KR20230082634A - 표준 12-리드 ecg 생성 방법 및 시스템 - Google Patents
표준 12-리드 ecg 생성 방법 및 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230082634A KR20230082634A KR1020237013538A KR20237013538A KR20230082634A KR 20230082634 A KR20230082634 A KR 20230082634A KR 1020237013538 A KR1020237013538 A KR 1020237013538A KR 20237013538 A KR20237013538 A KR 20237013538A KR 20230082634 A KR20230082634 A KR 20230082634A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- leads
- lead
- time
- aligned
- iii
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 60
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 210000000038 chest Anatomy 0.000 claims description 90
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 29
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims description 25
- 210000000115 thoracic cavity Anatomy 0.000 claims description 15
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 claims description 2
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 85
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 30
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- 238000000718 qrs complex Methods 0.000 description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 6
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000002565 electrocardiography Methods 0.000 description 4
- 210000002414 leg Anatomy 0.000 description 4
- 206010003119 arrhythmia Diseases 0.000 description 3
- 238000012774 diagnostic algorithm Methods 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 3
- 210000003423 ankle Anatomy 0.000 description 2
- 230000006793 arrhythmia Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 description 2
- 238000012883 sequential measurement Methods 0.000 description 2
- 238000010854 vegetative compatibility group Methods 0.000 description 2
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 210000001015 abdomen Anatomy 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000003759 clinical diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000007435 diagnostic evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000003748 differential diagnosis Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 210000000245 forearm Anatomy 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 210000004247 hand Anatomy 0.000 description 1
- 208000019622 heart disease Diseases 0.000 description 1
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 238000000611 regression analysis Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
- A61B5/0004—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by the type of physiological signal transmitted
- A61B5/0006—ECG or EEG signals
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
- A61B5/0015—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system
- A61B5/0022—Monitoring a patient using a global network, e.g. telephone networks, internet
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/25—Bioelectric electrodes therefor
- A61B5/279—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses
- A61B5/28—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses for electrocardiography [ECG]
- A61B5/282—Holders for multiple electrodes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
- A61B5/327—Generation of artificial ECG signals based on measured signals, e.g. to compensate for missing leads
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
- A61B5/332—Portable devices specially adapted therefor
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
- A61B5/339—Displays specially adapted therefor
- A61B5/341—Vectorcardiography [VCG]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
- A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
- A61B5/681—Wristwatch-type devices
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
- A61B5/6813—Specially adapted to be attached to a specific body part
- A61B5/6823—Trunk, e.g., chest, back, abdomen, hip
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
- A61B5/6813—Specially adapted to be attached to a specific body part
- A61B5/6824—Arm or wrist
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Surgery (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physiology (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Saccharide Compounds (AREA)
Abstract
2개의 전극만을 갖는 단일-리드 전자 장치(single-lead electronic device)에 의해 순차적으로 획득된 15개의 비동기식 리드(asynchronous leads)로부터, 3개의 표준 사지 리드(standard limb leads)(I, II, III), 3개의 표준 증폭된 사지 리드(standard augmented limb leads)(aVR, aVL, aVF), 및 6개의 표준 심장앞 리드(standard precordial leads)(V1 내지 V6)에 의해 형성된 표준 12-리드 ECG를 생성하는 방법 및 시스템이 개시된다. 순차적으로 획득된 리드는 3개의 획득된 사지 리드(I, II, 및 III), 및 12개의 획득된 팔-기준 흉부 리드(acquired arm-referenced chest leads)(CR1-CR6 및 CL1-CL6)를 포함한다. 획득된 리드(CR1-CR6 및 CL1-CL6)의 획득된 리드(CRi 및 CLi)의 각각의 쌍은 오른팔과 왼팔 사이에 각각 획득된 전압차, 및 대응하는 표준 심장앞 리드(Vi)와 관련된 공통 흉부 위치(common chest position)(Ci)를 나타낸다.
Description
본 발명의 개념은 표준 12-리드 심전도(electrocardiogram; ECG)를 생성하는 것에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 개념은 표준 12-리드 ECG(standard 12-lead ECG)를 생성하기 위해 순차적으로 획득된 리드(leads)를 사용하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
심장의 전기적 활동은 신체의 표면 상에 위치된 두 개의 전극 사이의 시간에 따른 전압으로서 측정될 수 있다. 두 개의 전극으로부터의 시간에 따른 전압의 파형은 리드(lead)로서 지칭된다. ECG 문헌에서, 용어 "리드"는 때때로 전극 또는 와이어에 대해서도 부정확하게 사용되지만, 용어 "리드"의 정확한 의미는 두 개의 전극 사이에서 측정된 시간 경과에 따른 실제 전압 파형이다. 용어 "리드"는 또한 측정된 또는 획득된 리드(acquired leads)로부터 계산된 리드(calculated leads)에 대해서도 사용된다.
Paul Kligfield 등의 문헌 「"Recommendations for the Standardization and Interpretation of the Electrocardiogram", pp 1306-1324, March 13, 2007」에서, 미국 심장 학회(the American Heart Association; AHA) 등은 12-리드 ECG의 표준화에 관한 진술을 제시한다. 본 개시에서, 상기 문헌에 제안된 표준은 "AHA 표준"으로 언급될 것이다. 본 개시에 사용되는 바와 같이, 용어 "표준 12-리드 ECG"는 AHA 표준에 따른 12-리드 ECG로 해석되어야 한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "12개의 표준 리드"는 표준 12-리드 ECG의 12개의 리드로 해석되어야 한다.
표준 12-리드 ECG는 3개의 사지 리드(limb leads)(I, II, 및 III), 3개의 증폭된 사지 리드(augmented limb leads)(aVR, aVL, 및 aVF), 및 6개의 심장앞 리드(precordial leads)(V1, V2, V3, V4, V5, 및 V6)를 포함하는 12개의 표준 리드로 구성된다.
ECG 기계(ECG machines)로도 지칭되는 최신 심전도계(modern electrocardiographs)에서, 표준 12-리드 ECG는 통상적으로 심전도계에 접속되고 신체 표면 상의 미리 정해진 위치에 배치된 10개의 전극을 사용하여 형성되거나 생성된다. 10개의 전극 중 4개는 4곳의 사지에 배치된다. 10개의 전극 중 6개의 전극은 미리 정해진 또는 표준 흉부 전극 위치에서 심장 위의 흉부에 배치된다. 10개의 전극에 의해 동시에 획득된 전기적 신호들이 증폭 및 처리되어(특정 리드를 계산하는 것을 포함함) 12개 채널의 ECG 데이터를 생성한다. 그 결과 12개 채널 또는 리드는 한편으로는 일반적으로 정면 평면(I, II, III, aVR, aVL, aVF)에서의 전기 활동을 나타내는 6개의 사지 리드, 다른 한편으로는 대략적으로 수평 평면(V1, V2, V3, V4, V5, V6)에 대응하는 전기 활동을 나타내는 6개의 심장앞 리드로 지칭된다.
따라서, 종래 12-리드 심전도계에 의해 초기에 기록되거나 획득된 리드는 신체 상의 10곳의 표준 전극 위치: 오른팔(RA), 왼팔(LA), 왼쪽 다리(LL) 및 오른쪽 다리(RL)와, 흉부 1 내지 6(C1-C6) 사이의 동시 측정치의 상이한 조합을 사용하여, 10개의 케이블을 통해 기계에 부착된 10개의 전극을 사용하여 동시에 측정된다. 용어 RA, LA, LL, RL 및 흉부 1 내지 6(C1-C6)은 전극 위치뿐만 아니라 10개의 실제 전극을 지칭할 수 있다. 이들 10개의 표준 전극 위치는 AHA 표준의 일부를 형성한다. 본 개시에서, 사지 전극 위치(limb electrode positions)(RA, LA, LL, RL)는 손목 및 발목 상에 반드시 있을 필요는 없는, 각각의 사지 상의 임의의 위치를 지칭할 수 있다. 도 1은 3개의 사지 전극(RA, LA 및 LL)이 삼각형(Einthoven의 삼각형)을 형성하는 것을 도시한다. 오른쪽 다리 상의 RL에서의 전극은 접지 전극으로서 사용되고, 임의의 리드에 효과적으로 기여하지 않는다. 도 3은 6개의 미리 정해진 흉부 전극 위치(C1-C6)를 도시한다.
표준 12-리드 ECG 기계에서, 10개의 전극 모두는 통상적으로 와이어에 의해 기계에 연결되고, 리드는 모두 동시에 측정된다. 이에 의해, 심장의 전위는 12개의 상이한 각도로부터 동시에 측정될 수 있고, 일정 기간(통상적으로 10초 이상)에 걸쳐 기록될 수 있으며, 여기서 각각의 각도는 각각 12개의 표준 리드 중 하나에 대응한다. 따라서 최신 ECG 기계에 의해 획득된 동시 측정된 리드는 정의에 의해 모두 상호 시간-정렬되거나 "동기식(synchronous)"으로 될 것이다. 이것은 3개의 증폭된 사지 리드(aVR, aVL, aVF) 및 6개의 심장앞 리드(V1-V6)(모두 표준 12-리드 ECG의 일부를 형성함)이 상기 획득 동안 측정된 리드로부터 연속적으로 계산되기 때문에 관련성이 있다.
최근 몇 년 동안, 다양한 유형 및 디자인의 포터블(portable) 또는 웨어러블(wearable) 단일-리드 전자 장치가 2개의 전극만을 사용하여 개발되었으며, 여기서 전형적으로 하나의 리드만(사지 리드(I))이 측정되고 기록된다. 이들 종래 기술의 전자 장치 중 일부는 스마트워치, 스마트폰 등의 형태인 반면, 다른 것들은 전용 단일-리드 ECG 장치의 형태이다. 2개의 전극은 이러한 단일-리드 장치에 통합될 수 있거나, 이들은 전자 장치에 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다. 이러한 단일-리드 ECG 장치는 특정 상태, 예를 들어 부정맥을 모니터링하고 검출하는 데 사용될 수 있지만, 하나의 단일 리드만을 생성하는 단일-리드 ECG 장치는 심장 진단을 위한 제한된 용도를 갖는다.
단일-리드 ECG(전형적으로 사지 리드(I))를 기록할 수 있는 2개의 통합된 전극을 갖는 애플 워치 시리즈(Apple Watch Series) 4, 5 및 6®(Apple Inc, Cupertino, CA, USA)을 포함하는, 상이한 제조업체로부터의 몇몇 종래 기술의 단일-리드 스마트워치-기반 ECG 장치가 있다. 예를 들어 애플 워치를 사용하여, 사지 리드(I)는 에인토벤의 사지 리드(I)(Einthoven's limb lead I)에 대응하는, 예를 들어 워치의 크라운과 접촉하는 오른손 검지와 워치의 후방 측부와 접촉하는 왼팔 손목 사이의 시간에 따른 전압차(voltage differences)를 기록함으로써 측정될 수 있다. ECG 기록은 환자/사용자에 의해 활성화될 수 있고, 그 후, 단일-리드 ECG의 pdf 문서는 진단 평가를 위한 후속 인쇄 및/또는 포워딩을 위해 관련된 애플리케이션(앱)을 사용하여 생성될 수 있다.
또한, 최근 몇 년 동안, 다양한 유형의 다중-리드 ECG를 생성하기 위한 단일-리드 ECG 장치를 사용하려는 다수의 시도가 있어 왔다. 특히, 동기식으로 기록된 표준 12-리드 ECG와 유사하게, 표준 12-리드 ECG를 재생(reproduce)하거나 "합성(synthesize)"하지만, 2개의 전극만을 갖는 단일-리드 ECG 장치 및 순차적인 리드 획득을 이용하여, 비동기식(asynchronous)으로 획득된 리드를 생성하기 위한 광범위한 노력이 있어 왔다. 지금까지, 이러한 노력은 성공적이지 않았으며, 표준 12-리드 ECG와 상이하고 대부분의 진단 용도에 적합하지 않은 다른 유형의 다중-리드 ECG만이 생성되었다.
알렉산더 사몰(Alexander Samol), 크리티나 비스초프(Kristina Bischof), 블레림 루아니(Blerim Luani), 단 파스컷(Dan Pascut), 마르쿠스 비메르(Marcus Wiemer) 및 세븐 카제(Sven Kase)의 논문 「"Single-Lead ECG Recordings Including Einthoven and Wilson Leads by a Smartwatch: A New Era of Patient Directed Early ECG Differential Diagnosis of Cardiac Diseases?", Sensors 2019, 19, 4377」은 다중 리드를 순차적으로 획득하기 위해 애플 워치를 사용한 결과를 개시한다. 이 연구에서 제안된 방법은 표준 12-리드 ECG를 생성하지 않는다. 특히, 6개의 표준 심장앞 리드 V1-V6는 생성되지 않았다. 대신에, 한 손을 다른 손의 손목 위에 놓고, 양손과 팔뚝을 흉부에 닿게 하고, 3 곳의 흉부 전극 위치(C1, C4, C6)에서 차례로 워치를 홀딩하고, 동시에 비표준적인 심장앞 리드를 기록함으로써, 상기 논문에서 "윌슨-형(Wilson-like)" 흉부 리드로 언급된 3개의 리드를 기록하였다. 이들 3개의 비-표준 리드는 6개의 표준 심장앞 리드(V1-V6)와 동일하지 않으며, 신뢰할 수 있는 진단을 위한 표준 12-리드 ECG를 생성하는데 사용될 수 없다.
종래 기술의 단일-리드 ECG 장치의 다른 예는 알이브코, 인코포레이티드(AliveCor, Inc (US))로부터 입수 가능한 스마트워치이다. 대표적인 기술을 설명하는 특허는 US 9,986,925 B2 및 US 9,833,158 B2를 포함한다.
다중-리드 ECG를 생성하기 위한 단일-리드 ECG 장치를 사용하려는 종래 기술의 시도의 결점 및 성공적이지 못한 결과는 또한 카카샨 아프린(Kahkashan Afrin), 파릭슈트 베르마(Parikshit Verma), 스리니자이 에스. 스리바타(Srinijay S. Srivatsa), 및 사티쉬 티. 에스. 부카파트남(Satish T. S. Bukkapatnam)의 논문 「"Simultaneous 12-lead Electrocardiogram Synthesis using a Single-Lead ECG Signal: Application to Handheld ECG Devices", 20 November 2018」에 논의되어 있다. 이 논문에서 언급된 바와 같이, 단일-리드(이중-전극) 장치로부터의 신호를 순차적으로 기록함으로써 단일-리드 포터블 장치, 한 번에 하나의 획득 또는 리드로부터 표준 12-리드 ECG를 유도하거나 "합성"하기 위한 많은 시도가 이루어져 왔다. 알리브코®, 인코포레이티드(AliveCor®, Inc)의 스마트워치에 의해 획득된 결과는 상기 논문에서 다음과 같이 설명한다: "벡터 심전도(VCG) 분석은 이들 선행 기술의 시도로부터 합성된 심장 축이 12-리드 및/또는 프랭크 리드 측정으로부터 추정된 것에서 상당히 벗어난다는 것을 시사한다. 따라서, VCG 분석을 사용함으로써, 알리브코®, 인코포레이티드에 의해 사용되는 것과 같은 선행기술의 시도들이 동기식 표준 12-리드 ECG에서 상당히 벗어나는 ECG를 생성하고, 따라서 임상적 관점에서 만족스럽지 못한 것으로 입증되었다. 또한, 상기 논문에서 제시된 상이한 제안된 방법은 종래의 12-리드 ECG 머신을 사용하여 동시적인 표준 동기식 12-리드 ECG의 초기 기록을 요구한다는 단점을 갖는다. 또한, 이전에 획득되고 동시에 기록된 표준 12-리드 ECG는 제안된 방법으로 조작하기 위한 클라우드 기반 서버에 업로드되어야 한다. 단일-리드 ECG가 후속적으로 기록될 때, 이전에 획득된 "참(true)" 표준 12-리드 ECG는 그 시점에서 누락된 11개의 리드 신호를 합성하는데 사용된다.
