KR20150003869A - 심장 기능부전들 및 비정상들을 나타내는 정보를 결정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
심장 기능부전들 및 비정상들을 나타내는 정보를 결정하기 위한 장치는 심혈관 운동을 나타내는 신호로부터 진폭 변화를 검출하도록 구성되는 프로세싱 디바이스(502)를 포함하며, 여기서 진폭 변화는 신호 상의 심장박동 레이트에서 반복하는 파 패턴, 예를 들어 AO-피크의 진폭의 변화를 의미한다. 프로세싱 디바이스는 검출된 진폭 변화에 적어도 부분적으로 기초하여 심장 기능부전 및 비정상의 표시자를 결정하도록 구성된다.
Description
본 발명은 일반적으로 예를 들어 심방 세동(atrial fibrillation)과 같은 심부전들 및 비정상들을 표시하는 정보를 결정하는 것에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 심장 기능부전들 및 비정상들을 표시하는 정보를 결정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 심장 기능부전들 및 비정상들을 표시하는 정보를 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
진단받지 못하고 적절하게 치료되거나 처치되지 않은 경우에, 심장혈관 시스템에서 발생할 수 있는 기능부전들 및 비정상들은 그 중에서도, 인간(individual)이 스트레스를 받을 때 관상 동맥의 산소 요구를 충족시키기 위해 충분한 산소를 공급하기 위한 심장혈관 시스템의 능력을 점진적으로 감소시킬 수 있다. 현재, 심장 활동에 관련되는 전자기 현상들에 기초한 심전도법, 초음파 심장검사법 및 심장혈관 운동에 기초한 심전도법과 같은 방법들은 다양한 심장 기능부전들 및 비정상들의 식별 및 평가에 이용된다. 심장 활동에 관련되는 전자기 현상들에 기초한 심전도법의 잘-알려진 예는 심전도 기록법(electrocardiography) "ECG"이며, 심장혈관 운동에 기초한 심전도법의 예들은 심동도법(ballistocardiography) "BCG" 및 진동 심전도법(seismocardiography) "SCG"이다. 초음파 심장검사법은 심장의 절개부들의 이미지들을 제공하며 심장의 구조 및 기능에 관한 포괄적인 정보를 제공할 수 있지만, 값비싼 장비 및 전문화된 운영 직원을 필요로 한다. ECG는 적절하게 신속한 심장의 전기적 평가를 제공하지만, ECG에 관련된 불편은, 인간의 피부에 적그들을 부착할 필요가 있으며 이는 결과적으로, 특히 장기 지속적 그리고/또는 빈번하게 반복적인 사용 시 피부 자극을초래한다는 것이다. 한편, 예컨대 심방 세동과 같은 특정한 심부전들 및 비정상들은 심전도 데이터의 장기 지속적 그리고/또는 반복적인 측정을 요할 수 있다. 심장혈관 운동에 기초한 심전도법은 심장혈관 운동을 표시하는 신호의 측정을 수반한다. 이전에, 이동들을 측정하기 위한 장치가 구비된 침대에 인간이 누워있거나 다리들의 정강이(shin) 영역들에 걸쳐 부착된 촉진 장치가 존재하는 동안 신호가 획득되었다. 현재, 신호는 소형 센서 엘리먼트들, 예를 들어, 가속도계들을 이용하여 획득될 수 있는 것으로, 이 센서 엘리먼트들은 심장의 운동들을 나타내는 분당(minute) 운동들을 측정하기 위해 적합하다.
도 1a 및 1b는 리듬적 전기 기능들과 관련 심장혈관 운동들과의 사이의 관계를 도시한다. 도 1a는 ECG 파형의 일 예를 도시하며 도 1b는 심장혈관 운동을 표시하며 전형적으로 y-방향으로 지칭되는 "머리-대-발끝(head-to-foot)"-방향으로 가속도계로 측정된 예시적인 신호의 파형을 도시한다. 예시적인 목적들을 위해, 기본 심장 기능들의 간략한 설명이 이하에 제공된다.
심장은 4개의 챔버들(chambers)을 포함한다. 우심방(right atrium)은 3첨판(tricuspid valve)에 의해 우심실과 상호연결되며, 좌심방(left atrium)은 이첨판(mitral valve)에 의해 좌심실과 상호연결된다. 혈액은 상대 정맥(superior vena cava)을 거쳐 신체의 상부 절반으로부터, 그리고 하대 정맥(inferior vena cava)을 거쳐 신체의 하부 절반으로부터 우심방에 전달된다. 삼첨판은 우심실 심근과 우측 유두근들의 동시적 수축에 의해 개방됨으로써 우심방으로부터 우심실로의 혈류(blood flow)가 흐르게 한다. 그 후에 유두근들이 이완할 때 삼첨판이 닫힌다. 우심실의 심근이 수축할 때, 혈액이 폐동맥판(pulmonary valve)을 통해 우심실로부터 폐동맥(pulmonary artery)으로 축출되며, 이 폐동맥은 혈액을 폐들로 전달하며 여기서 혈액이 산소화(oxygenated)된다. 산소화된 혈액은 그 후에 폐정맥들(pulmonary veins)을 거쳐 좌심방에 전달된다. 산소화된 혈액은 이첨판이 좌심방 심근과 좌심실 유두근들의 동시적 수축에 의해 개방되어 좌심방으로부터 좌심실로의 혈류가 흐르게 될될 때 좌심방으로부터 좌심실로 흐른다. 그 후에 유두근들이 완화할 때 이첨판이 닫힌다. 산소화된 혈액은 그 후에 대동맥 판막(aortic valve)을 통해 좌심실로부터 대동맥으로 축출되며, 이 대동맥은 산소화된 혈액을 주변 심장혈관 시스템에 전달한다.
각 심박동 주기은 3개의 주된 스테이지들을 수반한다: 심방 수축기(atrial systole), 심실 수축기(ventricular systole) 및 심장 이완기(cardiac diastole). 심방 수축기는 우측 및 좌측 심방들을 둘러싸는 심근들의 수축 주기이다. 양쪽 심방들은 유두근 수축과 동시에 수축함으로써 삼첨판 및 이첨판을 개방시킨다. 챔버들을 수축하게 만드는 심장의 상기 챔버들의 근육 조직을 자극시키는 전기적 활동, 즉 전기적 수축은 우심방에 위치되는 동방결절(sinoatrial node)에서 시작한다. 전도성 전기 탈분극(depolarization)은 차례로 각 심방 근육 세포(atrial muscle cell)을 탈분극시키는 양쪽 심방들을 통한 파장으로서 하향으로, 왼쪽방향으로, 그리고 뒤쪽으로 계속해서 이동한다. 이러한 전하의 전파는 도 1a에 도시된 ECG 파형 상의 P-파(P-wave)로서 보여질 수 있다. 이 다음에 밀접하게 도 1b에 도시되는 파형의 h-피크에 대응하는 충격 그리고 도 1b에 도시된 파형의 i-골(i-valley)에 대응하는 반동(recoil)으로서 검출되는 심방들의 기계적 수축이 가까이 뒤따른다. 우측 및 좌측 심방들이 수축하기 시작할 때, 우측 및 좌측 심실들로의 고속 혈류가 존재하며, 이러한 고속 혈류는 도 1b에 도시되는 파형 상의 j-피크로 표현된다. 삼첨판이 닫히기 시작할 때, 계속적인 심방 수축은 우측 및 좌측 심실들로의 추가적인 더 낮은 속도의 혈류를 야기시킨다. 추가적인 혈류는 "심방 킥(atrial kick)"이라 칭해지며, 이 심방 킥은 도 1b에 도시되는 파형에서 "a-a1"-파 콤플렉스(complex)에 대응한다. 심방들이 빈 후에, 삼첨판 및 이첨판은 닫힘으로써 도 1b에 도시된 파형 상에 하향하는 g-파를 발생시킨다. 심실 수축기는 좌측 및 우측 심실들의 근육들의 수축이며, 도 1a에 도시되는 ECG 파형에서의 "Q-R-S"-파 콤플렉스를 발생시키는 심실 심근의 전기적 탈분극에 의해 야기된다. 하향하는 Q-파는 "히스속(the bundle of His)"이라 칭해지는 세포들의 특수 그룹을 따른 중격(septum)을 통한 탈분극의 하향하는 흐름에 의해 야기된다. R-피크는 심실 근육 조직의 탈분극에 의해 야기되며, S-파는 심방들과 심실들 사이의 심장 조직의 탈분극에 의해 생산된다. 탈분극이 중격 아래로 그리고 심실 심근 전반으로 진행하기 때문에, 심방들 및 동방결절이 분극하기 시작한다. 삼첨판 및 이첨판의 닫힘은 심실 수축기의 시작을 표시하며 심장이 박동함에 따라 심장에 의해 만들어지는 "럽-덥(lub-dub)" 사운드의 제 1 부분을 야기시킨다. 이 사운드는 전형적으로 "제 1 심장음(heart tone)"으로 알려진다. 심실 심근의 전기적 탈분극이 피크일 때, 우측 및 좌측 심실들을 분리하는 방실사이의(atrioventricular) "AV" 중격은 수축하여 도 1b에 도시되는 파형 상의 H-피크에 대응하는 충격과, 도 1b에 도시되는 파형 상의 I-골짜기에 대응하는 반동을 야기시킨다. 심실 수축은 혈액을 폐동맥판을 통해 우심실로부터 폐동맥으로, 그리고 매우 높은 속도 하에서 대동맥 판막을 통해 좌심실로부터 대동맥으로 축출시킴으로써 도 1b에 도시되는 파형들 상의 J-피크를 야기시킨다. 좌심실로부터 대동맥으로의 혈류의 감속은 도 1b에 도시되는 파형 상의 하향하는 K-파를 야기시킨다. 좌심실이 빌 때, 그 압력은 대동맥에서의 압력 미만으로 떨어지며 대동맥 판막이 닫힌다. 유사하게, 우심실에서의 압력이 폐동맥에서의 압력 미만으로 떨어질 때, 폐동맥판이 닫힌다. 전형적으로 "제 2 심장음"으로 알려지는 "럽-덥" 사운드의 제 2 부분은 심실 수축기의 끝에서 폐동맥판 및 대동맥 판막의 닫힘에 의해 야기됨으로써 도 1b에 도시되는 파형 상의 상향하는 L-파를 야기시킨다. 폐동맥판 및 대동맥 판막의 닫힘과 동시에, 방실사이의 "AV" 중격은 이완하며 상향으로 이동하고, 심실 심근이 재-분극되어(re-polarized) 도 1a에 도시된 ECG 파형 상의 T-파를 발생시킨다. 심방 이완기 및 심실 이완기를 포함하는 심장 이완기는 심장이 수축 후에 이완하고 순환하는 혈액으로 재충전될 것을 준비하는 주기이다. 심방 이완기는 우측 및 좌측 심방들이 이완하는 때이며, 심실 이완기는 우측 및 좌측 심실들이 이완하는 때이다. 심방 이완기의 주기 동안, 우심방은 탈산소화된 혈액에 의해 재충전되고 좌심방은 산소화된 혈액으로 재충전된다. 심방들의 재충전은 ECG 파형에서 U-파로서 도시되는 히스속 세포들의 재분극에 일치하는 이완기에서 조기에 도 1b에 도시된 파형 상의 하향하는 M-파를 야기시킨다. 우측 및 좌측 심방들이 그 최대 용량들까지 충전될 때, 삼첨판 및 이첨판에 대한 혈액의 역류는 도 1b에 도시되는 파형 상의 상향하는 N-파를 야기한다.
