본 논문에서 이식형 심장 박동 조율기를 위한 심전도 검출기와 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 설계한다. 제안한 웨이블렛 심전도 검출기는 웨이블렛 필터 뱅크 구조의 웨이블렛 변조기, 웨이블렛 합성된 심전도 신호의 가설 검정을 통한 QRS 신호 검출기와 0-교차점을 이용한 잡음 검출기로 구성된다. 저전력 소모의 동작을 유지하며 보다 높은 검출 정확도를 갖는 심전도 검출기의 구현을 위해, 다중스케일 곱의 알고리즘과 적응형의 임계값을 갖는 알고리즘을 사용하였다. 또한 심전도 검출기의 입력단에 위치하는 저전력 Successive Approximation Register ADC의 구현을 위해, 신호 변환의 주기 중, 매우 짧은 시간 동안에만 동작하는 비교기와 수동 소자로 구성되는 Sample&Hold를 사용하였다. 제안한 회로는 표준 CMOS $0.35{\mu}m$ 공정을 사용하여 집적 및 제작되었고, 99.32%의 높은 검출 정확도와 3V의 전원 전압에서 $19.02{\mu}W$의 매우 낮은 전력 소모를 갖는 것을 실험을 통해 확인하였다.
The existing R-peak detection research suggests improving the distortion of the signal such as baseline variations in ECG signals by using preprocessing techniques such as a bandpass filtering. However, preprocessing can introduce another distortion, as it can generate a false detection in the R-wave detection. In this paper, we propose an R-peak detection algorithm in ECG signal, based on primitive signal in order to detect reliably an R-peak in baseline variation. First, the proposed algorithm decides the primitive signal to represent the QRS complex in ECG signal, and by scaling the time axis and voltage axis, extracts multiple primitive signals. Second, the algorithm detects the candidates of the R-peak using the value of the voltage. Third, the algorithm measures the similarity between multiple primitive signals and the R-peak candidates. Finally, the algorithm detects the R-peak using the mean and the standard deviation of similarity. Throughout the experiment, we confirmed that the algorithm detected reliably a QRS group similar to multiple primitive signals. Specifically, the algorithm can achieve an R-peak detection rate greater than an average rate of 99.9%, based on eight records of MIT-BIH ADB used in this experiment.
부정맥 분류를 위한 기존 연구들은 분류의 정확성을 높이기 위해 신경망, 퍼지, 시계열 주파수 분석, 비선형 분석법 등이 연구되어 왔다. 이러한 방법들은 분류율를 향상시키기 위해 정확한 특징점과 많은 양의 신호를 처리해야 하기 때문에 데이터의 가공 및 연산이 복잡하며, 다양한 부정맥을 분류하는데 어려움이 있다. 본 연구에서는 AR(Auto Regressive) 모델링 기반의 특징점 추출과 SVM(Support Vector Machine)을 통한 조기수축 부정맥 분류 방법을 제안한다. 이를 위해 잡음을 제거한 ECG 신호에서 R파를 검출하고 QRS와 RR 간격의 특정 파형 구간을 모델링하였다. 이후 최적 세그먼트 길이(n1, n2), 최적 차수( p1, p2)의 4가지 AR 모델링 변수를 추출하고 SVM을 통해 Normal, PVC, PAC를 분류하였다. 연구의 타당성을 입증하기 위해 MIT-BIH 부정맥 데이터베이스를 대상으로 한 R파의 평균 검출 성능은 99.77%, Normal, PVC, PAC 부정맥은 각각 99.23%, 97.28, 96.62의 평균 분류율을 나타내었다.
최근 심전도 (ECG) 신호를 사용하여 심장병을 진단하는 많은 연구가 이루어지고 있다. 이러한 심전도 신호는 비정상적인 심장 상태를 나타내는 부정맥을 모니터링하고 진단하는 데 유용하게 쓰인다. 본 논문에서는 1차원 합성곱 신경망을 사용하여 ECG 신호에 대하여 부정맥을 분류하는 시스템을 제안한다. 제안하는 신경망 알고리즘은 부정맥 신호의 특징을 세밀하게 추출하도록 4개의 합성곱 계층으로 구성하고 매개변수를 최적화하도록 설계되었다. MIT-BIH 부정맥 데이터베이스에 대해 학습한 신경망은 시뮬레이션을 통해 99% 이상의 정확도의 분류 성능을 가진다는 것을 보여준다. 비교적 합성곱 커널의 개수가 많을수록 ECG 신호의 특성을 더 잘 나타내기 때문에 좋은 성능을 나타내는 것으로 분석되었다. 또한 제안된 신경망을 활용한 실제 시스템을 구현하여 실시간으로 부정맥을 분류하는 결과를 검증하였다.
