KR101639016B1 - 초음파 집적수술에서의 피부온도 경고 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타겟 조직 부근에서의 역치 이상의 온도 상승을 용이하게 인지할 수 있는 신규한 초음파 집적치료 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 유망한 비침습적 치료인 초음파 집적수술을 시행함에 있어서, 복잡한 시술 과정 중 많은 정보가 동시에 표시되는 모니터에 큰 주의를 기울이지 않고도 실시간 온도상승을 명확히 인지할 수 있도록 함으로써 주변조직에 화상 등의 피해를 방지할 수 있게 해 준다. 또한 본 발명은 기존의 자기공명유도 초음파 집적수술을 위한 프로그램에 간단한 명령어를 추가함으로써 용이하게 제작될 수 있으며, 보다 안전한 시술에 유용하게 이용될 수 있다.

Description

초음파 집적수술에서의 피부온도 경고 시스템{Skin Temperature Alarm System in Focused Ultrasound Surgery}

본 발명은 초음파 집적수술(FUS) 및 고주파치료(radiofrequency therapy)를 비롯한 고열 혹은 온열 치료에서의 피부온도 경고 시스템에 관한 것이다.

고강도 집적 초음파(High intensity focused ultrasound, HIFU)는 고강도의 초음파 에너지가 조직에 흡수되면서 열에너지로 바뀌어, 목표 조직을 용융시키는 기전으로 효과를 나타낸다. HIFU에 영상장비로서 자기공명영상(MRI)를 접목한 것이 자기공명유도 초음파 집적수술(Magnetic resonance (MR)-guided focused ultrasound surgery, MRgFUS)이며, 이는 연조직 종양(자궁암, 유방암 등)이나 고형암(간암, 뇌암 등)의 소작 및 골전이 암에 있어서의 통증 완화에 이용되고 있다. 특히, 암성 통증(cancer pain)의 가장 큰 비중을 차지하는 골전이로 인한 통증(pain from bone metastases)은 종양환자의 삶의 질(quality of life, QoL)을 크게 좌우하는데, 이를 완화시키기 위한 전신약물치료(진통제, 화학치료, 호르몬 치료 및 비스포스포네이트)나 국소치료[방사선 조사, 외과 수술, 레이저 제거 또는 RFA(radiofrequency percutaneous ablation)]로 만족할 만한 효과를 얻기 힘든 경우가 많아서 최근 근골격계 자기공명유도 초음파 집적수술 (MRgFUS)에 대한 관심이 높아지고 있다.

MRgFUS에서는 자기공명영상(MRI)으로 치료 전 병변의 위치를 확인하고 치료 후 반응을 평가하며, 시술 중에는 (1) MRI의 PRF(proton resonance frequency) 기법으로 조직 온도를 측정하여 치료 목표 온도를 모니터링 하며, (2) T2 강조영상을 통해 신호강도 변화를 봄으로써 온도 상승을 예측할 수 있다. 이때 목표조직의 온도 상승에 따른 주변 조직, 특히 피부의 손상(화상)을 고려하면서 시술을 진행하는 것이 중요하다. 그러나, 복잡한 시술진행 과정에서 시술자가 모니터에 주의를 기울이지 않으면 피부 온도의 상승을 놓칠 수 있고, 환자 또한 전신마취 상태이기 때문에 통증에 대한 반응을 할 수 없어 피부화상 합병증이 발생할 우려가 있다. 아울러, PRF 기법은 노이즈로 인하여 실제 온도상승을 명확히 인지하지 못할 가능성이 있으며, T2 강조영상의 신호강도를 통해 온도 변화를 모니터링하고자 하는 경우에는 실시간으로 촬영되는 T2 강조영상의 신호강도 여부는 화면 만으로 시술에 집중하는 시술자가 인지하기 어려운 실정이다. 따라서, MRgFUS 중에 시술 국소부위의 온도가 일정 기준 이상으로 상승할 경우 시술자에게 효과적으로 이를 인지시켜, 시술 중인 환자 상태에 대한 보다 정확한 실시간 정보를 제공함으로써 안전하고 효율적인 집적 초음파 시술을 수행할 수 있는 방법의 개발이 요구되고 있다.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.

