KR20150094256A - 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치 및 그 진단 방법 - Google Patents

폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치 및 그 진단 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐쇄성 수면무호흡증의 치료반응을 객관적으로 수치화하여, 임상판단에 이용할 수 있는 심호흡 지표를 제공하고, 이러한 심호흡 지표에 따라 치료 효과를 진단하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치는 환자의 심전도 및 호흡리듬을 각각 측정하는 생체신호 측정부, 상기 생체신호 측정부에서 측정된 심박변이도와 호흡리듬 신호를 결합한 심호흡 결합지표를 산출하는 결합지표 산출부 및 상기 결합지표 산출부에서 산출된 심호흡 결합 지표로 환자의 치료반응을 판단하는 치료반응 진단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치 및 그 진단 방법{Apparatus and the method for assessing treatment response in obstructive sleep apenea}
본 발명은 폐쇄성 수면무호흡증의 치료반응을 객관적으로 수치화하여, 임상판단에 이용할 수 있는 심호흡 지표를 제공하고, 이러한 심호흡 지표에 따라 치료 효과를 진단하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 폐쇄성 수면 무호흡증(OSA-Obstructive sleep apena)는 수면 호흡 장애와 관련된 것으로, 수면 중에 기도 상부의 일부분 또는 전체를 반복적으로 폐쇄시킴으로써, 야간의 저산소증과 주간의 졸림증으로 이어지는 질환이다. 만성적인 저산소증은 염증성 시토카인, 교감 신경, 내피의 기능장애와 심혈관 사망률 증가로 이어진다. 비록 생물학적 매커니즘에서 OSA와 심혈관계의 변화와의 연결이 불명확하지만 중심 자율 이상조절이 OSA 환자에게서 심혈관계 위험이 증가한다는 의견이 제기된 바 있으며 OSA를 주제로 하는 연구에서 자율신경조절에 많은 심박 변이(HRV-heart rate variability)가 활용되고 있으며, 이는 대한민국 공개특허 공보 제10-2010-0045521호(2010. 05. 03)에 기재된 바와 같이, 디지털 심전도(EGSs)의 R-R 간격(intervals)의 변화를 기반으로 한다. 종래 연구에서 OSA환자의 HRV 감소는 자율 이상 조절을 나타내고, 심장 혈관성 이벤트의 위험 증가를 나타내는 것으로 알려졌다.
한편, 지속적으로 확고한 기도 압박(CPAP-continuous positive airway pressure)은 OSA 증상을 위한 표준치료로 OSA환자의 HRV 지표에서 유익한 효과를 가할 수 있는 것으로 알려졌으나, 심호흡 결합 지표 상에서 CPAP의 효과는 불명확하게 남아 있으며, 환자의 CPAP 표준 치료의 반응 및 효과를 정량적으로 객관화할 수 있는 지표가 마련되어 있지 않은 실정이다.
대한민국 공개특허 공보 10-2010-0045521A, 2010. 05. 03, 8쪽 내지 10쪽.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치의 목적은, 심박변이도와 호흡리듬 신호를 동시에 측정하여, 심호흡 결합 지표를 산출하고, 이를 통해 폐쇄성 수면무호흡증의 치료반응을 판단할 수 있는 장치를 제공하는데 있다.
다른 목적은, 결합지표 산출부를 포함하여, 심박수와 호흡 리듬의 협응 상태를 판단할 수 있는 심호흡 결합 지표를 산출하는데 있다.
또 다른 목적은, 산출된 심호흡 결합 지표의 변화량 또는 정상 대조군과의 차이값과 같이 정량화된 수치로 수면 무호흡증의 치료 효과를 판단하는데 있다.
또 다른 목적은, 맞춤형 관리부를 더 포함하여, 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과에 따라 환자별 치료 방법 및 치료 계획을 수립하는데 있다.
또 다른 목적은, 치료진단 정보부를 더 포함하여, 심호흡 결합 지표의 정상 대조군 정보와 환자의 폐쇄성 수면무호흡증 치료 이력 정보를 저장 관리하는데 있다.
또 다른 목적은, 생체신호 측정부를 휴대형으로 구현하여, 원격지에서 환자의 심박변이와 호흡 리듬 정보를 측정하여 측정 정보를 전송하도록 하는데 있다.
