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AI 기반 불규칙 맥파 분석과 부정맥 조기 진단: 인공지능 맥파 검출 알고리즘의 혁신과 스마트 헬스케어 적용

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doi:10.9718/JBER.2020.41.5.185 1. 서론: 부정맥 조기 진단의 필요성과 한계 부정맥(arrhythmia)은 심장의 전기적 신호가 정상적인 전도 경로를 벗어나 비정상적인 리듬을 형성하는 상태를 의미한다.  부정맥은 증상이 일시적일 수 있으나, 심방세동(atrial fibrillation)과 같은 특정 유형은 뇌졸중과 심부전 위험을 크게 증가시키므로 조기 진단이 매우 중요하다. 현재 임상에서 가장 널리 사용되는 진단 도구는 심전도(ECG, electrocardiogram)이다.  그러나 심전도는 환자에게 여러 개의 전극을 부착해야 하고, 신호 해석에 전문가의 판독이 필요하다.  또한 일상 생활에서 장기간 모니터링하기 어렵다는 한계가 있다. 이러한 제약은 부정맥이 간헐적으로 나타나는 경우 조기 발견을 어렵게 만든다. 이에 대한 대안으로, 최근에는 맥파(radial pulse)를 활용한 인공지능 기반 진단 연구가 활발히 진행되고 있다.  맥파는 손목에서 간단히 측정 가능하며, 스마트워치·헬스케어 반지 등 웨어러블 기기를 통해 실시간 모니터링이 가능하다.  특히 불규칙 맥파 검출 알고리즘 은 심전도 기반 진단을 보완하는 차세대 기술로 주목받고 있다. 2. 맥파의 생리학적·한의학적 의미 맥파는 심장이 박동할 때 발생하는 혈류의 파동을 말하며, 요골동맥에서 쉽게 측정할 수 있다. 현대의학적으로 맥파 분석은 심혈관계 이상 여부를 확인하는 데 사용될 수 있다. 한의학에서는 맥파를 맥상(pulse pattern)으로 분류하여 진단에 활용해왔다. 결맥(결정적으로 느리고 불규칙한 맥)은 서맥(bradycardia)이나 심방차단과 유사하다. 촉맥(빠르고 불규칙한 맥)은 빈맥(tachycardia)이나 심방세동과 연관될 수 있다. 대맥(규칙적으로 불규칙한 맥)은 간헐적 이탈박동(escape beat) 등과 관련된다. 따라서 맥파는 동서의학을 아우르는 중요한 진단 신호이며,...

심혈관 시뮬레이터를 위한 맥파 반사 메커니즘: 반사지점 개수와 조건이 미치는 영향

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  심혈관 시뮬레이터를 위한 맥파 반사 메커니즘: 반사지점 개수와 조건이 미치는 영향 doi:10.9718/JBER.2020.41.1.8 서론 심혈관계 질환은 전 세계 사망 원인의 주요 요인 중 하나이며, 그 진단과 예측을 위한 다양한 생체신호 분석 중에서 맥파(pulse wave) 분석은 중요한 역할을 한다. 맥파는 진행파와 반사파의 중첩으로 구성되어 있으며, 그 반사파는 혈관 노화, 동맥경화, 혈류저항 등 다양한 심혈관계 인자들을 반영한다. 따라서 반사파의 특성과 반사지점의 조건 을 이해하고 시뮬레이션할 수 있는 능력은 고정밀 심혈관 시뮬레이터 개발의 핵심이다. 본 컬럼에서는 반사파의 중첩 시기 및 크기에 영향을 주는 반사지점의 개수와 공기 챔버 조건 에 대한 연구 내용을 바탕으로, 그 임상적 응용 가능성과 시뮬레이션 기술로의 확장 방향을 소개한다. 본론 1. 맥파와 반사파의 개요 맥파는 심장에서 생성된 혈류의 압력파가 혈관을 따라 이동하면서 나타나는 파형이다. 이 압력파는 혈관 말단 또는 분기점 등에서 반사되어 반사파(reflected wave) 를 형성하며, 이는 진행파와 중첩되어 최종적으로 측정되는 파형을 형성한다. 반사파는 다음과 같은 생리학적 파라미터에 영향을 준다: 맥파 전달 속도(PWV: Pulse Wave Velocity) 심혈관계 탄성 평가 지표 (AIx, 혈압 등) 동맥 경직도 및 노화 척도 2. 실험 목적 및 구성 이 연구는 다음 세 가지 실험 목표로 구성되었다: 단일 혈관에서 맥파 전달속도 측정 반사지점에 설치된 공기 챔버(compliance chamber) 의 공기량 변화가 반사파 중첩 시기에 미치는 영향 분석 반사지점의 개수 변화가 반사파 크기에 미치는 영향 조사 3. 실험 장치 및 구성 요소 그림 1. 모의 실험 장치 구성 인체 대동맥 특성을 반영한 실리콘 튜브 사용 (직경 1.6 cm, 두께 0.08 cm) 충격파 입력 시스템: 1.33kg 추 낙하 방식 압력 센서 부착 지점: A(30cm), B(80cm), C(1...