공개공보 WO2012149652는 전흉부(precordial) 가속 신호들을 기록함으로써 대상에서의 심장 수축성의 평가를 위한 방법을 설명한다.
공개공보 US2008194975는 인간의 생리적 상태를 모니터링하며 그 안에서의 비정상들을 검출하기 위한 방법을 설명한다. 방법은 ECG 신호인 제 1 신호 및 심혈관 운동을 표시하는 제 2 신호를 동시에 수신하는 단계를 포함한다.
심혈관 운동을 표시하는 파형들의 분석은 전형적으로 정상의 경우들로부터 비정상 심혈관 기능을 구별하기 위해 자격 있는 진단자들에 의해 시각적으로 수행된다. 많은 경우들에서, 그러나, 시각적 분석에 의해, 예를 들어 심방 세동(atrial fibrillation)과 같은 특정 심장 기능부전들 및 비정상들을 알아내는 것은 난제일 수 있다. 따라서, 심장 기능부전들 및 비정상들을 표시하는 정보를 결정하기 위한 방법들 및 장치들에 대한 필요성이 존재한다.
이하에는 다양한 발명의 실시예들의 일부 양상들의 기본 이해를 제공하기 위해 간략화된 요약을 제시한다. 요약은 본 발명의 광범위한 개관이 아니다. 이 요약은 본 발명의 키(key) 또는 핵심 엘리먼트들을 식별하도록 또는 본 발명의 범위를 묘사하도록 의도되지 않는다. 다음의 요약은 단지 본 발명의 예시적인 실시예들의 더 상세한 설명에 대한 서문으로서 간략화 형태로 본 발명의 일부 개념들을 제시한다.
본 발명에 따르면, 심장 기능부전들 및 비정상들, 예를 들어 심방 세동(atrial fibrillation) 나타내는 정보를 결정하기 위한 새로운 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 방법은:
- 심혈관 운동을 나타내는 신호로부터 진폭 변화를 검출하는 단계 ― 진폭 변화는 신호 상의 심장박동 레이트에서 반복하는 파 패턴의 진폭의 변화이며 따라서 진폭 변화는 복수의 진폭의 증가들 및 복수의 진폭의 감소들을 포함함 ―, 및
- 검출된 진폭 변화에 적어도 부분적으로 기초하여, 심장 기능부전 및 비정상의 표시자를 결정하는 단계를 포함한다.
상기-언급된 파 패턴은 예를 들어(그러나 반드시는 아님), 도 1b에 도시되는 파형 상의 J-피크일 수 있으며, 파 패턴의 진폭은 J-피크의 최상부의 신호 값일 수 있다. 다른 예에 대해, 파 패턴은 도 1b에 도시되는 파형 상의 하향 K-파 및 J-피크에 의해 구성되는 파 콤플렉스일 수 있으며, 파 패턴의 진폭은 하향 K-파의 바닥부로부터 J-피크의 최상부까지의 피크-대-피크 값일 수 있다. 일 예에 대해, 파 패턴은 전형적으로 z-방향으로 지칭되는 "흉부 관통"-방향에서 측정되는 파형 상의 대동맥 판막의 개방들에 의해 야기되는 AO-피크일 수 있다. 일 예에 대해, 파 패턴은 AO-피크에 의해 구성되는 파 콤플렉스 및 AO-피크에 뒤따르는 하향 파일 수 있다.
그러나, 때때로 진단에 대해 난제일 수 있는 그와 같은 심장 기능부전들 및 비정상들, 예를 들어 심방 세동은 심혈관 운동을 나타내는 신호의 파형에 관한 불규칙성들을 야기할 수 있다. 이들 불규칙성들은 하나 또는 2개의 심장박동 주기들의 파형들로부터 검출하기 어려울 수 있지만 이들 불규칙성들은 여러 심장박동 주기들을 커버하는 더 긴 시간 주기들에서 스스로 나타날 수 있어서, 심장박동 레이트에서 반복하는 파 패턴의 진폭은 정상 경우에서보다 더 강하게 변화한다. 따라서, 진폭 변화는 심장 기능부전 및 비정상을 나타내는 정보를 표현한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법은 신호로부터의 시간 변화를 검출하는 단계를 더 포함하며, 여기서 시간 변화는 심장박동 주기들의 시간적 길이들의 변화이다. 심장 기능부전 및 비정상의 표시자는 심장 기능부전들 및 비정상들을 표시하는 정보의 신뢰성을 개선하기 위해 진폭 변화 및 시간 변화 둘 다에 기초하여 결정될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법은 심혈관 운동을 나타내는 신호를 로우-패스 필터링하며 로우-패스 필터링된 신호로부터 AO-피크들을 검출하는 단계 및/또는 심혈관 운동을 나타내는 신호를 밴드-패스 필터링하며 밴드-패스 필터링된 신호로부터 AC-피크들을 검출하는 단계를 포함하며, 여기서 AO-피크들은 대동맥판막의 개방들에 의해 야기되며 AC-피크들은 대동맥판막의 닫힘들에 의해 야기된다. 로우-패스 필터링의 상한 주파수는 예를 들어(그러나 반드시는 아님) 30 Hz일 수 있으며 밴드-패스 필터링의 패스-밴드는 예를 들어(그러나 반드시는 아님) 40 Hz 내지 100 Hz일 수 있다. 로우-패스 필터링 및/또는 패스-밴드 필터링은 AO- 및/또는 AC-피크들의 검출을 용이하게 한다. 특히 심방 세동 동안, AC-피크들은 밴드-패스 필터링이 존재하지 않을 때보다 밴드-패스 필터링이 이용될 때 발견하기가 더 용이하다. 검출된 AO- 및/또는 AC-피크들은 예를 들어 상기-언급된 진폭 변화, 상기-언급된 시간 변화, 심장박동 레이트, 수축기 간격들 및/또는 이완기 간격들을 검출할 때 활용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 심장 기능부전들 및 비정상들을 나타내는 정보를 결정하기 위한 새로운 장치가 또한 제공된다. 본 발명에 따른 장치는:
- 심혈관 운동을 나타내는 신호를 수신하기 위한 신호 인터페이스, 및
- 신호 인터페이스에 커플링되는 프로세싱 디바이스를 포함하며, 상기 프로세싱 디바이스는:
a) 신호로부터 진폭 변화를 검출하도록 ― 진폭 변화는 신호 상의 심장박동 레이트에서 반복하는 파 패턴의 진폭의 변화이며 따라서 진폭 변화는 복수의 진폭의 증가들 및 복수의 진폭의 감소들을 포함함 ―, 및
b) 검출된 진폭 변화에 적어도 부분적으로 기초하여, 심장 기능부전 및 비정상의 표시자를 결정하도록 구성된다.
장치는 심혈관 운동을 나타내는 신호를 측정하기 위한 센서 엘리먼트를 더 포함할 수 있다. 센서 엘리먼트는 예를 들어, 가속도계, 압전 센서(piezo-electronic sensor), 경사계(inclinometer), 압력 센서 또는 힘, 가속, 변위(displacement) 또는 심혈관 운동에 관련되며 심혈관 운동을 나타내는 임의의 다른 양을 측정하기 위해 적합한 임의의 다른 엘리먼트를 포함할 수 있다. 또한 신호 인터페이스가 센서 엘리먼트를 포함하는 외부 디바이스로부터 신호를 수신할 수 있음이 가능하며, 즉 장치는 반드시 심혈관 운동을 나타내는 신호를 측정하기 위한 임의의 센서 엘리먼트를 포함하는 것은 아님이 강조된다.
