맥진은 한의 진단에 있어 중요한 요소이나 맥진 교육에 있어서 수련자와 교육자 간에 언어적 표현 외에는 적절한 교육 정보 소통의 도구가 없어 정량적이며 과학적 교육이 어려운 실정이다. 이에 본 논문에서는 맥진 시 한의사가 세 손가락을 통해 맥진 부위에 가하는 가압력 프로파일을 정량적으로 측정할 수 있는 하드웨어와 이를 기반으로 맥진 동작을 트레이닝할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 가압력 프로파일 측정 하드웨어는 인조 팔 속 맥진 위치에 놓인 3개의 로드셀과 맥진 가압력 신호를 증폭하는 증폭부 및 상용 A/D 변환 모듈인 NI-USB 6009로 구성하였으며, 3채널 가압력 신호는 200Hz로 샘플링하였다. 하드웨어 출력 신호를 질량 값으로 교정할 수 있도록 $50{\sim}500g$ 범위의 8개 추를 인조 팔에 올려놓았을 때의 질량 대비 출력전압 테이블을 작성하였다 또한, 이 시스템을 통해 한방 전문의 3명의 맥진 가압 프로파일을 각 3회씩 측정해 보았으며, 이를 통해 한의사의 맥진은 크게 3개의 구간으로 나눌 수 있고 최대 가압력이 약 $500g{\cdot}f$인 것 등을 알 수 있게 되었다. 맥진 가압트레이닝 프로그램은 LabView를 통해 구현하였으며, 수련자가 미리 저장된 목표 맥진 가압 프로파일과 유사하도록 인조 팔을 맥진할 때의 가압 프로파일이 목표 가압 프로파일과 유사한 정도를 평가하여 일정 범위를 벗어나면 경고하고, 실습이 끝나면 목표 프로파일과 유사도 점수를 화면에 표시하도록 하였다. 더 나아가 유사도 점수의 추이를 통해 숙련 추이를 관찰 할 수 있도록 하였다. 이 시스템을 맥진 교육에 활용한다면 보다 정량적이며 과학적인 교육이 가능해질 뿐만 아니라 교육의 효율도 크게 향상될 것으로 기대된다.
한의학에서 맥진은 한의사가 손가락으로 환자의 손목의 요골동맥을 짚어 맥박이 손가락에 닿는 느낌에 근거하여 병세를 감별하는 진찰방법으로 인체의 건강상태를 살피고, 정상인의 평맥(平脈)으로부터 환자의 병맥(病脈)을 분석하는 진단법이다. 손목에 있는 요골 경상돌기(styloid preocess) 부근의 볼록한 지점을 고골(高骨)이라하는데 이 돌기를 기준으로 맥이 느껴지는 위치를 검지, 중지, 약지를 이용해 진맥위치를 잡는다. 맥진 시 한의사는 맥진위치에 압력을 서서히 가하면서 손끝에 느껴지는 감각을 이용해 진단한다. 이 과정에서 맥진위치 요골동맥의 혈관이 서서히 occlusion 된다. 본 논문에서는 맥진과정 시 요골동맥의 혈류역학적인 변화를 초음파를 이용해 분석해보고자 한다. 건강한 남자 피험자(34세)를 대상으로 초음파 장비(Voluson 730Pro, GE Medical, U.S.)를 이용해 맥진 위치의 혈관특성을 관찰한다. 혈압계를 이용해 혈관에 압력을 0에서 130mmHg까지 10mmHg씩 단계별로 가압한 후 초음파를 측정한다. 그 결과, 요골동맥에 압력을 가할수록 혈류속도가 서서히 감소함을 알 수 있었으며, 회귀식을 분석할 수 있었다(y = -0.3509x +44.323, $R^2$ = 0.9547). 또한, 가압 단계를 0$\sim$10mmHg, 20$\sim$40mmHg, 50$\sim$70mmHg, 80$\sim$100mmHg 110$\sim$130mmHg으로 가압단계를 나누어 보면, 각 단계별로는 42.32cm/sec, 33.08cm/sec, 24.8cm/sec, 14.3cm/sec, 0cm/sec로 혈류속도가 변화를 보였다. 각 단계별로 혈류속도가 평균 10.58cm/sec의 차이를 보임을 알 수 있다. 본 연구를 통해 가압력에 대한 맥진위치의 혈류변화를 관찰하였다. 그러나 직접 맥진위치를 가압하면서 초음파를 통해 혈류속도를 측정할 수 있는 방법이 없어, 맥진 위치 바로 위쪽을 가압하고 초음파 측정을 하였다. 직접 혈관을 가압하고 그때의 혈류속도를 측정하면 보다 정확히 맥진시의 혈류역학적 특성을 분석할 수 있을 것으로 판단된다. 장비의 고안을 통해 다음 연구에서는 직접적인 가압 후 혈슈속도를 측정해 봄으로써 본 결과와 비교 분석해 보고자 한다.
