적응형 필터와 가변 임계값을 적용하여 잡음에 강인한 심전도 R-피크 검출

세이푸르; 최철형; 김시경; 박인덕; 김영필

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자료유형: 학술저널

저자정보: 세이푸르 (공주대학교) 최철형 (공주대학교) 김시경 (공주대학교) 박인덕 (대덕대학교) 김영필 (공주대학교)

저널정보: 한국산학기술학회 한국산학기술학회 논문지 한국산학기술학회논문지 제18권 제12호

발행연도: 2017.12

수록면: 126 - 134 (9page)

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심전도(ECG) 신호에서 R-피크를 추출하는 기법에 대하여 많은 연구가 진행 되어 왔으며, 다양한 방법으로 구현되어 왔다. 그러나 이러한 검출 방법 대부분은 실시간 휴대용 심전도 장치에서 구현하기가 복잡하고 어려운 단점이 있다. R-피크 검출을 위해서는 심전도 데이터에 대하여 베이스라인 드리프트 및 상용전원 잡음 제거 등의 적절한 전처리 및 후가공이 필요하며, 특히 적응형 필터를 활용한 기법에서는 적절한 임계값을 선택하는 것이 중요하다. 적응형 필터의 임계값을 추출하는 방식에서는 고정형(Fixed) 및 적응형(adaptive)으로 구분할 수 있다. 고정 임계 값 추출 방식은 고정된 임계값 보다 낮은 값의 입력이 들어오는 경우에 R-피크 값을 감지하지 못하는 경우가 있으며, 적응 임계값 추출 방식은 때때로 잡음에 의한 잘못된 임계값을 도출하여, 다른 파형(P혹은 T파)의 피크를 감지하는 경우도 나타난다. 본 논문에서는 계산상의 복잡성이 적고, 코드구현이 단순하면서도 잡음에 강인한 R-피크 검출 알고리즘을 제안한다. 제안된 방식은 앞서 설명한 임계값 추출 문제를 해결하기 위해서, 적응형 필터를 사용해, 심전도 신호에서 베이스 라인 드리프트 제거를 하여 적절한 임계값을 계산하도록 한다. 그리고 필터 처리된 심전도 신호의 최소 값과 최대 값을 사용하여 적절한 임계값이 자동으로 추출 되도록 한다. 그런 다음 심전도 신호로부터 R-피크를 검출하기 위해 임계값 아래에서 ‘neighborhood searching’ 기법이 적용된다. 제안된 방법은 R-피크 검출의 정확도를 향상시키고, 계산 량을 줄여 검출 속도가 보다 빨라지도록 하였다. 다음으로 R-피크 값이 검출 되면, R-R interval 등의 값을 이용해 심박 수를 계산할 수 있도록 한다. 실험결과 심박 수 검출 정확도와 감도가 약 100%로 매우 높았음을 확인할 수 있었다.

#Adaptive filter #Baseline wander #BPM #ECG #HRV #NLMS #R-peak

참고문헌 (14)

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[학술지(정기간행물)] - Yao Zou / 2015 / An Energy-Efficient Design for ECG Recording and R-Peak Detection Based on Wavelet Transform / IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs 62 (2) : 119 ~ 123

[학술지(정기간행물)] - M. Sabarimalai Manikandan / 2014 / Straightforward and robust QRS detection algorithm for wearable cardiac monitor / Healthcare Technology Letters 1 (1) : 40 ~ 44

[학술지(정기간행물)] - Misael Lopez Ramirez / 2016 / A Novel Methodology for Calculating Heart Rate using Images Processing / IEEE Latin America Transactions 14 (8) : 3522 ~ 3527

[학술지(정기간행물)] - Raquel Gutierrez-Rivas / 2015 / Novel Real-Time Low-Complexity QRS Complex Detector Based on Adaptive Thresholding / IEEE Sensors Journal 15 (10) : 6036 ~ 6043

[학술대회논문] - S. Yazdani / 2016 / A Novel Preprocessing Tool to Enhance ECG R-wave Extraction / Computing in Cardiology Conference(CinC)

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