경제성장과 함께 생활습관 변화로 인한 만성질환이 지속적으로 증가하고 있다. 그 중 심뇌혈관질환은 사망원인의 약 20%를 차지하는 우리나라의 주요 사망원인이다. 심장의 이상을 측정하는 검사는 심전도검사로, 심장의 리듬을 전기적으로 측정하여 평가하는 방법이다. 심전도 검사에서 가장 영향을 미치는 것은 전극의 부착 위치인데, 간호사를 대상으로 연구한 결과에 따르면 모두 정확하게 부착한 것은 2.6%로 나타났다. 따라서 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 프로젝션 기반의 증강현실 기술을 사용하여 환자 본인의 Chest X-ray 사진을 흉부에 중첩시켜 투영시킴으로써 정확한 전극 부착위치를 쉽게 알 수 있는 시스템을 개발하였다. 기존의 방법으로 측정한 결과와 개발한 시스템으로 측정한 결과를 비교하였더니 2.6cm의 오차를 보였다. 그에 따른 심전도 결과에서도 V1, V2, V3위치에서 눈에 띄는 파형의 차이가 있었다. 본 시스템으로 정확하게 측정된 심전도는 의료진들의 환자관리 및 임상적 의사결정에 크게 도움이 될 것이다.
경제성장과 함께 생활습관 변화로 인한 만성질환이 지속적으로 증가하고 있다. 그 중 심뇌혈관질환은 사망원인의 약 20%를 차지하는 우리나라의 주요 사망원인이다. 심장의 이상을 측정하는 검사는 심전도검사로, 심장의 리듬을 전기적으로 측정하여 평가하는 방법이다. 심전도 검사에서 가장 영향을 미치는 것은 전극의 부착 위치인데, 간호사를 대상으로 연구한 결과에 따르면 모두 정확하게 부착한 것은 2.6%로 나타났다. 따라서 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 프로젝션 기반의 증강현실 기술을 사용하여 환자 본인의 Chest X-ray 사진을 흉부에 중첩시켜 투영시킴으로써 정확한 전극 부착위치를 쉽게 알 수 있는 시스템을 개발하였다. 기존의 방법으로 측정한 결과와 개발한 시스템으로 측정한 결과를 비교하였더니 2.6cm의 오차를 보였다. 그에 따른 심전도 결과에서도 V1, V2, V3위치에서 눈에 띄는 파형의 차이가 있었다. 본 시스템으로 정확하게 측정된 심전도는 의료진들의 환자관리 및 임상적 의사결정에 크게 도움이 될 것이다.
Chronic diseases are increasing nowadays as daily habits changed due to economic growth. Among chronic diseases, heart cerebrovascular disease is one of the major causes of death in South Korea that accounts for approximately 20% of mortality. Tests to measure anomaly of the heart is ECG tests, whic...
Chronic diseases are increasing nowadays as daily habits changed due to economic growth. Among chronic diseases, heart cerebrovascular disease is one of the major causes of death in South Korea that accounts for approximately 20% of mortality. Tests to measure anomaly of the heart is ECG tests, which measures and analyzes the electrical heart activity. Any mistakes in lead attachment location critically affects ECG testings, and statistical facts showed that only 2.8% of the nurses properly located leads to patients. As a solution, this paper proposes a system based on a projection-based augmented reality technology to generate X-ray images to the patient's chest to point out exact attachment locations of ECG leads. Evaluation comparison results showed a 2.6 cm difference between the conventional system and the proposed system. ECG test results also showed significant signal differences between the systems in leads V1, V2, and V3. The ECG measured accurately by the proposed system would help greatly in patient management and clinical decisions of clinicians.
Chronic diseases are increasing nowadays as daily habits changed due to economic growth. Among chronic diseases, heart cerebrovascular disease is one of the major causes of death in South Korea that accounts for approximately 20% of mortality. Tests to measure anomaly of the heart is ECG tests, which measures and analyzes the electrical heart activity. Any mistakes in lead attachment location critically affects ECG testings, and statistical facts showed that only 2.8% of the nurses properly located leads to patients. As a solution, this paper proposes a system based on a projection-based augmented reality technology to generate X-ray images to the patient's chest to point out exact attachment locations of ECG leads. Evaluation comparison results showed a 2.6 cm difference between the conventional system and the proposed system. ECG test results also showed significant signal differences between the systems in leads V1, V2, and V3. The ECG measured accurately by the proposed system would help greatly in patient management and clinical decisions of clinicians.
