최근 IT융합 기술의 발달에 따라 의료기기에 대한 IT융합 기술은 비약적으로 발전하고 있다. 응급 상황시 가장 기본적으로 우선적으로 시행 되어야 하는 것은 환자에 호흡이고 동시에 응급 환자에 기도를 유지하고 응급 처치를 해야 한다. 그러나 기도를 확보하는 술기인 기관 내 삽관을 하려면 응급 처치 사가 능숙한 경력과 경험을 요구하며 그렇지 않으면 술기에 실패 해 환자에서 후유증을 가져다 줄 수도 있는 매우 민감하고 중요한 술기이다. 이러한 이유로 현재 기관 내 삽관 술기의 성공률은 50%정도로 높은 수준이 아니다. 이러한 문제점을 보완하고자 본 논문에서는 기관 내 삽관을 하는 과정에서 인투베이션 튜브에 내시경 카메라를 삽입하여 삽관하고 실시간 모니터링과 무선 영상 전 송 방법인 스트리밍을 이용하여 스마트기기에서도 모니터링을 가능하게 하여 응급 처치 사들의 기관 내 삽관 성공률을 높이는데 목적이 있다.
최근 IT융합 기술의 발달에 따라 의료기기에 대한 IT융합 기술은 비약적으로 발전하고 있다. 응급 상황시 가장 기본적으로 우선적으로 시행 되어야 하는 것은 환자에 호흡이고 동시에 응급 환자에 기도를 유지하고 응급 처치를 해야 한다. 그러나 기도를 확보하는 술기인 기관 내 삽관을 하려면 응급 처치 사가 능숙한 경력과 경험을 요구하며 그렇지 않으면 술기에 실패 해 환자에서 후유증을 가져다 줄 수도 있는 매우 민감하고 중요한 술기이다. 이러한 이유로 현재 기관 내 삽관 술기의 성공률은 50%정도로 높은 수준이 아니다. 이러한 문제점을 보완하고자 본 논문에서는 기관 내 삽관을 하는 과정에서 인투베이션 튜브에 내시경 카메라를 삽입하여 삽관하고 실시간 모니터링과 무선 영상 전 송 방법인 스트리밍을 이용하여 스마트기기에서도 모니터링을 가능하게 하여 응급 처치 사들의 기관 내 삽관 성공률을 높이는데 목적이 있다.
With the development of recent IT fusion technology, IT fusion technology of medical equipment has been dramatically development. The need to most basic preferential implementation of emergency is the respiration of the patient, it is necessary to first aid is maintained in emergency patients airway...
With the development of recent IT fusion technology, IT fusion technology of medical equipment has been dramatically development. The need to most basic preferential implementation of emergency is the respiration of the patient, it is necessary to first aid is maintained in emergency patients airway simultaneously. However, to the endotracheal intubation is a procedure to secure the airway, it requires experience and first aid, Inc. good career, very that may lead to sequelae in patients who otherwise have failed to procedures It is a sensitive and important procedure. For these reasons, the success rate of current endotracheal intubation technique is not at a high level and about 50 percent. In an attempt to complement these problems, in this paper, in the process of endotracheal intubation, intubated by inserting an endoscopic camera to Into Activation tube, the streaming is a real-time monitoring and wireless video transmission method using, there is a purpose of enabling the monitoring in smart devices increase the success rate of endotracheal intubation of first aid purchases.
With the development of recent IT fusion technology, IT fusion technology of medical equipment has been dramatically development. The need to most basic preferential implementation of emergency is the respiration of the patient, it is necessary to first aid is maintained in emergency patients airway simultaneously. However, to the endotracheal intubation is a procedure to secure the airway, it requires experience and first aid, Inc. good career, very that may lead to sequelae in patients who otherwise have failed to procedures It is a sensitive and important procedure. For these reasons, the success rate of current endotracheal intubation technique is not at a high level and about 50 percent. In an attempt to complement these problems, in this paper, in the process of endotracheal intubation, intubated by inserting an endoscopic camera to Into Activation tube, the streaming is a real-time monitoring and wireless video transmission method using, there is a purpose of enabling the monitoring in smart devices increase the success rate of endotracheal intubation of first aid purchases.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
삽관 방법으로는 경구, 경비, 경기관의 3가지 삽관경로를 가지고 있으며 상황에 따라 알맞은 방법으로 삽관을 시행한다. 기관 내 삽관은 기도의 개방을 지속적으로 유지하며 산소 주입과 환기를 지속적으로 하여 호흡을 유지하는데 목적이 있다. 기관 내 삽관은 술기 시 환자에게 위험성이 잇기 때문에 경험이 부족한 응급 처치 사는 술기를 권장하지 않고 숙련된 처치사가 술기를 하더라도 높은 실패율을 보인다.