따라서, 임의의 표준 동기식 12-리드 ECG를 기록할 필요 없이, 예를 들어 포터블 또는 웨어러블 단일-리드 전자 장치를 사용함으로써, 단일-리드 ECG 장치를 사용하여 순차적으로 획득된 리드로부터, 12개의 표준 ECG 리드에 의해 형성된 표준 12-리드 ECG를 생성하거나 "합성"할 필요가 있다.
상기 관점에서, 본 발명의 목적은 위에서 언급한 종래 기술의 단점들이 해결되는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, '획득된 리드(I-III)'으로 지칭되는, 3개의 획득된 사지 리드(acquired limb leads)(I, II, III), 및, '획득된 리드(CR1-CR6 및 CL1-CL6)'로 지칭되는, 12개의 획득된 팔-기준 흉부 리드(acquired arm-referenced chest leads)(CR1-CR6 및 CL1-CL6)를 포함하는, 15개의 비동기의(asynchronous), 순차적으로 획득된 리드로부터, 3개의 표준 사지 리드(I, II, III), 3개의 표준 증폭된 사지 리드(augmented limb leads)(aVR, aVL, aVF) 및 6개의 표준 심장앞 리드(standard precordial leads)(V1 내지 V6)에 의해 형성된 표준 12-리드 ECG를 생성하는 방법이 제공되되,
여기서, 1 내지 6 사이의 정수 i에 대해, 획득된 리드(CR1-CR6 및 CL1-CL6)의 획득된 리드(CRi 및 CLi) 각각의 쌍은 각각, 오른팔과 왼팔 사이에서 획득된 전압차(voltage differences), 및 대응하는 표준 심장앞 리드(Vi)와 관련된 공통 흉부 위치(common chest position)(Ci)를 나타내며,
상기 방법은:
수학식 리드(II) - 리드(I) = 리드(III)를 사용하여, 획득된 리드(I-III)로부터, '시간-정렬된 리드(time-aligned leads)(I-III)'로 지칭되는, 시간-정렬된 사지 리드(I, II 및 III)를 생성하는 단계;
시간-정렬된 리드(I-III)로부터 3개의 시간-정렬된 증폭된 사지 리드(aVR, aVL, 및 aVF)를 계산하는 단계;
1 내지 6 사이의 정수 i에 대해,
(a) '계산된 리드(calculated lead)(CLi)'로 지칭되는, 계산된 팔-기준 흉부 리드(calculated arm-referenced chest lead)(CLi)를 나타내는 (CRi - I)의 계산된 차이(calculated difference)가 획득된 리드(CLi)와 최적의 일치를 이루도록 획득된 리드(CRi)를 획득된 리드(I)와 시간-정렬함으로써, '시간-정렬된 CRi'로 지칭되는, 시간-정렬된 팔-기준 흉부 리드(CRi)를 생성하는 단계; 및
(b) '계산된 리드(CRi)'로 지칭되는, 계산된 팔-기준 흉부 리드(CRi)를 나타내는 (CLi + I)의 계산된 합(calculated sum)이 획득된 리드(CRi)와 최적의 일치를 이루도록 획득된 리드(CLi)를 획득된 리드(I)와 시간-정렬함으로써, '시간-정렬된 CLi'로 지칭되는, 시간-정렬된 팔-기준 흉부 리드(CLi)를 생성하는 단계;
중의 하나를 수행하는 단계; 및
1 내지 6 사이의 정수 i에 대해, 시간-정렬된 심장앞 리드(V1-V6)를 형성하기 위해, 시간-정렬된 리드(I); 시간-정렬된 리드(II) 및 시간-정렬된 리드(III) 중의 하나; 및 시간-정렬된 리드(CRi) 및 시간-정렬된 리드(CLi) 중의 하나;로부터 시간-정렬된 심장앞 리드(Vi)를 계산하는 단계;
를 포함하되,
상기 시간-정렬된 리드(I-III), 시간-정렬된 증폭된 사지 리드(aVR, aVL 및 aVF), 및 시간-정렬된 심장앞 리드(V1-V6)는 함께 표준 12-리드 ECG를 형성한다.
본 발명의 개념은 순차적으로 획득된 리드로부터 12개의 표준 리드(특히 6개의 표준 심장앞 리드(V1-V6)를 포함함)를 포함하는 표준 12-리드 ECG를 생성하는 것을 가능하게 한다. 특히, 본 발명의 개념은 - 예외적으로 높은 정도의 정확도로 - 복수의 순차적으로 획득된, 또는 "비동기식" ECG 신호로부터 표준 12-리드 ECG의 모든 12개의 표준 리드(I, II, III, aVR, aVL, aVF, 및 V1-V6)를 생성하는 것을 가능하게 한다. 그의 가장 넓은 측면에서, 본 발명의 개념에 따른 방법은 표준 12-리드 ECG를 생성하기 위해 한편으로 15개의 특정된 비동기식의 획득된 리드에 대해 수행되는 동작(actions)을 포함한다. 일부 구현예에 따르면, 본 발명의 개념에 따른 방법은 또한 리드를 순차적으로 획득하거나 기록하는 동작(들)을 포함한다.
본 발명의 개념은 15개의 리드의 순차적 획득 동안 피험자(subject)의 신체 상의 2개의 전극의 위치를 순차적으로 변경시키는 것, 및 2개의 전극만을 갖는 단일-리드 전자 장치를 사용하여 모든 12개의 표준 리드를 포함하는 표준 12-리드 ECG를 생성하는 것을 가능하게 한다. 이러한 단일-리드(2개-전극) 전자 장치는 특히 스마트워치, 스마트폰, 태블릿, 또는 전용 전자 ECG 장치와 같은 포터블 또는 웨어러블 전자 장치일 수 있다. 2개의 전극은 스마트워치에 통합되는 것과 같이 전자 장치에 통합될 수 있다. 하나 또는 둘 다의 전극은 또한 전자 장치에 유선 또는 무선으로 접속되는 전극일 수 있다.
상기 논의된 종래 기술에 비해 본 발명의 개념에 의해 획득되는 특정 이점은 심장앞 리드(V1-V6)에 관한 것이다. 10개의 전극을 갖는 ECG 머신을 사용하여 종래의 동기식 12-리드 ECG를 기록할 때, 상기 심장앞 리드는 각각의 흉부 전극(C1-C6)에서의 전위로부터 이와 같이-조정된 윌슨 중심 단자(Wilson central terminal; WCT)에서의 전위를 뺌(subtracting)으로써 ECG 기록 동안 연속적으로 "계산"된다. AHA 표준에서 언급된 바와 같이, WCT는 3개의 사지 전위(RA, LA, 및 LL)의 평균 전위이다. 단일-리드 장치를 사용하는 종래 기술의 시도에서, 오른팔 및 왼팔이 WCT 대신에 그 기준으로서 사용되었다. 측정된 CR 리드 및 CL 리드의 측정된 PQRST 파형은 WCT 기준으로 기록된 대응하는 계산된 심장앞 리드의 파형과 동일하지 않다. 본 발명의 개념은 진정한 심장앞 리드(V1-V6)를 생성하기 때문에, 진정한 표준 12-리드 ECG는 순차적으로 획득된 리드로부터 생성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 개념의 통찰은 순차적으로 획득된 리드로부터, 15개의 특정 리드를 순차적으로 획득하고 15개의 순차적으로 획득된 리드에 대해 시간-정렬 및 계산을 수행함으로써, 특히 6개의 표준 심장앞 리드(V1-V6)를 생성하는 것이 가능하다는 것이다. 이는 표준 심장앞 리드가 수학식 Vi = C1 - WCT로서 정의되되, 여기서 WCT = 1/3(RA + LA + LL)임을 고려하는 실질적인 통찰이다. 단일 전극을 WCT에 배치하는 것은, RA, LA 및 LL로부터 계산되는 "가상" 전극을 나타내기 때문에 가능하지 않다. 종래의 10-전극 ECG 기계(10-electrode ECG machines)에서, WCT는 신체의 평균 전위를 연속적으로 제공하기 위해 전극(RA, LA 및 LL)으로부터의 3개의 동시 측정치를 평균화함으로써, 동기식 기록 동안 연속적으로 계산될 수 있다.
9개의 표준 리드(aVR, aVL, aVF, 및 V1, V2, V3, V4, V5, 및 V6)는 주어진 물리적 전극과 물리적 전극의 조합으로부터의 동시 측정치로부터 계산된 가상 전극(virtual electrode) 사이의 전압으로서 정의된다. 본 발명의 개념의 통찰은 aVR, aVL, aVF, V1, V2, V3, V4, V5, 및 V6을 정확하게 측정하기 위해, 획득된 리드에 기초하여 정확한 계산을 수행하기 위해 모든 순차적으로 획득된 신호를 매우 정확하게 시간-정렬해야 한다는 것이다.
또한, 본 발명의 개념의 통찰은 표준 12-리드 ECG의 12개의 시간-정렬된 표준 리드를 15개의 특정 및 순차적으로 획득된 리드, 즉 표준 ECG에서의 리드의 수보다 3개의 리드 더 많은 리드에 대해 본 발명의 방법을 수행함으로써 생성하는 것이 가능하고, 동시 획득을 갖는 종래의 10개-전극 심전도에서의 획득된 리드의 수보다 실질적으로 더 많은 획득된 리드이다. 비교로서, 오늘날 다수의 디지털 10개-전극 심전도는 독립적인 정보의 단지 8개의 채널만을 동시에 기록하며, 사지 리드 중의 4개는 하기 상세히 설명되는 바와 같이 다른 2개로부터 도출된다. 본 발명의 방법을 15개의 특정 비동기식 순차적으로 획득된 리드에 대해 수행함으로써, 획득된 리드 내의 특정 중복 정보가 이용 가능하여 12개의 표준 리드를 생성하는 것이 가능하다.
따라서, 본 발명의 개념 및 그 해결책은, 순차적인 측정치만을 갖는 2개의 전극을 사용하여, 정확한 표준 12-리드 ECG를 재생하는 것이 가능하고, 특히 표준 심장앞 리드(V1-V6)를 포함하지만 표준 심장앞 리드(V1-V6)에 대한 대체물로서 임의의 직접 측정된 "준 흉부 리드"를 포함하지 않는 방법이 가능하며, 특정 중복 정보를 포함하는 12개의 "표준 리드"의 그룹의 일부를 형성하지 않는 특정 획득된 리드를 사용하고, 획득된 표준 사지 리드(I-III)와 조합하여 이들 비-표준 리드에 기초하여 시간-정렬 및 계산을 수행함으로써, 표준 12-리드 ECG를 생성하는 모든 12개의 표준 리드를 획득하는 데 필요한 모든 시간-정렬 및 계산을 수행하는 것이 가능하다는 통찰을 포함한다.
또한, 본 발명의 통찰은, 특히 6개의 팔-기준 흉부 리드(CR1-CR6) 및 6개의 팔-기준 흉부 리드(CL1-C6)를 둘 다 포함하는 15개의 순차적으로 획득된 리드에 대해 본 발명의 방법을 수행함으로써 6개의 시간-정렬된 표준 심장앞 리드(V1-V6)가 생성될 수 있다는 것이다.
정의
본원에서 사용되는 용어 "리드(lead)"는 신체 표면 상의 전극 쌍 사이의 시간 경과에 따른 전위차로서 측정된 초기에 획득된 리드, 및 후속하여 시간-정렬되거나, 평균화되거나 계산된 리드 둘 다에 대해 사용되며, 특히 표준 12-리드 ECG를 형성하는 12개의 표준 리드를 모두 포함한다. 명료하게 하기 위해 적절한 경우, 용어 "획득된", "시간-정렬된", "평균화된", 및 "계산된"은 상이한 리드의 "상태"를 지칭하는 데 사용된다.
본원에서 사용되는 용어 "표준 12-리드 ECG"는 상기 [배경기술]에서 설명된 바와 같이, 즉 12개의 표준 리드(I, II, III, aVR, aVL, aVF, 및 V1-V6)를 포함하는 12-리드 ECG로서 해석되어야 한다. 특히, "표준 12-리드 ECG" 및 "2개의 표준 리드"라는 표현은 표준 심장앞 리드(V1 내지 V6)를 나타내지 않는 심장앞 의사-리드(precordial quasi-leads), 또는 임의의 팔-기준 흉부 리드를 포괄하지 않는 것으로 해석되어야 한다.
본원에서 사용되는 용어 "단일-리드 ECG 장치" 또는 유사 용어들은, 10개의 전극을 동시에 사용하여 모든 10개의 표준 리드를 생성하도록 구성된 ECG 장치 또는 기계와 대조적으로, 한 번에 하나의 리드만을 순차적으로 측정 또는 기록하도록 구성된 장치(비동기식 측정)로서 해석되어야 한다. 따라서, 용어 "단일-리드 ECG 장치"는, 표준 12-리드 ECG의 모든 10개의 표준 ECG 리드를 생성하지만 여전히 하나의 리드를 한 번에 순차적으로 기록하는 본 발명의 개념을 구현하는데 사용되도록 하드웨어 및/또는 소프트웨어에 의해 수정되는 경우, 기존의 단일-리드 ECG 장치를 또한 포함하는 것으로 사용된다
본 발명의 개념에서, 단지 2개의 전극만이 사용되어야 한다. 이들은 종래의 12-리드 ECG에서와 동일한 전극 위치에 배치될 수 있다. 따라서, 본원에서, 용어 RA, LA, 및 LL, 및 C1-C6은 각각의 전극 위치를 지칭하는 것으로 사용될 것이지만, 이와 같이 전극으로서 사용되지는 않을 것이다.
본원에서 사용되는 용어 "순차적 획득", "순차적 기록", "순차적 측정" 등은, 각각의 측정 사이의 신체 상의 상이한 쌍의 전극 위치를 사용하여, 차례차례, 시간 경과에 따라 순차적으로 각각의 전기 ECG 신호를 기록 또는 획득하고, 비동기식 획득된 리드를 생성하는 동작으로 해석되어야 한다.
본원에서 사용되는 용어 "전극"은 신체 표면 상의 주어진 위치에서 전위를 측정하도록 구성된 개별 전극, 또는 전극 어셈블리를 의미한다. 따라서, 또한 둘 이상의 전극 부분(들)에 의해 형성된 전극 어셈블리는 "전극"으로서 고려된다.
본원에서 사용되는 용어 "계산하는"은 계산 또는 컴퓨팅을 위해 하나 이상의 전자 처리 유닛(electronic processing units)을 사용하여 컴퓨팅하는 것을 의미한다.
