KR101555569B1 - 심전도 신호 검출 방법, 심전도 신호 디스플레이 방법 및 심전도 신호 검출 장치 - Google Patents
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Abstract
심전도 신호의 검출 방법을 개시한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 심전도 신호의 검출 방법은, 상기 심전도 신호를 수신하는 단계와, 상기 수신된 심전도 신호의 기울기를 이용하여 웨이브 구간을 결정하는 단계와, 상기 웨이브 구간에서 상기 심전도 신호의 크기 및 기울기 중 적어도 하나가 최대인 꼭지점을 검출하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 심전도 신호 검출에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 정확한 심전도 신호를 검출하여 표시하기 위한 심전도 신호 검출 방법, 심전도 신호 디스플레이 방법 및 심전도 신호 검출 장치에 관한 것이다.
의료 영상(초음파, MT, CT)을 이용한 진단에서는 영상정보뿐만 아니라 신체내의 특정 시점의 영상을 추출하기 위해 심전도(Electrocardiography, ECG) 신호를 활용한다. 예를 들어 진단의 정확성을 높이기 여러 CT(Computed Tomography) 장치와 초음파 영상을 합성하여 진단하는 방법에서는 동일한 시점의 영상을 추출하기 위해 영상과 동시에 측정된 심전도 신호를 이용한다.
심전도 신호의 파형은 심장의 수축에 의해 발생하는 전류와 전위차를 곡선으로 표시한다. 심전도 신호의 한 주기 내에는 일반적으로 P 웨이브(P wave), Q 웨이브(Q wave), R 웨이브(R wave), S 웨이브(S wave), T 웨이브(T wave) 가 연속하여 발생한다. P 웨이브는 심방의 수축, 일련의 Q 웨이브(Q wave) 및 R 웨이브(R wave) 및 S 웨이브(S wave)(QRS 콤플렉스)는 심실의 수축을 나타내고, T 웨이브는 심실의 이완시에 나타나는 특징들이다.
상기 웨이브들 중에 가장 큰 크기(amplitude)를 갖는 R 웨이브가 자주 사용되며, 심전도에서 R 웨이브를 검출(detection)하는 다양한 방법이 제안되고 있다. 그러나 종래의 기술들은 R 웨이브의 크기만을 이용하는 등으로 비정상(abnormal) 심전도에서는 정확한 R 웨이브의 검출이 되지 않는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 비정상(abnormal) 심전도에서도 정확한 R 웨이브의 검출이 가능한 심전도 신호 검출 방법 및 심전도 신호 검출 장치를 제공하기 위함이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 심전도 신호 검출 방법은, 심전도 신호의 검출방법에 있어서, 상기 심전도 신호를 수신하는 단계와, 상기 수신된 심전도 신호의 기울기를 이용하여 웨이브 구간을 결정하는 단계와, 상기 웨이브 구간에서 상기 심전도 신호의 크기 및 기울기 중 적어도 하나가 최대인 꼭지점을 검출하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 웨이브 구간을 결정하는 단계는, 상기 수신된 심전도 신호의 구간 별로 변이값과, 상기 변이값의 미분값을 이용하여 상기 웨이브 구간을 결정할 수 있다.
또한, 상기 웨이브 구간을 결정하는 단계는, 상기 변이값의 미분값의 최대값과 평균값을 이용하여 상기 웨이브 구간을 구하기 위한 최대 임계값과 최소 임계값을 구하는 단계를 포함하고, 상기 변이값의 미분값이 상기 최대 임계값보다 큰 상기 변이값의 미분값의 꼭지점을 기준으로 상기 변이값의 미분값이 상기 최소 임계값 보다 작은 상태가 기 설정된 시간 이상 지속되는 심전도 신호 구간의 시작점과 끝 점을 각각 상기 웨이브 구간의 시작점과 끝점으로 설정하는 단계를 포함 하고, 상기 꼭지점을 검출하는 단계는, 상기 웨이브 구간의 시작점과 끝점 사이에서 기 설정된 심전도 신호의 임계값 보다 큰 값을 갖는 심전도의 꼭지점을 검출하는 단계를 포함한다. 상기 심전도 신호의 임계값은 심전도 신호의 크기 및 기울기 중 적어도 하나가 될 수 있다.
또한, 상기 웨이브 구간을 결정하는 단계는, 상기 변이값의 미분값이 기 설정된 제1 임계값보다 큰 상태가 기 설정된 시간 이상 지속되는 심전도 신호 구간의 시작점을 상기 웨이브 구간의 시작점으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 꼭지점을 검출하는 단계는, 상기 웨이브 구간에서 기 설정된 상기 심전도 신호의 임계값보다 큰 값을 갖는 꼭지점을 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 심전도 신호의 임계값은 심전도 신호의 크기 및 기울기 중 적어도 하나가 될 수 있다.
