KR20190089678A - Method and electronic device for diagnosing and predicting a mental illness using a heart rate variability and a quantitative electroencephalography - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 정량 뇌파(quantitative electroencephalography, qeeg)와 심박 변이도(heart rate variability, hrv)를 이용하여 정신 질환을 진단 및 예측하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 심박 변이도 중 저주파(Low frequency (LF) power)와 정량 뇌파 중 미들 베타2파(middle beta2 power)를 이용하여 환자의 정신질환을 진단 및 예측하는 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and a method for diagnosing and predicting a mental disease using quantitative electroencephalography (qEEG) and heart rate variability (HRV), and more particularly, LF) power and middle beta2 power of quantitative EEG. The present invention relates to a device and a method for diagnosing and predicting a mental disease of a patient.
현대사회를 살아가는 사람들은 여러가지 상황에 노출되고, 이로 인한 정신적인 스트레스가 많이 있는데, 이러한 스트레스는 우울증 등의 정신질환을 유발하고, 이로 인한 사회문제는 심각한 지경에 이르고 있다. People living in modern society are exposed to various situations and there is a lot of mental stress caused by them. Such stress causes mental diseases such as depression, and social problems caused by this are getting serious.
예를 들어, 정신질환은 아동기 트라우마(Childhood trauma)에 따라 성인기에서 유발될 수 있다. For example, mental illness can be induced in adulthood according to childhood trauma.
아동기 트라우마는 아동기뿐만 아니라 성인기의 다양한 정동 장애(affective disorders)의 발병 위험 인자로 간주된다. Childhood trauma is considered to be a risk factor for various affective disorders in adulthood as well as childhood.
트라우마를 경험한 어린이는 우울증과 불안 장애의 발달 위험이 높으며 경험하지 못한 아이들보다 정서적으로 더 불안할 수 있다. Children experiencing trauma are at high risk for developing depression and anxiety disorders and may be more anxious than unexperienced children.
따라서, 환자가 겪고 있는 정신질환이 아동기 트라우마 및 다른 여러 가지에 심리사회적 스트레스 요인으로 인한 것이라고 판단될 경우, 아동기 트라우마 및 다른 여러 심리사회적 요인과 관련되어 보다 구체적으로 정신질환에 대한 치료를 수행할 수 있으므로 효율적인 정신질환 치료가 가능할 수 있다. Therefore, if the mental illness that the patient is experiencing is judged to be due to psychosocial stress factors in childhood trauma and various other things, it can be treated more specifically for mental illness in relation to childhood trauma and other psychosocial factors Therefore, effective treatment of mental illness may be possible.
왜냐하면 아동기 트라우마 및 다른 여러 가지에 심리사회적 스트레스 요인이 있을 경우 우리신체의 뇌파 및 심박변이도가 변화한다는 증거가 축적되고 있기 때문이다. This is because there is accumulating evidence that the psychological and social stressors in childhood trauma and various other factors change our brain EEG and heart rate variability.
그러므로 아동기 트라우마 및 다른 여러가지 심리사회적 요인과 관련된 정신질환을 진단 및 예측하는 방법은 정신질환 치료에 있어 매우 큰 문제라고 할 수 있다. Therefore, the method of diagnosing and predicting mental illnesses related to childhood trauma and various other psychosocial factors is a very serious problem in the treatment of mental illness.
