KLT알고리즘을 이용한 코로트코프 사운드의 잡음제거 및 자동 혈압 검출

Abstract

혈압은 심장으로부터 흘러 나와서 신체 각 조직에 혈액을 운반하기 위해 혈관벽에 가해지는 압력으로 이는 맥박, 호흡, 체온등과 함께 가장 기본적인 활력징후중 하나로, 심혈관계의 기능을 평가하는 기본적이고도 관습적인 생체 신호 중 하나이다. 혈압을 측정하는 방법은 팔, 대퇴부 등의 동맥에 카테터(Cathter)를 삽입하여 혈압을 측정 하는 침습적 방법(Invasive Method)과 오실로메트릭방법과 청진법, 초음파감지법과 같은 비침습적 방법(Non-Invasive Method)으로 나뉘게 된다. 위에서 언급한 비침습적 방법중 오실로메트릭 방법은 동작이 간단하며 전문 지식 없이 가정에서도 손쉽게 측정할 수 있는 장점으로 일반 자동 혈압 측정기기에 널리 적용되고 있다. 하지만 통계적인 방법으로 접근하여 혈압을 추정하기 때문에 측정 장비 제조 업체의 알고리즘의 성능에 따라 측정 정확도의 차이가 발생할 수 있다. 반면에 청진법은 사람의 청각을 기반으로 혈압을 판독하므로 혈압 측정의 표준(Gold Standard)으로 많이 이용되고 있다. 하지만 청진법의 단점은 사람의 청각 특성과 심리적인 상태에 의해 혈압 판독에 오차를 가져 올 수 있다는 단점과 외부환경에 의한 잡음에 취약하다는 단점이 있다. 본 논문에서는 청진법의 단점을 보완하기 위하여 혈압 측정시 발생되는 코로트코프사운드와 커프 신호를 Digital SphygmocoderⅡ를 이용하여 저장하고, 혈압을 재 판독 할 수 있게 하였다. 또한 Karhunen-Loeve transform(KLT) 알고리즘을 이용하여 코로트코프사운드의 외부환경에 의한 잡음을 제거하고, 소리 압력 레벨 단위로 변환 하여 등청감 곡선(Equal-loudness contours)과 비교하여 수축기 혈압(Systolic Blood Pressure)과 이완기 혈압(Diastolic Blood Pressure)을 검출 하였다. 본 연구에서 제안한 KLT알고리즘을 적용한 코로트코프사운드의 압력레벨에서의 혈압 검출 방법은 58명을 대상으로 청진법과 동시에 측정하여 결과를 비교 하였다. 두 방법의 수축기 혈압의 대응차(평균±표준편차)는 1.23±1.76mmHg 이었으며, 이완기혈압의 대응차(평균±표준편차)는 0.91±2.68mmHg 이었다. 이것은 AAMI(SP-10)에서 정의하는 오차 범위인 평균 5mmHg, 표준편차 8mmHg를 만족하는 결과를 얻었다.