또한, 상기 심전도 측정 방법은, 상기 심전도 신호의 파형을 디스플레이에 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 웨이브 구간은 QRS 콤플렉스 구간일 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 심전도 신호의 디스플레이 방법은, 초음파 신호를 신체 부위에 조사하여 반사되는 신호를 수신하면서 심전도 신호를 측정하는 단계와, 상기 수신된 신호를 이용하여 초음파 영상을 구성하는 단계와, 상기 측정된 심전도 신호의 기울기를 이용하여 웨이브 구간을 결정하는 단계와, 상기 웨이브 구간에서 상기 심전도 신호의 크기가 최대인 꼭지점을 검출하는 단계와, 상기 웨이브 구간 및 꼭지점을 이용하여 상기 심전도 신호 파형을 결정하고, 상기 결정된 심전도 신호 파형을 상기 구성된 초음파 영상과 함께 표시하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 결정된 심전도 신호 파형을 상기 구성된 초음파 영상과 함께 표시하는 단계는, 상기 심전도 신호 파형과 상기 초음파 영상을 동기화하여 표시하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 심전도 신호 검출 장치는, 심전도 신호의 검출 장치에 있어서, 상기 심전도 신호를 측정하는 심전도 신호 측정부와, 상기 측정된 심전도 신호의 기울기를 이용하여 웨이브 구간을 결정하는 웨이브 구간 결정부 및 상기 웨이브 구간에서 상기 심전도 신호의 크기 및 기울기 중 적어도 하나가 최대인 꼭지점을 검출하는 꼭지점 검출부를 포함한다.
이때, 상기 웨이브 구간 결정부는, 상기 수신된 심전도 신호의 구간 별로 변이값과, 상기 변이값의 미분값을 이용하여 상기 웨이브 구간을 결정할 수 있다.
또한, 상기 웨이브 구간 결정부는, 상기 변이값의 미분값의 최대값과 평균값을 이용하여 상기 웨이브 구간을 구하기 위한 최대 임계값과 최소 임계값을 구하고, 상기 변이값의 미분값이 상기 최대 임계값보다 큰 변이값의 미분값의 꼭지점을 기준으로 상기 변이값의 미분값이 최소 임계값보다 작은 상태가 기 설정된 시간 이상 지속되는 심전도 신호 구간의 시작점과 끝점을 각각 상기 웨이브 구간의 시작점과 끝점으로 설정 하고 상기 웨이브 구간을 상기 꼭지점 검출부로 전달하고, 상기 꼭지점 검출부는 상기 웨이브 구간의 시작점과 끝점 사이에서 기 설정된 심전도 신호의 임계값 보다 큰 값을 갖는 심전도의 꼭지점을 검출하는 단계를 포함한다. 상기 심전도 신호의 임계값은 심전도 신호의 크기 및 기울기 중 적어도 하나가 모두 될 수 있다.
또한, 상기 웨이브 구간 결정부는, 상기 변이값의 미분값이 기 설정된 제1 임계값보다 큰 상태가 기 설정된 시간 이상 지속되는 심전도 신호 구간의 시작점을 상기 웨이브 구간의 시작점으로 설정할 수 있다.
또한, 상기 꼭지점 검출부는, 상기 웨이브 구간에서 상기 심전도 신호가 기 설정된 임계값보다 큰 지점을 꼭지점으로 설정할 수 있다. 상기 임계값은 심전도 신호의 크기 및 기울기 중 적어도 하나가 될 수 있다.
또한, 심전도 신호 측정 장치는, 상기 심전도 신호의 파형을 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
상기 웨이브 구간은 QRS 콤플렉스 구간일 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 본 발명은 비정상(abnormal) 심전도에서도 정확한 R 웨이브의 검출이 가능한 심전도 신호 검출 방법 및 심전도 신호 검출 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 심전도 신호 검출 장치의 구성을 도시한 블록도,
도 2는 심전도 신호를 나타내는 도면,
도 3 내지 5는 심전도 신호 검출 장치를 통한 심전도 신호 검출 방법의 흐름도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 심전도 신호와 심전도 신호의 변이값의 미분값의 파형을 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 최대 임계값과 최소 임계값을 심전도 신호 파형과 함께 도시한 도면,
도 8은 오프라인 모드에서 심전도 신호의 웨이브 구간을 검출하는 방법을 도시한 도면,
도 9는 온라인 모드에서 심전도 신호의 웨이브 구간을 검출하는 방법을 도시한 도면,
도 10은 온라인 모드에서 꼭지점(R 웨이브)을 구하는 방법을 도시한 도면,
도 11은 T웨이브와 T오프셋 웨이브가 검출되어 표시된 도면,
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 심전도 신호의 디스플레이 방법의 흐름도,
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료 영상 표시 장치의 영상 및 심전도 신호 정합을 나타낸 도면,
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 의료 영상 표시 장치의 심전도 신호의 디스플레이 방법의 흐름도를 나타낸 도면,
도 15는 연속적인 파라미터값의 변화를 측정하는 경우를 도시한 도면, 그리고,
도 16, 17은 일정한 구간 내의 심전도 신호의 변화를 측정하는 경우를 도시한 도면이다.