따라서, 아동기 트라우마 및 다른 여러가지 심리사회적 요인과 관련된 환자의 정신질환을 진단 및 예측하는 방법이 현재 절실히 필요한 실정이다.Therefore, a method for diagnosing and predicting a patient's mental illness associated with childhood trauma and various other psychosocial factors is currently in desperate need.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 심박 변이도 중 저주파(Low frequency (LF) power)와 정량 뇌파 중 미들 베타2파(middle beta2 power)를 측정 및 평가하여 정신질환을 진단 및 예측할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to overcome the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for diagnosing and diagnosing mental disorders by measuring and evaluating low frequency (LF) power among heart rate variability and middle beta2 power of quantitative EEG And an object of the present invention is to provide a device and a method that can be predicted.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 정신질환 진단 및 예측 장치는, 정량 뇌파 신호를 측정하기 위한 복수의 채널을 갖는 전극들을 구비하고 있는 측정부; 상기 측정부에서 측정된 상기 정량 뇌파 신호를 증폭하는 증폭기; 심박 변이도를 측정하는 뇌전도 측정기; 상기 증폭된 상기 정량 뇌파 신호 및 상기 측정한 심박 변이도에 기반하여 상기 정량 뇌파 신호의 미들 베타 2와 상기 심박 변이도의 저주파를 추출하는 신호 추출부; 및 상기 정량 뇌파 신호의 상기 미들 베타 2와 상기 심박 변이도의 상기 저주파를 이용하여 정신질환을 판단하는 정신질환 판단부를 포함할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, a device for diagnosing and predicting a mental illness includes: a measurement unit having electrodes having a plurality of channels for measuring a quantitative EEG signal; An amplifier for amplifying the quantitative brain wave signal measured by the measuring unit; An electroencephalogram measuring instrument for measuring heart beat variability; A signal extractor for extracting the
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 정신질환 진단 및 예측 방법은, 측정부에 구비된 복수의 채널을 갖는 전극들을 이용하여 정량 뇌파 신호를 측정하는 단계; 증폭기를 이용하여 상기 측정부에서 측정된 상기 정량 뇌파 신호를 증폭하는 단계; 뇌전도 측정기를 이용하여 심박 변이도를 측정하는 단계; 신호 추출부를 이용하여, 상기 증폭된 상기 정량 뇌파 신호 및 상기 측정한 심박 변이도에 기반하여 상기 정량 뇌파 신호의 미들 베타 2와 상기 심박 변이도의 저주파를 추출하는 단계; 및 정신질환 판단부를 통해 상기 정량 뇌파 신호의 상기 미들 베타 2와 상기 심박 변이도의 상기 저주파를 이용하여 정신질환을 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, a method for diagnosing and predicting a mental illness includes: measuring a quantitative EEG signal using electrodes having a plurality of channels provided in a measurement unit; Amplifying the quantitative EEG signal measured by the measuring unit using an amplifier; Measuring heart rate variability using an electroencephalogram meter; Extracting the
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 정신질환 진단 장치 및 방법은 아동기 트라우마에 기인한 정신질환을 조기에 진단 및 예측할 수 있다.As described above, the apparatus and method for diagnosing a mental disorder according to the present invention can diagnose and predict a mental disease caused by childhood trauma in an early stage.
또한, 심리적 문답법이 아닌 구체적인 수치에 기반하여 정신질환을 판단하므로 정신질환 판단의 정확도가 올라갈 수 있다.In addition, the accuracy of mental illness judgment can be improved by judging the mental illness based on concrete numerical values rather than psychological mentalities.
또한, 아동기 트라우마 및 다른 여러 가지에 심리사회적 스트레스 요인에 기인한 정신질환에 적합한 치료를 조기에 제공할 수 있다.In addition, early childhood trauma and other treatments for mental illnesses due to psychosocial stress factors can be provided.
도 1 은 환자의 뇌파를 측정하기 위해 환자의 머리에 배치된 측정 전극들을 나타낸 예시도이다.
도 2 는 아동기 트라우마 및 다른 여러 가지에 심리사회적 스트레스 요인, 심박 변이도, 정량 뇌파, 및 성인기의 정서적 불안정성간 관련성에 대한 2가지 가설 모델을 나타낸 블록도이다.
도 3은 아동기 트라우마 및 다른 여러 가지에 심리사회적 스트레스 요인, 심박 변이도, 정량 뇌파, 및 성인기의 정서적 불안정성간 관련성에 적합한 모델을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정량 뇌파와 심박 변이도를 이용하여 정신 질환을 진단 및 예측하는 정신질환 진단 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 정량 뇌파와 심박 변이도를 이용하여 정신 질환을 진단 및 예측하는 정신질환 진단 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.FIG. 1 is an exemplary view showing measurement electrodes disposed on a patient's head for measuring brain waves of a patient.
FIG. 2 is a block diagram showing two hypothetical models for the relationship between psychological and social stressors, heart rate variability, quantitative EEG, and emotional instability in adulthood in childhood trauma and others.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a model suitable for the association between psychological and social stressors, heart rate variability, quantitative EEG, and emotional instability in adulthood in childhood trauma and the like.
FIG. 4 is a schematic view of a device for diagnosing and diagnosing a mental illness using quantitative EEG and heart beat variability according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
5 is a flowchart illustrating a method for diagnosing and diagnosing a mental disease using quantitative EEG and heart beat variability according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 다양한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다. 본 발명에 따른 정신질환 진단 및 예측 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention and may vary depending on the intention of the user, the intention of the operator, or the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification. Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the detailed description of the embodiments with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of a method for diagnosing and predicting a mental illness according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to let you know.