본 발명의 개념에 따른 방법에서 시간-정렬된 리드를 생성하는 동작은 15개의 대응하는 평균화된 비트 파형(averaged beat waveforms)을 생성하기 위해 15개의 획득된 리드 각각의 획득된 리드를 평균화하는 단계, 및 시간-정렬된 리드(I-III)를 생성하는 단계, 및 각각, 시간-정렬된 리드(CR1-CR6) 및 시간-정렬된 리드(CL1-CL6)를 생성하는 단계 (a) 및 (b)에서 획득된 리드로서 평균화된 비트 파형을 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 평균화된 비트 파형은 또한 때때로 문헌에서 "평균화된 콤플렉스(averaged complexes)"로 지칭된다. 명백하게, 이러한 평균화는 각각의 획득된 리드가 하나 초과의 심장박동을 표현하는 기간에 걸쳐 기록되는 것을 요구한다. 각각의 리드의 평균화는 상기 리드에서 각각의 QRS 콤플렉스의 최대 편향(maximal deflection)을 감지하고, 이러한 최대 편향을 사용하여 비트를 정렬하고 그로부터 평균화된 비트를 형성할 뿐만 아니라, 이러한 평균화로부터 상이한 파형 형태학의 부정맥 또는 여분의 비트를 배제하기 위한 다양한 전략을 통합함으로써 수행될 수 있다.
평균화된 비트 파형을 형성하기 위해 획득된 ECG 신호의 그러한 평균화를 포함하는 일부 구현예에서, 상기 방법은 다음을 포함할 수 있다:
- 시간-정렬된 리드(I-III)는 평균화된 비트 파형(I-III)으로부터 생성되고, 시간-정렬된 평균 비트 파형(I-III)의 형태로 될 것임;
- 시간-정렬된 증폭된 사지 리드(αVR, αVL, 및 αVF)는 시간-정렬된 리드(I-III)로부터 계산되고, 시간-정렬된 평균 비트 파형의 형태로 될 것임;
- 단계 (a) 및 (b)에서, 획득된 팔-기준 리드(CRi 및 CLi) 중의 하나 각각은 관련된 평균화된 비트 파형(CRi 및 CLi) 각각을 형성하기 위해 평균화되고, 관련된 평균화된 비트 파형(CRi 및 CLi)은 단계 (a) 및 (b)에서 시간-정렬을 수행하기 위해 사용되되, 여기서 생성되는 시간-정렬된 리드(CR1-CR6 및 CL1-CL6)는 시간-정렬된 평균 비트 파형의 형태로 될 것임; 및
- 표준 심장앞 리드(V1-V6)는 상기 시간-정렬된 평균 비트 파형으로부터 계산되고, 계산된 V1-V6은 또한 시간-정렬된 평균 비트 파형의 형태로 될 것임.
평균화된 비트 파형을 형성하기 위해 획득된 ECG 신호의 그러한 평균화를 포함하는 일부 구현예에서, 초기에 획득된 원시 데이터는 평균화 후에 기각될(dismissed) 수 있다. 그러나, 순차적으로 획득된 원시 데이터의 전부 또는 적어도 일부를 저장하는 것이 바람직할 수 있다. 품질 제어를 위해 사용될 수 있다. 또한, 심장 리듬을 평가하기 위한 의료 전문가 또는 알고리즘에 의해 사용될 수 있다. 일부 심장 부정맥 상태의 경우, 비트 파형의 형태는 결정적이지 않고, 오히려 시간에 따른 파형의 리듬이다.
한 구현예에 따르면, 단계 (a)에서의 시간-정렬은 상기 (CRi - I)의 차이 및 획득된 리드(CLi) 사이의 상기 최적의 일치를 달성하기 위해 서로에 대해 획득된 리드(Cri) 및 획득된 리드(I)를 반복적으로 시프트함으로써 수행되고; 단계 (b)에서의 시간-정렬은 상기 (CLi + I)의 합과 획득된 리드(CRi) 사이의 상기 최적의 일치를 달성하기 위해 서로에 대해 획득된 리드(CLi) 및 획득된 리드(I)를 반복적으로 시프트함으로써 수행된다.
한 구현예에 따르면, 획득된 리드(I-III)로부터 시간-정렬된 리드(I-III)를 생성하는 동작은 획득된 리드(I-III)의 제3 획득된 리드를 기준으로 사용하여 획득된 리드(I-III)의 제1 획득된 리드를 획득된 리드(I-III)의 제2 획득된 리드와 시간-정렬하는 것을 포함한다. 비제한적인 예로서, 획득된 리드(II)는 획득된 리드(III)를 기준으로 사용하여 획득된 리드(I)와 시간-정렬될 수 있다. 시간-정렬은 계산된 리드(III)를 나타내는 (II - I)의 계산된 차이가 획득된 리드(III)와 최적의 일치를 이루도록 수행될 수 있다. 계산된 리드(III)는 시간-정렬된 리드(III)로서 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 시간-정렬은 상기 최적의 일치를 달성하기 위해 서로에 대해 상기 제1 획득된 리드 및 제2 획득된 리드를 반복적으로 시프트함으로써 수행될 수 있다. 다른 구현예에서, 획득된 리드(II 및 III), 또는 획득된 리드(I 및 III)는 시간-정렬을 위한 상기 제 1 및 제 2 획득된 리드로서 사용된다.
본 발명의 개념에 따른 방법의 다양한 동작 또는 단계는 임의의 순서로 수행될 수 있고, 여전히 표준 12-리드 ECG를 형성하는 것과 함께 12개의 표준 리드를 생성한다.
일부 구현예에 따르면, 시간-정렬된 리드(I)는 각각 단계 (a) 또는 단계 (b)를 수행하기 전에 생성될 수 있다. 각각 단계 (a) 또는 (b)에서의 시간-정렬은 후속적으로 시간-정렬된 리드(I)를 사용하여 수행될 수 있다. 대안으로서, 획득된 팔-기준 흉부 리드 중 전부 또는 일부를 획득된 리드(I)와 시간-정렬함으로써 시작할 수 있고, 후속적으로 시간-정렬된 리드(I-III)를 생성하는 동작을 수행하는 것도 가능하다. 이들 및 다른 가능한 변형이 아래에서 추가로 논의될 것이다.
본 발명의 개념에 따른 방법의 동작 또는 단계의 순서와 관련하여, 6개의 시간-정렬된 흉부 리드(V1-V6)의 계산은 모든 시간-정렬된 리드가 이용가능한 경우 최종 단계로서 수행될 수 있거나, 대안적으로 상기 계산은 그러한 특정 흉부 리드(Vi)를 계산하는데 요구된 시간-정렬된 리드가 이용될 수 있는 즉시 각각의 심장앞 리드(Vi)에 대해 수행될 수 있다.
시간-정렬된 리드(CRi) 또는 시간-정렬된 리드(CLi)가 관련된 시간-정렬된 표준 흉부 리드(Vi)의 계산에서 사용될 수 있으므로, 본 발명의 방법에 따른 방법의 단계 (a) 및 단계 (b)는 1 내지 6 사이의 각각의 정수 i에 대해 서로에 대한 대안이다. 일부 구현예에서, 단계 (a)만이 6개의 시간-정렬된 팔-기준 흉부 리드(CR1-CR6)를 생성하는데 사용되는 반면, 단계 (b)는 사용되지 않으며 6개의 시간-정렬된 팔-기준 흉부 리드(CL1-CL6)는 생성되지 않는다. 일부 구현예에서, 단계 (b)만이 6개의 시간-정렬된 팔-기준 흉부 리드(CL1-CL6)를 생성하는데 사용되는 반면, 단계 (a)는 사용되지 않으며 6개의 시간-정렬된 팔-기준 흉부 리드(CL1-CL6)는 생성되지 않는다. 이들 구현예의 조합 또한 가능하고, 일부 구현예에서, 단계 (a) 및 (b)는 둘 다 1 내지 6 사이의 각각의 i에 대해 수행된다.
일부 구현예에서, 12개의 팔-기준 흉부 리드(CR1-CR6 및 CL1-CL6)의 획득은 쌍으로 수행될 수 있다: 1 내지 6 사이의 정수 i에 대해, 획득된 리드(CRi) 및 획득된 CLi는 임의의 순서로 다른 것 바로 뒤에 순차적으로 측정되는 한편, 하나의 전극을 관련된 공통 흉부 위치(Ci)에 위치되게 유지하고, 따라서 2개의 측정 사이에서 흉부 전극을 이동시키지 않고 서로 바로 뒤에 임의의 순서로 리드(CRi CLi)의 각각의 쌍을 측정한다.
15개의 획득된 리드에 존재하는 정보의 중복(redundancy of information)은 잡음 감소 및/또는 감소된 획득 시간을 포함하는 추가적인 이점을 획득하는데 사용될 수 있다. 이러한 구현예는 관련된 평균화된 시간-정렬된 리드를 생성하기 위해, 동일한 리드의 관련된 계산된 버전으로 각각의 시간-정렬된 리드를 평균화하는 것을 포함할 수 있고, 그에 의해 가능한 한 많은 이용가능한 중복 정보(redundant information)를 활용할 수 있다. 이러한 평균화 기법의 세부사항 및 구체예는 아래의 상세한 설명에서 주어질 것이다.
한 구현예에 따르면, 본 발명의 방법에 따른 방법은 시간-정렬된 리드(I 및 II), 및 시간-정렬된 심장앞 리드(V1-V6)로부터 소위 프랭크 리드(Frank leads)(X, Y, 및 Z)를 수학적으로 도출함으로써 벡터심전도(vectorcardiogram; VCG)를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
ECG의 평가에서 중요한 방법은 VCG의 평가일 수 있다. VCG는 프랭크에 따라 리드(X, Y, 및 Z)를 획득하는 것을 수반하고, 이들 리드는 신체의 3개의 직교 공간 방향(좌-우, 상-하, 전-후)을 나타낸다. 프랭크 리드(X, Y, 및 Z)의 획득은 거의 수행되지 않지만, 프랭크 리드(X, Y, 및 Z)는 표준 12-리드 ECG, 더 구체적으로는 표준 사지 리드(I 및 II), 및 표준 심장앞 리드(V1-V6)로부터 수학적으로 도출될 수 있다. 추가 정보는 문헌 「Kors JA, van Herpen G, Sittig AC, van Bemmel JH., "Reconstruction of the Frank vectorcardiogram from standard electrocardiographic leads: diagnostic comparison of different methods." Eur Heart J. 1990 Dec;11(12):1083-92」에서 찾을 수 있다.
이 연구는 도출된 VCG가 프랭크 (X, Y, 및 Z) 리드와 매우 양호한 일치를 갖는다는 것을 보여주었다. 리드(X, Y, 및 Z)를 도출하기 위해 사지 리드(I, II), 및 심장앞 리드(V1-V6)를 곱하기 위한 최적의 계수를 결정하기 위해 회귀 분석을 사용하여 도출이 개발되었다. 일 구체예로서, 프랭크 리드(X)는 다음과 같이 Kors에 따른 재구성 행렬을 사용하여 계산될 수 있다:
X = 0.38 I - 0.07 II - 0.13 V1 + 0.05 V2 - 0.01 V3 + 0.14 V4 + 0.06 V5 + 0.54 V6
본 발명의 이러한 구현예에 따라 프랭크 리드를 생성할 때, 상기 계산에서 사용된 8개의 표준 리드(I, II, V1-V6)는 모두 본 발명의 방법에 의해 생성된 결과로서 시간-정렬되고, 따라서 정확한 VCG를 생성하기 위해 프랭크 리드(X, Y, Z)를 수학적으로 도출하는데 사용될 수 있다. VCG 분석은 또한 전체 12-리드 ECG에 대한 시간-정렬의 동시 정확성을 요구한다.
이러한 구현예에 의해 획득된 VCG는 VCG 또는 상기 VCG로부터 도출된 수치적 측정치를 시각적으로 검사하는 건강 관리 전문가 또는 알고리즘에 의한 임상 진단을 위해 선택적으로 사용될 수 있다. 그러나, 프랭크 리드가 이러한 진단 알고리즘을 위해 사용하기에 특히 유리한 것으로 입증되었기 때문에, 획득된 VCG는 도출된 프랭크 리드(X, Y, Z)의 형태로, 유리하게는 또한 진보된 진단 알고리즘에 의한 평가를 위해 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 개념에 의해 도출된 VCG 플롯은 아래에 입증되는 바와 같이, 동시에 기록된 표준 12-리드 ECG와의 높은 정도의 일치를 명확하게 입증하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 3개의 표준 사지 리드(standard limb leads)(I, II, III), 3개의 표준 증폭된 사지 리드(augmented limb leads)(aVR, aVL, aVF) 및 6개의 표준 심장앞 리드(standard precordial leads)(V1 내지 V6)에 의해 형성된 표준 12-리드 ECG를 생성하기 위한 시스템이 제공되되,
상기 시스템은:
2개의 전극(electrodes);
하기 동작:
- 상기 2개의 전극 사이에, '획득된 리드(I-III)'로 지칭되는, 3개의 획득된 사지 리드(acquired limb leads)(I, II, III), 및, '획득된 리드(CR1-CR6 및 CL1-CL6)'로 지칭되는, 12개의 획득된 팔-기준 흉부 리드(acquired arm-referenced chest leads)(CR1-CR6 및 CL1-CL6)를 포함하는, 15개의 ECG 리드를 획득하는 한편, 상기 2개의 전극은 피험자 신체(subject's body) 상의 상이한 위치로 순차적으로 이동하게 되는 동작, 여기서, 1 내지 6 사이의 정수 i에 대해, 획득된 리드(CR1-CR6 및 CL1-CL6)의 획득된 리드(CRi 및 CLi) 각각의 쌍은 각각, 오른팔과 왼팔 사이에서 획득된 전압차, 및 대응하는 표준 심장앞 리드(Vi)와 관련된 공통 흉부 위치(Ci)를 나타냄;
- 수학식 리드(II) - 리드(I) = 리드(III)를 사용하여, 획득된 리드(I-III)로부터, '시간-정렬된 리드(time-aligned leads)(I-III)'로 지칭되는, 3개의 시간-정렬된 사지 리드(I, II 및 III)를 생성하는 동작;
- 시간-정렬된 리드(I-III)로부터 3개의 시간-정렬된 증폭된 사지 리드(aVR, aVL, 및 aVF)를 계산하는 동작;
- 1 내지 6 사이의 정수 i에 대해,
(a) 계산된 팔-기준 흉부 리드(calculated arm-referenced chest lead)(CLi)를 나타내는 (CRi - I)의 계산된 차이(calculated difference)가 획득된 리드(CLi)와 최적의 일치를 이루도록 획득된 리드(CRi)를 획득된 리드(I)와 시간-정렬함으로써, '시간-정렬된 CRi'로 지칭되는, 시간-정렬된 팔-기준 흉부 리드(CRi)를 생성하는 동작; 또는
(b) 계산된 팔-기준 흉부 리드(CRi)를 나타내는 (CLi + I)의 계산된 합(calculated sum)이 획득된 리드(CRi)와 최적의 일치를 이루도록 획득된 리드(CLi)를 획득된 리드(I)와 시간-정렬함으로써, '시간-정렬된 CLi'로 지칭되는, 시간-정렬된 팔-기준 흉부 리드(CLi)를 생성하는 동작;
및
1 내지 6 사이의 정수 i에 대해, 시간-정렬된 심장앞 리드(V1-V6)를 형성하기 위해, 시간-정렬된 리드(I); 시간-정렬된 리드(II) 및 시간-정렬된 리드(III) 중의 하나; 및 시간-정렬된 리드(CRi) 및 시간-정렬된 리드(CLi) 중의 하나;로부터 시간-정렬된 심장앞 리드 Vi를 계산하는 동작;
을 수행하도록 구성된 적어도 하나의 처리 유닛(processing unit)을 포함하되,
상기 시간-정렬된 리드(I-III), 시간-정렬된 증폭된 사지 리드(aVR, aVL 및 aVF), 및 시간-정렬된 심장앞 리드(V1-V6)는 함께 표준 12-리드 ECG를 형성한다.
