[논문]혈압측정시 가압 단계에서 목표압력 및 측정 종료압력 추정

오홍식; 이종실; 김영수; 신동범; 김인영; 지영준

doi:10.9718/jber.2008.29.5.371

혈압측정시 가압 단계에서 목표압력 및 측정 종료압력 추정
Estimation of Target and Completion Pressure during the Cuff Inflation Phase in Blood Pressure Measurement 원문보기

Journal of biomedical engineering research : the official journal of the Korean Society of Medical & Biological Engineering, v.29 no.5, 2008년, pp.371 - 375

오홍식 (한양대학교 의용생체공학과) , 이종실 (한양대학교 의용생체공학과) , 김영수 (한양대학교 의과대학 신경외과) , 신동범 (한양대학교 의용생체공학과) , 김인영 (한양대학교 의용생체공학과) , 지영준 (한양대학교 의용생체공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In blood pressure measurement, the oscillometric method detects and analyzes the pulse pressure oscillation while deflating the cuff around the arm. For its principle, one has to inflate cuff pressure above the subject's systolic pressure and deflate below the diastolic pressure. Most of the commercialized devices inflate until the fixed target pressure and deflate until the fixed completion pressure because there is no way to know the systolic and diastolic pressure before measurement. Too high target pressure makes stress to the subject and too low target pressure makes big error or long measurement time because of re-inflation. There are similar problems for inadequate completion pressure. In this study, we suggest new algorithm to set proper target and completion pressure for each subject by analyzing pressure waveform while inflating period. We compared our proposed method and auscultation method to see the errors of estimation. The differences between the two measurements were -4.02$\pm$4.80mmHg, -10.50$\pm$10.57mmHg and -0.78$\pm$5.l7mmHg for mean arterial pressure, systolic pressure and diastolic pressure respectively. Consequently, we could set the target pressure by 30 mmHg higher than our estimation and we could stop at 20mmHg lower than our estimated diastolic pressure. Using this method, we could reduce the measurement time.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는기존의 자동 혈압장치에 적용하기 위하여 가압단계에서 평균동맥압(MAP, Mean Arterial Pressure), 수축기혈압, 이완기혈압의 추정을 통해 피험자 개개인에 맞는 가압 및 측정 종료 압력을 추정 하는 알고리즘을 제 안하였다.
본 논문에서는 기존의 자동 혈압측정 장치의 단점을 개선하기 위하여 가압시 커프압에서 얻어지는 맥압을 이용하여 피험자에 따라 적절한 가압 목표치와 감압 종료치를 자동으로 설정하는 알고리 즘을 제 안하였다.

제안 방법

인정되는 청진법을 사용하여 비교 및 분석하였다. Biopac(Biopac, U.S.)의 청진기 모듈인 SS30L Sthethoscope Module과 커프압력 측정 모듈인 TSD120 Blood Pressure Cuff Transducer를 사용하여 추정을 위한 커프 가압 이후 감압시기 피험자에게서 커프압 변화에 따른 코로트코프음을 녹음하였다. 해당 데이터를 BHS(The British Hypertension Society) 프로그램을 통해 훈련된 2인의 판독자가 별도로 판독후 결과에 평균을 낸 값을 기준값으로 삼았다[10].
가압중 측정된 커 프압의 변화에서 맥 압을 검 출하고 그 첨 두 치를 찾아내기 위하여 O」dB의 리플을 갖는 1~4Hz의 2차 체비셰프 무한임펄스 대역통과필터를 통과한 맥압 파형을 맥압 검출의 비교구간을 구하기 위한 파형으로 사용 하였다’ 통과대역에서 2dB의 리플을 갖는 l~20Hz 2차 무한임펄스 대역통과필터를 사용하여기 계적인 잡음과 커프압을 배제한 맥압 파형을 얻어 내었다. (그림 4a) 실제 맥압의검출은 맥압검출의 비교구간을 구하기 위한 필터링 된 파형에서 Zero Crossing을 통해 오실레이션이 양이 되는 구간을 정한 후 1~20Hz로 필터링된 파형에 적용하여 해당 구간의 최 대 값인 동시에 그 크기가 0.
시스템은 계단식 감압방법을사용한 비침습적 자동 혈압 측정 장비를 기초로 하여 가압시 혈압측정 알고리즘을 추가하여 제작되었으며 시스템의 구성은그림 1과 같이 이루어진다.
실험은20~30세 남, 여 11명을대상으로 1인당 오전/오후로 2회측정을 하였으며, 각 측정마다 이전 5분 이상의 휴식을 선행하고, 2회째 측정은 첫 측정 이후 1일 이상의 기간을 두었다.
진폭을 갖는 맥압은 시간에 따라 자동으로 갱신된다. 이때 최고 진폭을 갖는 첨두치 이후 2개 이상의 맥압에서 최고 진폭을 갱신하지 못 할 경우 저 장되 어진 맥 압 배열에 Cubic Spline Interpo- lation을 적용하여 그 최대값을 평균동맥압으로 추정하는 알고리즘을 행하게 된다. (그림 4b).
제안한 가압 및 감압 목표치 설정 방법은 가압 도중 맥압 측정을 통해 피험자의 평균혈압, 수축기 및 이완기혈압을 추정한다. 그 결과에 따라가압 및 감압목표 압력을설정함과 동시에 피험자의 혈압 범위를 예상하고 측정을 시작할 수 있어 측정된 혈압의 정확성의 확보를 기대 할 수 있다.
최초장착된 커프의 확장을 위하여 35mmHg까지는 듀티비 30%의 급속 가압을 행하고 이후 19~30%로 조정하며 일정한 상승폭을 갖는 가압을 하도록 하였다.
커프 크기 및 이미 가압된 정도에 따라감소하는 시간당 가압 양의 차이를 보완하며 가압 속도의 조절을 통해 더욱 많은 유효 데 이 터를 얻기 위하여 펌프를 1주기 50kHz, 듀티비 (Duty Ratio) 19~30%의 변화를 갖는 펄스폭 변조 방식으로 구동하였다. 최초장착된 커프의 확장을 위하여 35mmHg까지는 듀티비 30%의 급속 가압을 행하고 이후 19~30%로 조정하며 일정한 상승폭을 갖는 가압을 하도록 하였다.
평균동맥압과 이완기혈압을 수식(1)에 따른 평균동맥압, 이완 기혈압, 수축기혈압의 상관관계에 대입하여 수축기혈압을 구하고 구해진 이완기혈압과 수축기혈압을 통해 측정 종료압력과 가압 목표압력을 정한다. 가압 목표압력까지 급속 가압한 후 기기에 따라 선형 혹은 계단식 배기를 통해 혈압을 구하고 커프압이 측정 종료 압력보다 작아지면 전체 측정을 마친다.
평균동맥압으로 추정된 맥압 이전의 범위 에서 구한 맥압의 첨두치 를 Bisquare Weight Function[8] 을 사용한 보간을 통해 기 울기를 구하고 (그림 5) 이에 따른 기울기 상에서 평균동맥압 대비 58%의 맥압일때 커프압을 수축기 혈압으로 선정 하였다. 수축기압력은 평 균동맥압과 이 완기 압력의 상관관계에 따른 추정수식 인수식 (1)을 이용하여 추정[9] 하였다.

