Detection of Gastric Contraction in Electrogastrography: Spectrum Analysis and Vector Analysis

위전도에서의 위수축 측정방법 : 주파수영역분석 및 벡터분석

Electrogastrography(EGG), the cutaneous recording of the myoelectrical activity of the stomach using surface electrodes, is attactive due to its non-invasiveness. Despite many attempts made over the decades, analysis of surface EGG has not led to identification of contraction-related electrical response activity of the stomach that would help the clinician to diagnose motility disorders of the stomach. We propose feasible methods to detect the gastric contraction by spectrum analysis and vector analysis of the surface EGG signal. A running spectral analysis(RSA) based on the fast Fourier transform (FFT) was applied to the filtered EGG signal. The powers of dominant frequency and its harmonics were compared with gastric contraction signals such as the strain gauge signal from the gastric serosa in dog or the antropyloric pressure in human. And we also carried out vector analysis of the filtered EGG signals obtained from three paired electrodes. The amplitude and direction of the calculated EGG vector were analyzed and compared with the gastric contraction signals. From the spectrum analysis, we found that the increase of the power of the first harmonic of the dominant frequency was highly correlated with the gastric contraction. And from the vector analysis of the EGG signal, we found a typical change of the amplitude and direction of the EGG vector, which can indicate occurrences of the gastric contraction.

위전도는 피부전극을 이용하여 위에서 발생하는 전기신호를 측정하여 위운동 상태를 측정하는 검사방법이다. 여러 연구자들이 위전도를 이용하여 위수축과 관련된 정보를 얻으려고 노력하였지만 아직까지 임상적으로 유용한 정보를 주는 방법을 제시하지 못하고 있다. 본 연구에서는 위전도신호를 주파수영역 분석 및 벡터분석을 이용하여 위수축을 측정할 수 있는 방법을 제시하였다. Running spectrum analysis를 이용한 주파수영역분석에서는 주주파수와 이의 고조파의 크기변화를 위수축신호(스트레스인게이지신호, 위내압신호)와 비교하였다. 벡터분석에서는 피부전극에서 얻은 위전도신호를 이용하여 위전도벡터를 구한 후, 이 위전도벡터의 분포에 대한 분석을 실시하였다. 제시된 방법은 동물실험 및 임상실험을 통하여 그 타당성을 검정하였다. 주파수영역분석에서 위수축이 일어나는 경우 주주파수의 크기에 비해 제1고조파의 크기가 상대적을 증가하는 것을 발견하였다. 위전도 벡터분석에서는 위수축유무에 따라 위전도벡터의 분포가 변함을 알 수 있었으며, 위전도벡터의 분포로부터 계산한 회귀곡선의 기울기 및 회귀곡선에 대한 분산이 위수축유무에 따라 유의한 차이를 가지는 값을 가짐을 알 수 있었다.