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문제 정의
따라서 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 프로젝션 기반의 증강현실 기술을 사용하여 환자의 Chest X-ray 사진을 흉부에 중첩시켜 투영시킴으로써 정확한 전극 부착위치를 알 수 있는 시스템을 개발 하였다. 서론에 이어 2장에서는 관련연구로써 심전도검사, 증강현실에 대하여 기술하고, 3장에서는 시스템 설계 및 구현, 4장에서는 결과 및 고찰, 마지막 5장에서는 결론을 기술하였다.
본 논문에서는 프로젝션 기반 증강현실 기술을 활용하여 심전도를 측정할 때 정확한 위치를 찾을 수 있는 시스템을 설계하고 개발하였다. 심전도 측정은 간단하게 누구나 할 수 있지만 선행되어야 할 전제조건은 정확한 위치에 전극을 부착해야 한다는 것이다.
제안 방법
또한 전극 부착 시 빔 프로젝터가 비춰지는 점을 고려하여 내부 조명이 자동으로 조금 어두워지도록 설정하고, 시각화되어 보이는 X-ray 사진위로 미리 시스템에서 계산되어진 흉부유도의 위치를 V1부터 V6까지 붉은색 점과 숫자로 보여준다. 간호사는 흉부유도의 부착위치를 확인하며 전극을 부착시키고 심전도 검사를 진행한다. PC는 검사실 내에 위치하고 있고, HIS 서버는 병원내에 위치하며 이들 간에는 통신망을 통해 영상 및 데이터를 교환한다.
개발한 시스템의 적용 전과 후의 심전도를 비교하였다. [Fig.
환자의 심전도 측정 시 기존의 방법과 제안한 방법의 차이가 있는지를 확인하기 위해 기존의 방법대로 측정한후 심전도 전극이 부착된 위치에 1부터 6까지의 숫자가 표시된 파란색 동그라미 스티커를 붙였다. 그 후 새롭게 제안한 방법대로 환자의 X-ray 이미지를 실물과 중첩시킨 후 전극을 부착하여 심전도 검사를 하였다. 측정이 완료되면 전극을 떼고 그 위치에 1부터 6까지의 숫자가 표시된 빨간색 동그라미 스티커를 붙인 후 기존의 방법과 서로 비교하여 보았다.
프로젝터는 환자가 누워있는 가슴을 향하여 영상이 비춰지도록 아래 방향으로 고정하였다. 그리고 프로젝터로 X-ray 이미지를 출력하기 위해 접수 컴퓨터와 프로젝터를 연결하였다.
기존 병원의 시스템을 최대한 활용하여 환자들에게 잘못된 측정으로 인한 불이익이 없도록 정보기술에 기반을 둔 과학적인 측정이 가능하도록 시스템을 설계하였다. 이를 사용함으로써 의료진도 부정확한 심전도 검사로 인한 오진 및 미세한 심장의 리듬도 확인해야 할 중증의 심장질환자에 대한 모니터링 등에 대한 심리적 부담을 낮춰 줄 수 있다.
환자마다 성별, 체형, 키, 몸무게 등에 따른 위치차이를 해결하기 위해 빔 프로젝터의 줌, 초점, 위치 변경 등의 기능을 활용하였다. 또한 전극 부착 시 빔 프로젝터가 비춰지는 점을 고려하여 내부 조명이 자동으로 조금 어두워지도록 설정하고, 시각화되어 보이는 X-ray 사진위로 미리 시스템에서 계산되어진 흉부유도의 위치를 V1부터 V6까지 붉은색 점과 숫자로 보여준다. 간호사는 흉부유도의 부착위치를 확인하며 전극을 부착시키고 심전도 검사를 진행한다.
전극의 부착위치를 정확하게 찾아내기 위해 본 연구에서는 환자마다 체형, 키, 몸무게 등이 다르다는 점에 착안하여 환자 자신의 X-ray이미지(전극의 부착위치를 사전에 이미지에 표시)를 환자의 흉부에 중첩시켜 보여주는 프로젝션 기반 증강현실 기술을 사용하였다. 이 시스템은 전극이 부착되는 위치를 시각화함으로써 이전의 방법 보다 쉽고, 빠르고, 더 정확하게 전극 부착 위치를 찾아내도록 하였다.
그러나 눈으로 보이지 않는 흉부의 뼈 위치를 이론적으로 알고 있고, 매일 부착하는 경우에도 정확한 위치에 전극을 부착하는 것은 매우 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 병원에 구축되어 있는 OCS, EMR, PACS를 이용하여 환자의 X-ray 이미지를 검색하고, 이미지를 프로젝션 기반 증강 현실 기술에 이용하였다. 즉, 환자의 흉부에 X-ray 이미지를 중첩되게 투영하여, 환자 피부에 가려 보이지 않는 환자의 흉부 뼈가 보이도록 함으로써 간호사가 신속정확 하게 전극을 부착하도록 하는 시스템을 설계 및 개발하였다.