본 발명자들은 대표적인 비침습적 치료인 초음파 집적수술(FUS) 및 고주파치료(radiofrequency therapy)를 포함하는 고열 혹은 온열치료를 시행함에 있어서, 병변부위에 치료용 고열 혹은 온열을 부가함에 따라 함께 온도가 상승된 주변 조직이 손상되지 않도록 주변 조직의 온도 상승을 효율적으로 인지할 수 있는 시스템을 개발하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과, 상승된 체표면 온도가 특정 온도를 초과하면 진단 영상을 제공하는 디스플레이부 화면에 경고 메시지를 생성하도록 하는 영상 처리부를 채용함으로써, 복잡한 시술진행 과정에서 많은 정보가 동시에 표시되는 모니터에 큰 주의를 기울이지 않고도 실시간 온도상승을 명확히 인지할 수 있음을 착안함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은 타겟 조직 부근에서의 역치 이상의 온도 상승을 용이하게 인지할 수 있는 신규한 초음파 집적치료 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음을 포함하는 고열 혹은 온열 치료(hyperthermia therapy)시스템을 제공한다:

(a) 대상체의 병변 부위에 치료용 고열 혹은 온열을 부가하는 열 조사부;

(b) 대상체의 병변 부위에 대한 실시간 영상을 획득하는 실시간 영상 획득부;

(c) 상기 (b)에서 획득된 실시간 영상을 처리하는 영상 처리부; 및

(d) 상기 (c)에서 처리된 영상을 표시하는 디스플레이부로서,

상기 (c)에서 수행하는 영상 처리는 (ⅰ)상기 (b)에서 획득한 정보를 이용한 상기 대상체의 체표면 온도 상승의 계측 및 표시; 및 (ⅱ) 상기 계측 및 표시된 체표면 온도 상승이 기 설정된 온도를 초과하면 경고 메시지를 생성하는 처리를 포함한다.

본 발명자들은 대표적인 비침습적 치료인 고열 혹은 온열 치료를 시행함에 있어서, 병변부위에 치료용 고열 혹은 온열을 부가함에 따라 함께 온도가 상승된 주변 조직이 손상되지 않도록 주변 조직의 온도 상승을 효율적으로 인지할 수 있는 시스템을 개발하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과, 상승된 체표면 온도가 특정 온도를 초과할 경우 진단 영상을 제공하는 디스플레이부 화면에 경고 메시지를 생성하도록 하는 영상 처리부를 채용함으로써, 복잡한 시술진행 과정에서 많은 정보가 동시에 표시되는 모니터에 큰 주의를 기울이지 않고도 실시간 온도상승을 명확히 인지할 수 있음을 착안하였다.

본 발명에서 용어“고열 치료”는 불필요한 조직 또는 병변 조직에 고온의 열을 가해 이를 제거하는 치료를 의미하며, “온열치료”는 신체 조직을 병변 조직·세포를 사멸시킬 수 있을 정도의 온도보다 조금 높은 온도에 노출시킴으로서 병변조직·세포를 제거하는 치료를 의미한다. 일반적으로 고열치료는 60℃ 내외의 열을 가하여 조직의 제거를 꾀하는 반면, 온열치료는 45℃ 내외의 열을 가하여 열변화에 민감한 암세포 등의 특이적인 사멸을 꾀한다. 고열 또는 온열 치료는 열전달 수단에 따라 병변 부위에 국부적으로 열을 가하거나, 또는 타겟 조직 등을 주변 정상 조직에 비하여 온도상승에 민감한 상태로 조작한 뒤 민감화된 타겟 조직만이 사멸될 정도의 온도범위에서 열을 가함으로써 병변조직의 특이적인 제거를 꾀할 수 있다.

