다중 생체 신호 측정을 통한 손목 혈압 측정의 정확도 향상을 위한 연구

Abstract

현대사회의 발전과 더불어 삶의 질이 향상되면서 건강 및 의료에 대한 관심이 증가함에 따라 가정 및 학교, 회사 등의 일상생활에서의 질병 예방 차원의 의료 서비스에 대한 사회적 관심이 증가하는 추세이며, 이와 더불어 모니터링 장비들도 단일 요소의 검출에서 벗어나 다중 요소의 검출 및 융합 측정 시스템의 형태로 발전하고 있다. 하지만 이러한 사회적 관심 및 의료 환경의 변화에도 불구하고 중 · 장년층에서 주로 발생하는 심혈관계 질환에 의한 사망률은 여전히 줄어들지 않고 있어 심혈관 질병을 예방하기 위한 노력이 필요한 실정이다. 심혈관 질환의 기본적인 판단 기준이 되는 인자는 혈압이다. 고혈압은 성인의 20%에서 발생하는 아주 흔한 순환기 질병이지만 적절한 시기에 고혈압을 진단받고, 치료를 받는 사람은 채 절반도 되지 않는다. 이러한 이유는 고혈압이 오랜 기간 동안 여러 요인이 겹쳐서 나타나며 별다른 증상을 수반하지 않기 때문이다. 하지만 별다른 증상이 없다하더라도 고혈압은 관상동맥 질환이나 뇌졸중, 심부전증 등의 심혈관 질환으로 발생할 가능성이 아주 높은 질병이기 때문에 성인의 경우 평상시의 주기적인 혈압 측정이 필수적이다. 주기적인 혈압 측정 중요성의 강조 및 편리한 혈압의 측정에 대한 대중의 요구에 따라 다양한 자동화 전자혈압계들이 보급되었다. 하지만 이러한 자동 전자 혈압계들은 그 정확성에 대한 명확한 검증이 이루어지지 않은 것이 대부분이며, 대다수의 혈압계들이 오실로메트릭 방법만을 사용함으로써 개개인의 혈관 상태 및 기타 신체 정보들에 대한 고려가 되지 않아 그 오차가 상당한 실정이다. 이러한 전자 혈압계를 사용한 혈압 측정의 오차를 해결하기 위해 혈관 상태 및 혈압에 영향을 주는 생리학적 인자들을 측정하고 반영하여 혈압 측정의 정확도를 향상하기 위한 알고리즘의 개발이 필요하다. 물론 혈압계라는 단일 장비의 측면에서는 다중 생체 파라미터들의 반영이 불필요하고 번거로운 작업이 될 수 있지만, Patient Monitor 등의 복합 측정 시스템에서의 혈압 측정의 정확도 향상 측면에서는 꼭 필요한 연구이다.따라서 본 연구는 현재 진행 중인 다중 생체 신호 측정을 통한 개인용 비침습적 혈관 · 심폐기능 진단기에 대한 연구를 바탕으로 하여, 혈압 오실레이션 신호와 함께 ECG, PPG, Bio-Impedance의 측정을 병행하여 혈압에 영향을 주는 인자들에 대한 정보를 획득하고, 개개인의 신체 정보와 함께 상관성 분석 및 다중선형회귀분석을 함으로써 손목에서의 혈압 측정의 정확성 향상 방법을 제시한다. 이를 위하여 51명의 피검자 데이터 중 36명의 데이터로부터 다중 생체 신호의 측정을 통해 혈압에 영향을 주는 인자인 혈관상태 정보 및 체임피던스를 산출하였으며, 청진법에서의 혈압 측정 기준 인자인 코르트코프 음의 파워 밀도 변화 분석을 통해 수축기, 이완기, 그리고 평균 혈압 각각에 맞는 선형 회귀 방정식을 산출하였다.실험군에 대해 산출된 선형 회귀 방정식을 적용하여 보정한 혈압 값과 기준 혈압 값 사이의 비교를 통해 회귀식에 대한 검증을 실시하였고, 15명의 대조군에 대한 회귀 방정식의 적용을 통해 손목에서의 오실로메트릭 혈압 측정에 대한 오차율의 보정 및 정확도 향상 정도를 재검증하였다. 오차율의 표준 편차를 살펴보면, 보정전의 편차는 ±10 mmHg 내외로 혈압계 기준 규격에 미치지 못하지만 보정 후의 표준편차는 ±8 mmHg 이내에 모두 포함됨이 확인되어, 다중 생체 신호의 적용을 통한 보정으로 손목에서의 혈압 측정이 혈압계 기준 규격 안에 들어옴을 검증할 수 있다.추후의 연구에서 다중생체 신호 측정 시스템과 혈압 측정 시스템을 하나의 시스템으로 통합하고, Bio-Impedance 측정에 의한 ICG(Impedance CardioGram) 데이터에 대한 측정 및 검증이 이루어진다면 보다 편리하게 양손에서 더 다양한 생체 신호의 측정이 가능할 것이며, 다양한 연령층과 많은 실험군 및 대조군에 대한 측정을 통하여 회귀 방정식을 재산출하고, 검증한다면 고령 및 저 연령층의 측정 대상에 대해서도 보다 정확한 혈압 측정이 가능할 것이다.