내장형 콘덴서 마이크로폰을 이용한 자동 혈압 측정 방법

Abstract

혈압은 심혈관계 시스템에서 심장의 펌프 작용으로 박출된 혈액에 의하여 혈관 벽에 생기는 압력으로 최근 증가하고 있는 성인병 등을 진단에 중요한 역할을 하는 생체 신호 중 하나이다. 혈압을 측정하는 방법은 침습적 방법(Invasive Method)과 비침습적 방법(Non-Invasive Method)으로 나뉘게 된다. 대표적인 비침습적 방법은 오실로메트릭 방법(Oscillometric)과 청진법(Auscultatory)이 있다. 오실로메트릭 방법은 동작이 간단하며 전문 지식이 없이 가정에서도 손쉽게 측정할 수 있는 장점으로 일반 자동 혈압 측정 기기에 널리 적용되고 있다. 하지만 통계적인 방법으로 접근하여 혈압을 추정하기 때문에 측정 장비 제조 업체의 알고리즘의 성능에 따라 측정 정확도의 차이가 발생할 수 있다. 또한 청진법은 소리를 기반으로 혈압을 판독하므로 자동 혈압 측정 장비에 적용하기 위해서는 별도의 센서 혹은 마이크로폰을 착용해야한다. 이로 인하여 측정 상에 불편함을 주며 노출된 센서 혹은 마이크로폰으로 인하여 외부 환경 잡음에 쉽게 영향을 받아 부정확한 결과를 초래하는 단점들이 존재한다. 본 논문에서는 청진법을 기반으로 두 방법의 단점들을 보완할 수 있는 혈압측정 법을 제안한다. 혈압 측정 중 동맥 혈관에서 발생하는 코로트코프 사운드(Korotkoff Sound)는 착용하고 있는 커프 내부에 미세 진동을 유발한다. 이 미세 진동을 검출하기 위하여 혈압 측정 장비 내부의 내장형 콘덴서 마이크로폰을 이용하였다. 하지만 커프에서 분기된 튜브에 내장형 콘덴서 마이크로폰과 자동 측정을 위한 전자 부품들이 함께 연결이 되어 있는 특징으로 인하여 밸브의 동작 및 커프의 압력 변화에 의한 소리가 코로트코프 사운드와 함께 측정이 된다. 특히 밸브의 동작음은 코로트코프 사운드와 동일한 주파수 성분을 포함하고 있어 측정 결과에 영향을 줄 수 있다. 이 밸브의 동작음으로 인한 측정 오류를 줄이기 위하여 커프의 압력 정보를 이용하여 코로트코프 사운드가 출현하는 지점에서 밸브 동작을 제어하여 두 신호가 중첩이 되지 않게 하였다. 그리고 신호 파워 산출 및 적응형 임계치 적용 등의 신호처리 기법을 통하여 수축기 혈압(Systolic Blood Pressure)과 이완기 혈압(Diastolic Blood Pressure)을 산출하였다. 본 연구에서 제안한 내장형 콘덴서 마이크로폰을 이용한 혈압 측정 방법은 21명(남 16, 여5)을 대상으로 청진법과 동시 측정하여 결과를 비교하였다. 두 방법의 대응차는 수축기 혈압은 평균 차이 0.95 mmHg와 표준 편차 ± 2.58 mmHg의 결과를 얻었다. 이완기 혈압은 평균 차이 0.29 mmHg와 표준 편차 4.25 mmHg의 결과를 얻었다. 이러한 결과는 AAMI(SP-10), ESH(IP2010)등에서 제안한 정확도 조건을 만족한다. 그리고 동일한 환경에서 외부 환경 잡음의 실험 결과, 동맥 혈관 위에 추가적인 마이크로폰을 착용한 방법에 대비하여 환경 잡음에 상대적으로 영향을 적게 받는 결과를 보여주었다.