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KR102521294B1 - 연속 혈압 측정을 이용한 생체활력징후 모니터링 시스템 - Google Patents

연속 혈압 측정을 이용한 생체활력징후 모니터링 시스템 Download PDF

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KR102521294B1
KR102521294B1 KR1020220056994A KR20220056994A KR102521294B1 KR 102521294 B1 KR102521294 B1 KR 102521294B1 KR 1020220056994 A KR1020220056994 A KR 1020220056994A KR 20220056994 A KR20220056994 A KR 20220056994A KR 102521294 B1 KR102521294 B1 KR 102521294B1
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KR
South Korea
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vital signs
ecg
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blood pressure
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송희석
이영신
Original Assignee
(주)씨어스테크놀로지
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Abstract

연속 혈압 측정을 이용한 생체활력징후 모니터링 시스템을 개시한다.
본 실시예는 혈압을 측정하기 위한 별도의 협압계 없이 동일한 환자에 대해 연속으로 혈압을 모니터링하기 위해 ECG 정보, PPG 정보를 취합 및 분석하여 혈압값을 산출하고, 체온을 포함하여 실시간으로 생체활력징후(Vital Signs)를 모니터링 할 수 있도록 하는 연속 혈압 측정을 이용한 생체활력징후 모니터링 시스템을 제공한다.

Description

연속 혈압 측정을 이용한 생체활력징후 모니터링 시스템{System for Monitoring Vital Sign by Using Continuous Blood Pressure Measurement}
본 발명의 일 실시예는 연속 혈압 측정을 이용한 생체활력징후 모니터링 시스템에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
일반적인 혈압측정 방법으로는 침습적인 방법과 비침습적인 방법이 있다.
침습적인 방법은 혈관에 가는 관을 삽입한 후 압력을 정확히 측정하는 방식이다. 침습적인 방법은 환자의 불편함이 크고 감염의 위험이 존재하므로 특별한 경우가 아니면 사용하지 않는다. 비침습적인 방법으로는 청진법, 오실로메트릭법, 촉진법, 초음파를 이용한 방식이 존재한다. 다양한 비침습적인 방법 중 중 오실로메트릭법을 이용한 혈압측정 방식이 가장 많이 이용되고 있다.
최근 웨어러블 기술의 발전으로 다중생체신호를 측정하는 손목형 헬스케어 기기를 활용한 일시적인 연속 혈압 측정 방법이 이용되고 있다.
일반적인 비침습적인 혈압측정 방법은 1회성의 혈압측정만을 지원하며, 연속적인 혈압측정이 어렵다. 웨어러블 기기(스마트워치)의 경우, 혈압을 측정하기 위해서 필요한 연속 심전도를 측정하기 위해서 손가락을 웨어러블 기기의 전극에 접촉하고 있어야 하는 불편함이 있으며, 환자를 대상으로 연속혈압을 측정하기에는 어려움이 있다. 스마트워치와 같은 웨어러블 기기의 경우 의료현장에서 여러 명의 환자를 동시에 모니터링하는 시스템에 활용하기 어렵다는 문제가 있다.
본 실시예는 혈압을 측정하기 위한 별도의 협압계 없이 동일한 환자에 대해 연속으로 혈압을 모니터링하기 위해 ECG 정보, PPG 정보를 취합 및 분석하여 혈압값을 산출하고, 체온을 포함하여 실시간으로 생체활력징후(Vital Signs)를 모니터링 할 수 있도록 하는 연속 혈압 측정을 이용한 생체활력징후 모니터링 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 환자에 부착되어 ECG(Electrocardiogram) 정보, 체온 정보를 획득하여 전송하는 생체신호 측정장치; 상기 환자에 부착되어 PPG(Photoplethysmography) 정보를 획득하여 전송하는 손목형 헬스케어 기기; 상기 ECG 정보, 상기 PPG 정보, 상기 체온 정보를 기반으로 심박수(HR: Heart Rate), 호흡수, 혈압값, 체온을 포함하는 생체활력징후(Vitals Sign)를 생성하여 출력하는 생체활력징후 감지서버; 상기 생체활력징후를 출력하는 병상 모니터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체활력징후 모니터링 시스템을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 혈압을 측정하기 위한 별도의 협압계 없이 동일한 환자에 대해 연속으로 혈압을 모니터링하기 위해 ECG 정보, PPG 정보를 취합 및 분석하여 혈압값을 산출하고, 체온을 포함하여 실시간으로 생체활력징후(Vital Signs)를 모니터링 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 연속 혈압 측정을 이용한 생체활력징후 모니터링 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 ECG와 PPG를 수집하여 생체활력징후를 모니터링 방법을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 PTT 기반 혈압 산출 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 ECG, PPG, 체온을 수집하여 생체활력징후를 모니터링 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 심전도의 특징지표를 나타낸 도면이다.
