KR20120136183A - Ｒｒ간격을 이용한 심실조기수축 판별 시스템, 심실조기수축 판별 방법 및 이를 수행 하는 프로그램이 기록된 저장매체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 RR간격을 이용한 심실조기수축 판별 시스템, 심실조기수축 판별 방법 및 이를 수행하는 프로그램이 기록된 저장매체에 관한 것이다. 본 발명은 심전도 신호를 전처리하는 신호 전처리부; R파 문턱값과 윈도우 간격을 설정하는 알고리즘 처리부; R파를 검출하는 R파 검출부; RR간격을 산출하는 RR간격 산출부; 및 산출된 상기 RR간격을 이용하여 심실조기수축 여부를 판별하는 PVC 판별부를 포함하는 것을 특징으로 하는 심실조기수축 판별 시스템, 심실조기수축 판별 방법 및 상기 방법이 프로그램으로 수록된 컴퓨터가 판독 가능한 저장매체를 제공한다. 본 발명은 심전도의 특징량에 나타나는 변화를 의사 등이 조기에 파악함으로써, 병상의 진행을 예방하기 위해 환자에 대한 주의의 필요성을 부각시킬 수 있고, 더욱 상세한 검사 또는 치료가 필요한지 여부에 대한 판단을 조기에 행할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

ＲＲ간격을 이용한 심실조기수축 판별 시스템, 심실조기수축 판별 방법 및 이를 수행 하는 프로그램이 기록된 저장매체{System for discriminating premature ventricular contraction using RR interval, method for discriminating premature ventricular contraction and the recording media storing the program performing the said method}
본 발명은 RR간격을 이용한 심실조기수축 판별 시스템, 심실조기수축 판별 방법 및 이를 수행하는 프로그램이 기록된 저장매체에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 적응 가변형 알고리즘을 통해 정확한 R파를 검출하고, 검출된 R파로부터 추출된 RR간격을 이용하여 심실조기수축(PVC: premature ventricular contraction)을 판별함으로써 심장질환의 위험인자인 심박변동의 저하와 심실조기수축 여부를 용이하게 진단할 수 있는 RR간격을 이용한 심실조기수축 판별 시스템, 심실조기수축 판별 방법 및 이를 수행하는 프로그램이 기록된 저장매체에 관한 것이다.
심전도(ECG: electrocardiogram)는 심장의 전기적 활동을 그래프 형태로 나타낸 것으로써 급증하고 있는 심장질환의 1차적 진단에 많이 이용되고 있다.
심장질환 중에서 심장 부정맥은 심장의 리듬이 불규칙하거나 심박동수가 비정상적인 상태를 의미한다. 부정맥 중 가장 흔하게 발생하는 심실조기수축은 건강한 사람에게서도 볼 수 있는 부정맥이지만, 심장질환이 있는 환자에게 심실조기수축이 발생하면 심실빈맥이나 심실세동으로 전이되고, 심정지를 유발할 수도 있다.따라서, 심실조기수축의 검출은 조기에 심장질환에 대한 예방과 추후에 발생여부에 대한 예방책의 기초 조사로서 매우 중요한 것이다.
한편, 헬스케어 시스템은 주로 정상인들로부터 빈번하게 측정한 생체신호의 실시간 처리과정을 필요로 한다. 이러한 헬스케어 시스템에서 필요로 하는 심전도 신호처리는 하드웨어 및 소프트웨어 자원에 대한 효율성을 고려해야 하는데, 특정인에 대한 정상적인 심전도 신호의 속성을 이미 알고 있는 상태에서 최소한의 연산량으로 실시간으로 심실조기수축 여부를 판별하는 기능을 내장하는 것이 바람직하다.
일반적으로 의료기관에서 사용하는 심전도 기기들은 심장질환에 대한 자동판별을 위해 웨이블릿 계수나 퍼지이론이 적용된 알고리즘이 내장되어 있다.