도 2는 심전도 신호를 나타내는 도면,
도 3 내지 5는 심전도 신호 검출 장치를 통한 심전도 신호 검출 방법의 흐름도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 심전도 신호와 심전도 신호의 변이값의 미분값의 파형을 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 최대 임계값과 최소 임계값을 심전도 신호 파형과 함께 도시한 도면,
도 8은 오프라인 모드에서 심전도 신호의 웨이브 구간을 검출하는 방법을 도시한 도면,
도 9는 온라인 모드에서 심전도 신호의 웨이브 구간을 검출하는 방법을 도시한 도면,
도 10은 온라인 모드에서 꼭지점(R 웨이브)을 구하는 방법을 도시한 도면,
도 11은 T웨이브와 T오프셋 웨이브가 검출되어 표시된 도면,
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 심전도 신호의 디스플레이 방법의 흐름도,
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료 영상 표시 장치의 영상 및 심전도 신호 정합을 나타낸 도면,
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 의료 영상 표시 장치의 심전도 신호의 디스플레이 방법의 흐름도를 나타낸 도면,
도 15는 연속적인 파라미터값의 변화를 측정하는 경우를 도시한 도면, 그리고,
도 16, 17은 일정한 구간 내의 심전도 신호의 변화를 측정하는 경우를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 심전도 신호 검출 장치의 구성을 도시한 블록도이고, 도 2는 심전도 신호를 나타내는 도면이고, 도 3 내지 5는 심전도 신호 검출 장치를 통한 심전도 신호 검출 방법의 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 심전도 신호 검출 장치(100)는 심전도 신호 측정부(110), 웨이브 구간 결정부(120)와, 꼭지점 검출부(130)를 포함한다.
심전도 신호 측정부(110)는 심전도 신호를 측정한다(S310). 구체적으로 심전도 신호 측정부(110)는 심근이 각 심장박동마다 탈분극을 할 때, 피부에 부착된 쌍전극을 통해 피부에서 감지되는 미세한 전기 신호를 검출한다. 휴식기때, 각 심근세포들은 음전하를 띠고 있고, 이것을 막전위라고 부른다. 이 음전하는 Na+ and Ca++과 같은 양이온의 유입으로 감소하여 탈분극이 일어나고 심장이 수축된다. 각각의 심박동안, 심장은 동방결절에서 나온 신호로부터 심실 전체로 퍼져나가는 질서있는 탈분극 파형을 가진다. 한 쌍의 전극에 의해서 감지되는 작은 전압의 파형은 곡선의 형태로 디스플레이에 표현될 수 있다.
도 2에 도시된 것처럼 심전도 신호의 한 주기 내에는 일반적으로 P 웨이브(P wave), Q 웨이브(Q wave), R 웨이브(R wave), S 웨이브(S wave), T 웨이브(T wave) 가 연속하여 발생한다.
P 웨이브는 심방의 수축, 일련의 Q 웨이브(Q wave) 및 R 웨이브(R wave) 및 S 웨이브(S wave)(QRS 콤플렉스)는 심실의 수축을 나타내고, T 웨이브는 심실의 이완시에 나타는 특징들이다.
웨이브 구간 결정부(120)는, 상기 수신된 심전도 신호의 기울기를 이용하여 웨이브 구간을 결정한다(S320). 여기서 웨이브 구간은 상기 QRS 콤플렉스 구간이 될 수 있다. QRS 콤플렉스 구간이란, 심전도 신호의 크기(전압, y축)가 피크인 지점을 중심으로 QRS 콤플렉스 시작점과 QRS 콤플렉스 끝점 사이의 심전도 신호 구간을 의미한다.
웨이브 구간 결정부(120)는 수신된 심전도 신호의 기울기를 구하기 위해 상기 수신된 심전도 신호의 구간 별로 변이값과, 상기 변이값의 미분값을 계산한다(S420, S520).
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 심전도 신호와 심전도 신호의 변이값의 미분값의 파형을 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 실시 예에서 심전도 신호 검출 장치(100)는 일정 시간 동안 검출된 심전도 신호에 대해 기 설정된 구간별로 변이값 및 변이값의 미분값을 계산할 수 있다. 이렇게 일정 시간 동안 심전도 신호를 검출하여 변이값 및 변이값의 미분값을 계산하는 방법은 실시간으로 심전도 신호 처리가 이루어지지 않으므로 오프라인 모드라고 정의한다. 도 4는 오프라인 모드에서 심전도 신호의 검출 방법의 흐름도를 나타낸다.
