ZOH 이산화 기반 단일 말초 신호를 이용한 심혈관계 전달함수 파라미터 추정

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확장요약문

중심동맥압(Central Blood Pressure, CBP)은 심장과 대동맥의 혈역학적 상태를 반영하는 주요 지표로, 심혈관계 기능 평가에 중요한 역할을 한다. 그러나 중심동맥압의 직접 측정은 침습적인 방법에 의존하므로 지속적인 모니터링에 한계가 있다. 이에 따라 비침습적으로 측정 가능한 말초 맥파를 이용하여 중심동맥압을 추정하는 연구가 주목받고 있다. 하지만 말초 맥파는 혈관의 점탄성 및 파형 전달 특성의 영향을 받으므로, 중심동맥압을 정확히 복원하기 위해서는 두 신호 사이의 전달 특성을 규명해야 한다. 특히 단일 말초 맥파만으로 전달계의 특성을 추정하는 것은 역문제의 비유일성으로 인해 어려움이 있다.

본 연구에서는 단일 말초 맥파 신호를 이용한 중심동맥압 파형 추정을 위해 영차 홀드(Zero-Order Hold, ZOH) 이산화 기반 전달함수 파라미터 추정 방법을 제안한다. 연속시간 전달함수를 ZOH 방식으로 이산화하고, 물리적 모델과 신경망을 결합하여 전달함수 파라미터를 추정한다. 또한 지배방정식과 파라미터 제약조건을 학습에 반영하여 추정 결과의 물리적 타당성을 확보하고자 한다. 제안 방법은 시뮬레이터 데이터를 이용해 평가하였으며, 추정된 전달함수를 통한 중심동맥압 파형 복원 성능을 기존 전달함수 기반 방법과 비교하였다. 본 연구는 단일 말초 맥파만으로 전달계 파라미터를 추정하여 중심동맥압 파형을 복원하는 물리지식 기반 접근법을 제시한다.