그러나, 이러한 알고리즘들이 내장된 심전도 기기들은 신호처리의 복잡성으로 인하여 심실조기수축 여부에 대한 판별결과를 실시간으로 검출하는 것이 어렵고 오랜 시간이 소요된다는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 R파를 검출한 후, RR간격의 리듬분석을 통해 PVC의 비트 유형을 판별하여 실시간으로 심실조기수축 여부를 판별할 수 있는 RR간격을 이용한 심실조기수축 판별 시스템, 심실조기수축 판별 방법 및 이를 수행하는 프로그램이 기록된 저장매체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 심전도 신호를 입력받고 상기 심전도 신호를 전처리하는 신호 전처리부; 전처리된 상기 심전도 신호에서 R파를 검출하기 위한 R파 문턱값과 윈도우 간격을 설정하는 알고리즘 처리부; 상기 윈도우 간격 내에서 상기 심전도 신호의 진폭값과 상기 R파 문턱값을 비교하여 R파를 검출하는 R파 검출부; 검출된 상기 R파를 이용하여 RR간격을 산출하는 RR간격 산출부; 및 산출된 상기 RR간격을 이용하여 심실조기수축 여부를 판별하는 PVC 판별부를 포함하는 것을 특징으로 하는 심실조기수축 판별 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 a) 입력받은 심전도 신호를 전처리하는 단계; b) 전처리된 상기 심전도 신호로부터 R파를 검출하는 단계; c) 검출된 상기 R파를 이용하여 RR간격을 산출하는 단계; 및 d) 산출된 상기 RR간격을 이용하여 심실조기수축 여부를 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 심실조기수축 판별 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 심실조기수축 판별방법이 프로그램으로 수록된 컴퓨터가 판독 가능한 저장매체를 제공한다.
본 발명은 심실조기수축으로 인한 위험한 상황을 조기 발견하여 환자를 보호하고 이러한 결과들을 임상연구에 활용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 심실조기수축 판별을 위해 복잡한 신호처리 과정이 필요치 않으므로 헬스케어 시스템을 통해 실시간으로 심실조기수축 여부를 판별할 수 있는 효과가 있다.
또한, 심전도의 특징량에 나타나는 변화를 의사 등이 조기에 파악함으로써, 병상의 진행을 예방하기 위해 환자에 대한 주의의 필요성을 부각시킬 수 있고, 더욱 상세한 검사 또는 치료가 필요한지 여부에 대한 판단을 조기에 행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심실조기수축 판별 시스템의 블록도이다.
도 2는 R파 검출부가 R파를 검출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심실조기수축 판별 시스템을 이용하여 심실조기수축 여부를 판별하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 4는 R파를 검출하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 PVC 판별부가 RR간격을 이용하여 심실조기수축 여부를 판별하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 6은 부정맥 형태에 따라 심실조기수축 여부를 판별하기 위한 분류표를 나타낸 도면이다.
도 7은 연속적인 3개의 RR간격이 선택되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심실조기수축 판별 시스템의 블록도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심실조기수축 판별 시스템(100)은 획득한 심전도 신호로부터 잡음을 제거하고, 검출된 R파들에 대한 RR간격을 산출한 후, 산출된 RR간격을 이용하여 심실조기수축 여부를 판별한다.
이를 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심실조기수축 판별 시스템(100)은 신호 전처리부(110), 알고리즘 처리부(120), R파 검출부(130), RR간격 산출부(140) 및 PVC 판별부(150)를 포함한다.
신호 전처리부(110)는 잡음 제거부(112), R파 강조부(114), 고주파 강조부(116) 및 평균 처리부(118)를 포함하여 이루어진다.
잡음 제거부(112)는 심전도 신호를 입력받고, 심실조기수축에 대한 정확한 진단을 위해서 심전도 신호에 포함되어 있는 다양한 잡음을 제거한다.
