KR20100062974A

KR20100062974A - 심혈관 분석 장치

Info

Publication number: KR20100062974A
Application number: KR1020097026411A
Authority: KR
Inventors: 김광태; 현석산
Original assignee: 주식회사이루메디
Priority date: 2008-10-01
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2010-06-10
Also published as: JP5722489B2; AU2009300538A1; US20110172505A1; EP2347705A4; CN102170821B; WO2010038993A3; JP2014195707A; CA2738976A1; KR101019239B1; JP2012504454A; AU2009300538A2; AU2009300538B2; EP2347705A2; WO2010038993A2; EP3058868A1; US8771195B2; CN102170821A

Abstract

본 발명은 일반적으로 사용되고 있는 심전도계와는 달리, 좌우 관상동맥의 혈관 가지에서 혈관의 기질적 변화를 보여주는 혈관의 탄성계수(동맥경화도), 혈관의 기질적 변화 및 기능적 변화를 동시에 보여주는 혈관의 순응성, 혈류 저항 특성을 보여주는 혈류량, 혈류저항 및 혈류속도를 더 측정할 수 있도록 구성됨으로써, 심혈관 질환을 조기 발견함과 함께 그 원인도 규명할 수 있는 심혈관 진단 장치에 관한 것이다.

Description

심혈관 분석 장치{APPARATUS FOR ANALYZING CORONARY ARTERY}

본 발명은 심혈관 분석 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일반적으로 사용되고 있는 심전도계와는 달리, 좌우 관상동맥의 혈관 가지에서 혈관의 기질적 변화를 보여주는 혈관의 탄성계수(동맥경화도), 혈관의 기질적 변화 및 기능적 변화를 동시에 보여주는 혈관의 순응성, 혈류 저항 특성을 보여주는 혈류량, 혈류저항 및 혈류속도를 더 측정할 수 있도록 구성됨으로써, 심혈관 질환을 조기 발견함과 함께 그 원인도 규명 할 수 있는 심혈관 분석 장치에 관한 것이다.

오늘날, 주로 육류 위주의 식습관 변화에 기인하여 동맥경화, 심근경색 등의 혈관계 질환 및 심혈관 질환이 폭넓게 발병되고 있으나, 사전에 이를 확인하여 예방할 수 있는 기술과 장치가 거의 존재하지 않는다.

오늘날 임상에서 사용되고 있는 심전도계는 허혈성 질병을 조기 발견할 수 없으며 도관계의 기능을 수행할 수 없다. 또한, 화상 처리 기술과 도관 검사는 심장 혈관의 상태를 이미지 상태로 보여주기 때문에 질병이 발생된 경우에만 진단이 이루어질 수 있다.

심근경색 등의 심혈관 질환의 징후를 미리 알기 위해서는 심장 혈관의 상태를 이미지로 확인하거나 심전도 검사를 할 것이 아니라 관상동맥의 성질과 혈액 흐 름 특성, 혈액 상태를 확인하는 것이 필요하다.

혈액 상태는 혈액 검사로써 알 수 있으나, 관상동맥의 성질과 혈액 흐름 특성을 알려면 관상동맥의 성질과 혈액 흐름 특성을 판단할 수 있는 새로운 설비가 요구된다.

여기서 가장 중요한 문제는 관상동맥 특성을 정확히 판단하는 것이다. 관상동맥은 다른 혈관과 달리 외적 요인에 의하여 혈관의 연축, 경련, 확장 등을 일으키며 조직 내압의 작용으로 역학관계가 복잡하다. 따라서, 관상동맥에서는 동맥경화도나 혈관의 순응성, 혈류량, 혈류속도 혈액 흐름 저항을 구하는 문제가 매우 어렵다.

심전도 자동 분석 체계는 임상에 널리 보급되고 있으나, 관상동맥 질병의 발생 위험성을 조기에 진단하며 비관혈적 방법으로 관상동맥 수술 대상을 찾을 수 없다. 심전도는 심장에서의 전기적 변화만을 기록하는 것이므로, 심혈관의 역학적 특성을 반영하는 혈관의 탄성계수, 혈관의 순응성, 혈액 흐름 저항, 혈류량, 혈액 흐름 속도 등은 측정할 수 없다.

지금까지 개발된 관상동맥 질환의 진단기로써는 단일광자단층촬영(SPECT), 조영 심초음파(Contrast Echocardiography), 다절편 CT(multidetector CT; MDCT), MRI 등이 알려져 있다.

관상동맥 수술을 목적으로 하는 도관 검사법과 같은 관혈적인 검사는 혈관자체의 병적 변화를 직관적으로 관찰할 수 있다는 장점은 있으나, 혈관에 대한 침습적인 조작이 필수적이고 복잡하며 피검사자들 중 40％ 정도가 비수술 대상이다.

심전도계는 원리상 허혈성 심혈관 질환 진단을 정확히 할 수 없다.

또한, 전술한 의료 설비들은 임상적 의의가 크지만, 제작 원가와 진단 비용이 비싸며 특정한 병동에서만 이용할 수 있다는 단점이 있다. 그럼에도, 이 설비들은 서로 약간의 차이가 있지만 혈관의 특성을 확인할 수 없다는 공통점이 있다.

관상동맥에서의 혈류특성은 좌 관상동맥과 우 관상동맥에서 서로 다르다. 좌 관상동맥은 심실 심근 수축에 의해 생기는 수축시 조직압이 혈관을 외부로부터 압박하므로 좌 관상동맥 혈관은 보충적 내압을 받는다.

따라서, 좌 관상동맥 혈액 흐름은 매우 복잡한 구조를 이루므로 좌 관상동맥에서 혈류을 일으키는 압력 파형을 찾는 문제는 아직까지 미해결된 문제로 남아 있다.

우 관상동맥은 주로 우심실을 관류한다.

우심실의 수축기압은 좌심실 수축기압의 30％ 정도이며 우심실벽의 심근에서 수축기의 관상동맥 압박은 비교적 작다.

관상동맥에서 고유한 심근수축에 의해 생기는 심장 수축시 조직 내압에 의해 생긴 보충적 내압을 관혈적으로 구하는 문제는 많이 연구되었으나, 오늘까지도 관상동맥에서 비관혈적 방법으로 관상동맥 혈류량과 혈류 속도, 혈관의 순응성과 탄성계수, 혈액 흐름 저항들을 구하는 설비의 개발은 미미하다.

최근 10여년간 관상동맥의 혈류 동태에 대한 실험이 많이 진행되었고, 좌 관상동맥의 혈류는 거의 이완기에만 흐른다는 것을 발견하였다.

같은 시기에 일본 과학자들은 관상동맥 내로 동위원소 스캔을 이용해 모세혈 관에서도 이완기에만 혈액 흐름이 존재한다는 것을 발견하였다.

한편, 혈관 특성을 알기 위한 연구도 적지 않게 진행되었다. 2006년 한국과 미국학자들이 협동하여 동맥의 탄성계수를 구하는 정합법을 제기하였다. 정합법은 아데롬(atherome)을 측정하여 혈관 탄성계수를 구하는 방법으로 관상동맥에는 적용 하기 힘들다. 한편, 1997년 미국 하바드대 교수팀에 의하여 고민감성 C-반응성 단백질(high sensitivity C-reactive protein)과 심혈관 질환 사이에는 높은 상관 관계가 존재한다는 가정에 기초한 실험을 바탕으로 2006년에 개발된 J-chroma™은 질병 진행 과정은 볼 수 있지만, 혈관 상태에 대한 해답은 주지 못하고 있다.

그러나, 본 발명에서는 심장의 전기적 특성과 관상동맥의 생물역학적인 특성을 동시에 분석함으로써 좌우 관상동맥에서 혈류량, 혈관의 순응성, 혈류속도, 혈액 흐름 저항, 동맥 경화도를 측정할 수 있는 방법을 제기하였다.

좌우 관상동맥에 혈관가지들에서 혈류량, 혈관의 순응성, 혈류속도, 혈류저항을 구하는데 있어서 첫 번째 과제는 비관혈적으로 대동맥궁 내압곡선(Aortic Arch Internal Pressure Curve)을 구하는 문제를 해결해야 한다.

국제 특허 공개 WO1995/016391(METHOD AND APPARATUS FOR TREATING CARDIOVASCULAR PATHOLOGIES)에서는 대동맥궁 내압곡선을 비관혈적으로 구하는 방법을 제기한 바 있으나, 이 방법으로 구한 대동맥궁 내압곡선은 관혈적으로 구한 곡선과 사람마다 큰 차이가 나기 때문에, 실질적으로 관혈적으로 얻은 대동맥궁 내압곡선과 비관혈적으로 얻은 대동맥궁 내압곡선을 일치시키는 것이 거의 불가능하다.

그러므로, 이 방법으로 얻은 대동맥궁 내압곡선을 관혈적인 대동맥궁 내압곡선으로 보고 임상에 도입하는 문제는 사실상 불가능하다.

기술적 과제

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 일반적으로 사용되고 있는 심전도계와는 달리, 좌우 관상동맥의 혈관 가지에서 혈관의 기질적 변화를 보여주는 혈관의 탄성계수(동맥경화도), 혈관의 기질적 변화 및 기능적 변화를 동시에 보여주는 혈관의 순응성, 혈류 저항 특성을 보여주는 혈류량, 혈류저항 및 혈류속도를 더 측정할 수 있도록 구성됨으로써, 심혈관 질환을 조기 발견함과 함께 그 원인도 규명할 수 있는 심혈관 분석 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

기술적 해결방법

전술한 목적을 달상하기 위하여, 본 발명에 의한 심혈관 분석 장치는 심전도 센서, 심음도 센서 및 맥파 센서를 포함한 생체신호 측정센서부와, 상기 생체신호 측정센서부의 각 센서에 연결되어 측정된 생체신호를 수신받아 신호처리하는 생체신호 수신 및 처리부로 구성된 생체신호 측정계; 및 상기 생체신호 수신 및 처리부와 연결되어 서로 통신하며 측정 데이터를 수신받아 관상동맥을 분석하기 위한 생물역학적 지표를 산출하는 주처리부와, 상기 주처리부에 연결되어 사용자의 제어 명령을 입력받는 입력부와, 상기 주처리부에 연결되어 산출된 결과를 보여주는 출력부로 구성된 분석 지표 산출계를 포함하여 구성되되, 상기 주처리부는 상기 생체신호 측정계로부터 획득된 생체신호로 대동맥궁 내압곡선을 합성하고, 상기 대동맥궁 내압곡선의 면적을 이용하여 생물역학적 지표를 산출하는 것을 제 1의 특징으로 한다.

그리고, 상기 생체신호 수신 및 처리부는, 상기 생체신호 측정센서부로부터 수신되는 생체신호를 처리하여 상기 주처리부로 측정 데이터를 전송하도록 제어하는 제어기(microcontroller); 상기 제어기의 제어신호에 의하여 상기 심전도 센서, 심음도 센서 및 맥파 센서로부터 수신되는 생체신호를 선택하는 다중신호선택기; 상기 다중신호선택기에 의하여 선택된 생체신호를 상기 제어기의 제어신호에 따라 잡음제거 또는 증폭도 조절하는 잡음제거 및 신호증폭기; 상기 잡음제거 및 신호증폭기를 통과한 생체신호를 받아 상기 입력부의 제어 명령 또는 상기 주처리부에 내장된 프로그램의 제어 명령이 상기 제어기를 통하여 필요한 생체신호를 선택받도록 하는 신호절환기; 상기 신호절환기에서 선택된 생체신호를 상기 제어기의 제어신호에 따라 샘플링(sampling)하고 홀딩(holding)하는 표본유지기; 및 상기 표본유지기를 통해 홀딩(holding)된 생체신호를 상기 제어기의 제어신호에 따라 디지털 신호로 바꾸어 상기 제어기로 보내는 A/D 변환기를 포함하여 구성된 것을 제 2의 특징으로 한다.

그리고, 상기 맥파 센서는 커프(Cuff) 맥파 센서, 경동맥 맥파 센서 및 대퇴동맥 맥파 센서 중 어느 하나이고, 상기 생체신호 측정계는 상기 생체신호 측정센서부로부터 ECG, PCG, APG 파형을 동시에 얻는 것을 제 3의 특징으로 한다.

그리고, 상기 경동맥 맥파 센서와 상기 대퇴동맥 맥파 센서는 동일한 압력센서이고, 상기 커프(Cuff) 맥파 센서는 커프 혈압계에 압력센서가 더 부착된 것을 제 4의 특징으로 한다.

그리고, 상기 커프(Cuff) 맥파 센서는 상기 커프 혈압계의 공기 주머니와 연결된 고무관에 지로관을 형성하고, 상기 지로관 출구에 어뎁터를 장착하고, 상기 어뎁터를 상기 경동맥 맥파 센서 또는 상기 대퇴동맥 맥파 센서와 동일한 구조의 센서 개방홈에 장착한 것을 제 5의 특징으로 한다.