본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 방법의 목적은, 환자의 심박변이도와 호흡 리듬 신호를 결합한 심호흡 결합 지표를 정상 대조군과 비교하여, 폐쇄성 수면무호흡증의 표준 치료에 대한 치료 반응을 진단할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치는 환자의 심전도 및 호흡리듬을 각각 측정하는 생체신호 측정부, 상기 생체신호 측정부에서 측정된 심박변이도와 호흡리듬 신호를 결합한 심호흡 결합지표를 산출하는 결합지표 산출부 및 상기 결합지표 산출부에서 산출된 심호흡 결합 지표로 환자의 치료반응을 판단하는 치료반응 진단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치에 있어서, 결합지표 산출부는 심박변이의 시계열 규칙성을 평가하는 비선형 샘플 엔트로피 지수를 산출하는 심박변이 엔트로피 산출부, 호흡 리듬의 시계열 규칙성을 평가하는 비선형 샘플 엔트로피 지수를 산출하는 호흡 리듬 엔트로피 산출부 및 심박변이 샘플 엔트로피와 호흡 리듬 샘플 엔트로피를 결합하여, 심호흡 결합 지표를 산출하는 크로스 샘플 엔트로피 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치에 있어서, 치료반응 진단부는 상기 심호흡 결합 지표의 변화량 또는 정상 대조군과의 차이값에 따라 치료 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과를 등급으로 평가하며, 상기 심호흡 결합 지표의 값이 정상 범위보다 높을 경우, 심박변이와 호흡 리듬의 협응이 떨어지는 것을 판단하며, 상기 심호흡 결합 지표의 값이 정상 범위보다 낮을 경우, 상기 심박변이와 호흡 리듬의 협응이 높아진 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치는 치료반응 진단부와 연결되어, 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과에 따라 환자별 치료 방법 및 치료 계획을 수립하는 맞춤형 관리부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치에 있어서, 생체신호 측정부는 환자가 소지할 수 있는 휴대형으로 형성되고, 환자의 팔목과 흉부에 부착 또는 착용하여, 환자의 심전도와 호흡리듬을 측정하며, 별도의 데이터 통신부를 더 포함하여, 측정된 상기 심전도와 호흡리듬을 외부에 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 방법은 (a) 생체신호 측정부를 이용하여, 환자의 심전도 및 호흡리듬을 각각 측정하는 단계, (b) 결합지표 산출부를 이용하여, 상기 (a) 단계에서 측정된 심박변이도와 호흡리듬 신호를 결합한 심호흡 결합지표를 산출하는 단계, (c) 치료반응 진단부를 이용하여, 산출된 심호흡 결합 지표를 정상 대조군과 비교하는 단계 및 (d) 비교 결과에 따라 치료 후 회복 정도를 진단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 방법에 있어서, (b) 단계는 (b-1) 심박변이 엔트로피 산출부 및 호흡 리듬 엔트로피 산출부를 이용하여, 심박변이 샘플 엔트로피(SampEnRR)와 호흡 리듬 샘플 엔트로피(SampEnrep)를 산출하는 단계 및 (b-2) 크로스 샘플 엔트로피 산출부를 이용하여, 심박변이 샘플 엔트로피와 호흡 리듬 샘플 엔트로피를 결합하여, 심호흡 결합 지표(Cross-SampEn)를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치는 심박변이도와 호흡리듬 신호를 동시에 측정하여, 심호흡 결합 지표를 산출함으로써, 중추성 자율신경조절 이상을 정량화된 수치로 객관적으로 판단할 수 있으며, 나아가 심혈관 질환의 발병을 사전에 예측하여, 대응할 수 있는 효과가 있다.
또한, 기존의 환자의 심박변이와 호흡리듬을 측정하는 장비를 적용하여, 저비용으로 치료 반응을 판단할 수 있으며, 비침습적인 방식으로 환자의 상태를 확인할 수 있으므로, 환자의 신체에 무리가 되지 않으며, 치료 반응 검사에 대한 환자의 거부감을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 심호흡 결합 지표에 따라 심박수와 호흡 리듬의 협응 상태를 판단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과에 따라 환자별 치료 방법 및 치료 계획을 수립하여, 환자별 맞춤 치료가 가능하며, 이를 통해 폐쇄성 수면무호흡지의 치료 기간을 단축시키고, 치료 효과를 높일 수 있다.