본 명세서에서“열전달 수단”은 스스로 혹은 외부 자극에 의하여 외부로 열을 발산하는 수단을 의미한다. 따라서,“생체 내 열전달 수단”은 생체 내에서 열을 방출함으로써 생체 내 온도를 증가시키는 수단을 의미한다. 본 발명의 열 전달 수단은 치료적 목적 하에 생체 내 자연적인 온도를 인위적으로 상승시키는 모든 수단을 포함하며, 예를 들어 초음파(ultrasound), 고주파(fulguration), 적외선(infrared), 초단파(microwave), 나노입자-자기장 치료, 고온지방 주입법(infusion of warmed liquid)을 포함하나, 이에 제한되지 않고 치료 목적으로 생체 내 열을 전달하는 모든 수단이 적용될 수 있다. 본 발명의 열 전달 수단은 표적 세포의 사멸 유도를 목적으로 사용될 수 있으며, 이 경우 본 발명의 조성물은“세포 사멸 유도수단”으로 정의될 수도 있다.

본 명세서에서 용어“열 조사부”는 상술한 열 전달 수단으로 이루어져 있으며, 이는 초음파, 고주파 등과 같이 열 발생원을 직접 조사(emission)하는 장치 뿐 아니라, 체내에 미리 주입된 물질이 열을 발생시키도록 하는 장치(예를 들어 병변부위에 주입된 나노입자의 열발생을 유도하는 자기장 발생장치)도 포함한다. 따라서, 열 조사부는 열 전달부 또는 열 발생부로 표현될 수도 있다.

본 발명의 구체적인 구현예에 따르면, 본 발명의 치료용 고열 혹은 온열을 부가하는 열 조사부는 치료용 초음파를 조사하는 초음파 조사부이다.

본 발명에서 용어“초음파 집적치료”는 진단용 초음파의 세기보다 강한 고강도 집적 초음파(High intensity focused ultrasound, HIFU)를 목표 병변부위에 집중하여 송신함으로써, 흡수된 초음파 에너지가 열에너지로 바뀌면서 병변부위를 용융시키는 치료를 의미한다. 고강도 초음파는 치료 환경에 따라 단주기 신호 또는 장주기 신호가 이용될 수 있으며, 일반적으로 진단용 초음파의 세기보다 약 십만 배 정도의 강도를 가진다.

본 발명에 따르면, 본 발명은 실시간 영상을 획득하는 실시간 영상 획득부를 포함함으로써, 시술이 수행되는 부위 및 그 주변부에 대한 초음파 영상 및/또는 자기공명 진단 영상을 제공한다. 따라서, 본 발명은 상술한 초음파 집적수술에 병변의 위치, 상태 등에 대한 정보를 제공하는 MRI 기술을 접목시킨 자기공명유도 초음파 집적수술(Magnetic resonance (MR)-guided focused ultrasound surgery, MRgFUS)에 적용될 수 있으며, 초음파 영상, 자기공명 영상 및 이들의 조합에 의한 실시간 영상진단을 제공할 수 있다. 이에, 본 발명의 구성 (a) 및 (b)는 종래의 MRgFUS에 채용되는 것과 동일한 구성을 포함할 수 있으며, 이들 구성은 당업계에 잘 알려져 있다. 아울러, 본 발명은 자기공명영상 뿐 아니라 초음파 영상을 통한 이중 영상(dual imaging)의 수득이 가능하여 고열 혹은 온열치료가 진행되는 신체부위에 대한 보다 신뢰도 높은 정보를 얻을 수 있다.