그리고, 상기 주처리부는, 상기 생체신호 측정계에 생체신호를 측정하게 하고 상기 생체신호를 수신받는 제 1 단계; 상기 수신된 생체신호의 파형을 분석하고 상기 분석된 파형 자료를 기초로 대동맥궁 내압곡선(P)을 합성하는 제 2 단계; 및 상기 합성된 대동맥궁 내압곡선(P)의 면적으로부터 생물역학적 지표를 산출하여 심혈관 분석 결과를 보여주는 제 3 단계가 포함하도록 프로그램된 것을 제 6의 특징으로 한다.

그리고, 상기 제 3 단계에는, 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 면적을 포함한 기초정보로부터 좌우 관상동맥의 혈류량(S_ℓ, S_r)을 산출하는 단계; 상기 대동맥궁 내압곡선(P) 및 상기 좌우 관상동맥의 혈류량(S_ℓ, S_r)을 이용하여 좌우 관상동맥의 순응성(C_ℓ, C_r)과 혈류저항(R_ℓ, R_r)을 각각 산출하는 단계; 및 상기 산출된 좌우 관상동맥의 순응성(C_ℓ, C_r)과 혈류저항(R_ℓ, R_r)을 하나의 상태도(C-R Chart) 상에 보여주도록 상기 출력부에 심혈관 분석 결과를 전송하는 단계를 포함하여 구성된 것을 제 7의 특징으로 한다.

그리고, 상기 제 3 단계에는, 상기 좌우 관상동맥의 혈류량(S_ℓ, S_r), 순응성(C_ℓ, C_r) 및 혈류저항(R_ℓ, R_r)으로부터 좌우 관상동맥의 동맥경화도(As_ℓ, As_r)를 더 산출하여 상기 출력부에 심혈관 분석 결과를 전송하는 단계를 포함하여 구성된 것을 제 8의 특징으로 한다.

그리고, 상기 제 3 단계에는, 상기 대동맥궁 내압곡선(P) 및 상기 좌우 관상동맥의 순응성(C_ℓ, C_r)으로부터 좌우 관상동맥의 혈류속도(V_ℓ, V_r)를 더 산출하여 상기 출력부에 심혈관 분석 결과를 전송하는 단계를 포함하여 구성된 것을 제 9의 특징으로 한다.

그리고, 상기 좌우 관상동맥의 혈류량(S_ℓ, S_r), 순응성(C_ℓ, C_r) 및 혈류저항(R_ℓ, R_r)은 소정의 수식에 의하여 각각 산출된 것을 제 10의 특징으로 한다.

그리고, 상기 수식에서 나오는 곁수 K는 소정의 수식에 의하여 산출된 것이고, K₁은 관상동맥 입구에서 관상동맥으로 흐르는 혈류량 중에서 우 관상동맥으로 흐르는 혈류량과 관련된 계수로 0.12∼0.15이고, K₂는 조직 내압 계수로 0.7∼0.75인 것을 제 11의 특징으로 한다.

그리고, 상기 좌우 관상동맥의 동맥경화도(As_ℓ, As_r)는 소정의 수식에 의하여 각각 산출된 것을 제 12의 특징으로 한다.

그리고, 상기 좌우 관상동맥의 혈류속도(V_ℓ, V_r)는 소정의 수식에 의하여 각각 산출된 것을 제 13의 특징으로 한다.

그리고, 상기 제 2 단계의 수신된 생체신호의 파형 분석은, 상기 생체신호 측정계 중 심전도 센서와 심음도 센서을 통하여 획득된 ECG 신호와 PCG 신호를 분석하여 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 특징점(수축기 시작점, 수축기 최고점, 절흔점, 이완기 최고점, 이완기 종료점)을 찾고, 상기 생체신호 측정계 중 수축기 혈압보다 일정 압력 가압된 커프 맥파 센서를 통하여 획득된 Cuff-APG 맥파를 분석하여 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 고주파수 성분을 찾고, 상기 생체신호 측정계 중 이완기 혈압보다 일정 압력 감압된 커프 맥파 센서를 통하여 획득된 Cuff-APG 맥파를 분석하여 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 저주파수 성분을 찾고, 상기 생체신호 측정계 중 경동맥 센서로 획득된 좌, 우측 경동맥 APG 맥파를 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 시간에 대한 주파수 강도로 분석하고, 상기 대동맥궁 내압곡선(P) 합성은 상기 수축기의 Cuff-APG 맥파 분석 자료, 상기 이완기의 Cuff-APG 맥파 분석 자료 및 좌, 우측 경동맥 APG 맥파 분석 자료를 포함한 정보를 기초로 이루어진 것을 제 14의 특징으로 한다.

그리고, 상기 제 1 단계 이전에 검색메뉴창, 환자정보창, 검사진단창, 검사결과창이 포함된 초기화면을 상기 출력부에 보여주는 단계; 상기 초기화면에서 새환자 등록 명령이 수신된 경우에는 환자 정보를 입력받고 저장하고, 그렇지 않은 경우에는 등록된 환자 파일을 여는 명령을 수신받는 단계; 상기 등록된 환자 파일을 여는 명령이 수신된 경우에는 등록된 환자 리스트를 상기 검사결과창에 보여주고 환자 선택받아 추가 정보 입력받고, 그렇지 않은 경우에는 상기 초기화면을 계속 보여주는 단계; 및 상기 새환자 정보 또는 선택된 환자 정보를 상기 환자정보창에 보여주고 검사진단 명령 입력받는 단계가 더 포함되되, 상기 상기 새환자 정보 또는 선택된 환자 정보에는 환자를 식별할 수 있는 개인정보 및 키, 몸무게, 혈압, 인종 중에서 하나 이상 포함된 신체정보로 구성된 것을제 15의 특징으로 한다.

그리고, 상기 제 1 단계의 상기 생체신호 측정 및 수신은, 상기 검사진단창으로부터 검사명령을 수신받으면 생체신호 측정 명령선택창을 더 보여주고, 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지하는 제 1-1 단계; 상기 생체신호 측정 명령선택창으로부터 수축기 맥파 측정명령을 수신받은 경우에는 상기 생체신호 측정센서부의 심전도 센서, 심음도 센서 및 가압된 커프 맥파 센서로부터 측정파형을 접수받아 상기 검사결과창에 수신된 ECG, PCG, 고주파 APG 파형을 보여주고, 그렇지 않은 경우에는 이전 단계인 생체신호 측정 명령 수신 대기 단계를 유지하는 제 1-2-1 단계; 상기 생체신호 측정 명령선택창으로부터 이완기 맥파 측정명령을 수신받은 경우에는 상기 생체신호 측정센서부의 심전도 센서, 심음도 센서 및 감압된 커프 맥파 센서로부터 측정파형을 접수받아 상기 검사결과창에 수신된 ECG, PCG, 저주파 APG 파형을 보여주고, 그렇지 않은 경우에는 이전 단계인 생체신호 측정 명령 수신 대기 단계를 유지하는 제 1-2-2 단계; 상기 생체신호 측정 명령선택창으로부터 좌측 경동맥 맥파 측정명령을 수신받은 경우에는 상기 생체신호 측정센서부의 심전도 센서, 심음도 센서 및 경동맥 센서로부터 측정파형을 접수받아 상기 검사결과창에 수신된 ECG, PCG, 좌측 경동맥 APG 파형을 보여주고, 그렇지 않은 경우에는 이전 단계인 생체신호 측정 명령 수신 대기 단계를 유지하는 제 1-2-3 단계; 상기 생체신호 측정 명령선택창으로부터 우측 경동맥 맥파 측정명령을 수신받은 경우에는 상기 생체신호 측정센서부의 심전도 센서, 심음도 센서 및 경동맥 센서로부터 측정파형을 접수받아 상기 검사결과창에 수신된 ECG, PCG, 우측 경동맥 APG 파형을 보여주고, 그렇지 않은 경우에는 이전 단계인 생체신호 측정 명령 수신 대기 단계를 유지하는 제 1-2-4 단계; 상기 생체신호 측정 명령선택창으로부터 대퇴동맥 맥파 측정명령을 수신받은 경우에는 상기 생체신호 측정센서부의 심전도 센서 및 대퇴동맥 센서로부터 측정파형을 접수받아 상기 검사결과창에 수신된 ECG, 대퇴동맥 APG 파형을 보여주고, 그렇지 않은 경우에는 이전 단계인 생체신호 측정 명령 수신 대기 단계를 유지하는 제 1-2-4 단계; 및 상기 제 1-2-1 단계 내지 상기 제 1-2-4 단계의 각 단계 이후에는 상기 검사결과창에 보여주는 파형 중에서 이상적인 파형을 선택하도록 파형 선택 명령을 수신 받아, 파형 선택 명령이 수신된 경우에는 화면 캡쳐를 하여 선택된 파형을 저장하고, 그렇지 않은 경우에는 계속 측정하며 측정된 파형을 보여주는 제 1-3 단계로 이루어진 것을 제 16의 특징으로 한다.

그리고, 상기 제 2 단계의 상기 수신된 생체신호의 파형 분석 및 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 합성은, 상기 검사진단창으로부터 분석명령을 수신받으면 분석메뉴창을 더 보여주고, 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지하는 제 2-1 단계; 상기 분석메뉴창에서 수축기 신호 분석명령이 수신되면, 저장된 ECG, PCG, 고주파 APG 파형의 특징점을 자동분석하여 상기 검사결과창에 보여주고, 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지하는 제 2-2 단계; 상기 분석메뉴창에서 이완기 신호 분석명령이 수신되면, 저장된 ECG, PCG, 저주파 APG 파형의 특징점을 자동분석하여 상기 검사결과창에 보여주고, 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지하는 제 2-3 단계; 상기 분석메뉴창에서 합성신호 분석명령이 수신되면, 저장된 좌, 우측 경동맥 파형의 상기 검사결과창에 보여주고, 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지하는 제 2-4 단계; 상기 검사결과창의 좌, 우측 경동맥 파형에서 각 파형의 상세 분석 구간을 선택받은 경우에는 선택된 구간의 파형을 확대 분석하여 검사결과창 하단 좌측에 보여주고, 그렇지 않은 경우에는 이전 단계 상태를 유지하는 제 2-5 단계; 및 상기 검사결과창 하단 좌측에 확대된 좌, 우측 경동맥 파형이 차례로 보여진 다음, 상기 검사결과창 하단 우측의 빈 공간을 클릭하는 경우에는 저장된 ECG, PCG, APG 파형 자료를 포함한 정보를 기초로 합성된 대동맥궁 내압곡선을 클릭한 위치에 보여주고, 그렇지 않은 경우에는 이전 단계 상태를 유지하는 제 2-6 단계로 이루어진 것을 제 17의 특징으로 한다.

그리고, 상기 제 3 단계의 상기 합성된 대동맥궁 내압곡선(P)의 면적으로부터 생물역학적 지표를 산출하여 심혈관 분석 결과를 보여주는 단계는, 상기 검사진단창으로부터 결과 보여주기 명령을 수신받으면 결과 메뉴창 및 출력수단을 더 보여주고, 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지하는 제 3-1 단계; 상기 결과 메뉴창 중 어느 메뉴창을 선택받으면, 해당 메뉴 결과를 보여주고, 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지하는 제 3-2 단계; 및 상기 해당 메뉴 결과를 보여준 다음, 상기 출력수단으로부터 출력 명령을 수신받으면, 해당 메뉴 결과를 출력하고, 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지하는 제 3-3 단계를 포함하여 이루어진 것을 제 18의 특징으로 한다.

그리고, 상기 제 2-2 단계, 상기 제 2-3 단계 및 상기 제 2-4 단계에서 상기 검사결과창에 각 파형을 보여준 다음, 상기 검사진단창으로부터 검사명령을 수신받으면 상기 제 1-1 단계로 돌아가고, 그렇지 않으면 각각의 다음 단계로 진행하는 것을 제 19의 특징으로 한다.

그리고, 상기 결과 메뉴창에는 C-R 상태도(Chart) 평가가 포함되어 있고, 상기 C-R 상태도(Chart)는 임상결과에 의한 관상동맥의 상태를 보여주는 영역이 구획되어 있고, 상기 C-R 상태도(Chart) 평가 결과는 피검자의 좌우 관상동맥의 상태를 상기 C-R 상태도(Chart) 상에 점으로 표현된 것이 포함된 것을 제 20의 특징으로 한다.

유리한 효과

본 발명의 심혈관 분석 장치에 의하면, 일반적으로 사용되고 있는 심전도계와는 달리, 좌우 관상동맥의 혈관 가지에서 혈관의 기질적 변화를 보여주는 혈관의 탄성계수(동맥경화도), 혈관의 기질적 변화 및 기능적 변화를 동시에 보여주는 혈관의 순응성, 혈류 저항 특성을 보여주는 혈류량, 혈류저항 및 혈류속도를 더 측정할 수 있도록 구성됨으로써, 심전도계에 의한 심전도 기능 외에 심근경색을 비롯한 여러 가지 관상동맥의 난치성 병을 조기 진단하고 관상동맥 수술 대상을 비관혈적 방법으로 발견할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 심혈관 분석 장치의 일 실시예에 의한 전체 시스템의 블록도이다.