혈관내 맥검출 센서인 MPX2300DT1을 요골동맥상에서 무침습적으로 맥파를 검출할 수 있도록 실리콘 고무를 부착하여 맥진 센서로 활용하였다. 또한 추의 무게에 의해 압력을 조절하여 그것에 따른 맥파의 변화를 볼 수 있는 맥진 시스템을 제작하였다. 맥진 센서의 압력에 따른 출력전압의 선형성을 확인하였으며 추의 무게에 따른 맥파의 진폭과 주기 변화를 조사하였다.
영구자석과 홀소자로 구비된 두 대의 집게형 맥진기 시제품을 이용하여 비가압 상태에서 양손 요골동맥의 맥진파형을 동시측정한 신호들을 비교 분석하였다. 20대 남성 피실험자 22명을 대상으로 측정된 오른손잡이와 왼손잡이의 두 맥진파형들은 위상차를 갖고 뚜렷하게 구별되었다. 서로 다른 빠름과 늦음으로 인해 두 개의 맥진파형들의 위상차 부호는 맥파전달속도가 오른손과 왼손 혈관의 총길이 보다는 자주 사용하는 팔의 근육 특성에 의존한다는 분석이 가능하였다.
본 논문에서는 뉴로-퍼지 방법을 이용한 한방 맥진 및 양도락 진단 알고리즘을 제안하고 DSP보드를 중심으로 한 실시간 진단 시스템을 구현한다. 맥진은 환자의 손목에 있는 촌관척부에 부착한 맥진 Probe를 통해 맥진카드의 3 채널로 신호가 입력되도록 하여, 1차적으로 좌부맥, 좌침맥, 우부맥, 우침맥으로 나누어 촌관척 3부분을 동시에 실험하고, 2차적으로는 촌관척 중 1부분씩 개별적으로도 실험을 행할 수 있도록 한다. 실제 실험을 통하여 어느 맥진 Probe로도 맥진 신호가 세밀하게 검출됨을 확인한다. 양도락 진단에서는 전기자극기에서 발생된 펄스를 인체의 일정부위에 주입하면 12경맥의 대표측정점에 부착된 전극을 통해 응답신호를 검출해 내도록 한다. 실험은 ① 1채널씩 검출, ② 2채널(좌, 우)씩 검출, ③ 6채널(좌수, 우수, 좌족, 우족)씩 4단계로 검출, ④ 24채널 동시 검출 후, 1차적으로 퍼지진단을 행하고, 2차적으로 퍼지진단값을 신경회로망의 입력으로 이용하여 신경회로망 훈련을 행하였다. 그리고 임의의 환자에게서 측정한 검출값을 곧바로 기 훈련 된 양도락 신호의 패턴인식을 행하여 양도락 신호의 뉴로-퍼지 진단이 잘 수행됨을 확인하였다.
한의학 관점의 진맥위치는 요골동맥상의 촌/관/척 세부위로 나누어진다. 거의 말초에 해당하는 근접한 부위를 세 부분으로 나누어 진맥하여 병을 진단하는데 촌/관/척 위치에 대한 해부학적 혈류역학적 근거는 부족한 상황이다. 본 논문에서는 초음파(VOLUSION730 PRO, GE Medical 미국)를 이용하여 맥진 위치의 혈관굵기, 혈관깊이 그리고 혈류 속도를 측정하고 분석해 봄으로써 맥진 위치의 구조석 차이를 이해해 보고자 한다. 또한 Body Mass Index(BMI)에 따라 혈관의 특성이 달라지는지 파악하고 한의맥진과의 상관관계를 분석해 보았다. 심혈관 질환이 없는 남자 피험자를 각각 BMI 정상인 그룹, 저체중 그룹, 과체중 그룹으로 나누어 5명씩 측정하였다. 좌, 우 손목의 맥진위치(촌, 곽, 척)에서 혈관깊이, 혈관굵기, 혈류속도를 측정하였으며 맥진기(3-D Mac, 대요메디, 한국)를 이용하여 맥파를 측정하였다. 그 결과, 비만도에 따라 혈관의 특징이 다르게 나타남을 알 수 있었으며 한의 맥의 종류 중 부맥과 치맥에 특징이 비만도와 관련 있음을 알 수 있었나 이는 피험자의 혈관 특성과 BMI 정보가 진단에 중요한 지표이며 자동 맥진 알고리즘 개발 시 반드시 고려해야 하는 사항임을 알 수 있다.
