본 연구는 심초음파에서 사용되는 실시간 심전도 QRS 검출성능 및 심전도 trigger 시간 지연 등의 생체신호측정모듈의 성능 개선을 확인하고자 하였다. 심초음파에서 사용되는 생체신호측정모듈의 심전도 QRS 검출에 대한 성능 평가 중에서 심전도 QRS 크기와 폭에 따른 검출성능, Tall T-wave 제거성능, 부정맥이 있는 심전도의 QRS 검출성능 및 Pacer pulse 검출성능은 심전도 국제 규격인 EC-13을 기준으로 성능을 비교 평가하였으며, QRS의 trigger 신호 지연 시간 및 기저선 복귀시간은 기존에 상용화되어 심초음파에 사용되고 있는 생체신호측정모듈의 성능과 비교 평가하였다. 본 연구에서는 위 4가지 항목은 국제규격인 EC-13 기준을 크게 만족하였으며, QRS의 trigger 신호 지연 시간은 심박수에 따라 17m~21ms 빠른 검출 결과를 보였으며 심전도 기저선 복귀시간도 1 beat 이상 빠른 결과를 보였다.
본 연구는 심초음파에서 사용되는 실시간 심전도 QRS 검출성능 및 심전도 trigger 시간 지연 등의 생체신호측정모듈의 성능 개선을 확인하고자 하였다. 심초음파에서 사용되는 생체신호측정모듈의 심전도 QRS 검출에 대한 성능 평가 중에서 심전도 QRS 크기와 폭에 따른 검출성능, Tall T-wave 제거성능, 부정맥이 있는 심전도의 QRS 검출성능 및 Pacer pulse 검출성능은 심전도 국제 규격인 EC-13을 기준으로 성능을 비교 평가하였으며, QRS의 trigger 신호 지연 시간 및 기저선 복귀시간은 기존에 상용화되어 심초음파에 사용되고 있는 생체신호측정모듈의 성능과 비교 평가하였다. 본 연구에서는 위 4가지 항목은 국제규격인 EC-13 기준을 크게 만족하였으며, QRS의 trigger 신호 지연 시간은 심박수에 따라 17m~21ms 빠른 검출 결과를 보였으며 심전도 기저선 복귀시간도 1 beat 이상 빠른 결과를 보였다.
In this study, we investigated the performance of real-time QRS complex detection algorithm in physio-module for echocardiography. The performance of QRS detection module in echocardiography was evaluated according to international standard, EC-13 and we compared with commercialized physio-module wi...
In this study, we investigated the performance of real-time QRS complex detection algorithm in physio-module for echocardiography. The performance of QRS detection module in echocardiography was evaluated according to international standard, EC-13 and we compared with commercialized physio-module with QRS complex detection. In this study, we can get performance of QRS complex detection, pacer pulse detection, Tall t-wave rejection and arrhythmia detection within EC-13's criteria and we can get improved QRS trigger delay time and baseline wondering rejection times in compared with commercialized physio-module.
In this study, we investigated the performance of real-time QRS complex detection algorithm in physio-module for echocardiography. The performance of QRS detection module in echocardiography was evaluated according to international standard, EC-13 and we compared with commercialized physio-module with QRS complex detection. In this study, we can get performance of QRS complex detection, pacer pulse detection, Tall t-wave rejection and arrhythmia detection within EC-13's criteria and we can get improved QRS trigger delay time and baseline wondering rejection times in compared with commercialized physio-module.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구에서는 개발된 생체신호측정모듈의 QRS 검출 성능 개선을 위한 알고리즘을 개발하여 심전도 QRS 크기와 폭에 따른 검출성능, Tall T-wave 제거성능, 부정맥이 있는 심전도의 QRS 검출성능 및 Pacer pulse 검출성 능은 국제 규격 인 EC-13 기준으로 평 가하였으며, 위 4가지 항목 모두 EC-13 규격을 크게 만족하고 있다.