도 2는 도 1의 생체신호 수신 및 처리부의 구성과 신호 흐름을 개념적으로 나타낸 블록도이다.

도 3은 도 1의 맥파센서의 일종인 커프 맥파 센서의 구성을 보여주는 일면도 및 요부 분해 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 대동맥궁 및 이에 연결된 좌우 관상동맥을 보여주는 심장의 혈류 대표도이다.

도 5는 본 발명에 따른 좌우 관상동맥의 탄성강 모형도이다.

도 6은 카테터(catheter)로 얻은 대동맥궁 내압곡선의 특징점과 각 특징점에 대한 혈압을 도시한 혈압 특성도이다.

도 7은 카테터로 얻은 대동맥궁 내압곡선과 본 발명의 심혈관 분석 장치로 얻은 대동맥궁 내압곡선의 특성 대비도이다.

도 8은 도 1의 주처리부의 일 예시적 작업도이다.

도 9 내지 도 12는 도 8의 작업도를 보다 구체적으로 보여주는 일 예시적 상세 작업도이다.

도 13은 도 1의 주처리부에 의한 ECG, PCG 및 고주파 APG 파형 분석 결과를 보여주는 검사결과창의 일 예시도이다.

도 14는 도 1의 주처리부에 의한 ECG, PCG 및 저주파 APG 파형 분석 결과를 보여주는 검사결과창의 일 예시도이다.

도 15는 도 1의 주처리부에 의한 좌우 경동맥 APG 파형 분석 결과 및 각 일정 구간 선택시 확대된 파형과 합성된 대동맥궁 내압곡선의 일예를 보여주는 검사 결과창의 일 예시도이다.

도 16은 도 1의 주처리부에 의한 분석 결과의 일예로 C-R 상태도(Chart)를 보여주는 검사결과창의 일 예시도이다.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명＞

10: 커프 혈압계 11: 커프

12: 접착수단(벨크로) 13: 내장된 공기주머니

14, 17, 18: 고무관 15: 공기 배출밸브

16: 송기구 20: 어뎁터

21: 지로관 22: 지로관 장착부

24: 뚜껑 26: 어뎁터 돌출 연결부

30: 맥파센서(압력센서) 31: 통기공

32: 개방홈 34: 하우징 몸체

36: 센싱 리드선 40: 대동맥궁

42: 좌 관상동맥 44: 우 관상동맥

50: 카테터로 얻은 대동맥궁 내압곡선

60: 본 발명에 의하여 얻은 대동맥궁 내압곡선

70: 출력부의 검사결과창 71, 72: ECG 파형

73, 75: PCG 파형 75: 고주파 APG 파형

76: 저주파 APG 파형 77: 좌측 경동맥 APG 파형

78: 우측 경동맥 APG 파형 81: 확대된 좌측 경동맥 APG 파형

82: 확대된 우측 경동맥 APG 파형 83: 합성된 대동맥궁 내압곡선

발명의 실시를 위한 형태

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 심혈관 분석 장치의 일 실시예에 의한 전체 시스템의 블록도이고, 도 2는 도 1의 생체신호 수신 및 처리부의 구성과 신호 흐름을 개념적으로 나타낸 블록도이고, 도 3은 도 1의 맥파센서의 일종인 커프 맥파 센서의 구성을 보여주는 일면도 및 요부 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 대동맥궁 및 이에 연결된 좌우 관상동맥을 보여주는 심장의 혈류 대표도이고, 도 5는 본 발명에 따른 좌우 관상동맥의 탄성강 모형도이고, 도 6은 카테터로 얻은 대동맥궁 내압곡선의 특징점과 각 특징점에 대한 혈압을 도시한 혈압 특성도이고, 도 7은 카테터로 얻은 대동맥궁 내압곡선과 본 발명의 심혈관 분석 장치로 얻은 대동맥궁 내압곡선의 특성 대비도이다.

본 발명에 따른 심혈관 분석 장치의 일 실시예는 기본적으로, 도 1과 같이, 심전도 센서(122), 심음도 센서(124) 및 맥파 센서(126)를 포함한 생체신호 측정센서부(120)와, 상기 생체신호 측정센서부(120)의 각 센서에 연결되어 측정된 생체신호를 수신받아 신호 처리하는 생체신호 수신 및 처리부(140)로 구성된 생체신호 측정계(100); 및 상기 생체신호 수신 및 처리부(140)와 연결되어 서로 통신하며 측정 데이터를 수신받아 관상동맥을 분석하기 위한 생물역학적 지표를 산출하는 주처리부(210)와, 상기 주처리부에 연결되어 사용자의 제어 명령을 입력받는 입력부(220)와, 상기 주처리부에 연결되어 산출된 결과를 보여주는 출력부(230)로 구성된 분석 지표 산출계(200)를 포함하여 구성되되, 상기 주처리부(210)는 상기 생체신호 측정계(100)로부터 획득된 생체신호로 대동맥궁 내압곡선을 합성하고, 상기 대동맥궁 내압곡선의 면적을 이용하여 생물역학적 지표를 산출하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 심전도 센서(122)는 적어도 3개 이상의 전극으로 구성되어 심전도(Electrocardiogram; ECG) 파형을 얻기 위한 것으로 심음도 센서와 함께 대동맥궁 내압곡선(Aortic Arch Internal Pressure Curve)의 특징점(수축기 시작점, 수축기 최고점, 절흔점, 이완기 최고점, 이완기 종료점)을 파악하기 위한 것이다.

심음도 센서(124)는 심장의 판막이 여닫힐 때 나는 소리를 감지하기 위하여 마이크로폰으로 구성되고, 이를 통해 심음도(Phonocardiogram; PCG) 파형을 얻어 대동맥궁 내압곡선의 특징점을 파악하기 위한 것이다.

맥파 센서(126)는 맥동에 의한 맥파를 감지하여 APG(Accelerated Plethysmogram; APG) 파형을 얻기 위한 것으로 압전소자로 구성된 압력센서가 사용될 수 있으나 맥동을 감지할 수 있으면 이에 한정되지 아니한다.

본 실시예에 의한 맥파 센서(126)는 대동맥궁의 빈도 스펙트럼 정보를 얻기 위한 커프(Cuff) 맥파 센서, 좌, 우측 경동맥의 맥파를 직접 측정하여 대동맥궁의 확률밀도 스펙트럼 정보를 얻기 위한 경동맥 센서, 대퇴동맥의 맥파를 직접 측정하여 맥파전달속도(Plse Wave Velocity; PWV) 등을 구하기 위한 대퇴동맥 센서 중 어 느 하나를 가리킨다.

여기서, 경동맥 맥파 센서와 대퇴골 맥파 센서는 동일한 종류의 압력센서일 수 있고, 커프(Cuff) 맥파 센서는 커프 혈압계에 압력센서가 더 부착된 것으로 구성될 수 있다.

도 3은 커프(Cuff) 맥파 센서의 구체적 구성의 예를 보여주는 것으로, 이에 의하면, 종래 커프 혈압계(10)의 공기 주머니(13)와 연결된 고무관(14 또는 17)에 지로관(21)을 형성하고, 상기 지로관 출구에 어뎁터(20)를 장착하고, 상기 어뎁터(20)를 경동맥 맥파 센서 또는 대퇴골 맥파 센서와 동일한 구조의 센서(예컨대, 압력센서, 34) 개방홈(32)에 장착하여 사용될 수 있다.

이상과 같이, 심전도 센서(122), 심음도 센서(124) 및 맥파 센서(126)는 별개의 생체신호를 감지하기 위한 생체신호 측정센서부(110)의 필수 구성으로 되어, 상기 생체신호 측정센서부(110)와 연결되는 생체신호 수신 및 처리부(140)가 내장된 장치에는 적어도 3개의 연결단자가 구비된다.

그리고, 상기 생체신호 수신 및 처리부(140)는, 도 2와 같이, 상기 생체신호 측정센서부(120)로부터 수신되는 생체신호를 처리하여 상기 주처리부(210)로 측정 데이터를 전송하도록 제어하는 제어기(microcontroller; 마이콤, 148); 상기 제어기(148)의 제어신호에 의하여 상기 심전도 센서(122), 심음도 센서(124) 및 맥파 센서(126)로부터 수신되는 생체신호를 선택하는 다중신호선택기(141); 상기 다중신호선택기(141)에 의하여 선택된 생체신호를 상기 제어기(148)의 제어신호에 따라 잡음제거 또는 증폭도 조절하는 잡음제거 및 신호증폭기(142); 상기 잡음제거 및 신호증폭기(142)를 통과한 생체신호를 받아 상기 입력부(220)의 제어 명령 또는 상기 주처리부(210)에 내장된 프로그램의 제어 명령이 상기 제어기(148)를 통하여 필요한 생체신호를 선택받도록 하는 신호절환기(143); 상기 신호절환기(143)에서 선택된 생체신호를 상기 제어기(148)의 제어신호에 따라 샘플링(sampling)하고 홀딩(holding)하는 표본유지기(144); 및 상기 표본유지기(144)를 통해 홀딩(holding)된 생체신호를 상기 제어기(148)의 제어신호에 따라 디지털 신호로 바꾸어 상기 제어기(148)로 보내는 A/D 변환기(145)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 다중신호선택기(141)는 상기 심전도 센서(122), 심음도 센서(124) 및 맥파 센서(126)로 동시 측정하여 동시 입력될 때, 이들의 측정신호를 순차 선별하여 처리하기 위한 것이고, 상기 잡음제거 및 신호증폭기(142)는 획득된 생체신호에서 각종 잡음을 제거하여 표준파로 만들고, 환자(피검자)에 따라 증폭도를 조절할 수 있도록 구비된다.

상기와 같이, 생체신호 수신 및 처리부(140)는 생체신호 측정계(100)에 포함되도록 구비됨이 바람직하나, 회로 설계에 따라 후술할 주처리부(210)와 일체로 구성될 수도 있다.

다음, 상기 생체신호 측정계(100)에서 획득되고 처리된 생체신호는 분석 지표 산출계(200)에 전달되어, 분석 지표 산출계(200)에서 대동맥궁 내압곡선을 합성하고, 대동맥궁 내압곡선의 면적을 이용하여 생물역학적 지표를 산출하게 된다.

생체신호 수신 및 처리부(140)가, 도 1과 같이, 주처리부(210)와 떨어져 구성될 때에는 양자간의 소정의 통신수단(예컨대, RS-232C)에 의하여 데이터를 주고 받게 된다.

주처리부(210)는 내장형 메모리부 또는 외장형 메모리부에 저장된 프로그램에 따라 생체신호 수신 및 처리부(140)로부터 전달받은 측정 데이터를 처리하여 관상동맥을 분석하기 위한 생물역학적 지표를 산출하는 핵심 장치로, 컴퓨터의 중앙처리장치에 해당한다.

여기서, 관상동맥을 분석하기 위한 생물역학적 지표는 좌우 관상동맥의 혈류량(S_ℓ, S_r), 좌우 관상동맥의 순응성(C_ℓ, C_r), 좌우 관상동맥의 혈류저항(R_ℓ, R_r), 좌우 관상동맥의 동맥경화도(As_ℓ, As_r) 및 좌우 관상동맥의 혈류속도(V_ℓ, V_r)를 말한다.

우선, 상기 각 생물역학적 지표가 본 명세서에서 사용되는 정의와 다른 지표간의 관계에 대하여 간단히 설명한다.

혈류량은 좌측 또는 우측 관상동맥을 따라 흐르는 혈액량을 말하는 것으로 단위는 ㎖이고, 시간의 함수로 표현할 경우에는 Q 또는 Q(t)로, 일정시간 흐른 혈액량(Q의 시간 적분량)으로 표현할 경우에는 S로 표기한다. 혈류량은 일반적으로 관상동맥의 길이방향으로 이격된 두 곳의 혈압차(P-Pv)에 정비례하고, 혈류저항(R)에 반비례한다. 혈류량이 작으면 그에 따르는 허혈증상들이 나타나게 된다.

순응성(Complience)은 단위체적의 혈관에 단위힘을 주었을 때 일어나는 체적 변화를 말하는 것으로 단위는 ㎖/mmHg이고, 간략히 C로 표기된다. C가 작다는 것은 혈관벽이 경화되거나 수축된다는 것을 보여주고, 반대로 C가 크다는 것은 혈관벽이 유연하거나 확장형 경련이 일어난다는 것을 의미한다.

혈류저항(Resistance)은 좌측 또는 우측 관상동맥을 따라 흐르는 혈액이 받는 저항을 말하는 것으로 단위는 mmHg/ℓ이고, 간략히 R로 표기된다. R은 근사적으로 관상동맥의 길이방향으로 이격된 두 곳의 혈압차(P-Pv)와 혈류량(Q)의 비로 결정된다.

동맥경화도(Asc)는 혈관을 단위 길이만큼 변형시키지 위하여 얼마나 힘을 주어야 하는가를 보여주는 지표, 즉 혈관의 경화도를 보여주는 지표로 혈관의 기질적 변화를 반영하는 것으로 단위는 Kg/㎠이고, 일반적으로 탄성파 전파속도의 2승에 비례한다.