도 1 은 환자의 뇌파를 측정하기 위해 환자의 머리에 배치된 측정 전극들을 나타낸 예시도이다. 도 2 는 아동기 트라우마 및 다른 여러 가지에 심리사회적 스트레스 요인, 심박 변이도, 정량 뇌파, 및 성인기의 정서적 불안정성간 관련성에 대한 2가지 가설 모델을 나타낸 블록도이다. 도 3은 아동기 트라우마 및 다른 여러 가지에 심리사회적 스트레스 요인, 심박 변이도, 정량 뇌파, 및 성인기의 정서적 불안정성간 관련성에 적합한 모델을 나타낸 블록도이다.FIG. 1 is an exemplary view showing measurement electrodes disposed on a patient's head for measuring brain waves of a patient. FIG. 2 is a block diagram showing two hypothetical models for the relationship between psychological and social stressors, heart rate variability, quantitative EEG, and emotional instability in adulthood in childhood trauma and others. FIG. 3 is a block diagram illustrating a model suitable for the association between psychological and social stressors, heart rate variability, quantitative EEG, and emotional instability in adulthood in childhood trauma and the like.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 정신질환 진단 및 예측 장치는 62개의 Ag-AgCl 전극을 갖는 증폭기를 이용하여 환자의EEG(electroencephalography) 신호를 검출할 수 있다. Referring to FIGS. 1 to 3, the apparatus for diagnosing and predicting mental diseases according to the present invention can detect EEG (electroencephalography) signals of a patient using an amplifier having 62 Ag-AgCl electrodes.
예를 들어, 환자의 머리에 62개의 Ag-AgCl 전극(FP1, FPZ, FP2, AF3, AF4, F7, F5, F3, F1, FZ, F2, F4, F6, F8, FT7, FC5, FC3, FC1, FCZ, FC2, FC4, FC6, FT8, T7, C5, C3, C1, CZ, C2, C4, C6, T8, TP7, CP5, CP3, CP1, CPZ, CP2, CP4, CP6, TP8, P7, P5, P3, P1, PZ, P2, P4, P6, P8, PO7, PO5, PO3, POZ, PO4, PO6, PO8, CB1, O1, OZ, O2, CB1, and CB2)이 배치될 수 있다. For example, 62 Ag-AgCl electrodes (FP1, FPZ, FP2, AF3, AF4, F7, F5, F3, F1, FZ, F2, F4, F6, F8, FT7, FC5, , FC2, FC4, FC6, FT8, T7, C5, C3, C1, C2, C4, C6, T8, TP7, CP5, CP3, CP1, CPZ, CP2, CP4, CP6, TP8, , P3, P1, PZ, P2, P4, P6, P8, PO7, PO5, PO3, POZ, PO4, PO6, PO8, CB1, O1, OZ, O2, CB1, and CB2.
예를 들어, 환자의 머리 중 앞 부분에 14개의 전극(FP1, FPZ, FP2, AF3, AF4, F7, F5, F3, F1, FZ, F2, F4, F6, F8)이 배치될 수 있고, 환자의 머리 중앙 영역에 9개의 전극(T7, C5, C3, C1, CZ, C2, C4, C6, T8)이 배치될 수 있고, 환자의 머리 뒷 부분에 21개의 전극(P7, P5, P3, P1, PZ, P2, P4, P6, P8, PO7, PO5, PO3, POZ, PO4, PO6, PO8, CB1, O1, OZ, O2, TP7, TP8)이 배치될 수 있다.For example, fourteen electrodes (FP1, FPZ, FP2, AF3, AF4, F7, F5, F3, F1, FZ, F2, F4, F6, F8) Nine electrodes T7, C5, C3, C1, CZ, C2, C4, C6 and T8 can be arranged in the central region of the head of the patient and 21 electrodes P7, P5, P3, , PZ, P2, P4, P6, P8, PO7, PO5, PO3, POZ, PO4, PO6, PO8, CB1, O1, OZ, O2, TP7, TP8.
일 실시 예에서, 증폭기의 접지 전극은 환자의 이마에 배치될 수 있고, 기준 전극은 환자의 유양 돌기들(mastoids)에 배치될 수 있다. In one embodiment, the ground electrode of the amplifier can be placed in the patient's forehead, and the reference electrode can be placed in the patient's mastoids.
수직 electrooculogram (EOG)는 왼쪽 눈 위와 아래에 위치할 수 있고, 수평 EOG는 환자의 눈의 양끝에서 기록될 수 있다. Vertical electrooculograms (EOGs) can be located above and below the left eye, and horizontal EOGs can be recorded at both ends of the patient's eye.
증폭기의 임피던스는 5 kΩ이하로 설정될 수 있고, EEG 신호에 의해 획득되는 모든 데이터는 1000 Hz의 샘플링 속도로 0.1-100 Hz 밴드 패스 필터(band pass filter)로 처리될 수 있고, 노치 필터(notch filter)를 사용하여 60 Hz의 노이즈가 제거될 수 있다.The impedance of the amplifier can be set below 5 kΩ and all data acquired by the EEG signal can be processed with a 0.1-100 Hz bandpass filter at a sampling rate of 1000 Hz and a notch filter filter can be used to remove noise of 60 Hz.