운동종목별(運動種目別) 선수(選手)들의 심기능(心機能)을 비교(比較)하기 위하며 운동경력(運動經歷)이 3년이상(年以上)이 된 고등학교(高等學校)의 투척(投擲)(7명), 도약(跳躍)(11명), 단거리(短距離)(8명), 장거리(長距離)(14명), 권투(拳鬪)(7명), 배구(排球)(8명) 및 야구(野球)(9명) 선수(選手)와 비선수(非選手)(19명)들의 안정시(安靜時)심전도상(心電圖上)에 나타난 시간간격(時間間隔), 파고(波高) 및 vector를 비교(比較) 분석(分析)하였다. 안정시(安靜時)의 R-R(간격)間隔은 각종목별(各種目別) 선수(選手)들은$0.96{\sim}1.09$ 초(秒)로 비선수군(非選手群)의 0.78초(秒)에 비(比)해 유의(有意)한 서맥(徐脈)을 보여주었다. R-R간격(間隔)은 P-R, Q-T 및 T-P간격(間隔)의 합(合)으르 나타나는데, P-R 및 Q-T간격(間隔)은 각(各 선수군(選手群)과 비선수군간(非選手群間)에 차이(差異)가 없었으나 T-P간격(間隔)은 도약(跳躍), 단거리(短距離), 장거리(長距離) 및 권투선수(拳鬪選手)들에서 비선수군(非選手群)보다 유의(有意)하게 높았다. R-R간격(間隔)은 T-P 및 Q-T간격(間隔)과 유의(有意)한 상관관계(相關關係)가 있었으나 P-R 및 QRS간격(間隔)과는 상관관계(相關關係)가 없었다. 심전도(心電圖)의 파고(波高)를 비교(比較)해 보면 lead $V_5$에서의 P파고(波高)$(Pv_5)$는 비선수군(非選手群)에 비(比)해서 각종목(各種目) 선수군(選手群)이 전반적(全般的)으로 낮은 경향(傾向)을 보여주었고, 특(特)히 투척(投擲) 및 도약선수군(跳躍選手群)은 유의(有意)하게 낮았다. T파고(波高)$(Tv_5)$는 투척선수군(投擲選手群)이 비선수군(非選手群)보다 유의(有意)하게 낮았으나 다른 선수군(選手群)들은 차이(差異)가 없었다. R파고(波高)$(Rv_5)$는 장거리선수군(長距離選手群)을 제외(除外)한 다른 종목선수(種目選手)들과 비선수(非選手)사이에 차이(差異)가 없었다. 장거리선수군(長距離選手群)의 $(Rv_5)$파고(波高)는 비선수(非選手)뿐만 아니라 다른 종목선수군(種目選手群)보다도 유의(有意)하게 높았다. Lead $V_1$에서의 S파고(波高)$(Sv_1)$는 선수군(選手群)과 비선수군(非選手群)사이에 차이(差異)가 없었다. $Rv_5$와 $Sv_1$파고(波高)의 합(合)은 장거리선수군(長距離選手群)만이 다른 종목선수군(種目選手群)들이나 비선수군(非選手群)보다 유의(有意)하게 높았으며 다른 선수군(選手群)들은 비선수군(非選手群)과 차이(差異)가 없었다. 심전도(心電圖)의 vector를 비교(比較)해 보면 P, QRS, T축(軸)의 각도(角度)는 frontal 및 horizontal plane 상(上)에서 각선수군(各選手群)과 비선수군(非選手群)사이에 차이(差異)가 없었다. P vector의 길이는 각선수군(各選手群)이 비선수(非選手)보다 낮은 경향(傾向) 나타냈으며, 특(特)히 horizontal plane에서 투척(投擲), 도약(跳躍), 단거리(短距離) 및 야구선수(野球選手)들이 비선수군(非選手群)보다 유의(有意)하게 낮았다. QRS와 T vector의 길이는 선수군(選手群)과 비선수군간(非選手群間)에 차이(差異)가 없었고, 야구선수(野球選手)만이 frontal plane에서 QRS vector의 길이가 비선수군(非選手群)보다 높았다. 이상(以上)의 결과(結果)를 종합(綜合)해 보면 각종목(各種目) 운동선수군(運動選手群) 전반(全般)은 비선수(非選手)보다 유의(有意)한 서맥(徐脈)을 나타내며 이는 주로 T-P 간격(間隔)이 길기 때문이다. 파고(波高)의 높이와 vector를 비교(比較)해 볼때 각종목(各種目) 운동선수(運動選手)는 전반적(全般的)으로 비선수군(非選手群)보다 P파(波)가 낮았다. 특(特)히 장거리선수군(長距離選手群)은 다른 종목(種目) 선수군(選手群)이나 비선수군(非選手群)보다 $Rv_5$와$Sv_1$파고(波高)의 합(合)이 유의(有意)하게 높았으므로 좌심실(左心室)이 비대(肥大)해 있음을 알 수 있다. 이는 장거리선수(長距離選手)들이 다른 종목선수(種目選手)들에 비(比)해 더 우수(優秀)한 스포츠심장(心臟)임을 시사(示唆)해 주고 있다.
