초록 ▼

□ 연구개요
-유산소 운동을 통한 효과적인 심장재활 프로그램을 위해서는 심박수 측정을 통해 환자의 심박수 특성 모델을 도출하고, 심장재활 전문의에 의한 환자에 따른 목표 심박수 설정, 설정된 목표심박수 유지를 위해서 기계-인간의 복합시스템으로 구성된 심장재활 트레드밀시스템의 목표심박수 추종 제어를 수행한다. 또한 첨단기술의 융합으로IT 기술(블루투스 통신)을 기반으로 하는 무선모니터링 및 심장재활트레드 밀의 강인한 제어 기술을 확보
-심장 질환 환자의 경우 재활 운동 실시 중 환자의 상태에 따라 운동의 완급을 조절해 줄

□ 연구개요
-유산소 운동을 통한 효과적인 심장재활 프로그램을 위해서는 심박수 측정을 통해 환자의 심박수 특성 모델을 도출하고, 심장재활 전문의에 의한 환자에 따른 목표 심박수 설정, 설정된 목표심박수 유지를 위해서 기계-인간의 복합시스템으로 구성된 심장재활 트레드밀시스템의 목표심박수 추종 제어를 수행한다. 또한 첨단기술의 융합으로IT 기술(블루투스 통신)을 기반으로 하는 무선모니터링 및 심장재활트레드 밀의 강인한 제어 기술을 확보
-심장 질환 환자의 경우 재활 운동 실시 중 환자의 상태에 따라 운동의 완급을 조절해 줄 수 있는 환자 맞춤형 심장 재활 시스템이 필요하며 심박수 정보는 주요한 객관적인 지표로 활용 가능. 개발한 시스템을 이용한 평가를 위해 임상실험을 수행하여 심박수 특성 분석 및 간단화 된 모델 기반의 제어기 설계를 통한 심박수 목표 제어 성능 검증

□ 연구 목표대비 연구결과
-심장 재활 환자의 데이터 획득을 위해 의료기기 인증 받은 NONIN 센서를 활용하여 심박수 및 산소포화도 실시간 측정이 가능하게 함
-비만, 고혈압등 심장질환 고위험군을 대상으로 하여 임상시험 대상자 20명을 모집한 후, 부산대학교 병원에서 검사를 진행하였으며 이에 대한 IRB 심의를 신청하여 승인 받음(2차년도, 3차년도)
-임상실험을 통해 심장질환 고위험군(비만, 고혈압)에 속한 대상자가 트레드밀을 이용한 심장재활 운동을 진행할 때 의료진이 선정한 목표 심박수 범위 안에서 유지될 수 있도록 제어기를 설계하고, 심장질환 고위험군(비만, 고혈압)에 속하는 사람의 재활운동을 수행할 때 정상적으로 제어기를 통해 재활운동 대상자의 심박수가 목표심박수 범위 안에 유지되는 것을 확인하였음
-신호압축법을 통해 등가임펄스 신호를 통해 인체의 심박수 모델의 선형부분을 2차의 근사적인 전달함수로 획득
-급격한 환자의 심박수 상태 변화 및 다양한 외부요인에도 안정적으로 대응하여 심장 재활 치료를 할 수 있고, 목표심박수의 ±5bpm의 오차로 제어 가능한 강인제어기 ISMC(Integral Sliding Mode Control) 설계
-심장재활 전문 의료진의 의견을 반영하여 심박수 및 산소포화도 실시간 모니터링을 위한 전문가 인터페이스의 통합 프로그램 제작. 이를 통한 심장재활 전문가 시스템 구축 기술 확보

□ 연구개발결과의 중요성
-심장재활 환자의 심박수 및 산소포화도 데이터를 수집하여 환자 개인에 맞는 심박수 모델을 제시 할 수 있다면 맞춤형 심장재활 운동 프로토콜 제작 및 재활운동 효율성 증대 가능
-강인제어기 시뮬레이션을 통해 비선형요소가 많은 인체 심박수 모델을 효과적으로 제어, 특히 환자들을 위한 안전한 심박수 제어 가능성 제시
-의료진의 요구를 적극 반영하여 전문가 시스템을 구축하게 되어 보다 효율적인 환자관리가 가능해지고, 자동화를 통한 전문 인력 부족 현상 해결 가능
-심장재활 전문가 시스템을 이용하여 심장전문의가 설정한 트레드밀 운동입력 조건에 따라 운동환자의 심박수를 무선으로 모니터링 하고 이를 분석하여 환자의 심박수 모델을 도출하고 전문의가 선정하는 목표 심박수에 따른 심장재활 운동이 자동으로 가능한 전문가 시스템의 기반 기술을 확립함

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1. 개요 ... 4
• 2. 필요성 ... 5
• 3. 연구목표 ... 9
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 11
• 1. 1차년도 ... 11
• 2. 2차년도 ... 17
• 3. 3차년도 ... 25
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 34
• 1. 심혈관계 질병의 예방 및 치료에 기여 ... 34
• 2. 심장 질환 환자의 재활운동 접근성 향상 및 비용 절감 ... 34
• 3. 개발된 제품과 병원 진료(전문의)의 연계 가능성 확인 ... 34
• 4. 체계화된 유산소 운동 시스템 보급 ... 34
• 5. 실제 의료 환경에 투입 가능성 확인 ... 34
• 6. 환자의 생활 습관을 체크하여 진료 환경에 반영 ... 34
• 7. IT-의료 융합 기기의 개발을 통한 의료 환경의 혁신 ... 34
• 4. 참고문헌 ... 35
• 5. 연구성과 ... 36
• 끝페이지 ... 39