일 실시 예에서, EEG 데이터는 눈을 감고 휴식 중인 환자들에게서 획득될 수 있다. In one embodiment, EEG data may be obtained from patients resting their eyes closed.
EEG 데이터는 길이가 2 초 이하 (2048 point) 인 단위(epochs)들로 나누어질 수 있고, 증폭기의 모든 채널에서 신호가 ±100μV를 초과하는 단위(epochs)는 제외될 수 있다. EEG 데이터는 고속 푸리에 변환(fast Fourier transformation)을 이용하여 델타(delta) (1-4Hz), 세타(theta) (4-8Hz), 알파1(alpha1) (8-10Hz), 알파2(alpha2) (10-12Hz), 베타1(beta1) (12-18), 베타2(beta2) (18-22Hz), 베타3(beta3) (22-30Hz) 및 감마(gamma) (30-50Hz)의 8 가지 주파수 대역으로 분할될 수 있다. 한편, 증폭기의 각 전극들의 상대 전력은 각 대역 전력을 전극들의 총 전력으로 나눔으로써 계산될 수 있다.EEG data can be divided into epochs less than 2 seconds in length (2048 points), and units (epochs) in which signals exceed ± 100 μV in all channels of the amplifier can be excluded. The EEG data are processed using a fast Fourier transformation using delta (1-4 Hz), theta (4-8 Hz), alpha 1 (8-10 Hz), alpha 2 (alpha 2) (10-12 Hz), beta 1 (beta 1) (12-18), beta 2 (beta 2) (18-22 Hz), beta 3 (22-30 Hz) and gamma (30-50 Hz) Branch frequency bands. On the other hand, the relative power of each electrode of the amplifier can be calculated by dividing the power of each band by the total power of the electrodes.
일 실시 예에서, 본 발명의 정신질환 진단 및 예측 장치는 심박 변이도(heart rate variability, hrv)를 확인하기 위해 뇌전도 측정기를 이용하여 심전도(Electrocardiography, ECG) 신호를 256Hz 샘플링 레이트(sampling rate)에 따라 측정할 수 있다. In one embodiment, the apparatus for diagnosing and diagnosing mental disorders according to the present invention uses an electroencephalogram (ECG) signal to determine heart rate variability (HRV) according to a 256 Hz sampling rate Can be measured.
상기 뇌전도 측정기에 포함된 ECG 전극 센서는 환자의 몸 중 일부에 부착될 수 있다. The ECG electrode sensor included in the electroencephalogram measuring device may be attached to a part of a patient's body.
정신질환 진단 및 예측 장치는 노이즈 제거를 위해 2 HZ의 컷오프 주파수를 갖는 하이 패스 필터(high-pass filter)를 기록한 뇌전도 신호에 적용할 수 있다.The device for diagnosing and diagnosing a mental disease can be applied to an electroencephalogram signal recording a high-pass filter having a cutoff frequency of 2 HZ for noise removal.
또한, 정신질환 진단 및 예측 장치는 심박 변이도 신호의 파워 스펙트럼(power spectrum)을 푸리에 변환을 이용하여 계산할 수 있고, 심박 변이도 신호는 초저주파(very low frequency power (VLF; < 0.04 Hz)), 저주파(low frequency power (LF; 0.04-0.15 Hz)), 고주파(high frequency power (HF; 0.15-0.4 Hz))로 구분될 수 있다.In addition, the device for diagnosing and predicting mental disorders can calculate the power spectrum of the heart rate variability signal using the Fourier transform and the heart rate variability signal can be obtained by using very low frequency power (VLF; <0.04 Hz) low frequency power (LF; 0.04-0.15 Hz), and high frequency power (HF; 0.15-0.4 Hz).
한편, 아동기 트라우마 및 다른 여러 가지에 심리사회적 스트레스 요인으로 인한 정신질환과 정량 뇌파 및 심박 변이도간의 상관 관계는 복수의 환자들을 대상으로 하기와 같이 실험하여 확인할 수 있다. On the other hand, the correlation between psychiatric disorders, quantitative EEG and heart rate variability due to psychosocial stress factors in childhood trauma and various other factors can be confirmed by experimenting with multiple patients as follows.
예컨대, 103명의 환자들을 대상으로 실험을 진행하였고, 아동기 트라우마 점수(Childhood Trauma Questionnaire (CTQ))의 평균 점수는 42.29 였고, 이는 개인이 경증에서 중등도의 아동기 트라우마를 경험했다는 것을 의미할 수 있다. For example, 103 patients were tested and the mean score of the Childhood Trauma Questionnaire (CTQ) was 42.29, which may indicate that an individual has experienced mild to moderate childhood trauma.
