[논문]마이크로프로세서를 이용한 자동청력검사(A-ABR) 시스템 개발

노형욱; 김수찬; 지효철; 차은종; 김덕원

마이크로프로세서를 이용한 자동청력검사(A-ABR) 시스템 개발
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노형욱 (연세대학교 대학원 생체공학협동과정) , 김수찬 (한경대학교 생물정보통신전문대학원) , 지효철 (연세대학교 대학원 생체공학협동과정) , 차은종 (충북대학교 의과대학 의공학교실) , 김덕원 (연세대학교 의과대학 의학공학교실)

난청은 가장 흔한 선천성 장애이다. 이 질병의 발생 빈도는 신생아 1000명 출생 당 $1{\sim}3$명 정도로 상당히 높다. 이러한 청력 장애가 조기에 발견된다면 수술적인 치료 등으로 예방할 수 있으나 그렇지 못할 경우 언어와 학습장애를 초래하게 된다. 이런 관점을 근거로 신생아를 대상으로 한 선천성 난청의 선별검사는 큰 의미를 가지며 난청환자의 조기발견을 위한 노력이 필수적이라 할 수 있다. 기존의 수동 청력검사 시스템은 신생아 청력 평가시 검사자의 주관성에 의존하게 되므로, 청성뇌간 반응의 뇌파분석이 잘못될 가능성이 커진다. 따라서 본 연구에서는 청력 역치를 자동으로 판독하여 결과를 나오도록 개발하고자 하였으며, 또한 기존 제품들과는 차별화하여 휴대용으로 개발하여 차폐실이 아닌 일반 병실에서도 검사가 가능하도록 함에 따라 유소아의 청각 장애를 극복시키는데 기여하고자 하였다.

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문제 정의

본 연구에서는 따이꾜료프로세서틀 이용한 자동청력쟁치 시스템올 구성하여 사용이 간편한 시스톔을 개발하고자 하였다. 따라서, 기존의 ABR 시스템의 소형화 및 무구속 휴대형 시스템愆and alone) 구현을 위해 마여크로프로세서를 이용한 ABR 시스템 개발이 필수적이라 할 수 있다,

제안 방법

Click Sound는 아래의 에서 알 수 있듯이, 주파수가 10.1Hz, Duration이 O.hns가 되도록 설정하였으며, A/们변환은 Click Sound 신호와 동기화 되어 10ms 구간만큼 데이터를 받을 수 있도록 구현하였다.
Click Sound와 동기화 되면서 AD converting 되었으며, 유발전위는 MSP430에서 구현된 자체 프로세서에 의해 100"회 ensemble averaging처리가 된 후 LCD 화면에 최종 신호로써 출력되었다. Peak 신호를 검출한 방법은 PeakV가 나타날 수 있는 잠복기 구간 내에서 최대가 되는 점을 구하여 PeakV로 푠시되도록 하였다.
그 후 최종적으로 10W회 만큼 위의 과정을 반복하며 평균을 취하여 ABR 신호를 얻게 된다. 또한, 청력존재 여부를 판독하기 위한 Fsp 분석 알고리즘을 구현함으로써 청력역치가 존재하는지 자동으로 판정되어 나올 수 있도록 시스템을 설계하였다. Fsp는 ABR 신호의 품질(quality)을 평가하는 것이며, <그림 6>은 Fsp의 계산을 위한 VAR(sp) 와 VAR(s)를 나타낸 것이다.
아래의<그림 와 같다. 먼저 피검자의 귀예 청각 자극을 가한 후이와 동기를 맞추어 유발전위롤 측정한다. 측정된 유발 젠위는 증폭 기단에서 증폭되며 필터링(filtering)된다.
내부 메모리가 4KB정도로 충분하기 때문이었다. 전체적인 프로그래밍은 IAR Embedded Workbench v3.42(IAR system, Sweden)를 기반으로 하여 아래의 림 4>와 같이 구현하였다. Click Sound는 아래의<그림 5> 에서 알 수 있듯이, 주파수가 10.
수행하였다. 주변에서 들릴 수 있는 외부에 대한 소음을 차단하기 위하여 신생아 청력 검사 시 널리 사용되는 귓속 삽입형 이어폰 (EAR-3A)을 사용하여 테스트를 수행하였다. Active 전극은 자극하는 쪽의 귓불, reference 전극은 정수리에, ground전극은 자극하는 쪽의 반대 귓불에 부착을 하였다.

대상 데이터

본 시스템의 평가를 위해 청력이 정상인 성인 남성을 대상으로 ABR Screening을 수행하였다. 주변에서 들릴 수 있는 외부에 대한 소음을 차단하기 위하여 신생아 청력 검사 시 널리 사용되는 귓속 삽입형 이어폰 (EAR-3A)을 사용하여 테스트를 수행하였다.
시스템 개발을 위한 프로세서로는 MSP430을 선정하였으며, 그 이유는 우선 시스템을 저 전력으로 구동하는 것이 가능하고, 칩 자체에서 가지고 있는 내부 메모리가 4KB정도로 충분하기 때문이었다. 전체적인 프로그래밍은 IAR Embedded Workbench v3.

성능/효과

일반적으로 난청의 유무는 peakV의 유무와 Latency로 판독을 내리는 더 I, 정상인의 경우 5~8ms 사이에 나온다. 실험결과 pe아iV가 6.5ms 정도에서 검출되었으며, FSP 분석 알고리즘에 의해 피검자의 청력은 정상이라 판단되어져 나왔다.
장비로 이용이 가능하였다. 유발전위(EP)는 정확한 시간의 동기가 필요하므로 마이크로프로세서를 이용하였으며, 따라서 정확한 측정과 측정된 데이터의 신호처리가 가능하게 되었으며, 터치스크린 LCD를 통해서 시스템을 제어하고 또한 결과가 출력되도록 구성하였다’ 본 시스템을 기반으로 하여 피검자의 청력을 테스트 해 본 결과 ABR 파형이 뚜렷하게 출력되어 나오는 것을 확인할 수 있었으며 테스트 하는 과정 또한 아주 간단하였다.

후속연구

2W이하가 되도록 설계하는 것이 필요할 것이다. 향후, 신생아들을 대상으로 한 임상적인 시험과, 추가적인 보완이 수행된다면, 신생아를 대상으로 한 난청 선별검사가 확대될 것이며, 이는 난청의 조기발견과 함께 청각장애인의 예방에 기여할 것이다.

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