한 구현예에서, 상기 시스템은 상기 2개의 전극을 포함하고 상기 동작을 수행하도록 구성된 상기 적어도 하나의 처리 유닛을 포함하는 포터블 또는 웨어러블 단일-리드 전자 장치에 통합될 수 있다. 일부 구현예에서, 15개의 리드를 순차적으로 획득하고 그로부터 표준 12-리드 ECG를 생성하는 것과 관련된 모든 동작은 추가 외부 장치에 대한 여하한 필요성 없이 이러한 전자 장치만을 사용하여 수행될 수 있다. 전자 장치는 스마트워치, 스마트폰, 전용 ECG 장치 등일 수 있다. 상기 2개의 전극은 전자 장치에 통합될 수 있고, 예를 들어 스마트워치의 외부에 형성될 수 있거나, 또는 전자 장치로부터 분리되고 전자 장치에 유선 또는 무선으로 접속된 전극으로서 하나 또는 둘 다 형성될 수 있다. 일부 구현예에서, 전자 장치는 사용자가 명령을 제공하고 수신할 수 있는 사용자 인터페이스를 제공하기 위해, 그리고 생성된 표준 12-리드 ECG를 디스플레이하기 위해 특정 기능을 위해, 스마트폰, 태블릿, 또는 컴퓨터와 같은 적어도 하나의 외부 장치와 통신할 수 있다.
대안적인 구현예에서, 상기 시스템은 2개의 전극을 포함하는 그러한 포터블 또는 웨어러블 전자 장치에 부분적으로 통합될 수 있고, 적어도 하나의 외부 장치에 부분적으로 통합될 수 있고, 상기 전자 장치 및 상기 적어도 하나의 외부 장치는 서로 통신하도록 구성된다. 이러한 구현예에서, 적어도 외부 장치는 스마트폰, 태블릿, 컴퓨터 등, 및/또는 클라우드 서버와 같은 적어도 하나의 서버를 포함하는 적어도 하나의 외부 장치를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 처리 유닛은 본 발명의 방법의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 컴퓨터 프로그램의 명령어를 실행할 수 있고, 선택적으로 또한 사용자 명령어를 수신하고 사용자 명령어를 제공하는 것을 포함하여 리드 획득을 제어할 수 있는 중앙 처리 유닛(CPU)일 수 있다. 적어도 하나의 처리 유닛은 대안적으로 펌웨어(firmware)로서 또는 특별히 설계된 처리 유닛으로서 구현될 수 있다. 본 발명의 개념의 가장 넓은 측면에서, 적어도 하나의 처리 유닛은 "클라우드"와 같은 어느 곳에나 제공될 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 시스템은 방법 청구항 중의 임의의 것에서 정의된 바와 같은 방법의 동작을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 방법과 관련하여 위에서 논의된 이점 및 구현예는 또한 본 발명의 개념에 따른 시스템에 적용된다.
본 발명의 개념의 제3 측면에 따르면, 처리 능력을 갖는 처리 유닛 상에서 실행 가능한 프로그램을 기록한 비-일시적 컴퓨터-판독 가능 기록 매체(non-transitory computer-readable recording medium)가 제공되고, 여기서 프로그램은 전자 장치 상에서 실행될 때 방법 청구항 중의 임의의 것에 따른 방법을 수행하도록 구성되는 프로그램 코드 부분을 포함한다.
프로그램은 방법을 수행하기 위한 전용 처리 유닛일 수 있거나 컴퓨터 프로그램 제품에 기초하여 방법을 수행할 수 있는 범용 처리 유닛일 수 있는 적어도 하나의 처리 유닛에서 방법을 구현할 수 있다.
프로그램 제품은 컴퓨터-판독 가능 명령어가 저장될 수 있는 임의의 컴퓨터-판독 가능 매체와 같은 컴퓨터-판독 가능 명령어가 제공된 컴퓨터-판독 가능 매체 상에 제공될 수 있다. 그러나, 프로그램은 또한 또는 대안적으로 서버로부터 다운로드될 수 있어서, 프로그램은 다운로드되는 컴퓨터-판독 가능 명령어를 반송하는 신호로서 제공될 수 있다.
본 발명의 개념의 바람직한 구현예는 종속 청구항에서 설명된다.
본 발명의 개념, 일부 비제한적인 구현예, 및 본 발명의 개념의 추가적인 이점들은 하기 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 사지 리드(I-III)를 예시한다.
도 2는 증폭된 사지 리드(VR, aVL, aVF)를 예시한다.
도 3은 표준 흉부 전극(C1-C6)을 예시한다.
도 4는 사지 리드를 획득하도록 위치된 스마트워치를 예시한다.
도 5 및 도 6은 2개의 팔-기준 흉부 리드를 획득하도록 위치된 스마트워치를 예시한다.
도 7은 사지 리드(I-III)의 시간-정렬을 예시한다.
도 8은 팔-기준 흉부 리드(CR1-CR6, 및 CL1-CL6)의 시간-정렬을 예시한다.
도 9a 내지 도 9c는 15개의 연속 원시-데이터 획득(serial raw-data acquisitions), 및 대응하는 평균 비트 파형(average beat waveforms)을 예시한다.
도 10은 시간-정렬의 효과를 예시한다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 개념의 정확도를 나타내는 파형을 예시한다.
도 12는 본 발명의 구현예에 의해 생성된 표준 12-리드 ECG를 예시한다.
도 13은 본 발명의 구현예에 의해 생성된 3-차원 VCG 플롯이다.
도 14는 본 발명의 구현예의 동작을 예시하는 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 구현예의 동작을 예시하는 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 개념에 따른 시스템의 구현예의 개략도이다.
도 1은 사지 리드(I-III)를 예시한다.
도 2는 증폭된 사지 리드(VR, aVL, aVF)를 예시한다.
도 3은 표준 흉부 전극(C1-C6)을 예시한다.
도 4는 사지 리드를 획득하도록 위치된 스마트워치를 예시한다.
도 5 및 도 6은 2개의 팔-기준 흉부 리드를 획득하도록 위치된 스마트워치를 예시한다.
도 7은 사지 리드(I-III)의 시간-정렬을 예시한다.
도 8은 팔-기준 흉부 리드(CR1-CR6, 및 CL1-CL6)의 시간-정렬을 예시한다.
도 9a 내지 도 9c는 15개의 연속 원시-데이터 획득(serial raw-data acquisitions), 및 대응하는 평균 비트 파형(average beat waveforms)을 예시한다.
도 10은 시간-정렬의 효과를 예시한다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 개념의 정확도를 나타내는 파형을 예시한다.
도 12는 본 발명의 구현예에 의해 생성된 표준 12-리드 ECG를 예시한다.
도 13은 본 발명의 구현예에 의해 생성된 3-차원 VCG 플롯이다.
도 14는 본 발명의 구현예의 동작을 예시하는 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 구현예의 동작을 예시하는 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 개념에 따른 시스템의 구현예의 개략도이다.
도 1은 3개의 표준 사지 전극 위치 RA, LA, LL를 도시하고, 또한 3개의 표준 사지 리드(I-III)가 이들 전극 사이에서 어떻게 측정되는지를 예시한다. AHA 표준에 따르면, 사지 리드(I-III)는 다음과 같이 측정된다:
I = 전위차 LA - RA
(1)
II = 전위차 LL - RA
(2)
III = 전위차 LL - LA
(3)
도 2는 3개의 표준 증폭된 리드(aVF, aVL 및 AVR)를 도시한다. 3개의 사지 리드(I-III)가 물리적 전극들 사이에서 측정되지만, 증폭된 사지 리드(aVR, aVL 및 aVF) 각각은 3개의 전극(RA, LA 및 LL) 중의 관련된 하나와, 2개의 대향 전극(opposing electrodes)의 평균을 나타내는 관련된 가상 전극(associated virtual electrode)("골드버거 중앙 단자(Goldberger central terminal)"로 지칭됨) 사이에서 측정된다. 증폭된 사지 리드(aVR, aVL, 및 aVF)는 다음과 같이 AHA 표준에 따라 계산되며, 단순화를 위해 상기 수학식 (1) 내지 (3)을 사용한다:
aVF = LL - (LA + RA)/2 = ( II + III )/2
(4)
aVL = LA - (RA + LL)/2 = ( I - III )/2
(5)
aVR = RA - (LA + LL)/2 = -( I + II )/2
(6)
도 3은 표준 12-리드 ECG에서 6개의 표준 심장앞 리드(V1-V6)를 측정하기 위해 사용되는 6개의 표준 흉부 전극 위치(C1 내지 C6)를 도시한다. 상기 증폭된 사지 리드에 대해 설명된 바와 같이, 6개의 표준 심장앞 리드(V1-V6) 각각은 물리적 전극(C1 내지 C6) 중의 관련된 하나와 하나의 가상 전극 사이에서 측정된다. 심장앞 리드(V1-V6)에 대해, RA, LA 및 LL에서 3개의 측정된 전위의 평균을 계산함으로써 얻어진, 윌슨 중앙 터미널(WCT)로 지칭되는 공통 가상 전극이 사용된다:
WCT = (RA + LA + LL)/3
(7)
각각의 표준 심장앞 리드(Vi)(i = 1 내지 6)는 다음과 같이 계산된다:
Vi = 전위차 Ci - WCT
(8)
따라서, 표준 12-리드 ECG를 형성하는 12개의 표준 리드 중의 9개는 가상 전극으로부터 계산되고, 이들은 차례차례 2개 이상의 측정된 전위로부터 계산된다. 이러한 사실은, 임의의 계산이 시간-동기화된 리드 상에서 수행되어야 하기 때문에, 단일-리드 장치를 사용할 때의 주요 도전 과제를 나타낸다. 비동기식, 순차적으로 획득된 데이터만이 존재하는 경우, 계산은 동기식 데이터를 필요로 하기 때문에, 임상적으로 신뢰할 수 있는 결과를 얻기 위해 시간-정렬이 중요해진다. 종래의 동기식 ECG 기계에서, 모든 계산이 동기식 측정된 신호에 대한 기록 기간 동안 연속적으로 수행될 수 있기 때문에, 그러한 문제는 발생하지 않는다. 아래에 설명되는 바와 같이, 비동기식 ECG 신호로부터 충분히 시간-동기화된 신호(time-synchronized signals)를 얻는 것은 매우 어렵다. 가장 작은 부정확한 시간-시프트, 즉 시간-정렬 불량(time-misalignment)조차도 부정확하고, 잠재적으로 잘못된 및 유용하지 않은 ECG를 초래하는 주목할만한 효과를 생성할 수 있다. 비동기식 순차 데이터로부터 다중-리드 ECG를 생성하기 위한 종래 기술의 시도에서, 제안된 방법은 특히 표준 심장앞 리드(V1-V6) 및 WCT에 대한 도전을 피하고, 대신에 ECG에서 직접 측정된(계산되지 않은) 더 적은 비표준 리드를 사용하는 것이었다. 이러한 해결책으로부터 초래되는 편차는 상술한 VCG 분석에서 상술되었다.
본 발명의 개념의 일 부분은 심장앞 리드(V1-V6) 중의 각각의 하나가 대응하는 흉부 전극(Ci)과 팔 전극 사이의 전위차 측정의 관점에서 표현될 수 있다는 사실에 기초한다:
예를 들어 표준 심장앞 리드(V1)는 다음과 같이 계산될 수 있다:
V1 = C1 -WCT = C1 - (LA + LL + RA)/3 = (3 * C1 - LA - LL - RA)/3 =
(3 * (C1 - RA) - (LA - RA) - (LL - RA))/3 =
(C1 - RA) - ((LA - RA) + (LL - RA))/3 = CR1 - (I + II)/3
여기서
CR1 = C1 - RA
이다.
따라서, 1 내지 6 사이의 정수 i에 대해, 표준 심장앞 리드(V1-V6) 각각의 심장앞 리드(Vi)는 다음과 같이 측정된 리드(CRi, I 및 II)로부터 계산될 수 있다:
Vi = CRi - (I + II)/3
(9)
여기서
CRi = Ci - RA
(10)
이다.
본 개시에서, RA와 C1-C6 사이에서 측정된 리드(CR1-CR6)는 "팔-기준 흉부 리드"로 지칭된다. LA와 C1-C6 사이에서 측정된 리드(CL1-CL6)는 또한 "팔-기준 흉부 리드"로 지칭된다.
본 발명의 개념은 부분적으로, 3개의 획득된 리드(CR1, I 및 II)가 정확하게 시간-정렬될 수 있다면, 상기 수학식 (9) 및 (10)을 사용하여 순차적으로 획득된 비동기식 리드로부터 표준 12-리드 ECG의 표준 심장앞 리드(V1-V6)를 "합성"할 수 있다는 통찰에 기초한다.
그러나, QRS 콤플렉스의 피크에 기초하여 평균화된 비트의 시간-정렬을 사용하여 획득된 ECG 신호를 시간-정렬하기 위한 시도는 실패할 것이다. QRS 피크가 상이한 리드에서 상이한 시점에서 발생하기 때문에 QRS 콤플렉스의 피크는 시간-정렬을 위한 시간 기준으로서 사용될 수 없다. 따라서, QRS 콤플렉스의 피크를 사용하는 것은 부정확한 시간-정렬 및 결과적으로 심장앞 리드(V1-V6)의 부정확한 계산을 초래할 것이다.
본 발명의 개념은 또한 부분적으로, 비-표준 리드로부터 정보의 중복, 즉 순차적으로 획득된 팔-기준 흉부 리드(CR1-CR6) 및 순차적으로 획득된 팔-기준 흉부 리드(CL1-CL6) 둘 다로부터의 정보의 중복이 사용되는 경우, 순차적으로 획득된 비동기식 리드로부터 표준 12-리드 ECG의 표준 심장앞 리드(V1-V6)를 "합성"하는 것이 가능하다는 통찰에 기초한다.
본 발명의 개념은 시간-정렬의 동작 및 계산의 동작을 수반한다. 이들 동작은 다양한 순서로 수행될 수 있다. 이제, 도 4 내지 도 8 및 도 9a 내지 도 9c를 참조하여, 제1 비-제한적 구현예가 설명될 것이며, 여기서 순차적 획득은 2개의 전극, 디스플레이, 처리 유닛, 및 처리 유닛 상에서 실행될 때 하기에서 설명되는 동작을 수행하도록 구성되는 프로그램(앱)을 포함하는 단일-리드 전자 장치, 여기서는 스마트워치(10)의 형태를 사용함으로써 수행된다. 제1 전극은 스마트워치의 후방 측면 상에 위치되고, 제2 전극은 크라운(12), 및/또는 프레임, 및/또는 스마트워치(10)의 몇몇 다른 명확하게 터치가능한 부분에 의해 형성된다. 제2 전극의 모든 변형은 집합적으로 본원에서 "크라운"으로 지칭될 것이다.
15개의 특정 리드가 순차적으로 획득된다: 3개의 사지 리드(I-III), 6개의 팔-기준 흉부 리드(CR1-CR6), 및 6개의 팔-기준 흉부 리드(CL1-CL6). 도 9a 내지 도 9c는 15초의 기간 동안 피험자로부터 기록된 15개의 파형을 우측에 도시한다. 이는 본 발명의 개념에 따라 표준 12-리드 ECG를 형성하기 위한 시간-정렬 및 계산을 수행하는데 필요한, 하나의 대표적인 피험자로부터의 15개의 순차적인 획득으로부터의 원시 데이터이다. 작은 원은 도 9a 내지 도 9c에 좌측에 도시된 평균 비트 파형을 형성하기 위한 기록을 정렬하는데 사용되는 QRS 콤플렉스의 최대 편향의 검출을 나타낸다.