마지막으로, 혈류속도(V)는 좌측 또는 우측 관상동맥을 따라 흐르는 혈액의 속도로 단위는 ㎝/s이고, 맥파전달속도(Plse Wave Velocity; PWV)는 경동맥과 대퇴동맥에서 맥파기록방법에 의하여 측정한 것으로 대동맥의 탄력상태를 반영한다. 혈관벽이 굳을수록 빨라지는데, 특히 동맥경화성 변화가 심할수록 혈류속도 또는 맥파전달속도가 빠르다.

또한, 상기 각 생물역학적 지표를 나타내는 문자에서 첨자ℓ은 좌측(left)을, 첨자 r은 우측(right)을 각각 나타낸다.

한편, 상기 주처리부(210)에는 사용자의 제어 명령을 입력받는 입력부(220)와, 주처리부에서 산출된 결과를 보여주는 출력부(240)가 각각 연결된다.

여기서, 출력부(240)는 프린터 뿐만 아니라 모니터를 통한 화면출력부도 포함한다. 따라서, 도 1에 도시된 영상처리부(230)은 화면출력부에 내장하게 된다.

그리고, 입력부(220)는 통상의 자판기, 마우스 뿐만 아니라 상기 화면출력부(모니터)에 구비된 터치 입력수단도 포함한다.

상기와 같은 구성에서 핵심적인 부분은 주처리부(210)의 제어에 의하여 생체신호를 측정, 분석하고 이를 기초로 소정의 수식에 의하여 각 생물역학적 지표를 산출하게 하는데 있으므로, 이하에서는 이에 대하여 상세히 설명한다.

상기 주처리부(210)의 제어는 전체적으로, 도 8과 같이, 상기 생체신호 측정계(100)에서 획득된 생체신호를 바탕으로 대동맥궁 내압곡선을 합성하는 단계(S100); 상기 합성된 대동맥궁 내압곡선을 이용하여 좌우 관상동맥 혈류량을 산출하는 단계(S200); 상기 대동맥궁 내압곡선 및 좌우 관상동맥 혈류량을 기초로 좌우 관상동맥의 C, R을 산출하는 단계(S300); 상기 산출된 생물역학적 지표를 기초로 좌우 관상동맥 경화도를 산출하는 단계(S400); 및 상기 산출된 생물역학적 지표를 출력부(240)에 전송하여 상태도를 산출하게 하는 단계(S500)로 이루어 질 수 있다.

그런데, 상기 주처리부(210)의 제어는 기본적으로, 상기 생체신호 측정계(100)에 생체신호를 측정하게 하고 상기 생체신호를 수신받는 제 1 단계; 상기 수신된 생체신호의 파형을 분석하고 상기 분석된 파형 자료를 기초로 대동맥궁 내압곡선(P)을 합성하는 제 2 단계; 및 상기 합성된 대동맥궁 내압곡선(P)의 면적으로부터 생물역학적 지표를 산출하여 심혈관 분석 결과를 보여주는 제 3 단계가 포함하도록 프로그램된 것을 특징으로 하여 하기와 같이 다양하게 실시될 수 있다.

우선, 상기 제 1 단계에서 생체신호 측정계(100)로 생체신호를 측정하게 할 때, 심전도 센서(122), 심음도 센서(124) 및 이완기 혈압보다 일정 압력(약 10∼15 mmHg) 가압된 상태에서 커프 맥파 센서(128)로 동시에 측정하여 생체신호(ECG, PCG, Cuff-APG)를 획득하고, 심전도 센서(122), 심음도 센서(124) 및 수축기 혈압보다 일정 압력(약 20∼30 mmHg) 감압된 상태에서 커프 맥파 센서(128)로 동시에 측정하여 생체신호(ECG, PCG, Cuff-APG)를 획득하고, 심전도 센서(122), 심음도 센서(124) 및 좌측 경동맥 맥파 센서(128)로 동시에 측정하여 생체신호(ECG, PCG, 좌경동맥 APG)를 획득하고, 심전도 센서(122), 심음도 센서(124) 및 우측 경동맥 맥파 센서(128)로 동시에 측정하여 생체신호(ECG, PCG, 우경동맥 APG)를 획득하고, 심전도 센서(122) 및 대퇴동맥 맥파 센서(128)로 동시에 측정하여 생체신호(ECG, 대퇴동맥 APG)를 획득하도록 제어하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제 2 단계에서 수신된 생체신호의 파형 분석은, 우선 상기 생체신호 측정계 중 심전도 센서(122)와 심음도 센서(124)을 통하여 획득된 ECG 신호와 PCG 신호를 분석하여 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 특징점을 찾는다.

여기서, 대동맥궁 내압곡선(P)의 특징점은, 도 6에서, 수축기 시작점(t1), 수축기 최고점(t2), 절흔점(t3), 이완기 최고점(t4), 이완기 종료점(t5)을 말한다.

이어, 상기 생체신호 측정계 중 수축기 혈압보다 일정 압력 가압된 커프 맥파 센서(126)를 통하여 획득된 Cuff-APG 맥파를 분석(수축기의 Cuff-APG 맥파 분석)하여 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 고주파수 성분을 찾는다.

그리고, 상기 생체신호 측정계 중 이완기 혈압보다 일정 압력 감압된 커프 맥파 센서(126)를 통하여 획득된 Cuff-APG 맥파를 분석(이완기의 Cuff-APG 맥파 분석)하여 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 저주파수 성분을 찾는다.

이는 후술하는 바와 같이, 일정 압력으로 가압하거나 감압된 상태에서 커프 맥파 센서(126)로 측정된 Cuff-APG 맥파가 대동맥궁 내압곡선(P)의 빈도 스팩트럼과 일치하는 것을 이용한 것이다.

다음, 상기 생체신호 측정계 중 경동맥 센서(124)로 획득된 좌, 우측 경동맥 APG 맥파를 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 시간에 대한 주파수 강도로 분석한다.

이는 후술하는 바와 같이, 경동맥 센서(124)로 획득된 좌, 우측 경동맥 APG 맥파가 대동맥궁 내압곡선(P)의 확률밀도 스펙트럼과 일치하는 것을 이용한 것이다.

그리고, 상기 제 2 단계에서의 상기 대동맥궁 내압곡선(P) 합성은, 상기 수축기의 Cuff-APG 맥파 분석 자료, 상기 이완기의 Cuff-APG 맥파 분석 자료 및 좌, 우측 경동맥 APG 맥파 분석 자료를 포함한 정보를 기초로 이루어지게 된다.

그리고, 상기 제 3 단계에는, 상기 합성된 대동맥궁 내압곡선(P)의 면적으로부터 생물역학적 지표를 산출하여 심혈관 분석 결과를 보여주게 되는데, 이는 후술하는 바와 같이, 합성된 대동맥궁 내압곡선(P; 60)이, 도 7과 같이, 카테터로 직접 관혈적으로 측정한 대동맥궁 내압곡선(50)과 파형의 차이는 있으나, 면적은 서로 같다는 것을 이용한 것이다.

상기 생물역학적 지표 산출하는 단계는 구체적으로, 상기 합성된 대동맥궁 내압곡선(P)의 면적을 포함한 기초정보로부터 좌우 관상동맥의 혈류량(S_ℓ, S_r)을 산출하는 단계; 상기 대동맥궁 내압곡선(P) 및 상기 좌우 관상동맥의 혈류량(S_ℓ, S_r)을 이용하여 좌우 관상동맥의 순응성(C_ℓ, C_r)과 혈류저항(R_ℓ, R_r)을 각각 산출하는 단계; 및 상기 산출된 좌우 관상동맥의 순응성(C_ℓ, C_r)과 혈류저항(R_ℓ, R_r)을 하나의 상태도(C-R Chart) 상에 보여주도록 상기 출력부(240)에 심혈관 분석 결과를 전송하는 단계를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 좌우 관상동맥의 혈류량(S_ℓ, S_r), 순응성(C_ℓ, C_r) 및 혈류저항(R_ℓ, R_r)은 하기 수식에 의하여 각각 산출된다.

좌 관상동맥의 혈류량

(수식 1);

우 관상동맥의 혈류량 S_r=K₁πR²(1-υ²)^1/2Pm(1+Ad/K₂As)/(ρa)(수식 2);

좌 관상동맥의 순응성

(수식 3);

우 관상동맥의 순응성

(수식 4);

좌 관상동맥의 혈류저항

(수식 5),

(수식 6); 및

우 관상동맥의 혈류저항

(수식 7) 이다.

상기 수식 1-7에서, Ad는 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 이완기 면적, As는 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 수축기 면적, t_*은 이완기에서 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 1계 도함수가 0인 점까지의 시간, υ는 혈관의 푸아송 상수, R은 혈관의 환산 반경, Pm은 평균 혈압, ρ는 혈액 밀도, a는 맥파 전파 속도, Pd는 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 이완기 혈압, Ps는 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 수축기 혈압, P_*및 Ps^*는 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 절흔점 혈압, P_v는 좌 관상동맥의 임의 점에서의 혈압, S_v는 심박출량, K는 곁수, 그리고 K₁ 및 K₂는 각각 계수이다.

여기서, 상기 곁수 K는 하기 수식 8에 의하여 산출된 것이고, 상기 K₁은 관상동맥 입구에서 관상동맥으로 흐르는 혈류량 중에서 우 관상동맥으로 흐르는 혈류량과 관련된 계수로 0.12∼0.15이고, 상기 K₂는 조직 내압 계수로 0.7∼0.75이다.

(수식 8),

상기 수식 8에서, k는 관상동맥 입구에서 관상동맥으로 흐르는 혈류량 중에서 좌 관상동맥으로 흐르는 혈류량과 관련된 계수로 0.88∼0.85이고, A=πR²으로 좌 관상동맥의 환산 단면적이고, C_s는 수축시 순응성이고, m과 n은 각각 코페 상수이다.

그리고, 상기 생물역학적 지표 산출하는 제 3 단계는 상기 좌우 관상동맥의 혈류량(S_ℓ, S_r), 순응성(C_ℓ, C_r) 및 혈류저항(R_ℓ, R_r)으로부터 좌우 관상동맥의 동 맥경화도(As_ℓ, As_r)를 더 산출하여 상기 출력부(240)에 심혈관 분석 결과를 전송하는 단계를 포함하여 구성되도록 함이 바람직하다.

이때, 상기 좌우 관상동맥의 동맥경화도(As_ℓ, As_r)는 하기 수식 9, 10에 의하여 각각 산출된다.

좌 관상동맥의 동맥경화도

(수식 9); 및

우 관상동맥의 동맥경화도

(수식 10).

상기 수식 9, 10에서, K₃는 임상에서 얻어진 계수로 0.7∼0.89이다.

나아가, 상기 생물역학적 지표 산출하는 제 3 단계는 상기 합성된 대동맥궁 내압곡선(P) 및 상기 좌우 관상동맥의 순응성(C_ℓ, C_r)으로부터 좌우 관상동맥의 혈류속도(V_ℓ, V_r)를 더 산출하여 상기 출력부(240)에 심혈관 분석 결과를 전송하는 단계를 포함하여 구성되도록 함이 바람직하다.

이때, 상기 좌우 관상동맥의 혈류속도(V_ℓ, V_r)는 하기 수식 11, 12에 의하여 각각 산출된다.

좌 관상동맥의 혈류속도

(수식 11); 및

우 관상동맥의 혈류속도

(수식 12)

상기 수식 11, 12에서,

이다.

다음은, 도 9 내지 도 16을 참조하며, 상기 주처리부(210)의 제어로 상기 제 1 단계부터 상기 제 3 단계가 구현되는 구체적인 일 실시예에 대하여 설명한다.

도 9 내지 도 12는 도 8의 작업도를 보다 구체적으로 보여주는 일 예시적 상세 작업도이고, 도 13은 도 1의 주처리부에 의한 ECG, PCG 및 고주파 APG 파형 분석 결과를 보여주는 검사결과창의 일 예시도이고, 도 14는 도 1의 주처리부에 의한 ECG, PCG 및 저주파 APG 파형 분석 결과를 보여주는 검사결과창의 일 예시도이고, 도 15는 도 1의 주처리부에 의한 좌우 경동맥 APG 파형 분석 결과 및 각 일정 구간 선택시 확대된 파형과 합성된 대동맥궁 내압곡선의 일예를 보여주는 검사결과창의 일 예시도이고, 도 16은 도 1의 주처리부에 의한 분석 결과의 일예로 C-R 상태도(Chart)를 보여주는 검사결과창의 일 예시도이다.

상기 주처리부(210)는 우선, 도 9와 같이, 상기 제 1 단계 이전에 검색메뉴창, 환자정보창, 검사진단창, 검사결과창이 포함된 초기화면을 상기 출력부(240)에 보여주고(S10), 상기 초기화면에서 새환자 등록 명령(S11)이 수신된 경우에는 환자 정보를 입력받고 저장하고(S13), 그렇지 않은 경우에는 등록된 환자 파일을 여는 명령(S12)을 수신받는다.

