal, wherein the control device comprises: A control unit programmed to calculate cardiac output using a digital pulse wave signal, calculate and display a PV diagram of the heart, and to transmit and display the calculated PV diagram to an external display device connected through a wired connector. It is characterized by.
한 가지 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 디지털 맥파의 파형의 시간차를 이용하여 맥파전달시간을 계산하고, 이를 통해 맥파전달속도와 혈압을 계산하고, 점성 모델을 이용하여 혈액의 점도를 계산하고, 이들을 이용하여 심장 출력의 수학적 모델을 통해 심장 출력을 계산한 후, 상기 계산된 값들을 이용하여, 좌심실과 대동맥의 상관관계를 통해 P-V 선도를 구하도록 프로그래밍 될 수 있고, 상기 맥파전달시간은 맥파의 특징점 검출을 통해 계산될 수 있다.In one embodiment, the control unit calculates the pulse wave propagation time using the time difference of the waveform of the digital pulse wave, calculates the pulse wave transmission rate and blood pressure through this, calculates the viscosity of the blood using the viscosity model, After calculating the cardiac output using a mathematical model of the cardiac output using them, the calculated values can be programmed to obtain the PV plot through the correlation of the left ventricle and the aorta, and the pulse wave propagation time is Can be calculated through feature point detection.
본 발명에 따르면 심장질환과 같은 질환을 MRI 등과 같은 고가의 장비를 이용하지 않고, 단순히 측정 대상의 맥파만을 측정한 후, 이를 통해, 맥파전달시간, 맥파전달속도, 혈압, 점도 등을 계산하여 심장 출력을 계산한 후, 심장의 P-V 선도를 그려 디스플레이하며, 측정 대상의 건강 상태를 손쉽게 확인할 수가 있다.According to the present invention, without using expensive equipment such as MRI for diseases such as heart disease, simply measuring the pulse wave of the measurement target, and through this, pulse wave delivery time, pulse wave transmission rate, blood pressure, viscosity, etc. to calculate the heart After calculating the output, a PV plot of the heart is drawn and displayed, making it easy to check the health of the subject.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments of the present invention.
본 발명의 구성을 상세하기에 앞서, 본 발명에 적용되는 각종 원리에 대해 먼저 설명한다.Prior to detailing the configuration of the present invention, various principles applied to the present invention will be described first.
동맥의 상태를 평가하는 방법으로서 침습적인 방법과 비침습적인 방법이 있다. 침습적인 방법으로서 혈관 조영술(angiography)이 있는데, 이 방법은 위험성이 높고, 시술이 매우 복잡하며, 경제적 부담이 커서, 임상적 활용에 제한되고 있다.There are invasive and non-invasive methods for assessing arterial condition. An invasive method is angiography, which is high in risk, complex in procedure, and economically expensive, and limited in clinical use.
비침습적인 방법은 초음파/자기공명영상 등의 영상 장비를 이용하는 방법으로서, 경제적 부담이 비교적 크고, 매우 세밀한 측정 기술이 요구되는 등의 단점이 있다.The non-invasive method is a method of using imaging equipment such as ultrasound / magnetic resonance imaging, which has disadvantages such as relatively high economic burden and very fine measurement technology.
본 발명은 기존의 이러한 방법이 갖고 있는 단점을 해결하기 위한 것으로서, 종래 기술에서는 전혀 고려하지 않았던 인자, 즉 맥파와 압력측정을 통하여 심장의 상태를 측정한다. 본 발명의 이러한 방법은 측정이 간편하고, 정확하며 반복 측정이 용이하다는 등의 여러 장점을 갖고 있다. 또한 기존의 상품으로 나와 있는 PWV의 기능도 부가적으로 획득할 수 있다.The present invention is to solve the shortcomings of the existing method, and the state of the heart is measured through a factor that was not considered in the prior art, that is, pulse wave and pressure measurement. This method of the present invention has several advantages, such as being simple to measure, accurate and easy to repeat. In addition, the functions of PWV, which are available as existing products, can be additionally acquired.
맥파는 심장에서 혈액 분출에 의해 발생되는 것으로서, 심장의 수축 및 확장과 동시에 발생하는 동맥계의 박동 현상이다. 이러한 맥파는 혈관 내에 포함된 혈액의 점탄성 특성과 동맥벽의 기하학적 특성에 의해 결정되어지는 인자로 말초혈관으로 전달된다.Pulse wave is caused by blood ejection from the heart and is a pulsation of the arterial system that occurs simultaneously with the contraction and expansion of the heart. These pulse waves are transmitted to peripheral blood vessels as factors determined by the viscoelastic properties of blood contained in blood vessels and the geometrical characteristics of arterial walls.
심장의 출력 즉, 심장의 운동량은 혈관의 노화도를 나타내는 지표로서, 심장의 운동량이 정상인보다 크면 심장이 혈류량을 많이 보내고 있다는 것을 의미한다. 즉, 혈관저항의 증가로 인하여 말초혈관으로 혈류량을 증가시키기 위하여 심장 자체가 커졌다는 것을 의미한다. The output of the heart, that is, the amount of exercise of the heart, is an indicator of the degree of aging of blood vessels. If the amount of exercise of the heart is larger than a normal person, it means that the heart is sending a lot of blood flow. In other words, due to the increase in vascular resistance, the heart itself is enlarged to increase blood flow to peripheral blood vessels.
또한 심장의 출력은 심장의 탄력성을 측정하는데 지표가 될 수 있으며, 체중이 많이 나가거나 고령이 될수록 심장의 출력이 커지며 심장의 탄력성이 떨어지게 된다.In addition, the output of the heart can be an indicator for measuring the elasticity of the heart, the more weight or age, the greater the output of the heart and the less elastic the heart.
Cardio Output[㎖] = 3.33×Weight 0 .75 Cardio Output [mL] = 3.33 × Weight 0 .75
혈관질환들은 초기에 자각 증상들이 잘 나타나지 않기 때문에, 조기 진단이 매우 중요한 질환 중 하나로 평가되고 있다.Vascular diseases are regarded as one of the most important diseases because early diagnosis does not appear well.