이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 연속 혈압 측정을 이용한 생체활력징후 모니터링 시스템을 나타낸 도면이다.
생체활력징후 모니터링 시스템(100)은 별도의 혈압계가 없더라도 생체신호 측정장치(110), 손목형 헬스케어 기기(120)만을 이용해서 혈압을 포함한 다양한 생체신호를 실시간으로 연속 측정할 수 있다.
생체활력징후 모니터링 시스템(100)은 생체신호 측정장치(110)로부터 체온 정보를 획득하여, 심박수(Heart Rate), 호흡수(Respiration Rate), 혈압, 체온의 생체활력징후(Vital Signs)와 SpO2, 심전도(ECG) 파형을 모니터링할 수 있다. 여기서, 생체 활력 징후는 심박수(HR), 호흡수, 혈압, 체온을 포함한다. 생체 활력 징후를 이용하여 사람이 생사여부를 파악할 수 있는 가장 근본적인 생체 신호를 의미한다.
본 실시예에 따른 생체활력징후 모니터링 시스템(100)은 생체신호 측정장치(110), 손목형 헬스케어 기기(120), 게이트웨이(130), 생체활력징후 감지서버(140), 병상 모니터(150)를 포함한다. 생체활력징후 모니터링 시스템(100)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
생체신호 측정장치(110)는 제1,2 심전계(113, 117)와 제1,2 체온계(114, 118)를 포함하는 하나의 복합기기를 의미한다. 생체신호 측정장치(110)는 사용자의 가슴과 겨드랑이 부위에 각각 부착되어 되어, ECG(Electrocardiogram), 체온을 측정한다.
생체신호 측정장치(110)는 환자에 부착되어 ECG 정보, 체온 정보를 획득하여 생체활력징후 감지서버(140)로 전송한다.
생체신호 측정장치(110)는 제1 일체형 복합센서 패치(112), 제2 일체형 복합센서 패치(116), 본체(119)를 포함한다. 제1 일체형 복합센서 패치(112)는 제1 심전계(113), 제1 체온계(114)를 포함하는 하나의 일체형 복합 센서 형태를 갖는다. 제1 심전계(113)는 환자의 부착된 위치에서 ECG 정보를 센싱한다. 제1 체온계(114)는 환자의 부착된 위치에서 체온 정보를 센싱한다.
제2 일체형 복합센서 패치(116)는 제2 심전계(117), 제2 체온계(118)를 포함하는 하나의 일체형 복합 센서 형태를 갖는다. 제2 심전계(117)는 환자의 부착된 위치에서 ECG 정보를 센싱한다. 제2 체온계(118)는 환자의 부착된 위치에서 체온 정보를 센싱한다.
본체(119)는 제1 일체형 복합센서 패치(112)와 제2 일체형 복합센서 패치(116)로부터 ECG 정보와 체온 정보를 획득한다. 본체(119)는 ECG 정보와 체온 정보를 생체활력징후 감지서버(140)로 전송한다.
제1,2 심전계(113, 117)와 제1,2 체온계(114, 118)는 일체형 복합 센서 형태로 구현된다. 제1,2 심전계(113, 117)와 제1,2 체온계(114, 118)를 포함하는 일체형 복합 센서는 환자의 심장과 겨드랑이의 근처에 부착된다. 제1,2 심전계(113, 117)와 제1,2 체온계(114, 118)를 포함하는 일체형 복합 센서는 패치 내에 포함되어 환자의 신체 일부에 부착된다. 패치는 심장 쪽과 겨드랑이 근처에 부착되는 2개로 구현되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 3개 이상의 형태로 구현 가능하다.