환자들 중 47.5 %는 적어도 온화한 아동기의 외상을 경험했으며, 9.9 %는 적어도 중등도에서 중증의 어린 시절의 외상을 경험했음을 확인할 수 있다. Of the patients, 47.5% experienced at least mild childhood trauma, and 9.9% experienced at least moderate to severe childhood trauma.
또한, 환자들의 상관 분석 결과, 아동기 트라우마에 대한 총 점수는 우울증,걱정 상태, 정서적 불안정성, 심박 변이도의 저주파수와 매우 관련성이 있음을 확인할 수 있다. In addition, as a result of the correlation analysis of the patients, the total score of childhood trauma is highly related to the low frequencies of depression, anxiety, emotional instability, and heart rate variability.
또한, 환자의 정서적 불안정성(affective lability)은 정량 뇌파 중 미들베타2파(middle beta2 power)와 관련성이 높은 것으로 확인되었다.또한 정서적 불안정성은 우울증, 상태 불안, 형질 불안과 유의 한 상관 관계가 있었다.In addition, the affective lability of the patients was found to be related to the middle beta2 power of the quantitative EEG, and emotional instability had a significant correlation with depression, state anxiety, and trait anxiety.
상관 분석에 기초한 경로 분석에 대해 두 가지 모델이 가정되었다. 첫 번째 가설 모델은 CTQ 점수에서 정서적 불안정성, 정량뇌파 미들 베타 2, 미들 베타 2에서 정서적 불안정성으로의 경로로 구성되었다. Two models are assumed for path analysis based on correlation analysis. The first hypothesis model consisted of emotional instability in the CTQ score, pathway from quantitative
두 번째로 가정 된 모델은 CTQ 점수에서 정서적 불안정성, 정서적 불안정성에서 정량 뇌파에서 미들 베타2, 미들 베타 2에서 심박 변이도의 저주파로의 경로로 구성되었다. The second assumed model consisted of emotional instability in the CTQ score, emotional instability,
그림 2는 두 가지 가정된 모델을 보여주고 있다. Figure 2 shows two assumed models.
두 가지 모델의 적합성을 평가하기 위한 평가지수는 chi-square test (χ 2 ), comparative fit index (CFI), Tucker-Lewis index (TLI), root mean square error of approximation (RMSEA), and standardized root mean squared residual (SRMR) 등이 사용되었다. The evaluation index for evaluating the fit of the two models was chi-square test (χ 2), comparative fit index (CFI), Tucker-Lewis index (TLI), root mean square error of approximation squared residuals (SRMR) were used.
도 2의 A 가설 모델의 평가 지수는 χ 2 = 29.403, df = 11, p = .002; CFI = .927; TLI = .860; RMSEA = .128 (confidence interval = .073-.185); SRMR = .108; and AIC = 63.403 이다. 또한, 도 2의 B 가설 모델의 평가 지수는 ?χ2 = 12, df = 11, p = .363; CFI = .996; TLI = .992; RMSEA = .030 (confidence interval = .000-.111); SRMR = .059; and AIC = 46.003이다. 도 2의 B 모델의 모든 적합 지수가 기준을 충족시키고 B 모델의 AIC가 A 모델보다 훨씬 낮았기 때문에 A 모델보다 환자를 판단하는 데 더 적합하다고 판단했다. The evaluation indices of hypothesis model A in Fig. 2 are
상기 판단에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이 최종 모델이 결정?다. According to the above determination, the final model is determined as shown in FIG.
즉, 아동기 트라우마로부터 우울증까지의 경로, 우울증부터 정서적 불안정성까지의 경로, 정서적 불안정성에서 정량 뇌파의 미들 베타 2 까지의 경로, 및 정량 뇌파의 미들 베타 2에서 심박 변이도의 저주파까지의 경로 등이 파악되었다. The pathway from childhood trauma to depression, from depression to emotional instability, from emotional instability to the
따라서, 아동기 트라우마 이후에 우울증, 정서적 불안정성, 심박 변이도와 정량 뇌파의 생리학적 변화가 일어날 수 있음을 확인할 수 있다. Therefore, it can be confirmed that depression, emotional instability, heart beat variability and quantitative EEG changes may occur after childhood trauma.
