KR101643892B1 - Apparatus and method for generating map for virtual catherter ablation arrhythmas - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치 및 방법에 관한 것으로서, 환자의 심장을 세포 모델로 구현하는 모델링부, 이온채널 게이팅(Gating) 변수 중 일부를 룩업 테이블(Lookup Table)로 생성여 저장하는 룩업 테이블 생성부, 상기 생성된 룩업 테이블을 이용하여 상기 세포 모델로 구현된 환자 심장의 모든 지점에서의 활동전위를 산출하는 세포 산출부 및 상기 세포 모델로 구현된 환자의 심장이 포함하는 세포 중 어느 하나의 세포 에서 이웃 세포로 전파되는 전기신호를 산출하는 전도 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, GPU 병렬 처리를 통해 모의 활동 전위 맵과 CFAE 맵을 신속하게 생성할 수 있으므로, 임상 적용이 어려웠던 기존 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술 장치의 속도를 개선할 수 있으며, 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술 장치의 속도 향상을 통해, 고주파 전극 도자 시술을 진행하기 전에 시술 결과를 예측, 진단할 수 있는 환자 맞춤형 모의 시술 정보를 신속하게 제공할 수 있는 효과가 있다. The present invention relates to an apparatus and a method for generating a map for a cardiac arrhythmia electrode excision procedure, including a modeling unit for implementing a patient's heart as a cell model, and a lookup table for a part of ion channel gating variables. A cell calculating unit for calculating an action potential at all points of the patient's heart, which is implemented by the cell model using the generated look-up table, and a heart of a patient implemented with the cell model And a conduction calculation unit for calculating an electrical signal propagated from any one of the cells to the neighboring cells.
According to the present invention, since the simulation action potential map and the CFAE map can be rapidly generated through the GPU parallel processing, it is possible to improve the speed of the conventional simulated arrhythmic electrode ablation apparatus which has been difficult to be clinically applied, By improving the speed of the treatment device, it is possible to quickly provide patient-tailored simulated treatment information that can predict and diagnose the treatment result before proceeding with the high-frequency electrode treatment.

Description

모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING MAP FOR VIRTUAL CATHERTER ABLATION ARRHYTHMAS}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING MAP FOR VIRTUAL CATHERTER ABLATION ARRHYTHMAS [0002]

본 발명은 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치에 관한 것으로서, 모의 활동 전위 맵과 CFAE(Complex Fractionated Atrial Electrogram) 맵을 신속하게 생성할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to a map generating device for a simulated arrhythmic electrode ablation procedure, and more particularly, to an apparatus and method for rapidly generating a simulated action potential map and a CFAE (Complex Fractionated Atrial Electrogram) map.

부정맥(Arrhythmia)이란 심장에서 전기 자극이 잘 만들어지지 못하거나 자극의 전달이 제대로 이루어지지 않음으로 인해 규칙적인 수축이 계속되지 못하여 심장 박동이 비정상적으로 빨라지거나 늦어지거나 혹은 불규칙해지는 증상을 의미하며, 급사나 뇌줄중의 원인을 제공한다. Arrhythmia is defined as a condition in which electrical stimulation is not well established in the heart, or that the stimulation is not properly delivered, resulting in an abnormally rapid, delayed, or irregular heartbeat due to failure to continue regular contractions. Provide the cause of the headache or brain.

부정맥의 치료방법으로는 고주파 전극 도자 절제 시술과 같이 심장조직을 소작함으로써 심장의 전기적 전도를 차단하여 부정맥을 막을 수 있는 수술요법이 있으나, 심장의 어느 부위에 절제 시술을 진행해야 최적의 효과를 도출할 수 있는지 사전에 파악하기 어렵고, 시술 후 부정맥이 재발하는 경우가 빈번한 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 대한민국 등록특허공보 제10-1443156호(2014.09.22)에서 비침습적 방법을 통하여 부정맥 시술 효과 예측이 가능한 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술 장치를 제안하였으나, 느린 시술 속도로 인해 임상 적용이 사실상 불가능하다.As a method of treating arrhythmia, there is a surgical treatment for obstructing the arrhythmia by blocking the electrical conduction of the heart by cauterizing the heart tissue, such as a high frequency electrode ceramectomy. However, It is difficult to know in advance whether it can be done, and the arrhythmia often recurs after the procedure. In order to solve this problem, Korean Patent Registration No. 10-1443156 (2014.09.22) proposed a device for predicting the effect of an arrhythmia electrode using a noninvasive method. However, impossible.