또한, 심호흡 결합 지표의 정상 대조군 정보와 환자의 폐쇄성 수면무호흡증 치료 이력 정보를 체계적으로 저장 관리함으로써, 치료 반응 진단의 객관성 및 정확성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 생체신호 측정부를 휴대형으로 구현함으로써, 원격지에서 환자의 심박변이와 호흡 리듬 정보를 측정하여 측정 정보를 실시간으로 전송하여, 환자 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 치료 반응 진단 작업도 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 방법은, 환자의 심박변이도와 호흡 리듬 신호를 결합한 심호흡 결합 지표를 정상 대조군과 비교함으로써, 폐쇄성 수면무호흡증의 표준 치료에 대한 치료 반응을 객관적으로 진단할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치의 전체 구성을 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치에 있어서, 생체신호 측정부의 일실시예를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치에 있어서, 결합지표 산출부의 상세 구성을 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치에 있어서, 심호흡 결합 지표 산출의 개념을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치에 있어서, 심호흡 결합 지표에 따른 협응 상태를 나타내는 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 방법의 전체 흐름을 나타내는 흐름도.
도 7은 본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 방법에 있어서, S20단계의 상세 흐름을 나타내는 흐름도.
도 8은 본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 방법을 적용 시, OSA 환자의 치료 경과에 따른 LF/HF 및 심호흡 결합 지표의 측정 결과를 나타내는 그래프.
이하, 본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치 및 그 진단 방법을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치의 전체 구성을 나타내는 구성도로, 생체신호 측정부(10), 결합지표 산출부(20), 치료반응 진단부(30), 치료진단 정보부(40) 및 맞춤형 관리부(50)를 포함한다.
상기 생체신호 측정부(10)는 환자의 심전도 및 호흡리듬을 각각 측정하며, 기존 병원 내에서 사용하는 검사 장치를 적용할 수도 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 휴대형으로 구현도 가능하다.
휴대형으로 구현된 생체신호 측정부(10)는 심전도 측정부(11), 호흡리듬 측정부(13), 측정신호 제어부(15) 및 데이터 통신부(17)로 구현되며, 상기 데이터 통신부(17)는 스마트폰과 같은 이동통신 단말기로 구현되는 것이 바람직하다.
이러한 생체신호 측정부(10)를 통해 환자가 집에서 상기 심전도 측정부(11)를 양 팔에 부착하고, 상기 호흡 리듬 측정부(13)를 흉부에 착용하여, 생체 신호를 측정할 수 있다. 측정된 생체 신호는 측정신호 제어부(15)에 전달되고, 상기 데이터 통신부(17)를 통해 외부 병원 서버로 전송이 가능하다.
이와 같이, 상기 생체신호 측정부(10)를 휴대형으로 구현할 경우, 환자의 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 폐쇄성 무면무호흡증의 치료 효과를 진단하기 용이한 효과가 있다.
상기 결합지표 산출부(20)는 상기 생체신호 측정부에서 측정된 심전도와 호흡리듬 신호를 결합한 심호흡 결합지표를 산출하며, 도 3에 도시된 바와 같이, 심박변이 엔트로피 산출부(21), 호흡리듬 엔트로피 산출부(23) 및 크로스 샘플 엔트로피 산출부(25)를 포함한다.
상기 심박변이 엔트로피 산출부(21)는 심박변이의 시계열 규칙성과 복합성을 평가하는 비선형 샘플 엔트로피 지수(SampEnRR)를 산출하며, 상기 호흡 리듬 엔트로피 산출부(23)는 호흡 리듬의 시계열 규칙성과 복합성을 평가하는 비선형 샘플 엔트로피 지수(SampEnrep)를 산출한다.
SampEn는 자기 매칭(self-matching)를 제외하고, 짧은 시계열 데이터에 적용이 가능하며, 기존의 근사 엔트로피(ApEn-Approximative Entropy)와 유사하지만 근사 엔트로피의 약점을 보안할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 심박변이 샘플 엔트로피와 상기 호흡 리듬 샘플 엔트로피는 다음과 같이 정의된다.