ECG에 관하여 심혈관 운동을 나타내는 신호를 이용하는 장점은 인간의 피부에 전기적 접촉을 제공하지 않아도 되는 것이며 따라서 특히 장기 지속적 및/또는 반복적 이용시에 피부 자극이 상당히 작아질 수 있다. 더욱이, 센서 엘리먼트는 의복들에 일체화(intergated)될 수 있으며 센서 엘리먼트는 무선 링크(radio link)를 통해 측정된 신호를 전송하는 무선 전송기를 구비할 수 있다. 이것은 장기 지속적 및 반복적 측정들을 용이하게 한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치는 심혈관 운동을 나타내는 신호를 로우-패스 필터링하기 위한 로우-패스 필터 및 로우-패스 필터링된 신호로부터 AO-피크들을 검출하기 위한 수단, 예를 들어 프로세서 및/또는 심혈관 운동을 나타내는 신호를 밴드-패스 필터링하기 위한 밴드-패스 필터 및 밴드-패스 필터링된 신호로부터 AC-피크들을 검출하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명에 따르면, 심장 기능부전들 및 비정상들을 나타내는 정보를 결정하기 위한 새로운 컴퓨터 프로그램이 또한 제공된다. 컴퓨터 프로그램은 프로그램가능한 프로세서를 제어하기 위한 컴퓨터 실행가능한 명령들을 포함하며, 컴퓨터 실행가능한 명령들은:
- 심혈관 운동을 나타내는 신호로부터 진폭 변화를 검출하도록 ― 진폭 변화는 신호 상의 심장박동 레이트에서 반복하는 파 패턴의 진폭의 변화임 ―, 및
- 검출된 진폭 변화에 적어도 부분적으로 기초하여, 심장 기능부전 및 비정상의 표시자를 결정하도록 프로그램가능한 프로세서를 제어한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 심혈관 운동을 나타내는 신호를 로우-패스 필터링하며 로우-패스 필터링된 신호로부터 AO-피크들을 검출하도록 프로그램가능한 프로세서를 제어하기 위한 컴퓨터 실행가능한 명령들 및/또는 심혈관 운동을 나타내는 신호를 밴드-패스 필터링하며 밴드-패스 필터링된 신호로부터 AC-피크들을 검출하도록 프로그램가능한 프로세서를 제어하기 위한 컴퓨터 실행가능한 명령들을 포함한다.
본 발명에 따르면, 또한 새로운 컴퓨터 프로그램 물이 제공된다. 컴퓨터 프로그램 물은 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램이 인코딩된, 비-휘발성 컴퓨터 판독가능한 매체, 예를 들어 컴팩트 디스크 "CD"를 포함한다.
본 발명의 다수의 예시적인 실시예들은 첨부된 종속 청구항들에 설명된다.
구성들 및 동작의 방법들 둘 다에 관한 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들은, 추가적인 목적들 및 장점들과 함께, 첨부하는 도면들과 관련하여 숙독될 때 특정의 예시적인 실시예들의 다음의 설명으로부터 최적으로 이해될 것이다.
동사들 "포함하는(to comprise)" 및 "포함하는(to include)"는 본 명세서에서, 또한 비-인용된(un-recited) 피처들(features)의 존재를 배제하거나 요구하지 않는 개방 제한들로서 이용된다. 종속 청구항들에 인용되는 피처들은 달리 명시적으로 서술되지 않는 한 상호적으로 자유롭게 조합가능하다.
본 발명의 예시적인 실시예들 및 그 장점들은 첨부하는 도면들을 참조하여 이하에 더 상세하게 설명되며:
도 1a는 ECG 파형의 일 예를 예시하며 도 1b는 심혈관 운동을 나타내며 전형적으로 y-방향으로 지칭되는 "머리-대-발끝" 방향으로 가속도계로 측정된 예시적인 신호의 파형을 예시하며,
도 2a는 심장 기능부전들 및 비정상들을 나타내는 정보를 결정하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법의 흐름도를 예시하며,
도 2b는 심혈관 운동을 나타내는 신호로부터 AO 데이터 및/또는 AC 데이터를 추출하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법의 흐름도를 예시하며,
도 3a는 고려 중인 사람이 숨을 멈출 때 정상 경우의 여러 심장박동 주기들에 걸친 심혈관 운동을 나타내는 예시적인 신호의 파형을 예시하며, 도 3b는 고려 중인 사람이 숨을 멈출 때 심방 세동의 경우에 여러 심장박동 주기들에 걸친 심혈관 운동을 나타내는 예시적인 신호의 파형을 예시하며, 이들 파형들은 전형적으로 z-방향으로 지칭되는 "흉부 관통"-방향에서 가속도계로 측정되었으며,
도 3c는 도 3b에 도시된 파형의 일부를 도시하며,
도 3d는 고려 중인 사람이 숨을 쉴 때 정상 경우의 여러 심장박동 주기들에 걸친 심혈관 운동을 나타내는 예시적인 신호의 파형을 예시하며, 도 3e는 고려 중인 사람이 숨을 쉴 때 심방 세동의 경우에 여러 심장박동 주기들에 걸친 심혈관 운동을 나타내는 예시적인 신호의 파형을 예시하며, 이들 파형들은 전형적으로 z-방향으로 지칭되는 "흉부 관통"-방향에서 가속도계로 측정되었으며,
도 4는 정상 경우의 예시적인 시간 변화를 실선으로, 그리고 심방 세동의 경우의 예시적인 시간 변화를 점선으로 예시하며, 그리고
도 5는 심장 기능부전들 및 비정상들을 나타내는 정보를 결정하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치의 개략적 예시를 도시한다.
도 1a 및 1b는 본 발명의 배경을 설명할 때 이미 설명되었다.
도 1a는 ECG 파형의 일 예를 예시하며 도 1b는 심혈관 운동을 나타내며 전형적으로 y-방향으로 지칭되는 "머리-대-발끝" 방향으로 가속도계로 측정된 예시적인 신호의 파형을 예시하며,
도 2a는 심장 기능부전들 및 비정상들을 나타내는 정보를 결정하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법의 흐름도를 예시하며,
도 2b는 심혈관 운동을 나타내는 신호로부터 AO 데이터 및/또는 AC 데이터를 추출하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법의 흐름도를 예시하며,
도 3a는 고려 중인 사람이 숨을 멈출 때 정상 경우의 여러 심장박동 주기들에 걸친 심혈관 운동을 나타내는 예시적인 신호의 파형을 예시하며, 도 3b는 고려 중인 사람이 숨을 멈출 때 심방 세동의 경우에 여러 심장박동 주기들에 걸친 심혈관 운동을 나타내는 예시적인 신호의 파형을 예시하며, 이들 파형들은 전형적으로 z-방향으로 지칭되는 "흉부 관통"-방향에서 가속도계로 측정되었으며,
도 3c는 도 3b에 도시된 파형의 일부를 도시하며,
도 3d는 고려 중인 사람이 숨을 쉴 때 정상 경우의 여러 심장박동 주기들에 걸친 심혈관 운동을 나타내는 예시적인 신호의 파형을 예시하며, 도 3e는 고려 중인 사람이 숨을 쉴 때 심방 세동의 경우에 여러 심장박동 주기들에 걸친 심혈관 운동을 나타내는 예시적인 신호의 파형을 예시하며, 이들 파형들은 전형적으로 z-방향으로 지칭되는 "흉부 관통"-방향에서 가속도계로 측정되었으며,
도 4는 정상 경우의 예시적인 시간 변화를 실선으로, 그리고 심방 세동의 경우의 예시적인 시간 변화를 점선으로 예시하며, 그리고
도 5는 심장 기능부전들 및 비정상들을 나타내는 정보를 결정하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치의 개략적 예시를 도시한다.
도 1a 및 1b는 본 발명의 배경을 설명할 때 이미 설명되었다.
도 2a는 심장 기능부전들 및 비정상들, 예를 들어 심방 세동을 나타내는 정보를 결정하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법의 흐름도를 예시한다. 방법은 페이즈(201)에서 심혈관 운동을 나타내는 신호로부터 진폭 변화를 검출하는 단계를 포함하며, 여기서 진폭 변화는 신호 상의 심장박동 레이트에서 반복하는 파 패턴의 진폭의 변화를 의미한다. 방법은 페이즈(202)에서 검출된 진폭 변화에 적어도 부분적으로 기초하여, 심장 기능부전 및 비정상의 표시자를 결정하는 단계를 포함한다.
도 3a는 고려 중인 사람이 숨을 멈출 때 예시적인 정상 경우의 여러 심장박동 주기들에 걸친 상기 언급된 예시적인 신호의 파형을 예시하며, 도 3b는 고려 중인 사람이 숨을 멈출 때 예시적인 심방 세동의 경우에 여러 심장박동 주기들에 걸친 예시적인 신호의 파형을 예시한다. 도 3a 및 3b에 도시된 파형들은 전형적으로 z-방향으로 지칭되는 "흉부 관통"-방향에서 가속도계로 측정되었다. 도 5에 도시되는 좌표 시스템(550)은 z-방향을 예시한다.
정상 경우에서의 진폭 변화는 도 3a에 도시되는 엔벨로프 곡선(envelope curve)(311)에 의해 예시되며, 심방 세동의 예시적인 경우에서의 진폭 변화는 도 3b 및 3c에 도시되는 엔벨로프 곡선(312)으로 예시된다. 도 3b로부터 알 수 있는 바와 같이, 진폭 변화는 약 10개의 연속적인 심장박동 주기들 HB 내에서 복수의 진폭의 증가들 및 복수의 진폭의 감소들을 포함하며, 증가들 및 감소들은 실질적으로 확률적 방식(stochastic way)으로 서로 인터리빙된다. 도 3a 및 3b에 의해 예시된 바와 같이, 진폭 변화의 강도는 심장 기능부전 및 비정상을 나타내는 정보를 나타낸다.