본 발명의 실시간 영상 획득부는 목표 구획(target zone) 내에서부터 초음파 및/또는 자기공명 신호들을 실시간으로 획득하도록 구성된다. 전형적으로 자기공명 영상 획득부는 신체의 일부로부터 자기 공명 신호들을 획득하기 위해 무선 주파수 신호들을 송신하고 수신하도록 자석, 경사 코일(gradient coil) 및 안테나 또는 코일들을 포함한다. 목표 구획은 자기 공명 이미지로 재구성될 수 있는 자기 공명 신호들을 획득하기에 충분한 자기장의 영역이다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 시스템은 실시간 영상 획득부에서 획득된 실시간 초음파 영상 및/또는 실시간 자기공명 영상을 처리하는 영상 처리부를 포함한다. 본 발명의 영상 처리부는 실시간 영상 획득부에서 획득된 정보를 가공하여 판독 가능한 정보로 프로세싱한 뒤 이를 화면상에 디스플레이하는 과정을 제어하는 일련의 컴퓨팅 디바이스를 포함한다. 구체적으로, 본 발명의 영상 처리부는 (ⅰ)획득된 실시간 자기공명 영상으로부터 수득한 정보를 통해 대상체의 체표면 온도 상승을 계측하고 이를 디스플레이부에 표시하며, (ⅱ)계측된 체표면 온도가 기 설정된 온도를 초과하면 경고 메시지를 생성하는 처리를 포함한다. 상기 (ⅰ)의 처리는 종래의 MRgFUS에 채용되는 것과 동일한 구성을 통해 이루어질 수 있으며, 이들 구성은 당업계에 잘 알려져 있다. 구체적으로는, 체표면 온도 상승의 계측은 실시간 영상 획득부에서 수득한 초음파 온도영상(ultrasound temperature imaging), 자기공명 온도영상(Magnetic resonance temperature imaging), T2 영상의 신호강도 또는 이들의 조합을 통해 계측된다.

자기공명(MR) 온도영상은 수소 전자가 자기장으로부터 핵에 쉴드를 형성함으로써 양성자의 공명 주파수를 감소시키는 현상을 이용한다. 물분자 사이에 존재하는 수소결합은 효율적으로 양성자로부터 전자를 밀어내면서 공명 주파수를 증가시키나, 조직의 온도가 상승하면 조직 내 수소결합이 긴장되고 구부려지며 끊어진다. 이로 인해 전자가 자기장으로부터 핵을 보호하는 것이 보다 강해지면서 양성자에 의해 관찰되는 전체 자기장이 감소하는데, 이러한 원리를 이용한 온도 측정을 양성자 공명 주파수 이동 온도측정법[proton resonant frequency(PRF) shift thermometry]이라 한다.

본 발명에 따른 체표면 온도 상승의 표시는 처리된 영상을 표시하는 디스플레이부의 화면에서 대상체의 체표면 안쪽의 일정 구획을 구성하는 픽셀(pixel) 내에 체표면 온도에 대응하는 기 설정된 색상을 출력함으로써 이루어진다. 즉, 자기공명 영상으로부터 피부라인(체표면)을 탐색하고, 피부라인 안쪽 피부의 픽셀을 따라 온도상승이 있는지 여부를 확인하여 온도상승이 있는 부위에 해당하는 픽셀이 온도상승이 없는 주변과 구별되는 색으로 표시된다. 화면상에 온도표출에 대한 역치(threshold)를 조절할 수 있기 때문에, 사용자 또는 시술자의 설정에 따라 원하는 온도에서만 특정 색깔을 표출할 수 있다. 해당 색상 또한 사용자 또는 시술자가 적절하게 선정하여 적용할 수 있으며, 예를 들어 온도가 기 설정 값 이상으로 상승한 경우 붉은 점(red spot)으로 표시할 수 있다.

본 발명의 영상 처리부에 의한 상기 (ⅱ)의 처리는 본 발명의 가장 중요한 특징으로, 복잡한 시술진행 과정에서 시술자가 간과할 수 있는 피부 온도의 상승을 모니터에 큰 주의를 기울이지 않고도 실시간으로 인지할 수 있도록 하는 구성이다. 경고 메시지의 생성은 당업계에 알려진 간단한 컴퓨터 프로그램에 의해 다양한 방식으로 이루어질 수 있으며, 구체적으로는 처리된 영상을 표시하는 디스플레이부의 화면 상에 팝업 윈도우가 생성됨으로써 이루어진다.

