KR100973183B1 - 관류 정도 분석 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 관류 정도 분석 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 생체내로 인도시아닌 그린과 같은 형광물질을 주사하고 농도의 변화를 탐지한 후 이를 분석하여 조직 관류 정도를 분석하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 관류 정도 분석 장치는 관측대상 내에 흐르는 형광 물질의 시간에 따른 세기 변화를 촬영하는 영상 획득부, 상기 영상 획득부에 의해 관측된 형광 세기 변화를 기초로, 형광 세기가 가장 높게 관측되는 시간을 파라미터로 하여 구한 제 1 관류 정도값(perfusion rate)과, 최고 형광 세기를 기준으로 형광 세기가 제 1 기준값 이상인 플래토 구간 중 임의의 지점에서의 시간을 파라미터로 하여 구한 제 2 관류 정도값(perfusion rate)의 비율을 이용하여 혈류의 이상 정도를 판별하는 영상 분석부 및 상기 영상 분석부의 판별 결과를 출력하는 출력부를 포함하여 구성되어, 형광 세기가 최대인 시점 뿐만 아니라 형광 세기가 일정 세기 이상인 구간까지 고려하여 다수의 혈관에 의한 복합적인 혈류의 이상유무를 높은 정확도로 판별할 수 있는 효과가 있다.
혈류, 관류 정도, 형광물질, 인도시아닌 그린, ICG
Description
본 발명은 관류 정도 분석 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 생체내로 인도시아닌 그린과 같은 형광물질을 주사하고 농도의 변화를 탐지한 후 이를 분석하여 조직 관류 정도를 분석하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
조직의 혈액 관류를 정량적으로 측정하는 방법으로 현재 임상에서는 SPECT, PET, MRangiograpyh 등이 이용되고 있으나 장비 및 검사 비용이 고가이며, 검사과정의 번거로움으로 인해 심장이나 뇌 등 생명과 직결된 조직의 혈액 관류 측정에만 이용되고 있는 실정이다. 따라서 고혈압, 당뇨, 성인병 등 고령화 사회에서 계속적으로 증가 추세에 있으며 삶의 질 저하에 막대한 영향을 초래함에도 불구하고, 말초조직의 혈류 저하 정도를 정량적으로 측정할 기술이 부재한 상태이다.
현재 임상에서는 하지의 말초동맥 질환을 측정하는 방법으로 CT-angiography 영상을 통해 해부학적 혈관의 구조에 대한 정보를 얻고 이를 통해 조직의 관류를 추정하는 것으로 혈류의 정확한 정보를 줄 수 없다. 또한 Ankle-Brachial Index(ABI) 기법은 팔과 다리의 혈압을 측정하여 그 비율을 통해 다리 동맥의 이상 여부를 측정하는 방법으로 하지 말초동맥질환이 의심되는 환자에서 시행되고 있다.
하지만 동맥에 석회화가 있는 경우나 곁동맥(collateral artery) 가 많이 발달했을 경우, 실제의 조직 관류 정도보다 낮은 관류로 진단하는 오류를 범한다 <Kashyap VS, 2008; Luetkemeier MJ, 2001>.
기존의 인도시아닌 그린(Indocyanine green, ICG)을 이용한 혈관 조영술 (ICG angiography)은 이미 안전성을 입증받아 이식된 피부의 혈관 형성이나 당뇨 환자의 안구 신생 혈관 정도 측정에 임상적으로 사용되고 있다. ICG는 730~770 nm 의 근적외선을 받아서 더 긴 파장인 800~850nm 의 근적외선 영역의 형광을 내고 이를 CCD 카메라나 분광계로 측정할 수 있다. 근적외선은 높은 투과성을 가지고 있어서 조직의 4~5cm 정도를 투과하고 빛의 산란이 적어서 요즘 인체 영상 기술을 위해 많이 연구되고 있는 분야이다.
본 출원인은 근적외선 형광약물의 동역학 분석법을 이용하여, 안전하며 간편한 근적외선 영상 장비와 낮은 비용으로 조직의 정량적 관류 측정 방법을 발명하였다 (10-2006-99033; 10-0818669). 이 발명의 약물 동역학 분석법에서는, 형광의 세기가 최고가 되는 시각을 파라메터로 해서 조직 관류 정도를 정량적으로 구하는데, 본 발명에서는 형광의 세기가 최고가 되는 시각을 구하는 다른 방법을 제시함으로서 관류 저하 정도를 측정하는데 정확성을 높이기 위한 방법을 제시한다.