In this paper, ECG based cardiac disease diagnosis models are developed. Conventionally, ECG monitoring equipments can only measure and store ECG signals and they always require medical doctor's diagnosis actions which are not desirable for continuous ambulatory monitoring and diagnosis healthcare systems. In this paper, two kinds of neural based self cardiac disease diagnosis engines are developed and tested for four kinds of diseases, sinus bradycardia, sinus tachycardia, left bundle branch block and right bundle branch block. For diagnosis engines, error backpropagation neural network (BP) and probabilistic neural network (PNN) were applied. Five signal features including heart rate, QRS interval, PR interval, QT interval, and T wave types were selected for diagnosis characteristics. To show the validity of proposed diagnosis engine, MIT-BIH database were used to test. Test results showed that BP based diagnosis engine has 71% of diagnosis accuracy which is superior to accuracy of PNN based diagnosis engine. However, PNN based diagnosis engine showed superior diagnosis accuracy for complex-disease diagnoses than BP based diagnosis engine.
Experimental obstruction of urethra was induced for 66 hours on 5 male dogs to determine the diagnostic value of ECG and blood chemical values. The results obtained in the examination were summarized as follows ; 1. Changes of ECG, blood chemical values and clinical sings were observed from 30 hours after urethral obstruction. 2. In ECG, the peaked and amplitude of T wave were increased remarkably. p wave were decreased, and intervals of PR(Q) and QRS complex were prolonged after urethral obstruction. 3. The levels of BUN, potassium, creatinine in serum after urethral obstruction were increased remarkably and correlation between these levels and the increase of amplitude in T wave were recognized to be significant.
We experienced an unusual case of accelerated junctional rhythm with severe hypotension after infiltration of lidocaine containing epinephrine during dental surgery under general anesthesia. The patient's electrocardiogram exhibited retrograde P-waves following the QRS complex, which could be misinterpreted as ST-segment depression. As a temporary measure, administration of ephedrine restored the patient's blood pressure to normal levels. The importance of this case lies in its demonstration of an unexpected and serious side effect of commonly used epinephrine infiltration. This case also highlights the need for accurate interpretation of the electrocardiogram and comprehensive understanding of best practices for patient management.
We estimated the changes of ECG and electrolytes in serum after intravenous administration of Succinylcholine Chloride (SCC), 0.15 mg/kg in ten normal mongrel dogs (mean 13 kg). Hyperkalemia was observed in the highest level by 6.46$\pm$0.8 mEq/L at ten minutes after the administration of SCC. The ECG appeared temporary the most severe changes as the increased T wave, the disappeared P wave, the prolonged of conduction times (PR, QTc intervals and QRS complex), and arrhythmia as ventricular premature contraction at 3 and 5 minutes after the administration SCC. Therefore, the changes of ECG after administration of SCC were suggested to specific and independent from hyperkalemic changes. Because these changes were observed to differ from ECG by hyperkalemia, and the highest period of $K^+$value in serum differ from the appearance period of severe changes of ECG and arrhythmia by SCC.
In order to detect the influence of overdosed combelen on the Korean native goats, 5mg of combelen per kg of body weight were injected intramusculary. Clinical findings, electrocardiograms and some blood chemical values were determined and the results obtained were as follows: 1. After administration of 5 mg/kg dose of combelen the animals were moderately depressed and often tried to take sitting position but showed moderate response to pinching stimulation of skin. 2. Body temperature and respiratory rate were not suppressed but heart rate were accelerated during sedative stage. 3. During sedation a slight change in the QRS complex and T wave appeared but it was not significant. 4. Hemoglobin concentration showed a tendency to decrease. SGOT activities were markedly increased 24 hours after administration of combelen and BUN values were slightly lowered. Blood sugar values were markedly elevated during sedative stage.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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