이러한 비제한적 구현예에서, 사지 리드(I-III)는 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이 먼저 기록된다. 스마트워치(10)는 초기에 전극 위치(LA)와 접촉하는 스마트워치의 후방측 상의 제1 전극을 갖는 피험자의 좌측 손목에 부착되거나 그 상에 유지된다. 오른손 검지 손가락은 크라운(12)과 접촉하여 회로를 폐쇄한다. 제2 전극 위치는 전극 위치(RA)에 대응한다. 사지 리드 I(LA-RA)는 후속 평균화를 위해 적어도 하나의 심장 박동, 바람직하게는 복수의 심장 박동을 나타내는 기간 동안 기록된다. 도시된 경우에, 모든 리드는 15초의 기간 동안 기록되었다. 그 후, 사지 리드(II) 및 사지 리드(III)는 각각 전극 위치(LA 및 LL)와 접촉하는 그 후방측 전극을 갖는 스마트워치(10)를 유지함으로써 기록된다. 리드(II)(LL-RA)를 측정하기 위해, 오른손은 크라운(12)과 접촉하여 유지되고, 리드(III)(LL-LA)를 측정하기 위해, 왼손은 크라운(12)과 접촉하여 유지된다. 전극 위치(LL)는 도 7에 파선 전극 위치로 도시된 바와 같이, 왼쪽 다리(발목, 무릎) 또는 복부의 하부 좌측 상의 임의의 위치에 있을 수 있다. 이러한 방식으로, 3개의 순차적으로 획득된 사지 리드(I-III)가 획득되고 스마트워치(10)의 메모리에 저장된다. 순차적으로 획득된 데이터는 도 9a에서 우측에 도시된다.
후속적으로, 12개의 팔-기준 흉부 리드(CR1-CR6 및 CL1-CL6)는 도 5, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 순차적으로 측정된다. 도 5를 참조하면, 사용자는 초기에 회로를 폐쇄하기 위해 전극 위치(C1)에서 흉부와 접촉하는 후방측 전극(rear-side electrode), 및 크라운(12)(제2 전극)과 접촉하는 오른손에 스마트워치(10)를 착용한다. 이러한 위치에서, 리드(CR1=C1-RA)(도 8)가 기록된다. 그 후, 도 6에 도시된 바와 같이 스마트워치(10)를 동일한 위치에 유지하면서, 사용자는 대신에 전극(LA)과 전극(C1) 사이에 리드(CL1)(도 8)를 기록하기 위해 크라운(12)을 왼손과 접촉한다. 이 절차는 모든 리드 쌍(CRi 및 CLi)의 순차적인 기록을 위해 반복된다. 이러한 방식으로, 12개의 암 기준 흉부 리드(CR1-CR6 및 CL1-CL6)가 순차적으로 기록되어 스마트워치(10)의 메모리에 저장된다. 기록된 파형은 도 9b 및 도 9c에서 우측에 도시된다.
수행될 시간-정렬 및 계산의 정확도를 최적화하기 위해, 도 9a 내지 도 9c에서 우측에 도시된 15개의 획득된 리드 각각에 대한 평균 비트 파형을 생성하는 것이 유익하다. 프로그램은 바람직하게는 실행될 때 이러한 평균화를 수행하도록 구성된다. 평균화는 모든 비트를 QRS 콤플렉스(기록된 데이터에서 작은 원으로 표시됨)의 피크에 정렬함으로써 수행되어, 각각의 획득된 리드에 대한 대응하는 평균화된 비트 파형을 형성할 수 있다. 결과적인 15개의 평균화된 비트 파형은 도 9a 내지 도 9c에서 좌측에 도시되고, 후속 시간-정렬 및 계산을 위해 사용된다. 목표-비트 표준 12-리드 ECG를 형성하는 결과적인 12개의 표준 리드 각각은 또한 비트 파형의 형태일 것이다. 전술한 바와 같이, QRS 콤플렉스의 피크를 사용하는 이러한 시간-정렬은 평균화를 위해 공통 리드의 비트 파형을 정렬하기 위해서만 상이한 리드를 서로 시간-정렬하는데 사용될 수 없다는 점에 유의해야 한다.
수학식 (11)에 기초하여, 시간-정렬된 사지 리드(I-III)를 형성하는데 사용될 수 있는 획득된 사지 리드(I-III)의 정보의 중복이 존재한다:
리드 III = 리드 II - 리드 I
(11)
수학식 (11)은 도 7에서의 (I + III = II)의 베터 합으로 볼 수 있다. 리드(III)는 리드(II) - 리드(I)로 계산될 수 있지만, 순차적으로 획득된 리드(I)와 리드(II) 사이의 시간-시프트는 알려지지 않는다. 일부 구현예에서, 이러한 뺄셈은 계산된 리드(III)와 획득된 리드(III) 사이의 최적의 일치가 달성될 때까지 I와 II 사이의 시간-정렬을 반복적으로 시프트하면서 수행될 수 있다. 워치(watch)의 프로그램은 이러한 시간-정렬을 수행하도록 구성될 수 있다. 계산된 리드(III)와 획득된 리드(III) 사이의 차이는 리드(I)와 리드(II) 사이의 최적의 시간-정렬이 달성되었을 때 최소가 될 것이다. 구체예로서, 획득된 리드(I)는 기준으로서 사용될 수 있는 반면, 획득된 리드(II)는 시간-시프트된다. 이러한 방식으로, 시간-정렬된 리드(I 및 II)가 형성될 수 있다. 시간-정렬된 리드(III)는 상기 수학식 (11)을 사용하여 계산될 수 있다. 평균화된 비트 파형이 생성되는 본 구현예에서, 시간-정렬 및 계산은 평균화된 비트 파형에 대해 수행되고, 결과적인 시간-정렬된 리드(I-III)는 도 9a에서 좌측에 도시된 바와 같이 비트 파형의 형태가 될 것이다.
상기 수학식 (4) 내지 (6)을 사용하여, 시간-정렬된 증폭된 리드(aVR, aVL, 및 aVF)는 정확하게 시간-정렬된 리드(I-III)로부터, 워치의 처리 유닛에 의해 계산된다. 계산된 증폭된 리드(aVR, aVL, 및 aVF)는 또한 비트 파형의 형태가 될 것이다.
물리적 전극들 사이에서 측정되는 표준 사지 리드(I-III)를 갖는 상황과는 달리, 표준 심장앞 리드(V1-V6)는 종래의 ECG 기계를 사용할 때 상기 수학식 (7) 및 (8)에 따라 가상 WCT로부터 통상적으로 계산된다. 그러나, 6개의 팔-기준 흉부 리드(CR1-CR6) 및 6개의 팔-기준 흉부 리드(CL1-CL6)를 둘 다 순차적으로 기록함으로써 획득된 정보의 특정 중복으로 인해, 정확한 시간-정렬을 수행하는 것이 가능하며, 이는 결국 높은 수준의 정확도로 시간-정렬된 리드로부터 6개의 표준 심장앞 리드(V1-V6)를 정확하게 계산하는 것을 가능하게 한다.
한 구현예에서 및 도 8을 참조하여, 시간-정렬된 리드(I)와 획득된 팔-기준 리드(CR1) 사이에서, 획득된 리드(CL1)를 정렬 기준으로서 사용하고, 수학식 CL1 = CR1 - I를 사용하여 시간-정렬이 수행된다.
CL1은 II 및 III과 이미 시간-정렬된 리드(I)에 대해 시간-시프트될 수 있다. 모든 쌍들(CRi 및 CLi)을 사용하여 유사한 시간-정렬을 수행함으로써, 6개의 시간-정렬된 리드(CR1-CR6)가 하기 수학식(i = 1 내지 6)을 사용하여 형성될 수 있다:
CLi = CRi - I
(12)
6개의 획득된 팔-기준 흉부 리드(CR1-CR6) 중의 각각의 하나의 CRi의 시간-정렬은 획득된 CRia의 시간-정렬을 반복적으로 시프트함으로써 수행될 수 있고, 여기서 아래 첨자 a는 계산된 리드(CLic) 사이의 차이까지 이미 시간-정렬된 획득된 리드(Ia)에 관하여 획득된 리드를 나타내고, 아래 첨자 c는 하기 수학식으로서 CRia 및 Ia의 획득된 값들로부터 계산된 리드를 나타내고, CLia의 획득된 기준 값 및 CLia는 최소이다.
CLi
c
= CRi
a
- I
a
(13)
처리 유닛에 의해 수행된 상기 시간-정렬들 및 계산에 후속하여, 3개의 시간-정렬된 리드(I 및 II), 및 6개의 시간-정렬된 리드(CR1-CR6)가 이제 이용가능하다. 이들 리드 모두가 서로 시간-정렬되기 때문에, 이들은 계산을 위해 사용될 수 있다. 상기 수학식 (9)(Vi = CR1 - (I + II)/3)를 사용하면, 6개의 시간-정렬된 표준 심장앞 리드(V1-V6)가 이제 시간-정렬된 I, 시간-정렬된 II 및 시간-정렬된 CR1-CR6로부터 처리 유닛에 의해 계산될 수 있다.
순차적 데이터로부터 표준 심장앞 리드(V1-V6)를 생성하는 공정은 표준 사지 리드(I-III)를 시간-정렬하는 처리와 상이하다는 점에 유의할 수 있다. V1-V6을 생성할 때, 시간-정렬은 12개의 표준 리드의 세트의 부분이 아닌 12개의 순차적으로 획득된 리드를 사용하여 수행된다. V1-V6 각각의 심장앞 리드(Vi)를 획득하기 위해, 본 발명의 개념은 관련된 흉부 전극(Ci) 상의 2개의 측정 및 표준 ECG의 부분을 형성하지 않는 리드의 획득을 사용한다.
도 12는 도 9a-9c에서 초기에 비동기적인 15개의 획득된 리드로부터 생성된, 3개의 시간-정렬된 표준 사지 리드(I-III), 3개의 시간-정렬된 표준 증폭된 리드(aVR, aVL, 및 aVF), 및 6개의 시간-정렬된 표준 심장앞 리드(V1-V6)에 의해 형성된, 본 발명의 방법에 의해 획득된 표준 12-리드 ECG의 구체예를 예시한다. 도 12의 12개의 표준 리드 중의 각각의 표준 리드는 평균화된 비트 파형의 형태이다. 도 12에서 ECG의 하단에서, 한 구현예에서, 다수의 심장 박동을 커버하는 기간에 걸쳐 측정된 바와 같은 획득된 사지 리드(II)가 또한 포함된다. 다른 구현예는 또한 또는 대안적으로, 다수의 심장 박동을 커버하는 기간에 걸쳐 획득된 15개의 리드의 임의의 조합을 디스플레이할 수 있다.
본 발명의 개념의 범위 내에서, 심장앞 리드(V1-V6)는 수학식 (9)의 변형을 사용하여 계산될 수 있다. 첫째, 수학식 (11)에 따른 리드(II)와 리드(III) 사이의 관계로 인해, 리드(II)와 리드(III) 중의 임의의 것이 Vi 계산에 사용될 수 있다. 또한, 상기 수학식 (12)에 따른 리드(CLi)와 리드(CRi) 사이의 관계로 인해, CLi와 CRi 중의 임의의 것이 Vi를 계산하는 데 사용될 수 있다.
구체예로서, 청구항 1에서 단계 (b)를 사용하여, 6개의 표준 심장앞 리드(V1-V6) 중의 하나 이상이 기준으로서 CR1-CR6 및 하기 수학식을 사용하여 리드(CL1-CL6)를 시간-정렬된 리드(I)와 대신 시간-정렬하고, 계산된 리드(CRic)(획득된 CLia + 시간-정렬된 획득된 Ia의 합으로서 계산됨)와 획득된 CRia 사이의 차이가 최적 정렬을 나타내는 최소가 될 때까지 시간-정렬된 리드(I)에 대해 각각의 획득된 리드(CLia)를 시간-시프트함으로써 계산될 수 있다.
CRi = CLi + I
(12')
따라서, 임의의 수의 6개의 심장앞 리드(V1-V6)가 또한 시간-정렬된 CLi 및 시간-정렬된 III 및 I로부터 하기 수학식과 같이 계산될 수 있다:
Vi = CLi - (III - I)/3
(14)
또한, 심장앞 리드(V1-V6) 중의 각각의 하나가 전술한 바와 같이 CRi 또는 CLi의 시간-정렬된 획득된 버전으로부터, 또는 CRi 또는 CLi의 시간-정렬된 계산된 버전으로부터 계산될 수 있다.
예를 들어 상기 구체예에서 설명된 바와 같이 Vi을 계산하기 위해 시간-정렬된 획득된 CRi를 사용하는 것의 대안으로서, 수학식 (14)을 사용하여 CLi의 시간-정렬된 계산된 버전으로부터 Vi를 계산하는 것이 가능하며, 여기서 시간-정렬된 CLi는 단계 (a)에서 얻어진 시간-정렬된 CRi 및 시간-정렬된 I로부터 계산된다. 동일한 방식으로, 각각의 Vi가 또한 CRi의 시간-정렬된 계산된 버전으로부터 계산될 수 있으며, 여기서 시간-정렬된 CRi는 단계 (b)에서 획득된 시간-정렬된 획득된 CLi 및 시간-정렬된 I로부터 계산된다.
시간-정렬 및 계산의 순서는 필수적이지 않으며, 본 발명의 개념은 계산이 요구된 시간-정렬된 값들에 대해 수행되는 한 모든 가능한 순서를 커버하는 것으로 간주된다.
대안으로서, 리드(I)의 시간-정렬 및 팔-기준 흉부 전극으로 시작하고, 그 후에 시간-정렬된 리드(I-III)를 생성하는 것이 가능하다.
6개의 심장앞 리드(V1-V6)의 계산은 모든 시간-정렬이 수행되었을 때 수행될 수 있다. 대안으로서, 각각의 심장앞 리드(Vi)는 Vi의 계산에 필요한 대응하는 시간-정렬된 리드가 형성되자마자 계산될 수 있다.
일부 구현예에서, 15개의 획득치 모두는 임의의 평균화, 시간-정렬 및 계산이 수행되기 전에 수행될 수 있다. 다른 구현예에서, 시간-평균화, 시간-정렬 및 계산의 행위 중 하나 이상은 각각의 행위에 필요한 데이터가 이용 가능하면 수행될 수 있다.
다음으로 도 10을 참조하면, 도 10은 시간-정렬된 값으로부터 정확하게 계산된 값을 후속적으로 달성하기 위해 매우 정확한 시간-정렬을 획득하는 것이 얼마나 중요한지를 예시한다. 도 10에서 비트 파형은 본 발명의 개념을 사용하여 피험자에 대한 발명자에 의해 수행된 연구로부터 획득되었다. 각각의 비트 파형은 1000ms의 기간에 걸쳐 도시된다. 도 10은 획득된 리드(CL1a)와 획득된 리드(Ia) 사이에서 0 내지 8 ms의 범위 내에서 시간-시프트를 약간 변경하는 효과를 예시한다. 도 10에서, 아래 첨자 "a"는 "획득된"을 의미하고, 아래 첨자 "c"는 계산된 것을 의미한다.