도 3d는 고려중인 사람이 숨을 쉴 때 예시적인 정상 경우에서 여러 심장박동 주기들에 걸친 상기-언급된 신호의 예시적인 파형을 예시하며, 도 3e는 고려중인 사람이 숨을 쉴 때 심방 세동의 예시적인 경우에 여러 심장박동 주기들에 걸친 신호의 예시적인 파형을 예시한다. 도 3d 및 3d에 도시된 파형들은 전형적으로 z-방향으로 지칭되는 "흉부 관통"-방향에서 가속도계로 측정되었다. 도 5에 도시된 좌표 시스템(550)은 z-방향을 예시한다. 정상 경우에서의 진폭 변화는 도 3d에 도시된 엔벨로프 곡선(321)에 의해 예시되며, 심방 세동의 예시적인 경우에서의 진폭 변화는 도 3e에 도시된 엔벨로프 곡선(322)으로 예시된다. 도 3d로부터 알 수 있는 바와 같이, 정상 경우의 진폭 변화는 숨쉬는 리듬의 주파수를 갖는 명확한 신호 성분을 갖는다. 도 3e로부터 알 수 있는 바와 같이, 심방 세동의 경우에 숨쉬는 리듬의 주파수를 갖는 명확한 신호 성분이 존재하지 않는다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법에서:
- 진폭 변화의 검출 단계, 즉 도 2a에 도시된 페이즈(201)는 호흡 리듬의 주파수를 갖는 진폭 변화의 상기-언급된 신호 성분을 연산하는 단계를 포함하며, 및
- 심장 기능부전 및 비정상의 표시자의 결정 단계, 즉 페이즈(202)는 호흡 리듬의 주파수를 갖는 진폭 변화의 신호 성분의 강도에 적어도 부분적으로 기초하여 심장 기능부전 및 비정상의 표시자를 결정하는 단계를 포함한다.
호흡 리듬의 주파수를 갖는 진폭 변화의 신호 성분은 예를 들어, 정해진 주파수를 갖는 퓨리에 성분이 연산되는 것과 동일한 방식으로, 즉, 진폭의 시간 추세를 호흡 리듬의 주파수를 갖는 사인 및/또는 코사인 함수들과 상관시킴으로써 연산될 수 있다.
호흡 리듬의 주파수를 갖는 진폭 변화의 상기-언급된 신호 성분은 심장 기능부전 및 비정상을 나타내며, 이 신호 성분은 심장 기능부전 및 비정상의 발생을 검출하기 위해 임계값과 비교될 수 있다. 임계값은 환자들의 그룹 및/또는 다른 사람들로부터 수집된 경험적 데이터에 기초하여 결정될 수 있다. 임계값은 상수(constant)일 필요는 없지만 임계값은 고려중인 인간에 따라, 시간에 따라, 및/또는 일부 다른 인자들(factors)에 따라 변할 수 있다. 일련의 임계값들을 구성하는 것이 또한 가능하여서 각 임계값은 심방 세동 또는 일부 다른 기능부전 및/또는 비정상의 특정 확률을 나타낸다.
도 3c는 도 3b에 도시된 파형의 일부를 도시한다. 파형은 대동맥판막의 개방들에 의해 야기되는 AO-피크들 및 하향 파들 MA를 포함하며 이 하향 파들 MA의 각각은 각각의 AO-피크 직후에 발생한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법에서:
- 진폭 변화의 검출 단계, 즉 도 2a에 도시된 페이즈(201)는 파 콤플렉스들에 관련되는 피크-대-피크 값들을 검출하는 단계를 포함하며, 이 파 콤플렉스들의 각각은 AO-피크 및 AO-피크에 후속하는 하향 파 MA에 의해 구성되며, 및
- 심장 기능부전 및 비정상의 표시자의 결정 단계, 즉 페이즈(202)는 검출된 피크-대-피크 값들의 변화의 강도를 나타내는 진폭 변화량을 연산하는 단계를 포함한다.
진폭 변화량은 심장 기능부전 및 비정상을 나타내며 심장 기능부전 및 비정상의 발생을 검출하기 위해 임계값에 비교될 수 있다. 임계값은 환자들의 그룹 및/또는 다른 사람들로부터 수집된 경험적 데이터에 기초하여 결정될 수 있다. 임계값은 상수(constant)일 필요는 없지만 임계값은 고려중인 인간에 따라, 시간에 따라, 및/또는 일부 다른 인자들(factors)에 따라 변할 수 있다. 일련의 임계값들을 구성하는 것이 또한 가능하여서 각 임계값은 심방 세동 또는 일부 다른 기능부전 및/또는 비정상의 특정 확률을 나타낸다.
진폭 변화량은 예를 들어:
여기서 
는 검출된 피크-대-피크 값들의 제곱 평균(root-mean-square) "RMS"이며, 
는 검출된 피크-대-피크 값들의 산술 평균이다. 다른 예에 대해, 진폭 변화의 강도는 검출된 피크-대-피크 값들의 표준 편차의 도움으로 표현될 수 있는데, 즉 진폭 변화량은 검출된 피크-대-피크 값들의 표준 편차일 수 있다.
더욱이, 진폭 변화량은 비(ratio) S1/S2의 또는 차이 S1 - S2의 변화를 나타낼 수 있다:
- S1은 "흉부 관통"-방향, 즉 z-방향에서 측정된 심혈관 운동을 나타내는 신호이며, 그리고
- S2는 "머리-대-발끝"-방향, 즉 y-방향에서 측정된 심혈관 운동을 나타내는 신호이다.
도 5에 도시된 좌표 시스템(550)은 y- 및 z-방향들을 예시한다.
특히, 신호 S1은 도 3c에 도시된 OA-피크일 수 있으며 신호 S2는 도 1b에 도시된 J-피크일 수 있다.
각 피크 값, 예를 들어 도 3c에 도시된 단일 AO-피크의 높이는 극댓값(local maximum)을 탐색함으로써 단일 포인트로서 취해질 수 있다. 대안적으로, 피크 값은 많은 샘플들이 고려중인 피크를 커버하는 시간-윈도(time-window)로부터 먼저 취해지도록 획득될 수 있으며 그 후에 피크 값은 잡음의 영향을 완화하기 위해 샘플들의 수학적 기능(faction), 예를 들어 산술 평균으로서 연산된다. 시간 윈도는 예를 들어, 100 ms일 수 있으며, 시간 윈도 내의 샘플들의 수는 예를 들어, 10 또는 그 이상일 수 있다. 시간-윈도에 기초한 방법은 디지털 필터링의 일 예이다. 일반적으로, 심혈관 운동을 나타내는 신호들에서의 잡음의 영향을 완화하기 위해 이용될 수 있는 수많은 디지털 및 아날로그 신호 프로세싱 방법들이 존재한다.
진폭 변화의 강도를 표현하기 위한 수많은 방식들이 존재하며 본 발명은 진폭 변화의 강도를 표현하는 임의의 특정 방식들로 제한되지 않음이 주목될 것이다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 방법에서:
- 진폭 변화의 검출, 즉 도 2a에 도시된 페이즈(201)는 AO-피크들의 최대 신호 값들을 검출하는 단계를 포함하며, 및
- 심장 기능부전 및 비정상의 표시자의 결정 단계, 즉 페이즈(202)는 검출된 최대 신호 값들의 변화의 강도를 나타내는 진폭 변화량을 연산하는 단계를 포함한다.
도 4에서의 실선 곡선(401)은 예시적인 정상 경우에서, 연속적인 심장박동 주기들의 시간적 길이들의 변화, 즉 시간 변화를 예시한다. 단일 심장박동 주기의 시간적 길이는 도 3b에서 "HB"로 표기된다. 도 4에서의 점선 곡선(402)은 심방 세동의 예시적인 경우에서의 시간 변화를 예시한다. 도 4에 의해 예시된 바와 같이, 또한 시간 변화의 강도는 심장 기능부전 및 비정상을 나타내는 정보를 나타낸다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법은 진폭 변화를 활용하는데 더하여, 심혈관 운동을 나타내는 신호로부터의 시간 변화를 검출하는 단계를 포함한다. 심장 기능부전 및 비정상의 표시자는 심장 기능부전들 및 비정상들을 나타내는 정보의 신뢰성을 개선하기 위해 진폭 변화 및 시간 변화 둘 다에 기초하여 장점적으로 결정된다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법에서, 시간 변화의 검출은 연속적인 AO-피크들 사이의 시간 간격들의 시간적 길이들을 검출하는 단계, 및 검출된 시간적 길이들의 변화의 강도를 나타내는 시간 변화량을 연산하는 단계를 포함한다.
심장 기능부전 및 비정상의 표시자는 예를 들어, 진폭 변화의 강도를 나타내는 진폭 변화량 및 시간 변화의 강도를 나타내는 시간 변화량으로부터 수학적 또는 논리적 연산의 보조로 형성될 수 있다. 진폭 변화량 및 시간 변화량이 별개로 이용되는 것이 또한 가능하다(예를 들어, 진폭 변화량 및 시간 변화량의 각각은 그 자신의 임계값과 비교된다).
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법은 다음의: 진폭 변화의 강도가 제 1 임계값을 초과하며, 시간 변화의 강도가 제 2 임계값을 초과하는 것 중 적어도 하나가 발생하는 상황에 응답하여 심방 세동이 발생하는 것을 표현하는 신호를 생산하는 단계를 포함한다. 본 예시적인 실시예에서, 심방 세동이 검출되지 않은 채로 남아있는 위험성은 진폭 변화 및 시간 변화 중 적어도 하나가 심방 세동의 발생을 표시하면 심방 세동의 발생을 나타냄으로써 감소된다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 방법은 진폭 변화의 강도가 제 1 임계값을 초과하며 시간 변화의 강도가 제 2 임계값을 초과하는 경우에만 심방 세동이 발생함을 표현하는 신호를 생산하는 단계를 포함한다. 본 예시적인 실시예에서, 거짓 경보들의 위험성은 진폭 변화 및 시간 변화 둘 다가 심방 세동의 발생을 나타내는 경우에만 심방 세동의 발생을 나타냄으로써 감소된다.