[참고 문헌]
1. Kashyap VS, Pavkov ML, Bishop PD, Nassoiy SP, Eagleton MJ, et al. (2008) Angiography underestimates peripheral atherosclerosis: lumenography revisited. J Endovasc Ther 15: 117-125.
2. Luetkemeier MJ, Fattor JA (2001) Measurement of Indocyanine Green dye is improved by use of polyethylene glycol to reduce plasma turbidity. Clin Chem 47: 1843-1845.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 형광세기가 최대인 시점 뿐만 아니라 형광 세기가 일정 기준값 이상인 영역도 고려하여 관류 정도를 측정하고 이상유무를 판별하는 관류 정도 분석 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 관류 정도 분석 장치는 관측대상 내에 흐르는 형광 물질의 시간에 따른 세기 변화를 촬영하는 영상 획득부, 상기 영상 획득부에 의해 관측된 형광 세기 변화를 기초로, 형광 세기가 가장 높게 관측되는 시간을 파라미터로 하여 구한 제 1 관류 정도값(perfusion rate)과, 최고 형광 세기를 기준으로 형광 세기가 제 1 기준값 이상인 플래토 구간 중 어느 하나의 지점에서의 시간을 파라미터로 하여 구한 제 2 관류 정도값(perfusion rate)의 비율을 이용하여 혈류의 이상 정도를 판별하는 영상 분석부 및 상기 영상 분석부의 판별 결과를 출력하는 출력부를 포함한다.
여기서, 상기 영상 획득부는 상기 관측대상이 위치되는 고정대, 상기 관측대상에 소정 파장의 빛을 주사하는 광원, 상기 관측대상 내의 형광 물질의 시간적 변화를 촬영하는 광학 센서 및 외부로부터 상기 고정대, 광원 및 광학센서로 유입되는 빛을 차단하는 누광 방지부를 포함한다.
또한, 상기 광원은 레이저, LED 및 필터를 구비한 백색 광원 중 하나이다.
상기 영상 분석부는 플래토 구간의 길이(시간)을 PL, 상기 제 1 관류 정도값을 Pmax, 상기 제 2 관류 정도값을 Pc 라고 할때, 하기의 수학식에 의해 진단 계수(D)를 계산하고, 상기 진단 계수(D)가 제 2 기준값 이상인 경우에는 혈류가 비정상이라고 판별한다.
여기서, 상기 제 1 관류 정도값(Pmax)은 형광 물질의 신체내 반감기를 τ, 형광 세기가 최고가 될때의 시간을 Tmax 라고 할 때, 하기의 수학식에 의해 계산된다.
또한, 상기 제 2 관류 정도값(Pc)은 형광 물질의 신체내 반감기를 τ, 최고 형광 세기를 기준으로 형광 세기가 제 1 기준값 이상인 플래토 구간 중 어느 하나의 지점에서의 시간을 Tc 라고 할 때, 하기의 수학식에 의해 계산된다.
여기서, 상기 Tc 는 상기 플래토 구간 중 1/2 지점에서의 시간으로 정할 수 있다.
또한, 상기 제 1 기준값은 최고 형광 세기의 70% 에서 95% 사이의 값을 가질 수 있다.
그리고, 상기 형광 물질로 인도시아닌 그린이 사용될 수 있다.
또한, 상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 관류 정도 분석 방법은 관측대상 내에 흐르는 형광 물질의 시간에 따른 형광 세기 변화를 관측하는 제 1 단계, 상기 제 1 단계에서 관측된 값을 기초로하여, 최고 형광 세기가 관측되는 시간을 파라미터로 하여 제 1 관류 정도값(perfusion rate)을 구하는 제 2 단계, 상기 제 1 단계에서 관측된 값을 기초로하여, 최고 형광 세기를 기준으로 형광 세기가 제 1 기준값 이상인 플래토 구간 중 어느 하나의 지점에서의 시간을 파라미터로 하여 제 2 관류 정도값(perfusion rate)을 구하는 제 3 단계 및 상기 제 1 관류 정도값과 제 2 관류 정도값의 비율을 이용하여 혈류의 이상 정도를 판별하는 제 4 단계를 포함한다.