구체적으로 잡음 제거부(112)는 차단주파수가 20Hz 이상인 저역통과필터와 차단주파수가 5Hz 이하인 고역통과 필터를 구비하여 심전도 신호에 포함된 잡음을 제거하도록 할 수 있다.
R파 강조부(114)는 기저선 변화의 안정화와 R파를 강조하기 위한 5-포인트(5-points) 미분을 수행한다.
고주파 강조부(116)는 미분으로 인해 발생된 신호의 음의 성분을 양의 성분으로 변화시켜 고주파 성분을 부각시키고, T파로 인해 발생하는 R파의 오검출을 방지하기 위해 심전도 신호에 절대치(absolute)를 적용시켜 절대치 파형을 출력시킨다.
이러한 고주파 강조부(116)는 심전도 신호에 절대치를 적용하여 이득을 감소시킨 것으로, 종래의 알고리즘이 필터링된 신호의 제곱함수를 이용하여 신호의 음의 성분을 양의 성분으로 변환시킨 것에 비해 더욱 정확하게 R파를 검출해 낼 수 있도록 하는 장점이 있다.
평균 처리부(118)는 심전도 신호의 출력파형을 80㎳ 윈도우에서 평균을 수행하여 R파를 효율적으로 검출하도록 한다.
도 2는 R파 검출부가 R파를 검출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
R파 검출부(120)는 알고리즘 처리부(130)에 의해 가변적으로 설정된 R파 문턱값과 윈도우 간격을 이용하여 입력된 신호로부터 R파를 검출한다.
이를 위해 알고리즘 처리부(130)는 문턱치 설정부(132)와 윈도우 설정부(134)를 구비한다.
문턱치 설정부(132)는 전처리된 심전도 신호에서 R파가 검출될 수 있는 진폭의 최소 크기인 R파 문턱값을 가변적으로 설정한다.
구체적으로 설명하면, 먼저 R파 검출부(120)는 처음 입력되는 심전도 신호에서 R파가 검출될 수 있는 범위인 600㎳이내의 범위 중 최대 진폭값을 갖는 파를 첫 번째 R파(R1)로 결정한다.
심전도 신호의 샘플값 중 600㎳이내의 최대값을 R파로 결정하는 이유는 일반적으로 정상 심전도 신호의 주기가 0.8s~1.2s이고 여기서 R파가 검출될 수 있는 범위는 최대 정상 심전도 주기인 1.2s의 50%이기 때문이다.
이후, 문턱치 설정부(132)는 검출된 첫 번째 R파(R1)의 최대 진폭값의 30%를 초기 R파 문턱값(Rth1)으로 설정하고, R파 검출부(120)는 초기 R파 문턱값(Rth1)을 이용하여 입력되는 심전도 신호로부터 각각 6개의 R파를 더 검출한다. 그리고, 검출된 6개의 R파에서 진폭의 평균값을 계산한 후, 계산된 값의 30%에 해당하는 값을 다음 R파 문턱값(Rth(n))으로 결정한다.
이때, R파 문턱값으로 검출된 R파 값의 30%를 산출하는 이유는 P파나 T파의 경우 R파 진폭값의 최대 30%를 초과하지 않기 때문이다. 따라서 R파 값의 30%에 해당하는 값은 다음 R파를 검출함에 있어서 P파나 T파를 R파로 오인하지 않기 위한 최적의 문턱값이 되는 것이다.
하기 수학식1과 수학식2는 각각 상기 초기 R파 문턱값(Rth1) 및 초기 R파 문턱값(Rth1) 이후의 R파 문턱값(Rth(n))을 구하기 위한 수식을 나타낸 것이다.
Figure pat00001
Figure pat00002
여기서, R파 문턱값(Rth(n))을 결정하기 위해 검출하는 R파의 수는 반드시 6개로 한정할 필요는 없으며, 이는 필요에 따라 조절하는 것이 가능하다.