예를 들어, 만일 x(i)=1, 2, 3, N의 시계열로 이루어져있다면, m과 r의 입력 파라미터를 선택할 수 있으며, 이때, m은 상 공간(phase)의 재생 벡터의 크기이며, r은 필터링 레벨을 명시하는 것이다. x(i) 샘플에서 m 샘플링을 시작하면 벡터vm(i)=[x(i), x(1+1), ..., x(i+m-1)]로 표시되고, x(n) 안의 [vm(1), vm(2),...vm(N-m)]와 같이, m 길이의 모든 벡터 셋을 고려한다. 밀도 상관 관계 함수 Ci ,m(r)은 다음과 같이 정의된다.
Figure pat00001
이때, ni,m(r)은 vm(i)와 유사한 벡터의 수이며, 유사기준 r이 주어지며, 자기 매칭은 제외한다. 각각의 I=1, 2, N-m에서 i를 위해 유사한 산출이 수행된다. 함수 cm(r)은 ci,m(r)의 평균으로 다음 [수학식 2]와 같이 정의된다.
Figure pat00002
이와 유사하게 ci(m+1)(r)은 다음 [수학식 3]과 같이 정의된다.
Figure pat00003
여기서, ni,(m+1)(r)은 [vm+1(1),vm+1(1),..., vm+1(N-m)]의 시퀀스에서 벡터 수이며, vm+1(i)와 유사하며, 유사기준 r이 주어지며, 자기 매칭은 제외한다. 각각의 i=1, 2,..., N-m에서 i를 위해 유사한 산출이 수행된다. 함수 c(m+1)(r)은 ci,(m+1)(r)의 평균으로 다음 [수학식 4]와 같이 정의된다.
Figure pat00004
이러한 방정식은 조건부 확률의 네거티브 자연 로그를 나타내며, 자기 매치가 포함되지 않을 때 m 지점에서 유사한 두 개의 시컨스는 다음점에서 여전히 유사함을 나타낸다. 본 발명의 실시예에서 SampEn 계산을 위해 PhysioNet에서 이용가능한 오픈 소스 소프트웨어를 사용하였으며, HRV 분석 및 SampEn 계산은 매트랩 소프트웨어 패키지로 수행되었으며, 신호는 툴박스로 처리하였다.
상기 크로스 샘플 엔트로피 산출부(25)는 도 4에 도시된 바와 같이, 심박변이 엔트로피 지수(SampEnRR)와 호흡 리듬 엔트로피 지수(SampEnrep)를 결합하여, 심호흡 결합 지표(Cross-SampEn)를 산출한다.
본 발명에 있어서, Cross-SampEn 값은 별개지만 중앙 자율망의 영향 하에 상호작용하는 시계열(즉 심박수와 호흡) 간의 반응을 수치화한다. 도 5은 원 신호(RR간격, 호흡 간격) 시계열을 나타내며, 대조군의 한 대표자의 Cross-SampEn 값을 나타내며 본 발명에 있어서, 심호흡 결합 지표(Cross-SampEn)의 정상 범위는 0.46~0.58인 것이 바람직하다. 5Hz에서 재샘플링은 RR 간격의 수와 일치하는 호흡 간격을 만드는데 사용하였다. 도 6의 (a)와 같이, RR 간격과 호흡 간격의 협응이 강할 때 Cross-SampEn 값은 작았고, CRC(Cardiorespiratory Coupling) 레벨이 높은 것으로 나타났다. 그에 반해 도 6의 (b)와 같이, 두 시계열 데이터 셋 간에 협응이 약할 경우, Cross-SampEn 값은 커지며, 낮은 동기화와 관련됨을 확인할 수 있다.
상기 치료반응 진단부(30)는 상기 결합지표 산출부(20)에서 산출된 심호흡 결합 지표로 환자의 치료반응을 판단하며, 상기 심호흡 결합 지표의 변화량 또는 정상 대조군과의 차이값에 따라 치료 폐쇄성 수면무호흡증의 표준 치료(CPAP-continuous positive airway pressure) 효과를 등급으로 평가하며, 상기 심호흡 결합 지표의 값이 정상 범위보다 높을 경우, 심박변이와 호흡 리듬의 협응이 떨어지는 것을 판단하여 중추성 자율신경조절의 이상 정도를 반영하며, 상기 심호흡 결합 지표의 값이 정상 범위보다 낮을 경우, 상기 심박변이와 호흡 리듬의 협응이 높아진 것으로 판단한다.