여기서, 상기 제 2 단계는 형광 물질의 신체내 반감기를 τ, 형광 세기가 최고가 될때의 시간을 Tmax 라고 할 때, 상기 제 1 관류 정도값(Pmax)을 하기의 수학식에 의해 계산한다.
또한, 상기 제 3 단계는 형광 물질의 신체내 반감기를 τ, 최고 형광 세기를 기준으로 형광 세기가 제 1 기준값 이상인 플래토 구간 중 어느 하나의 지점에서의 시간을 Tc 라고 할 때, 상기 제 2 관류 정도값(Pc)을 하기의 수학식에 의해 계산한다.
여기서, 상기 Tc 는 상기 플래토 구간 중 1/2 지점에서의 시간으로 정할 수 있다.
그리고, 상기 제 4 단계는 플래토 구간의 길이(시간)을 PL, 상기 제 1 관류 정도값을 Pmax, 상기 제 2 관류 정도값을 Pc 라고 할때, 하기의 수학식에 의해 진단 계수(D)를 계산하고, 상기 진단 계수(D)가 제 2 기준값 이상인 경우에는 혈류가 비정상이라고 판별한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 관류 정도 분석 장치 및 방법은 형광 세기가 최대인 시점 뿐만 아니라 형광 세기가 일정 세기 이상인 구간까지 고려하여 다수의 혈관에 의한 복합적인 혈류의 이상유무를 높은 정확도로 판별할 수 있는 효 과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 내용 및 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 관류 정도 분석 장치의 구성이 도시된 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 관류 정도 분석 장치는 영상 획득부(100), 영상 분석부(200) 및 출력부(300)을 포함한다.
상기 영상 획득부(100)는 관측대상 내에 흐르는 형광 물질의 시간에 따른 형광 세기 변화를 촬영한다.
도 2는 본 발명에 따른 영상 획득부의 구성의 일 실시예가 도시된 도이다.
도 2를 참조하여 상세히 설명하면, 영상 획득부(100)는 관측대상이 위치되는 고정대(130), 관측대상에 빛을 비추는 광원, 관측대상 내의 형광 물질의 시간적 변화를 촬영하는 광학 센서(110)를 포함한다.
또한, 외부로부터 빛이 차단되는 것을 막기 위하여 상기 고정대, 광원, 광학 센서등을 감싸는 누광 방지부(160)를 더 포함한다.
상기 광원에는 관측대상에 주입된 형광 물질이 잘 관찰되도록 특정한 파장대의 빛만을 출력하도록 하는 필터가 장착될 수 있다.
상기 광원은 레이저, LED, 백색광원 등이 될 수 있으며, 균일한 조명을 위해 링 형태를 가질 수 있다.
상기 광학 센서(110)에는 관측대상으로부터 나오는 특정한 파장대의 빛만을 관측하도록 하는 필터(111)가 장착될 수 있다.
상기 광학 센서(110)는 CCD 카메라, COMS 카메라, 광전자 증배관(Photomultiplier tube) 등이 될 수 있다.
또한, 상기 관측대상의 측면을 관측하기 위해 고정대(130)와 소정 각도를 이루며 비스듬하게 형성되는 하나 이상의 반사경이 구비될 수 있다. 여기서, 반사경으로 거울 또는 프리즘이 사용될 수 있다.
상기 영상 분석부(200)는 상기 영상 획득부(100)에 의해 획득된 영상에 대해 시간에 따른 형광 세기의 변화를 이용하여 혈류의 이상유무를 판별한다.
구체적으로 설명하면, 상기 영상 분석부(200)는 상기 영상 획득부에 의해 관측된 형광 세기 변화를 기초로, 형광 세기가 가장 높게 관측되는 시간을 파라미터로 하여 구한 제 1 관류 정도값(perfusion rate)과, 최고 형광 세기를 기준으로 형광 세기가 제 1 기준값 이상인 플래토 구간 중 임의의 지점에서의 시간을 파라미터로 하여 구한 제 2 관류 정도값(perfusion rate)의 비율을 이용하여 혈류의 이상 정도를 판별한다.
본 발명에서 관류 정도값은 다음과 같은 과정에 의해 수식화 하였다.