이어, 상기 등록된 환자 파일을 여는 명령이 수신된 경우에는 등록된 환자 리스트를 상기 검사결과창에 보여주고 환자 선택받아 추가 정보 입력받고(S14), 그렇지 않은 경우에는 상기 초기화면을 계속 보여준다.

다음, 상기 새환자 정보 또는 선택된 환자 정보를 상기 환자정보창에 보여주고 검사진단 명령(S18)을 수신받는 단계로 들어가게 된다.

이때, 상기 상기 새환자 정보 또는 선택된 환자 정보에는 환자를 식별할 수 있는 개인정보 및 키, 몸무게, 혈압, 인종 중에서 하나 이상 포함된 신체정보로 구성되도록 함이 바람직하다. 특히, 환자(피검자)의 키, 혈압, 인종 등은 생물역학적 지표를 산출하는데 기초 데이터로 활용될 수 있다.

이후, 상기 제 1 단계의 상기 생체신호 측정 및 수신은, 도 9 및 도 10과 같이, 하기 단계들을 포함하여 구성될 수 있다.

우선, 상기 검사진단창으로부터 검사명령(S18)을 수신받으면 생체신호 측정 명령선택창을 더 보여주고(S20), 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지한다(제 1-1 단계).

이어, 상기 생체신호 측정 명령선택창으로부터 수축기 맥파 측정명령(S21)을 수신받은 경우에는 상기 생체신호 측정센서부의 심전도 센서(122), 심음도 센서(124) 및 가압된 커프 맥파 센서(126)로부터 측정파형을 접수받아 상기 검사결과창에 수신된 ECG, PCG, 고주파 APG 파형을 보여주고(S26), 그렇지 않은 경우에는 이 전 단계인 생체신호 측정 명령 수신 대기 단계를 유지한다(제 1-2-1 단계).

상기 생체신호 측정 명령선택창으로부터 이완기 맥파 측정명령(S22)을 수신받은 경우에는 상기 생체신호 측정센서부의 심전도 센서(122), 심음도 센서(124) 및 감압된 커프 맥파 센서(126)로부터 측정파형을 접수받아 상기 검사결과창에 수신된 ECG, PCG, 저주파 APG 파형을 보여주고(S26), 그렇지 않은 경우에는 이전 단계인 생체신호 측정 명령 수신 대기 단계를 유지한다(제 1-2-2 단계).

상기 생체신호 측정 명령선택창으로부터 좌측 경동맥 맥파 측정명령(S23)을 수신받은 경우에는 상기 생체신호 측정센서부의 심전도 센서(122), 심음도 센서(124) 및 경동맥 센서(126)로부터 측정파형을 접수받아 상기 검사결과창에 수신된 ECG, PCG, 좌측 경동맥 APG 파형을 보여주고(S26), 그렇지 않은 경우에는 이전 단계인 생체신호 측정 명령 수신 대기 단계를 유지한다(제 1-2-3 단계).

상기 생체신호 측정 명령선택창으로부터 우측 경동맥 맥파 측정명령(S24)을 수신받은 경우에는 상기 생체신호 측정센서부의 심전도 센서(122), 심음도 센서(124) 및 경동맥 센서(126)로부터 측정파형을 접수받아 상기 검사결과창에 수신된 ECG, PCG, 우측 경동맥 APG 파형을 보여주고(S26), 그렇지 않은 경우에는 이전 단계인 생체신호 측정 명령 수신 대기 단계를 유지한다(제 1-2-4 단계).

상기 생체신호 측정 명령선택창으로부터 대퇴동맥 맥파 측정명령(S25)을 수신받은 경우에는 상기 생체신호 측정센서부의 심전도 센서(122) 및 대퇴동맥 센서(126)로부터 측정파형을 접수받아 상기 검사결과창에 수신된 ECG, 대퇴동맥 APG 파형을 보여주고(S27), 그렇지 않은 경우에는 이전 단계인 생체신호 측정 명령 수신 대기 단계를 유지한다(제 1-2-4 단계).

그리고, 상기 제 1-2-1 단계 내지 상기 제 1-2-4 단계의 각 단계 이후에는 상기 검사결과창에 보여주는 파형 중에서 이상적인 파형을 선택하도록 파형 선택 명령(S28, S29)을 수신 받아, 파형 선택 명령이 수신된 경우에는 화면 캡쳐를 하여 선택된 파형을 저장하고(S30), 그렇지 않은 경우에는 계속 측정하며 측정된 파형을 보여준다(제 1-3 단계).

이때, 이상적인 파형이 상기 검사결과창에 보여지지 않을때, 상기 입력부(220) 및 상기 제어기(146)을 통하여 상기 잡음제거 및 신호증폭기(142)로 수신 신호를 조절할 수도 있다.

그리고, 상기 제 2 단계의 상기 수신된 생체신호의 파형 분석 및 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 합성은, 도 10 내지 도 12와 같이, 하기 단계들을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 검사진단창으로부터 분석명령(S32)을 수신받으면 분석메뉴창을 더 보여주고(S34), 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지한다(제 2-1 단계).

상기 분석메뉴창에서 수축기 신호 분석명령(S36)이 수신되면, 도 13과 같이, 저장된 ECG(71), PCG(73), 고주파 APG(75) 파형의 특징점을 자동분석하여 상기 검사결과창(70)에 보여주고(S38), 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지한다(제 2-2 단계).

상기 분석메뉴창에서 이완기 신호 분석명령(S40)이 수신되면, 도 14와 같이, 저장된 ECG(72), PCG(74), 저주파 APG(76) 파형의 특징점을 자동분석하여 상기 검사결과창(70)에 보여주고(S42), 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지한다(제 2-3 단계).

상기 분석메뉴창에서 합성신호 분석명령(S44)이 수신되면, 도 15와 같이, 저 장된 좌, 우측 경동맥 파형(77, 78)의 상기 검사결과창에 보여주고(S46), 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지한다(제 2-4 단계).

상기 검사결과창의 좌, 우측 경동맥 파형에서 각 파형의 상세 분석 구간을 선택(S48)받은 경우(이는 도 15와 같이 출력부의 화면에서 마우스로 해당 구간을 긁어줌으로써 행할 수 있음)에는 선택된 구간의 파형을 확대 분석하여 검사결과창 하단 좌측(81, 82)에 보여주고(S50), 그렇지 않은 경우에는 이전 단계 상태를 유지한다(제 2-5 단계).

상기 검사결과창 하단 좌측에 확대된 좌, 우측 경동맥 파형(81, 82)이 차례로 보여진 다음, 상기 검사결과창 하단 우측의 빈 공간을 클릭(S52)하는 경우에는 저장된 ECG, PCG, APG 파형 자료를 포함한 정보를 기초로 합성된 대동맥궁 내압곡선(83)을 클릭한 위치에 보여주고(S54), 그렇지 않은 경우에는 이전 단계 상태를 유지한다(제 2-6 단계).

이때, 상기 제 2-2 단계, 상기 제 2-3 단계 및 상기 제 2-4 단계에서 상기 검사결과창에 각 파형을 보여준 다음(S38, S42, S46), 상기 검사진단창으로부터 검사명령(S18)을 수신받으면 상기 제 1-1 단계로 돌아가서 재측정하고, 그렇지 않으면 각각의 다음 단계로 진행하도록 하는 것이 바람직하다.

마지막으로, 상기 제 3 단계의 상기 합성된 대동맥궁 내압곡선(P)의 면적으로부터 생물역학적 지표를 산출하여 심혈관 분석 결과를 보여주는 단계는, 도 12와 같이, 하기 단계들을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 검사진단창으로부터 결과 보여주기 명령(S56)을 수신받으면 결과 메뉴 창 및 출력수단을 더 보여주고(S58), 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지한다(제 3-1 단계).

상기 결과 메뉴창 중 어느 메뉴창을 선택(S60)받으면, 해당 메뉴 결과를 보여주고(S62), 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지한다(제 3-2 단계).

상기 해당 메뉴 결과를 보여준 다음, 상기 출력수단으로부터 출력 명령(S64)을 수신받으면, 해당 메뉴 결과를 출력하고(S66), 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지한다(제 3-3 단계).

이때, 상기 결과 메뉴창에는 C-R 상태도(Chart) 평가가 포함되어 있고, 도 16과 같이, 상기 C-R 상태도(Chart)는 임상결과에 의한 관상동맥의 상태를 보여주는 영역이 구획되어 있고, 상기 C-R 상태도(Chart) 평가 결과는 피검자의 좌우 관상동맥의 상태를 상기 C-R 상태도(Chart) 상에 점으로 표현된 것이 포함되도록 함이 바람직하다.

도 16의 C-R 상태도(Chart)의 영역 구획은 다양한 임상결과에 따라 정밀도를 높일 수 있도록 재 구획될 수 있음은 당연하나, 임상결과의 일예로 각 영역을 정의하면 하기와 같다.

영역 ①은 심혈관 협착구역으로, 증상이 없더라도 일단 관상동맥의 협착을 의심해야되고, 증상이 있는 경우의 90％ 이상이 관상동맥이 50％ 이상 막힌 경우이다.

영역 ②는 심혈관 협착이 매우 의심되는 구역으로, 증상이 있을 경우에는 80％ 이상 협착으로 진단할 수 있다.

영역 ③은 심혈관 협착이 의심되는 구역으로, 증상이 있을 경우에는 협착에 준해 다음 검사나 치료를 할 수 있다.

영역 ④는 50％ 정도의 빈도로 심혈관 협착 상태로 나타나고, 증상이 있을 경우에는 심혈관조영술에는 정상으로 나오더라도 심혈관 상태가 좋지 않은 것으로 판단할 수 있다.

영역 ⑤는 심혈관 확장형 경련구역으로, 증상이 없더라도 비정상으로 판단하고 관찰이 필요하다. 비정상적인 확장이 될 수 있는 약물과다복용도 의심해 볼 수 있다.

영역 ⑥은 심근조직 내압에 의한 조직내 미세 역류 혹은 기타 용인에 의한 심혈관 혈류 불안정성이 의심되는 구역으로, 심혈관조영술에서는 대개 정상으로 나오는 경우가 많다. 증상 유무에 따라 관찰할 필요가 있다.

영역 ⑦은 혈류, 혈관 상태가 정상은 아니지만 심혈관조영술에는 막히지 않은 것으로 나오는 영역으로, 통상 정상으로 판단한다.

영역 ⑧은 정상구역이다.

이하에서는 상기 실시예를 뒷받침하는 관련 이론 및 임상자료를 보충적으로 제시한다.

좌 관상동맥에서 혈액은 이완기에만 흐른다. 이러한 연구 결과는 CCD형 생체 현미경으로 관상동맥 내로 흐르는 니오븀 빛표식립자의 움직임을 고찰하여 확증한 것이다.

이로부터 본 발명에서는 심장이 수축할 때 생긴 조직 내압과 심근의 자가 조 종특성에 의하여 좌 관상동맥에서 혈액 흐름은 이완기에만 있다고 간주한다.

이런 사실로부터 대동맥궁(40)의 수축과 이완은 관상동맥 혈액 순환의 견지에서 관상동맥(42, 44)에 혈액을 공급하는 심장과 같다고 볼 수 있다(도 4 참조).

한편, 우심실의 수축기압은 좌심실의 수축기압의 25-30％정도이며, 우심실벽내 심근의 수축에 의한 관상동맥의 압박은 작다.

따라서, 우 관상동맥에서 혈류는 심장이 수축할 때 최대로 되며, 우 관상동맥의 혈류 파형은 대동맥궁 내압 곡선에 비례하는 압력 특성을 가진다.

한편, 다른 실험 자료에 의하면, 혈관의 수축 팽창시 혈류량과 혈압 사이 관계는 170 이하의 혈압에서 선 변형한다. 따라서, 수축기 혈관의 순응성과 이완기 혈관의 순응성은 같다.

그러므로, 비관혈적으로 대동맥궁 내압 곡선 면적을 찾는 문제는 관상동맥 혈액 순환을 평가하기 위한 심장 탕크의 펌프 기능, 즉 관상동맥에 혈액을 공급하는 펌프의 작용력을 해명하는 문제와 같다.

따라서, 먼저 대동맥궁 내압 곡선을 구성하는 문제를 살펴보면, 관혈적 방법으로 혈관에 카테터를 꽂고 대동맥궁 내압 곡선을 그리면 가장 정확한 대동맥궁내 혈압 파형과 수축기 혈압과 이완기 혈압을 잴 수 있다.

그러나, 실제로는 그런 방법을 쓸 수 없기 때문에, 대동맥궁 내압 곡선을 비관혈적으로 찾는 문제를 풀어야 한다. 대동맥궁 내압 곡선의 빈도 스펙트럼(주파수공간에서의 강도분석)을 분석해 보면, 대동맥궁의 빈도 스펙트럼은 고주파수와 저주파수로 이루어졌다.