본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치는 치료진단 정보부(40) 및 맞춤형 관리부(50)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 치료진단 정보부(40)는 상기 치료반응 진단부(30)와 연결되어, 심호흡 결합 지표의 정상 대조군 정보와 환자의 폐쇄성 수면무호흡증 치료 이력 정보를 저장 관리하며, 이러한 치료진단 정보부(40)를 통해 심호흡 결합 지표의 정상 대조군 정보와 환자의 폐쇄성 수면무호흡증 치료 이력 정보를 체계적으로 관리할 수 있으며, 치료 반응 진단의 객관성 및 정확성을 확보할 수 있는 것이다.
또한, 상기 맞춤형 관리부(50)는 상기 치료반응 진단부(30)와 연결되어, 폐쇄성 수면무호흡증의 표준 치료 효과에 따라 환자별 치료 방법 및 치료 계획을 수립하며, 이러한 상기 맞춤형 관리부(50)를 통해 환자별 맞춤 치료가 가능하며, 이를 통해 폐쇄성 수면무호흡지의 치료 기간을 단축시키고, 치료 효과를 높일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치를 적용 시, 심전도와 호흡리듬 신호를 동시에 측정하여, 심호흡 결합 지표를 산출함으로써, 중추성 자율신경조절 이상을 정량화된 수치로 객관적으로 판단할 수 있으며, 나아가 심혈관 질환의 발병을 사전에 예측하여, 대응할 수 있는 효과를 누릴 수 있다.
또한, 비침습적인 방식으로 환자의 상태를 확인할 수 있으므로, 환자의 신체에 무리가 되지 않으며, 치료 반응 검사에 대한 환자의 거부감을 최소화할 수 있는 효과가 있는 것이다.
본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치를 이용한 치료 효과 진단 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 방법의 전체 흐름을 나타내는 흐름도로, 상기 생체신호 측정부(10)를 이용하여, 환자의 심전도 및 호흡리듬을 각각 측정하는 단계(S10)를 수행한다.
다음으로, 상기 결합지표 산출부(20)를 이용하여, 상기 S10 단계에서 측정된 심박변이도와 호흡리듬 신호를 결합한 심호흡 결합지표를 산출하는 단계(S20)를 수행하며, 상기 S20 단계는 도 8에 도시된 상세 흐름과 같이, 심박변이 엔트로피 산출부(21) 및 호흡 리듬 엔트로피 산출부(23)를 이용하여, 심박변이 샘플 엔트로피(SampEnRR)와 호흡 리듬 샘플 엔트로피(SampEnrep)를 산출하는 단계(S21)를 수행하며, 본 발명에 따른 심박변이/호흡리듬 샘플 엔트로피(SampEn)는 상기 [수학식 4]로 정의된다. 다음으로, 상기 크로스 샘플 엔트로피 산출부(25)를 이용하여, 심박변이 샘플 엔트로피와 호흡 리듬 샘플 엔트로피를 결합하여, 심호흡 결합 지표(Cross-SampEn)를 산출하는 단계(S23)를 포함한다.
다음으로, 상기 치료반응 진단부(30)를 이용하여, 산출된 심호흡 결합 지표를 정상 대조군과 비교하는 단계(S30)를 수행하며, 비교 결과에 따라 치료 후 회복 정도를 진단하는 단계(S40)를 수행한다.
상기 S40 단계에서 심호흡 결합 지표의 변화량과 정상 대조군과의 차이값에 따라 치료 반응을 진단하며, 심호흡 결합 지표의 값이 정상 범위보다 높을 경우, 심박변이와 호흡 리듬의 협응이 떨어지는 것을 판단하여 중추성 자율신경조절의 이상 정도를 반영하며, 상기 심호흡 결합 지표의 값이 정상 범위보다 낮을 경우, 상기 심박변이와 호흡 리듬의 협응이 높아진 것으로 판단한다.