먼저, 관측대상에 형광물질의 하나인 인도시아닌 그린(이하, ICG) 주입 후 시간이 흐름에 따라 혈액을 채취해서 ICG 형광 세기를 측정하고 이 값을 혈액 내 ICG 농도로 환산한 그래프를 작성하고,(도 3 참조) 이를 시간의 경과에 따라 얻은 생체의 ICG 형광 영상을 제일 강한 밝기를 1로 하여 수치화한 그래프(도 4 참조)를 작성하였다. 이는 시간에 대해서 지수함수로 감소하는 그래프이므로 하기의 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.
여기서, FInor(Fluorescence Intensity normal): 관류가 정상적인 조직의 ICG 형광 세기,
A는 처음 1분의 ICG 이미지로부터 얻은 형광의 세기(본 발명에서는 A를 1로 계산함),
τ는 조직내에서 형광물질의 분해 반감기이다.
조직의 관류 정도가 정상에 비해 떨어지는 허혈 조직의 시간에 대한 ICG 형광 세기의 변화 정도는 "허혈 조직이 관류하는 정도(P)로 정상 조직의 ICG 형광입자(FInor)이 들어가고 같은 관류 정도(P)로 허혈 조직의 ICG 형광입자(FIisc)가 빠져 나간다"는 가정 하에 다음과 같은 수학식으로 표시하였다.
여기서, 보정을 위한 수치로 FIR@t1/2 과 Tmax를 도입하여 하기와 같은 수학식을 도출하였다.
t1/2: 정상 조직의 ICG 형광 세기가 가장 높은 값의 반이 될 때의 시간,
FIR@t1/2(Fluorescence Intensity Ratio@t1/2): t1/2에서의 허혈 조직의 ICG 형광 세기에 대한 정상 조직의 ICG 형광 세기의 비율
Tmax: 허혈 조직의 ICG 형광 세기가 최고가 될 때의 시간
허혈 조직의 ICG 형광 세기가 제일 높을 때인 Tmax는 시간에 대한 미분값이 0 이 되는 지점이므로 이로부터 하기와 같은 수학식을 도출하였다.
상기 수학식 3 또는 수학식 4에 의해 최종적으로, 조직의 관류 정도 P 값을 구할 수 있다.
도 5는 혈류가 정상인 사람의 시간에 따른 형광세기의 변화가 도시된 그래프이며, 도 6은 최고 형광 세기를 나타내는 시점인 Tmax가 표시된 그래프이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 일반적으로 정상인 경우에는 최고 형광 세기(FImax)를 나타내는 시점(Tmax)과 일정한 기준값(FIc)이상인 구간의 중심 부분의 시점이 거의 동일한 것을 알 수 있다.
도 7은 혈류가 비정상인 사람의 시간에 따른 형광세기의 변화가 도시된 그래프이다.
도 7을 참조하면, 혈류가 원활하지 못하여 다수의 혈관을 흐르는 형광물질이 누적되거나, 혈류 흐음의 지연 등의 원인으로 일정 구간 형광 세기가 높게 유지되는 평평한 구간이 관측된다.
특히, 소정의 기준값(FIc)이상인 경우의 플래토 구간(PL)은 형광세기가 최고가 되는 구간이 넓게 퍼져있거나 기울기가 완만하기 때문에 이러한 구간이 관측되면 혈류에 이상이 있다고 봐야 한다.
따라서, 본 발명에서는 형광세기가 일정 세기(FIc) 이상인 지점을 설정하고, 해당 구간(PL)의 임의의 시점(Tc)을 고려하여 혈류의 이상유무를 판별한다.
여기서, 상기 소정의 기준값(FIc)은 최고 형광 세기의 70% 에서 95% 사이의 임의의 값이다. 또한, 상기 Tc 는 상기 플래토 구간(PL)의 1/2 지점에서의 시점으로 설정될 수 있다.
구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 영상 분석부(200)에서는 관류 정도를 계산할때, 형광 세기가 최고인 시점 뿐만 아니라, 형광 세기가 일정한 기준값 이상인 구간을 고려하여 혈류의 이상 정도를 판별한다. 이를 위해 먼저, 상기 수학식 4와 같이 Tmax 값을 파라미터로 하여 제 1 관류 정도값(Pmax)을 산출한다.
즉, 제 1 관류 정도값(Pmax)은 하기의 수학식 5를 이용하여 구할 수 있다.