본 발명자는, 심장의 출력은 동맥의 강도 및 탄력성과 직접적인 관련성을 가지고 있어서, 혈관의 상태를 나타내는 중요한 인자인 것으로 평가할 수 있고, 혈관 질환의 조기검진에 유용하고 임상적 활용 등 다양하게 쓰일 수 있다는 것에 착안하여, 본 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention believe that the output of the heart is directly related to the strength and elasticity of the arteries, and thus can be evaluated as an important factor indicating the state of blood vessels, and is useful for early screening of vascular diseases and for various clinical uses. With this in mind, the present invention has been completed.
1. 맥파를 이용한 혈압 측정1. Blood pressure measurement using pulse wave
본 발명에 따르면, 심장에서 분출된 혈액은 대동맥, 동맥, 소동맥, 모세혈관의 동맥계를 통하여 인체 내에 골고루 순환된 후 심장으로 다시 돌아온다. 순환된 혈액의 동맥 파형의 형태는 시간에 따라 변화가 없는 정상상태(steady state)가 아니라, 심장의 수축 및 이완작용으로 인하여 주기성을 갖는 매우 불규칙한 맥동파형(pulsatile waveform)을 갖는다. 도 1은 인체 내의 주요 동맥혈관들을 나타내고 있으며, 도 2는 여러 동맥에서의 맥동파형들 즉, 혈압파형과 속도파형을 나타낸다. 인체에서 정상인의 수축기 혈압은 약 120 mmHg이고 이완기 혈압은 약 70 mmHg이다. 심장의 수축과 이완에 따라 오르내리는 혈압을 맥압(pulse pressure)이라 하며 맥압은 약 50 mmHg이다. 심장 바로 위에 있는 대동맥에서의 혈압 파형은 상당히 불규칙적이며 매끈하지 않은 형태를 나타낸다. 속도파형 역시 급격히 변하는 파형을 나타내고 있다. 혈관 벽은 유연하기 때문에 심장으로부터 거리가 멀어질수록 압력파형과 속도파형이 크게 변형되고 있음을 볼 수 있다. 예를 들어, 장골동맥(iliac artery)부분의 압력 파형과 속도 파형은 심장에 가까운 동맥에서의 파형과 크게 다른 것을 그림에서 볼 수 있다(도 2 참조). According to the present invention, the blood ejected from the heart is circulated evenly in the human body through the arteries of the aorta, arteries, small arteries, capillaries, and then returns to the heart. The shape of the arterial waveform of circulated blood is not a steady state with no change over time, but a very irregular pulsatile waveform with periodicity due to contraction and relaxation of the heart. FIG. 1 shows major arterial vessels in the human body, and FIG. 2 shows pulsation waveforms in various arteries, that is, blood pressure waveform and velocity waveform. Normal human systolic blood pressure is about 120 mmHg and diastolic blood pressure is about 70 mmHg. The blood pressure that rises and falls with the contraction and relaxation of the heart is called pulse pressure, and the pulse pressure is about 50 mmHg. The blood pressure waveform in the aorta just above the heart is fairly irregular and uneven. The velocity waveform also shows a rapidly changing waveform. Because the walls of the blood vessels are flexible, the pressure and velocity waveforms are greatly deformed as the distance from the heart increases. For example, it can be seen in the figure that the pressure waveform and velocity waveform of the iliac artery are significantly different from those in the artery close to the heart (see FIG. 2).
측정된 파형은 도 3에 도시한 바와 같이 여러 개의 파형이 되고, 따라서 각각 동일한 파형이 측정되기 어렵다. 따라서 이러한 파형을 정형화시키기 위하여 파형의 최저점을 찾아내고, 이에 대한 최저점을 이용하여 선형회귀분석을 하여 최저점에 대한 경향(y=ax2+bx+c))을 찾고 이를 측정된 데이터에서 빼줌에 따라 일정한 파형을 얻을 수 있다. 이러한 일정한 함수들은 아래의 Fourier Series을 이용하여 정형화된 파형을 획득할 수 있다. The measured waveforms become several waveforms as shown in Fig. 3, and hence the same waveforms are difficult to measure, respectively. Therefore, in order to shape these waveforms, we find the lowest point of the waveform, perform linear regression analysis using the lowest point, and find the tendency for the lowest point (y = ax 2 + bx + c) and subtract it from the measured data. Constant waveforms can be obtained. These constant functions can be used to obtain a normalized waveform using the Fourier Series below.