본 논문에서는 응급 처치 시 기관 내 삽관 술기에 대한 어려움을 보완하기 위하여 내시경과 무선 영상 전송 방법을 사용하여 내시경 시스템을 설계 하였다. 기관 내 삽관 시 인투베이션 튜브를 삽관하는 과정에서 전문성을 요하는 문제로 튜브 내에 내시경을 삽입하여 메인 시스템에서 실시간으로 모니터링을 하면서 술기 할 수 있다.
본 논문에서는 응급 처치 시 기도 내 삽관을 시행할 때 실패율을 줄이기 위해 인투베이션 튜브에 내시경을 삽입하여 실시간 모니터링과 무선영상전송 및 녹화를 수행하는 시스템을 설계하였다.
또한 다양한 운영체제를 지원하여 높은 확장성의 시스템 개발 환경을 구축할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 장점을 가진 싱글보드 컴퓨터에 Debian Linux를 설치하여 내시경 시스템을 구헌하였다. 싱글보드 컴퓨터의 전원은 5V의 전압을 가지며 5인치 LCD, 무선 랜카드 디바이스, 내시경 카메라 디바이스를 부착하고 1000MHz의 마이크로프로세서의 클럭을 기반으로 하기 때문에 2600mA의 배터리를 사용하였다.
제안 방법
그러나 내시경 카메라의 영상 정보는 이미 스트리밍 작업을 수행하고 있기 때문에 동시에 내시경 영상을 스트리밍과 녹화를 할수 없다. 그러므로 영상처리 라이브러리인 OpenCV를 활용하여 메인 시스템에서 스트리밍하고 있는 영상 정보를 다시 루프백(loop back)하여 영상을 녹화하는 프로그램을 구현하였다. 다음 그림 10은 실시간 영상을 저장하기 위한 과정의 일부를 나타낸 것이다.
또한, 단순히 본체에서의 모니터링에 준하지 않고 현장 상황에 따른 스마트 기기(스마트폰, 태블릿, 노트북 등)를 통해 무선으로 실시간 모니터링이 가능하다[5-6]. 그리고 기관 내 삽관의 과정을 녹화하여 시행자에 대한 피드백 및 추후 의료사고 등 여러 문제를 해결할 수 있도록 하였다.
내시경 카메라는 전면에 6LED를 부착하여 광량을 적용하였으며, 튜브의 크기에 알맞게 직경 5.5mm로 설계하였고, 출력 인터페이스는 USB를 사용하여 호환성을 높였다. 영상의 전송 방식은 스트리밍 전송을 사용하였고, 동시에 스마트폰, 태블릿, 노트북 등의 스마트기기에서 재생이 가능하다.
내시경 카메라는 인투베이션 튜브 내에 삽입하여 기도 내 삽관을 진행 하여야 한다. 따라서 메인 시스템에서 카메라 렌즈까지의 거리를 50cm로 설계하였다. 다음 그림 6은 내시경 시스템에 사용하기 위해 설계 제작된 카메라 전면부이다.
메인 시스템은 싱글보드 컴퓨터의 특징에 따라 Debian Linux 기반의 운영체제를 설치하였다. 무선으로 영상을 전송하기 위하여 hostapd를 설치하여 무선 랜카드를 AP모드로 변경하였다. 다음 그림 9는 hostapd 환경 설정 결과이다.
본 논문에서 설계하고 제작한 내시경 카메라 영상 시스템을 사용하여 기관 내 삽관 실험을 실제 인체를 대상으로 할 수 없으므로 실습용 Dummy를 사용하여 실험하였다. 그림 11은 실험에 사용된 실습용 Dummy이다.
본 논문에서 설계한 기관 내 삽관 내시경 시스템을 적용하기 위해 실습용 Dummy에 인투베이션 튜브를 삽관하여 실험하였다. 다음 그림 12는 후두경과 내시경이 삽입된 인투베이션 튜브를 삽관하는 과정을 나타낸 것이다.