한편, 일반적으로 심실조기 수축에서의 R파는 높은 진폭을 가지기 때문에 검출된 R파들에 대한 평균값의 30%를 R파 문턱값으로 설정할 경우, 문턱값이 과도하게 상승하게 되어 그 후에 발생하는 낮은 진폭을 갖는 신호 검출에 어려움이 발생할 우려가 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 문턱치 설정부(132)는 새롭게 산출된 R파 문턱값과 이전 R파 문턱값(Rth(n-1))의 크기를 비교하고, 새롭게 산출된 R파 문턱값의 크기가 이전 R파 문턱값(Rth (n-1))보다 2배 이상 큰 것으로 판단된 경우, 새롭게 산출된 R파 문턱값의 50%에 해당하는 값을 최종적인 현재 R파 문턱값(Rth(n))으로 결정하도록 할 수 있다.
문턱치 설정부(132)가 설정한 적응 가변형 문턱값은 매 심전도 신호의 파형에 따라 상술한 과정을 반복하여 입력되는 신호에 따라서 자동적으로 문턱값을 변화시켜 R파 검출의 효율성을 증대시키는 효과를 나타낸다.
윈도우 설정부(134)는 RR간격 산출부(140)에 의해 산출된 RR간격을 입력받고, 이를 평균하여 가변적인 윈도우 간격(RRth (n))을 설정한다.
구체적으로 설명하면, RR간격 산출부(140)는 R파 검출부(120)에 의해 검출된 6개의 R파를 이용하여 5개의 RR간격을 산출하고, 윈도우 설정부(134)는 산출된 RR간격들을 평균한 후, 그 평균값의 50%를 윈도우 간격으로 설정한다.
윈도우 설정부(134)에 의해 설정된 윈도우 간격 내에서 R파 문턱값(Rth(n))보다 높은 파형이 발생되면, R파 검출부(120)는 상기 파형의 최대값을 검출하는 것이다.
윈도우 설정부(134)는 설정된 윈도우 간격에서 신호의 진폭이 R파 문턱값보다 낮아 R파를 검출할 수 없을 경우, R파 문턱값보다 높은 값을 검출할 수 있을 때까지 윈도우 간격을 계속 확장한다. 이때, 확장되는 윈도우 간격은 사용자에 의해 미리 정해진 간격만큼 확장되도록 할 수 있다.
윈도우 설정부(134)는 윈도우 간격이 너무 넓고 진폭크기가 서로 다른 두 개의 파형이 R파 문턱값을 초과할 경우, R파 검출부(120)는 큰 진폭을 가진 한 개의 파형만 검출한다.
결과적으로 윈도우 간격은 RR 간격에 따라 자동적으로 변화되고, R파 검출부(120)는 윈도우 내에서 신호의 최대값을 검출하게 되는 것이다.
하기 수학식3은 상기 윈도우 간격(RRth (n))을 구하기 위한 수식을 나타낸 것이다.
Figure pat00003
상술한 바와 같이 RR간격이 산출되면, PVC 판별부(150)는 산출된 RR간격을 이용하여 조기심실수축 여부를 판별한다.
참고로 심실조기수축(PVC)은 비정상적으로 활성화된 심실에서 정상 심장주기보다 빠르게 심실수축을 유발시켜 나타내는 부정맥으로 일반적으로 정상적인 심장 주기 이후에 발생하는 심실수축은 반복적으로 고정적인 패턴을 가지는 경향이 있다.
만약 심실수축간격이 정상 심장주기보다 빠르다면 정상수축이 먼저 발생한 경우에 해당되기 때문에 심실수축은 거의 발생하지 않으며, 그 반대의 경우에 심실수축은 정상수축보다 먼저 발생한다.
따라서, 정상박동과 PVC 박동의 RR 간격은 많은 차이를 나타내기 때문에 RR 간격의 차이점을 이용하여 심실조기수축 여부를 검출할 수 있다.