현재 상용화된 MRgFUS 시스템에서의 모니터링 온도 영상에는 피부라인이 적색 곡선으로 기본적으로 표시된다(도 2). 이때, 피부라인을 따라 설정 기준온도 이상으로 온도가 상승하면 피부라인 상에 붉은 점이 표시되는데, PRF 이동 온도측정법에 따른 MR 온도영상의 특성상 노이즈가 많기 때문에 특별히 주의를 기울이지 않으면 놓치기 쉽다. 본 발명의 시스템은 MR 온도영상에서 온도가 증가하는 경우와 T2 강조영상에서 의미 있는 신호강도 변화가 있을 때, 알람창이 팝업으로 검사화면에 표시되어 시술자의 확인을 유도한다.

본 발명의 구체적인 구현예에 따르면, 본 발명의 경고 메시지는 시술 중 환자의 병변 부위의 체표면 온도가 지나치게 상승하였음을 반영하는 정보가 상기 (d)의 화면 상에 나타나는 것을 조건으로 생성되며, 보다 구체적으로는 상기 (d)의 화면 상에 기 설정된 온도를 초과하는 온도에 대응하는 색상을 출력하는 픽셀이 존재할 경우 자동으로 생성된다. MRgFUS 시스템에서 MR 정보를 통해 목표 조직의 실제 온도변화를 정량적으로 파악하기 위해서는 PRF 이동(shift)에 대한 미가공 데이터(raw data)가 있어야 했으나, 본 발명의 시스템은 미가공 데이터에 접근하지 않고서도 화면에 나타난 pixel 색깔만으로 온도를 예측하고, 예측 결과에 근거하여 경고 메시지를 생성함으로서 보다 신속하게 시술자의 주의를 환기하고 확인을 유도한다. 본 발명의 이러한 특징은 긴급한 상황에 신속하게 시술을 중단하도록 해 주어 안전성이 비약적으로 향상될 뿐 아니라, 기존의 MRgFUS 시스템에서 사용되는 프로그램을 “변형”하지 않고, 새로운 명령어의 간단한 add on 만으로 사용할 수 있는 장점을 부여한다. 본 발명에서 일정 조건의 만족에 따른 경고 메시지의 생성은 예를 들어 매크로 프로그램(macro program)에 의해 이루어질 수 있다. 본 명세서에서 용어“매크로 프로그램(macro program)”은 매크로 생성 프로그램(macro generating program)과 동일한 의미로서, 서로 연관된 명령어의 연속으로 된 프로그램이 하나의 매크로 명령어로 간주되어 하나의 명령문으로 수행되는 프로그램을 의미한다.

보다 구체적으로는, 상기 팝업 윈도우는 상기 기 설정된 온도를 초과하는 온도에 대응하는 색상을 출력하는 픽셀의 화면상 좌표가 표시된다.

본 발명의 구체적인 구현예에 따르면, 본 발명의 자기공명 영상(magnetic resonance image)은 T2 영상이다.

본 명세서에서 용어“T2 영상”은 T2 조영제에 의해 수득되는 자기공명 영상을 의미하며, 용어“T2 조영제”는 외부에서 자기장을 가했을 때 자화되어 유도 자기장을 발생시킴으로써 주변 물분자의 수소 핵스핀의 스핀-스핀 이완 과정에 영향을 주어 자기공명영상 신호를 증폭시켜 통상 물과 비교하여 어두운 조영효과(dark or negative contrast effect)를 나타내는 조영물질을 의미한다. T2 영상은 T1 영상과 비교하여 조직 해상도는 떨어지나 대부분의 병적인 조직은 T2 영상에서 정상조직보다 높은 신호강도를 나타내므로 병변을 쉽게 찾을 수 있다는 장점이 있다. 아울러, T2 영상은 주변 조직의 온도에 따른 완화시간(relaxation time)의 변화에 의하여 목표 부위의 온도 상승을 계측할 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:

(a) 본 발명은 타겟 조직 부근에서의 역치 이상의 온도 상승을 용이하게 인지할 수 있는 신규한 초음파 집적치료 시스템을 제공한다.

(b) 본 발명은 유망한 비침습적 치료인 고열 혹은 온열치료, 보다 구체적으로는 초음파 집적수술을 시행함에 있어서, 복잡한 시술 과정 중 많은 정보가 동시에 표시되는 모니터에 큰 주의를 기울이지 않고도 실시간 온도상승을 명확히 인지할 수 있도록 함으로써 주변조직에 화상 등의 피해를 방지할 수 있게 해 준다.