도 2b는 심혈관 운동을 나타내는 신호로부터 AO 데이터 및/또는 AC 데이터를 추출하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법의 흐름도를 예시한다. 심혈관 운동을 나타내는 신호는 전형적으로 z-방향으로 지칭되는 "흉부 관통" 방향에서 가속도계로 장점적으로 측정된다. 방법은 다음의 동작들을 포함한다:
- 동작(211) : 심혈관 운동을 나타내는 신호를 로우-패스 필터링하며 및/또는 심혈관 운동을 나타내는 신호를 밴드-패스 필터링하는 것, 그리고
- 동작(212) : 로우-패스 필터링된 신호로부터 AO-피크들을 검출하며 및/또는 밴드-패스 필터링된 신호로부터 AC-피크들을 검출하는 것.
로우-패스 필터링의 상한 주파수는 예를 들어(그러나 반드시는 아님) 30 Hz일 수 있으며, 밴드-패스 필터링의 패스-밴드는 예를 들어(그러나 반드시는 아님) 40 Hz 내지 최대 100 Hz일 수 있다. 로우-패스 필터링 및/또는 패스-밴드 필터링은 AO- 및/또는 AC-피크들의 검출을 용이하게 한다. 검출된 AO- 및/또는 AC-피크들은 예를 들어 상기-언급된 진폭 변화 및/또는 상기-언급된 시간 변화를 검출할 때 활용될 수 있다. 검출된 AO- 및/또는 AC-피크들은 또한 많은 다른 목적들을 위해, 예를 들어 심장박동 레이트, 수축기 간격들 및/또는 이완기 간격들을 검출하기 위해 이용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법은 AC-AO 간격들의 시간적 길이들을 검출하는 단계 및 AC-AO 간격들의 검출된 시간적 길이들의 변화의 강도를 나타내는 시간 변화량을 연산하는 단계를 포함하며, 여기서 AC-AO 간격들의 각각은 AC-피크들 중 하나로부터 AO-피크들의 다음의 하나까지의 시간 간격이며 시간 변화량은 심장 기능부전 및 비정상을 나타낸다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법은 AC-AO 간격들의 시간적 길이들 및 AO-AO 간격들의 시간적 길이들을 검출하는 단계 및 동일한 심장박동 주기 내에서 AC-AO 간격의 시간적 길이와 AO-AO 간격의 시간적 길이 사이의 비를 나타내는 비량을 연산하는 단계를 포함한다. AC-AO 간격들의 각각은 AC-피크들 중 하나로부터 AO-피크들 중 다음의 하나까지의 시간 간격이며, AO-AO 간격들의 각각은 AO-피크들 중 하나로부터 AO-피크들 중 다음의 하나까지의 시간 간격이며, 비량은 심장 기능부전 및 비정상을 나타낸다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법은 옵션(option)에 따라서는 센서 엘리먼트로 인간의 신체로부터 심혈관 운동을 나타내는 신호를 측정하는 단계를 포함한다. 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 방법은 메모리로부터 이 신호를 판독하는 단계를 포함하며, 그 경우에 신호는 이전에 측정되었으며 메모리에 기록되었다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법은 외부 데이터 전송 시스템으로부터 신호를 수신하는 단계를 포함한다. 그러므로, 측정은 본 발명의 실시예들에 따른 방법들의 필수적이며 필요한 단계가 아니다.
도 5는 심장 기능부전들 및 비정상들을 나타내는 정보를 결정하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치의 개략적 예시를 예시한다. 장치는 심혈관 운동을 나타내는 신호를 수신하기 위한 신호 인터페이스(501), 및 신호 인터페이스에 커플링되는 프로세싱 디바이스(502)를 포함한다. 프로세싱 디바이스는:
- 신호로부터 진폭 변화를 검출하도록 ― 진폭 변화는 신호 상의 심장박동 레이트에서 반복하는 파 패턴의 진폭의 변화임 ―, 및
- 진폭 변화에 적어도 부분적으로 기초하여, 심장 기능부전 및 비정상의 표시자를 결정하도록 구성된다.
표시자는 예를 들어, 디스플레이 스크린(506) 상에 도시된 메시지일 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치에서, 신호 인터페이스(501)는 호흡 리듬의 주파수를 나타내는 정보를 수신하도록 더 구성되며 프로세싱 디바이스(502)는:
- 호흡 리듬의 주파수를 갖는 진폭 변화의 신호 성분을 연산하도록, 및
- 호흡 리듬의 주파수를 갖는 진폭 변화의 신호 성분에 적어도 부분적으로 기초하여 심장 기능부전 및 비정상의 표시자를 결정하도록 구성된다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치에서, 프로세싱 디바이스(502)는 호흡 리듬의 주파수를 갖는 진폭 변화의 신호 성분이 미리결정된 임계값보다 작은 상황에 응답하여 심방 세동을 표현하는 신호를 생산하도록 구성된다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치는 인간의 신체(510)로부터 심혈관 운동을 나타내는 신호를 측정하기 위한 센서 엘리먼트(503)를 더 포함한다. 센서 엘리먼트는 예를 들어, 무선 링크 또는 유선(corded) 링크일 수 있는 데이터 전송 링크를 통해 신호 인터페이스에 접속된다. 센서 엘리먼트(503)로부터 신호 인터페이스(501)로의 데이터 전송은 직접적으로 또는 예를 들어, 통신들 네트워크(telecommunications network)와 같은 데이터 전송 네트워크(505)를 통해 발생할 수 있다. 프로세싱 디바이스(506)를 포함하는 장치가 센서 엘리먼트들과 일체화되는 것이 또한 가능하다. 이 경우에, 신호 인터페이스는 실제로 센서 엘리먼트(503) 및 프로세싱 디바이스(502) 사이의 간단한 배선(wiring)이다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치에서, 센서 엘리먼트(503)는 또한 호흡 리듬의 주파수를 나타내는 정보를 제공하기 위해 적합하다.
센서 엘리먼트(503)는 예를 들어, 예를 들어, 가속도계, 압전 센서(piezo-electronic sensor), 경사계(inclinometer), 압력 센서 또는 힘, 가속, 변위(displacement) 또는 심혈관 운동에 관련되며 심혈관 운동을 나타내는 임의의 다른 물리적 양을 측정하기 위해 적합한 임의의 다른 엘리먼트를 포함할 수 있다. 센서 엘리먼트는 예를 들어, 증폭기, 신호 필터, 및/또는 아날로그-대-디지털 "AD" 변환기를 더 포함할 수 있다. 가속도계는 예를 들어, 도 5에 도시되는 좌표 시스템(550)의 3개의 상호 직교하는 방향들 x, y 및 z에서 독립적으로 운동들을 측정할 수 있는 3-축 가속도계이다. 이 경우에, 심혈관 운동을 나타내는 신호는 3개의 성분들을 포함하며 신호는 예를 들어, 유클리드 노멀(Euclidian norm), 즉 심혈관 운동을 나타내는 3개의 성분 벡터의 절대값을 형성함으로서 사전-프로세싱될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치는 고정된 시간적 시작 포인트 및 고정된 시간적 종료 포인트를 갖는 시간 윈도 내에서 또는 고정된 시간적 길이를 가지며 경과 시간에 따라 이동하는 슬라이딩 타임 윈도 내에서 신호를 기록하도록 구성된다. 장치는 신호를 기록하기 위한 내부 메모리(507)를 포함할 수 있거나 장치는 외부 메모리에 접속하기 위한 데이터 포트를 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치에서, 프로세싱 디바이스(502)는 파 콤플렉스들에 관련되는 피크-대-피크 값들을 검출하도록 구성되며, 이 파 콤플렉스들의 각각은 대동맥판막의 개방에 의해 야기되는 AO-피크 및 AO-피크에 후속하는 하향 파 MA에 의해 구성되며, 검출된 피크-대-피크 값들의 변화의 강도를 나타내는 진폭 변화량을 연산하도록 구성된다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치에서, 프로세싱 디바이스(502)는 AO-피크들의 최대 신호 값들을 검출하도록, 그리고 검출된 최대 신호 값들의 변화의 강도를 나타내는 진폭 변화량을 연산하도록 구성된다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치에서, 프로세싱 디바이스(502)는 신호로부터의 시간 변화를 검출하도록 그리고 진폭 변화 및 시간 변화 둘 다에 기초하여 심장 기능부전 및 비정상의 표시자를 결정하도록 구성된다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치에서, 프로세싱 디바이스(502)는 연속적인 AO-피크들 사이의 시간 간격들의 시간적 길이들을 검출하도록, 그리고 검출된 시간적 길이들의 변화의 강도를 나타내는 시간 변화량을 연산하도록 구성된다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치에서, 프로세싱 디바이스(502)는 다음의: 진폭 변화의 강도가 제 1 임계값을 초과하는 것, 시간 변화의 강도가 제 2 임계값을 초과하는 것, 호흡 리듬의 주파수를 갖는 진폭 변화의 신호 성분이 제 3 임계값보다 작은 것 중 적어도 하나가 발생하는 상황에 응답하여 심방 세동을 표현하는 신호를 생산하도록 구성된다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치에서, 프로세싱 디바이스(502)는 심혈관 운동을 나타내는 신호를 로우-패스 필터링하도록, 그리고 로우-패스 필터링된 신호로부터 상기-언급된 AO-피크들을 검출하도록 구성된다. 도 5에 도시된 기능적 블록(520)은 로우-패스 필터링을 나타내며, 기능적 블록(522)은 AO-피크들의 검출을 나타낸다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치에서, 프로세싱 디바이스(502)는 심혈관 운동을 나타내는 신호를 밴드-패스 필터링하도록 그리고 밴드-패스 필터링된 신호로부터 AC-피크들을 검출하도록 구성되며, AC-피크들은 대동맥판막의 닫힘들에 의해 야기된다. 도 5에 도시되는 기능적 블록(521)은 밴드-패스 필터링을 나타내며, 기능적 블록(522)은 AC-피크들을 검출하는 것을 나타낸다. 도 5에 예시된 예시적인 경우에서, 로우-패스 필터링 및 밴드-패스 필터링 둘 다가 존재하며, 기능적 블록(522)은 AO- 및 AC-피크들 둘 다의 검출을 나타낸다. 로우-패스 필터링의 상한 주파수는 예를 들어(반드시는 아님) 30 Hz일 수 있으며, 밴드-패스 필터링의 패스-밴드는 예를 들어(반드시는 아님) 40 Hz 내지 최대 100 Hz일 수 있다. 로우-패스 필터링 및/또는 패스-밴드 필터링은 AO- 및/또는 AC-피크들의 검출을 용이하게 한다. 검출된 AO- 및/또는 AC-피크들은 예를 들어 상기-언급된 진폭 변화 및/또는 상기-언급된 시간 변화를 검출할 때 활용될 수 있다. 검출된 AO- 및/또는 AC-피크들은 또한, 많은 다른 목적들, 예를 들어 심장박동 레이트, 수축기 간격들 및/또는 이완기 간격들을 검출하기 위해 이용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치에서, 프로세싱 디바이스(502)는 AC-AO 간격들의 시간적 길이들을 검출하도록 그리고 AC-AO 간격들의 검출된 시간적 길이들의 변화의 강도를 나타내는 시간 변화량을 연산하도록 구성된다. AC-AO 간격들의 각각은 AC-피크들 중 하나로부터 AO-피크들 중 다음의 하나로의 시간 간격이며, 시간 변화량은 심장 기능부전 및 비정상을 나타낸다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치에서, 프로세싱 디바이스(502)는 AC-AO 간격들의 시간적 길이들 및 AO-AO 간격들의 시간적 길이들을 검출하도록 그리고 동일한 심장박동 주기 내의 AC-AO 간격의 시간적 길이와 AO-AO 간격의 시간적 길이 사이의 비를 나타내는 비량(ratio quantity)을 연산하도록 구성된다. AC-AO 간격들의 각각은 AC-피크들 중 하나로부터 AO-피크들 중 다음의 하나로의 시간 간격이며, AO-AO 간격들의 각각은 AO-피크들 중 하나로부터 AO-피크들 중 다음의 하나로의 시간 간격이며, 비량은 심장 기능부전 및 비정상을 나타낸다.
