비접촉식 레이더

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 5150(2022) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

활력 징후 모니터링 시스템은 입원한 신생아를 관리하는 데 필수적입니다. 미숙아는 장기와 면역체계가 미성숙하기 때문에 필수 매개변수를 지속적으로 모니터링해야 하며 센서를 연약한 피부에 직접 부착해야 합니다. 이동 제한 및 스트레스 외에도 이러한 센서는 종종 피부 자극을 유발하고 압력 괴사로 이어질 수 있습니다. 이 연구에서는 비접촉식 레이더 기반 접근 방식이 신생아 중환자실(NICU)의 호흡 모니터링에 실행 가능하다는 것을 보여줍니다. 처음으로 NICU 일상에 공통적인 다양한 시나리오를 조사하고 실제 임상 설정에서 모니터링하는 과제는 신호 처리 프레임워크의 다양한 기여를 통해 해결됩니다. 강한 간섭 하에서 측정값을 폐기하는 대신 복구된 신호의 시간-주파수 분해를 기반으로 하는 새로운 무작위 신체 움직임 완화 기술을 제시합니다. 또한 호흡 신호의 조화 구조를 탐색하는 간단하고 정확한 주파수 추정기를 제안합니다. 결과적으로 제안된 레이더 기반 솔루션은 대부분의 경우 기준 케이블 장치 값에 가까운 안정적인 호흡 주파수 추정을 제공할 수 있습니다. 우리의 연구 결과는 이 기술의 강점과 한계를 밝히고 활력 징후 모니터링을 위한 완전 비접촉식 솔루션을 향한 향후 연구의 토대를 마련했습니다.

매년 약 1,500만 명의 영아가 임신 37주 이전에 태어나는데, 이는 전 세계 출생의 약 10%가 조산이라는 의미입니다1. 미성숙한 장기 시스템과 관련 기능, 면역 체계로 인해 이러한 유아는 감염, 만성 질환 및 호흡기 문제에 걸릴 위험이 더 높습니다. 호흡 조절과 폐의 미성숙으로 인해 종종 무호흡-서맥 및 호흡곤란 증후군이 발생합니다. 이는 일반적으로 임신 30주 미만에 태어난 영아의 27%에서 기관지폐 이형성증으로 이어집니다2,3,4,5. 결과적으로, 이러한 미숙아의 추가 발달은 자궁외에서 계속되어야 하며 일반적으로 신생아 집중 치료실(NICU)에서 몇 주를 보내야 합니다.

이 기간 동안 미개발된 장기에 대한 지속적인 모니터링이 필요합니다. 종종 신생아는 비경구 영양, 호흡 보조, 침습적 진단 개입에 의존하게 되는데, 이는 생존에 필수적이기는 하지만 아이에게 스트레스를 줄 수 있습니다. 호흡, 심박수, 산소 포화도와 같은 기본 필수 매개변수도 모니터링해야 합니다. 이를 위해 여러 개의 센서가 연약한 피부에 직접 부착되고 케이블을 통해 모니터링 시스템에 연결됩니다. 이동성 제한 외에도 이러한 센서는 종종 피부 자극을 유발하고 결국 압력 괴사6,7,8,9,10,11로 이어질 수 있습니다.

미숙아의 발달을 촉진하기 위해 비침습적 모니터링 및 진단 솔루션에 대한 많은 노력이 이루어져 왔습니다. 케이블 연결 없이 피부에 접착하여 다양한 생체 신호를 모니터링할 수 있는 센서의 사용이 연구되고 있습니다12,13. 현재 연구에서는 어린이의 비침습적 진단을 위한 다양한 비접촉 기술의 가능성도 조사하고 있습니다. 휘발성 유기화합물을 분석하여 신체 배설물의 병리학적 변화를 검출하려는 노력이 진행되고 있습니다14,15. 동적 광 산란16, 비디오17 또는 광용적맥파측정18,19 등을 기반으로 직접적인 피부 접촉이나 케이블 연결 없이 맥박수와 산소 포화도를 모니터링하는 광학적 방법을 사용하는 접근 방식이 있습니다. 미숙아와 관련성이 높은 것은 호흡 병리의 진단과 주기적인 호흡 및 무호흡증에 관한 분류입니다20,21. 이 작업은 호흡 운동, 심박수, 산소 포화도 또는 코 호흡22,23,24과 같은 다양한 활력 징후의 중복 측정이 필요한 다양한 비접촉 기술을 사용하여 해결됩니다.