즉, 아동기 트라우마는 먼저 환자의 정서적 불안정성에 영향을 줄 수 있고, 정서적 불안정성은 뇌파의 미들 베타2 활동과 양(positive)의 상관 관계를 가질 수 있고,미들 베타 2 활동은 심박 변이도의 저주파와 음(negative)의 상관 관계를 가질 수 있다. In other words, childhood trauma can affect the emotional instability of the patient first, emotional instability can have a positive correlation with the
즉, 아동기 트라우마에 따른 정신질환, 예컨대 정서적 불안정성 등을 판단하기 위해 정량 뇌파의 미들 베타 2와 심박 변이도의 저주파가 이용될 수 있음을 상기 실험을 통해 확인할 수 있다. That is, it can be confirmed from the above experiment that the
또한, 아동기 트라우마는 심박 변이도의 저주파와 음(negative)의 관계를 가질 수 있다. 또한, 정량 뇌파의 미들 베타 2는 심박 변이도의 저주파와 의미있는 음(negative)의 상관 관계를 보였다.In addition, childhood trauma may have a negative relationship with the low frequency of heart beat variability. In addition,
종합하면, 상기 실험 등을 통해 아동기 트라우마 및 다른 여러 가지에 심리사회적 스트레스 요인에 따른 정서적 문제는 성인 시기의 정량 뇌파의 미들 베타 2 및 심박 변이도의 저주파를 검출함에 따라 판단할 수 있다는 점이다.In summary, emotional problems due to psychosocial stress factors in childhood trauma and others can be judged by detecting low-frequency of
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 정량 뇌파와 심박 변이도를 이용하여 정신 질환을 진단 및 예측하는 정신질환 진단 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a schematic view of a device for diagnosing and diagnosing a mental illness using quantitative EEG and heart beat variability according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 정신질환을 진단 및 예측하는 장치는 정량 뇌파 신호를 측정하기 위한 복수의 채널을 갖는 전극들을 구비하고 있는 측정부(10), 상기 측정부(10)에서 측정된 뇌파 신호를 증폭하는 증폭부(20), 심박 변이도를 측정하기 위한 뇌전도 측정이(30), 상기 증폭된 뇌파 신호 및 측정한 심박 변이도에 기반해서 정량 뇌파의 미들 베타 2와 심박 변이도의 저주파를 추출하는 신호 추출부(40), 상기 신호 추출부(40)에서 추출한 신호에 기반하여 정신질환을 판단하는 정신질환 판단부(50)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, an apparatus for diagnosing and predicting a mental disease according to an embodiment of the present invention includes a
아울러, 정신질환을 진단 및 예측하는 장치는 상기 신호 추출부에서 추출한 정량 뇌파와 심박 변이도와 관련된 데이터를 저장하는 메모리(60)를 더 포함할 수 있다.The apparatus for diagnosing and predicting a mental illness may further include a memory 60 for storing data related to quantitative EEG and heart beat variability extracted by the signal extracting unit.
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 정량 뇌파와 심박 변이도를 이용하여 정신 질환을 진단 및 예측하는 정신질환 진단 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5에 따라 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 정신질환 진단 및 예측 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.5 is a flowchart illustrating a method for diagnosing and diagnosing a mental disease using quantitative EEG and heart beat variability according to an embodiment of the present invention. The operation of the apparatus for diagnosing and diagnosing a mental illness according to the present invention will now be described with reference to FIG.
도 5를 참조하면, 단계 501에서, 먼저 정량 뇌파 신호를 측정하기 위한 복수의 채널을 갖는 전극들을 구비하고 있는 측정부(10)를 환자의 머리부의 지정 위치에 배치할 수 있고, 정신질환 진단 및 예측 장치는 측정부(10)를 이용하여 뇌에서의 뉴론 활동(neuronal activation)에 기초하는 전위 측정을 일정한 샘플링 간격(fixed sampling interval)으로 수행하여 정량 뇌파 신호를 측정할 수 있다.Referring to FIG. 5, in step 501, a
정신질환 및 예측 장치는, 단계 502에서, 증폭기(20)를 이용하여 측정부(10)에서 측정된 정량 뇌파 신호를 증폭할 수 있다.In step 502, the mental disease and prediction apparatus can amplify the quantitative EEG signal measured by the measuring
측정부(10)에서 측정된 정량 뇌파는 약한 신호이기 때문에 측정된 정량 뇌파 신호는 증폭기(20)에서 증폭된다.Since the quantitative brain wave measured by the measuring
정신 질환 및 예측 장치는, 단계 503에서, 뇌전도 측정기(30)를 이용하여 심박 변이도를 측정할 수 있다.In step 503, the mental disease and prediction apparatus can measure the heart rate variability using the electroencephalogram meter 30. [
정신 질환 및 예측 장치는, 단계 504에서, 신호 추출부(40)를 이용하여 상기 증폭된 상기 정량 뇌파 신호 및 상기 측정한 심박 변이도에 기반하여 상기 정량 뇌파 신호의 미들 베타 2와 상기 심박 변이도의 저주파를 추출할 수 있다.In step 504, the mental illness and prediction device calculates a mean value of the