프로세싱 디바이스(502)는 예를 들어, 하나 이상의 프로세서 회로들로 구현될 수 있으며, 이 회로들의 각각은 적절한 소프트웨어를 구비한 프로그램가능한 프로세서 회로, 예를 들어, 응용 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit) "ASIC"와 같은 전용 하드웨어 프로세서, 또는 예를 들어, 필드 프로그램가능한 게이트 어레이(field programmable gate array) "FPGA"와 같은 구성가능한 하드웨어 프로세서일 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치는 진폭 변화의 검출 이전에 심혈관 운동을 나타내는 신호를 사전-프로세싱하기 위한 수단을 포함한다. 사전-프로세싱은 예를 들어, 호흡, 인간의 비-심혈관 운동들, 외부적 요인들에 의해 야기되는 떨림 등에 의해 야기되는 잡음의 소거를 포함할 수 있다. 사전-프로세싱을 위한 수단은 예를 들어, 프로세싱 디바이스(502)로 구현될 수 있거나 사전-프로세싱을 위한 하나 이상의 별개 프로세싱 디바이스들이 존재할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 심장 기능부전들 및 비정상들을 나타내는 정보를 결정하기 위한 소프트웨어 모듈들을 포함한다. 소프트웨어 모듈들은:
- 심혈관 운동을 나타내는 신호로부터 진폭 변화를 검출하도록 ― 진폭 변화는 신호 상의 심장박동 레이트에서 반복하는 파 패턴의 진폭의 변화임 ―, 및
- 진폭 변화에 적어도 부분적으로 기초하여, 심장 기능부전 및 비정상의 표시자를 결정하도록 프로그램가능한 프로세서를 제어하기 위한 컴퓨터 실행가능한 명령들을 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램에서, 소프트웨어 모듈들은:
- 호흡 리듬의 주파수를 갖는 진폭 변화의 신호 성분을 연산하도록, 및
- 호흡 리듬의 주파수를 갖는 진폭 변화의 신호 성분에 적어도 부분적으로 기초하여 심장 기능부전 및 비정상의 표시자를 결정하도록 프로그램가능한 프로세서를 제어하기 위한 컴퓨터 실행가능한 명령들을 더 포함한다.
소프트웨어 모듈들은 예컨대, 적합한 프로그래밍 언어로 그리고 프로그래밍 언어 및 프로그램가능한 프로세서를 위해 적합한 컴파일러(compiler)로 구현되는 서브루틴들 또는 함수들일 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램에서, 소프트웨어 모듈들은 다음의:
- 심혈관 운동을 나타내는 신호를 로우-패스 필터링하도록, 그리고 로우-패스 필터링된 신호로부터 AO-피크들을 검출하도록 프로그램가능한 프로세서를 제어하기 위한 컴퓨터 실행가능한 명령들, 및/또는
- 심혈관 운동을 나타내는 신호를 밴드-패스 필터링하도록, 그리고 밴드-패스 필터링된 신호로부터 AC-피크들을 검출하도록 프로그램가능한 프로세서를 제어하기 위한 컴퓨터 실행가능한 명령들 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램 물은 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램이 인코딩된, 컴퓨터 판독가능한 매체, 예를 들어, 컴팩트 디스크 "CD"를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 신호는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램을 정의하는 정보를 운반하기 위해 인코딩된다.
심장 기능부전들 및 비정상들을 나타내는 정보를 결정하기 위한 특정 예시적인 새로운 기술들은 자동상관관계(autocorrelation) 및/또는 심혈관 운동을 나타내는 신호의 주파수 스펙트럼에 기초한다.
일반적 개념으로서 자동상관관계는 고려중인 신호의 파형의 불규칙성이 증가할 때, 자동상관관계는 신호 샘플들 간의 제로 타임-시프트(time-shift)에 대응하는 포인트에 점점더 집중되게 된다는 특성을 가지는 바, 상기 신호 샘플들의 상호 상관관계가 자동상관관계로 표현된다. 예시적인 신호 
의 자동상관관계 
는 예를 들어 다음과 같이 정의될 수 있다:
여기서 E는 예상된 값 연산자, 즉 E{신호}는 신호의 예상된 값이며, t는 시간이며, 
는 상호 상관관계가 
에 의해 표현되는 신호 샘플들 사이의 타임-시프트이며, 
및 
은 예시적인 신호 
의 평균 및 분산이다. 예를 들어, 예시적인 신호 
가 극도로 불규칙한 파형을 갖는 이상적 백색 잡음 "IWN"인 경우에, 비-제로 타임-시프트에 의해 분리되는 임의의 신호 샘플들 사이에 제로 상관관계가 존재할 것이며, 따라서 예시적인 신호의 자동상관관계 
는 오직 포인트 
에서의 단일 피크일 것이다.
그러나, 때때로 진단하는데 난제일 수 있는 그와 같은 심장 기능부전들 및 비정상들, 예를 들어, 심방 세동은 심혈관 운동을 나타내는 신호의 파형 상에 불규칙성들을 야기할 수 있다. 이들 불규칙성들은 하나 또는 2개의 심장박동 주기들의 파형들로부터 검출하기 어려울 수 있지만 이 불규칙성들은 여러 연속하는 심장박동 주기들을 커버하는 더 긴 시간 주기들에서 스스로 나타나며 따라서 자동상관관계는 정상적보다 제로 타임-시프트에 대응하는 포인트에 더 집중된다. 따라서, 제로 타임-시프트에 대응하는 포인트에 대한 자동상관관계의 집중의 정도를 나타내는 양은 심장 기능부전들 및 비정상들, 예를 들어 심방 세동을 나타내는 정보를 나타낸다.
자동상관관계의 집중의 정도를 나타내는 양을 획득하는 것은 자동상관관계의 추정치를 연산하는 것 또는 신호의 주파수 스펙트럼의 추정치를 연산하는 것에 기초할 수 있다. 주파수 스펙트럼은 자동상관관계에 밀접하게 관련되는데 그 이유는 파워 스펙트럼 밀도 "PSD"
는 자동상관관계의 퓨리에 변환이며, 여기서 
및 
는 주파수 스펙트럼 및 그 켤레 복소수(complex conjugate)이다. 일반적 개념으로서 주파수 스펙트럼은 고려중인 신호의 파형의 불규칙성이 증가할 때, 주파수 스펙트럼이 점점더 고르게 분산되는 특성을 갖는다. 예를 들어, 예시적인 신호가 극도로 불규칙한 파형을 갖는 이상적 백색 잡음 "IWN"인 경우에, 예시적인 신호의 주파수 스펙트럼은 전체적으로 평탄할 것이다. 주파수 스펙트럼의 이러한 특성은 자동상관관계의 집중 정도를 나타내는 양을 획득하기 위해 이용될 수 있다.