다음으로 상기 맞춤형 관리부(50)를 이용하여, 폐쇄성 수면무호흡증의 표준 치료 효과에 따라 환자별 치료 방법 및 치료 계획을 수립하는 단계(S50)를 수행하고, 상기 치료진단 정보부(40)를 이용하여, 심호흡 결합 지표의 정상 대조군 정보와 환자의 수면무호흡증 치료 이력 정보를 저장하는 단계(S60)를 수행한다.
다음과 같은 시험을 통해 본 발명에 따른 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 방법의 효과를 확인할 수 있었다.
본 시험에는 폐쇄성 수면무호흡증(OSA)이 치료되지 않은 중년 남자 13명과 나이와 성별이 일치하는 건강한 13명의 정상 대조군이 참가하였으며, 다음 [표 1]은 두 그룹의 인구통계학적 특징과 수면다원검사 특징을 묘사한다.
Figure pat00005
본 실험에서 무호흡은 적어도 10초 동안 공기흐름이 완전히 중지된 것으로 정의하였고, 호흡 저하는 적어도 10초 동안 공기 흐름이 상당히 줄어든(50프로 이상) 것이나 뇌파계의 자극 또는 산소 포화 이탈을 동반한 적어도 10초 간의 일반적인 공기흐름 감소로 정의하였다. 모든 환자는 극심한 OSA(무호흡-호흡저하 지수(AHI) >30)인 반면 정상대조군은 AHI<5를 나타내었다. 호흡질환의 임상진단이나 이력, 뇌혈관 또는 관상 동맥 심장 질환, 뇌분비학 질환(당뇨, 갑상선질환), 신경학조건(신경변성질환, 간질, 두부손상), 정신질환(재발성 우울증, 정신이상, 물질관련 장애), 또는 현재 항정신성 약품 섭취등은 기준에서 제외하였다. 심장병 전문의가 참가자들의 ECG 정기 검진을 검사하였고, 큰 이상이 없음을 확인하였다.
치료받지 않은 OSA 환자를 정상 대조군과 비교한 결과 SampEnRR(f23.5; P<.001)의 낮은 평균 값과 cross-SampeEn(F16.0; P=.001) 높은 평균 값을 보여준다. 치료 받지 않은 OSA 환자를 정상 대조군을 비교에서도 LF와 LF/HF 비율이 더 높은 추세였다.
하지만 CPAP 치료 이후에 도 9에 도시된 바와 같이, 한쌍의 샘플 t 시험에서 LF/HF 비율(t test, 5.2; P<.001)이 현저히 낮아짐을 보이고, SampEnRR(t test, 4.2; P=.001)에서 현저히 증가함을 보였다 cross SampEn에서 현저하게 감소하고, 심박수와 호흡 사이의 결합이 강화됨을 확인할 수 있다.
또한, 다음 [표 2]에 도시된 바와 같이, OSA를 동반한 CPAP 치료환자와 정상 대조군의 비교에서 평균 SampEn 값 보다 확연히 높은 것을 보여주며, CPAP 치료 환자와 건강한 정상 대조군 간에 LF/HF 비율 및 cross SampEn는 확연한 차이가 없는 것을 확인할 수 있다.
Figure pat00006
이러한 본 발명에 따른 crossSampEn를 통해 중추성 자율신경조절 이상을 정량화할 수 있으며 OSA의 표준치료인 CPAP를 통한 치료반응도 정량화할 수 있는 것이다.
이상 본 발명의 실시예로 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치 및 그 진단 방법으로 구현할 수 있다.