Y = A0 + A1*COS(1*W0*t) + B1*SIN(1*W0*t) Y = A0 + A1 * COS (1 * W0 * t) + B1 * SIN (1 * W0 * t)
+ A2*COS(2*W0*t) + B2*SIN(2*W0*t) + A2 * COS (2 * W0 * t) + B2 * SIN (2 * W0 * t)
+ A3*COS(3*W0*t) + B3*SIN(3*W0*t) + A3 * COS (3 * W0 * t) + B3 * SIN (3 * W0 * t)
: :
: :
+ AJ*COS(J*W0*t) + BJ*SIN(J*W0*t) + AJ * COS (J * W0 * t) + BJ * SIN (J * W0 * t)
A(J) : THE COEFFICIENT OF COS(J*W0*T) A (J): THE COEFFICIENT OF COS (J * W0 * T)
B(J) : THE COEFFICIENT OF SIN(J*W0*T)C B (J): THE COEFFICIENT OF SIN (J * W0 * T) C
WO : ANGULAR FREQUENCY (WO=2*PI/T) WO: ANGULAR FREQUENCY (WO = 2 * PI / T)
정형화 된 파형에서 맥파의 전달시간 및 전달속도를 구할 수 있다. 맥파전달시간은 맥파들 사이의 시간차이를 말하는 것이고 맥파전달속도는 맥파들 사이의 시간차로 두 측정 지점간의 거리를 나눈 것이다. 즉, 센서를 통해 여러 맥파를 얻으면 정형화 된 맥파들을 이용하여 파형의 시간차를 통해 맥파전달시간 및 맥파전달속도를 구할 수 있다. 혈압이 증가하면 맥파전달시간은 감소하고 혈압이 감소하면 맥파전달시간은 증가하는 반비례의 관례를 가지고 있다. 따라서, 맥파전달시간을 알면 혈압과 맥파전달시간 사이의 선형회귀분석을 통한 혈압추정용 선형회귀식을 도출하여, 혈압을 구할 수 있다. 이 선형 회귀식은 맥파전달시간만으로 수축기 및 이완기의 혈압을 측정할 수 있다. 이 방법은 커프를 사용하지 않고 간편하게 혈압을 측정할 수 있다는 장점이 있다. 이러한 선형 회귀식을 이용하여 혈압을 측정하는 방법, 알고리듬 등은 이미 널리 알려져 있으므로, 그 상세한 설명은 생략한다. 즉 선형회귀분석은 일종의 통계분석 기법으로서, 측정된 압력 맥파와 연산된 맥파 전달시간을 이용하여 회귀분석을 통하여 혈압추정을 위한 선형회귀식을 도출할 수가 있다.The pulse wave propagation time and propagation rate can be obtained from the normalized waveform. Pulse wave propagation time is the time difference between pulse waves, and pulse wave propagation speed is the time difference between pulse waves divided by the distance between two measurement points. That is, if several pulse waves are obtained through the sensor, the pulse wave propagation time and pulse wave propagation speed can be obtained from the time difference of the waveforms using the normalized pulse waves. Increasing blood pressure decreases pulse wave propagation time, while decreasing blood pressure increases pulse wave propagation time. Therefore, if the pulse wave transmission time is known, blood pressure can be obtained by deriving a linear regression equation for blood pressure estimation through a linear regression analysis between the blood pressure and the pulse wave transmission time. This linear regression can measure blood pressure in systolic and diastolic stages with pulse wave propagation time alone. This method has the advantage that blood pressure can be easily measured without using a cuff. Since methods, algorithms, and the like for measuring blood pressure using such a linear regression equation are already well known, the detailed description thereof will be omitted. That is, linear regression analysis is a kind of statistical analysis technique. A linear regression equation for blood pressure estimation can be derived through regression analysis using measured pressure pulse wave and calculated pulse wave propagation time.
2. 혈액의 점도2. Viscosity of Blood
모든 유체는 점성을 가지고 있으며, 전단응력과 속도변화율의 관계에 의해서 뉴턴유체와 비뉴턴유체로 구분되어진다. 또한 유체 점성의 크기는 전단응력과 전단율에 따라 달라진다. All fluids are viscous and are classified into Newtonian and non-Newtonian fluids by the relationship between shear stress and rate of change of velocity. The magnitude of the fluid viscosity also depends on the shear stress and shear rate.
인체 내에서 혈액은 산소와 영양물의 공급, 체온조절 등과 같이 매우 중요한 기능을 맡고 있다. 또한, 혈액에 대한 실험적 연구결과에 의하면 혈액은 혈구들이 혈장에 떠 있는 형태이기 때문에 항복응력(yield stress)을 나타내며, 유연성을 가진 적혈구의 영향으로 인하여 점탄성 성질을 나타내기도 한다. In the human body, blood plays a very important role, such as supplying oxygen and nutrients, and controlling body temperature. In addition, the experimental results of blood show that the blood is yielding stress (yield stress) because the blood cells are floating in the plasma, and viscoelastic properties due to the effect of the flexible red blood cells.
혈액은 전단율이 큰 영역에서 순수 점성 비뉴턴유체(purely viscous non-Newtonian fluid)의 성질을 나타내는 것으로 알려져 있으나 전단율이 아주 작은 영 역에서는 항복응력을 나타내기도 한다. 즉, 혈액의 유변학적인 성질을 고찰해 보면 대동맥, 동맥 등과 같이 직경이 비교적 큰 혈관 내 유동 시 점탄성 특성을 무시할 수 있어 혈액을 순수점성 비뉴턴유체로 취급할 수 있으나, 혈관의 크기가 혈액을 구성하는 혈구의 크기와 거의 동일한 크기의 위수(order of magnitude)인 모세혈관 속을 유동할 때는 비뉴턴유체로 취급하는 것보다는 뉴턴유체에 입자가 떠 있는 2상유체로 취급하여야 한다.Blood is known to exhibit the properties of purely viscous non-Newtonian fluid in areas with high shear rates, but yields stress in areas with very low shear rates. In other words, considering the rheological properties of blood, viscoelastic properties can be neglected in flows of relatively large diameter blood vessels such as aorta and arteries, so the blood can be treated as pure viscous non-Newtonian fluid, but the size of blood vessels constitutes blood. When flowing in capillaries with an order of magnitude approximately equal to the size of the blood cells, they should be treated as two-phase fluids with particles suspended in Newtonian fluids rather than non-Newtonian fluids.
실험으로 측정된 혈액의 점성계수는 전단율의 영향을 크게 받는다(도 4 참조). 그리고 점성계수는 전단율이 증가함에 따라 값이 감소한다. 혈액의 점성문제를 수치적으로 해석하기 위해서는 유체의 유변학적인 성질을 전단율의 함수로 나타낼 수 있는 구성방정식이 필요하다. 아래의 표는 혈액의 유변학적인 특성을 잘 모사할 수 있는 것으로 보고되어 있는 몇 개의 구성방정식과 유변학적인 값들을 나타낸 것이다. Viscosity coefficient of blood measured by the experiment is greatly affected by the shear rate (see Fig. 4). And the viscosity coefficient decreases as the shear rate increases. To numerically analyze the viscosity problem of blood, we need a constitutive equation that can express the rheological properties of a fluid as a function of shear rate. The table below shows some of the constitutive equations and rheological values that have been reported to better simulate the rheological properties of blood.