PVC 판별부(150)는 상기한 정상박동과 PVC 박동의 RR 간격 차이를 이용하여 심실조기수축 여부를 판별하는데 구체적인 판별 방법은 후술한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심실조기수축 판별 시스템을 이용하여 심실조기수축 여부를 판별하는 과정을 나타낸 순서도이다.
이하, 도 3을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심실조기수축 판별 시스템(100)을 이용한 심실조기수축 판별 과정을 설명한다.
먼저, 신호 전처리부(110)는 입력받은 심전도 신호로부터 잡음을 제거하고, R파를 더욱 정확하게 검출하기 위해 신호 강조 및 평균처리 등의 전처리를 수행한다(S110).
이러한 심전도 신호의 전처리는 상술한 잡음 제거부(112), R파 강조부(114), 고주파 강조부(116) 및 평균 처리부(118)를 통해 수행된다.
R파 검출부(120)는 전처리된 심전도 신호를 입력받고 입력받은 심전도 신호로부터 R파를 검출한다(S120).
도 4는 R파를 검출하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4를 참고하여 R파 검출부(120) 및 알고리즘 처리부(130)를 통한 R파 검출 과정을 설명하면, 먼저 문턱치 설정부(132)가 전처리된 심전도 신호에서 R파가 검출될 수 있는 범위를 결정하기 위한 가변적인 R파 문턱값을 설정하고(S210), 윈도우 설정부(134)는 RR간격 산출부(140)에 의해 산출된 RR간격을 입력받은 후 이를 평균하여 가변적인 윈도우 간격(RRth (n))을 설정한다(S220).
R파 검출을 위한 R파 문턱값과 윈도우 간격이 설정되면, R파 검출부(120)는 설정된 위도우 간격 내의 범위에서 입력된 신호의 신호진폭값과 R파 문턱값의 크기를 비교한다(S230).
그 결과 신호진폭값이 R파 문턱값 보다 작은 것으로 판단되면 윈도우 설정부(134)는 윈도우 간격을 확장하고(S240), R파 검출부(120)는 확장된 윈도우 간격 내에서 다시 신호진폭값과 R파 문턱값을 비교한다.
만약, S230 단계에서 R파 검출부(120)가 신호진폭값이 R파 문턱값 보다 큰 것으로 판단하면, R파 검출부(120)는 해당 신호를 검출하고 검출된 신호를 R파로 확정한다(S250).
R파가 검출되면, RR간격 산출부(140)는 R파 검출부(120)로부터 검출된 R파를 입력받아 심실조기수축 판별에 필요한 변수인 RR간격을 산출하고(S130), PVC 판별부(150)는 산출된 RR간격을 이용하여 심실조기수축 여부를 판별한다(S140).
도 5는 PVC 판별부가 RR간격을 이용하여 심실조기수축 여부를 판별하는 과정을 나타낸 순서도이고, 도 6은 부정맥 형태에 따라 심실조기수축 여부를 판별하기 위한 분류표를 나타낸 도면이며, 도 7은 연속적인 3개의 RR간격이 선택되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로 도 6은 RR간격 산출부(140)에 의해 산출된 RR 간격을 이용하여 정상상태와 심실조기수축을 분류하기 위한 것으로, 카테고리 1에 해당하는 부정맥의 형태는 정상(Normal) 상태를 의미하고, 카테고리 2에 해당하는 부정맥의 형태는 심실조기수축(PVC)로 분류됨을 의미한다.
이하, 도 5 및 도 6을 참고하여 PVC 판별부(150)를 통해 심실조기수축 여부를 판별하는 일례를 설명한다.
PVC 판별부(150)는 연속된 3개의 RR간격 정보를 입력받고(S310), 입력받은 각 RR간격들이 하기 표 1의 판별식 1 내지 5를 만족하는지 여부에 따라 심실조기수축 여부를 판별한다.