웨이브 구간 결정부(120)는 상기 수신된 심전도 신호의 구간 별로 변이값과, 상기 변이값의 미분값을 이용하여 상기 웨이브 구간을 결정할 수 있다.
꼭지점 검출부(130)는 상기 웨이브 구간에서 상기 심전도 신호의 크기 및 기울기 중 적어도 하나가 최대인 꼭지점을 검출한다(S330). 여기서, 심전도 신호의 크기 및 기울기 중 적어도 하나가 최대인 꼭지점은 R피크 점을 의미한다.
상기와 같이 심전도 신호의 웨이브 구간을 결정하고 꼭지점을 결정하게 되면, 정확한 심전도 신호의 파형을 결정할 수 있게 되고, 이를 디스플레이 등에 표시할 수 있다.
오프라인 모드에서 웨이브 구간 결정부(120)는 상기 변이값의 미분값의 최대값과 평균값을 이용하여 상기 웨이브 구간을 구하기 위한 최대 임계값과 최소 임계값을 계산한다(S430). 최대 임계값은 상기 변이값의 미분값의 최대값의 기 설정된 비율에 해당하는 값으로 설정될 수 있다. 유사하게 최소 임계값은 상기 변이값의 미분값의 평균값의 기 설정된 비율에 해당하는 값으로 설정될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 최대 임계값과 최소 임계값을 심전도 신호 파형과 함께 도시한 도면이다.
꼭지점 검출부(130)는 웨이브 구간에서 상기 심전도 신호의 크기 및 기울기 중 적어도 하나가 최대인 지점을 꼭지점으로 결정할 수 있다. 도 7에 도시된 것처럼 꼭지점은 QRS 콤플렉스 구간 내에 심전도 신호의 크기가 최대인 지점에서 적절하게 검출될 수 있다.
이때, 웨이브 구간 결정부(120)는, 상기 변이값의 미분값이 상기 최대 임계값보다 큰 변이값의 미분값의 꼭지점을 기준으로 상기 변이값의 미분값이 상기 최소 임계값 보다 작은 상태가 기 설정된 시간(t) 이상 지속되는 심전도 신호 구간의 시작점과 끝점을 각각 상기 웨이브 구간의 시작점과 끝점으로 설정할 수 있다(S440). 구체적으로, 상기 변이값의 미분값의 꼭지점에서 왼쪽 방향으로, 상기 최소 임계값 보다 작은 상태로 기 설정된 시간(t/2) 이상 지속되는 경우, 상기 심전도 신호 구간의 시작점을 QRS 콤플렉스 구간의 시작점으로 설정할 수 있다. 마찬가지로 변이값의 미분값의 꼭지점에서 오른쪽 방향으로, 상기 최소 임계값 보다 작은 상태로 기 설정된 시간 (t/2) 이상 지속되는 경우, 상기 심전도 신호 구간의 끝점을 QRS 콤플렉스 구간의 시작점으로 설정할 수 있다(S450).
도 8은 오프라인 모드에서 심전도 신호의 웨이브 구간을 검출하는 방법을 도시한 도면이다.
도 8에 도시된 것처럼 상기와 같은 방법에 따라 오프라인 모드에서 심전도 신호의 웨이브 구간을 검출할 수 있음을 알 수 있다.
전술한 실시 예와 다르게 실시간으로 심전도 신호를 검출하여 처리할 수 있는데,이를 온라인 모드이라고 정의한다.
도 5는 온라인 모드에서 심전도 신호의 검출 방법의 흐름도를 나타낸다. 전술한 방법과 마찬가지로 심전도 신호 검출부(110)는 심전도 신호를 검출하고(S510), 측정된 심전도 신호의 구간별로 변이값과 상기 변이값의 미분값을 계산한다(S520). 이때, 온라인 모드이므로, 전술한 시간보다 짧은 기 설정된 시간 동안 심전도 신호를 검출하여 상기 계산을 수행할 수 있다.
도 9는 온라인 모드에서 심전도 신호의 웨이브 구간을 검출하는 방법을 도시한 도면이다.
도 9에 도시된 것처럼 웨이브 구간 결정부(120)는 상기 변이값의 미분값이 기 설정된 제1 임계값보다 큰 상태가 기 설정된 시간 이상 지속되는 심전도 신호 구간의 시작점을 상기 웨이브 구간의 시작점으로 설정할 수 있다.
