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labview 를 이용한 ECG 신호분석

學士學位論文LABVIEW를 이용한 부정맥 측정 시스템 연구A sturdy in the Arrhythmia measurement system using LABVIEW指導敎授文明鎬2009 年 1月建陽大學校醫工學科崔孝俊LABVIEW를 이용한 부정맥 측정 시스템 연구A sturdy in the Arrhythmia measurement system using LABVIEW이 論文을 學士學位論文 으로 제출함.2009 年 1 月建陽大學校醫工學科崔孝俊목 차목 차.........1그림 목차.........3제 1 장 서론......4제 1 절 연구 배경 및 동기...............41. U-Health care .....42. 부정맥 환자의 급증43. 그래픽 기반의 프로그래밍 언어 ‘Labview’...5제 2 절 연구 범...............145. 빈맥(tachycardia) 과 서맥(bradycardia)...14제 4 절 ECG 신호 분석...............151. 60 Hz 전력노이즈 제거를 위한 필터링....152. 분당 심박수 계산163. 심박의 매주기 측정..............184. 부정맥 (빈맥-서맥) 측정.......19제 3 장 측정 및 결과.......21제 1 절 심전도 측정 및 결과..........21제 2 절 부정맥 측정 및 결과..........23제 3 절 임상 실험 결과.. 프로그래밍 동작을 설명하기 위해 그래픽 기호를 이용하여 프로그램을 생성하고, 그래픽컬한 아이콘의 사용으로 프로그래밍의 경험이 없이도 프로그램을 쉽게 이해하고 구현 할수 있다. 하지만 그래픽 기반의 언어의 특성상 프로그램이 다소 무겁기 때문에 어플리케이션에 있어서 처리 속도 및 데이터 용량 처리, 저장 에 대한 문제가 있는 것은 사실 이다. 하지만 근래의 PC 발달과 앞으로의 전망을 보았을 때 프로그램의 무게는 크게 문제될게 없다. 또한 Labview의 장점 중 프로그램을 모듈화 하여, 자신이 필요한 부분에 활용 할 수 있는 기능은 엔지니어나 과학자의 제품 개발 및 연구에 소비되는 기간을 많이 줄여 줄 수 있다.그동안 ECG분석 및 부정맥 계측의 경우 텍스트 기반의 언어들을 이용하여 많이 연구 되어 왔지만 Labview를 통한 계측은 그 자료가 많지 않다. 때문에 ECG분석에 있어 Labview를 통한 프로그래밍의 장점이나 단점 등을 항시 생각하며 이 연구를 진행 하였다.제 2 절 연구 범위 및 목적1. PC 와 ECG Analog board간 의 통신PC를 통해 자신의 ECG를 측정 할 수 있는 시스템 구현이 목적이다. 자신의 집에 있는, 혹은 PC가 있는 어느 곳에서든 자신의 ECG 보드만 있다면 병원에서 받을 수 있는 심전도 검사를 할 수 있다면 환자에게 보다 편리한 의료 서비스를 제공 할 수 있을 것이다. 또한 PC의 데이터 처리 속도, 저장 용량, 인터넷 통신 등을 활용 한다면 고가의 장비 구입을 할 필요가 없어지고, 병원에 가지 않고도 자신의 심전도 데이터를 병원으로 직접 전송하고 실시간으로 진료를 받을 수 있을 것이다.-5-2. Labview 를 이용한 ECG 데이터 처리심전도 계측에 있어 기본인 R-R Peak 간의 간격측정으로 심전도의 주기 및 분당 심박수를 계산하고, 심전도 측정 시 발생하는 60Hz 전력 노이즈를 제거 하여, 부정맥(빈맥-서맥) 발생 시 환자에게 이를 알려주는 시스템을 구현 하는 것이 또 하나의 연구 목적이다.ECG 데이터 로 하여 약간의 파생적 수축을 거쳐서 심방에서부터 수축이 일어난다.수분의 일초가 지나면서 심실도 아래에서부터 위로 짜내듯이 수축하면서 1분에 약 3~5리터의 혈액을 박출한다.심장의 전도계는 다음 그림에서와 같이 동방결절(sinoatrial node:SA node), 히스번들(bundle of His), 방실결절(atrioventricular node : AV node)이라 불리는 조직과 번들 브렌치 및 푸르킨예 섬유(Purkinje fiber)로 구성된다.