3. 심장 출력의 수학적 모델링3. Mathematical Modeling of Cardiac Output
심장 출력의 수학적 모델은 도 5에 나타낸 것과 같이 심장의 출력을 전압-저항-전류시스템으로 나타낸 것으로 순환계를 모델링하기 위하여 변환한 Modified Windkessel Model을 이용하여 개발하였고, 혈압과 혈류량의 관계와 임상자료를 이용하여 심장 출력에 관한 최종식을 유도한다.The mathematical model of the cardiac output is represented by the voltage-resistance-current system of the cardiac output as shown in FIG. 5, and was developed using a modified Windkessel Model, which was converted to model the circulatory system. To derive the final equation for cardiac output.
Modified Windkessel Model은 심장혈관질환을 나타내는 중요한 인자로서 상당히 잘 알려진 혈관의 혈류학적 임피던스 파라미터의 측정을 위하여 사용되어지고 있다. 이 모델에는 대동맥의 proximal compliance(C1)와 말초혈관계의 저항(Rs), 각 심장의 박동 주기에서 압력 파형이 동맥혈관계를 통하여 전파됨에 따라 동맥 혈관 벽의 반동 효과를 묘사할 수 있는 혈액의 관성(L)이 포함되어 있다. 이 모델은 compliant aorta and the compliant distal vessels 사이의 가상의 동맥혈관계가 수학적으로 단순화시키기 위하여 rigid and noncompliant 특성을 가진다고 가정한다. The Modified Windkessel Model is an important factor in cardiovascular disease and has been used to measure the blood flow impedance parameters of blood vessels, which are fairly well known. In this model, the blood's ability to describe the recoil effect of arterial vessel walls as the proximal compliance of the aorta (C 1 ) and the resistance of the peripheral blood system (R s ) and the pressure waveforms propagating through the arterial vascular system in each heartbeat cycle. Inertia (L) is included. This model assumes that the virtual arterial blood system between compliant aorta and the compliant distal vessels has rigid and noncompliant characteristics to simplify mathematically.
바꿔 말하면, 가상의 동맥혈관계에서 볼 수 있는 반동효과는 수학적 모델에서 혈액의 관성에 의하여 나타난다고 가정한다. 또한 마찰 효과는 이 혈관계에서는 무시할 정도로 작다고 가정한다. 더욱이 Modified Windkessel Model은 distal compliance(C2)의 변화에 따라 심장 출력에 영향을 미치는 고혈압, 당뇨, 동맥 경화증과 관련된 심혈관 질환에 상당히 민감한 C2를 포함하고 있다.In other words, it is assumed that the recoil effect seen in the hypothetical arterial blood system is caused by the inertia of blood in the mathematical model. It is also assumed that the frictional effect is negligibly small in this vascular system. Furthermore, the Modified Windkessel Model contains C 2 , which is highly sensitive to cardiovascular diseases associated with hypertension, diabetes, and atherosclerosis, which affect cardiac output following changes in distal compliance (C 2 ).
심장 출력의 수학적 모델식은 Modified Windkessel Model로부터 파생된 세 개의 방정식으로부터 출발하며 다음과 같다.The mathematical model of the cardiac output starts from three equations derived from the Modified Windkessel Model.
상기 식에서, Where
p1(t)= 대동맥에서의 혈압,p 1 (t) = blood pressure in the aorta,
Q1(t)= 심장에서 토출되고 말초혈관계를 통하여 흘러가는 혈류량,Q 1 (t) = blood flow discharged from the heart and through the peripheral blood system,
Q2(t) = 순환계의 말단부에서 흐르는 혈류량,Q 2 (t) = blood flow flowing at the distal end of the circulatory system,
Rs(t) = 말초혈관계의 저항, Rs (t) = resistance of the peripheral blood system,
L = 혈액의 관성L = inertia of blood
을 나타낸다.Indicates.
상기 식에서, Where
p1(t)= 대동맥에서의 혈압,p 1 (t) = blood pressure in the aorta,
Q1(t)= 심장에서 토출되고 말초혈관계를 통하여 흘러가는 혈류량,Q 1 (t) = blood flow discharged from the heart and through the peripheral blood system,
Q2(t) = 순환계의 말단부에서 흐르는 혈류량,Q 2 (t) = blood flow flowing at the distal end of the circulatory system,
C2 = distal compliance, C 2 = distal compliance,
L = 혈액의 관성L = inertia of blood
을 나타낸다.Indicates.
상기 식에서, Where
p1(t)= 대동맥에서의 혈압,p 1 (t) = blood pressure in the aorta,
Q1(t)= 심장에서 토출되고 말초혈관계를 통하여 흘러가는 혈류량,Q 1 (t) = blood flow discharged from the heart and through the peripheral blood system,
QIN(t) = 심장의 좌심실(Left Ventricle)에서 토출된 혈류량,Q IN (t) = volume of blood discharged from the left ventricle of the heart,
QIN(t)-Q1(t) = 대동맥에 저장된 혈류량, Q IN (t) -Q 1 (t) = blood flow stored in the aorta,
C1 = proximal compliance C 1 = proximal compliance
을 나타낸다.Indicates.
수학식 3은 혈류량, Q2(t)와 대동맥에서의 혈압, p1(t) 사이의 관계를 설명하고 있다. 임상적으로 상완 동맥(brachial artery)의 proximal 혈압의 크기와 동일하게 가정되는 p1(t)가 측정되면, Q1(t)는 유체역학적인 관점으로부터 산정될 수 있다. 경질의 원형 파이프(rigid circular pipe)에 대한 연속 방정식과 운동량 방정식을 이용하여 p1(t)와 Q1(t) 사이의 관계에 대한 수식이 다음과 같은 방정식으로 주어질 수 있다.
상기 식에서, Where
z1 = 전체 동맥계에 대한 특성 크기, τy: 항복 응력z 1 = characteristic magnitude for the entire arterial system, τ y : yield stress
R: 혈관의 반경, k: 상수값R: radius of blood vessel, k: constant value
을 나타낸다. Indicates.
