[논문 리뷰] An intelligent system for continuous blood pressure monitoring on remote multi-patients in real time

Roberto Marani, Anna Gina Perri|arXiv (Cornell University)|2012. 12. 04.

Blood Pressure and Hypertension Studies참고 문헌 14인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 마이크로컨트롤러와 Sallen-Key 활성 필터를 사용하여 온기계적 방법을 기반으로 한 지능형 비침습적 혈압 측정 시스템을 제시한다. 이 시스템은 실시간으로 수축기 및 이완기 혈압을 지속적으로 측정할 수 있으며, 중앙 컴퓨터로의 무선 전송을 통해 다수의 환자를 원격으로 동시에 모니터링할 수 있다. 임상 적용을 위한 높은 자동화, 단순성, 신뢰성을 제공한다.

ABSTRACT

In this paper we present an electronic system to perform a non-invasive measurement of the blood pressure based on the oscillometric method, which does not suffer from the limitations of the well-known auscultatory one. Moreover the proposed system is able to evaluate both the systolic and diastolic blood pressure values and makes use of a microcontroller and a Sallen-Key active filter. With reference to other similar devices, a great improvement of our measurement system is achieved since it performs the transmission of the systolic and diastolic pressure values to a remote computer. This aspect is very important when the simultaneous monitoring of multi-patients is required. The proposed system, prototyped and tested at the Electron Devices Laboratory (Electrical and Information Engineering Department) of Polytechnic University of Bari, Italy, is characterized by originality, by plainness of use and by a very high level of automation (so called intelligent system).

연구 동기 및 목표

• 기존 청취법의 한계를 극복하는 비침습적 연속 혈압 측정 시스템을 개발하기 위해.
• 수축기 및 이완기 혈압 값의 실시간 전송을 통해 다중 환자 모니터링을 위한 원격 컴퓨터로 전송하기 위해.
• 임베디드 마이크로컨트롤러와 활성 필터링을 활용하여 최소한의 수동 조작으로 고도로 자동화되고 사용자 친화적인 시스템을 설계하기 위해.
• 고급 신호 처리 및 필터링 기법을 통해 신뢰성 있고 정확한 혈압 측정을 확보하기 위해.
• 실제 적용을 위한 시제품 제작 및 임상 실험실 환경에서의 검증을 통해 실용적 구현 가능성을 입증하기 위해.

제안 방법

• 시스템은 빵틀만 온기계적 방법을 사용하여 혈관 맥동 파동의 변동에서 혈압을 감지한다.
• 마이크로컨트롤러는 원시 온기계적 신호를 처리하고 수축기 및 이완기 혈압 값을 계산한다.
• Sallen-Key 활성 필터를 사용하여 아날로그 신호를 조절하여 노이즈를 감소시키고 신호의 정밀도를 향상시킨다.
• 시스템은 실시간으로 디지털화된 혈압 데이터를 무선 통신 인터페이스를 통해 원격 컴퓨터로 전송한다.
• 전체 시스템은 사용자 입력을 최소화하고 일관된 작동을 보장하기 위해 고도로 자동화되어 설계되었다.
• 시제품은 이탈리아 바리 폴리테크닉 대학 전자 장치 실험실에서 통제된 조건 하에서 테스트되었다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 지능형 비침습적 시스템이 온기계적 방법을 사용하여 연속 혈압을 정확하게 측정할 수 있는가?
• RQ2 이러한 시스템이 다수의 환자를 동시에 실시간 원격 모니터링하는 데 얼마나 효과적인가?
• RQ3 마이크로컨트롤러와 Sallen-Key 필터의 통합이 신호 품질 향상과 측정 신뢰성 향상에 어느 정도 기여하는가?
• RQ4 임상 환경에서 기존 혈압 측정기와 비교해 시스템의 자동화 수준은 어떻게 되는가?
• RQ5 실제 다중 환자 의료 환경에서 이러한 시스템을 구현하는 데 실현 가능성은 어느 정도인가?

주요 결과

• 시스템은 청취법의 주관성을 피하기 위해 온기계적 방법을 사용하여 수축기 및 이완기 혈압 값을 성공적으로 측정하였다.
• 마이크로컨트롤러와 Sallen-Key 활성 필터의 통합은 신호 대 노이즈 비율 향상과 측정 정확도 향상에 크게 기여하였다.
• 원격 컴퓨터로의 혈압 데이터 실시간 전송을 통해 다수의 환자에 대한 지속적이고 중심 집중형 모니터링이 가능해졌다.
• 시스템은 높은 수준의 자동화를 보이며 사용자 의존도를 낮추고 운영 오류를 줄였다.
• 시제품은 실험실 환경에서 검증되었으며, 다중 환자 응용 분야에서의 功能성과 신뢰성 확인되었다.
• 시스템은 사용의 단순성, 독창성, 임상 적용을 위한 확장 가능성으로 특징지어진다.