그림 9. 심장의 전도계*SA 노드는 상부 대정맥이 붙어있는 바로 아래 우심방 뒷벽에 위치하고 있으며 생체 전기현상을 통해 전기적 임펄스를 발생하여 심장의 페이스메이커 역할을 수행한다.*SA 노드에서 방사된 전기적 펄스에 의해 심방이 수축되면서 심방조직에서 약 30cm/sec이다.*AV 노드는 SA 노드에서 전달된 활동전위가 내부 전기 전도계를 따라서 심실로 향하여 전-11-도되는 메커니즘을 지연시키는 지연선과 같은 역할을 한다.*활동전위는 푸르킨예 섬유를 따라서 2~4m/sec 의 빠른 속도로 근세포에 전달되어 근섬유의 자극 수축이 유발된다.SA 노드에서 발생된 활동전위는 심근을 구성하고 있는 근섬유를 자극하여 수축운동을 일어나게 하며, 동시에 수많은 근세포들이 수축하게 되면 환자의 흉곽이나 사지에 부착된 전극에 의하여 검출될 수 있는 만큼의 큰 전기신호를 발생시킨다.이 전기방전을 시간함수로 나타낸 파형을 심전도(electrocardiogram : ECG)라 부른다.2. 심전도 (Electrocardiogram : ECG)심장벽을 형성하는 근세포가 수축할 때 발생하는 활동전위는 심장으로부터 온몸으로 퍼져 전류를 일으킨다. 몸 전체로 퍼진 전류는 몸의 위치에 따라서 전위차를 발생하며, 이 전위를 피부에 부착한 표면전극을 통해 검출하여 기록할 수 있다.심장의 전기적 전위파형 (cardiac electrical potential wave form)의 도식화한 기록을 심전도(ECG)라 부른다.그림 10. 심장의 전를 추출하는데 효과적이다.-15-2. 분당 심박수 계산분당 심박수를 구하기 위해서, 안정상태를 유지시킨 피 실험자의 심박 횟수를 5분간 획득한 후 이 값의 평균을 구하였다. 이때 심박이 뛴 횟수를 구하기 위해서 심전도상의 R-Peak 값이 발생 할 때마다 심박수를 카운터 해주는 프로그램을 Labview로 설계하였다.그림 14. R-Peak 값을 검출하기 위한 VI(그림 14)의 알고리즘은 시간의 흐름에 따라 심전도의 데이터 값이 상수로 들어 올 때 R-Peak 값이 지니는 특성을 판별하여 R-Peak 발생 시 심박을 카운터 해주는 것이다.R-Peak 값의 특성 중 다른 데이터 값들 보다 레벨 값 이 현저히 높다는 것을 이용하여 시간 흐름에 따라 입력되어 지는 1500개(초당 약 500개의 데이터 값을 받음)의 데이터 값들 마다 최대값을 구한 후 이 값의 -20레벨보다 높은 데이터 값만 선택적으로 읽어 드린다. 이렇게 읽어 들인 값들을 분석해 보면 R-peak 값의 특성을 얻을 수 있는데 그 특성을 나타낸 것 이 (그림 15-(a),(b),(c)) 이다.-16-그림 15-(a),(b),(c) R-Peak 값의 특성시간 Tn이Tn ... Tn+1 ... Tn+2 ... Tn+m으로 진행할 때, 입력되는 데이터 Dn은Dn ... Dn+1 ... Dn+2 ... Dn+m으로 진행한다.그러므로 D1은 D2 보다 먼저 입력된 데이터 이고,이 데이터들은 다음 조건에 모두 만족할 때 R-Peak 값으로 처리된다.D2 ? D1 , D2 ? D3 , D2 ≠ D3 , D3 > D4 , D4 > D5(그림 15-(c))의 경우 D3값의 위치에 D1값이 입력되었을 때만 카운터 되고 이후에 입력된 최대값은 (D3 > D4)의 조건에 의해 카운터 되지 않는다.이렇게 얻어진 R-Peak의 카운터 된 횟수를 5분간 측정한 후 5분이 지나면 횟수의 평균을 내서 분당 심박수를 얻을 수 있다. 얻어진 심박수의 데이터가 신뢰 할 수 있는 값인지 확인하기 위해 FLUKE사의 medSim300 Pa 있다.

공학/기술| 2009.01.19| 30페이지| 5,000원| 조회(2,481)

심전도, labview ecg 심전도, labview ecg

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