본론에서는 생체신호측정 모듈에서 요구하는 심전도 신호에 대한 기능에 대한 기능을 설명하고, 기능 구현을 위한 방법에 대하여 설명하도록 한다.
제안 방법
QRS trigger 신호는 입력 신호를 기준으로 하였으며, 입력 신호를 1000:1 감쇄회로를 통하여 모듈에 공급하여 trigger 결과를 측정하였다.
개발된 장비는 成13에서 요구하는 수준의 QRS 검출 성능을 발휘하기 위해서, 낮은 QRS 血必hold를갖도록 설계하였으며, tall T wave를 제거하기 위해서 QRS 검출 이후의 일정 구간 동안은 threshold가 높은 값이 되도록 가변 血eshold를 적용하였다.
생체신호 측정 모듈의 심전도는 환자 모니터 장비와 특성이 유사하며, 국제적으로 적용되는 또 다른 규격인 IEC60601-2-27의 내용과 대부분의 내용이 일치하기 때문이다. 규격 EC -13에서는 심전도 실험을 위한 자세한 방법이 제공되고 있으며 이를 적용할 수 있는 사항을 선택적으로 실험하였다.区
사용하였다. 디실시간으로 QRS를 검출하면서 신호처리 동안 시간 지연이 적은 방법들의 공통점은 pass filtei를 사용하여, 가변 QRS 검출 threshold를 사용하는 방법을 사용하는 것을 채택하였다.
또는 심장 제세동기를 사용할 수 있는 상황을 대비하여 심장 제세동기의 높은 전압과 에너지로부터 심전도측정 회로가 보호되도록 설계하였다.
또한 이미 상용화되어 기존의 생체신호측정모듈과 비교 실험하여 QRS 검출 성능 및 검출 지연 시간을 비교하였다. 비교 대상은 N사에서 제조한 생체신호측정모듈이다.
전극의 부착 여부를 감지하여 심전도를 측정할 수 있는 상태인지 아니지를 자동으로 판단할 수 있도록 한다. 또한, 전극 착탈 시 발생하는 offset에 의해 심전도 신호 측정이 지연되는 현상을 고려하여, 심전도 신호가 기저선으로 빠르게 복귀할 수 있도록 high pass filter의 주파수를 변경할 수 있는 방법을 구성하였다.
본 연구에서는 bandpass flter와 differentiation, 절대값 함수를 이용하여 신호처리를 실시하였다.
신호 samplinge l, OOOsamples/sec로 하여 QRS 검출시간 지연을 최소화 할 수 있도록 하였고, AD 변환기의 resolutione 12bit를 사용하였다.
심전도 측정을 위한 회로는 일반 전원과 4000VAC의 내전압을 유지하도록 설계 하였으며, 환자 누설 전류도 CF 등급으로 설계하였다.囲
1 Disclosure of performance specifications, e) Heart rate meter accuracy and response to irregular rhythm" 내용을 실험하는 것이다. 이 실험은 QRS의 모양과 크기가 변하는 부정맥 상황에서 QRS의 검출 성능을 평가하는 것으로써, 실험 파형은 규격에서 제시하는 4종류의 부정맥 파형으로 그림 6, 7, 8, 9와 같다. 이는 QRS를 검출하는 성능을 평가하기에는 충분한 부정맥의 경우를 포함하고 있다고 할 수 있다.
이 실험은 pacer pulse에 의해서 동기화된 QRS가 발생하는 정상 기능 상태와 pacer pulse는 발생하지만 QRS는 발생하지 않는 비정상 기능 상태를 구분하여 평가한다.
대상 데이터
그림 14와 그림 15는 측정 결과의 예이다. 기준 신호는 노란색의 CH1, 본 연구에 의한 출력은 파란색의 CH2, 비교 제품의 출력은 자주색의 CH3로 측정하였다.
비교 대상은 N사에서 제조한 생체신호측정모듈이다.
데이터처리
모듈의 기능 검사를 위해서 초음파 장비를 대신할 수 있도록 PC에서 LabView 8.5를 이용하여 테스트 프로그램을 구성하였으며, 이를 이용하여 측정 신호를 출력하고 검출 결과를 확인하였다.