위 두 사진을 비교해 보면 측정 위치가 다르다는 것을 확인할 수 있다. 이를 명확하게 하기 위해 기존 방식의 위치에는 파란색 동그라미 스티커, 제안한 방식의 위치에는 빨간색 동그라미 스티커를 부착[Fig. 7] 하였으며, 그 차이를 Error Range로 표시하였다.
전극의 부착위치를 정확하게 찾아내기 위해 본 연구에서는 환자마다 체형, 키, 몸무게 등이 다르다는 점에 착안하여 환자 자신의 X-ray이미지(전극의 부착위치를 사전에 이미지에 표시)를 환자의 흉부에 중첩시켜 보여주는 프로젝션 기반 증강현실 기술을 사용하였다. 이 시스템은 전극이 부착되는 위치를 시각화함으로써 이전의 방법 보다 쉽고, 빠르고, 더 정확하게 전극 부착 위치를 찾아내도록 하였다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 병원에 구축되어 있는 OCS, EMR, PACS를 이용하여 환자의 X-ray 이미지를 검색하고, 이미지를 프로젝션 기반 증강 현실 기술에 이용하였다. 즉, 환자의 흉부에 X-ray 이미지를 중첩되게 투영하여, 환자 피부에 가려 보이지 않는 환자의 흉부 뼈가 보이도록 함으로써 간호사가 신속정확 하게 전극을 부착하도록 하는 시스템을 설계 및 개발하였다.
그 후 새롭게 제안한 방법대로 환자의 X-ray 이미지를 실물과 중첩시킨 후 전극을 부착하여 심전도 검사를 하였다. 측정이 완료되면 전극을 떼고 그 위치에 1부터 6까지의 숫자가 표시된 빨간색 동그라미 스티커를 붙인 후 기존의 방법과 서로 비교하여 보았다. 개발된 시스템으로 측정한 위치의 중앙지점으로부터 기존의 방법대로 측정한 위치의 중앙 지점까지의 거리를 오차범위(Error Range)로 보았으며 cm로 나타내었다.
측정하기 위해 침대에 누워있는 환자에게 PACS 서버로 부터 다운받은 이미지를 프로젝터를 이용하여 환자의 흉부에 증강현실의 형태로 중첩시킨다. 측정자는 겹쳐진 이미지를 확인하고 심전도 센서를 부착시킨다.
심전도를 측정할 환자가 검사실에 도착하게 되면 OCS(Order Communication System)에서 심전도 처방을 확인하고 접수를 한다. 환자 접수와 동시에 OCS DB(Database)를 조회하여 환자의 Chest X-ray 처방이 있는지 확인한다. 처방이 있을 경우 해당하는 날짜의 X-ray 사진을 PACS(Picture Archiving Communications System)로부터 이미지를 요청하여 접수 PC로 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine) 형식으로 다운로드 한다.
환자마다 성별, 체형, 키, 몸무게 등에 따른 위치차이를 해결하기 위해 빔 프로젝터의 줌, 초점, 위치 변경 등의 기능을 활용하였다. 또한 전극 부착 시 빔 프로젝터가 비춰지는 점을 고려하여 내부 조명이 자동으로 조금 어두워지도록 설정하고, 시각화되어 보이는 X-ray 사진위로 미리 시스템에서 계산되어진 흉부유도의 위치를 V1부터 V6까지 붉은색 점과 숫자로 보여준다.
환자의 심전도 측정 시 기존의 방법과 제안한 방법의 차이가 있는지를 확인하기 위해 기존의 방법대로 측정한후 심전도 전극이 부착된 위치에 1부터 6까지의 숫자가 표시된 파란색 동그라미 스티커를 붙였다. 그 후 새롭게 제안한 방법대로 환자의 X-ray 이미지를 실물과 중첩시킨 후 전극을 부착하여 심전도 검사를 하였다.
대상 데이터
심전도 관련 경험이 풍부한 종합병원 중환자실 근무경력이 15년차인 간호사가 실험에 참여하였고, 실험 대상자는 총 3명으로 모두 남성이었으며, 병원에서 심장과 관련된 질환에 대한 진단을 받은 적이 없는 사람을 대상으로 하였다.
성능/효과
측정이 완료되면 전극을 떼고 그 위치에 1부터 6까지의 숫자가 표시된 빨간색 동그라미 스티커를 붙인 후 기존의 방법과 서로 비교하여 보았다. 개발된 시스템으로 측정한 위치의 중앙지점으로부터 기존의 방법대로 측정한 위치의 중앙 지점까지의 거리를 오차범위(Error Range)로 보았으며 cm로 나타내었다.
