심전도 측정에서 오른다리 구동 신호와 적응 필터를 이용한 전원 잡음 제거

Abstract

세계적으로 평균 수명이 증가하고 고령화가 가속화 되어 가면서 건강에 대한 관심이 날로 커져가고 있는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라 일상생활 속에서도 다양한 종류의 생체 신호를 측정하고 분석하는 기술들이 많이 연구되고 있다. 그 중에도 현대에 많이 문제가 되는 성인병과 관련하여 심장 질환에 대한 관심이 높아짐에 따라서 심전도 검사를 통한 심장질환 관리의 중요성이 강조되고 있다. 심전도는 심장이 박동하면서 발생하는 심장 근육들의 전기적인 활동 정도를 측정하여 그 파형을 그래프로 나타내는 기술이다. 이 기술을 사용하여 협심증이나 심근경색을 비롯하여 부정맥이나 전해질 이상 등 다양한 심장 질환에 대한 분석이 가능하며, 수술 중에 심장이상 유무를 확인하는 등에도 쓸 수 있다. 이러한 심전도를 측정하기 위해서는 미세한 전기 신호를 획득해야 하는데, 인체에서 전기적인 신호를 측정할 때에는 다양한 원인들에 의해 잡음이 발생하여 심전도 측정을 방해하게 된다. 그 중에도 가장 문제가 되는 것이 전원간섭으로 대부분의 상용 장비들은 전원간섭을 제거하기 위하여 오른발 구동 방식의 잡음제거 기법을 사용하고 있다. 그러나 회로를 구성할 때에 사용되는 소자가 가지는 특성이 이상적이지 않고, 전극을 피부에 부착할 때에 접촉면에서 발생하는 저항이 일정하지 않기 때문에 오른발 구동만으로는 잡음이 완전히 제거되지 않는다. 여기서 제거되지 않은 나머지의 잡음 성분은 적응 필터 방법을 사용하여 효과적으로 제거할 수 있다. 본 연구에서는 이와 같이 오른발 구동 회로의 출력신호를 레퍼런스로 사용하는 적응 필터를 적용하여 효과적으로 전원간섭을 제거하는 방법을 제안하였다. 일반적으로 적응 필터의 레퍼런스 신호를 얻기 위하여 별도의 추가회로를 구성하는 데에 비해 본 연구에서 사용한 방법은 기존에 이미 구성되어있는 오른발 구동 회로를 사용하였기 때문에 추가회로 구성이 필요하지 않았다. 제안한 전원간섭 제거방법의 정량적인 검증을 위하여 시뮬레이터를 사용하였으며, 실제 신체에 부착하여 획득한 신호를 통한 정성적 검증도 진행하였다. 이러한 실험결과를 통하여 제안된 방법을 사용하여 기존의 심전도 시스템에 별도의 추가적인 회로 없이 효과적으로 전원잡음을 제거할 수 있다는 것을 확인하였다.