(c) 본 발명은 기존의 자기공명유도 초음파 집적수술 등을 위한 프로그램에 간단한 명령어를 추가함으로써 용이하게 제작될 수 있으며, 보다 안전한 시술에 유용하게 이용될 수 있다.

도 1은 MRgFUS 피부 온도 알람 시스템의 알고리즘을 보여주는 모식도이다. 자기공명유도 초음파 집적수술(MRgFUS) 중 본 알람시스템이 구동되며, 피부라인을 탐색하고, 피부라인 안쪽 피부의 픽셀을 따라 온도상승이 있는지 여부를 확인한다. 시술자가 설정한 온도(예를 들어 50℃)가 초과된 픽셀이 있는 경우 알람을 발송한다.
도 2는 종래의 MRgFUS의 실제 모니터링 화면을 보여주는 그림이다. 시술 화면에 피부라인(붉은 선)이 표시되어 있다. 실제 체표면은 곡선(노란색 삼각형) 부위로, 시술자는 체표면 상의 온도 변화를 육안적으로 확인해야 한다(노란색 별표: 우측하단 그래프는 목표 조직의 온도를 표시한다)
도 3은 종래의 MRgFUS의 실제 모니터링 화면을 보여주는 또 다른 그림이다. 목표 조직의 온도가 상승하면서 체표면 온도 상승이 동반되면 화면상에 붉은 점(red spot, 노란색 화살표)이 표시되기 시작한다. 그러나, 조직주변의 노이즈와 시술시의 임상현장의 특성 상 주의를 끌기 어렵다.
도 4는 본 발명에 따른 피부온도 알람이 수반된 MRgFUS 모니터링 화면을 보여주는 그림이다. 체표면 온도가 시술자가 지정한 온도를 넘게되어 붉은 점(노란색 화살표)이 생기면, 알람화면이 팝업창으로 표시되어 시술자의 확인을 요구한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

실시예

실험방법

알람시스템

본 발명에서는 MRgFUS 시술 시 발생할 수 있는 피부화상 방지를 위한 “피부 온도 알람”시스템의 순서도를 구성하였다(도 1). MRgFUS 모니터링 온도 영상에는 피부라인이 기본적으로 표시되는데, 실제 피부는 적색 곡선으로 나타난다(도 2). 이때, 피부라인을 따라 설정 기준온도 이상으로 온도가 상승하면 피부라인 상에 붉은 점이 표시되는데, MR 온도영상(PRF 기법)의 특성상 노이즈가 많기 때문에 특별히 주의를 기울이지 않으면 놓치기 쉽다(도 3). 본 발명의 시스템은 온도영상에서 온도가 증가하는 경우와 T2 강조영상에서 의미 있는 신호강도 변화가 있을 때, 알람창이 팝업으로 검사화면에 표시되어 시술자의 확인을 유도한다(도 4). 알람시스템은 환자의 MRgFUS 소작 할때마다 실행되도록 하였다.

개발도구는 공식홈페이지를 통해 배포중인 오픈소스 매크로 프로그램 AutoHotkey (Free Software Foundation, Cambridge, MA)를 사용하였고, 공식 웹페이지 http://www.autohotkey.com 에서 다운로드 받을 수 있다.

MRgFUS 시뮬레이터

자기공명유도 초음파 집적수술 (MRgFUS) 시뮬레이터를 이용하여 앞서 개발한 피부온도알람 시스템을 구동하고, 그 작동 여부를 확인하였다. 집적수술 계획시에 표시된 피부라인(skin line)은 시술 내내MRgFUS모니터링 화면에 빨간색 선으로 표시된다 (도 2). 초음파소작(sonication)시에 시뮬레이터 좌측하단에 피부온도영상이 표시되는데, 이 위치는 고정되어 있기때문에 알람시스템은 해당화면을 이용할 수 있다. 화면상에 위치 ?문에 T2 강조영상이 표시가 되는데, 온도영상의 픽셀 위치에 해당하는 T2w 강조영상에서 픽셀을 얻어 신호강도 변화를 예측할 수 있다.