정신 질환 및 예측 장치는, 단계 505에서, 정신질환 판단부(50)를 이용하여 상기 정량 뇌파 신호의 상기 미들 베타 2와 상기 심박 변이도의 상기 저주파에 기반하여 정신질환을 판단할 수 있다. In step 505, the mental illness and prediction device can determine the mental illness based on the
예컨대, 아동기 트라우마에 따른 환자의 정서적 불안정성은 뇌파의 미들 베타2 활동과 양(positive)의 상관 관계를 가지고, 미들 베타 2 활동은 심박 변이도의 저주파와 음(negative)의 상관 관계를 가진다. For example, the emotional instability of a patient according to childhood trauma has a positive correlation with the
또한, 아동기 트라우마는 심박 변이도의 저주파와 음(negative)의 관계를 가지고, 정량 뇌파의 미들 베타 2는 심박 변이도의 저주파와 의미있는 음(negative)의 상관 관계를 보였다. In addition, the childhood trauma had a negative relationship with the low frequency of heart rate variability, and the
따라서, 정신 질환 및 예측 장치는 정량 뇌파 신호의 미들 베타2와 심박 변이도의 저주파가 상기 관계들을 만족할 경우, 아동기 트라우마에 기인한 정신질환으로 판단할 수 있다. Therefore, the mental disease and prediction device can be judged as a mental disease caused by childhood trauma if the
예컨대, 정량 뇌파 신호의 미들 베타 2가 정상 수치보다 높고 심박 변이도의 저주파가 정상 수치보다 낮고 정량 뇌파의 미들 베타 2와 심박 변이도의 저주파가 서로 반비례 관계일 경우, 정신질환 진단 및 예측 장치는 환자가 아동기 트라우마 및 다른 여러 가지에 심리사회적 스트레스 요인에 기인한 정신질환이라고 판단할 수 있다.For example, when the
한편, 정신질환 진단 및 예측 장치는 환자의 정량 뇌파와 심박 변이도와 관련된 정보 및 환자의 진단 및 예측 정보를 메모리(60)에 저장할 수 있다.On the other hand, the device for diagnosing and predicting mental diseases can store information relating to the patient's quantitative EEG and heart rate variability, and diagnosis and prediction information of the patient in the memory 60.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 정신질환 진단 및 예측 장치는, 정량 뇌파 신호를 측정하기 위한 복수의 채널을 갖는 전극들을 구비하고 있는 측정부; 상기 측정부에서 측정된 상기 정량 뇌파 신호를 증폭하는 증폭기; 심박 변이도를 측정하는 뇌전도 측정기; 상기 증폭된 상기 정량 뇌파 신호 및 상기 측정한 심박 변이도에 기반하여 상기 정량 뇌파 신호의 미들 베타 2와 상기 심박 변이도의 저주파를 추출하는 신호 추출부; 및 상기 정량 뇌파 신호의 상기 미들 베타 2와 상기 심박 변이도의 상기 저주파를 이용하여 정신질환을 판단하는 정신질환 판단부를 포함할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, a device for diagnosing and predicting a mental illness includes: a measurement unit having electrodes having a plurality of channels for measuring a quantitative EEG signal; An amplifier for amplifying the quantitative brain wave signal measured by the measuring unit; An electroencephalogram measuring instrument for measuring heart beat variability; A signal extractor for extracting the
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 상기 정신질환 판단부는, 상기 정량 뇌파 신호의 상기 미들 베타 2가 정상 수치보다 높고 상기 심박 변이도의 상기 저주파가 정상 수치보다 낮고 상기 정량 뇌파의 상기 미들 베타 2와 상기 심박 변이도의 상기 저주파가 서로 반비례 관계일 경우, 정신질환으로 판단할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, the mental disease determination unit may determine that the middleset brain wave signal has the
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 정신질환 진단 및 예측 방법은, 측정부에 구비된 복수의 채널을 갖는 전극들을 이용하여 정량 뇌파 신호를 측정하는 단계; 증폭기를 이용하여 상기 측정부에서 측정된 상기 정량 뇌파 신호를 증폭하는 단계; 뇌전도 측정기를 이용하여 심박 변이도를 측정하는 단계; 신호 추출부를 이용하여, 상기 증폭된 상기 정량 뇌파 신호 및 상기 측정한 심박 변이도에 기반하여 상기 정량 뇌파 신호의 미들 베타 2와 상기 심박 변이도의 저주파를 추출하는 단계; 및 정신질환 판단부를 통해 상기 정량 뇌파 신호의 상기 미들 베타 2와 상기 심박 변이도의 상기 저주파를 이용하여 정신질환을 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, a method for diagnosing and predicting a mental illness includes: measuring a quantitative EEG signal using electrodes having a plurality of channels provided in a measurement unit; Amplifying the quantitative EEG signal measured by the measuring unit using an amplifier; Measuring heart rate variability using an electroencephalogram meter; Extracting the
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 정신질환 진단 및 예측 방법은, 상기 정량 뇌파 신호의 상기 미들 베타 2가 정상 수치보다 높고 상기 심박 변이도의 상기 저주파가 정상 수치보다 낮고 상기 정량 뇌파의 상기 미들 베타 2와 상기 심박 변이도의 상기 저주파가 서로 반비례 관계일 경우, 정신질환으로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, a method for diagnosing and predicting a mental illness is characterized in that the
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.