이 문제를 풀기 위하여, 먼저 비관혈적으로 고주파 빈도 스펙트럼과 저주파 빈도 스펙트럼을 가장 뚜렷이 나타내는 파를 구하는 문제에 대하여 살펴보자.

먼저, 피검자의 팔에 도 3과 같은 커프 맥파 센서를 착용하고 수축기 혈압 이상과 이완기 혈압 이하로 압력을 주고 파를 받으면, 혈류가 커프(cuff)의 공기주머니(13)를 진동시켜 생긴 파가 전달되는데, 이 파를 컴퓨터로 표시하면 커프의 진동 파형을 찾을 수 있다.

컴퓨터에 표시된 커프의 공기주머니에 충만된 공기가 일으키는 파는 원칙적으로 맥파가 아니다. 그러나, 팔에서 커프 맥파 센서로 잰 맥파는 피가 흐르는 전과정을 컴퓨터에 정확히 전달한다. 커프에 높은 혈압을 줄 때는 고주파수가 기록되며 낮은 혈압을 줄 때는 저주파수가 그려진다.

따라서, 일정한 혈압하에서 Cuff-APG를 받으면 대동맥궁 내압곡선의 스펙트럼과 비슷한 스펙트럼을 얻을 수 있다.

그런데, 문제는 관혈적으로 얻은 대동맥궁 내압 곡선의 빈도 스펙트럼에서 고주파 성분과 비슷한 빈도 스펙트럼을 가진 Cuff-APG 맥파 곡선을 그리는 혈압점과 대동맥궁 내압 곡선의 빈도 스펙트럼에서 저주파 성분과 비슷한 빈도 스펙트럼을 가진 Cuff-APG 맥파 곡선을 그리는 혈압점, 즉 최대 수축점 P _s 와 최소 확장점 P _d 를 어떻게 찾는가 하는데 있다.

먼저, 혈압계로 잰 수축기 혈압을 P _sis , 이완기 혈압을 P _dia , 고주파 빈도 스펙트럼을 주는 수축기 혈압을

, 저주파 빈도 스펙트럼을 주는 이완기 혈압을

로 표시하면,

P^*sis=Psis + Δ1 (수식 13)

P^*dia=Pdia - Δ2 (수식 14)

와 같다.

한편, 카테터 및 커프 맥파 센서로 측정한 24명의 도관 검사 자료를 소개하면 표 1 및 표 2와 같다.

표 1

카테터와 커프 맥파 센서로 측정한 수축기 혈압 비교

표 2

카테터와 커프 맥파 센서로 측정한 이완기 혈압 비교

상기 표 1에서 얻어진 대로 수축기에는 혈압을 대체로 11, 이완기에는 20∼38 정도로 고려해 주고 맥파를 받으면 관혈적으로 얻은 대동맥궁 내압곡선의 빈도 스펙트럼과 유사한 빈도 스펙트럼을 가진 파를 그리는 수축기 점과 확장기 점을 찾을 수 있다.

그런데, 커프 맥파 센서로 측정된 파들은 모두 커프의 공기주머니에 충만된 공기에 전달되는 섭동파들이므로 이 파로 실제 맥박파를 구성할 수 없다. 그러나, 이 파들을 적당히 정합하면 도플러로 얻은 혈압 파형의 주파수와 비슷한 파형을 그릴수 있다.

그러나, 대동맥궁 내압곡선의 확률 밀도 스펙트럼(시간 공간에서의 주파수 강도분석)과 섭동파의 확률 밀도 스펙트럼은 완전히 차이가 나므로 이들 두 파는 서로 다르다. 특히, 절흔점의 모양과 높이는 크게 차이난다.

한편, 경동맥파는 Cuff-APG의 공기주머니를 진동시키는 파가 아니라 혈관의 표면에서 측정하는 파동이며, 반사점을 가지지 않으므로 경동맥파의 확률 밀도 스 펙트럼은 대동맥궁 내압곡선의 확률 밀도 스펙트럼과 유사하다.

그러나, 경동맥파 빈도 스펙트럼은 대동맥궁 내압곡선의 빈도 스펙트럼과 차이가 심하다.

그러므로, 본 발명에서는 경동맥파, 최대 수축점에서의 섭동파, 최소 확장점에서의 섭동파를 합성하여 대동맥궁 내압곡선을 만든다. 이때, 관혈적으로 얻은 파와 비관혈적으로 얻은 파의 특징점에서 혈압이 동일하도록 한다.

즉, 수축기 맥파 곡선은

(수식 15)

이완기 맥파 곡선은

(수식 16)

이고, 절흔점에서는 다음의 조건을 만족하여야 한다.

(수식 17)

Pss는 수축점에서 측정한 혈압, Pds는 확장점에서 측정한 혈압, Pc는 경동맥에서 측정한 혈압, Ps는 절흔점에서 측정한 혈압이다.

상기 수식 15 내지 17에서 α, β, γ를 구하는 문제는 초 선택 안내 철사식 초음파 도플러로 잰 맥파 곡선과 합성한 파의 차로 범함수 J[u(α, β, γ)]를 만들고 그의 최소화 문제를 풀면 된다.

전술한 바와 같이 관혈적으로 얻은 대동맥궁 내압 곡선과 비관혈적으로 얻은 대동맥 내압곡선을 일치시키기 위한 연산에서 α, β, γ는 매 사람마다 차이가 나며 그 변동폭이 심하여 파형 일치는 불가능하다.

그러나, 관혈적으로 얻은 대동맥궁 맥파곡선 면적과 비관혈적으로 얻은 대동맥궁 맥파곡선 면적 사이에는 사람에 따른 차이가 거의 없었다.

그러므로 본 발명에서는 관혈적으로 얻은 대동맥궁 내압곡선 면적과 비관혈적으로 얻은 대동맥 내압곡선 면적을 이용하여 필요한 임상 지표를 얻는 방법을 제안하였다.

이와 같은 관점에서 문제를 해결하기 위하여, 먼저 상기 수식 14 내지 17을 다음과 같이 변형한다.

즉, 수축기 맥파 곡선 면적은

(수식 18),

이완기 맥파 곡선 면적은

(수식 19)

이고, 절흔점에서는 다음의 조건을 만족하여야 한다.

(수식 20)

다음, 초선택 안내 철사식 초음파 도플러로 잰 맥파 곡선과 합성한 파의 차로 범함수 J[u(α, β, γ)]를 만들고 그의 최소화 문제를 풀면 된다.

24명의 도관 검사 자료를 이용하여 범함수 J(u)의 최소화 문제를 풀어 얻은α, β, γ는 다음과 같다.

표 3

24명의 도관 검사 자료

상기 표 3의 도관 검사 자료로부터 α=0.22, β=0.13, γ=0.65를 가지고 대동맥궁 내압곡선 면적을 구할 수 있었다.

다음, 관상동맥의 혈관을 평가하기 위한 임상지표 결정에 대하여 알아본다.

전술한 바와 같이, 심장이 수축할 때 좌 관상동맥으로는 피가 흐르지 않고 이완될 때에야 피가 흐르기 시작한다.

그런데, 관상동맥의 변형은 크지 않고 거의 등방 변형을 하므로 수축기 순응성이나 이완기 순응성은 근사적으로 같다. 따라서, 좌 관상동맥에서 혈류을 일으키는 이완기 혈압과 체적 변형에 의해 좌 관상동맥의 순응성을 구하여도, 그 순응성을 관상동맥의 순응성으로 고찰할 수 있다.

이러한 사상으로부터 Ts ≤ t ＜ T 맥파 파형을 P(t)라고 하면, 도 5의 모형 도로부터,

(수식 21)

가 성립한다.

상기 수식 21에서, R_l는 좌 관상동맥의 말초저항, C_l는 좌 관상동맥의 순응성, Q_l은 좌 관상동맥으로 흐르는 혈류량이다.

실험 자료에 의하면, 혈관에서 압력과 체적 사이 관계는 보통 혈압이 170 근방까지 혈관 변형이 압력에 선형 비례하였다.

따라서, C_l는 상수로서 하기와 같다.

(수식 3)

(수식 5)

(수식 6)

우 관상동맥에서는 수축기에도 혈액이 흐르므로,

(수식 22)

(수식 23)

상기 수식 22, 23은 P, Qr, Rr, Cr 사이의 관계를 나타낸다.

Rr, Cr를 구하는 산법은 대동맥궁 내압곡선(P)와 혈류량 곡선(Q)가 일치할 때까지 R, C를 조정하는 대신에, 대동맥궁 내압곡선(P)의 면적과 혈류량 곡선의 면적 사이 함수 관계로써 R, C를 구한다.

면적 대 면적 사이 함수 관계를 얻으면 재현성있는 R, C를 얻을 수 있다.

(수식 24)

즉, 경동맥 대동맥궁 내압곡선 면적과 수축기와 이완기 대동맥궁 내압곡선 면적 차의 비에다 절흔점 혈압과 이완기 혈압차를 곱한 것은 관상 혈관으로 들어간 혈류량을 순응성으로 나눈 것과 같다. 바꾸어 말하면, 대동맥궁 내압곡선의 면적을 입력 신호라 하고 출력 신호를 혈류량이라고 보면 다음과 같은 함수 관계가 있다.

(수식 25)

상기 수식 25로부터 순응성(Cr)은

(수식 4)

저항(Rl)은

(수식 7)

이 되며, 이는 혈압 변동, 혈류량 변동, 대동맥궁 내압곡선의 면적 변동, 즉 혈관의 동맥경화, 혈관의 경련 발작과 연축, 약물 작용, 혈압 변동 등에 민감하다는 것을 알 수 있다.

다음, 관상동맥을 탄성관으로 혈액이 흐르는 단순 관로로 보고 혈액이 흐르 는 탄성 관로에서 유탄성체 문제를 풀어 관상혈관의 기질적 변화와 기능적 변화를 구별하는 문제를 해명한다.

도 4에서 좌 관상동맥(42) 및 우 좌 관상동맥(44)를 한 개의 단순 관로로 보고 연속 방정식과 운동 방정식을 고찰하면,

(수식 26)

(수식 27)

이다.

상기 수식 26에서, pwv는 맥파전파속도(

), P는 혈압 곡선, Q는 혈류량 곡선, μ는 점도, A는 혈관 단면적, ρ는 혈액 밀도이다.

이제

를 무시하고 X에 따라 적분하면,

(수식 28)

이로부터 단탄성관에서

(수식 29),

(수식 30)

이 성립한다.

한편, Moensu Korteweg에 의하면, 이므로, 탄성계수 E=ρ(d/h)PWV²이다.

따라서, 탄성계수(동맥 경화도) E는 탄성파 전파 속도 a로 표시됨으로 관상 혈관에서 혈압 변동, 경련 발작, 연축, 약물 작용 등에 무관하며 관상 혈관의 기질적 변화를 대표할 수 있다.

그러므로, C, R에서 A를 소거하고 변환하여 관상혈관의 동맥 경화도 Asc(탄성계수)를 얻는다.

(수식 31)

상기 수식 31에서, S=f(PWV), K₃은 임상에서 얻어진 계수이다.

다음, 위에서 제기한 관상 혈관 성질과 혈류 특성을 반영하는 지표를 임상에서 쓰려면 관상동맥으로 흐르는 혈류량을 구하는 문제를 해명하여야 한다.

이제 이 문제를 해명하기 위하여 좌 관상동맥과 우 관상동맥을 구별하여 고찰한다.

먼저 우 관상동맥의 환산 혈관의 길이가 L, 단면적 A라고 하면,

이미 수력학에서 널리 알려진 바와 같이 직선 관로에서 슬러리 유체의 1차원 흐름에서 혈압 파형과 혈류량 파형은 유사한 형태를 가진다.

이러한 사실에 기초하여 우 관상동맥으로 흐르는 혈류량 공식을 다음과 같이 만들 수 있다.

실험 결과로부터 우 관상동맥에서 혈압 곡선은 다음과 같다.

혈압 곡선을 수축기와 이완기로 나누어 적분하면,

(수식 32),

(수식 33)

상기 수식 32, 33에서, T_s는 수축시간, T는 심동주기이고, k₂는 0.75∼0.7이다.

플랭크 법칙으로부터 이제 우 관상동맥에서 맥압과 혈류 속도, 탄성파 전파속도, 혈액 밀도 사이에는 다음과 같은 식이 성립한다.

ΔP=ρVa (수식 34)

(V: 혈류속도, a: 맥파 전파 속도, ρ: 혈액 밀도, ΔP: 맥압)

우 관상동맥을 단탄성강으로 보고 플랭크 공식을 MS.Donald식으로 변환하면 우 관상동맥의 혈류량은 다음과 같이 구할 수 있다.

S_r=K₁πR²(1-υ²)^1/2Pm(1+Ad/K₂As)/(ρa) (수식 2)

(υ: 혈관의 푸아송 상수, R: 혈관 직경, Pm: 평균 혈압)

K₁는 관상동맥 입구에서 관상동맥으로 흐르는 혈류량 중에서 우 관상동맥으로 흐르는 혈류량과 관련된 계수로써 0.12∼0.15와 같다.

K₂조직 내압 계수로써 0.7∼0.75와 같다.