Figure pat00004
여기서, 연속된 3개의 RR간격은 RR1i, RR2i, RR3i 으로 표현하였으며, 현재 RR간격인 RR2i 를 기준으로 RR1i은 이전 RR간격, RR3i 은 이후의 RR간격을 나타낸다.
먼저, PVC판별부(150)는 RR1i과 RR2i가 판별식 1을 만족하는지 여부를 판단한다(S320). 이때, 현재 RR간격인 RR2i는 카테고리 1, 즉 정상상태인 것으로 가정한다.
판별식 1이 만족될 경우, S330 단계에서는 i 값을 1만큼 증가시키는데, 이는 도 7에 도시된 바와 같이 연속적인 3개의 RR간격을 선택하기 위한 윈도우를 이동시키는 것을 의미한다. 다시 말해, S330 단계에서는 판별식 1을 만족하는 경우 윈도우를 쉬프트시킴으로써 후속하는 RR간격들에 대한 판별을 진행하도록 하는 것이다.
이때, 윈도우의 간격은 연속되는 3개의 RR간격의 합(RR1i+RR2i+RR3i)과 같다.
또한, S330 단계에서 Pulse는 해당 판별식을 만족하는 윈도우의 개수를 나타내는 것으로 판별식 1을 만족하는 경우 1을 입력받는다.
S330 단계 이후, PVC 판별부(150)는 쉬프팅된 윈도우 내에서의 RR간격들이 판별식 2를 만족하는지 여부를 판단한다(S340).
S340 단계에서 판별식 2를 만족하는 경우 PVC 판별부(150)는 i값을 1씩 증가시켜 윈도우를 이동시키고, 동시에 Pulse 값도 1씩 증가시켜 판별식을 만족하는 윈도우의 개수를 누적시킨다(S350).
만약, S340 단계에서 판별식 2가 만족되지 않는 경우에는 누적된 윈도우의 개수(Pulse 값)이 4보다 작은지 여부를 판단한다(S360).
이때, 누적된 윈도우의 개수가 4 이상인 것으로 판단되면, 그 때의 현재 RR간격은 우선 정상인 것으로 판단하고, i값에는 Pulse-1의 값을 적용하여 윈도우를 이전 상태로 복귀시킨다(S370).
S360 단계에서 Pulse 값이 4보다 작은 경우 또는 S370 단계를 수행한 이후에는 RR간격들이 판별식 3 내지 5 중에서 어느 하나를 만족하는지 여부를 판별한다(S380).
여기서, RR간격들이 판별식 3 내지 5 중 어느 하나를 만족하는 경우에는 현재의 RR간격은 심실조기수축, 즉 도 6에서의 PVC 상태인 것으로 판단한다(S390).
S380 또는 S390 단계를 수행한 후에는 i 값을 증가시켜 윈도우를 이동시킴으로써 계속적인 PVC 판별을 수행할 수 있도록 한다(S400).
상기 S320 단계에서 판별식 1을 만족하지 못하는 경우에는 상술한 S380 단계를 수행하고, RR 간격들이 판별식 3 내지 5 중에서 어느 하나를 만족시키지 못하는 경우 해당 RR간격은 처음 가정하였던 바대로 정상상태인 것으로 판단한다.