도 10은 온라인 모드에서 꼭지점(R 웨이브)을 구하는 방법을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 꼭지점 검출부(130)는 상기 구해진 웨이브 구간에서 상기 심전도 신호의 크기 및 기울기 중 적어도 하나가 최대인 지점을 꼭지점으로 설정한다. 꼭지점을 검출한 후, 전술한 T웨이브를 검출할 수 있고, T오프셋 웨이브(Toffset wave)를 검출할 수도 있다.
도 11은 T웨이브와 T오프셋 웨이브를 검출되어 표시된 도면이다.
도 11에 도시된 것처럼 R 웨이브를 검출한 후 진단의 필요성 또는 사용자의 요구에 의해 R 웨이브를 기준으로 T 웨이브 또는 T오프셋 웨이브를 구할 수 있다. 심전도 신호의 R 웨이브를 온라인으로 검출하는 온라인 모드에서는 QRS 콤플렉스 구간의 시작점이 정해지면 오프라인 모드에서와 마찬가지로 심전도 신호의 임계값 보다 큰 꼭지점 부분을 R 웨이브로 검출한다.
상기와 같은 방법으로 심전도 신호를 검출하면, 다양한 의료장비에서 응용이 가능하다.
전술한 심전도 신호 검출 장치(100)는 다양한 의료 장치로 구현될 수 있다.
또한, 심전도 신호 검출 장치(100)의 전술한 다양한 모듈은 제어부(미도시)로 구현될 수 있다. 또한, 제어부는 심전도 신호 검출 장치(100)의 동작 전반을 제어한다.
제어부는 MPU(Micro Processing Unit) 또는 CPU(Central Processing Unit), 캐쉬 메모리(Cache Memory), 데이터 버스(Data Bus) 등의 하드웨어 구성과, 운영체제, 특정 목적을 수행하는 어플리케이션의 소프트웨어 구성을 포함한다. 시스템 클럭에 따라 심전도 신호 검출 장치(100)의 동작을 위한 각 구성요소에 대한 제어 명령이 메모리에서 읽혀지며, 읽혀진 제어 명령에 따라 전기 신호를 발생시켜 하드웨어의 각 구성요소들을 동작시킨다.
또한, 심전도 신호 검출 장치(100)는 검출된 심전도 신호 파형을 표시하기 위한 디스플레이부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
디스플레이부는 다양한 디스플레이 패널로 설계될 수 있다. 즉, 디스플레이부는 유기발광 다이오드 OLED(Organic Light Emitting Diodes), 액정 디스플레이 패널(Liquid Crystal Display Panel: LCD Panel), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), VFD(Vacuum Fluorescent Display), FED(Field EmissionDisplay), ELD(Electro Luminescence Display)등 다양한 디스플레이 기술로 구현될 수 있다. 디스플레이 패널은 주로 발광형으로 이루어질 것이지만, 반사형 디스플레이(E-ink, P-ink, Photonic Crystal)를 배제하는 것은 아니다. 또한, 플렉서블 디스플레이(flexible display), 투명 디스플레이(transparent display) 등으로 구현 가능할 것이다. 또한, 복수 개의 디스플레이 패널을 구비할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 심전도 신호의 디스플레이 방법의 흐름도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 의료 영상 표시 장치(미도시)는 초음파 영상과 심전도 신호를 동기화하여 디스플레이에 표시한다.
이를 위해 먼저 의료 영상 표시 장치는, 초음파 신호를 신체 부위에 조사하여 반사되는 신호를 수신하면서 심전도 신호를 측정한다(S1210).
그리고, 수신된 신호를 이용하여 초음파 영상을 구성한다(S1220).
이때, 초음파 영상은 B-모드 영상 또는 C-모드 영상 중 어느 하나가 될 수 있다.
B-모드(Brightness-mode) 영상은 신체 부위로부터 반사되어 오는 초음파 에코 신호를 이용하여 초음파가 조사된 상기 신체 부위를 흑백으로 구성한 영상이다. 신체 부위까지의 거리를 가로축에 놓고 반사된 에코의 진폭을 세로축에 놓는 경우 진폭을 도트의 밝기로 대체하여 표시할 수 있는데, B-모드 영상은 이러한 방식으로 흑백 영상으로 구성될 수 있다.
C-모드(Color Doppler mode) 영상은 신체 부위로부터 반사되어 오는 초음파 에코 신호를 이용하여 초음파가 조사된 상기 신체 부위를 컬러로 구성한 영상이다. 예를 들어, 의료 영상 표시 장치는 초음파 에코 신호가 수신되어 도플러 효과에 의해 주파수 편이가 생긴 경우 그 편이 주파수를 계산함으로써 혈류의 속도를 측정할 수 있다. 그리고, 이를 이용하여 C-모드 영상을 구성할 수 있다.
의료 영상 표시 장치는 상기 측정된 심전도 신호의 기울기를 이용하여 웨이브 구간을 결정한다(S1230).
