일반기술

수면단계 분류기술

심전도(electrocardiogram : ECG)신호의 R-R 간격 변화로부터 심박동 변이도(Heart Rate Variability: HRV)를 계산할 수 있는데 그 전력스펙트럼은 주파수영역에 따라 크게 3부분[low frequency band : LF (0.01-0.08 Hz), medium frequency band : MF(0.08-0.15 Hz), high frequency band : HF(0.15-0.5 Hz)]으로 나눌 수 있다. LF는 교감신경계의 활동을 주로 반영하고 부교감 신경계의 활동은 조금 반영하는 반면에 HF는 거의 전적으로 부교감 신경계의 활성도를 반영하므로 LF/HF는 교감신경계와 부교감 신경계의 균형을 측정하는 지표로 사용되어왔다. MF는 교감과 부교감 신경계의 혼합 활성도를 나타내지만 부교감 신경계의 활성도를 훨씬 더 많이 반영한다고 알려져 왔다. 또한 화가 났을 때와 같은 부정적 감성을 느낄 때는 LF/HF가 증가하는 반면에 감사한 마음을 가질 때와 같은 긍정적 감성을 느낄 때는 MF/(LF+HF)가 증가하며, 특히 후자는 감정상태의 변화와 밀접한 관계를 갖는다. 수면은 4단계들로 구성된 비급속 안구운동(non REM : NREM) 수면과 급속 안구운동(rapid eye movement : REM) 수면으로 이루어지는데, 정상적인 성인의 1일 평균수면시간은 대략 7.5시간으로서 NREM 1, 2, 3, 4단계를 거쳐 다시 3, 2단계를 지나 REM단계까지 평균 90분의 주기로 하룻밤동안 5회 정도 반복한다. 본 기술은 심전도의 심박동 변이도를 분석함으로서 W단계(각성상태)를 NREM 2, 3, 4 단계로부터 구분할 수 있고 NREM 4단계를 REM 단계와 NREM 1단계로부터 구분할 수 있는 기술이다. 본 기술은 단일채널의 심전도만 측정함으로서 사용자(또는 환자)에게 구속감을 최소화하여 간단히 수면단계를 분류할 수 있는 기술이다. 수면다원검사 장치에 의하여 수면단계를 분류한 뒤 이 장치로부터 심전도 신호만 추출하여 수면 중 자율신경계의 변화를 가장 잘 반영시키는 것으로 알려져 있는 심박동 변이도를 주파수 영역에서 분석하여 교감 신경계와 부교감 신경계의 균형을 평가함으로서 수면단계를 분류하는 기술이다. 수면단계를 간단히 자동으로 분류가 가능하므로, 수면감성을 정량적으로 평가함으로서 수면환경 산업의 발전에 기여도가 클 것이며, 의료분야에도 수면 무호흡증을 비롯하여 수면동안에만 관측이 가능한 각종 질환을 환자에 구속감을 최소화하여 간편히 진단할 수 있으므로 그 활용도의 기대효과는 매우 클 것으로 기대된다.