도 10에서 제1 행은 획득된 리드(Ia)를 도시한다. 제2 행은 획득된 리드(CL1a)를 도시한다. 제3 행은 수학식 (12)에 따라 계산된 리드(CR1c = Ia + CL1a)를 도시한다. 제4 행은 획득된 리드(CR1a)를 도시한다. 2개의 최상부 행에서 획득된 리드(CL1a)를 획득된 리드(Ia)와 시간-정렬시킬 때, 계산된 리드(CR1c)는 획득된 리드(CR1a)와 가능한 한 가깝게 일치해야 하고, 즉 그 사이의 차이(CR1a - CR1c)는 가능한 한 작아야 한다. 도 10에서 제5 행은 1 ms의 단계에서 상이한 시간-시프트에 대한 차이(CR1a - CR1c)를 도시한다. 다른 실시예에서, 시간-시프트는 시간-정렬을 최적화하기 위해 1 ms보다 더 짧거나 더 긴 간격일 수 있다. 이러한 구체예에서, 최적의 시간-정렬은 4 ms의 시간-시프트에 대해 달성되고, 그 결과 제5 행에서 차이가 효과적으로 0이 된다. 단지 하나 또는 수 밀리초만큼의 부정확한 시간-시프트(전체 파형이 약 1000 밀리초 길이라는 것을 염두에 두고)는 예를 들어 제 5 행에서 가장 우측 및 가장 좌측 파형에서 도시된 바와 같이, 눈에 띄는 부정확한 매치를 생성한다. 따라서, 시간-정렬에서 가장 약간의 부정확한 시간-시프트조차도 부정확하게 계산된 값(Vi)을 생성할 수 있다. 따라서, 4 ms의 시간-시프트에 대해 획득된 거의 제로 값은 가장 정확하게 계산된 리드(V1)을 생성할 것이다.
도 9a 내지 도 9c에서와 같이 동일한 피험자로부터의 사지 리드(I, II, III, aVR, aVL, 및 aVF)를 도시하는 도 11a 및 도 11b를 참조한다. 이는, 한편으로, 본 발명의 개념에 따른 15개의 리드의 연속 획득(serial acquisitions) 및 후속 정렬 및 계산으로부터의 결과를, 다른 한편으로, 모두 12개의 리드의 통상적인 동시 획득의 결과와 비교하는, 본 발명자에 의해 수행된 연구로부터의 결과이다.
"12-리드 동시 획득 1" 및 "12-리드 동시 획득 2"로 라벨링된 처음 2개의 열(columns)은 "트루(true)" 리드를 나타내는, 동기식의 통상적인 12-리드 ECG 기계에 의해 기록된 2개의 별개의 동시 획득을 도시한다. 제3 열 "정확하게 정렬된, 동기식 획득"은, 동일한 피험자로부터의 도 9a 내지 도 9c로부터의 순차적인 획득에 기초하여, 본 발명의 개념에 따라 시간-정렬 및 계산을 수행함으로써 본 발명의 개념에 의해 획득된 결과를 도시한다. 제4 열 "R-파 정렬된(R-wave aligned), 동기식 획득"은, 시간-정렬이 본 발명의 개념에 따라 수행되지 않았을 때 획득된 "정렬되지 않은" 결과를 도시하지만, 획득된 리드를 시간-정렬하기 위한 기준으로서 QRS 콤플렉스의 최대 편향만을 사용한다. 가장 눈에 띄는 차이는 예를 들어 V1, V2, 및 V3에 대해 원에 의해 강조된다. 도 11a 및 도 11b는 또한 2개의 제1 열에서 "트루" 리드와 본 발명의 개념에 의해 획득된 결과 사이의 우수한 매치를 명확하게 도시한다.
도출된 벡터 심장 조영(vectorcardiography; VCG)
상기 표 I은 VCG에 대한 도출된 프랭크 리드(X, Y, 및 Z)를 계산하기 위해 리드(I, II, 및 V1-V6)의 값을 곱하고 합하는 계수를 나타내는 Kors에 따른 행렬이다. 따라서, 프랭크 리드(X, Y 및 Z)는 모두 시간-정렬되기 때문에 본 발명의 개념을 사용하여 생성된 8개의 표준 리드(I, II, 및 V1-V6)로부터 수학적으로 도출(계산)될 수 있다. 따라서, 본 발명의 개념은 또한 순차적으로 획득된 ECG 신호에 대해 VCG 분석을 수행할 수 있게 하고, 그 결과 VCG 리드에 기초한 발전된 진단 알고리즘을 또한 가능하게 한다.
예를 들어 프랭크 리드 X는 상기 행렬을 사용하여 다음과 같이 계산될 수 있다:
X = 0.38 I - 0.07 II - 0.13 V1 + 0.05 V2 - 0.01 V3 + 0.14 V4 + 0.06 V5 + 0.54 V6
도 11c 및 도 13은 본 발명의 개념에 의해 획득된 리드(I, II, 및 V1-V6)로부터 리드(X, Y, 및 Z)를 생성하는 결과를 나타낸다. QRS 시간-정렬이 사용되지 않을 때 리드(Z)에서 미묘한 편차가 특히 주목된다. 그러나, 본 발명에 의해 획득된 실질적인 이점은 그래픽 VCG 플롯에서 아마도 훨씬 더 잘 인식된다.
도 13은 도 11c에서 도출된 (X, Y, 및 Z) 리드의 3차원 플롯을 나타낸다. 도 11c에서와 동일한 라벨이 사용된다. 처음 2개는 12-리드 ECG의 별개의 동시 획득을 사용한 결과를 나타낸다. 더 두꺼운 실선으로 그려진 곡선은 본 발명의 개념에 따른 순차적 획득에 기초한 시간-정렬 및 계산으로부터 획득된 결과를 나타낸다. 파선으로 그려진 제4 곡선은 QRS 콤플렉스의 최대 편향만으로 그리고 본 발명의 개념을 사용하지 않고 시간-정렬이 수행되었을 때 "정렬되지 않은" 결과를 나타낸다. 도 13의 VCG 분석은 본 발명의 개념(실선 흑색 라인)이 진정한 기준 값과 어떻게 우수한 일치를 나타내는지 명확하게 입증하는 반면, 파선 곡선은 실질적인 차이를 나타낸다.
선택적인 추가 평균화
요약 섹션에서 언급된 바와 같이, 15개의 획득된 리드에 존재하는 정보의 중복은 리드의 획득된 버전 및 계산된 버전을 평균화함으로써, 잡음 감소 및/또는 감소된 획득 시간을 포함하는 추가적인 이점을 획득하기 위해 선택적으로 사용될 수 있고, 그에 의해서 가능한 한 많은 모든 이용가능한 중복 정보를 활용한다. 평균화는 적어도 하나의 처리 유닛에 의해 수행된다. 이 기술을 사용하는 구체예로서 아래에 주어진 설명 및 계산에서, 획득된 리드는 첨자 "a"에 의해 식별되고, 계산된 리드는 첨자 "c"에 의해 식별되는 한편, 결과적인 평균화된 리드는 언더스코어(underscore)에 의해 식별된다:
리드
X
= (리드 X
a
+ 리드 X
c
)/2
리드(III)에 대해, 이러한 추가적인 평균화는 다음과 같이 수행될 수 있다: 만약 Ia 및 IIa가 시간-정렬된 Ia 및 시간-정렬된 IIa를 형성하기 위한 기준으로서 IIIa를 사용하여 시간-정렬되면, 계산된 시간-정렬된 리드(IIIc)는 후속적으로 다음과 같이 계산될 수 있다:
시간-정렬된 III
c
= 시간-정렬된 II
a
- 시간-정렬된 I
a
리드(III)의 2개의 버전, 즉 하나의 획득된 버전(IIIa) 및 하나의 계산된 버전(IIIc) 둘 다가 이용가능하다.
2개의 버전이 서로 시간-정렬되기 때문에, 이들은 다음과 같이 평균화될 수 있다:
III
= (III
a
+ III
c
)/2
얻어진 평균화된 리드(III)는 정보의 중복을 사용함으로써 얻어졌고 더 낮은 잡음 레벨을 나타낼 수 있다.
평균화된 리드(I)는 먼저 기준으로서 Ia를 사용하여 IIa 및 IIIa를 시간-정렬하고, 그 후에 시간-정렬된 IIa 및 IIIa로부터 시간-정렬된 Ic를 계산하고, 마지막으로 평균화된 I = (Ia + IIc)/2를 계산함으로써 동일한 방식으로 계산될 수 있다.
평균화된 리드(II)는 동일한 방식으로 계산될 수 있다.
평균화된 증폭된 리드(aVR, aVL 및 aVF)는 획득된 리드(I 및 II, II 및 III, 또는 I 및 III)의 임의의 2개의 조합으로부터 생성된 증폭된 리드를 평균화함으로써 계산될 수 있다. 대안적으로, 리드(aVR, aVL 및 aVF)는 상기 평균화된 리드(I, II 및 III)를 사용할 때 이들 리드를 계산한 결과일 것이다.
각각의 평균화된 심장앞 리드(Vi)는 Vi = CRi - (I + II)/3으로서 평균화된 CRi, I 및 II로부터 계산될 수 있다. 대안으로서, 수학식 (14) 및 CLi가 대신 사용될 수 있다. 이러한 구체예에서, 평균화된 CRi는 획득된 버전 및 CRi의 계산된 버전의 평균으로서 다음과 같이 계산될 수 있다:
CRi
= (CRi
a
+ CRi
c
)/2
계산된 버전(CRic)는 수학식 (10)을 사용하여 다음과 같이 계산될 수 있다:
CRi = Ci - RA
그 후, 각각의 평균화된 Vi는 수학식 (9)를 사용하여 계산될 수 있다:
Vi
=
CRi
- (
I
+
II
)/3
이러한 평균화 기법 및 획득된 신호에서의 정보의 중복을 모두 사용함으로써, 획득 시간은 동일한 레벨에서 잡음을 유지하면서 단축될 수 있다. 구체예로서, 각각이 단지 약 5초 길이인 순차적 획득으로부터 표준 12-리드 ECG를 생성하는 것이 가능할 수 있다. 명백하게, 단축된 획득 시간은 ECG 획득치들이 순차적으로 기록되어야 할 때 특히 유익하다.
실시예 I
도 14는 본 발명의 개념의 실시예에 따른 표준 12-리드 ECG를 생성하기 위한 동작의 시퀀스를 포함하는 흐름도를 예시한다. 이 실시예에서, 15개의 순차적으로 획득된 ECG 리드로부터 표준 12개의 ECG 리드를 생성하기 위한 모든 시간 정렬 및 계산은 도 4 내지 도 6의 스마트워치(10)와 같은 스마트워치에서 수행될 수 있다. 그러나, 선택적으로, 스마트워치는 향상된 사용자 경험 및 기능성을 제공하기 위해 스마트폰, 태블릿, 컴퓨터 등에 연결될 수 있다. 스마트워치(10)는 사용자 인터페이스, 적어도 하나의 처리 유닛, 및 흐름도에 예시된 단계를 수행하도록 구성된, "워치 앱(watch app)"이라고 지칭되는 프로그램을 구비하는 비-일시적 컴퓨터-판독가능한 기록 매체를 갖는다.
제1 단계에서, 사용자는 워치 앱을 오픈한다(open). 이 시점에서, 사용자는 도 4에 도시된 바와 같이 하나의 손목 상에 스마트워치를 착용하고 있을 수 있는 비-제한적인 예로서 있을 수 있다. 사용자 인터페이스 상에서(또는 연결된 스마트폰 등 상에서), 사용자는 "기록 12-리드 ECG(Record 12-lead ECG)"하는 것을 선택함으로써 절차를 개시한다. 상기 워치는 다음 획득을 위해 워치 및 손을 포지셔닝하기 위한 가시적 및/또는 청각적 명령을 제공한다. 스마트폰 등이 스마트워치와 통신하는 경우, 스마트워치를 위치시키기 위한 명령어, 예를 들어 그래픽 명령어를 제공할 수도 있다. 예를 들어 제1 명령어는 리드(I)의 획득을 위해 도 4에 도시된 바와 같이 워치를 유지하는 것일 수 있다. 그 후, 사용자는 제1 획득을 시작하도록 워치 "다음"을 지시한다. 비제한적인 예로서, 이것은 디스플레이 상의 버튼을 누르거나, 물리적 버튼을 누르거나, 가청 명령어(audible instructions)를 제공하거나, 다른 방식으로 수행될 수 있다. 워치는 미리 결정된 기간에 걸쳐 제1 리드의 획득을 수행한다. 획득 동안, ECG 신호 품질은 선택적으로 워치의 디스플레이 상에 제시될 수 있다. 이것은 사람이 ECG를 기록하는 것을 도울 수 있거나 또는 사람이 그것을 완전히 하고 있는 제2 사람(의사, 간호사, 의약품, 다른 의료 전문가, 다른 보조자 등)을 보는 데 유익할 수 있다. 각각의 획득의 종료 시에, 획득된 ECG 신호는 워치의 메모리에 저장된다. 위의 시퀀스는 도 14에 예시된 바와 같이 모든 리드에 대해 반복된다. 최종 15번째 획득의 종료 시에, 워치 앱은 12-리드 ECG를 생성하기 위해, 위에서 설명된 정렬 및 계산을 수행한다. 위에서 언급된 바와 같이, 획득된 미가공 데이터는 선택적으로 다양한 목적들을 위해 저장될 수 있다.
생성된 12-리드 ECG는 스마트워치 상에 디스플레이되고, 외부 동기화된 전자 장치(예를 들어 스마트폰, 태블릿, 또는 컴퓨터)의 더 큰 디스플레이 상에 디스플레이되고, 예를 들어 이메일을 통해 공유될 수 있다.
실시예 II
도 15는 본 발명의 개념의 한 구현예에 따른 시스템(100)을 사용하여, 그리고 도 16에 개략적으로 도시된, 본 발명의 개념의 다른 실시예에 따른 12-리드 표준 ECG를 생성하기 위한 동작의 시퀀스를 포함하는 흐름도를 예시한다. 이러한 구현예에서, 동작은 웨어러블 또는 포터블 전자 장치, 여기서는 스마트워치(10)의 형태로, 그리고 하나 이상의 외부 장치에 의해 부분적으로 수행된다. 도 16에 도시된 시스템 예에서, 시스템(100)은 도 16에 예시된 바와 같이 서로 통신하는, 연결된 스마트폰(20), 클라우드 서버(30) 등, 및 전용 서버(40)를 더 포함한다. 별도의 컴퓨터(50)는 또한 스마트폰(20), 클라우드 서버(30), 및 전용 서버(40)와 통신하는 것을 포함할 수 있다. 스마트워치와 스마트폰(20) 사이의 연결은 전형적으로 블루투스를 통할 수 있는 반면, 서버(40, 50)에 및 그로부터의 연결은 인터넷을 통할 수 있다. 이러한 실시예에서, 시스템(100)에 포함된 "적어도 하나의 처리 유닛"은 워치(10), 스마트폰(20), 클라우드 서버(30), 및/또는 전용 서버(40) 내의 하나 이상의 처리 유닛을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 시간 정렬 및 계산의 동작은 본질적으로 어디에서나 수행될 수 있다.