또한, 상기 웨이브 구간에서 상기 심전도 신호의 크기가 최대인 꼭지점을 검출한다(S1240).
웨이브 구간의 설정 및 꼭지점 검출은 전술한 방법에 의해 수행할 수 있다.
구체적으로 오프라인 모드에서 의료 영상 표시 장치는 일정 시간 동안 검출된 심전도 신호에 대해 기 설정된 구간별로 변이값 및 변이값의 미분값을 계산할 수 있다. 그리고, 상기 변이값의 미분값의 최대값과 평균값을 이용하여 상기 웨이브 구간을 구하기 위한 최대 임계값과 최소 임계값을 계산한다. 그리고, 상기 변이값의 미분값이 상기 최대 임계값보다 큰 지점 중, 상기 변이값의 미분값의 크기가 최대인 지점을 변이값의 미분값의 꼭지점으로 결정할 수 있다. 또한, 상기 변이값의 미분값의 꼭지점을 기준으로 상기 변이값의 미분값이 상기 최소 임계값 보다 작은 상태가 기 설정된 시간(t) 이상 지속되는 심전도 신호 구간의 시작점과 끝점을 각각 상기 웨이브 구간의 시작점과 끝점으로 설정할 수 있다. 상기 웨이브 구간의 시작점과 끝점 사이에서 심전도 신호의 꼭지점을 결정할 수 있다.
온라인 모드에서 의료 영상 표시 장치는, 짧은 시간 동안 검출된 심전도 신호에 대해 기 설정된 구간별로 변이값 및 변이값의 미분값을 계산할 수 있다. 그리고, 상기 변이값의 미분값이 기 설정된 제1 임계값보다 큰 상태가 기 설정된 시간 이상 지속되는 심전도 신호 구간의 시작점을 상기 웨이브 구간의 시작점으로 설정할 수 있다. 또한, 상기 구해진 웨이브 구간에서 상기 심전도 신호의 크기 및 기울기 중 적어도 하나가 최대인 지점을 꼭지점으로 설정한다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료 영상 표시 장치의 영상 및 심전도 신호 정합을 나타낸 도면이다.
상기 의료 영상 표시 장치는 상기 웨이브 구간 및 꼭지점을 이용하여 상기 심전도 신호 파형을 결정하고(S1250), 상기 결정된 심전도 신호 파형을 상기 구성된 초음파 영상과 함께 표시한다(S1260).
의료 진단에는 여러 장비에서 측정한 영상을 정합하여 하나의 영상으로 만들어 진단의 정확성을 높이는데 사용할 수 있다. 최근 뇌 종양제거 수술에는 초음파 영상과 CT, MRI 영상을 실시간으로 정합하여 종양제거의 정확성을 높이는 방법이 제시되고 있다. 이때 영상의 정합시점을 심전도의 R wave(꼭지점) 발생 시점을 기준으로 하고있다.
본 발명에 따른 의료 영상 표시 장치는 도 13에 도시된 것처럼 MRI영상과 초음파 영상을 심전도 파형을 기준으로 정합하여 동기화하여 표시할 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 의료 영상 표시 장치의 심전도 신호의 디스플레이 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 의료 영상 표시 장치는 진단 방법 설정 입력과 진단 시작을 알리는 사용자 입력 신호를 수신한다(S1410).
사용자가 선택한 진단방법에 따라 심장 확장기 끝(end of diastole)부터 심장 수축기 끝(end of systole), R 피크(R peak) 부터 다음 R 피크(next R peak), R 피크(R peak) 부터 T 피크(T peak) 등 웨이브 짝의 조합이 심전도 신호로부터 검출된다. 전술한 QRS 콤플렉스 구간을 검출하는 방법과 동일한 방법이 사용될 수 있다. 이와 동일한 시점의 초음파 이미지 프레임도 선택된다.
만일 의료 진단에 연속적인 파라미터 변화가 필요하다면(S1420-Y), 입력되는 모든 신호를 분석하여 진단한다(S1430).
이때 사용자가 선택한 진단 방법이 연속적인 값의 변화가 필요한 경우(온라인 모드)(S1420-Y) 심전도 신호, 초음파 신호가 들어올 때마다 위의 과정을 통해 필요한 웨이브를 검출하여 필요한 파라미터값을 계산 후 화면에 나타낸다.
그러나, 한번의 웨이브 페어를 검출 후 그 구간 내에서의 진단을 하는 경우(오프라인 모드), 필요한 심전도 신호를 검출 후 검출이 중단되고(S1440), 진단에 필요한 영상들을 화면에 표시한다. 그 후 사용자가 재측정이 필요하다고 판단되면(S1450-Y) 의료 영상 표시 장치에 시작을 알리는 신호를 입력하면 된다(S1460).