다음으로, 영상 분석부(200)는 Tmax 대신 최고 형광 세기를 기준으로 형광 세기가 제 1 기준값 이상인 플래토 구간(Plateau Length, 이하 PL)의 임의의 시점, 예를 들면 1/2 지점에서의 시간인 Tc를 수학식 4에 대입하여 제 2 관류 정도값(Pc)을 하기의 수학식 6을 이용하여 구한다. 여기서, 상기 제 1 기준값은 최고 형광 세기의 70% 에서 95% 사이의 값으로 설정할 수 있다. 이 구간에서 상기 제 1 기준값을 선택하면, 상기 제 2 관류 정도값이 비슷하게 나타난다.
상기 수학식 5 및 수학식 6을 이용하여 구한 제 1 관류 정도값(Pmax)과 제 2 관류 정도값(Pc)을 이용하여 최종적으로 혈류의 이상유무를 판별하는 진단 계수(D)를 하기의 수학식 7과 같이 생성하였다.
여기서, 
이고, 
가 클수록 더 긴 플래토 구간을 가지게 된다. 따라서, 진단계수(D)는 플래토 구간(PL)을 더 곱해서 생성되므로, 플래토 구간이 길수록 더 큰 값을 가지게 되며, 플래토 구간이 길다는 것은 혈류의 흐름에 이상이 있다는 것을 의미한다.
따라서, 상기 영상 분석부(200)는 상기 진단계수(D)가 실험을 통해 설정되는 값인 제 2 기준값 이상인 경우에 혈류에 이상이 있다고 판별한다.
상기 출력부(300)는 상기 영상 분석부(200)에서 판별한 진단 결과를 출력한다. 상기 출력부(300)는 CRT 모니터 또는 LCD, 플라즈마 디스플레이 장치 등을 포함한다.
이하, 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 관류 정도 분석 방법을 설명한다. 도 8은 본 발명에 따른 관류 정도 분석 방법이 도시된 순서도이다.
먼저, 관측대상 내에 흐르는 형광 물질의 시간에 따른 형광 세기 변화를 관측한다(S10).
다음으로, 상기에서 관측된 값을 기초로하여, 최고 형광 세기(FImax)가 관측되는 시간(Tmax)을 파라미터로 하여 제 1 관류 정도값(Pmax)을 수학식 5를 이용하여 구한다(S20). 이 경우 상기 수학식 5에 따라 제 2 관류 정도값이 계산된다.
만약 최고 형광 세기를 가지는 부분이 다수 관측되는 평평한 형태라면, 최초에 관측되는 최고 형광 세기를 가지는 시점을 Tmax로 설정한다.
다음으로, 최고 형광 세기를 기준으로 형광 세기가 제 1 기준값(FIc) 이상인 플래토 구간 중 어느 하나의 지점에서의 시간(Tc)을 파라미터로 하여 제 2 관류 정도값(Pc)을 구한다(S30). 이 경우 상기 수학식 6에 따라 제 2 관류 정도값이 계산된다. 여기서, 상기 제 1 기준값(FIc)은 최고 형광 세기의 70% 에서 95% 사이의 값으로 설정할 수 있다. 이 구간에서 상기 제 1 기준값을 선택하면, 상기 제 2 관류 정도값이 비슷하게 나타난다. 또한, 상기 Tc 는 상기 플래토 구간(PL)의 1/2 지점에서의 시간으로 설정될 수 있다.
다음으로, 상기 제 1 관류 정도값(Pmax)과 제 2 관류 정도값(Pc)의 비율 및 플래토 구간의 길이(PL)를 이용하여 혈류의 이상 정도를 판별한다. 이 경우 상기 수학식 7에 따라 혈류의 이상유무를 판별하는 기준이 되는 진단계수(D)값이 계산된다.
도 9 는 혈류가 정상적인 사람들과 비정상적인 사람들의 관류 정도 및 진단 계수가 도시된 표이며, 도 10 및 도 11은 도 9에 사용된 비정상적인 사람들의 혈관 조영 사진이다.
도 9에서는 FIc를 최고 형광 세기의 85% 정도로 설정하고, 형광 물질의 반감기를 700 초 정도로 설정하여 진단계수(D)를 계산한 값이 나타나 있다.
도 9를 참조하면, 비정상적인 사람들의 진단계수(D)값은 정상적인 사람들의 진단계수(D)와 큰 차이를 보인다. 비정상적인 사람들의 진단계수가 정상적인 사람들보다 훨씬 큰 값을 나타내는 것을 알 수 있다.
기존에 쓰던 방법에서는 일반적으로 ABI 값이 0.9 이상이거나, 관류 정도가 170%/min 이면 정상으로 진단이 되나, 실질적으로 Index 2~4와 같이 ABI 값이 0.9 이상임에도 혈류가 비정상인 사람들이 존재한다.
이 경우, 기존의 방법으로는 구분할 수 없었던 사람들을 본 발명에 따른 진단계수(D)를 적용하면 정상군과 비정상군을 명확하게 구분할 수 있다.
본 발명에서 정상군과 비정상군을 구분하는 기준값을 실험적으로 결정할 수 있다. 도 9를 참조하면, 그 기준값이 4~12 사이의 값 중 어느 하나의 값으로 설정되면, 해당 기준값을 기준으로 정상군과 비정상군이 구분될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의한 관류 정도 분석 장치 및 방법을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 관류 정도 분석 장치의 구성이 도시된 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 영상 획득부의 구성의 일 실시예가 도시된 도,
도 3은 생체에서 채취된 혈액 안의 ICG 형광 세기 역학에 대한 실험결과가 도시된 도,
도 4는 생체 안의 혈액에서 직접 얻은 ICG 형광 세기 역학에 대한 실험결과가 도시된 도,
도 5는 혈류가 정상인 사람의 시간에 따른 형광세기의 변화가 도시된 그래프,
도 6은 최고 형광 세기를 나타내는 시점인 Tmax가 표시된 그래프,
도 7은 혈류가 비정상인 사람의 시간에 따른 형광세기의 변화가 도시된 그래프,
도 8은 본 발명에 따른 관류 정도 분석 방법이 도시된 순서도,
도 9 는 혈류가 정상적인 사람들과 비정상적인 사람들의 관류 정도 및 진단 계수가 도시된 표,
도 10 및 도 11은 도 9에 사용된 비정상적인 사람들의 혈관 조영 사진이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
100: 영상 획득부
200: 영상 분석부
300: 출력부
Claims (18)
- 관측대상 내에 흐르는 형광 물질의 시간에 따른 세기 변화를 촬영하는 영상 획득부;상기 영상 획득부에 의해 관측된 형광 세기 변화를 기초로, 형광 세기가 가장 높게 관측되는 시간을 파라미터로 하여 구한 제 1 관류 정도값(perfusion rate)과, 최고 형광 세기를 기준으로 형광 세기가 제 1 기준값 이상인 구간인 플래토 구간 중 어느 하나의 지점에서의 시간을 파라미터로 하여 구한 제 2 관류 정도값(perfusion rate)의 비율을 이용하여 혈류의 이상 정도를 계산하는 영상 분석부 및상기 영상 분석부의 판별 결과를 출력하는 출력부를 포함하는 관류 정도 분석 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 영상 획득부는상기 관측대상이 위치되는 고정대;상기 관측대상에 소정 파장의 빛을 주사하는 광원;상기 관측대상 내의 형광 물질의 시간적 변화를 촬영하는 광학 센서; 및외부로부터 상기 고정대, 광원 및 광학센서로 유입되는 빛을 차단하는 누광 방지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 관류 정도 분석 장치.
- 청구항 2에 있어서,상기 관류 정도 분석 장치는 상기 관측대상의 측부를 상기 광학 센서로 반사시키는 하나 이상의 반사경을 더 포함하는 관류 정도 분석 장치.
- 청구항 2에 있어서,상기 광원은 레이저, LED 및 필터를 구비한 백색 광원 중 하나인 것을 특징으로 하는 관류 정도 분석 장치.
- 청구항 2에 있어서,상기 광원은 링 형태인 것을 특징으로 하는 관류 정도 분석 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 영상 분석부는 플래토 구간의 길이(시간)을 PL, 상기 제 1 관류 정도값을 Pmax, 상기 제 2 관류 정도값을 Pc 라고 할때, 하기의 수학식에 의해 진단 계 수(D)를 계산하고, 상기 진단 계수(D)가 제 2 기준값 이상인 경우에는 혈류가 비정상이라고 판별하는 것을 특징으로 하는 관류 정도 분석 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 제 1 관류 정도값(Pmax)은 형광 물질의 신체내 분해 반감기를 τ, 형광 세기가 최고가 될때의 시간을 Tmax 라고 할 때, 하기의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 관류 정도 분석 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 제 2 관류 정도값(Pc)은 형광 물질의 신체내 분해 반감기를 τ, 최고 형광 세기를 기준으로 형광 세기가 제 1 기준값 이상인 플래토 구간의 어느 하나의 지점에서 의 시간을 Tc 라고 할 때, 하기의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 관류 정도 분석 장치.