수학식 4로부터 심장의 좌심실의 박동 체적(stroke volume)은 심장의 박동 주기 이상의 Q1(t) 곡선을 적분함으로써 얻을 수 있다. 다시 말해서, 주기 동안에 Q1(t) 곡선 아래의 영역은 박동의 체적으로 표현된다. 왜냐하면 심장의 박동 주식 동안에 동맥계를 통하여 흐르는 Q1(t)는 심장의 좌심실로부터 토출된 양과 생리학적으로 동일하여야 하기 때문이다.From Equation 4, the stroke volume of the left ventricle of the heart can be obtained by integrating a Q 1 (t) curve over the heartbeat period. In other words, the area under the Q 1 (t) curve during the period is represented by the volume of the beat. This is because Q 1 (t) flowing through the arterial system during the heartbeat stock must be physiologically equal to the amount ejected from the left ventricle of the heart.
Rs(t)는 Q2(t)의 함수이기 때문에, 수학식 1에 수학식 5를 대입함으로써 Q2(t)를 얻을 수 있다 일반적으로, 압력은 유량과 저항의 곱(p2(t) = Q2(t)Rs(t))에 비례한다. 또한, C2(t)에 대한 수식적인 표현은 다음과 같다.R s (t) is because it is a function of Q 2 (t), it is possible to obtain a Q 2 (t) by substituting the equation (5) in equation (1) Generally, the pressure is the product of the flow rate and the resistance (p 2 (t ) Is proportional to Q 2 (t) R s (t)). Also, the formula for C 2 (t) is as follows.
상기 식에서, Where
Q1(t)= 심장에서 토출되고 말초혈관계를 통하여 흘러가는 혈류량,Q 1 (t) = blood flow discharged from the heart and through the peripheral blood system,
Q2(t) = 순환계의 말단부에서 흐르는 혈류량,Q 2 (t) = blood flow flowing at the distal end of the circulatory system,
는 측정된 압력이다. Is the measured pressure.
p2(t)와 수학식 6을 조합하면, C2(t)를 얻을 수 있다. 수학식 1로부터 Q2(t)와 C2(t)를 구하면, 이 값들은 또한 Q1(t)와 p1(t)의 동일한 값을 가지고 수학식 2를 만족하여야 한다. 수학식 2를 미분하고 다시 정렬하면, 다음과 같은 식을 얻을 수 있다.By combining p 2 (t) and equation (6), C 2 (t) can be obtained. Obtaining Q 2 (t) and C 2 (t) from Equation 1, these values must also satisfy
수학식 3을 미분하면, 다음과 같은 방정식을 얻을 수 있다.By differentiating
C1(t)에 대한 초기값을 추측하여, QIN(t)을 수학식 8로부터 구할 수 있다. 이때 반복계산법이 사용되는데, QIN(t)의 곡선 아래의 영역에 대하여 산정된 혈류량이 Q1(t)의 곡선 아래의 영역과 동일할 때까지 반복적으로 수행된다.By guessing the initial value for C 1 (t), Q IN (t) can be obtained from equation (8). At this time, iterative calculation method is used, which is repeatedly performed until the amount of blood flow calculated for the area under the curve of Q IN (t) is equal to the area under the curve of Q 1 (t).
이처럼, 심장 출력의 수학적 모델은 Modified Windkessel Model과 혈압과 혈류량의 관계와 임상 자료를 이용하여 심장 출력에 관한 다음의 최종식을 유도할 수 있다.As such, the mathematical model of cardiac output can be derived from the Modified Windkessel Model, the relationship between blood pressure and blood flow, and clinical data.
상기 식에서, Where
p1(t)= 대동맥에서의 혈압,p 1 (t) = blood pressure in the aorta,
Q1(t)= 심장에서 토출되고 말초혈관계를 통하여 흘러가는 혈류량,Q 1 (t) = blood flow discharged from the heart and through the peripheral blood system,
T = 심장 박동 주기 이다.T = heart rate cycle.
4. P-V 선도 그리기4. P-V diagram drawing
Frank-Starling 법칙에 따르면, 좌심실의 부피가 커지면 커질수록 좌심실의 근수축력도 증가해서 좌심실이 빠른 속도로 수축되어 혈압이 증가하게 된다. 좌심실은 심장의 주 펌프 역할을 하는 바, 좌심실의 압력과 부피의 관계를 통해 건강 이상의 유무를 판단할 수 있으며, 부피는 유량(Q)을 통해 추출한다. 도 6에는 좌심실과 대동맥의 상관관계를 보여주는 그림이 도시되어 있다.According to Frank-Starling's law, as the volume of the left ventricle increases, the muscle contractile force of the left ventricle also increases, causing the left ventricle to contract rapidly, increasing blood pressure. The left ventricle acts as the main pump of the heart. The left ventricle can determine whether there is a health problem through the relationship between the pressure and volume of the left ventricle, and the volume is extracted through the flow rate (Q). 6 is a diagram showing the correlation between the left ventricle and the aorta.
도 6은 좌심실의 압력(P)과 부피(V) 곡선의 관계를 보여주고 있다. 각 부분을 설명하면 다음과 같다.Figure 6 shows the relationship between the pressure (P) and volume (V) curve of the left ventricle. Each part is explained as follows.
2→3: 점 2가 수축기가 시작되는 점이다. 점 2에서 점 3까지의 과정에서 좌심실 부피는 일정하게 유지되면서 좌심실 압력이 좌심실 근육의 수축으로 인해 급격히 증가하고 있다.2 → 3:
3→4: 점 3에서 좌심실의 압력이 대동맥의 압력과 같게 되어 대동맥관이 열리기 시작한다. 점 3에서 점 4까지의 과정은 혈액이 심장으로부터 계속해서 나가 는 기간이며 좌심실 압력이 최고치에 도달한 후 급격히 떨어지게 되어 점 4에서 대동맥관이 닫히게 된다. 점 4는 수축기가 끝나는 점이다. 이때 좌심실의 부피는 성인의 경우 대략 60 cc 전후이다.3 → 4: At
4→1: 점 4는 이완기가 시작하는 점이다. 점 4에서 점 1까지의 과정에서 좌심실 부피는 일정하게 유지되면서 좌심실 압력이 좌심실 근육의 이완으로 인해 급격히 감소해서 정상인의 경우 대개 2 mmHg까지 떨어지게 된다. 점 1에서는 좌심실의 압력이 좌심방의 압력과 비슷하게 떨어져서 승모관이 막 열리려고 하는 점이다.4 → 1: Point 4 is where the diastolic starts. In the course from point 4 to point 1, the left ventricular volume remains constant while the left ventricular pressure decreases rapidly due to relaxation of the left ventricular muscles, usually falling to 2 mmHg in normal individuals. At point 1, the pressure in the left ventricle drops to a level similar to that in the left atrium, and the mitral tube is about to open.