한편, 본 발명에 따른 심실조기수축 판별 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트 들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 심실조기수축 판별 시스템
110 : 신호 전처리부 112 : 잡음제거부
114 : R파 강조부 116 : 고주파 강조부
118 : 평균 처리부 120 : R파 검출부
130 : 알고리즘 처리부 132 : 문턱치 설정부
134 : 윈도우 설정부 140 : RR간격 산출부
150 : PVC 판별부

Claims (19)

  1. 심전도 신호를 입력받고 상기 심전도 신호를 전처리하는 신호 전처리부;
    전처리된 상기 심전도 신호에서 R파를 검출하기 위한 R파 문턱값과 윈도우 간격을 설정하는 알고리즘 처리부;
    상기 윈도우 간격 내에서 상기 심전도 신호의 진폭값과 상기 R파 문턱값을 비교하여 R파를 검출하는 R파 검출부;
    검출된 상기 R파를 이용하여 RR간격을 산출하는 RR간격 산출부; 및
    산출된 상기 RR간격을 이용하여 심실조기수축 여부를 판별하는 PVC 판별부를 포함하는 것을 특징으로 하는 심실조기수축 판별 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 신호 전처리부는
    입력받은 상기 심전도 신호에 포함되어 있는 잡음을 제거하는 잡음 제거부;
    상기 심전도 신호에 대한 미분을 수행하는 R파 강조부;
    미분된 상기 심전도 신호에 대해 절대치를 적용시키는 고주파 강조부; 및
    상기 심전도 신호를 평균하는 평균 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 심실조기수축 판별 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 알고리즘 처리부는
    전처리된 상기 심전도 신호에서 R파가 검출될 수 있는 진폭의 최소 크기인 R파 문턱값을 설정하는 문턱치 설정부 및
    상기 RR간격 산출부에 의해 산출된 RR간격들을 입력받고, 입력받은 상기 RR간격들을 평균하여 윈도우 간격을 설정하는 윈도우 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 심실조기수축 판별 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 R파 검출부는 처음 입력되는 합산신호에서 600㎳이내의 범위 중 최대 진폭값을 갖는 파를 첫 번째 R파로 결정하고,
    상기 문턱치 설정부는 검출된 상기 첫 번째 R파의 최대 진폭값의 30%를 초기 R파 문턱값으로 설정하며,
    상기 초기 R파 문턱값 이후의 R파 문턱값은 상기 초기 R파 문턱값을 이용하여 검출된 6개의 각 R파에 대한 최대 진폭값을 평균한 후, 계산된 평균값의 30%에 해당하는 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 심실조기수축 판별 시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 윈도우 설정부는
    상기 RR간격 산출부로부터 5개의 RR간격을 입력받고, 입력받은 5개의 상기 RR간격들을 평균한 값의 50%를 윈도우 간격으로 설정하는 것을 것을 특징으로 하는 심실조기수축 판별 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    설정된 윈도우 간격에서 상기 합산신호의 진폭이 R파 문턱값보다 낮아 상기 R파 검출부가 R파를 검출할 수 없을 경우,
    상기 윈도우 설정부는 상기 R파 검출부가 R파를 검출할 수 있을 때까지 미리 정해진 간격으로 상기 윈도우 간격을 확장하는 것을 특징으로 하는 심실조기수축 판별 시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 PVC 판별부는
    연속된 3개의 RR간격을 이용하여 심실조기수축 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 심실조기수축 판별 시스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 PVC 판별부는
    연속된 3개의 상기 RR간격이 하기 판별식 1 내지 3 중 어느 하나를 만족하면 심실조기수축이 발생된 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 심실조기수축 판별 시스템.
    [판별식 1]
    (1.15 ×RR2i <RR1i) and (1.15 ×RR2i < RR3i)
    [판별식 2]
    ((|RR1i-RR2i| < 0.3) and ((RR1i < 0.8) or (RR2i < 0.8)) and (RR3i > 1.2 × mean(RR1i,RR2i))
    [판별식 3]
    ((|RR2i-RR3i| < 0.3) and ((RR2i < 0.8) or (RR3i < 0.8)) and (RR1i > 1.2 × mean(RR2i,RR3i))
    여기서, RR1i, RR2i, RR3i는 연속하는 3개의 RR간격들이고, RR1i은 이전 RR간격, RR2i 는 현재 RR간격, RR3i 은 이후의 RR간격임.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 잡음 제거부는 차단주파수가 20Hz 이상인 저역통과필터와 차단주파수가 5Hz 이하인 고역통과 필터를 구비하여 상기 심전도 신호에 포함된 잡음을 제거하는 것을 특징으로 하는 심실조기수축 판별 시스템.
