심실 세동의 실시간 검출을 위한 시간영역 분석기법 제안

Proposal of Time Domain Analysis Method for Real-time Detection of Ventricular Fibrillation

부정맥과 관련된 사망률의 증가는 서구화된 식생활과 산업화로 인한 스트레스의 증가와 같이 현대 사회의 피할 수 없는 문제이며 이와 관련된 사회적 비용 지출이 증가하고 있습니다. 이와 관련하여 병원 외부에서 전문 의료인 없이 사용되는 자동 제세동기 (automatic external defibrillator, AED)의 공급이 공공기관을 위주로 증가하고 있다. 잘못된 제세동기의 사용은 환자의 생명과 직결된 문제임으로 정확한 임상적 판단을 내리기 위한 부정맥 검출 알고리즘에 대해 다양한 연구가 진행되어 왔다. 본 논문에서는 시간영역에서 심실세동을 진단할 수 있는 위상 공간 재구성 방법을 제안하였다. MIT-BIH의 심실 세동 심전도 신호 샘플을 이용한 시뮬레이션을 통해 최적의 시간 지연 변수를 도출하고 제안 알고리즘을 탑재한 자동 제세동기 시작품과 돼지를 이용한 동물 실험을 통해 제안 알고리즘이 효과적으로 동작함을 검증하였다.

The increase in mortality associated with arrhythmia is an inevitable problem of modern society such as westernized eating habits and an increase in stress due to industrialization, and the related social costs are increasing. In this regard, the supply of automatic external defibrillator (AED) used outside hospitals is increasing mainly in public institutions, and AED is a medical practice performed by non-medical personnel. Therefore, studies on arrhythmia detection algorithm to make accurate clinical judgment for proper use are increasing. In this paper, we propose a time domain analysis method to detect arrhythmia in real time and implement AED by porting it to programmable gate array and digital signal processor. The analysis of the phase domain improves the detection rate of R-peak using the differentiated electrocardiogram (ECG) waveform rather than the existing ECG waveform and makes it easy to distinguish the normal ECG from the arrhythmia signal in the phase domain. The proposed algorithm was verified by simulation using Labview and ModelSim, and it was verified that the proposed algorithm works effectively by performing animal experiments using the implemented AED.