1→2: 점 1에서 점 2까지의 과정에서 좌심방으로부터 혈액이 좌심실로 들어오기 시작해서 좌심실이 혈액으로 채워지기 시작한다. 압력은 약간 올라가면서 부피는 상당히 증가해서 전부하까지 증가한다. 점 2는 이완기가 끝나는 점이다. 이러한 일련의 과정이 완료되는 경우, 곡선 안의 면적이 심장이 사이클 당 한 일에 상응한다.1 → 2: In the process from point 1 to
본 발명자는 상기와 같은 원리를 이용하여 심장 상태를 모니터링할 수 있는 장치를 개발하였으며, 이하에서는 상기와 같은 원리를 이용하여 심장 상태를 모니터링할 수 있는 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다.The present inventors have developed a device capable of monitoring a heart condition using the above principles, and the following describes a specific embodiment of the present invention capable of monitoring a heart condition using the above principles.
도 7에는 본 발명의 한 가지 실시 예에 따른 심장 모니터링 장치의 전체적인 구성이 개략적으로 도시되어 있다.7 schematically shows the overall configuration of a cardiac monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 본 발명의 심장 모니터링 장치는 크게 센서(10)와, 제어 장치(20)와, 연산 및 디스플레이 장치(30)를 포함하고 있으며, 이들은 유선으로 서로 연결되어 있다.As shown, the cardiac monitoring device of the present invention largely includes a
먼저, 센서(10)는 맥파를 측정하기 위해 제공되는 것으로서, 최소한 3개의 압력(압전) 센서를 이용하여 몸에 부착할 수 있도록 구성된다. 본 발명에 따르면, 심장 부근, 경동맥(목), 요골 동맥(손목)에 부착된다.First, the
제어 장치(20)는 센서로부터 제공되는 신호를 처리하기 위한 유닛으로서, 센서(10)가 측정한 맥파 신호를 수신하는 수신부(21), 수신부를 통해 수신된 맥파 신호를 증폭하는 증폭부(AMP)(22), 수신된 맥파 신호에 포함된 잡음을 제거하는 필터(23), 아날로그 맥파 신호를 디지털 맥파 신호로 변환하기 위한 A/V 컨버터(24) 및 전원(25)을 포함한다.The
연산 및 디스플레이 장치(30)는 본 발명의 한 가지 실시 예에 따르면, 노트북 컴퓨터의 형태로 제공된다. 이 장치는 제어 장치(20)로부터 측정된 맥파 자료를 제공받아 저장한 후, 상기한 일련의 과정을 통해 소정의 값들을 계산하여 심장 출력을 계산하고, P-V 선도를 계산하여 디스플레이 하도록 구성된 프로그램을 포함하고 있다. 도 9에는 본 발명에 따라 계산된 심장 출력이 디스플레이 되어 있다.The computing and
이하에서는, 도 7에 도시한 장치를 이용하여 심장 출력을 계산하는 과정을 도 8을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a process of calculating the cardiac output using the apparatus shown in FIG. 7 will be described with reference to FIG. 8.
먼저, 도 7에 도시한 바와 같이, 측정 대상의 심장 부근, 경동맥 및 손목에 부착된 센서(10)를 통해 맥파를 측정한다(S10).First, as illustrated in FIG. 7, pulse waves are measured through the
상기 측정된 맥파 신호는 제어 장치(20)로 입력되고(S20) 제어 장치의 증폭부(22)에 의해 증폭된다(S30). 제어 장치 내부의 필터(23)는 상기 맥파 신호에 포함되어 있는 잡음을 제거하여 보다 명료한 신호가 얻어지도록 한다(S40). 잡음이 제거된 맥파 신호는 A/D 컨버터(24)를 통해 디지털 맥파 신호로 변환된 후(S50), 연산 및 디스플레이 장치(30)로 보내져 저장된다(S60).The measured pulse wave signal is input to the control device 20 (S20) and amplified by the amplifier 22 of the control device (S30). The filter 23 inside the control device removes the noise included in the pulse wave signal to obtain a clearer signal (S40). The noise-free pulse wave signal is converted into a digital pulse wave signal through the A / D converter 24 (S50), and then sent to the operation and
연산 및 디스플레이 장치(30)에 설치된 프로그램을 통해 맥압을 이용하여 혈압을 측정할 수 있다(S70). 도 3에 도시한 바와 같이 상기 저장된 디지털 맥파 파형의 최저점을 찾아내고, 이에 대한 최저점을 이용하여 정형화된 파형을 획득하여 맥파전달시간과 맥파전달속도를 구한 후에 선형회귀분석을 통하여 혈압을 구할 수 있다. 아울러, 연산 및 디스플레이 장치(30)는 도 5에 도시한 바와 같은 혈액의 점도를 고려한 심장 출력의 수학적 모델을 이용하여 심장 출력을 계산한다(S80; 상기원리 참조). 마지막으로, 이러한 일련의 절차를 통해 계산된 값들을 이용하여, 좌심실과 대동맥의 상관관계를 통해 P-V 선도를 구한다.(S90). P-V 선도는 좌심실의 압력과 부피 곡선으로서, 좌심실의 압력을 직접 체크할 수는 없고, 동맥의 파형을 측정함으로써 정형화 된 파형의 특성을 유도하여 동맥과 좌심실 파형의 상관관계를 통해 알 수 있으며, 동맥과 좌심실의 상관관계를 알고리즘을 이용하여 프로그램화 함으로써 좌심실의 P-V 선도를 구할 수 있고, 이를 디스플레이 한다.(S100)The blood pressure may be measured using pulse pressure through a program installed in the operation and display device 30 (S70). As shown in FIG. 3, after finding the lowest point of the stored digital pulse wave waveform, the waveform is obtained using the lowest point, and the pulse wave propagation time and the pulse wave propagation rate are obtained. Then, the blood pressure can be obtained through linear regression analysis. . In addition, the calculation and
도 9를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.9 will be described in more detail as follows.