Pm=(K₂As+Ad)/R (수식 35)

다음, 좌 관상동맥으로 흐르는 혈류량에 대하여 살펴본다.

좌 관상동맥에서 혈류는 이완기 대동맥에 저축되였던 포텐샬 에너지에 의해 일어난다. 이로부터 대동맥이 수축할 때 혈관의 순응성의 크기는 관상동맥에서 혈류을 일으키는 보충적 인자로 된다.

전술한 플랭크 공식에 의하면 Svc=ΔPπR²T/(2ρa)와 같다. 본 발명에서, 대동맥궁의 수축을 관상동맥에 혈액을 공급하는 심장으로 보면, 플랭크 공식을 이용하여 관혈류량을 구하는 MS.Donald 공식 Sv=KPm(1+Ad/As)을 이용하여 관상동맥 혈류량을 구하는 공식을 다음과 같이 구성할 수 있다.

(수식 1)

상기 수식 1에서, Ad는 이완기 대동맥궁 내압곡선(P)의 면적이며, t_*은 이완기 대동맥궁 내압곡선(P)의 1 계 도함수가 0 인 점까지 시간이다.

한편, 곁수

(수식 8),

인종별 코페 상수와 나이에 따른 수축시 순응성의 실험 자료 다음의 표 4, 5와 같다.

표 4

인종별 코페 상수

표 5

나이에 따른 수축시 순응성

MS.Donald 공식과 유사한 상기 수식 1은 이완기 좌 관상동맥 혈류량을 아주 정확히 반영하고 있다. 본 발명에서는 좌 관상동맥 혈류량 공식을 확증하기 위하여 6마리의 개를 가지고 실험을 진행하였다.

실험에서는 혈관의 확장시 좌 관상동맥의 회선지의 근위부에서 도플러 카테터로 혈류량을 측정하고 커프 맥파 곡선과 경동맥파 곡선을 측정하여 대동맥궁 내 압곡선을 만들고 본 발명에서 제기한 공식을 이용하여 혈류량을 구하였다.

실험 결과에 의하면 도플러 카테터로 측정한 혈류량과 본 발명에서 제기한 대동맥궁 내압곡선으로 얻은 혈류량은 높은 상관 관계가 있다는 것을 보여 주었다.

피실험견의 맥박은 35회/분으로부터 207회/분, 이완기 평균 동맥압은 16∼60mmHg, 혈류량은 0.12∼0.14㎖, 심동 주기는 481개를 취하였다.

도플러법에 의한 혈류 속도는 도플러로 측정한 혈류 속도 분포가 뿌아젤 속도 분포를 이룬다고 가정하고, 공간 최대 속도가 스펙트럼 최대 속도의 절반과 같다고 가정하였다.

다음, 초음파 도플러를 써서 구한 혈류량은 혈관 조영 검사에서 얻은 좌 관상동맥 회선지의 근위부의 단면을 측정하여 S_c=AV로 구하였다(A: 단면적, V: 혈류속도).

사용한 초음파 도플러는 스펙트럼 분석 혈류 속도 측정기가 달린 혈류 곡선 형을 그리는 도플러 혈관 성형 안내 철사식 혈류량계를 사용하였다.

안내 철사의 길이는 175cm, 직경은 18 인치이고, 그 끝에는 12MHz의 압전 초음파 탐측자가 달려있는 초음파 도플러형 도관계를 사용하였다.

실험 결과, Sc=0.945S^*c + 0.71, Cf와 같다.

좌 관상동맥 혈류량 공식은 실측값과 ±6％의 오차를 가진다.

동일한 방법으로 우 관상동맥에 대하여서도 실험을 하였고, 실험 결과는

Sc=1.21S^*c-0.21, γ²=0.86, Se=3.98ff와 같다.

이제 해당 수학식을 Ts부터 T까지 적분한다.

이때, Pv는 P에 비해 훨씬 작으므로 Pv를 무시하면,

(수식 36)

와 같다. 이 관계식을 해당 수식에 대입하면,

(수식 37)

이 된다.

위 식에서, P_*은 절흔점의 혈압으로서

(수식 38)

이다.

한편, R=(As+Ad)/Scl, Scl는 좌 관상동맥 혈류량이다.

다음, 대동맥으로 흐르는 혈류 속도를 구한다.

관혈적으로 얻은 대동맥궁 내압곡선의 경사도와 비관혈적으로 얻은 대동맥궁 내압곡선의 경사도를 비교해 보면, 수축기에는 사람마다 상관 비가 크게 차이 난다.

그러나, 평균 혈압점부터 이완기 끝점까지 곡선의 경사도 사이에는 높은 상관을 보여 주었다.

앞의 실험에서 선정한 24명의 환자를 대상으로 얻은 상관 관계는 다음과 같 다.

Grad Hc=0.918Grad Hn+0.024, γ²=0.92, Se=1.68f (수식 39)

상기 수식 39에서 Grad Hc는 관혈적으로 얻은 대동맥궁 내압곡선 경사도이고, Grad Hn는 비관혈적으로 얻은 대동맥궁 내압곡선 경사도이다.

한편, 혈관로에서 혈류는 1차원 운동하는 뉴톤유체로 가정할 때, 혈류는 S 평균화 의미에서 균일하므로 유체의 운동을 오일레르 견지에서 고찰할 수 있다.

즉, 동맥의 어떤점 x1에서 V_l=(dx/dt)x₁이 성립한다.

한편, 대동맥궁 내압곡선에서, 맥파는 평균 동맥압 근방에서 이완기의 끝점까지 압력 변화가 거의 선형이므로 다음의 방정식이 성립한다.

(수식 40)

상기 수식 40에서, V₀은 이완기 동안에 존재하는 평균 혈액의 흐름 속도이고, 시간 t₁, t₂은 이완기 구간 내에서의 어떤 두점이다.

이상으로부터 좌 관상동맥에서 혈관의 순응성과 혈류 저항과 동맥 경화도, 혈류 속도는 다음과 같다.

속도 V_l는

(수식 11)

순응성 C_l는

(수식 3)

저항 R_l1은

(수식 5)

저항 R_l2는

(수식 6)

동맥경화도 A_sl는

(수식 9)

혈류 S_l은

(수식 1)

이다.

한편, 우 관상동맥에서

순응성 Cr는

(수식 4)

저항 Rr는

(수식 7)

혈류속도 Vr는

(수식 12)

동맥경화도 Asr는

(수식 10)

혈류량 Sr는

S_r=K₁πR²(1-υ²)^1/2Pm(1+Ad/K₂As)/(ρa) (수식 2)

와 같다.

마지막으로, 본 발명에 의한 심혈관 분석 장치를 대한민국 내 한 대학 병원에서 직접 여러 환자에 적용하여 심혈관 분석을 행한 임상 시험 결과를 하기에 제시한다.

하기 임상 시험은 의사 관상동맥 질환에 대한 혈관조영을 행한 34명의 환자를 대상으로 행하여 졌으며, 그 결과는 다음의 표 6 및 표 7과 같다.

표 6

환자(n=34)의 인구통계

표 7

중증 관상동맥 질환 검출을 위한 분석장치의 감도 및 특성

상기 표 6, 7에서, 중증 관상동맥질환(CAD)은 적어도 하나의 주요 심외 관상동맥에 대해 혈관조영을 행하여 50％ 이상의 협착을 보인 관상동맥질환을 말한다.

중증 관상동맥질환에 대한 결과가 양성인 경우, 확실히 높은 가능성의 범주를 말하는 반면, 낮은 가능성과 부정의 범주는 중증 관상동맥질환에 대한 여러 부정적 결과로 나눠진다.

결국, 본 발명에 의한 심혈관 분석 장치는 심전도계(ECG)와 초음파심장진단 술과 같은 기타의 화면 진단법에 비해 중증 관상동맥질환의 검출에 있어 상당히 양호한 감도와 진단 특성을 보였다.

이외에도, 측정 시간, 비관혈적 특성 및 보행불능의 환자 또는 도부타민 부작용을 갖는 환자를 포함하는 거의 모든 대상에 대해 적용 가능하다는 장점을 갖는다.

본 발명의 심혈관 분석 장치에 의하면, 기존의 심전도계(ECG)와 초음파심장진단술과 같은 기타의 화면 진단법에 비해 중증 관상동맥질환의 검출에 있어 상당히 양호한 감도와 진단 특성을 보이고, 혈관조영술상에도 나타나지 않는 심혈관의 기질적 상태 및 기능적 상태를 진단할 수 있음으로써, 여러 가지 심혈관의 난치성 병을 조기 진단하고 심혈관 수술 대상을 비관혈적 방법으로 발견할 수 있는 것이어서, 산업상 이용가능성이 매우 높다.

Claims

심전도 센서, 심음도 센서 및 맥파 센서를 포함한 생체신호 측정센서부와, 상기 생체신호 측정센서부의 각 센서에 연결되어 측정된 생체신호를 수신받아 신호 처리하는 생체신호 수신 및 처리부로 구성된 생체신호 측정계; 및

상기 생체신호 수신 및 처리부와 연결되어 서로 통신하며 측정 데이터를 수신받아 관상동맥을 분석하기 위한 생물역학적 지표를 산출하는 주처리부와, 상기 주처리부에 연결되어 사용자의 제어 명령을 입력받는 입력부와, 상기 주처리부에 연결되어 산출된 결과를 보여주는 출력부로 구성된 분석 지표 산출계를 포함하여 구성되되,

상기 주처리부는 상기 생체신호 측정계로부터 획득된 생체신호로 대동맥궁 내압곡선을 합성하고, 상기 대동맥궁 내압곡선의 면적을 이용하여 생물역학적 지표를 산출하는 것을 특징으로 하는 심혈관 분석 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 생체신호 수신 및 처리부는,

상기 생체신호 측정센서부로부터 수신되는 생체신호를 처리하여 상기 주처리부로 측정 데이터를 전송하도록 제어하는 제어기(microcontroller);

상기 제어기의 제어신호에 의하여 상기 심전도 센서, 심음도 센서 및 맥파 센서로부터 수신되는 생체신호를 선택하는 다중신호선택기;

상기 다중신호선택기에 의하여 선택된 생체신호를 상기 제어기의 제어신호에 따라 잡음제거 또는 증폭도 조절하는 잡음제거 및 신호증폭기;

상기 잡음제거 및 신호증폭기를 통과한 생체신호를 받아 상기 입력부의 제어 명령 또는 상기 주처리부에 내장된 프로그램의 제어 명령이 상기 제어기를 통하여 필요한 생체신호를 선택받도록 하는 신호절환기;

상기 신호절환기에서 선택된 생체신호를 상기 제어기의 제어신호에 따라 샘플링(sampling)하고 홀딩(holding)하는 표본유지기; 및

상기 표본유지기를 통해 홀딩(holding)된 생체신호를 상기 제어기의 제어신호에 따라 디지털 신호로 바꾸어 상기 제어기로 보내는 A/D 변환기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 심혈관 분석 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 맥파 센서는 커프(Cuff) 맥파 센서, 경동맥 맥파 센서 및 대퇴동맥 맥파 센서 중 어느 하나이고,

상기 생체신호 측정계는 상기 생체신호 측정센서부로부터 ECG, PCG, APG 파형을 동시에 얻는 것을 특징으로 하는 심혈관 분석 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 경동맥 맥파 센서와 상기 대퇴동맥 맥파 센서는 동일한 압력센서이고, 상기 커프(Cuff) 맥파 센서는 커프 혈압계에 압력센서가 더 부착된 것을 특징으로 하는 심혈관 분석 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 커프(Cuff) 맥파 센서는 상기 커프 혈압계의 공기 주머니와 연결된 고무관에 지로관을 형성하고, 상기 지로관 출구에 어뎁터를 장착하고, 상기 어뎁터를 상기 경동맥 맥파 센서 또는 상기 대퇴동맥 맥파 센서와 동일한 구조의 센서 개방홈에 장착한 것을 특징으로 하는 심혈관 분석 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 주처리부는,

상기 생체신호 측정계에 생체신호를 측정하게 하고 상기 생체신호를 수신받는 제 1 단계;

상기 수신된 생체신호의 파형을 분석하고 상기 분석된 파형 자료를 기초로 대동맥궁 내압곡선(P)을 합성하는 제 2 단계; 및

상기 합성된 대동맥궁 내압곡선(P)의 면적으로부터 생물역학적 지표를 산출하여 심혈관 분석 결과를 보여주는 제 3 단계가 포함하도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 심혈관 분석 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 제 3 단계에는,

상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 면적을 포함한 기초정보로부터 좌우 관상동맥의 혈류량(S_ℓ, S_r)을 산출하는 단계;

상기 대동맥궁 내압곡선(P) 및 상기 좌우 관상동맥의 혈류량(S_ℓ, S_r)을 이용하여 좌우 관상동맥의 순응성(C_ℓ, C_r)과 혈류저항(R_ℓ, R_r)을 각각 산출하는 단계; 및

상기 산출된 좌우 관상동맥의 순응성(C_ℓ, C_r)과 혈류저항(R_ℓ, R_r)을 하나의 상태도(C-R Chart) 상에 보여주도록 상기 출력부에 심혈관 분석 결과를 전송하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 심혈관 분석 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 제 3 단계에는,

상기 좌우 관상동맥의 혈류량(S_ℓ, S_r), 순응성(C_ℓ, C_r) 및 혈류저항(R_ℓ, R_r)으로부터 좌우 관상동맥의 동맥경화도(As_ℓ, As_r)를 더 산출하여 상기 출력부에 심혈관 분석 결과를 전송하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 심혈관 분석 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 제 3 단계에는,

상기 대동맥궁 내압곡선(P) 및 상기 좌우 관상동맥의 순응성(C_ℓ, C_r)으로부터 좌우 관상동맥의 혈류속도(V_ℓ, V_r)를 더 산출하여 상기 출력부에 심혈관 분석 결과를 전송하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 심혈관 분석 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 좌우 관상동맥의 혈류량(S_ℓ, S_r), 순응성(C_ℓ, C_r) 및 혈류저항(R_ℓ, R_r)은 하기 수식에 의하여 각각 산출된 것을 특징으로 하는 심혈관 분석 장치.