이 기능을 본 연구결과와 비교 제품을 비교 하였다. 그림 16은 본 연구에서 설계된 제품의 기저선 복귀 시간을 보여주고 있으며, 그림 17은 비교 제품의 기저선 복귀 시간을 보여주고 있다.
이론/모형
생체신호측정모듈에 대한 성능 평가 실험 방법 중 심전도는 환자 모니터 장비에 대한 국제 규격 중의 하나인 EC-13을 기준으로 시험하였다. 생체신호 측정 모듈의 심전도는 환자 모니터 장비와 특성이 유사하며, 국제적으로 적용되는 또 다른 규격인 IEC60601-2-27의 내용과 대부분의 내용이 일치하기 때문이다.
심전도 신호는 3 wire cable을 사용하여 RA, LA, LL 에 전극을 부착하여 측정하는 Einthoven 이론을 적용하였다 叫
성능/효과
또한 QRS의 trigger 신호 지연 시간은 기존의 생체 신호 측정 모듈 제품과 비교해 본 결과 기존 상용화 제품에 비해 개선되었으며, 검출 위치는 심박수 또는 파형의 크기에 영향을 많이 받지 않는 특성을 보이고 있다.
2mV 이하의 경우에서 오류가 없어야 한다. 실험 결과 T 파가 1.6mV의 경우에서도 오류가 없어서 규격에 만족한다.
실험 결과 개발 제품이 비교 제품보다 빠른 복귀를 보이며, 심박수 80을 기준으로 1 beat 정도 빠르게 QRS 를 검출하고 있다.
심전도 신호의 기저선 복귀 시간은 기존 제품보다 우수한 것을 알 수 있었다.
1 Pacemaker pulse rejection without over아loot" 내용을 실험하는 것이다. 이 실험은 pacer pulse 검출 기능을 사용할 때와 사용하지 않을 때, QRS검출 결과를 평가하는 것으로써, Pacer pulse 검출 기능을 사용할 때는 pacer pulse를 QRS로 검출하면 안된다.
표 6과 표 7을 분석해 보면 개발된 제품은 QRS 모양이 일정한 경우에 심박수나 QRS의 크기에 영향을 적게 박아 일정한 위치에서 검출하고 있으나, 비교 제품은 심박 수가 낮고 파형이 클수록 빨리 검출하는 것을 알 수 있다.
참고문헌 (9)
P. W. Macfarlane, T. D. Veitch Lawrie. "Comprehensive Electrocardiology" volume 1, Pergamon Press, 1989.
B. B. Winter and J. G. Webster, "Driven-Right-Leg Circuit Design", IEEE Trans. Biomedical Engineering, Vol. BME-30, no. 1, pp. 62-66, January 1983.
International Electrotechnical Commission. "IEC 60601-1 Medical electrical equipment, Part 1 : General requirements for safety and essential performance" 3rd ed, 2000.
G. M. Friesen, T. C. Jannett, M. A. Jadallah, S. L. Yates, S. R. Quint, H. T. Nagle, "A Comparison of the Noise Sensitivity of Nine QRS Detection Algorithms", IEEE Trans. Biomedical Engineering, Vol. 37, no. 1, pp. 85-98, January 1990.
Bert-Uwe Kohler, Carsten Henning, Reinhold Orglmeister, "The principles of software QRS detection", IEEE Eng. Vol., 21, Issue: 1, Jan.-Feb. 2002.
W. J. Tompkins ed. "Biomedical Digital Signal Processing" Printice-Hall International, Inc, 1993.
Association for the Advancement of Medical Instrumentation. "Cardiac monitors, heart rate meters, and alarms", (ANSI/AAMI EC13:2002). Arlington, VA: AAMI; 2002.
N. V. Thakor, "Reliable R-wave detection from ambulatory subjects", Biomed. Sci. Instrum. vol 14, pp. 67-72, 1978.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.