- 청구항 8 에 있어서,상기 Tc 는 상기 플래토 구간 중 1/2 지점에서의 시간인 것을 특징으로 하는 관류 정도 분석 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 제 1 기준값은 최고 형광 세기의 70% 에서 95% 사이의 값인 것을 특징으로 하는 관류 정도 분석 장치.
- 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 하나의 청구항에 있어서,상기 형광 물질은 인도시아닌 그린인 것을 특징으로 하는 관류 정도 분석 장치.
- 관측대상 내에 흐르는 형광 물질의 시간에 따른 형광 세기 변화를 관측하는 제 1 단계;상기 제 1 단계에서 관측된 값을 기초로하여, 최고 형광 세기가 관측되는 시간을 파라미터로 하여 제 1 관류 정도값(perfusion rate)을 구하는 제 2 단계;상기 제 1 단계에서 관측된 값을 기초로하여, 최고 형광 세기를 기준으로 형광 세기가 제 1 기준값 이상인 구간인 플래토 구간 중 어느 하나의 지점에서의 시간을 파라미터로 하여 제 2 관류 정도값(perfusion rate)을 구하는 제 3 단계; 및상기 제 1 관류 정도값과 제 2 관류 정도값의 비율을 이용하여 혈류의 이상 정도를 판별하는 제 4 단계를 포함하는 관류 정도 분석 방법.
- 청구항 12에 있어서,상기 제 2 단계는 형광 물질의 신체내 반감기를 τ, 형광 세기가 최고가 될때의 시간을 Tmax 라고 할 때, 상기 제 1 관류 정도값(Pmax)을 하기의 수학식에 의해 계산하는 것을 특징으로 하는 관류 정도 분석 방법.
- 청구항 12에 있어서,상기 제 3 단계는 형광 물질의 신체내 반감기를 τ, 최고 형광 세기를 기준으로 형광 세기가 제 1 기준값 이상인 플래토 구간 중 어느 하나의 지점에서의 시간을 Tc 라고 할 때, 상기 제 2 관류 정도값(Pc)을 하기의 수학식에 의해 계산하는 것을 특징으로 하는 관류 정도 분석 방법.
- 청구항 14 에 있어서,상기 Tc 는 상기 플래토 구간 중 1/2 지점에서의 시간인 것을 특징으로 하는 관류 정도 분석 방법.
- 청구항 12에 있어서,상기 제 4 단계는 플래토 구간의 길이(시간)을 PL, 상기 제 1 관류 정도값을 Pmax, 상기 제 2 관류 정도값을 Pc 라고 할때, 하기의 수학식에 의해 진단 계수(D)를 계산하고, 상기 진단 계수(D)가 제 2 기준값 이상인 경우에는 혈류가 비정상이라고 판별하는 것을 특징으로 하는 관류 정도 분석 방법.
- 청구항 12에 있어서,상기 제 1 기준값은 최고 형광 세기의 70% 에서 95% 사이의 값인 것을 특징으로 하는 관류 정도 분석 장치.
- 청구항 12 내지 청구항 17 중 어느 하나의 청구항에 있어서,상기 형광 물질은 인도시아닌 그린인 것을 특징으로 하는 관류 정도 분석 방법.
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Citations (4)
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| WO2001022870A1 (en) * | 1999-09-24 | 2001-04-05 | National Research Council Of Canada | Method and apparatus for performing intra-operative angiography |
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|---|---|---|---|---|
| WO2001022870A1 (en) * | 1999-09-24 | 2001-04-05 | National Research Council Of Canada | Method and apparatus for performing intra-operative angiography |
| JP2002219129A (ja) | 2000-11-28 | 2002-08-06 | Pulsion Medical Systems Ag | 組織潅流を観測する装置およびその機能的使用法 |
| US6542769B2 (en) | 2000-12-18 | 2003-04-01 | The General Hospital Corporation | Imaging system for obtaining quantative perfusion indices |
| KR20080032916A (ko) * | 2006-10-11 | 2008-04-16 | 한국과학기술원 | 인도시아닌 그린 혈중 농도 역학을 이용한 조직 관류 분석장치 및 그를 이용한 조직 관류 분석방법 |
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