한의학의 주요 방법 중 하나인 맥진은 한의사가 환자의 손목 부위를 손가락으로 진맥하여 환자의 맥동을 감지하는 행위이다. 하지만 이러한 맥진은 주관적이고 형이학적 이어서 맥진의 발전을 위해서는 맥진의 객관화와 정량화가 요구된다. 본 연구는 기존의 와이어 본딩(wire bonding)을 이용한 맥진 센서의 단점인 내성을 극복하기 위하여 FDB(Face Down Bonding) 방식을 이용하였으며, $3{\times}3$ 멀티 어레이 센서간의 crosstalk를 극복하고자 센서들을 격리시킬 수 있는 댐(dam)을 형성하였다. 또한, 댐을 감싸고 상단 및 하단에 들기를 형성하는 패드를 이용하여 피부에 접촉하도록 제작하였다. 센서의 특성을 평가하기 위하여 각 센서 출력 단자의 저항 값을 측정하였으며 센서 스펙에서 제공하는 값과 동일함을 확인하였고, 실제 요골동맥 부위에서 맥파를 측정하여 전형적인 요골동맥 맥과 파형이 측정됨을 확인하였다.
비가압 상태에서 정확하게 측정한 맥진파형 신호를 얻기 위하여 영구자석과 홀소자로 구비된 안정시 휴대성이 가능한 집게형 맥진기 시제품을 개발하였다. 소형 영구 자석 1개 위치 변화로 얻은 요골동맥 맥진 파형의 4가지 중요 상관인자인 주기, 수축시간, 반사파시간, 절흔 시간들을 결정하여 5초간 수집한 실험값들을 서로 비교 분석하였다. 집게의 스프링에서 누르는 일정 압력을 사용해 가압 느낌 없이 재현성 있는 맥박수 및 혈압 측정함으로써 홀소자 집게형 맥진기 개발이 가능함을 보여주었다.
본 논문은 국내 한의학의 체질 진단 방법 중의 하나인 맥진에 의한 체질 판별을 한의사의 수지와 지능에 의한 방법 대신에 환자의 팔목에 장착되는 압전 센서 모듈 및 디지털 신호 처리 하드웨어와 통계적 판별 알고리즘을 사용하여 자동으로 환자의 체질을 판별하는 자동 맥진 시스템에 관한 연구이다. 일반적인 한의사의 지식과 경험에 의하여 사상 체질을 판별하는 한의원의 정확도가 50∼66%인 반면 본 자동 진맥 시스템은 정확도가 65∼76%의 우수한 성능을 보여주고 있기 때문에 자동 맥진 시스템은 사상체질 판별을 위한 중요한 보조 의료 기구로 사용될 수 있다. 또한, 본 논문에서 맥파와 체질의 상관도를 분석함으로써 사상 체질의 자동 판별 알고리즘의 우수성을 논하였다.
요골동맥의 움직임에 따라 손목의 "관" 위치에 놓인 영구자석이 요동함으로 자기장의 변화를 생성하였다. 맥동에 의존하는 자기장을 감지하는 홀소자가 구비된 집게형맥진기의 출력신호인 맥진파형 특성을 분석하였다. 유한요소법으로 전산모사한 자기장 파형과 실제 맥진 파형의 시간 특징점들은 거의 일치하였다. 한 개의 원통 소형 영구자석의 자기장 분포의 변화를 감지하는 홀소자 집게형맥진기 시뮬레이터를 제작하여 재현성과 유효성 있는 한방진단기기로 활용하는 기틀을 마련하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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