제1 일체형 복합센서 패치(112)는 심장 아래쪽에 부착된다. 제1 일체형 복합센서 패치(112)는 환자의 심장 아래쪽에 부착되어 ECG 정보와 체온 정보를 센싱한다. 제2 일체형 복합센서 패치(116)는 겨드랑이 근처에 부착된다. 제2 일체형 복합센서 패치(116)는 환자의 겨드랑이 아래쪽에 부착되어 ECG 정보와 체온 정보를 센싱한다.
제1 일체형 복합센서 패치(112)와 제2 일체형 복합센서 패치(116)는 플렉서블한 형태로 본체와 연결되는 구조를 갖는다. 제1 일체형 복합센서 패치(112)와 제2 일체형 복합센서 패치(116)는 플렉서블하게 연결되는 구조로서, 두 개를 폐회로를 연결하여 전이차를 구하는 구조를 갖는다. 심장의 동방결절부터 심실까지 이어지는 경로 상에 제1 일체형 복합센서 패치(112)와 제2 일체형 복합센서 패치(116)가 부착된다.
손목형 헬스케어 기기(120)는 손목 밴드 형태로서 사용자의 손가락 끝에서 PPG(Photoplethysmography)를 측정한다.
손목형 헬스케어 기기(120)는 먼저 팔찌형태의 웨어러블 디바이스를 팔목에 착용한 상태에서 손가락에 끼우는 형태의 센서를 착용한다. 팔목에 착용된 웨어러블 디바이스는 게이트웨이(130)를 경유하여 생체활력징후 감지서버(140)와 통신한다. 손가락에 끼워진 센서는 손가락 끝에서 PPG를 측정하여 팔목에 착용된 팔찌형 웨어러블 디바이스 본체(122)로 전송하여 혈중 산소 포화도(SpO2)값을 산출한다.
손목형 헬스케어 기기(120)는 환자에 부착되어 PPG 정보를 획득하여 생체활력징후 감지서버(140)로 전송한다.
손목형 헬스케어 기기(120)는 펄스 옥시미터 센서(Pulse Oximeter Sensor)(124), 팔찌형 웨어러블 디바이스 본체(122)를 포함한다. 펄스 옥시미터 센서(124)는 환자의 손가락에 끼워진 형태로 PPG 정보를 센싱한다. 팔찌형 웨어러블 디바이스 본체(122)는 펄스 옥시미터 센서(124)로부터 PPG 정보를 획득한다.
게이트웨이(130)는 생체신호 측정장치(110)로부터 ECG, 체온을 수신하고, 손목형 헬스케어 기기(120)로부터 PPG를 수신한다. 게이트웨이(130)는 ECG, 체온, PPG를 생체활력징후 감지서버(140)로 중계한다. 게이트웨이(130)는 전용 게이트웨이 또는 스마트폰, 태블릿 등의 스마트기기용 게이트웨이를 포함한다. 게이트웨이(130)는 생체신호 측정장치(110) 및 손목형 헬스케어 기기(120)와 유무선(예컨대, 블루투스)으로 통신한다.
게이트웨이(130)는 유무선 네트워크를 이용하여 생체활력징후 감지서버(140)와 통신한다.
게이트웨이(130)는 생체활력징후 감지서버(140)와 결합되어 ECG와 PPG를 기반으로 혈압을 산출하고, 혈압을 포함하는 생체활력징후를 모니터링할 수 있다. 게이트웨이(130)는 생체활력징후를 생성하기 위한 알고리즘을 탑재한다. 게이트웨이(130)가 자체 화면을 구비한 경우, 생체활력징후 감지서버(140)로부터 데이터를 받을 필요 없이 구비된 화면 내에서 바로 생체활력징후를 출력한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 게이트웨이(130)를 경유하여 ECG, 체온, PPG를 수신한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 타임 싱크를 맞춘 상태에서 게이트웨이(130)를 경유하여 PPG, ECG를 수신한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 ECG, 체온, PPG를 분석하여 생체활력징후 데이터를 생성한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 실시간으로 환자의 생체활력징후를 연속적으로 모니터링한다. 생체활력징후 데이터는 ECG 파형, 심박수, 호흡수, 혈압, 체온, PPG, 산소포화도를 포함하는 연속데이터를 의미한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 ECG와 PPG를 기반으로 혈압을 산출하여 연속적으로 모니터링 뿐만 아니라, 특정 시간 또는 일정간격으로 정해진 시간마다 혈압을 산출해서 표시한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 별도의 혈압계 없이 실시간 연속 ECG와 PPG를 이용하여 실시간 연속적으로 혈압을 추정하여 모니터링할 수 있도록 한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 위급상황을 미리 예측할 수 있으며, 추정 혈압값이 정상범위를 벗어날 경우 정밀한 혈압계의 사용을 유도함으로써 환자의 위급상황 대응에 신속히 대처할 수 있도록 한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 병원의 신속대응시스템과 연계하여 위급상황 발생시에 빠르게 대응할 수 있다.
생체활력징후 감지서버(140)는 PPG, ECG를 기반으로 PTT(Pulse Transit Time)를 산출하고, PTT 기반으로 혈압값을 산출하는 경우, 연속적으로 혈압을 측정할 수 있다. 예컨대, 생체활력징후 감지서버(140)는 24시간 연속으로 혈압 측정하여 모니터링하다가 협압에 문제가 발생하는 경우, 경고 메시지를 전송할 수 있다.
생체활력징후 감지서버(140)는 혈압계(예컨대, 오실로메트릭 혈압계)가 없더라도 PPG, ECG, PTT 기반으로 바이탈 사인을 측정할 수 있다. 생체활력징후 감지서버(140)는 바이탈 사인과 관련된 생체 신호 정보들을 취합한 후 동시에 모니터링할 수 있다.
생체활력징후 감지서버(140)는 각각 별도로 인증받은 생체신호 측정장치(110), 손목형 헬스케어 기기(120)로부터 각각의 신호(ECG, PPG, 체온)를 수신한 후 취합하여 혈압값을 측정하고, 협압값을 반영하여 바이탈 사인을 확인한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 PPG(Photoplethysmography)와 ECG(Electrocardiogram)를 동시에 측정한 후 시간차이인 PTT(Pulse Transit Time)를 이용하여 혈압 값을 산출한다. PTT는 PPG와 ECG는 동일한 심장 반응에 대해 피크 지연(Peak delay) 현상을 의미한다. PTT는 혈류가 심장 대동맥판에서 말초까지 흐르는 시간을 나타내며, 혈압과 관련이 있다.
생체활력징후 감지서버(140)는 ECG 정보, PPG 정보, 체온 정보를 기반으로 심박수(HR: Heart Rate), 호흡수, 혈압값, 체온을 포함하는 생체활력징후(Vitals Sign)를 생성하여 출력한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 PPG 정보와 ECG 정보를 동일한 시간으로 동기화된 상태에서 PPG 정보와 ECG 정보로부터 동일한 심장 반응에 대해 피크 지연(Peak delay)을 기반으로 PTT(Pulse Transit Time) 값을 산출한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 PTT 값을 기반으로 혈압값을 연속적으로 산출한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 PPG 정보와 ECG 정보에 각각에 대한 피크(Peak) 시점을 측정한 후 ECG 정보의 피크 시점과 PPG 정보의 피크 시점을 차이를 분석하여 PTT 값을 신출한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 기 설정된 상수값(k)에 PTT 값을 곱한 값에 가중치(α)를 가산한 값으로 혈압값으로 산출한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 PPG 정보와 ECG 정보에 각각에 대한 피크(Peak) 시점을 측정하기 위해 기 설정된 시간(예컨대, 5초)동안 데이터의 평균값에 임계치 폭을 설정하여 임계치를 계산한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 PPG 정보와 ECG 정보에 각각에 대해 임계치값 보다 높은값만 대상으로 피크를 측정한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 ECG 정보로부터 추출한 심장 박동수를 바탕으로 기 설정된 시간(예컨대, 5초) 동안의 심장 박동수를 계산할 때, 기 설정된 최대 심장 박동수 범위(220에서 사용자의 나이를 뺀 값)를 벗어나는 경우 노이즈로 판단하여 해당 값을 제외하는 방식으로 노이즈를 제거한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 ECG 정보를 기반으로 심박수(HR: Heart Rate), ECG 파형상의 RR 인터벌을 출력한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 PPG 정보를 기반으로 혈중 산소 포화도(SpO2)를 출력한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 ECG 정보, 심박수(HR: Heart Rate), ECG 파형상의 RR 인터벌, 혈압값, PPG 정보, 혈중 산소 포화도(SpO2), 체온 정보를 포함하는 생체활력징후를 실시간으로 병상 모니터(150)로 전송한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 PTT 값을 기반으로 기 설정된 시간(예컨대, 24시간) 연속으로 혈압값을 측정하여 모니터링하다가 협압값이 기 설정된 제1 임계치를 초과하거나 기 설정된 제2 임계치 이하로 낮아지는 경우 경고 메시지를 병상 모니터(150)로 전송한다.
병상 모니터(150)는 환자의 생체활력징후 데이터를 출력한다. 병상 모니터(150)는 환자가 위치하고 있는 영역에 배치되어 환자가 생체활력징후를 모니터링 하도록 한다. 병상 모니터(150)는 의료진이 위치하고 있는 영역에 배치되어 의료진이 원격으로 생체활력징후 모니터링 가능하도록 한다.
병상 모니터(150)는 서버로부터 수신된 경고 메시지, 알람을 발생한다. 병상 모니터(150)는 생체활력징후 감지서버(140)로부터 생체활력징후를 수신하여 출력한다.
도 2는 본 실시예에 따른 ECG와 PPG를 수집하여 생체활력징후를 모니터링 방법을 나타낸 도면이다.
생체활력징후 감지서버(140)는 체온을 미수집한 상태로 ECG, PPG만을 분석하여 생체활력징후 데이터를 생성한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 게이트웨이(130)를 경유하여 생체신호 측정장치(110)로부터 ECG만을 수신하고, 손목형 헬스케어 기기(120)로부터 PPG만을 수신한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 ECG를 기반으로 ECG, 심박수(HR: Heart Rate), ECG 파형상의 RR 인터벌을 출력한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 PPG를 기반으로 PPG, 혈중 산소 포화도(SpO2)의 상태를 출력한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 ECG와 PPG를 기반으로 혈압을 산출한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 PPG와 ECG의 시간차이인 PTT를 이용하여 혈압값을 산출한다. PTT는 PPG와 ECG는 동일한 심장 반응에 대해 피크 지연(Peak delay) 현상을 의미한다. PTT는 혈류가 심장 대동맥판에서 말초까지 흐르는 시간을 나타내며, 혈압과 관련이 있다. 생체활력징후 감지서버(140)는 ECG, 심박수(HR), ECG 파형상의 RR 인터벌, 혈압, PPG, 혈중 산소 포화도(SpO2)를 포함하는 생체활력징후를 실시간으로 출력한다.
도 3은 본 실시예에 따른 PTT 기반 혈압 산출 과정을 나타낸 도면이다.
생체활력징후 감지서버(140)는 PTT를 분석하기 수집된 PPG 정보와 ECG 정보에 대한 적응적 피크(Adaptive Peak) 측정 알고리즘을 적용하여 피크(Peak) 시점을 계산한 후 ECG 정보의 피크 시점과 PPG 정보의 피크 시점을 차이를 분석하여 PTT 값을 도출한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 적응적 피크 측정을 위해 기 설정된 시간(예컨대, 5초)동안 데이터의 평균값에 임계치 폭을 적용하여 임계치를 계산한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 계산된 임계치값 보다 높은 값을 대상으로 피크 측정을 수행한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 PTT 측정시 입력하는 신호의 양이 증가할수록 PTT 값의 표준편차가 증가하게 되는데 기 설정된 시간(예컨대, 5초) 이후부터 표준편차가 급격하게 증가하므로, 피크 측정시 기 설정된 시간(예컨대, 5초)동안 데이터의 평균값에 임계치 폭을 적용하여 임계치를 계산한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 기 설정된 시간(예컨대, 5초)보다 짧은 시간으로 수집시간을 설정하는 경우, 임계치 폭이나 예상 피크를 측정할 때, 이전의 데이터가 반영되는 정도가 작아지게 된다.
생체활력징후 감지서버(140)는 예상 Peak수는 ECG 정보에서 추출한 심장 박동을 바탕으로 기 설정된 시간(예컨대, 5초) 동안의 심장 박동수를 계산한다. 이때, 생체활력징후 감지서버(140)는 ECG 정보 자체의 노이즈로 인하여 심장박동이 잘못 계산되는 경우를 방지하기 위하여 최대 심장 박동수를 산출한 후 이상을 넘지 않도록 한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 최대 심장 박동수의 범위를 벗어나게 되면 노이즈로 판단한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 노이즈가 발생한 경우의 값을 제외하는 방식으로 노이즈를 제거한다. 예컨대, 생체활력징후 감지서버(140)는 최대 심장 박동수는 220에서 사용자의 나이를 뺀 값으로 설정 가능하다.