심장 기능부전들 및 비정상들을 나타내는 정보를 결정하기 위한 특정 예시적인 새로운 장치들은 조항들 1-6의 보조로 이하에 설명된다:
조항 1.
- 심혈관 운동을 나타내는 신호를 수신하기 위한 신호 인터페이스, 및
- 신호 인터페이스에 커플링되는 프로세싱 디바이스를 포함하는 장치로서, 상기 프로세싱 디바이스는:
a) 다음의: 신호의 자동상관관계, 신호의 주파수 스펙트럼 중 적어도 하나의 추정치를 형성하도록, 그리고
b) 상호 상관관계가 자동상관관계로 표현되는 신호 샘플들 간의 제로 타임-시프트에 대응하는 포인트에 대한 신호의 자동상관관계의 집중의 정도를 나타내는 표시자 양을 형성하도록 구성되며, 표시자 양은 심장 기능부전 및 비정상을 나타내는 장치.
조항 2. 조항 1에 있어서, 장치는 신호를 측정하기 위한 센서 엘리먼트를 포함하며, 센서 엘리먼트는 데이터 전송 링크를 통해 신호 인터페이스에 접속되는, 장치.
조항 3. 조항 2에 있어서, 센서 엘리먼트는 다음의: 가속도계, 압전 센서, 경사계, 마이크로폰, 압력 센서 중 하나를 포함하는, 장치.
조항 4. 조항 1 내지 조항 3 중 어느 하나에 있어서, 프로세싱 디바이스는 
이 적어도 1.3인 상황에 응답하여 심방 세동의 표시자를 생산하도록 구성되며, 여기서 
는 자동상관관계의 추정치의 최고 피크의 값이며 
은 자동상관관계의 추정치의 하나 이상의 다음 최고 피크들의 값들의 평균이며, 비 
은 표시자 양을 나타내는, 장치.
조항 5. 조항 1 내지 조항 3 중 어느 하나에 있어서, 프로세싱 디바이스는 
이 적어도 1.4인 상황에 응답하여 심방 세동의 표시자를 생산하도록 구성되며, 여기서 
는 자동상관관계의 추정치의 최고 피크의 값이며 
은 자동상관관계의 추정치의 하나 이상의 다음 최고 피크들의 값들의 평균이며, 비 
은 표시자 양을 나타내는, 장치.
조항 6. 조항 1 내지 조항 3 중 어느 하나에 있어서, 프로세싱 디바이스는 
이 적어도 1.4인 상황에 응답하여 심방 세동의 표시자를 생산하도록 구성되며, 여기서 
는 자동상관관계의 추정치의 최고 피크의 값이며 
은 자동상관관계의 추정치의 하나 이상의 다음 최고 피크들의 값들의 평균이며, 비 
은 표시자 양을 나타내는, 장치
심장 기능부전들 및 비정상들을 나타내는 정보를 결정하기 위한 특정 예시적인 새로운 방법들은 조항들 7-10의 보조로 이하에 설명된다:
조항 7.
- 다음의: 심혈관 운동을 나타내는 신호의 자동상관관계, 신호의 주파수 스펙트럼 중 적어도 하나의 추정치를 형성하는 단계, 및
- 상호 상관관계가 자동상관관계로 표현되는 신호 샘플들 사이의 제로 타임-시프트에 대응하는 포인트에 대한 신호의 자동상관관계의 집중의 정도를 나타내는 표시자 양을 형성하는 단계를 포함하며, 표시자 양은 심장 기능부전 및 비정상을 나타내는 방법.
조항 8. 조항 7에 있어서, 방법은 비 
이 적어도 1.3인 상황에 응답하여 심방 세동의 표시자를 생산하는 단계를 포함하며, 여기서 
는 자동상관관계의 추정치의 최고 피크의 값이며 
은 자동상관관계의 추정치의 하나 이상의 다음 최고 피크들의 값들의 평균이며, 비 
은 표시자 양을 나타내는, 방법.
조항 9. 조항 7에 있어서, 방법은 비 
이 적어도 1.4인 상황에 응답하여 심방 세동의 표시자를 생산하는 단계를 포함하며, 여기서 
는 자동상관관계의 추정치의 최고 피크의 값이며 
은 자동상관관계의 추정치의 하나 이상의 다음 최고 피크들의 값들의 평균이며, 비 
은 표시자 양을 나타내는, 방법
조항 10. 조항 7에 있어서, 방법은 비 
이 적어도 1.4인 상황에 응답하여 심방 세동의 표시자를 생산하는 단계를 포함하며, 여기서 
는 자동상관관계의 추정치의 최고 피크의 값이며 
은 자동상관관계의 추정치의 하나 이상의 다음 최고 피크들의 값들의 평균이며, 비 
은 표시자 양을 나타내는, 방법
심장 기능부전들 및 비정상들을 나타내는 정보를 결정하기 위한 새로운 컴퓨터 프로그램은 조항 11의 보조로 이하에 설명된다.
조항 11. 프로그램가능한 프로세서를 제어하기 위한 컴퓨터 실행가능한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램으로서:
- 다음의: 심혈관 운동을 나타내는 신호의 자동상관관계, 신호의 주파수 스펙트럼 중 적어도 하나의 추정치를 형성하도록, 및
- 상호 상관관계가 자동상관관계로 표현되는 신호 샘플들 사이의 제로 타임-시프트에 대응하는 포인트에 대한 신호의 자동상관관계의 집중의 정도를 나타내는 표시자 양을 형성하도록 프로그램가능한 프로세서를 제어하기 위한 컴퓨터 실행가능한 명령들을 포함하며, 표시자 양은 심장 기능부전 및 비정상을 나타내는, 프로그램가능한 프로세서를 제어하기 위한 컴퓨터 실행가능한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램.
심장 기능부전들 및 비정상들을 나타내는 정보를 결정하기 위한 새로운 컴퓨터 프로그램 물은 조항 12의 보조로 이하에 설명된다.
조항 12. 조항 11에 따른 컴퓨터 프로그램이 인코딩된 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 물.
상기에 주어진 설명에 제공된 특정 예들은 첨부된 청구범위의 적용가능성 및/또는 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 더욱이, 주목할 점으로서, 또한 많은 경우들에서, 본 발명은 심장 기능부전들 및 비정상들을 검출하기 위해 다른 기술들과 함께 이용될 수 있다.
Claims (34)
- - 심혈관 운동(cardiovascular motion)을 나타내는 신호를 수신하기 위한 신호 인터페이스(501), 및
- 상기 신호 인터페이스에 커플링되는 프로세싱 디바이스(502)를 포함하는 장치로서, 상기 프로세싱 디바이스는:
- 상기 신호로부터 진폭 변화를 검출하고 ― 상기 진폭 변화는 신호 상의 심장박동 레이트에서 반복하는 파 패턴의 진폭의 변화이며 따라서 상기 진폭 변화는 복수의 진폭의 증가들 및 복수의 진폭의 감소들을 포함함 ―, 그리고
- 상기 진폭 변화에 적어도 부분적으로 기초하여, 심장 기능부전 및 비정상(cardiac malfunction and abnomality)의 표시자를 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 신호 인터페이스는 호흡 리듬(respiratory rhythm)의 주파수를 나타내는 정보를 수신하도록 더 구성되며, 상기 프로세싱 디바이스는:
- 상기 호흡 리듬의 주파수를 갖는 상기 진폭 변화의 신호 성분을 연산하도록, 그리고
- 상기 호흡 리듬의 주파수를 갖는 상기 진폭 변화의 신호 성분에 적어도 부분적으로 기초하여 심장 기능부전 및 비정상의 표시자를 결정하도록 구성되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 장치는 상기 신호를 측정하기 위한 센서 엘리먼트(503)를 더 포함하며, 상기 센서 엘리먼트는 상기 신호 인터페이스에 연결되는, 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 센서 엘리먼트는 상기 호흡 리듬의 주파수를 나타내는 정보를 제공하기 위해 적합한, 장치. - 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 센서 엘리먼트는 가속도계, 압전 센서, 경사계, 압력 센서 중 하나를 포함하는, 장치. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로세싱 디바이스는 파 콤플렉스들(wave complexes) - 상기 파 콤플렉스들 각각은 대동맥판막의 개방에 의해 야기되는 AO-피크에 의해 구성되고 - 및 상기 AO-피크에 후속하는 하향 파에 관련된 피크-대-피크 값들을 검출하고 그리고 상기 피크-대-피크 값들의 변화의 강도를 나타내는 진폭 변화량을 연산하도록 구성되며, 상기 진폭 변화량은 심장 기능부전 및 비정상을 나타내는, 장치. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로세싱 디바이스는 상기 대동맥판막의 개방들에 의해 야기되는 상기 AO-피크들의 최대 신호 값들을 검출하고 그리고 상기 최대 신호 값들의 변화의 강도를 나타내는 진폭 변화량을 연산하도록 구성되며, 상기 진폭 변화량은 심장 기능부전 및 비정상을 나타내는, 장치. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로세싱 디바이스는 상기 신호로부터 시간 변화를 검출하고 그리고 상기 진폭 변화 및 상기 시간 변화 둘 다에 기초하여, 심장 기능부전 및 비정상의 표시자를 결정하도록 구성되며, 상기 시간 변화는 심장박동 주기들의 시간적 길이들의 변화인, 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 프로세싱 디바이스는 상기 대동맥판막의 개방들에 의해 야기되는 연속적인 AO-피크들 사이의 시간 간격들의 시간적 길이들을 검출하고, 그리고 상기 검출된 시간적 길이들의 변화의 강도를 나타내는 제 1 시간 변화량을 연산하도록 구성되며, 상기 제 1 시간 변화량은 심장 기능부전 및 비정상을 나타내는, 장치. - 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 프로세싱 디바이스는 상기 진폭 변화의 강도가 제 1 임계값을 초과하는 것과 상기 시간 변화의 강도가 제 2 임계값을 초과하는 것 중 적어도 하나가 발생하는 상황에 응답하여 심방 세동(atrial fibrillation)을 표현하는 신호를 생산하도록 구성되는, 장치. - 제 2 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 프로세싱 디바이스는 상기 호흡 리듬의 주파수를 갖는 상기 진폭 변화의 상기 신호 성분이 제 3 임계값보다 작은 상황에 응답하여 심방 세동을 표현하는 신호를 생산하도록 구성되는, 장치. - 제 6 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로세싱 디바이스는 상기 심혈관 운동을 나타내는 신호를 로우-패스 필터링하고 그리고 상기 로우-패스 필터링된 신호로부터 상기 AO-피크들을 검출하도록 구성되는, 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 로우-패스 필터링의 상한 주파수는 30 Hz인, 장치. - 제 6 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로세싱 디바이스는 상기 심혈관 운동을 나타내는 상기 신호를 밴드-패스 필터링하고 그리고 상기 밴드-패스 필터링된 신호로부터 AC-피크들을 검출하도록 구성되며, 상기 AC-피크들은 상기 대동맥판막의 닫힘들에 의해 야기되는, 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 밴드-패스 필터링의 패스-밴드는 40 Hz 내지 100 Hz인, 장치. - 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