또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.
10 : 측정부 20 : 증폭기
40 : 정신질환 진단부 50 : 정신질환 판단부
60 : 메모리10: Measuring section 20: Amplifier
40: psychiatric diagnosis part 50: psychiatric judgment part
60: Memory
Claims (4)
상기 측정부에서 측정된 상기 정량 뇌파 신호를 증폭하는 증폭기;
심박 변이도를 측정하는 뇌전도 측정기;
상기 증폭된 상기 정량 뇌파 신호 및 상기 측정한 심박 변이도에 기반하여 상기 정량 뇌파 신호의 미들 베타 2와 상기 심박 변이도의 저주파를 추출하는 신호 추출부; 및 상기 정량 뇌파 신호의 상기 미들 베타 2와 상기 심박 변이도의 상기 저주파를 이용하여 정신질환을 판단하는 정신질환 판단부를 포함하는 정신질환 진단 및 예측 장치.A measurement unit having electrodes having a plurality of channels for measuring a quantitative EEG signal;
An amplifier for amplifying the quantitative brain wave signal measured by the measuring unit;
An electroencephalogram measuring instrument for measuring heart beat variability;
A signal extractor for extracting the middle beta 2 of the quantitative EEG signal and the low frequency of the heart beat variability based on the amplified quantitative EEG signal and the measured heart beat variance; And a mental disease diagnosis unit for determining the mental illness using the middle beta 2 of the quantitative EEG signal and the low frequency of the heart beat variability.
상기 정량 뇌파 신호의 상기 미들 베타 2가 정상 수치보다 높고 상기 심박 변이도의 상기 저주파가 정상 수치보다 낮고 상기 정량 뇌파의 상기 미들 베타 2와 상기 심박 변이도의 상기 저주파가 서로 반비례 관계일 경우, 정신질환으로 판단하는 정신질환 진단 및 예측 장치.The method according to claim 1,
When the middle beta 2 of the quantitative EEG signal is higher than a normal value and the low frequency of the heart beat variability is lower than a normal value and the middle beta 2 of the quantitative EEG and the low frequency of the heart beat variability are inversely proportional to each other, Diagnostic and predictive devices for mental illness.
증폭기를 이용하여 상기 측정부에서 측정된 상기 정량 뇌파 신호를 증폭하는 단계;
뇌전도 측정기를 이용하여 심박 변이도를 측정하는 단계;
신호 추출부를 이용하여, 상기 증폭된 상기 정량 뇌파 신호 및 상기 측정한 심박 변이도에 기반하여 상기 정량 뇌파 신호의 미들 베타 2와 상기 심박 변이도의 저주파를 추출하는 단계; 및
정신질환 판단부를 통해 상기 정량 뇌파 신호의 상기 미들 베타2와 상기 심박 변이도의 상기 저주파를 이용하여 정신질환을 판단하는 단계;를 포함하는 정신질환 진단 및 예측 방법.Measuring a quantitative EEG signal using electrodes having a plurality of channels provided in a measurement unit;
Amplifying the quantitative EEG signal measured by the measuring unit using an amplifier;
Measuring heart rate variability using an electroencephalogram meter;
Extracting the middle beta 2 of the quantitative EEG signal and the low frequency of the heart beat variability based on the amplified quantitative EEG signal and the measured heart beat variability using the signal extracting unit; And
And determining a mental illness using the low-frequency of the middle beta 2 and the heart beat variability of the quantitative EEG signal through a mental disease judgment unit.
상기 정량 뇌파 신호의 상기 미들 베타 2가 정상 수치보다 높고 상기 심박 변이도의 상기 저주파가 정상 수치보다 낮고 상기 정량 뇌파의 상기 미들 베타 2와 상기 심박 변이도의 상기 저주파가 서로 반비례 관계일 경우, 정신질환으로 판단하는 단계를 더 포함하는 정신질환 진단 및 예측 방법.
The method of claim 3,
When the middle beta 2 of the quantitative EEG signal is higher than a normal value and the low frequency of the heart beat variability is lower than a normal value and the middle beta 2 of the quantitative EEG and the low frequency of the heart beat variability are inversely proportional to each other, The method comprising the steps of:
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