메인 시스템은 내시경 시스템 전체에 대한 제어를 수행하므로 적절한 성능을 가진 마이크로프로세서가 필요하다. 본 논문에서는 ARM Cortex-A7 프로세서 기반으로 구성된 싱글보드 컴퓨터(single-board compute)인 바나나파이(banana pi)를 이용하여 시스템을 설계 하였다. 싱글보드 컴퓨터의 장점은 성능이 뛰어나며, 무엇보다 컴퓨터의 특성을 가지고 있어 높은 확장성을 지닌다.
무선으로 영상을 전송하는 방법은 일반적으로 라우터와 스트리밍 서버를 통하여 영상을 전송한다. 본 논문에서는 서버와 클라이언트간의 데이터 전송 역할을 하는 라우터를 메인 시스템의 무선 랜카드에 기능을 접목시킨 AP(Access Point) 모드를 활용하였다. AP 모드는 기존 라우터를 필요로 하는 방법에 비해 간단하며 서버와 클라이언트 간의 접속 방식이 간결한 장점이 있다.
본 논문에서는 지연 시간이 짧고, 마이크로프로세서에 부하가 적은 Mjpg-Streamer를 활용하였다. Mjpg-Streamer는 영상 전송 방식이 캡처를 해서 전송하는 방식이므로 간단한 구조를 가지고 있으며, 웹에서 바로 스트리밍 되는 영상을 확인 할 수 있는 장점이 있다.
응급 상황시 5분 이상 환자의 기도 유지를 하지 못한다면 산소 공급이 되지 않아 뇌손상을 일으킬 가능성이 높다. 이러한 상황을 예방하기 위해서 응급 처치 중 하나인 기관 내 삽관을 하여 기도를 확보한다. 기도를 확보하기 위한 응급 처치 중 기관 내 삽관은 최선의 방법으로 알려져 있다[1-2].
이러한 여러 문제점들을 해결하기 위하여 기관 내 삽관 시 시야확보를 위해 인투베이션 튜브에 내시경을 삽입하여 함께 삽관하는 방법으로 기관 내 삽관이 숙련된 응급 처치 사 뿐만 아니라 숙련되지 않은 응급 처치 사도 시행 할 수 있도록 내시경 시스템을 설계하였다. 이 시스템은 환자의 구강에서부터 기도 안 까지 실시간으로 모니터링을 할 수 있어 술기 중 환자에게 부작용 및 후유증을 방지 할 수 있다.
대상 데이터
본 논문에서는 작은 성인, 보통 성인, 큰 성인, 매우 큰 성인의 경우에 대하여 실험하였으며, 인투베이션 튜브의 내경의 크기는 연령 및 체격별 크기가 다른 이유로 인하여 내시경 카메라의 직경을 5.5mm로 설계하였다. 삽관 방법은 기도확보를 유지한 후 인투베이션 튜브를 삽관할 때 내시경을 튜브 안쪽에 삽입하여 튜브와 동시에 삽관을 진행한다.
본 논문에서는 이러한 장점을 가진 싱글보드 컴퓨터에 Debian Linux를 설치하여 내시경 시스템을 구헌하였다. 싱글보드 컴퓨터의 전원은 5V의 전압을 가지며 5인치 LCD, 무선 랜카드 디바이스, 내시경 카메라 디바이스를 부착하고 1000MHz의 마이크로프로세서의 클럭을 기반으로 하기 때문에 2600mA의 배터리를 사용하였다. 다음 그림 3은 내시경 시스템의 전체 시스템 구성도이다.
후속연구
입력 된 내시경 영상은 무선 영상 송신 모듈로 인하여 주변의 기기에 실시간으로 플레이를 제공한다. 또한, 영상 플레이어를 통하여 실시간 영상을 보면서 기관 내 삽관을 할 수 있고 이 영상을 녹화 하여 추후 검토 할 수 있다.
본 논문에서 설계한 내시경 시스템을 응급 처치 상황에 접목하면 스마트한 응급 구조 체계 발전에 도움이 될 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
기존의 후두경을 이용한 삽입법의 문제점은 무엇인가?
기존의 후두경을 이용한 삽입법은 육안으로 기도를 확보하고 기관 내 삽관하는 방법을 사용해왔다. 그러나 이 과정에서 시야 확보가 제대로 이루어지지 않아 경험이 없는 초보자는 후두경으로 환자의 치아를 손상시키거나, 기관 삽관 합병증인 인후통 등을 유발시키기도 해 응급한 상황에서 시간을 많이 소모하는 등 응급 처치에 많은 어려움을 겪고 있다. 기도 내 삽관 방법은 숙련된 응급 처치사가 아니면 쉽게 할 수 없는 방법으로 술기 시 식도, 기도를 혼동할 수 있으며, 기도를 찾아 삽관을 한다고 하더라도 기도의 내벽에 상처를 입히면 환자에게 악영향을 미칠 수 있다.