10 : 생체신호 측정부
11 : 심전도 측정부
13 : 호흡 리듬 측정부
15 : 측정신호 제어부
17 : 데이터 통신부
20 : 결합지표 산출부
21 : 심박변이 엔트로피 산출부
23 : 호흡리듬 엔트로피 산출부
25 : 크로스 샘프 엔트로피 산출부
30 : 치료반응 진단부
40 : 치료진단 정보부
50 : 맞춤형 관리부
100 : 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치

Claims (14)

  1. 환자의 심전도 및 호흡리듬을 각각 측정하는 생체신호 측정부;
    상기 생체신호 측정부에서 측정된 심전도와 호흡리듬 신호를 결합한 심호흡 결합지표를 산출하는 결합지표 산출부 및
    상기 결합지표 산출부에서 산출된 심호흡 결합 지표로 환자의 치료반응을 판단하는 치료반응 진단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결합지표 산출부는,
    심박변이의 시계열 규칙성을 평가하는 비선형 샘플 엔트로피 지수(SampEnRR)를 산출하는 심박변이 엔트로피 산출부;
    호흡 리듬의 시계열 규칙성을 평가하는 비선형 샘플 엔트로피 지수(SampEnrep)를 산출하는 호흡 리듬 엔트로피 산출부 및
    심박변이 엔트로피 지수와 호흡 리듬 엔트로피 지수를 결합하여, 심호흡 결합 지표(Cross-SampEn)를 산출하는 크로스 샘플 엔트로피 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 심박변이 샘플 엔트로피와 호흡 리듬 샘플 엔트로피는 다음 [수학식 4]로 산출되는 것을 특징으로 하는 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치.
    [수학식 4]
    Figure pat00007

  4. 제1항에 있어서,
    상기 치료반응 진단부는,
    상기 심호흡 결합 지표의 변화량 또는 정상 대조군과의 차이값에 따라 치료 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과를 등급으로 평가하며,
    상기 심호흡 결합 지표의 값이 정상 범위보다 높을 경우, 심박변이와 호흡 리듬의 협응이 떨어지는 것을 판단하며, 상기 심호흡 결합 지표의 값이 정상 범위보다 낮을 경우, 상기 심박변이와 호흡 리듬의 협응이 높아진 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 심호흡 결합 지표의 정상 범위는 0.46~0.58인 것을 특징으로 하는 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 치료반응 진단부와 연결되어, 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과에 따라 환자별 치료 방법 및 치료 계획을 수립하는 맞춤형 관리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 치료반응 진단부와 연결되어, 심호흡 결합 지표의 정상 대조군 정보와 환자의 폐쇄성 수면무호흡증 치료 이력 정보를 저장 관리하는 치료진단 정보부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 생체신호 측정부는,
    환자가 소지할 수 있는 휴대형으로 형성되고, 환자의 팔목과 흉부에 부착 또는 착용하여, 환자의 심전도와 호흡리듬을 측정하며, 별도의 데이터 통신부를 더 포함하여, 측정된 상기 심전도와 호흡리듬을 외부에 전송하는 것을 특징으로 하는 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 장치.
  9. (a) 생체신호 측정부를 이용하여, 환자의 심전도 및 호흡리듬을 각각 측정하는 단계;
    (b) 결합지표 산출부를 이용하여, 상기 (a) 단계에서 측정된 심박변이도와 호흡리듬 신호를 결합한 심호흡 결합지표를 산출하는 단계;
    (c) 치료반응 진단부를 이용하여, 산출된 심호흡 결합 지표를 정상 대조군과 비교하는 단계 및
    (d) 비교 결과에 따라 치료 후 회복 정도를 진단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 (b) 단계는
    (b-1) 심박변이 엔트로피 산출부 및 호흡 리듬 엔트로피 산출부를 이용하여, 심박변이 샘플 엔트로피(SampEnRR)와 호흡 리듬 샘플 엔트로피(SampEnrep)를 산출하는 단계 및
    (b-2) 크로스 샘플 엔트로피 산출부를 이용하여, 심박변이 샘플 엔트로피와 호흡 리듬 샘플 엔트로피를 결합하여, 심호흡 결합 지표(Cross-SampEn)를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 (b) 단계의 심박변이 샘플 엔트로피 지수와 호흡 리듬 샘플 엔트로피 지수는 다음 [수학식 4]로 산출되는 것을 특징으로 하는 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 방법.
    [수학식 4]
    Figure pat00008

  12. 제10항에 있어서,
    상기 (b-3) 단계에서
    상기 심호흡 결합 지표(Cross-SampEn)의 정상 범위는 0.46~0.58인 것을 특징으로 하는 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 (d) 단계 이후에,
    (e) 맞춤형 관리부를 이용하여, 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과에 따라 환자별 치료 방법 및 치료 계획을 수립하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 (e) 단계 이후에,
    (f) 치료진단 정보부를 이용하여, 심호흡 결합 지표의 정상 대조군 정보와 환자의 수면무호흡증 치료 이력 정보를 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 효과 진단 방법.
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