획득 시퀀스는, 사용자가 예를 들어 스마트폰(20) 상에 전용 앱 또는 웹 페이지를 오픈함으로써 획득을 개시한다는 점을 제외하고는, 도 14에서의 실시예 I과 유사하다. 전용 앱 또는 웹 페이지 상에서 "기록 12-리드 ECG(Record 12-lead ECG)"을 선택한 후에, 사용자는 15개의 획득 중 첫 번째 획득을 위해 스마트워치(10)를 배치할 곳에 대한 명령을 수신한다. 리드(I)를 나타내는 ECG 신호의 30초 길이(또는 어떤 다른 미리 결정된 기간) 획득이 수행된다. 이전의 실시예에서와 같이 그리고 도면부호 21에 예시된 바와 같이, ECG 신호 품질은 신호 품질에 대한 시각적 피드백을 제공하기 위해 스마트폰(20) 상에서의 획득 동안 "라이브(live)"에서 선택적으로 관찰될 수 있다. 그러한 시각적 피드백은 또한 도면부호 11에 도시된 바와 같이 스마트폰(10)의 디스플레이 상에 제공될 수 있거나, 전혀 제공되지 않을 수 있다. 리드에 대한 획득의 완료 후에, 사용자는 예를 들어 웹페이지 또는 앱(20) 상의 "다음(Next)" 버튼을 다시 누름으로써 제1 리드의 획득의 완료를 나타내는 입력을 제공하도록 지시받는다. 지정 시점이 등록되고, 등록된 시간은 등록된 시간 전에 가장 최근의 획득과 관련된다. 이에 의해, 각각의 획득은 "라벨"과 관련된 것이어서, 시스템은 어느 획득이 15개의 순차적으로 획득된 리드 중의 어느 리드에 대응하는지를 알게 된다. 웹 페이지 또는 앱은 "다음"을 누르는 시간을 기록하고, ECG 획득은 "다음" 버튼을 누르는 시간에 바로 앞서 획득된 것에 의해 후속적으로 식별된다.
모든 또는 각각의 획득의 종료 시에, 스마트워치(10)는 ECG 신호를 스마트폰 앱에 저장하고, 스마트폰 앱은 스마트폰(20)의 인터넷 연결을 통해 ECG 획득을 클라우드 서버(30)에 전송한다.
최종 15번째 획득의 종료 시에, 대안적으로 스마트폰-기반 앱일 수 있는 전용 웹 서버(40)는 클라우드 서버(30)에 접촉하고 15개의 ECG 획득을 전용 서버(40)에 다운로드하며, 여기서 정렬 및 계산은 본 발명의 개념에 따라 이루어진다. 그 후에, 도 12에 도시된 ECG와 유사한 생성된 12-리드 ECG가 사용자에게 제시된다. 도 16에 도시된 바와 같이, 생성된 12-리드 ECG는 스마트폰(20) 및/또는 컴퓨터(50)에 전송될 수 있으며, 여기서 12-리드 ECG는 도면부호 51에 표시된 바와 같이 더 큰 디스플레이 상에 표시될 수 있다. 사용자는 ECG를 볼 수 있거나, 예를 들어 자신에게 또는 그들의 건강 관리 전문가에게 pdf로 이메일을 보낼 수 있다.
본 실시예에서, 사용자가 초기에 스마트폰에 액세스하지 못하는 경우, 기록은 여전히 스마트워치를 사용하여 수행될 수 있다. 획득된 리드는 다음 번에 스마트워치와 스마트폰이 연결될 때 스마트폰에 자동으로 전송될 것이고, 후속적으로 클라우드에 전송되고 궁극적으로 표준 12-리드 ECG를 계산 및 디스플레이하는 데 사용되게 된다.
이하는 본원에 기술된 시스템 및 방법의 구현예의 예이다.
이중 전극(예를 들어 단일 리드) 장치를 사용하여 ECG(들)를 결정 또는 생성하기 위한 방법 및 시스템이 본원에 개시된다. 상기 방법은 일련의 비동기(예를 들어 비-시간-정렬된) 측정된 리드를 획득하는 단계를 포함할 수 있다. 비동기식 측정된 리드 각각은 장치의 2개의 전극(예를 들어 단일 리드)을 통해 획득될 수 있다. 2개의 전극(예를 들어 단일 리드)은 일련의 비동기식 측정된 리드의 획득 동안 환자 신체의 다양한 위치에 배치될 수 있다.
상기 방법은 비동기식 측정된 리드 중의 하나 이상에 대한 각각의 시간 시프트를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어 제1 리드는 장치의 2개의 물리적 전극(예를 들어 사지 리드(I)) 사이의 제1 전위(first potential)(예를 들어 전압, 전압 함수 등)를 측정함으로써 결정될 수 있다. 제2 리드는 장치의 2개의 물리적 전극(예를 들어 사지 리드(II)) 사이의 제2 전위를 측정함으로써 결정될 수 있다. 제3 리드는 장치의 2개의 물리적 전극(예를 들어 사지 리드(III)) 사이의 제3 전위를 측정함으로써 결정될 수 있다. 제1, 제2 및 제3 리드는 비동기식 측정된 리드에 대응할 수 있다(예를 들어 이들은 시간적으로 연속 획득되거나 측정될 수 있다). 제1, 제 2 및 제 3 리드는 비동기식 측정된 리드의 평균 파형들에 대응할 수 있다.
상기 방법은 제1 리드 또는 제2 리드 중의 하나 이상에 대해 시간 시프트를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어 (a) 제3 리드(예를 들어 사지 리드(III)) 및 (b) (i) 제2 리드(예를 들어 사지 리드(II)), 및 (ii) 제1 리드(예를 들어 사지 리드(I)) 사이의 차이를 최소화하는 시간 시프트 값을 결정하기 위해, 제1 리드 또는 제2 리드 중의 하나 이상에 대해 시간 시프트가 수행될 수 있다. 일단 (a) 제3 리드(예를 들어 사지 리드(III)) 사이의 차이 및 (b) (i) 제2 리드(예를 들어 사지 리드(II))와, (ii) 제1 리드(예를 들어 사지 리드(I)) 사이의 차이를 최소화하는 시간 시프트 값이 결정되면, 상기 방법은 제1 리드의 시간-정렬된 버전, 제2 리드의 시간-정렬된 버전, 및 제3 리드의 시간-정렬된 버전을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 리드의 시간-정렬된 버전은 결정된 시간 시프트 값을 제1 또는 제2 리드 중의 하나 이상에 적용함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어 제1 리드가 기준으로 사용될 수 있고, 시간 시프트 값은 제2 리드에 적용될 수 있다. 다른 예에서, 제2 리드는 기준으로서 사용될 수 있고, 시간 시프트 값은 제1 리드에 적용될 수 있다. 다른 예에서, 시간 시프트 값의 일부는 제1 및 제2 리드의 시간-정렬된 버전을 결정하기 위해 제1 및 제2 리드 각각에 적용될 수 있다. 제3 리드의 시간-정렬된 버전은 제2 리드의 시간-정렬된 버전과 제1 리드의 시간-정렬된 버전 사이의 차이를 취함으로써 결정될 수 있다. 한 예에서, 제1, 제2 및 제3 리드는 비동기적으로 획득된 사지 리드(예를 들어 사지 리드(I-III))에 대응할 수 있다. 하나의 예에서, 제1, 제2 및 제3 리드 각각은 장치로부터의 비동기식 측정들에 기반을 두어 결정된 평균 비트 파형에 대응할 수 있다.
상기 방법은 하나 이상의 가상 또는 증폭된 리드를 결정하기 위해 제1 리드의 시간-정렬된 버전, 제2 리드의 시간-정렬된 버전, 및/또는 제3 리드의 시간-정렬된 버전 중의 하나 이상을 사용하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 3개의 증폭된 리드는 제1 리드의 시간-정렬된 버전, 제2 리드의 시간-정렬된 버전, 및 제3 리드의 시간-정렬된 버전에 기반하여 결정될 수 있다. 3개의 증폭된 리드는 증폭된 사지 리드(aVR, aVL, 및 aVF)에 대응할 수 있다. 예를 들어 증폭된 사지 리드(aVR, aVL, 및 aVF)에 대응하는 3개의 증폭된 리드는 상기 수학식 (4)-(6)에서, 각각 사지 리드(I-III)로서 제1 리드의 시간-정렬된 버전, 제2 리드의 시간-정렬된 버전, 및/또는 제 3 리드의 시간-정렬된 버전을 사용하여 결정될 수 있다.
하나의 예에서, 상기 장치를 사용하여 결정되거나 측정되는 15개의 비동기식 리드가 존재할 수 있다. 예를 들어 15개의 비동기식 리드는 3개의 비동기식 사지 리드(예를 들어 사지 리드(I-III)), 6개의 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드(예를 들어 CR1-CR6), 및 6개의 제2 비동기식 팔-기준 흉부 리드(CL1-CL6)를 포함할 수 있다. 하나의 예에서, 15개의 비동기식 리드 중의 하나 이상 또는 각각에 대해 각각의 평균 비트 파형이 결정될 수 있다. 평균화는 각각의 비동기식 리드 내에서 피크를 정렬시킴으로써 수행될 수 있다.
하나의 예에서, 시간 정렬은 3개의 사지 리드의 시간-정렬된 버전(예를 들어 위에서 기재된 제1 리드의 시간-정렬된 버전, 제2 리드의 시간-정렬된 버전, 및/또는 제3 리드의 시간-정렬된 버전)을 사용하여 6개의 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드(예를 들어 CR1-CR6) 중의 하나 이상과 6개의 제2 비동기식 팔-기준 흉부 리드(CL1-CL6) 중의 하나 이상 사이에서 수행될 수 있다. 예를 들어 시간 정렬은 6개의 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드(예를 들어 CR1) 중의 제1 흉부 리드, 6개의 제2 비동기식 팔-기준 흉부 리드(예를 들어 CL1) 중의 제1 흉부 리드, 및 제1 리드의 시간-정렬된 버전 사이에서 수행될 수 있다.
예를 들어 6개의 제2 비동기식 팔-기준 흉부 리드 중 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드(예를 들어 CL1)는 제1 리드의 시간-정렬된 버전(예를 들어 시간-정렬된 사지 리드(I))에 기초하여 6개의 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드 중의 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드(예를 들어 CR1)에 적용할 시간 시프트를 결정하기 위한 정렬 기준으로서 사용될 수 있다. 다른 예에서, 6개의 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드 중의 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드(예를 들어 CR1)는 제1 리드의 시간-정렬된 버전에 기초하여 6개의 제2 비동기식 팔-기준 흉부 리드(예를 들어 CL1)에 적용할 시간 시프트를 결정하기 위한 정렬 기준으로서 사용될 수 있다.
예로서, 6개의 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드(예를 들어 CR1) 중 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드의 시간-정렬된 버전은 (a) 6개의 제2 비동기식 팔-기준 흉부 리드(예를 들어 CL1) 중의 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드의 측정된 버전과 (b) (i) 6개의 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드(예를 들어 CR1) 중의 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드와 (ii) 제1 리드의 시간-정렬된 버전(예를 들어 시간-정렬된 사지 리드(I)) 사이의 차이를 최소화하는 시간 시프트 값을 결정함으로써 결정될 수 있다. 그 다음, 그 차이를 최소화하는 결정된 시간 시프트는 6개의 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드(예를 들어 CR1) 중 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드의 시간-정렬된 버전(예를 들어 시간-정렬된 CR1)을 결정하기 위해 6개의 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드(예를 들어 CR1) 중 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드에 적용될 수 있다. 그 다음, 이러한 공정은 6개의 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드(예를 들어 CR2) 중의 제2 비동기식 팔-기준 흉부 리드에 대해 반복될 수 있다. 즉, 6개의 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드(예를 들어 CR2) 중의 제2 비동기식 팔-기준 흉부 리드의 시간-정렬된 버전은 (a) 6개의 제2 비동기식 팔-기준 흉부 리드(예를 들어 CL2) 중의 제2 비동기식 팔-기준 흉부 리드의 측정된 버전과 (b) (i) 6개의 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드(예를 들어 CR2) 중의 제2 비동기식 팔-기준 흉부 리드와 (ii) 제1 리드의 시간-정렬된 버전(예를 들어 시간-정렬된 사지 리드(I)) 사이의 차이를 최소화하는 시간 시프트 값을 결정함으로써 결정될 수 있다.
이러한 결정된 시간 시프트를 6개의 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드 중의 제2의 흉부 리드(예를 들어 CR2)에 적용하는 것은 6개의 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드 중의 제2의 흉부 리드의 시간-정렬된 버전(예를 들어 시간-정렬된 CR2)을 결정하는 데 사용될 수 있다. 유사한 시간 시프트 결정이 6개의 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드 중 제3, 제4, 제5, 및 제6의 흉부 리드의 시간-정렬된 버전들(예를 들어 각각, 시간-정렬된 CR3, 시간-정렬된 CR4, 시간-정렬된 CR5, 및 시간-정렬된 CR6)을 결정하는 데 사용될 수 있다.
시간-정렬된 제1 리드(예컨대, 시간-정렬된 사지 리드(I)), 시간-정렬된 제2 리드(예를 들어 시간-정렬된 사지 리드(II)), 및 6개의 시간-정렬된 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드(예를 들어 시간-정렬된 CR1-6)는 이어서 6개의 표준 심장앞 리드(예컨대, 심장앞 리드(V1-V6))를 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어 시간-정렬된 제1 리드(예를 들어 시간-정렬된 사지 리드(I)), 시간-정렬된 제2 리드(예를 들어 시간-정렬된 사지 리드(II)), 및 6개의 시간-정렬된 제1 비동기식 팔-기준 흉부 리드(예를 들어 시간-정렬된 CR1-6)는 6개의 표준 심장앞 리드(예를 들어 심장앞 리드(V1-V6))를 결정하기 위해 상기 수학식 (9)에서 사용될 수 있다.
그 다음, 표준 12-리드 ECG가 시간-정렬된 제1 리드(예를 들어 시간-정렬된 사지 리드(I)), 시간-정렬된 제2 리드(예를 들어 시간-정렬된 사지 리드(II)), 시간-정렬된 제3 리드(예를 들어 시간-정렬된 사지 리드(III)), 3개의 결정된 증폭 리드(aVR, aVL, 및 aVF), 및 결정된 6개의 표준 심장앞 리드(예를 들어 심장앞 리드(V1-V6))에 의해 획득되거나 형성될 수 있다.
결정들 또는 계산들은 전극을 포함하는 장치와 함께 공동-위치된 프로세서 및 메모리(예를 들어 웨어러블 이러한 스마트 워치 내에), 또는 전극을 포함하는 장치와 동작가능하게 통신하는 프로세서(예를 들어 스마트 워치와 통신하는 스마트폰, 스마트 워치와 직접적으로 또는 간접적으로 통신하는 서버 시스템 등)에 의해 수행될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 처리 단계는 단일 프로세서에 의해 수행되거나 다수의 프로세서들 사이에서 분할될 수 있다. 추가적으로, 리드의 획득은 임의의 순서로 수행될 수 있다. 특정 리드가 본원에 기술된 예들에서 시간 기준을 위해 사용되지만, 어떤 특정 리드가 시간 기준을 위해 사용되고 어떤 리드가 적용된 시간 시프트들을 갖는 것은 설계 선택에 기초하여 변화될 수 있다.
