시계열을 이용한 심전도와 맥파의 심박변동 비교 분석

초록

심박변동의 파워스펙트럼 추정은 자율신경계 활동에 의한 사람의 긴장감과 정신부하나 운동부하에 의한 생체부담 정도를 추정할 수 있는 평가 지표로 연구되고 있다. 본 연구는 심전도와 맥파의 심박변동의 유사성을 시계열데이터를 사용하여 비교분석함으로써, 기존의 심전도로부터 HRV 파워스펙트럼 추정을 통하여 심신상태의 변화정도를 정량적으로 추정하던 것을 맥파를 사용하여 추정할 수 있는지를 알아보고자 하였다. 두 신호의 유사성에 대한 비교분석은 심전도와 맥파의 시계열데이터로부터 평균값과 분산 및 두 변수의 상관계수를 계산하여 유사성을 비교하였다. 시험결과 평균값은 ±0.2% 이하의 오차를 보였으며, 심전도와 맥파의 평군 상관계수는 0.91로 매우 높은 상관성을 가지고 있음을 확인하였다. 또한 두 신호의 시계열데이터에 대해 자귀회귀모델을 이용하여 파워스펙트럼 밀도를 구한 후, 저주파수와 고주파수 대역 내에서 파워피크의 발생 유무 및 파워스펙트럼밀도의 모양을 관찰하여 유사성을 비교 분석하였다. 실험결과 동일한 피험자의 심전도와 맥파는 유사한 시계열 변화와 파워스펙트럼밀도를 가지고 있었다. 따라서 향후에는 맥파에 의한 HRV의 파워스펙트럼 추정을 통하여 심신상태의 변화정도를 정량적으로 나타낼 수 있을 것으로 기대된다.