[논문]웨어러블 헬스케어 환경에서 ECG 전기패턴 QRS을 이용한 급성 심장마비 예방 시스템

이주관; 김만식; 전문석

doi:10.13067/jkiecs.2016.11.11.1141

웨어러블 헬스케어 환경에서 ECG 전기패턴 QRS을 이용한 급성 심장마비 예방 시스템
Design of Acute Heart Failure Prevention System based on QRS Pattern of ECG in Wearable Healthcare Environment 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.11 no.11, 2016년, pp.1141 - 1148

이주관 (숭실대학교 컴퓨터학과) , 김만식 (숭실대학교 컴퓨터학과) , 전문석 (숭실대학교 컴퓨터학과)

초록
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본 논문은 웨어러블 시스템을 이용하여, ECG 전기 패턴을 QRS을 이용하여 급성 심장마비 예측 감지 시스템으로, 웨어러블 심장 이상 징후 감지 스마트 워치와, 이를 포함 하고 디지털 ECG (X, Y) 패턴 좌표 DB를 이용하여 비정상 패턴을 즉시 감지하고, 급성 심장마비 예방 시스템 및 그 방법을 보여준다. 특히, 디지털 ECG(X, Y) 패턴 정보를 이용한 이상 징후 유형과 대비하는 단계를 통해서 급성 심장마비 발생 시, 골든타임을 놓치지 않고 응급 처치할 수 있음을 보여 준다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper proposed a heart attack predictive monitoring system using QRS pattern of ECG for wearable healthcare. It detects abnormal heart pattern with a ECG (X, Y) coordinate pattern DB on wearable monitoring smart watch. We showed the acute heart failure prevention system and method with a proposed scheme. Especially, It proved the method which can do first aid in gold time through abnormal heart analysis with a digital ECG(X, Y) pattern information when acute heart failure occurs.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

사용자의 심장 건강 상태에 따라 변경되는 반복적인 심장 생체 전압 정보를 이용하여 정상적으로 학습하고, 급성 심장마비를 예측하고 감지하는 시스템에 있어서, 상기 시스템은 상기 사용자의 팔에 탑재되어 상기 사용자의 심장 생체 전압정보를 제공하는 복수의 웨어러블 심장 이상 징후 감지 스마트 워치를 이용하며, 웨어러블 심장 이상 징후 감지 스마트 워치는, 심장 생체 전압 정보를 이용하여 생체 전압(X, Y) 패턴정보를 제공하고, (X, Y)패턴 정보는 시간축 X-좌표와 심장 전압축 Y-좌표로서 ECG PQRST (X, Y)좌표를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 ECG 좌표를 이용한 급성 심장마비 예방 시스템을 보여준다.

성능/효과

(표 1)은 ECG 정상적인 패턴과 비정상적인 급성 심장마비 예측을 보여 준다. QRS가 정규 파형을 이루며, Normal구조를 이루는 시험 결과를 보여 주고 있으며, 본인의 확인 할 수 있는 개인식별구조 99.09% 평가를 통해서 김장마비 사전 예정정보를 보여 주고 있다.
결론적으로, 디지털 ECG 코드는 차세대 정보보호 비대면 개인식별인증증서로서 충분한 방법으로 이용 가능한 방법으로 대두되고 있음을 증명된다.
웨어러블 센서에서 얻은 ECG 파형 신호는 ECG 패턴 데이터베이스에서 추론 방법에 의하여 비교 분석하며, 시스템은 항시 손목에 차고 있기 때문에 항시 ECG을 분석하여, 비장상적인 파형이 발견되면, 주치의에게 통보되고, 위급 상황이라 판단되면, 119 응급실에 연락하도록 함으로서 ECG 전기 QRS(: QRS complex)패턴의 중요성을 보여 준다.

후속연구

(그림 11)은 ECG 파형으로 디지털 값은 P(3,2), Q(18, -5), R(22, 15), S(25, -12), T(22, 15), 및 T(36, 4)으로 나타낼 수 있다. 디지털 ECG 파형으로부터 추출되는 ECG 패턴의 특징점을 추출하고 이를 좌표 값으로 나타냄으로써, 좌표 값을 통해 사용자의 건강 상태를 판단할 수 있고, 이상 징후 유형 DB의 각 기준 패턴과 대비하여 정상인지, 병원의사의 진료가 필요한지 혹은 위급상황으로 즉시 응급 처치가 필요한지 판단을 위한 정보로 이용될 수 있다.
본 논문에 심장 파형에서 얻어지는 디지털 결과는 웨어러블 장치에 쉽게 저장할 수 있으며, Machine Learning 알고리즘을 이용하여 개인인증 256비트 키를 생성함으로서 사물인터넷 시대 중요한 역할을 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	돌연사의 원인은 보통 무엇인가?	평소 건강해 보이던 사람이 사전 징후 없이 갑자기 심장 이상증상이 발생하여 1시간 이내에 심장이 정지하기 때문에 언제 이런 돌연사가 발생하는지 미리 예측하는 것은 무척 어려운 일이다. 대략적으로 돌연사의 80~90%가 심장병에 의해 발생하고, 10~20%는 원인불명으로 사망하는데, 과로사 등을 예로 들 수 있다. 사망까지 이를 수 있는 급작스러운 심장 이상은 심장동맥의 동맥경화와 이로 인한 심근경색증, 심장마비.
	사망까지 이를 수 있는 급작스러운 심장 이상에는 무엇이 있는가?	대략적으로 돌연사의 80~90%가 심장병에 의해 발생하고, 10~20%는 원인불명으로 사망하는데, 과로사 등을 예로 들 수 있다. 사망까지 이를 수 있는 급작스러운 심장 이상은 심장동맥의 동맥경화와 이로 인한 심근경색증, 심장마비. 부정맥, 심근염, 심근병증, 심장판막질환 등이 원인이 될 수 있으며, 특히 그중 심장동맥의 동맥경화와 이로 인한 심근경색증과 심장마비가 80%를 차지한다.
	심근경색증은 어떤 과정에 의해 발생하게 되는가?	이렇게 혈관 안쪽의 불순물이 터지면 혈관 벽 내부의 성분이 혈액 성분에게 노출이 되고 응고 반응을 일으키면서 혈전을 만들게 된다. 이 혈전은 또 다시 혈액흐름을 방해하게 되어 혈액순환을 완전히 차단하게 된다. 이러한 심근경색증은 (그림 1)과 같이 평소에 심장질환이 없었거나 건강진단 때 정상적인 심전도 결과를 받은 사람에게도 갑자기 발생할 수 있다.

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