Claims (17)
- 표준 12-리드 ECG(standard 12-lead ECG) 생성 방법으로서,
상기 표준 12-리드 ECG는, 3개의 획득된 사지 리드(acquired limb leads)(I, II, III)(즉, '획득된 리드(I-III)'라 함) 및 12개의 획득된 팔-기준 흉부 리드(acquired arm-referenced chest leads)(CR1-CR6 및 CL1-CL6)(즉, '획득된 리드(CR1-CR6 및 CL1-CL6)'라 함)를 포함하는, 15개의 비동기의(asynchronous), 순차적으로 획득된 리드로부터, 3개의 표준 사지 리드(I, II, III), 3개의 표준 증폭된 사지 리드(augmented limb leads)(aVR, aVL, aVF) 및 6개의 표준 심장앞 리드(standard precordial leads)(V1 내지 V6)에 의해 형성되되,
여기서, 1 내지 6 사이의 정수 i에 대해, 획득된 리드(CR1-CR6 및 CL1-CL6)의 획득된 리드(CRi 및 CLi) 각각의 쌍은 각각, 오른팔과 왼팔 사이에서 획득된 전압 차(voltage differences)를 나타내고, 공통 흉부 위치(common chest position)(Ci)는 대응하는 표준 심장앞 리드(Vi)와 관련되며,
상기 방법은:
수학식 리드(II) - 리드(I) = 리드(III)를 사용하여, 획득된 리드(I-III)로부터, 시간-정렬된 사지 리드(I, II 및 III)(즉, '시간-정렬된 리드(time-aligned leads)(I-III)'라 함)를 생성하는 단계;
시간-정렬된 리드(I-III)로부터 3개의 시간-정렬된 증폭된 사지 리드(aVR, aVL 및 aVF)를 계산하는 단계;
1 내지 6 사이의 정수 i에 대해,
(a) 계산된 팔-기준 흉부 리드(calculated arm-referenced chest lead)(CLi)(즉, '계산된 리드 CLi'라 함)를 나타내는, (CRi - I)의 계산된 차(calculated difference)가 획득된 리드(CLi)와 최적의 일치를 이루도록, 획득된 리드(CRi)를 획득된 리드(I)와 시간-정렬함으로써, 시간-정렬된 팔-기준 흉부 리드(CRi)(즉, '시간-정렬된 CRi'라 함)를 생성하는 단계; 및
(b) 계산된 팔-기준 흉부 리드(CRi)(즉, '계산된 리드 CRi'라 함)를 나타내는, (CLi + I)의 계산된 합(calculated sum)이 획득된 리드(CRi)와 최적의 일치를 이루도록, 획득된 리드(CLi)를 획득된 리드(I)와 시간-정렬함으로써, 시간-정렬된 팔-기준 흉부 리드(CLi)(즉, '시간-정렬된 CLi'라 함)를 생성하는 단계;
중의 하나를 수행하는 단계; 및
1 내지 6 사이의 정수 i에 대해, 시간-정렬된 심장앞 리드(V1-V6)를 형성하기 위해, 시간-정렬된 리드(I); 시간-정렬된 리드(II) 및 시간-정렬된 리드(III) 중의 하나; 및 시간-정렬된 리드(CRi) 및 시간-정렬된 리드(CLi) 중의 하나;로부터 시간-정렬된 심장앞 리드(Vi)를 계산하는 단계;
를 포함하되,
상기 시간-정렬된 리드(I-III), 시간-정렬된 증폭된 사지 리드(aVR, aVL 및 aVF), 및 시간-정렬된 심장앞 리드(V1-V6)는 함께 표준 12-리드 ECG를 형성하는 것인, 방법. - 제 1 항에 있어서,
15개의 대응하는 평균화된 비트 파형(averaged beat waveforms)을 생성하기 위해 상기 15개의 획득된 리드의 각각의 획득된 리드를 평균화하는 단계, 및
시간-정렬된 리드(I-III)를 생성하는 단계, 및 시간-정렬된 리드(CR1-CR6) 및 시간-정렬된 리드(CL1-CL6)를 생성하는 단계 (a) 및 (b)에서 획득된 리드로서 상기 평균화된 비트 파형을 사용하는 단계,
를 더 포함하는, 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
단계 (a)에서의 상기 시간-정렬은 상기 (CRi - I)의 차 및 획득된 리드(CLi) 사이의 상기 최적의 일치를 달성하기 위해, 획득된 리드(CRi) 및 획득된 리드(I)를 서로에 대해 반복적으로 시프트함으로써 수행되고;
단계 (b)에서의 상기 시간-정렬은 상기 (CLi + I)의 합과 획득된 리드(CRi) 사이의 상기 최적의 일치를 달성하기 위해, 획득된 리드(CLi) 및 획득된 리드(I)를 서로에 대해 반복적으로 시프트함으로써 수행되는,
것인, 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
시간-정렬된 리드(I)는 각각 단계 (a) 또는 단계 (b)를 수행하기 전에 생성되고, 단계 (a) 또는 단계 (b)에서 상기 시간-정렬은 각각 시간-정렬된 리드(I)를 사용하여 수행되는, 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 시간-정렬된 리드(I-III)를 생성하는 동작(act)은,
획득된 리드(I-III) 중 제3 획득된 리드를 기준으로 사용하여, 획득된 리드(I-III) 중 관련된 제1 및 제2 획득된 리드를 시간-시프팅(time-shifting)함으로써, 시간-정렬된 리드(I-III) 중 제1 시간-정렬된 리드 및 제2 시간-정렬된 리드를 생성하는 단계; 및
상기 제1 시간-정렬된 리드 및 상기 제2 시간-정렬된 리드로부터 시간-정렬된 사지 리드(I-III) 중 나머지 제 3 시간-정렬된 사지 리드를 계산하는 단계;
를 포함하는, 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 15개의 순차적으로 획득된 리드는 2개의 전극만을 사용하여 획득되는, 방법. - 제 7 항에 있어서,
1 내지 6 사이의 정수 i에 대해, 획득된 리드(CRi) 및 획득된 CLi는, 상기 공통 흉부 위치(Ci)에 위치된 상기 2개의 전극 중의 하나를 유지하면서, 임의의 순서로 차례차례(one directly after the other) 순차적으로 측정되는, 방법. - 제 1 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,
관련된 평균화된 시간-정렬된 리드(associated averaged time-aligned lead)를 생성하기 위해, 각각의 시간-정렬된 리드를 동일한 리드의 관련된 계산된 버전으로 평균화하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은 2개의 전극을 포함하는 단일-리드(single-lead) 웨어러블(wearable) 또는 포터블(portable) 전자 장치를 사용하여 수행되고;
상기 15개의 순차적으로 획득된 리드는 피험자(subject)의 신체 상에서 상기 2개의 전극의 위치를 순차적으로 변경함으로써 획득되는 것인, 방법. - 표준 12-리드 ECG 생성 시스템으로서,
상기 표준 12-리드 ECG는 3개의 표준 사지 리드(standard limb leads)(I, II, III), 3개의 표준 증폭된 사지 리드(augmented limb leads)(aVR, aVL, aVF) 및 6개의 표준 심장앞 리드(standard precordial leads)(V1 내지 V6)에 의해 형성되고,
상기 시스템은:
2개의 전극(electrodes);
하기 동작:
- 상기 2개의 전극이, 3개의 획득된 사지 리드(acquired limb leads)(I, II, III)(즉, '획득된 리드(I-III)'라 함) 및 12개의 획득된 팔-기준 흉부 리드(acquired arm-referenced chest leads)(CR1-CR6 및 CL1-CL6)(즉, '획득된 리드(CR1-CR6 및 CL1-CL6)'라 함)을 포함하는, 피험자 신체(subject's body) 상의 상이한 위치로 순차적으로 이동하는 동안, 상기 2개의 전극 사이에서 15개의 ECG 리드를 순차적으로 획득하는 동작 - 여기서, 1 내지 6 사이의 정수 i에 대해, 획득된 리드(CR1-CR6 및 CL1-CL6)의 획득된 리드(CRi 및 CLi) 각각의 쌍은 각각, 오른팔과 왼팔 사이에서 획득된 전압 차를 나타내고, 및 공통 흉부 위치(Ci)는 대응하는 표준 심장앞 리드(Vi)와 관련됨 -;
- 수학식 리드(II) - 리드(I) = 리드(III)를 사용하여, 획득된 리드(I-III)로부터, 3개의 시간-정렬된 사지 리드(I, II 및 III)(즉, '시간-정렬된 리드(I-III)'라 함)를 생성하는 동작;
- 시간-정렬된 리드(I-III)로부터 3개의 시간-정렬된 증폭된 사지 리드(aVR, aVL 및 aVF)를 계산하는 동작;
- 1 내지 6 사이의 정수 i에 대해,
(a) 계산된 팔-기준 흉부 리드(calculated arm-referenced chest lead)(CLi)를 나타내는 (CRi - I)의 계산된 차(calculated difference)가 획득된 리드(CLi)와 최적의 일치를 이루도록, 획득된 리드(CRi)를 획득된 리드(I)와 시간-정렬함으로써, 시간-정렬된 팔-기준 흉부 리드(CRi)(즉, '시간-정렬된 CRi'라 함)를 생성하는 동작; 또는
(b) 계산된 팔-기준 흉부 리드(CRi)를 나타내는 (CLi + I)의 계산된 합(calculated sum)이 획득된 리드(CRi)와 최적의 일치를 이루도록, 획득된 리드(CLi)를 획득된 리드(I)와 시간-정렬함으로써, 시간-정렬된 팔-기준 흉부 리드(CLi)(즉, '시간-정렬된 CLi'라 함)를 생성하는 동작;
및
1 내지 6 사이의 정수 i에 대해, 시간-정렬된 심장앞 리드(V1-V6)를 형성하기 위해, 시간-정렬된 리드(I); 시간-정렬된 리드(II) 및 시간-정렬된 리드(III) 중의 하나; 및 시간-정렬된 리드(CRi) 및 시간-정렬된 리드(CLi) 중의 하나;로부터 시간-정렬된 심장앞 리드(Vi)를 계산하는 동작;
을 수행하도록 구성된 적어도 하나의 처리 유닛(processing unit)을 포함하되,
상기 시간-정렬된 리드(I-III), 시간-정렬된 증폭된 사지 리드(aVR, aVL 및 aVF) 및 시간-정렬된 심장앞 리드(V1-V6)는 함께 표준 12-리드 ECG를 형성하는 것인,
시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 시스템은
상기 2개의 전극을 포함하고,
상기 동작을 수행하도록 구성된 상기 적어도 하나의 처리 유닛을 포함하는
포터블 또는 웨어러블 전자 장치에 통합되는, 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 전자 장치는 스마트워치, 스마트폰 또는 전용 ECG 장치와 같은 전자 장치인, 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 시스템은 상기 2개의 전극을 포함하는 포터블 또는 웨어러블 전자 장치에 부분적으로, 그리고 적어도 하나의 외부 장치에 부분적으로 통합되고,
상기 전자 장치 및 상기 적어도 하나의 외부 장치는 서로 통신하도록 구성되는, 시스템. - 제 13 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 외부 장치는 적어도 하나의 서버(server)를 포함하는, 시스템. - 제 10 항 내지 제 14 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 처리 유닛은 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 구성되는, 시스템. - 하나 이상의 처리 유닛 상에서 실행될 때, 제 1 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 구성된 프로그램 코드 부분(program code portions)을 포함하는 프로그램이 기록된, 비-일시적 컴퓨터-판독가능한 기록 매체(non-transitory computer-readable recording medium).
- 제 16 항에 있어서,
상기 프로그램 코드 부분은 상기 전자 장치 상에서 실행될 때 상기 15개의 획득된 리드의 획득을 제어하도록 추가로 구성되는, 비-일시적 컴퓨터-판독가능한 기록 매체.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP20198752.6 | 2020-09-28 | ||
| EP20198752.6A EP3973875B1 (en) | 2020-09-28 | 2020-09-28 | A method and a system for producing a standard 12-lead ecg |
| PCT/EP2021/076338 WO2022063975A1 (en) | 2020-09-28 | 2021-09-24 | A method and a system for producing a standard 12-lead ecg |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230082634A true KR20230082634A (ko) | 2023-06-08 |
Family
ID=72665151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020237013538A KR20230082634A (ko) | 2020-09-28 | 2021-09-24 | 표준 12-리드 ecg 생성 방법 및 시스템 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230363684A1 (ko) |
| EP (1) | EP3973875B1 (ko) |
| JP (1) | JP2023542403A (ko) |
| KR (1) | KR20230082634A (ko) |
| CN (1) | CN116471991A (ko) |
| AU (1) | AU2021347597A1 (ko) |
| WO (1) | WO2022063975A1 (ko) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115886831B (zh) * | 2022-09-05 | 2023-09-26 | 荣耀终端有限公司 | 多导联心电检测方法及电子设备 |
| CN116350228B (zh) * | 2023-02-27 | 2024-03-15 | 荣耀终端有限公司 | 电子设备、检测方法和存储介质 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9351654B2 (en) | 2010-06-08 | 2016-05-31 | Alivecor, Inc. | Two electrode apparatus and methods for twelve lead ECG |
-
2020
- 2020-09-28 EP EP20198752.6A patent/EP3973875B1/en active Active
-
2021
- 2021-09-24 KR KR1020237013538A patent/KR20230082634A/ko unknown
- 2021-09-24 CN CN202180066621.8A patent/CN116471991A/zh active Pending
- 2021-09-24 WO PCT/EP2021/076338 patent/WO2022063975A1/en active Application Filing
- 2021-09-24 AU AU2021347597A patent/AU2021347597A1/en active Pending
- 2021-09-24 US US18/246,901 patent/US20230363684A1/en active Pending
- 2021-09-24 JP JP2023518904A patent/JP2023542403A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2021347597A1 (en) | 2023-06-08 |
| AU2021347597A9 (en) | 2024-02-08 |
| WO2022063975A1 (en) | 2022-03-31 |
| JP2023542403A (ja) | 2023-10-06 |
| EP3973875C0 (en) | 2023-12-20 |
| CN116471991A (zh) | 2023-07-21 |
| EP3973875A1 (en) | 2022-03-30 |
| EP3973875B1 (en) | 2023-12-20 |
| US20230363684A1 (en) | 2023-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7466528B2 (ja) | モバイル心臓モニタリングおよび分析 | |
| EP3280326B1 (en) | Mobile three-lead cardiac monitoring device | |
| Trobec et al. | Synthesis of the 12-lead electrocardiogram from differential leads | |
| Nelwan et al. | Reconstruction of the 12-lead electrocardiogram from reduced lead sets | |
| US11419538B2 (en) | Electrocardiogram patch devices and methods | |
| KR20230082634A (ko) | 표준 12-리드 ecg 생성 방법 및 시스템 | |
| JP2007195690A (ja) | 携帯型心電計測装置 | |
| JP2007195693A (ja) | 携帯型心電計測装置 | |
| JP2024502335A (ja) | 携帯型電子心電図パッチデバイス及び方法 | |
| JP7053228B2 (ja) | 心電図解析装置およびその制御方法 | |
| US20230017105A1 (en) | Ultraviolet cardiac monitoring and analysis | |
| Sejersten et al. | Comparison of EASI-derived 12-lead electrocardiograms versus paramedic-acquired 12-lead electrocardiograms using Mason-Likar limb lead configuration in patients with chest pain | |
| Mendenhall et al. | Precordial electrocardiographic recording and QT measurement from a novel wearable ring device | |
| Mc Loughlin et al. | Review on new ECG-derived leads and regional vectorcardiograms | |
| Bear et al. | Application of an inverse-forward approach to derive the 12-lead ECG from body surface potential maps | |
| Miletić et al. | Accurate reconstruction of the 12-lead electrocardiogram from a 3-lead electrocardiogram measured by a mobile device | |
| US20210251505A1 (en) | Method and biomedial electronic equipment for monitoring patient's condition after a stroke | |
| 손장재 | Reconstruction and Validation of the 12-Lead Electrocardiogram from 3-lead Patch-type Device | |
| Samuelsena et al. | Quantification of interventricular dyssynchrony using a standard 12-lead ECG based solution to the inverse ECG problem |