오실로메트릭 신호의 전달함수 분석을 이용한 상완 동맥 혈압 파형의 추정

Abstract

심혈관 질환은 전 세계 사망 원인 중 가장 높은 비율을 차지한다. 따라서, 심혈관계 건강 상태를 간편하고도 정확하게 진단하는 것이 필수적이다. 심혈관계 건강 상태를 진단하기 위한 대표적 방법으로 혈압 측정과 동맥 혈압의 맥파형 분석이 있다. 일반적으로 심혈관계 상태를 진단하기 위해 오실로메트릭 혈압 측정 방법을 이용하며, 측정 과정이 간편하다는 장점을 가진다. 한편 맥파형 분석을 통해 주요 심혈관 상태 정보를 얻어낼 수 있음에도 불구하고, 동맥 혈압 파형을 측정하는 과정은 침습적 방법을 사용하거나 복잡한 과정을 거쳐야 하는 등의 불편함이 있기 때문에 가정에서 간편히 동맥 혈압 파형을 측정하는 것은 어려움이 있다. 본 논문에서는 인체 심혈관계를 모사한 시뮬레이터를 이용하여 오실로메트릭 혈압 측정 과정을 재현하고 상완 동맥 압력 파형과 커프 압력에서 얻어진 오실로메트릭 신호간 관계를 하모닉 (Harmonic) 분석을 통해 동적 시스템으로 모델링하여 특정 평균 커프 압력에 대한 전달함수를 얻어냈다. 전달함수를 점탄성 모델로 근사하여 상완동맥 압력과 커프 압력 간의 관계를 설명하였다. 다양한 종류의 실리콘을 사용하여 인체 상완부 모형을 제작하였다. 동맥 혈관과 연부 조직의 물성에 따른 전달함수의 변화를 확인하였고, 개별 전달함수, 점탄성 모델을 통해 얻어진 전달함수, 일반화된 전달함수를 각각 얻어내어 시뮬레이터 상에서 얻어진 오실로메트릭 신호를 통해 상완 동맥 압력의 추정 성능을 비교하였다.