Estimation of non-invasive blood pressure using peripheral plethysmograph

의용공학과/석사[한글]현재 가장 널리 사용되고 있는 비관혈적인 혈압 측정 방법은 청진법과 오실로메트릭 방법이다. 이 방식들은 측정 시 상완에 커프를 사용하여 팔에 압박을 가하기 때문에 지속적인 측정에 부적합하며, 측정 대상이 불편함을 느끼고, 피부 외상 등을 입을 수 있다. 따라서 비관혈적이면서 커프를 사용하지 않는 무구속 측정 방법으로 맥파 전달 시간을 이용한 혈압 추정법의 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 맥파 전달 시간과 용적 맥파의 반사파 도달 시간이 높은 상관성을 갖는다는 점에서 착안하여 반사파 도달 시간을 이용한 혈압 추정법을 제시하였다. 반사파 도달 시간을 이용한 혈압 추정법은 용적 맥파 신호만을 이용하기 때문에 맥파 전달 시간을 이용한 혈압 추정법에 비해 간편하다. 시스템 하드웨어는 심전도 전치 증폭부, 용적 맥파 전치 증폭부, 마이크로 콘트롤러부로 구성하였으며, 시스템 소프트웨어는 마이크로 콘트롤러에 내장되어 있는 12bit A/D를 이용하여 1kHz의 샘플링 주파수로 A/D변환된 심전도와 용적 맥파 신호로부터 맥파 전달 시간과 반사파 도달 시간을 측정 표시할 수 있도록 구성하였다. 혈압과 맥파 전달 시간, 반사파 도달 시간을 측정하는 실험을 15명의 피험자에게 총 40회 실시하였다. 각 피험자에 대해 맥파 전달 시간과 반사파 도달 시간 사이의 상관성을 분석하고, 회귀 분석을 통하여 각 피험자에 대한 맥파 전달 시간과 혈압간의 회귀 방정식, 반사파 도달 시간과 혈압간의 회귀 방정식을 구하였다. 그리고 각 회귀 방정식을 이용하여 추정한 혈압 값을 혈압계로 측정한 혈압 값과 비교하였으며, 맥파 전달 시간을 이용한 혈압 추정법의 오차와 반사파 도달 시간을 이용한 혈압 추정법의 오차를 서로 비교 평가하였다. 맥파 전달 시간과 반사파 도달 시간의 피어슨 상관계수는 0.790±0.118 (P<0.001)로 나타났다. 수축기 혈압과 맥파 전달시간의 상관계수는 0.822±0.118 (P<0.05)로, 수축기 혈압과 반사파 도달 시간의 피어슨 상관계수는 0.807±0.083 (P<0.001)으로 유의성 있게 나타났으나, 이완기 혈압과 각각에 대한 상관성은 개인차에 따라 큰 차이를 보였다. 회귀 방정식을 통하여 추정된 혈압 값의 오차를 비교한 결과 맥파 전달 시간을 이용한 혈압 추정법과 반사파 도달 시간을 이용한 혈압 추정법은 큰 차이를 나타내지 않았다. [영문]In present, auscultatory and oscillometric technique is most widely used for noninvasive blood pressure evaluation by physicians. This conventional noninvasive blood pressure measurement technique is not suitable for continuous blood pressure monitoring due to periodic cuff inflation and deflation. Furthermore, patients often feel inconvenience and also tissues under the cuff may suffer trauma. Thus, experimental studies have been performed to develop noninvasive and unrestrained blood pressure measurement technique based on pulse transit time. This paper presents a new method for obtaining noninvasive and unrestrained blood pressure readings based on the principle of reflection wave arrival time (RAT) in the volume of pulse. Since this new method only employs the volume of pulse, this method is rapider and simpler than the method derived from pulse transit time (PTT). The hardware system consists of the ECG pre-amplifier part, the volume pulse pre-amplifier part and the micro-controller part. The software system obtains and indicates PTT and RAT from ECG and volume pulse signals that are digitized by processing a 12-bit A/D converter with a sampling frequency of 1,000Hz. 15 healthy subjects were acquired to measure blood pressure, PTT and RAT. Each subject was requested to perform forty trials of each measurement. Then, for each subject, it was estimated correlation coefficient between PTT and RAT as well as regression equation between blood pressure and PTT or RAT. With that, a blood pressure measurement value estimated by this regression equation was compared with one measured by oscillometric method. Also an error of blood pressure values that had been estimated by both RAT and PTT was compared with each other. As a result of the trials, the correlation coefficient between RAT and PTT was found out ''r=0.790±0.118'' (P<0.001). The correlation coefficient between systolic blood pressure and PTT was found out ''r=0.822±0.118'' (P<0.05). Also the correlation coefficient between systolic blood pressure and RAT was found out ''r=0.807±0.083'' (P