Impulse-Radio Ultra-Wideband (IR-UWB) 레이더 기술을 이용한 호흡 및 심장 박동의 비접촉식 연속 모니터링

Abstract

연구 배경 : 활력 징후의 연속 모니터링은 중환자실이나 임상 분야를 포함한 다양한 의학 분야에서 그 유용함이 인식되어 왔다. 지금까지의 모니터링 기구들은 모두 피부에 물리적 접촉을 필요로 하는 실정인데 이 접촉은 환자의 움직임을 제한할 뿐만 아니라 감염이나 피부의 국소적 문제를 일으킬 수 있다. 이에 비접촉식 활력 징후 모니터링을 고안하게 되었고 impulse-radio ultra-wideband (IR-UWB) radar에 착안하게 되었다. 연구 목적 : 우리는 최근 IR-UWB radar를 이용하여 환자의 호흡 및 호흡 정지 상태에서 심박수를 측정 및 감시할 수 있다는 사실을 밝혀 낸 바 있다. 그러므로 이 논문은 IR-UWB radar를 이용하여 호흡을 멈추지 않고 한번에 호흡수, 심박수, 그리고 심전도 상에서 R-R 간격을 보다 더 정확히 측정하는 방법을 조사하기로 하였다. 연구 방법 : 19명의 정상인 지원자와 14명의 영구적 심방 세동 환자 지원자를 대상으로 연구를 시행하였다. 앙와위 자세로 정상 호흡을 하는 상태로 검사를 진행하였고 IR-UWB radar를 이용하여 호흡수, 심박수, 심전도 상 R-R 간격, 심전도 리듬을 측정하였다. 이 자료들은 특정 알고리듬을 이용하여 분석되었고 의사에 의해 직접 측정된 호흡수 및 심박수와 비교되었으며 R-R 간격과 리듬은 동시에 측정된 심전도와 각각 비교되었다. 연구 결과 : IR-UWB radar를 이용한 호흡수와 수동으로 측정된 호흡수 사이에는 훌륭한 일치율이 확인되었다. (intraclass correlation coefficient [ICC] 0.9205; 95% confidence interval [CI]) 정상인군에서 IR-UWB radar와 심전도의 심박수 일치율이 ICC 0.9925이며 평균 R-R 간격의 일치율은 ICC 0.9998, 개별 R-R 간격의 일치율은 ICC 0.9530으로 높았다. 반면 영구적 심방 세동 환자군에서도 심박수 (ICC 0.9718), 평균 R-R 간격 (ICC 0.9830), 개별 R-R 간격(ICC 0.8520)의 일치율이 높게 확인되었다. 결론 : 호흡수, 심박수 그리고 심전도 리듬은 IR-UWB radar를 사용하여 정확하게 동시에 측정될 수 있다. IR-UWB radar는 비접촉식 활력 징후 모니터링 방법으로 활용될 수 있을 것이다.