대상 데이터

측정된 데이터는 펌웨어의 연산에 따라 마이크로 컨트롤러인 MSP430F161 l(Texas Instrument, U.S.) 내부에서 O.OOlmmHg 단위로 단위 변경되어 저장된다.

데이터처리

본 연구에서 제안한 알고리즘 검증을 위하여 현재 표준 혈압 측정법으로 인정되는 청진법을 사용하여 비교 및 분석하였다. Biopac(Biopac, U.
)의 청진기 모듈인 SS30L Sthethoscope Module과 커프압력 측정 모듈인 TSD120 Blood Pressure Cuff Transducer를 사용하여 추정을 위한 커프 가압 이후 감압시기 피험자에게서 커프압 변화에 따른 코로트코프음을 녹음하였다. 해당 데이터를 BHS(The British Hypertension Society) 프로그램을 통해 훈련된 2인의 판독자가 별도로 판독후 결과에 평균을 낸 값을 기준값으로 삼았다[10]. 이 때, 평균동맥압의 경우 청진법으로 바로 측정이 불가능 하므로 식(1)을 사용하여 계산된 평균동맥압을 사용하였다.

이론/모형

수축기압력은 평 균동맥압과 이 완기 압력의 상관관계에 따른 추정수식 인수식 (1)을 이용하여 추정[9] 하였다.
이완기 압력을 추정하기 위하여 맥압의 크기와 평균동맥압 (MAP)로서 혈압을 추정하는 방법인 오실로메트릭 법[기을 응용하였다. 오실로메트릭 법을 적용하기 위해 평균동맥 압시기의 맥압 크기 대비 이완기혈압및 수축기혈압 시기 상대적인 맥압 크기를 나타내는 상수인 CR(Characteristic Ratio)은 비침 습적 혈압 시뮬레이터 SmartArm(Clinical Dymamics, U.

후속연구

남아 있다. 따라서 평균압과 수축기, 이완기혈압의 관계에 있어 기존의 추정 수식(1)이 적용되지 않는 예외 사례에 대한 분석과 그에 대한 처리 방법의 추가와, 맥박과 같이 동일 피 험자라도 시간에 따라 달라지는 조건들[12]에 대하여 수식(1)을 보완 후 알고리즘에 적 용하는 등의 보완 연구가 필요할 것으로 판단된다.
그 결과에 따라가압 및 감압목표 압력을설정함과 동시에 피험자의 혈압 범위를 예상하고 측정을 시작할 수 있어 측정된 혈압의 정확성의 확보를 기대 할 수 있다. 또한 가압시기 많은 맥압을 얻기 위한펄스폭 변조 구동으로 약 6초 정도 가압시간이 연장되지 만 추정 된 혈압에 따라 필요한 범위만정밀하게 측정함으로서 전체 측정 시간의 단축을 기대 할 수 있을 것으로 판단된다.
이번 연구는 추정된 혈압 수치의 정확성을 높이고 편차를 줄이기 위해 나이에 따라증가하는평균 혈압 대비 수축기 및 이완기 혈압의 차이 및 정상인의 평균 적인 맥박 범위를 벗어날수록 추정에 사용된 수식(1)의 오차가 커지는 등 추가적으로 연구해야 할 과제가 남아 있다. 따라서 평균압과 수축기, 이완기혈압의 관계에 있어 기존의 추정 수식(1)이 적용되지 않는 예외 사례에 대한 분석과 그에 대한 처리 방법의 추가와, 맥박과 같이 동일 피 험자라도 시간에 따라 달라지는 조건들[12]에 대하여 수식(1)을 보완 후 알고리즘에 적 용하는 등의 보완 연구가 필요할 것으로 판단된다.

참고문헌 (12)

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Eoin O'Brien, Neil Atkins. "validation and Reliability of Blood Pressure Monitors". Clinical Hypertension and Vascular Disease, Blood Pressure Monitoring in Cardiovascular Medicine and Therapeutics 2nd Edition
Jiri Jilek, Teiichiro Fukushima, "Oscillometric Blood Pressure Measurement : The Methodology, Some Observations, and Suggestions", Biomedical Instrumentation & Technology 2005; 39:237-241

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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