도 9에서 P1, P2, Q1, Q2는 심장 출력을 구하기 위한 수학적 모델링에서 혈압과 혈류량을 나타낸다.In FIG. 9, P1, P2, Q1, and Q2 represent blood pressure and blood flow in mathematical modeling for calculating cardiac output.
P-V 선도는 심장에서 주 펌프 역할을 하는 중요한 곳으로서, 좌심실의 압력과 부피의 상관관계를 나타낸다. 따라서 실험자의 P-V 선도를 측정하여 정상인의 데이터와 비교하였을 때, 심장과 관계된 혈관질환이 있으면 정상인보다 그래프가 많이 왜곡되어 나타난다. 예컨대, 흡연자의 P-V 선도를 정상인과 비교하여 보면 압력-부피 곡선의 수축률이 정상인과 다르게 나타난다.The P-V plot is an important site that acts as the main pump in the heart, and correlates the pressure and volume of the left ventricle. Therefore, when the P-V plot of the experimenter is measured and compared with the data of the normal person, if there is a vascular disease related to the heart, the graph appears more distorted than the normal person. For example, when comparing the smoker's P-V plot with a normal person, the contraction rate of the pressure-volume curve is different from that of the normal person.
한편, HMS 그래프는 심장이 한 일을 나타내는데, 실험자의 심장 출력(심장이 한 사이클 동안 하는 일)을 측정하여 정상인의 데이터와 비교하였을 때, 심자와 관계된 혈관질환이 있으면 정상인보다 그래프가 많이 왜곡되어 나타난다.On the other hand, the HMS graph shows the work done by the heart. When the cardiac output of the experimenter (what the heart does during one cycle) is measured and compared with the data of the normal person, the graph becomes more distorted than the normal person when there is a vascular disease related to the heart. appear.
또한, 혈압 P와 시간에 따른 혈압변화율 dp/dt를 측정하는데, 만약 실험자가 심부전증 등의 이유로 좌심실이 커져 근 수축률이 증가할 경우 시간에 따른 혈압 변화율이 정상인과 비교하여 증가하는 경향을 나타낸다.In addition, the blood pressure change rate dp / dt of blood pressure P and time is measured. If the experimenter increases the contraction rate of the left ventricle due to enlarged left ventricle due to heart failure, the blood pressure change rate with time tends to increase compared with the normal person.
이처럼, 실험자의 혈압 및 혈류량, 심장이 한 일, P-V 곡선 등의 그래프를 정상인의 데이터와 비교하여 고혈압, 당뇨, 비만 등의 원인으로 인해 발생되는 심근 경색이나 뇌졸증과 같은 혈관질환을 조기에 진단 및 판단할 수 있게 된다.As such, graphs such as blood pressure and blood flow of the experimenter, work done by the heart, and PV curves are compared with those of normal people, and early diagnosis and diagnosis of vascular diseases such as myocardial infarction or stroke caused by hypertension, diabetes, obesity, etc. You can judge.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 제한되지 않는다는 것에 유의하여야 한다. 예컨대, 제어 장치(20)와 연산 및 디스플레이 장치(30)를 별도로 구성하고, 연산 및 디스플레이 장치(30)에 소정의 프로그램을 설치하여 PTT, PWV, 혈압 등을 계산하도록 구성하였지만, 이러한 일련의 계산 절차를 수행하도록 프로그램 된 제어부를 제어 장치(20)에 설치하고, 연산 및 디스플레이 장치(30)는 그 제어 장치를 통해 최종적으로 계산된 P-V 선도를 단지 디스플레이 하도록 구성할 수도 있다. 이러한 변형 예 역시 본 발명자가 의도한 발명의 범위 내에 포함되는 것이다. 따라서 본 발명은 후술하는 특허청구 범위에 기재된 구성 및 그 균등물에 의해서만 제한된다.As mentioned above, although this invention was demonstrated with reference to the preferred embodiment, it should be noted that this invention is not limited to the said embodiment. For example, the
도 1은 인체 내 주요 시스템 동맥을 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing the major system arteries in the human body.
도 2는 인체 내 각각의 동맥에서 측정된 압력과 속도파형를 설명하는 도면이다.2 is a view for explaining the pressure and velocity waveform measured in each artery in the human body.
도 3은 압력파형을 FFT파형을 이용하여 정형화시키는 과정을 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a process of shaping a pressure waveform using an FFT waveform.
도 4는 선행연구자들이 실험을 통하여 혈액의 점성계수와 전단율에 대한 관계를 나타낸 도면이다.4 is a view showing the relationship between the viscosity coefficient and shear rate of blood through the preceding researchers experiment.
도 5는 본 발명에 있어서 Windkessel 모델을 이용한 심장 출력의 모델링을 보여주는 도면이다.5 is a view showing the modeling of the cardiac output using the Windkessel model in the present invention.
도 6은 좌심실의 압력(P)과 부피(V) 곡선의 관계를 보여주는 도면이다.6 is a view showing the relationship between the pressure (P) and the volume (V) curve of the left ventricle.
도 7은 본 발명의 한 가지 실시 예에 따른 심장 모니터링 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 보여주는 도면이면서 압력을 측정하는 곳을 나타내는 도면이다.7 is a view schematically showing the overall configuration of a cardiac monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention and showing a place where pressure is measured.
