출혈성 쇼크를 일으킨 흰쥐에서 생존율 및 출혈량 예측을 위한 실시간 생체신호 측정 시스템 개발
저자
발행사항
서울 : 연세대학교 대학원, 2010
학위논문사항
학위논문(석사)-- 연세대학교 대학원 : 생체공학협동과정 2010. 2
발행연도
2010
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
서울
기타서명
Development of real-time vital sign measurement system to predict survival rate and blood loss volume in hemorrhage-induced rats
형태사항
ix, 42 장 : 삽화 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 김덕원
소장기관
쇼크란 조직에 필요한 산소 요구량과 산소 공급 간의 불균형에 의해 유발되는 임상증후군을 말하며 이러한 조직의 산소 불균형 상태는 모든 형태의 쇼크에서 가장 기본적인 문제이다. 응급실에 내원한 외상 환자 중에서 출혈성 쇼크는 사망 원인 중 주된 원인으로 알려져 있으나, 이 상태를 정량적으로 평가할 수 있는 지표가 드물다. 따라서 본 연구에서는 외상 환자의 주요한 사망 원인 중의 하나인 출혈성 쇼크의 효과적인 조기 치료 및 치료 효과 예후의 객관적 판정에 도움을 주고자 제어가 쉬운 흰쥐(Sprague-Dawley rat)의 출혈 중에 측정된 생리적 변수를 이용하여 결정한 생존율 예측 로지스틱 회귀분석 모델과 출혈량 추정 선형회귀분석 모델을 산출 하였다. 또한 개발된 모델을 활용하기 위해 휴대가 가능한 심전도, 혈압, 호흡, 체온 측정 하드웨어를 개발하고 획득된 신호를 실시간으로 분석하여 생존율 및 출혈량 예측 값을 산출하는 분석 프로그램을 개발 하였다.
동물실험에 앞서 분석 프로그램의 정확성을 검증하기위해 선행연구에서 획득된 데이터를 이용하여 기존의 데이터 분석 결과와 새로 개발된 프로그램의 분석 결과를 비교했다. 그 결과 이전에 수동으로 분석한 데이터 정확도와 심박수, 수축기혈압, 이완기혈압의 경우는 거의 차이가 없었으나 호흡수는 다소 차이를 보였다. 또한 이를 이용해 생존율을 예측한 결과 2%의 오차를 보였으며 출혈량 예측 결과 2.1%의 RMS (root mean square) 오차를 보였다. 호흡수 분석의 오차는 잡음이 많이 유입된 신호로 인한 것으로 이것을 보완하기 위해 본 연구에서 개발된 하드웨어에서는 호흡신호를 하드웨어적으로 필터링 해 주었다.
개발된 시스템의 검증을 위하여 동물실험을 수행하였다. 총 15마리의 흰쥐를 출혈량에 따라 2ml, 2.5ml, 3.5ml 출혈군으로 나누고 각 그룹별로 5마리씩 실험을 수행했다. 생존율 예측 결과 3ml 출혈군에 대해 가장 높은 정확도를 보였으며 10초 구간을 사용했을 때 민감도가 80.0%로 3가지 구간 중에서 가장 높았다. 특이도는 1분 구간을 사용했을 때 86.7%로 가장 높았다. 정확도의 경우 10초 구간과 1분 구간이 모두 82.7%로 동일하게 나타났다. 출혈량 예측의 경우 2.5 ml 출혈 그룹에 대한 RMS 오차가 평균 5.0%로 가장 낮았고 전체 그룹에 대한 RMS 오차평균은 6.4%였다. 이 오차는 개체별로 초기 생리적 변수의 값의 차이와 출혈에 따른 생리적신호의 비선형적인 변화 때문에 발생했다.
본 연구에서는 심전도, 혈압, 호흡, 체온 같이 측정이 빠르고 간단한 변수를 사용하여 출혈성 쇼크 발생 시 생존율과 출혈량을 실시간으로 예측 하는 시스템을 개발했다. 이 시스템에서 사용한 동물모델이 실제 상황과는 차이가 존재하지만 추가적인 연구를 통해 그 차이를 극복하여 궁극적으로 실제 상황에서도 환자의 상태를 객관적으로 판별할 수 있는 방법으로 사용될 수 있을 것이라 생각된다.
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