병원에 측정시스템을 구축하였고, 그 안에서 실제로 두 가지 방법을 통해 전극을 부착하고 결과를 비교한 결과 제안한 시스템의 적용 전과 후는 전극위치의 차이와, 심전도 결과에 있어서 차이를 보였다. 흉부유도 위치에 따른 전극위치의 차이는 6곳의 위치 모두 전, 후 차이를 보였으며 평균 2.
수치비교 결과 V1 위치의 경우 정확한 위치(제안한 시스템의 위치)로부터 평균 3.1cm 떨어져 있었고, V2는 평균 2.5cm, V3는 평균 3.1cm, V4는 평균 2.7cm, V5는 평균 2.3cm, V6는 평균 1.9cm 떨어져 있었다. 흉부유도인 경우 6개의 위치를 비교한 결과 평균 2.
그에 따른 심전도 결과에서도 V1, V2, V3에서 눈에 띄는 파형의 차이가 있었다. 이는 본 연구에서 제안한 시스템을 적용하여 정확한 전극부착위치를 찾음으로써 기존 방법 보다 더 정확한 심전도 검사를 할 수 있었다는 것을 확인시켜 주었다.
그림에서 보는 바와 같이 각전극의 위치별로 일정한 파형이 그려져 있는 것처럼 보이지만 V1, V2, V3의 위치에서 눈에 띄는 변화가 보였다. 제안 시스템의 적용 후의 심전도에서 파형의 높낮이가 적용 전보다 더욱 크게 나타난 것을 볼 수 있다. 이는 환자 개개인의 x-ray 이미지를 환자의 흉부에 중첩시켜서 정확한 위치에 전극을 부착시킴으로써 심장의 신호를 더 정확하게 측정한 것이라고 볼 수 있다.
병원에 측정시스템을 구축하였고, 그 안에서 실제로 두 가지 방법을 통해 전극을 부착하고 결과를 비교한 결과 제안한 시스템의 적용 전과 후는 전극위치의 차이와, 심전도 결과에 있어서 차이를 보였다. 흉부유도 위치에 따른 전극위치의 차이는 6곳의 위치 모두 전, 후 차이를 보였으며 평균 2.6cm의 차이를 보였다. 그에 따른 심전도 결과에서도 V1, V2, V3에서 눈에 띄는 파형의 차이가 있었다.
후속연구
본 연구의 한계점은 전문 의료인이 아니기 때문에 심전도 결과에 대한 해석에 어려움이 있었고 실험자의 수가 3명으로 적은 점이 연구의 한계점으로 남는다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
심전도란 무엇인가?
심장의 이상을 측정하는 간편하고 기본이 되는 검사는 심전도(Electrocardiogram; ECG) 측정이다. 심전도는 신체 각 부위에서 심근수축 시 심근세포의 탈분극과 재분극에 의해 일어나는 작은 전기적 흥분상태를 증폭시켜서 기록하는 것으로[2,3] 심장의 전기적인 활동을 그래프로 나타낸 것이다 . 심전도 검사는 심장의 부정맥(비정상적 리듬)을 확인하는데 가장 효율적인 방법이며[4], 다른 방법보다 측정이 간단하고 비침습적인 방법으로 검사를 진행할 수 있다.
심전도 검사에서 가장 영향을 미치는 것은 무엇인가?
심장의 이상을 측정하는 검사는 심전도검사로, 심장의 리듬을 전기적으로 측정하여 평가하는 방법이다. 심전도 검사에서 가장 영향을 미치는 것은 전극의 부착 위치인데, 간호사를 대상으로 연구한 결과에 따르면 모두 정확하게 부착한 것은 2.6%로 나타났다.
대부분의 간호사들이 정확한 위치에 전극을 부착하지 못하는 이유는 무엇인가?
그러나 [11]의 연구에서 나타난 것처럼 대부분의 간호사들이 정확한 위치에 전극을 부착하지 못하였다. 이는 측정 지식이 부족해서 전극을 정확한 위치에 부착하지 못하는 것이 아니라 심전도 측정 시 전극부착 위치가 겉으로 드러나 보이지 않는 가슴뼈를 기준으로 하기 때문이다. 그래서 환자의 가슴뼈를 확인하기 위해 손으로 만져서 가늠하는 것이 정확하지만 이는 환자에게 거부감을 줄 수있어 간호사들은 일반적으로 경험과 눈대중으로 전극을 부착하게 된다.
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