유용성 평가

과거 시술했던 영상들을 시뮬레이터를 통하여 실제 MRgFUS시술을 가정하고 본 알람시스템을 구동하여 보았다. 피부라인을 따라 온도변화가 전혀없는 영상과 피부라인을 따라 온도변화가 의심되는 영상에 대해 모두 알람시스템을 적용하여 보았다.

실험결과

개발한 알람시스템은 윈도우기반 PC에서 정상작동을 하였다. ‘skin temperature alarm’은 시뮬레이터 화면에서 피부라인을 큰 오차없이 찾아낼 수 있었으며, 피부라인과 인접한 피부에 대응하는 픽셀의 온도변화를 감지해낼 수 있었다. 자기공명유도 초음파 집적수술(MRgFUS) 시뮬레이터에서 피부라인에 인접한 픽셀의 온도변화가 없는 경우 별도의 메시지 없이 종료되었으며, 온도영상에서 인접한 픽셀의 온도가 올라가면 알람이 정상적으로 작동하고 팝업창으로 표시되었다(도 4).

결론

자기공명유도 초음파 집적수술 (MRgFUS) 중에 피부 이상 온도에 대한 알람 시스템은 의식이 없는 환자의 안전한 시술에 도움이 될 것이다. 앞으로 실제 환자 치료에 본 시스템을 이용한다면, MRgFUS 시술에서 환자와 시술자 모두를 시술 합병증으로부터 보호할 수 있으리라 기대된다.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (10)

1. 다음을 포함하는 고열 혹은 온열치료(hyperthermia therapy) 시스템:
   (a) 대상체의 병변 부위에 치료용 고열 혹은 온열을 부가하는 열 조사부로서, 치료용 초음파를 조사하는 초음파 조사부;
   (b) 대상체의 병변 부위에 대한 실시간 영상으로서 실시간 초음파 영상(ultrasound imaging) 및 실시간 자기공명 영상(magnetic resonance imaging)의 조합을 획득하는 실시간 영상 획득부, 상기 자기공명 영상(magnetic resonance image)은 T2 영상이고;
   (c) 상기 (b)에서 획득된 실시간 영상을 처리하는 영상 처리부; 및
   (d) 상기 (c)에서 처리된 영상을 표시하는 디스플레이부; 그리고
   상기 (b)의 자기공명 온도영상은 PRF 이동 온도측정법(proton resonance frequency shift thermometry)을 통해 수득되고,
   상기 (c)에서 수행하는 영상 처리는 (ⅰ) 상기 (b)에서 획득한 정보를 이용한 상기 대상체의 체표면 온도 상승의 계측 및 표시; 및 (ⅱ) 상기 계측 및 표시된 체표면 온도 상승이 기 설정된 온도를 초과하면 경고 메시지를 생성하는 처리를 포함하며,
   상기 (ⅰ)의 상기 대상체의 체표면 온도 상승은 상기 (b)에서 수득한 초음파 온도영상(ultrasound temperature imaging), 자기공명 온도영상(magnetic resonance temperature imaging) 및 T2 영상의 신호강도의 조합을 통해 계측되고,
   상기 (ⅰ)의 체표면 온도 상승의 표시는 상기 (d)의 화면에서 대상체의 체표면 안쪽의 일정 구획을 구성하는 픽셀(pixel) 내에 체표면 온도에 대응하는 기 설정된 색상을 출력함으로써 이루어지며,
   상기 (ⅱ)의 경고 메시지는 상기 (d)의 화면 상에 기 설정된 온도를 초과하는 온도에 대응하는 색상을 출력하는 픽셀이 존재할 경우 생성되고,
   상기 (ⅱ)의 경고 메시지의 생성은 상기 (d)의 화면 상에 팝업 윈도우가 생성됨으로써 이루어지며,
   상기 팝업 윈도우는 상기 기 설정된 온도를 초과하는 온도에 대응하는 색상을 출력하는 픽셀의 화면상 좌표가 표시된다.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제

Images