도 15는 연속적인 파라미터값의 변화를 측정하는 경우를 도시한 도면이다.
도 15에서 초음파의 도플러 모드와 심전도 신호를 이용하는 경우를 도시하고 있다. 이 경우 실시간 심전도 신호를 검출하여 초음파 영상과 함께 표시되고, 진단에 필요한 파라미터를 영상에 표시한다. 이후 새롭게 심전도 신호가 검출될 때마다 위의 과정이 반복된다.
도 16, 17은 일정한 구간 내의 심전도 신호의 변화를 측정하는 경우를 도시한 도면이다.
도 16은 심전도 신호 구간내의 연속적인 영상을 이용하여 진단하는 경우이고, 도 17은 두 개의 심전도 신호 구간에서 각각 대응되는 두 개의 초음파 영상 프레임을 이용하여 진단에 활용하는 예를 도시한다.
상기 실시 예에서는 주로 초음파 영상을 중심으로 설명하였으나, X-ray, CT, MRI, 등의 의료 영상 표시 장치에도 동일하게 본 발명의 사상이 적용될 수 있다.
한편, 전술한 심전도 신호 측정 방법은 컴퓨터 상에서 판독 가능한 비일시적 기록 매체에 프로그램의 형태로 저장될 수 있다. 여기서 비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장이 가능하며, 전자기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 예를 들어, CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등이 될 수 있다.
또한, 전술한 심전도 신호 측정 방법은 임베디드 소프트웨어 형태로 하드웨어 IC칩에 내장되어 제공될 수 있고, 전술한 멀티 심전도 신호 측정 장치(100)나 의료 영상 표시 장치의 일부 구성으로 포함될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
100 : 심전도 신호 측정 장치
110 : 심전도 신호 측정부 120: 웨이브 구간 결정부
130 : 꼭지점 검출부
110 : 심전도 신호 측정부 120: 웨이브 구간 결정부
130 : 꼭지점 검출부
Claims (16)
- 심전도 신호 검출 방법에 있어서,
상기 심전도 신호를 측정하는 단계;
상기 측정된 심전도 신호의 기울기를 이용하여 웨이브 구간을 결정하는 단계;및
상기 웨이브 구간에서 상기 심전도 신호의 크기 및 기울기 중 적어도 하나가 최대인 꼭지점을 검출하는 단계;를 포함하고,
상기 웨이브 구간을 결정하는 단계는,
상기 측정된 심전도 신호의 구간 별로 변이값과 상기 변이값의 미분값 중 적어도 하나를 이용하여 상기 웨이브 구간을 결정하며,
상기 웨이브 구간을 결정하는 단계는,
상기 변이값의 미분값이 기 설정된 제1 임계값보다 큰 상태가 기 설정된 시간 이상 지속되는 심전도 신호 구간의 시작점을 상기 웨이브 구간의 시작점으로 설정하는 단계;를 포함하는, 심전도 신호 검출 방법. - 삭제
- 심전도 신호 검출 방법에 있어서,
상기 심전도 신호를 측정하는 단계;
상기 측정된 심전도 신호의 기울기를 이용하여 웨이브 구간을 결정하는 단계;및
상기 웨이브 구간에서 상기 심전도 신호의 크기 및 기울기 중 적어도 하나가 최대인 꼭지점을 검출하는 단계;를 포함하고,
상기 웨이브 구간을 결정하는 단계는,
상기 측정된 심전도 신호의 구간 별로 변이값과 상기 변이값의 미분값 중 적어도 하나를 이용하여 상기 웨이브 구간을 결정하며,
상기 웨이브 구간을 결정하는 단계는,
상기 변이값의 미분값의 최대값과 평균값을 이용하여 상기 웨이브 구간을 구하기 위한 최대 임계값과 최소 임계값을 구하는 단계;를 포함하고,
상기 꼭지점을 검출하는 단계는, 상기 변이값의 미분값이 상기 최대 임계값보다 큰 지점 중, 상기 변이값의 미분값의 크기가 최대인 꼭지점을 검출하는 단계;를 포함하며,
상기 꼭지점을 기준으로 상기 변이값의 미분값이 상기 최소 임계값 보다 작은 상태가 기 설정된 시간 이상 지속되는 심전도 신호 구간의 시작점과 끝점을 각각 상기 웨이브 구간의 시작점과 끝점으로 설정하는 것을 특징으로 하는 심전도 신호 검출 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 꼭지점을 검출하는 단계는,
상기 웨이브 구간에서 상기 심전도 신호의 크기 및 기울기 중 적어도 하나가 최대인 지점을 꼭지점으로 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 심전도 신호 검출 방법. - 제1항에 있어서,