기관 내 삽관이란 무엇인가?
일상생활 혹은 병원에서 응급한 상황이 발생하였을 때 가장 우선적으로 환자에게 이루어져야할 응급 처치는 기도를 확보 및 유지하는 것이다. 기관 내 삽관은 기도 확보를 위해 기관 내에 관을 삽입 하는 것으로 외상, 이물질, 중추신경질환 등에 의한 호흡장애나 기도 폐색, 분비물의 저류 및 호흡기능 저하 등으로 인공호흡이 필요한 경우에 사용한다[1]
기도 내 삽관 방법의 단점은 무엇인가?
그러나 이 과정에서 시야 확보가 제대로 이루어지지 않아 경험이 없는 초보자는 후두경으로 환자의 치아를 손상시키거나, 기관 삽관 합병증인 인후통 등을 유발시키기도 해 응급한 상황에서 시간을 많이 소모하는 등 응급 처치에 많은 어려움을 겪고 있다. 기도 내 삽관 방법은 숙련된 응급 처치사가 아니면 쉽게 할 수 없는 방법으로 술기 시 식도, 기도를 혼동할 수 있으며, 기도를 찾아 삽관을 한다고 하더라도 기도의 내벽에 상처를 입히면 환자에게 악영향을 미칠 수 있다. 이러한 이유로 기도 내 삽관 방법은 응급 처치 분야에서 실패율이 50%에 이른다[2-3].
참고문헌 (14)
J. S. Bradley, G. L. Billows, M. L. Olinger, S. P. Boha, W. H. Cordell, and D. R. Nelson, "Prehosptal oral endotracheal intubation by rural basic emergency medical technicians," Annals of Emergency Medicine, vol. 32, pp.26-32, 1998.
Yun, Hyeong-Wan, Eun-Yeong Yu, and Young-Hyun Yun. "Comparison of Educational Effects of Difficult Endotracheal Intubation in the 119 Rescue Service." The Journal of the Korea Contents Association pp.254-265, 2011.
Shim, Dongha, et al. "Design of UWB/WiFi Module based Wireless Transmission for Endoscopic Camera." 인터넷정보학회논문지 vol. 16. no.1, pp.1-8, 2015.
Gong, Feng, Paul Swain, and Timothy Mills. "Wireless endoscopy." Gastrointestinal Endoscopy vol. 51. no. 6, pp.725-729, 2000.
Pepe, Paul E., Michael K. Copass, and Thomas H. Joyce. "Prehospital endotracheal intubation: rationale for training emergency medical personnel." Annals of emergency medicine vol 14, no 11, pp.1085-1092, 1985.
Bradley, John S., et al. "Prehospital oral endotracheal intubation by rural basic emergency medical technicians." Annals of emergency medicine vol. 32, no. 1, pp.26-32, 1998.
Yoon, Hayoung, and Jongwon Kim. "Collaborative streaming-based media content sharing in WiFi-enabled home networks." Consumer Electronics, IEEE Transactions on vol. 56, no. 4, pp. 2193-2200, 2010.
Maniezzo, Daniela, et al. "Real-time caption streaming over WiFi network." Information Technology: Research and Education, 2003. Proceedings. ITRE2003. International Conference on. IEEE, 2003.
Kellerer, Wolfgang, et al. "A real-time internet streaming media testbed." Multimedia and Expo, 2002. ICME'02. Proceedings. 2002 IEEE International Conference on. vol. 2. IEEE, 2002.
Venkataraman, Mukundan, Mainak Chatterjee, and Siddhartha Chattopadhyay. "Evaluating quality of experience for streaming video in real time." Global Telecommunications Conference, pp.1-6, 2009.
Chen, L., Shashidhar, N., & Liu, Q., "Scalable secure mjpeg video streaming." In Advanced Information Networking and Applications Workshops, International Conference, pp. 111-115. 2012.
CHEN, Shu-yi, and Yong-hui HUANG. "Research and application of open source video server MJPG-streamer [J]." Electronic Design Engineering vol. 5, 2012.
Luo, Tongbo, et al. "Attacks on WebView in the Android system." Proceedings of the 27th Annual Computer Security Applications Conference. ACM, 2011.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.