  10. 제2 항에 있어서,
    상기 평균처리부는
    상기 심전도 신호를 80㎳ 윈도우에서 평균처리하는 것을 특징으로 하는 심실조기수축 판별 시스템.
  11. a) 입력받은 심전도 신호를 전처리하는 단계;
    b) 전처리된 상기 심전도 신호로부터 R파를 검출하는 단계;
    c) 검출된 상기 R파를 이용하여 RR간격을 산출하는 단계; 및
    d) 산출된 상기 RR간격을 이용하여 심실조기수축 여부를 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 심실조기수축 판별 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 a) 단계는
    a1) 입력받은 상기 심전도 신호에 포함되어 있는 잡음을 제거하는 단계;
    a2) 상기 심전도 신호에 대한 미분을 수행하는 단계;
    a3) 미분된 상기 심전도 신호에 대해 절대치를 적용시키는 단계; 및
    a4) 절대치가 적용된 상기 심전도 신호를 평균처리하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 심실조기수축 판별 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 b) 단계는
    b1) 전처리된 상기 심전도 신호에서 R파를 검출하기 위한 R파 문턱값과 윈도우 간격을 설정하는 단계; 및
    b2) 설정된 상기 윈도우 간격 내에서 상기 심전도 신호의 진폭값과 설정된 상기 R파 문턱값을 비교하여 R파를 검출하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 심실조기수축 판별 방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 d) 단계는
    연속된 3개의 RR간격을 이용하여 심실조기수축 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 심실조기수축 판별 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 d) 단계는
    연속된 3개의 상기 RR간격이 하기 판별식 1 내지 3 중 어느 하나를 만족하면 심실조기수축이 발생된 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 심실조기수축 판별 방법.
    [판별식 1]
    (1.15 ×RR2i <RR1i) and (1.15 ×RR2i < RR3i)
    [판별식 2]
    ((|RR1i-RR2i| < 0.3) and ((RR1i < 0.8) or (RR2i < 0.8)) and (RR3i > 1.2 × mean(RR1i,RR2i))
    [판별식 3]
    ((|RR2i-RR3i| < 0.3) and ((RR2i < 0.8) or (RR3i < 0.8)) and (RR1i > 1.2 × mean(RR2i,RR3i))
    여기서, RR1i, RR2i, RR3i는 연속하는 3개의 RR간격들이고, RR1i은 이전 RR간격, RR2i 는 현재 RR간격, RR3i 은 이후의 RR간격임.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 b1) 단계에서 상기 R파 문턱값을 설정하는 것은
    처음 입력되는 상기 심전도 신호에서 600㎳이내의 범위 중 최대 진폭값을 갖는 파를 첫 번째 R파로 결정하고,
    검출된 상기 첫 번째 R파의 최대 진폭값의 30%를 초기 R파 문턱값으로 설정하며,
    상기 초기 R파 문턱값을 이용하여 검출된 6개의 각 R파에 대한 최대 진폭값을 평균한 후, 계산된 평균값의 30%에 해당하는 값을 상기 초기 R파 문턱값 이후의 R파 문턱값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 심실조기수축 판별 방법.
  17. 제13 항에 있어서,
    상기 b1) 단계에서 상기 윈도우 간격을 설정하는 것은
    검출된 상기 R파를 이용하여 RR간격을 산출하고, 산출된 상기 RR간격들을 평균한 후, 그 평균값의 50%를 윈도우 간격으로 설정하는 것을 특징으로 하는 심실조기수축 판별 방법.
  18. 제12 항에 있어서,
    상기 a4) 단계는 상기 심전도 신호를 80㎳ 윈도우에서 평균처리하는 것을 특징으로 하는 심실조기수축 판별 방법.
  19. 제11 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 따른 심실조기수축 판별방법이 프로그램으로 수록된 컴퓨터가 판독 가능한 저장매체.
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