상기 심전도 신호의 파형을 디스플레이에 표시하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 심전도 신호 검출 방법. - 제1항에 있어서,
상기 웨이브 구간은 QRS 콤플렉스 구간인 것을 특징으로 하는 심전도 신호 검출 방법. - 심전도 신호의 디스플레이 방법에 있어서,
초음파 신호를 신체 부위에 조사하여 반사되는 신호를 수신하면서 심전도 신호를 측정하는 단계;
상기 수신된 신호를 이용하여 초음파 영상을 구성하는 단계;
상기 측정된 심전도 신호의 기울기를 이용하여 웨이브 구간을 결정하는 단계;
상기 웨이브 구간에서 상기 심전도 신호의 크기가 최대인 꼭지점을 검출하는 단계; 및
상기 웨이브 구간 및 꼭지점을 이용하여 상기 심전도 신호 파형을 결정하고, 상기 결정된 심전도 신호 파형을 상기 구성된 초음파 영상과 함께 표시하는 단계;를 포함하고,
상기 웨이브 구간을 결정하는 단계는,
상기 측정된 심전도 신호의 구간 별로 변이값과 상기 변이값의 미분값 중 적어도 하나를 이용하여 상기 웨이브 구간을 결정하며,
상기 웨이브 구간을 결정하는 단계는,
상기 변이값의 미분값이 기 설정된 제1 임계값보다 큰 상태가 기 설정된 시간 이상 지속되는 심전도 신호 구간의 시작점을 상기 웨이브 구간의 시작점으로 설정하는 단계;를 포함하는, 심전도 신호의 디스플레이 방법. - 제8항에 있어서,
상기 결정된 심전도 신호 파형을 상기 구성된 초음파 영상과 함께 표시하는 단계는,
상기 심전도 신호 파형과 상기 초음파 영상을 동기화하여 표시하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 및 심전도 신호의 디스플레이 방법. - 심전도 신호 검출 장치에 있어서,
상기 심전도 신호를 측정하는 심전도 신호 측정부;
상기 측정된 심전도 신호의 기울기를 이용하여 웨이브 구간을 결정하는 웨이브 구간 결정부; 및
상기 웨이브 구간에서 상기 심전도 신호의 크기 및 기울기 중 적어도 하나가 최대인 꼭지점을 검출하는 꼭지점 검출부;를 포함하고,
상기 웨이브 구간 결정부는,
상기 측정된 심전도 신호의 구간 별로 변이값과 상기 변이값의 미분값 중 적어도 하나를 이용하여 상기 웨이브 구간을 결정하며,
상기 웨이브 구간 결정부는,
상기 변이값의 미분값이 기 설정된 제1 임계값보다 큰 상태가 기 설정된 시간 이상 지속되는 심전도 신호 구간의 시작점을 상기 웨이브 구간의 시작점으로 설정하는, 심전도 신호 검출 장치. - 삭제
- 심전도 신호 검출 장치에 있어서,
상기 심전도 신호를 측정하는 심전도 신호 측정부;
상기 측정된 심전도 신호의 기울기를 이용하여 웨이브 구간을 결정하는 웨이브 구간 결정부; 및
상기 웨이브 구간에서 상기 심전도 신호의 크기 및 기울기 중 적어도 하나가 최대인 꼭지점을 검출하는 꼭지점 검출부;를 포함하고,
상기 웨이브 구간 결정부는,
상기 측정된 심전도 신호의 구간 별로 변이값과 상기 변이값의 미분값 중 적어도 하나를 이용하여 상기 웨이브 구간을 결정하며,
상기 웨이브 구간 결정부는, 상기 변이값의 미분값의 최대값과 평균값을 이용하여 상기 웨이브 구간을 구하기 위한 최대 임계값과 최소 임계값을 구하고,
상기 변이값의 미분값이 상기 최대 임계값보다 큰 지점 중, 상기 변이값의 미분값의 크기가 최대인 꼭지점을 검출하며, 상기 꼭지점을 기준으로 상기 변이값의 미분값이 상기 최소 임계값 보다 작은 상태가 기 설정된 시간 이상 지속되는 심전도 신호 구간의 시작점과 끝점을 각각 상기 웨이브 구간의 시작점과 끝점으로 설정하는 것을 특징으로 하는 심전도 신호 검출 장치. - 삭제
- 제10항에 있어서,
상기 꼭지점 검출부는,
상기 웨이브 구간에서 상기 심전도 신호의 크기 및 기울기 중 적어도 하나가 최대인 지점을 꼭지점으로 설정하는 것을 특징으로 하는 심전도 신호 검출 장치. - 제10항에 있어서,
상기 심전도 신호의 파형을 표시하는 디스플레이부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 심전도 신호 검출 장치. - 제10항에 있어서,
상기 웨이브 구간은 QRS 콤플렉스 구간인 것을 특징으로 하는 심전도 신호 검출 장치.
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