도 8은 본 발명의 한 가지 실시 예에 따라 심장 출력 및 P-V 선도를 구하는 과정을 개략적으로 보여주는 흐름도이다.8 is a flowchart schematically illustrating a process of obtaining a cardiac output and a P-V diagram according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 한 가지 실시 예에 따라 계산되어 디스플레이 된 P-V 선도의 한 가지 양태를 보여주는 도면이다.9 is a diagram illustrating one embodiment of a P-V diagram calculated and displayed according to an embodiment of the present invention.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080053540A KR100951777B1 (en) | 2008-06-09 | 2008-06-09 | Heart monitoring system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080053540A KR100951777B1 (en) | 2008-06-09 | 2008-06-09 | Heart monitoring system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20090127517A true KR20090127517A (en) | 2009-12-14 |
KR100951777B1 KR100951777B1 (en) | 2010-04-08 |
Family
ID=41688179
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020080053540A KR100951777B1 (en) | 2008-06-09 | 2008-06-09 | Heart monitoring system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100951777B1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103584845A (en) * | 2013-11-06 | 2014-02-19 | 康尚医疗技术(丹阳)有限公司 | Method for measuring pulse signal transmission time difference |
CN103705224A (en) * | 2013-11-06 | 2014-04-09 | 康尚医疗技术(丹阳)有限公司 | Arteriosclerosis measuring device |
KR20160143265A (en) * | 2015-06-05 | 2016-12-14 | 이의호 | Measurement method and device for dysfunction risk of cardiac aortic valve |
CN107530007A (en) * | 2015-04-28 | 2018-01-02 | 京瓷株式会社 | Electronic equipment and system |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20050054533A (en) * | 2003-12-05 | 2005-06-10 | 한상휘 | Arterial blood vessel analysis system |
KR100638696B1 (en) * | 2004-12-17 | 2006-10-26 | 한양대학교 산학협력단 | Method and apparatus for measuring blood pressure using pulse transit time and physical characteristic parameters |
KR100820159B1 (en) * | 2005-11-29 | 2008-04-10 | 엘지전자 주식회사 | Blood pressure measuring method and apparatus |
KR100855043B1 (en) * | 2008-04-30 | 2008-08-29 | (주)한별메디텍 | Method for noninvasive, continuous, and simultaneous measurement of blood pressure and arterial stiffness |
-
2008
- 2008-06-09 KR KR1020080053540A patent/KR100951777B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103584845A (en) * | 2013-11-06 | 2014-02-19 | 康尚医疗技术(丹阳)有限公司 | Method for measuring pulse signal transmission time difference |
CN103705224A (en) * | 2013-11-06 | 2014-04-09 | 康尚医疗技术(丹阳)有限公司 | Arteriosclerosis measuring device |
CN103705224B (en) * | 2013-11-06 | 2016-04-27 | 康尚医疗技术(丹阳)有限公司 | Arteriosclerosis measuring device |
CN103584845B (en) * | 2013-11-06 | 2016-07-20 | 康尚医疗技术(丹阳)有限公司 | The measuring method of pulse signal transmission time difference |
CN107530007A (en) * | 2015-04-28 | 2018-01-02 | 京瓷株式会社 | Electronic equipment and system |
EP3289968A4 (en) * | 2015-04-28 | 2018-11-14 | Kyocera Corporation | Electronic device and system |
US10856783B2 (en) | 2015-04-28 | 2020-12-08 | Kyocera Corporation | Electronic device and system |
US11864889B2 (en) | 2015-04-28 | 2024-01-09 | Kyocera Corporation | Electronic device and system |
KR20160143265A (en) * | 2015-06-05 | 2016-12-14 | 이의호 | Measurement method and device for dysfunction risk of cardiac aortic valve |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR100951777B1 (en) | 2010-04-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5634467A (en) | Method and apparatus for assessing cardiovascular performance | |
JP5330069B2 (en) | Blood volume measuring method, blood volume measuring apparatus and blood volume measuring program | |
KR100877753B1 (en) | Apparatus and method for measuring hemodynamic parameters | |
US9668658B2 (en) | Measurement apparatus | |
DK2437654T3 (en) | Hemodynamic data evaluation | |
EP2296539B1 (en) | Method for estimating a central pressure waveform obtained with a blood pressure cuff | |
US10492699B2 (en) | Determination of ventricular pressure and related values | |
US20060224070A1 (en) | System and method for non-invasive cardiovascular assessment from supra-systolic signals obtained with a wideband external pulse transducer in a blood pressure cuff | |
JP2012517291A (en) | Calculation of cardiovascular parameters | |
JP2012504454A (en) | Cardiovascular analyzer | |
EP1569550A1 (en) | Method for determining endothelial dependent vasoactivity | |
US20230320596A1 (en) | Haemodynamic Data Estimation Apparatus and Method of Use | |
JP2022504781A (en) | Devices and diagnostic methods for assessing and monitoring cognitive decline | |
JP4668421B2 (en) | Method and apparatus for continuous analysis of cardiovascular activity of a subject | |
KR100951777B1 (en) | Heart monitoring system | |
RU2268639C2 (en) | Method of pulse-measuring evaluation of functional condition and character of vegetative regulation of human cardio-vascular system | |
RU2563229C1 (en) | Method for assessing growing child's cardiovascular fitness at early pathology stages | |
JP2005523064A (en) | Blood vessel impedance measuring device | |
TW201521683A (en) | Heart information analysis method and heart information analysis system | |
Xu et al. | Online continuous measurement of arterial pulse pressure and pressure waveform using ultrasound | |
KR20120120300A (en) | System and method for the measurement of arterial pressure through the effects thereof | |
CZ306567B6 (en) | A method of precise automatic non-invasive sensing of a blood pulse wave and a device for performing this method | |
RU2656560C1 (en) | Method for assessment of risk of complications of cardiovascular diseases with associated pathology | |
Abolhasani et al. | Real-time, Cuff-less and Non-invasive Blood Pressure Monitoring | |
GB2456947A (en) | Non invasive determination of stroke volume based on incident wave suprasystolic blood pressure amplitude |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130401 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140421 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150526 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |