[논문]초음파 센서를 이용한 담적(痰積)진단시스템의 설계와 응답특성

이용흠; 신태민; 이균정

문제 정의

담적 진단기의 신뢰성 및 초음파 옹답 특성에 의한 새로운 방법의 유의성을 검증하고자 임상실험을 실시하였다. 실험 대상은 정상인의 경우 최근 5년 이내에 위장질환 및 관련 질병이 없는 20~30대의 남녀 10명으로 선정하였고, 담적 환자의 경우, 부천 소재 하나한방 병원에 담적 환자로 입원 중인 평균 연령 43세의 여성 10명을 대상으로 설계된 담적 진단기를 이용하여 실험 하였다.
따라서 담적 진단에 있어서 설계된 초음파 담적 진단기의 유효성을 확인하였고, 담적 진단에 있어서 초음파 진동자를 이용한 새로운 방법을 제시 하였으며, 그 가능성을 검증하였다.
따라서 본 논문에서는 복부 촉진 및 타진의 기계적 방법을 초음파 웅답 특성 분석을 이용한 전기적 방법으로 대처하여 보다 객관적이고 효과적인 담적 진단을 위한 시스템을 설계하고자 한다. 또한 임상실험을 통해 본 시스템의 신뢰성 및 유의성을 검증하여 초음파 방식을 이용한 새로운 담적 진단 방법을 제안하고자 한다.
한다. 또한 임상실험을 통해 본 시스템의 신뢰성 및 유의성을 검증하여 초음파 방식을 이용한 새로운 담적 진단 방법을 제안하고자 한다.
본 논문에서는 담적 진단의 객관화를 위하여 초음파 웅답특성을 이용한 담적 진단기를 설계하였다. 설계된 초음파담적 진단기는 펄스~에코 법으로 조직 내에서 반사되어 돌아오는 반사 신호를 증폭하고, 깊이에 따른 감쇄 보상을 위해 TGC을 사용하였으며 모형실험을 통해 감쇠 보상을 위한 이득 값을 결정하였다’ 이렇게 설계된 초음파 담적 진단 장비를 사용하여 담적환자 10명과 정상인 10명을 대상으로 실험하였다.

제안 방법

따라서 담적 역시 복부 및 장기의 근육이 단단하게 굳어지는 현상이므로 담적 원인설에 따라 주변부위 보다 단단하여 정상 부위의 반사신호보다 담적 부위에서 반사신호가 크게 나타날 것으로 간주되는 바, 이를 분석하여 담적의 유무 및 경화도를 유추할 수 있는 담적 진단기를 설계하였다.
CPU는 Atmegal28을 사용하여 신호 발생 주기와 보상기의감쇠 보상 기울기를 제어 한다. 이때 측정 장비로는 LeCroy IGhz 오실로스코를 사용하여 최종 처리된 신호를 수집하고 파일로 저장하여 PC에서 분석하였다.
하였다. 이렇게 결정된 담적 부위와 경화 정도가 가장 높은 6단계의 부위에서 설계된 담적 진단기를 사용하여 측정을 실시하였다. 환자의 호흡을 30초간 멈춘 후 3회 측정하고 평균값을 저장하여 PC에서 분석 했다.
신호를 습득하여 보상하게 된다. 이를 위해 인체의 조직과 유사한 돼지의 복부 부분을 모형(phantom)으로 설정하고, 강철 블록을 일정간격으로 삽입하여 동일 매질일 경우 의보 상기 출력 신호가 동일한 전압의 신호로 출력되게 보상기의 감쇄 보상 이득 기울기를 결정하여 실험 하였다. 전체 두께 4cm의 실험 모형에 강철 블록을 2cm(A), 3cm(B)의 위치에 각각 삽입하였다.
담적의 유무와 경화 정도를 진단하고 있다. 이를 정량화, 객관화하기 위해 초음파 진동자를 이용한 반사파 분석 방법의 유의성을 검증하기 위한 담적 진단장치를 설계하였다. 설계된 담적진단기의 전체 구성은 그림 1과 같이, 신호 발생 장치 (Transmitter), 초음파 진동자(Transducer), 수신 장치 (Receiver), TGCCTime Gain Compensator), 제어기(CPU)로 구성되어 있다.
설계된 초음파담적 진단기는 펄스~에코 법으로 조직 내에서 반사되어 돌아오는 반사 신호를 증폭하고, 깊이에 따른 감쇄 보상을 위해 TGC을 사용하였으며 모형실험을 통해 감쇠 보상을 위한 이득 값을 결정하였다’ 이렇게 설계된 초음파 담적 진단 장비를 사용하여 담적환자 10명과 정상인 10명을 대상으로 실험하였다. 전문의가 담적 부위를 지목하고 가장 담적의 경화 도가 심한 부위를 진단하여 그 부위에서 정상인과 담적 환자를 비교 하였다. 정상 부위와 환자의 담적 부위에서 반사되어 돌아온 반사신호를 분석한 결과, 정상인 10명과 환자의 담적 부위에서 첨두치의 상대적 크기의 평균이 각각 25%, 45%로 나타났고, 또한 담적 부위의 최대 첨두치 부분에서 상대적 크기가 69%로 크게 나타났다.
전문의에 의해 담적 부위와 경화 정도를 1~6단계로 결정을 하였다. 이렇게 결정된 담적 부위와 경화 정도가 가장 높은 6단계의 부위에서 설계된 담적 진단기를 사용하여 측정을 실시하였다.
신호 발생장치는 초음파 진동자를 진동시키는 구형파 신호를 발생한다. 초음파 진동자는 500Khz 고유진동수를 가지며, 발생한 구형파 신호를 물리적인 초음파 진동으로 변화시켜 복부(Abdomen)로 주입시키고, 조직 내부에서 반사되어 돌아오는 반사 신호를 수집 한다. 수신 장치는 초음파 진동자에서 수집된 반사 신호는 인체 내부 깊은 곳에서 반사됨으로 미세한 전압의 신호가 된다.
이렇게 결정된 담적 부위와 경화 정도가 가장 높은 6단계의 부위에서 설계된 담적 진단기를 사용하여 측정을 실시하였다. 환자의 호흡을 30초간 멈춘 후 3회 측정하고 평균값을 저장하여 PC에서 분석 했다. 그림 5는 실험 장치 및 실험 장면을 나타내고 있다.

대상 데이터

이를 정량화, 객관화하기 위해 초음파 진동자를 이용한 반사파 분석 방법의 유의성을 검증하기 위한 담적 진단장치를 설계하였다. 설계된 담적진단기의 전체 구성은 그림 1과 같이, 신호 발생 장치 (Transmitter), 초음파 진동자(Transducer), 수신 장치 (Receiver), TGCCTime Gain Compensator), 제어기(CPU)로 구성되어 있다. 신호 발생장치는 초음파 진동자를 진동시키는 구형파 신호를 발생한다.
이용한 담적 진단기를 설계하였다. 설계된 초음파담적 진단기는 펄스~에코 법으로 조직 내에서 반사되어 돌아오는 반사 신호를 증폭하고, 깊이에 따른 감쇄 보상을 위해 TGC을 사용하였으며 모형실험을 통해 감쇠 보상을 위한 이득 값을 결정하였다’ 이렇게 설계된 초음파 담적 진단 장비를 사용하여 담적환자 10명과 정상인 10명을 대상으로 실험하였다. 전문의가 담적 부위를 지목하고 가장 담적의 경화 도가 심한 부위를 진단하여 그 부위에서 정상인과 담적 환자를 비교 하였다.
실험 대상은 정상인의 경우 최근 5년 이내에 위장질환 및 관련 질병이 없는 20~30대의 남녀 10명으로 선정하였고, 담적 환자의 경우, 부천 소재 하나한방 병원에 담적 환자로 입원 중인 평균 연령 43세의 여성 10명을 대상으로 설계된 담적 진단기를 이용하여 실험 하였다.

성능/효과

그러나 담적 환자의 담적 부위에서는 수집한 웅답신호의 첨두치의 평균과 편차 및 상대적 크기는 표 2와 같고, 이 때 상대적 크기는 그림 10과 같이 나타났다. 담적 부위에서의 편차는 1이상 나타났고, 상대적 크기 또한 평균 45% 큰 것으로 나타났다. 정상부위에서의 응답 신호의 상대적 크기와 담적 부위에서의 상태적 크기를 그림 9에서 나타내고 있다.
따라서 초음파 웅답 신호를 분석한 결과 청두치의 상대적 크기가 정상부위에서 25%, 담적 부위에서 45%로 담적 부위에서 보다 높게 나타났고, 응답 산호의 첨두치값에서 편차가 가장 큰 부분의 상대적 크기의 평균이 69%로 나타났다. 이는 정상부위의 복부 조직보다 담적 부위의 복부조직에서의 반사 계수가 크고 따라서 반사신호가 크게 나타났으며 응답 신호의 첨두치의 편차가 가장 큰 부분에서 주변 매질 보다 단단한 담적이 존재함을 의미 한다.
나타내었다. 정상 부위에서의 측정 신호에서 첨두치의 편차는 1이하 였으며, 상대적 크기는 50% 미만임을 알 수 있었다. 따라서 정상 부위에서는 편차가 작아 매질의 차가 동일함을 알 수 있다.
전문의가 담적 부위를 지목하고 가장 담적의 경화 도가 심한 부위를 진단하여 그 부위에서 정상인과 담적 환자를 비교 하였다. 정상 부위와 환자의 담적 부위에서 반사되어 돌아온 반사신호를 분석한 결과, 정상인 10명과 환자의 담적 부위에서 첨두치의 상대적 크기의 평균이 각각 25%, 45%로 나타났고, 또한 담적 부위의 최대 첨두치 부분에서 상대적 크기가 69%로 크게 나타났다. 이는 정상 부위보다 담적 부위에서 주변의 매질밀도 보다 단단한 매질이 존재하여 반사신호가 크게 나타남을 의미한다.
이는 정상 부위보다 담적 부위에서 주변의 매질밀도 보다 단단한 매질이 존재하여 반사신호가 크게 나타남을 의미한다. 즉, 담적 부위와 정상 부위의 상대값의 평균이 크게 나타남으로 담적 부위가 정상 부위보다 단단함을 알 수 있다.

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