상기 프로세싱 디바이스는 AC-AO 간격들의 시간적 길이들을 검출하고 그리고 상기 AC-AO 간격들의 상기 검출된 시간적 길이의 변화의 강도를 나타내는 제 2 시간 변화량을 연산하도록 구성되며, 상기 AC-AO 간격들의 각각은 상기 AC-피크들 중 하나로부터 상기 AO-피크들 중 다음의 하나까지의 시간 간격이며 상기 제 2 시간 변화량은 심장 기능부전 및 비정상을 나타내는, 장치. - 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
상기 프로세싱 디바이스는 AC-AO 간격들의 시간적 길이들 및 AO-AO 간격들의 시간적 길이들을 검출하고 그리고 동일한 심장박동 주기 내의 상기 AC-AO 간격의 상기 시간적 길이와 상기 AO-AO 간격의 상기 시간적 길이 사이의 비를 나타내는 비량(ratio quantity)을 연산하도록 구성되며, 상기 AC-AO 간격들의 각각은 상기 AC-피크들 중 하나로부터 상기 AO-피크들 중 다음의 하나까지의 시간 간격이며, 상기 AO-AO 간격들의 각각은 상기 AO-피크들 중 하나로부터 상기 AO-피크들 중 다음의 하나까지의 시간 간격이며, 상기 비량은 심장 기능부전 및 비정상을 나타내는, 장치. - - 심혈관 운동을 나타내는 신호로부터 진폭 변화를 검출하는 단계(201) ― 상기 진폭 변화는 상기 신호 상의 심장박동 레이트에서 반복하는 파 패턴의 진폭의 변화이며 따라서 상기 진폭 변화는 복수의 진폭의 증가들 및 복수의 진폭의 감소들을 포함함 ―, 및
- 상기 진폭 변화에 적어도 부분적으로 기초하여, 심장 기능부전 및 비정상의 표시자를 결정하는 단계(202)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법. - 제 18 항에 있어서,
- 호흡 리듬의 주파수를 갖는 상기 진폭 변화의 신호 성분을 연산하는 단계, 및
- 상기 호흡 리듬의 주파수를 갖는 상기 진폭 변화의 상기 신호 성분에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 심장 기능부전 및 비정상의 표시자를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 진폭 변화의 검출 단계(201)는 파 콤플렉스들 - 상기 파 콤플렉스들의 각각은 대동맥판막의 개방에 의해 야기되는 상기 AO-피크에 의해 구성되고 - 및 상기 AO-피크에 후속하는 하향 파에 관련된 피크-대-피크 값들을 검출하는 단계를 포함하며, 상기 심장 기능부전 및 비정상의 표시자를 결정하는 단계(202)는 상기 피크-대-피크 값들의 변화의 강도를 나타내는 진폭 변화량을 연산하는 단계를 포함하며, 상기 진폭 변화량은 심장 기능부전 및 비정상을 나타내는, 방법. - 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 진폭 변화의 검출 단계(201)는 상기 대동맥판막의 개방들에 의해 야기되는 상기 AO-피크들의 최대 신호 값들을 검출하는 단계를 포함하며, 그리고 상기 심장 기능부전 및 비정상의 표시자를 결정하는 단계(202)는 상기 최대 신호 값들의 변화의 강도를 나타내는 진폭 변화량을 연산하는 단계를 포함하며, 상기 진폭 변화량은 심장 기능부전 및 비정상을 나타내는, 방법. - 제 18 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 신호로부터 시간 변화를 검출하는 단계 및 상기 진폭 변화 및 상기 시간 변화 둘 다에 기초하여, 심장 기능부전 및 비정상의 표시자를 결정하는 단계를 더 포함하며, 상기 시간 변화는 심장박동 주기들의 시간적 길이들의 변화인, 방법. - 제 22 항에 있어서,
상기 시간 변화의 검출 단계는 상기 대동맥판막의 개방들에 의해 야기되는 연속적인 AO-피크들 사이의 시간 간격들의 시간적 길이들을 검출하는 단계를 포함하고, 그리고 상기 심장 기능부전 및 비정상의 표시자의 결정 단계(202)는 상기 검출된 시간적 길이들의 변화의 강도를 나타내는 제 1 시간 변화량을 연산하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 시간 변화량은 심장 기능부전 및 비정상을 나타내는, 방법. - 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
상기 방법은 상기 진폭 변화의 강도가 제 1 임계값을 초과하는 것과, 상기 시간 변화의 강도가 제 2 임계값을 초과하는 것 중 적어도 하나가 발생하는 상황에 응답하여 심방 세동을 표현하는 신호를 생산하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 19 항 또는 제 24 항에 있어서,
상기 방법은 상기 호흡 리듬의 주파수를 갖는 상기 진폭 변화의 상기 신호 성분이 제 3 임계값보다 작은 상황에 응답하여 심방 세동을 표현하는 신호를 생산하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 20 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은 상기 심혈관 운동을 나타내는 신호를 로우-패스 필터링하는 단계(211) 및 상기 로우-패스 필터링된 신호로부터 상기 AO-피크들을 검출하는 단계(212)를 포함하는, 방법. - 제 26 항에 있어서,
상기 로우-패스 필터링의 상한 주파수는 30 Hz인, 방법. - 제 20 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은 상기 심혈관 운동을 나타내는 상기 신호를 밴드-패스 필터링하는 단계(211) 및 상기 밴드-패스 필터링된 신호로부터 AC-피크들을 검출하는 단계(212)를 포함하며, 상기 AC-피크들은 상기 대동맥판막의 닫힘들에 의해 야기되는, 방법. - 제 28 항에 있어서,
상기 밴드-패스 필터링의 패스-밴드는 40 Hz 내지 100 Hz인, 방법. - 제 28 항 또는 제 29 항에 있어서,
상기 방법은 AC-AO 간격들의 시간적 길이들을 검출하는 단계 및 상기 AC-AO 간격들의 상기 검출된 시간적 길이의 변화의 강도를 나타내는 제 2 시간 변화량을 연산하는 단계를 포함하며, 상기 AC-AO 간격들의 각각은 상기 AC-피크들 중 하나로부터 상기 AO-피크들 중 다음의 하나까지의 시간 간격이며 상기 제 2 시간 변화량은 심장 기능부전 및 비정상을 나타내는, 방법. - 제 28 항 또는 제 29 항에 있어서,
상기 방법은 AC-AO 간격들의 시간적 길이들 및 AO-AO 간격들의 시간적 길이들을 검출하는 단계 및 동일한 심장박동 주기 내의 상기 AC-AO 간격의 상기 시간적 길이와 상기 AO-AO 간격의 상기 시간적 길이 사이의 비를 나타내는 비량을 연산하는 단계를 포함하며 상기 AC-AO 간격들의 각각은 상기 AC-피크들 중 하나로부터 상기 AO-피크들 중 다음의 하나까지의 시간 간격이며, 상기 AO-AO 간격들의 각각은 상기 AO-피크들 중 하나로부터 상기 AO-피크들 중 다음의 하나까지의 시간 간격이며, 상기 비량은 심장 기능부전 및 비정상을 나타내는, 방법. - 프로그램가능한 프로세서를 제어하기 위한 컴퓨터 실행가능한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램으로서,
- 심혈관 운동을 나타내는 신호로부터 진폭 변화를 검출하고 ― 상기 진폭 변화는 상기 신호 상의 심장박동 레이트에서 반복하는 파 패턴의 진폭의 변화이며 따라서 상기 진폭 변화는 복수의 진폭의 증가들 및 복수의 진폭의 감소들을 포함함 ―, 그리고
- 상기 진폭 변화에 적어도 부분적으로 기초하여, 심장 기능부전 및 비정상의 표시자를 결정하도록, 프로그램가능한 프로세서를 제어하기 위한 컴퓨터 실행가능한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램. - 제 32 항에 있어서,
상기 컴퓨터 프로그램은:
- 호흡 리듬의 주파수를 갖는 상기 진폭 변화의 신호 성분을 연산하고, 그리고
- 상기 호흡 리듬의 주파수를 갖는 상기 진폭 변화의 신호 성분에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 심장 기능부전 및 비정상의 표시자를 결정하도록, 프로그램가능한 프로세서를 제어하기 위한 컴퓨터 실행가능한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램. - 제 32 항 또는 제 33 항에 따른 컴퓨터 프로그램이 인코딩된 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 물.
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