생체활력징후 감지서버(140)는 상수(k)에 PTT값을 곱한 값에 가중치(α)를 가산한 값을 혈압값으로 산출할 수 있다. 생체활력징후 감지서버(140)가 PTT값을 기반으로 혈압값을 산출하는 방식은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 방식이 적용될 수 있다.
도 4는 본 실시예에 따른 ECG, PPG, 체온을 수집하여 생체활력징후를 모니터링 방법을 나타낸 도면이다.
생체활력징후 감지서버(140)는 ECG, PPG, 체온을 분석하여 생체활력징후 데이터를 생성한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 게이트웨이(130)를 경유하여 생체신호 측정장치(110)로부터 ECG, 체온을 수신하고, 손목형 헬스케어 기기(120)로부터 PPG를 수신한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 ECG를 기반으로 ECG, 심박수(HR: Heart Rate), ECG 파형상의 RR 인터벌을 출력한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 체온을 출력한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 PPG를 기반으로 PPG, 혈중 산소 포화도(SpO2)의 상태를 출력한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 ECG와 PPG를 기반으로 혈압을 산출한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 PPG(Photoplethysmography)와 ECG(Electrocardiogram)의 시간차이인 PTT(Pulse Transit Time)를 이용하여 혈압값을 산출한다. PTT는 PPG와 ECG는 동일한 심장 반응에 대해 피크 지연(Peak delay) 현상을 의미한다. PTT는 혈류가 심장 대동맥판에서 말초까지 흐르는 시간을 나타내며, 혈압과 관련이 있다.
생체활력징후 감지서버(140)는 ECG, 심박수(HR: Heart Rate), ECG 파형상의 RR 인터벌, 혈압, PPG, 혈중 산소 포화도(SpO2), 체온을 포함하는 생체활력징후를 실시간으로 출력한다.
도 5는 본 실시예에 따른 심전도의 특징지표를 나타낸 도면이다.
생체활력징후 감지서버(140)는 생체신호 측정장치(110)로부터 획득한 ECG 정보를 기반으로 심전도 파형에 포함된 P 파형, QRS-complex(N,S,V), T 파형, 노이즈 파형을 파형 단위로 분할한다.
심전도 파형은 박동의 연속으로 나타나지며, 박동은 크게 노멀 박동(Normal Beat)(N), 심실상 박동(Supraventricular beat)(S), 심실 박동(Ventricular Beat)(V)으로 나눌 수 있다. 심전도 파형의 한 박동은 기본적으로 P 파형, QRS 파형, T 파형을 포함한다.
심전도 파형에서 비침습적 생체신호 수집방식에 의한 발생한 노이즈(Noise)를 포함한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 심전도 파형에 포함된 P 파형, Q 파형, R 파형, S 파형, T 파형을 감지하고, 노멀 박동(N), 심실상 박동(S), 심실 박동(V)을 분류한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 P 파형, Q 파형, R 파형, S 파형, T 파형의 로컬라이제이션(Localization)로부터 특징지표값(Feature)을 산출한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 입력된 심전도 파형에 대한 PR 인터벌(Interval), QRS 인터벌, QT 인터벌, ST 세그먼트, RR 인터벌을 구분한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 PR 인터벌, QRS 인터벌, QT 인터벌, ST 세그먼트, RR 인터벌을 기반으로 P 파형, Q 파형, R 파형, S 파형, T 파형의 특징정보를 기반으로 박동을 분류(Classification)할 수 있다
생체활력징후 감지서버(140)는 심장 박동을 노멀 박동(Normal Beat)(N), 심실상 박동(Supraventricular beat)(S), 심실 박동(Ventricular Beat)(V)으로 분류한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 심전도 파형을 판독할 때, 로컬라이제이션(Localization)과 분류(Classification)정보를 기반으로 이상 상태를 감지할 수 있다.
생체활력징후 감지서버(140)는 심전도 파형에 대해 로컬라이제이션을 수행한 후 특징 지표값을 산출하고, 특징 지표값을 이용하여 이상상태(부정맥, 이상박동(S,V), ST, QTc 등)를 감지한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 부정맥 감지 머신러닝 모델(예컨대, 특징 지표값A, 특징 지표값B, 특징 지표값D를 이용하여 A 부정맥 감지, 특징 지표값B, 특징 지표값C, 특징 지표값E, 특징 지표값F를 이용하여 B 부정맥 잠지, 특징 지표값A, 특징 지표값F를 이용하여 이상박동 감지)을 이용하여 이상상태(부정맥, 이상박동(S,V), ST, QTc 등)를 감지한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 세그멘테이션을 이용하여 정밀한 로컬라이제이션을 수행하고, 로컬라이제이션 결과를 기반으로 신뢰할 수 있을 만큼 정밀한 특징지표값을 얻을 수 있다. 생체활력징후 감지서버(140)는 특징지표값을 기반으로 다른 이상박동, 부정맥 등을 감지하는데 이용한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 심전도 파형에 대해 분류(Classification)를 수행하여 심장 박동을 노멀 박동(Normal Beat)(N), 심실상 박동(Supraventricular beat)(S), 심실 박동(Ventricular Beat)(V)로 분류하고, 부정맥을 감지한다.
생체활력징후 감지서버(140)는 심전도 파형에 세그먼테이션 기법을 적용하여, 심전도 파형에 포함된 P 파형, Q 파형, R 파형, S 파형, T 파형, 노이즈 파형의 각 구간의 특징 지표값을 확인한다. 생체활력징후 감지서버(140)는 특징 지표값을 기반으로 심장 박동을 노멀 박동(N), 심실상 박동(S), 심실 박동(V), 노이즈를 빠르게 분류(Classification)하며, 노이즈를 제거하여 빠르고 정확하게 의학적인 판단이 이루어지도록 한다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 생체신호 측정장치
120: 손목형 헬스케어 기기
130: 게이트웨이
140: 생체활력징후 감지서버
150: 병상 모니터

Claims (12)

  1. 환자에 부착되어 ECG(Electrocardiogram) 정보, 체온 정보를 획득하여 전송하는 생체신호 측정장치;
    상기 환자에 부착되어 PPG(Photoplethysmography) 정보를 획득하여 전송하는 손목형 헬스케어 기기;
    상기 ECG 정보, 상기 PPG 정보, 상기 체온 정보를 기반으로 심박수(HR: Heart Rate), 호흡수, 혈압값, 체온을 포함하는 생체활력징후(Vitals Sign)를 생성하여 출력하는 생체활력징후 감지서버;
    상기 생체활력징후를 출력하는 병상 모니터;를 포함하고,
    상기 생체활력징후 감지서버는,
    상기 ECG 정보로부터 추출한 심장 박동수를 바탕으로 기 설정된 시간인 5초 동안의 심장 박동수를 계산할 때, 기 설정된 최대 심장 박동수 범위인 220에서 환자의 나이를 뺀 값을 벗어나는 경우 노이즈로 판단하여 해당 값을 제외하는 방식으로 노이즈를 제거하고,
    상기 생체신호 측정장치는,
    상기 환자의 심장 아래쪽에 부착되어 상기 ECG 정보와 상기 체온 정보를 센싱하는 제1 일체형 복합센서 패치와 상기 환자의 겨드랑이 아래쪽에 부착되어 상기 ECG 정보와 상기 체온 정보를 센싱하는 제2 일체형 복합센서 패치를 포함하고,
    상기 제1 일체형 복합센서 패치와 상기 제2 일체형 복합센서 패치는 플렉서블하게 폐회로로 연결되어, 상기 환자의 심장의 동방결절부터 심실까지 이어지는 경로 상에 상기 제1 일체형 복합센서 패치와 상기 제2 일체형 복합센서 패치가 부착되어 전위차를 획득하고,
    상기 생체활력징후 감지서버는,
    상기 ECG 정보의 심전도 파형에 포함된 P 파형, Q 파형, R 파형, S 파형, T 파형을 감지하고, 노멀 박동(N), 심실상 박동(S), 심실 박동(V)으로 심장 박동을 분류하고,
    상기 분류된 심장 박동과 상기 감지된 P 파형, Q 파형, R 파형, S 파형, T 파형의 인터벌 및 세그멘테이션과 연관된 로컬라이제이션으로부터 특징지표값들을 산출하고,
    상기 산출된 특징지표값들과 연관된 부정맥 감지 머신러닝 모델을 이용하여 이상상태를 상기 특징지표값들과 연관된 다른 종류의 부정맥 및 이상박동 중 어느 하나를 감지하는 것을 특징으로 하는 생체활력징후 모니터링 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 생체신호 측정장치는,
    상기 환자의 부착된 위치에서 상기 ECG 정보를 센싱하는 제1 심전계, 상기 환자의 부착된 위치에서 상기 체온 정보를 센싱하는 제1 체온계를 포함하는 하나의 일체형 복합 센서 형태를 갖는 상기 제1 일체형 복합센서 패치;
    상기 환자의 부착된 위치에서 상기 ECG 정보를 센싱하는 제2 심전계, 상기 환자의 부착된 위치에서 상기 체온 정보를 센싱하는 제2 체온계를 포함하는 하나의 일체형 복합 센서 형태를 갖는 상기 제2 일체형 복합센서 패치;
    상기 제1 일체형 복합센서 패치와 상기 제2 일체형 복합센서 패치로부터 상기 ECG 정보와 상기 체온 정보를 획득하는 본체;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체활력징후 모니터링 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 손목형 헬스케어 기기는,
    상기 환자의 손가락에 끼워진 형태로 상기 PPG 정보를 센싱하는 펄스 옥시미터 센서(Pulse Oximeter Sensor);
    상기 펄스 옥시미터 센서로부터 상기 PPG 정보를 획득하는 팔찌형 웨어러블 디바이스 본체;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체활력징후 모니터링 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 생체활력징후 감지서버는,
    상기 PPG 정보와 상기 ECG 정보를 동일한 시간으로 동기화된 상태에서 상기 PPG 정보와 상기 ECG 정보로부터 동일한 심장 반응에 대해 피크 지연(Peak delay)을 기반으로 PTT(Pulse Transit Time) 값을 산출하고, 상기 PTT 값을 기반으로 상기 혈압값을 연속적으로 산출하는 것을 특징으로 하는 생체활력징후 모니터링 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 생체활력징후 감지서버는,
    상기 PPG 정보와 상기 ECG 정보에 각각에 대한 피크(Peak) 시점을 측정한 후 상기 ECG 정보의 피크 시점과 상기 PPG 정보의 피크 시점을 차이를 분석하여 PTT 값을 신출하는 것을 특징으로 하는 생체활력징후 모니터링 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 생체활력징후 감지서버는,
    상기 PPG 정보와 상기 ECG 정보에 각각에 대한 피크(Peak) 시점을 측정하기 위해 기 설정된 시간동안 데이터의 평균값에 임계치 폭을 설정하여 임계치를 계산하고, 상기 PPG 정보와 상기 ECG 정보에 각각에 대해 상기 임계치 보다 높은값만 대상으로 피크를 측정하는 것을 특징으로 하는 생체활력징후 모니터링 시스템.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 생체활력징후 감지서버는,
    기 설정된 상수값(k)에 상기 PTT 값을 곱한 값에 가중치(α)를 가산한 값으로 상기 혈압값으로 산출하는 것을 특징으로 하는 생체활력징후 모니터링 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 생체활력징후 감지서버는,
    상기 ECG 정보를 기반으로 심박수(HR: Heart Rate), ECG 파형상의 RR 인터벌을 출력하고,
    상기 PPG 정보를 기반으로 혈중 산소 포화도(SpO2)를 출력하는 것을 특징으로 하는 생체활력징후 모니터링 시스템.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 생체활력징후 감지서버는,
    상기 ECG 정보, 상기 심박수(HR), ECG 파형상의 RR 인터벌, 상기 혈압값, 상기 PPG 정보, 혈중 산소 포화도(SpO2), 상기 체온 정보를 포함하는 생체활력징후를 실시간으로 출력하는 것을 특징으로 하는 생체활력징후 모니터링 시스템.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 생체활력징후 감지서버는,
    상기 PTT 값을 기반으로 기 설정된 시간 연속으로 혈압값을 측정하여 모니터링하다가 상기 협압값이 기 설정된 제1 임계치를 초과하거나 기 설정된 제2 임계치 이하로 낮아지는 경우 경고 메시지를 상기 병상 모니터로 전송하는 것을 특징으로 하는 생체활력징후 모니터링 시스템.
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