QRS파 검출 (QRS Complex Detection)
한 줄 정의: 심전도 신호에서 심실의 수축을 나타내는 QRS파를 자동으로 찾아내는 신호처리 기법입니다.
쉽게 풀면
심전도 그래프를 보면 심장이 한 번 뛸 때마다 뾰족하게 솟은 파형이 나타나는데, 이것이 QRS파입니다. 산이 여러 개 이어진 등산로에서 가장 높은 봉우리들만 골라 표시하는 것처럼, QRS파 검출은 길게 이어진 심전도 신호 속에서 이 뾰족한 봉우리들의 위치를 자동으로 찾아내는 작업입니다. 이 위치를 알면 심장이 몇 번 뛰었는지, 박동 간격이 어떤지를 계산할 수 있습니다.
왜 중요한가
심박수 계산, 부정맥 진단, 심박변이도 분석 등 심전도를 활용하는 거의 모든 후속 분석의 출발점이 되기 때문에 정확도가 매우 중요합니다. 웨어러블 심전도 기기가 늘어나면서 잡음이 섞인 환경에서도 안정적으로 QRS파를 찾는 알고리즘 연구가 활발합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"본 논문에서는 Pan-Tompkins 기반 알고리즘을 개선하여 잡음이 많은 웨어러블 심전도 신호에서 QRS파 검출 정확도를 높였다."
움직임이 많은 환경에서 얻은 심전도 신호에서도 심장 박동 지점을 잘 찾아내도록 기존 알고리즘을 개선했다는 내용입니다.
"검출된 QRS파 위치를 기준으로 R파 간격을 산출하여 심박변이도 지표를 계산하였다."
찾아낸 박동 지점들 사이의 시간 간격을 이용해 심장 리듬의 변화 정도를 나타내는 지표를 구했다는 뜻입니다.
조금 더 깊게 보면
대표적인 방법으로는 신호의 미분과 제곱, 이동평균을 결합해 봉우리를 강조하는 전통적 기법과, 웨이블릿 변환이나 딥러닝 기반 방법이 있습니다. 검출 후에는 잘못 찾은 지점이나 놓친 지점을 보정하는 후처리 과정이 함께 이루어지는 경우가 많습니다.
주의할 점
근육 움직임이나 전극 접촉 불량으로 인한 잡음이 QRS파와 비슷한 형태를 가질 경우 오검출이 발생할 수 있어, 알고리즘 검증 시 다양한 잡음 환경에서의 성능 확인이 필요합니다.