좌 관상동맥의 혈류량
(수식 1);

우 관상동맥의 혈류량 S_r=K₁πR²(1-υ²)^1/2Pm(1+Ad/K₂As)/(ρa) (수식 2);

좌 관상동맥의 순응성
(수식 3);

우 관상동맥의 순응성
(수식 4);

좌 관상동맥의 혈류저항
(수식 5),
(수식 6); 및

우 관상동맥의 혈류저항
(수식 7),

상기 수식 1 내지 7에서, Ad는 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 이완기 면적, As는 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 수축기 면적, t_*은 이완기에서 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 1계 도함수가 0인 점까지의 시간, υ는 혈관의 푸아송 상수, R은 혈관의 환산 반경, Pm은 평균 혈압, ρ는 혈액 밀도, a는 맥파 전파 속도, Pd는 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 이완기 혈압, Ps는 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 수축기 혈압, P_*및 Ps^*는 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 절흔점 혈압, P_v는 좌 관상동맥의 임의 점에서의 혈압, S_v는 심박출량, K는 곁수, 그리고 K₁ 및 K₂는 각각 계수이다.
제 10 항에 있어서,

상기 곁수 K는 하기 수식 8에 의하여 산출된 것이고,

상기 K₁은 관상동맥 입구에서 관상동맥으로 흐르는 혈류량 중에서 우 관상동맥으로 흐르는 혈류량과 관련된 계수로 0.12∼0.15이고, 상기 K₂는 조직 내압 계수로 0.7∼0.75인 것을 특징으로 하는 심혈관 분석 장치.

(수식 8),

상기 수식 8에서, k는 관상동맥 입구에서 관상동맥으로 흐르는 혈류량 중에서 좌 관상동맥으로 흐르는 혈류량과 관련된 계수로 0.88∼0.85이고, A=πR²으로 좌 관상동맥의 환산 단면적이고, C_s는 수축시 순응성이고, m과 n은 각각 코페 상수이다.
제 8 항에 있어서,

상기 좌우 관상동맥의 동맥경화도(As_ℓ, As_r)는 하기 수식에 의하여 각각 산출된 것을 특징으로 하는 심혈관 분석 장치.

좌 관상동맥의 동맥경화도
(수식 9); 및

우 관상동맥의 동맥경화도
(수식 10),

상기 수식 9, 10에서, K₃는 임상에서 얻어진 계수로 0.7∼0.89이다.
제 9 항에 있어서,

상기 좌우 관상동맥의 혈류속도(V_ℓ, V_r)는 하기 수식에 의하여 각각 산출된 것을 특징으로 하는 심혈관 분석 장치.

좌 관상동맥의 혈류속도
(수식 11); 및

우 관상동맥의 혈류속도
(수식 12)

상기 수식 11, 12에서,
이다.
제 6 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2 단계의 수신된 생체신호의 파형 분석은,

상기 생체신호 측정계 중 심전도 센서와 심음도 센서을 통하여 획득된 ECG 신호와 PCG 신호를 분석하여 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 특징점(수축기 시작점, 수축기 최고점, 절흔점, 이완기 최고점, 이완기 종료점)을 찾고, 상기 생체신호 측정계 중 수축기 혈압보다 일정 압력 가압된 커프 맥파 센서를 통하여 획득된 Cuff-APG 맥파를 분석하여 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 고주파수 성분을 찾고,

상기 생체신호 측정계 중 이완기 혈압보다 일정 압력 감압된 커프 맥파 센서를 통하여 획득된 Cuff-APG 맥파를 분석하여 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 저주파수 성분을 찾고,

상기 생체신호 측정계 중 경동맥 센서로 획득된 좌, 우측 경동맥 APG 맥파를 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 시간에 대한 주파수 강도로 분석하고,

상기 대동맥궁 내압곡선(P) 합성은 상기 수축기의 Cuff-APG 맥파 분석 자료, 상기 이완기의 Cuff-APG 맥파 분석 자료 및 좌, 우측 경동맥 APG 맥파 분석 자료를 포함한 정보를 기초로 이루어진 것을 특징으로 하는 심혈관 분석 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 제 1 단계 이전에 검색메뉴창, 환자정보창, 검사진단창, 검사결과창이 포함된 초기화면을 상기 출력부에 보여주는 단계;

상기 초기화면에서 새환자 등록 명령이 수신된 경우에는 환자 정보를 입력받고 저장하고, 그렇지 않은 경우에는 등록된 환자 파일을 여는 명령을 수신받는 단계;

상기 등록된 환자 파일을 여는 명령이 수신된 경우에는 등록된 환자 리스트를 상기 검사결과창에 보여주고 환자 선택받아 추가 정보 입력받고, 그렇지 않은 경우에는 상기 초기화면을 계속 보여주는 단계; 및

상기 새환자 정보 또는 선택된 환자 정보를 상기 환자정보창에 보여주고 검사진단 명령 입력받는 단계가 더 포함되되,

상기 상기 새환자 정보 또는 선택된 환자 정보에는 환자를 식별할 수 있는 개인정보 및 키, 몸무게, 혈압, 인종 중에서 하나 이상 포함된 신체정보로 구성된 것을 특징으로 하는 심혈관 분석 장치.
제 15 항에 있어서,

상기 제 1 단계의 상기 생체신호 측정 및 수신은,

상기 검사진단창으로부터 검사명령을 수신받으면 생체신호 측정 명령선택창을 더 보여주고, 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지하는 제 1-1 단계;

상기 생체신호 측정 명령선택창으로부터 수축기 맥파 측정명령을 수신받은 경우에는 상기 생체신호 측정센서부의 심전도 센서, 심음도 센서 및 가압된 커프 맥파 센서로부터 측정파형을 접수받아 상기 검사결과창에 수신된 ECG, PCG, 고주파 APG 파형을 보여주고, 그렇지 않은 경우에는 이전 단계인 생체신호 측정 명령 수신 대기 단계를 유지하는 제 1-2-1 단계;

상기 생체신호 측정 명령선택창으로부터 이완기 맥파 측정명령을 수신받은 경우에는 상기 생체신호 측정센서부의 심전도 센서, 심음도 센서 및 감압된 커프 맥파 센서로부터 측정파형을 접수받아 상기 검사결과창에 수신된 ECG, PCG, 저주파 APG 파형을 보여주고, 그렇지 않은 경우에는 이전 단계인 생체신호 측정 명령 수신 대기 단계를 유지하는 제 1-2-2 단계;

상기 생체신호 측정 명령선택창으로부터 좌측 경동맥 맥파 측정명령을 수신받은 경우에는 상기 생체신호 측정센서부의 심전도 센서, 심음도 센서 및 경동맥 센서로부터 측정파형을 접수받아 상기 검사결과창에 수신된 ECG, PCG, 좌측 경동맥 APG 파형을 보여주고, 그렇지 않은 경우에는 이전 단계인 생체신호 측정 명령 수신 대기 단계를 유지하는 제 1-2-3 단계;

상기 생체신호 측정 명령선택창으로부터 우측 경동맥 맥파 측정명령을 수신받은 경우에는 상기 생체신호 측정센서부의 심전도 센서, 심음도 센서 및 경동맥 센서로부터 측정파형을 접수받아 상기 검사결과창에 수신된 ECG, PCG, 우측 경동맥 APG 파형을 보여주고, 그렇지 않은 경우에는 이전 단계인 생체신호 측정 명령 수신 대기 단계를 유지하는 제 1-2-4 단계;

상기 생체신호 측정 명령선택창으로부터 대퇴동맥 맥파 측정명령을 수신받은 경우에는 상기 생체신호 측정센서부의 심전도 센서 및 대퇴동맥 센서로부터 측정파 형을 접수받아 상기 검사결과창에 수신된 ECG, 대퇴동맥 APG 파형을 보여주고, 그렇지 않은 경우에는 이전 단계인 생체신호 측정 명령 수신 대기 단계를 유지하는 제 1-2-4 단계; 및

상기 제 1-2-1 단계 내지 상기 제 1-2-4 단계의 각 단계 이후에는 상기 검사결과창에 보여주는 파형 중에서 이상적인 파형을 선택하도록 파형 선택 명령을 수신 받아, 파형 선택 명령이 수신된 경우에는 화면 캡쳐를 하여 선택된 파형을 저장하고, 그렇지 않은 경우에는 계속 측정하며 측정된 파형을 보여주는 제 1-3 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 심혈관 분석 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 제 2 단계의 상기 수신된 생체신호의 파형 분석 및 상기 대동맥궁 내압곡선(P)의 합성은,

상기 검사진단창으로부터 분석명령을 수신받으면 분석메뉴창을 더 보여주고, 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지하는 제 2-1 단계;

상기 분석메뉴창에서 수축기 신호 분석명령이 수신되면, 저장된 ECG, PCG, 고주파 APG 파형의 특징점을 자동분석하여 상기 검사결과창에 보여주고, 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지하는 제 2-2 단계;

상기 분석메뉴창에서 이완기 신호 분석명령이 수신되면, 저장된 ECG, PCG, 저주파 APG 파형의 특징점을 자동분석하여 상기 검사결과창에 보여주고, 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지하는 제 2-3 단계;

상기 분석메뉴창에서 합성신호 분석명령이 수신되면, 저장된 좌, 우측 경동맥 파형의 상기 검사결과창에 보여주고, 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지하는 제 2-4 단계;

상기 검사결과창의 좌, 우측 경동맥 파형에서 각 파형의 상세 분석 구간을 선택받은 경우에는 선택된 구간의 파형을 확대 분석하여 검사결과창 하단 좌측에 보여주고, 그렇지 않은 경우에는 이전 단계 상태를 유지하는 제 2-5 단계; 및

상기 검사결과창 하단 좌측에 확대된 좌, 우측 경동맥 파형이 차례로 보여진 다음, 상기 검사결과창 하단 우측의 빈 공간을 클릭하는 경우에는 저장된 ECG, PCG, APG 파형 자료를 포함한 정보를 기초로 합성된 대동맥궁 내압곡선을 클릭한 위치에 보여주고, 그렇지 않은 경우에는 이전 단계 상태를 유지하는 제 2-6 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 심혈관 분석 장치.
제 17 항에 있어서,

상기 제 3 단계의 상기 합성된 대동맥궁 내압곡선(P)의 면적으로부터 생물역학적 지표를 산출하여 심혈관 분석 결과를 보여주는 단계는,

상기 검사진단창으로부터 결과 보여주기 명령을 수신받으면 결과 메뉴창 및 출력수단을 더 보여주고, 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지하는 제 3-1 단계;

상기 결과 메뉴창 중 어느 메뉴창을 선택받으면, 해당 메뉴 결과를 보여주고, 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지하는 제 3-2 단계; 및

상기 해당 메뉴 결과를 보여준 다음, 상기 출력수단으로부터 출력 명령을 수 신받으면, 해당 메뉴 결과를 출력하고, 그렇지 않으면 이전 단계 상태를 유지하는 제 3-3 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 심혈관 분석 장치.
제 17 항에 있어서,

상기 제 2-2 단계, 상기 제 2-3 단계 및 상기 제 2-4 단계에서 상기 검사결과창에 각 파형을 보여준 다음, 상기 검사진단창으로부터 검사명령을 수신받으면 상기 제 1-1 단계로 돌아가고, 그렇지 않으면 각각의 다음 단계로 진행하는 것을 특징으로 하는 심혈관 분석 장치.
제 18 항에 있어서,

상기 결과 메뉴창에는 C-R 상태도(Chart) 평가가 포함되어 있고,

상기 C-R 상태도(Chart)는 임상결과에 의한 관상동맥의 상태를 보여주는 영역이 구획되어 있고,

상기 C-R 상태도(Chart) 평가 결과는 피검자의 좌우 관상동맥의 상태를 상기 C-R 상태도(Chart) 상에 점으로 표현된 것이 포함된 것을 특징으로 하는 심혈관 분석 장치.