또한, 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술의 일종인 CFAE ablation을 진행하려면 CFAE 맵의 생성이 필수적인데, 대한민국 등록특허공보 제10-1443156호(2014.09.22)에서 개시한 모의 전극도 생성 방법을 바탕으로 모의 CFAE 맵을 생성하려면 아주 오랜 시간이 걸린다는 문제점이 있다.In addition, in order to carry out CFAE ablation, which is a type of the artificial arrhythmia electrode ceramectomy, it is necessary to generate a CFAE map. Based on the simulation electrode generation method disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1443156 (2014.09.22) There is a problem that it takes a very long time to generate a CFAE map.

본 발명은 고주파 전극 도자 절제 시술의 효과 극대화를 위한 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술 장치에 이용되는 모의 활동 전위 맵과 CFAE 맵을 신속하게 생성할 수 있는 장치 및 방법을 제안하기로 한다.The present invention proposes a device and a method for rapidly generating a simulated action potential map and a CFAE map used in a device for simulating an arrhythmia electrode for ablation of a radiofrequency electrode.

대한민국 등록특허공보 제10-1443156호(2014.09.22)Korean Registered Patent No. 10-1443156 (Feb.

본 발명은 고주파 전극 도자 절제 시술의 효과 극대화를 위한 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술 장치에 이용되는 모의 활동 전위 맵과 CFAE 맵을 신속하게 생성할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a device and a method for rapidly generating a simulated action potential map and a CFAE map used in a simulated arrhythmic electrode ablation apparatus for maximizing the effect of a radiofrequency electrode ceramic ablation procedure.

한편, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 도출될 수 있다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.

본 발명의 일 실시 예에 따른 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치는, 환자의 심장을 세포 모델로 구현하는 모델링부, 이온채널 게이팅(Gating) 변수 중 일부를 룩업 테이블(Lookup Table)로 생성하여 저장하는 룩업 테이블 생성부, 상기 생성된 룩업 테이블을 이용하여 상기 세포 모델로 구현된 환자 심장의 모든 지점에서의 활동전위를 산출하는 세포 산출부 및 상기 세포 모델로 구현된 환자의 심장이 포함하는 세포 중 어느 하나의 세포에서 이웃 세포로 전파되는 전기신호를 산출하는 전도 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The map generating device for the simulated arrhythmic electrode ablation procedure according to an embodiment of the present invention includes a modeling unit for implementing a patient's heart as a cell model and a lookup table for a part of ion channel gating parameters A cell calculating unit for calculating an action potential at all points of the patient's heart, which is implemented by the cell model using the generated look-up table, and a heart of a patient implemented with the cell model And a conduction calculation unit for calculating an electrical signal propagated from any one of the cells to the neighboring cells.

본 발명에 따르면, GPU 병렬 처리를 통해 모의 활동 전위 맵과 CFAE 맵을 신속하게 생성할 수 있으므로, 임상 적용이 어려웠던 기존 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술 장치의 속도를 개선할 수 있으며, 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술 장치의 속도 향상을 통해, 고주파 전극 도자 시술을 진행하기 전에 시술 결과를 예측, 진단할 수 있는 환자 맞춤형 모의 시술 정보를 신속하게 제공할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, since the simulation action potential map and the CFAE map can be rapidly generated through the GPU parallel processing, it is possible to improve the speed of the conventional simulated arrhythmic electrode ablation apparatus which has been difficult to be clinically applied, By improving the speed of the treatment device, it is possible to quickly provide patient-tailored simulated treatment information that can predict and diagnose the treatment result before proceeding with the high-frequency electrode treatment.

또한, 상기 룩업 테이블 생성부는, 시간 상수 및 정상 상태 완화 변수를 이용하여 수학식

Figure 112015002532046-pat00001
에 따라 게이팅 변수를 산출하고, 상기 산출된 게이팅 변수를 정상 상태 완화 변수 및 시간 상수와 함께 룩업 테이블로 생성하여 저장할 수 있으며, 상기 세포 산출부는, 수학식
Figure 112015002532046-pat00002
에 따라 상기 세포 모델로 구현된 환자 심장의 모든 지점에서의 활동전위를 산출할 수 있다. 아울러, 상기 전도 산출부는, 수학식
Figure 112015002532046-pat00003
와
Figure 112015002532046-pat00004
에 따라 상기 세포 모델로 구현된 환자의 심장이 포함하는 세포 중 어느 하나의 세포에서 이웃 세포로 전파되는 전기신호를 산출할 수 있다. In addition, the lookup table generator may calculate the lookup table using the time constant and the steady state relaxation variable,
Figure 112015002532046-pat00001
And the generated gating variable may be generated and stored as a lookup table together with the steady state relaxation variable and the time constant,
Figure 112015002532046-pat00002
The activity potential at all points of the patient's heart embodied in the cell model can be calculated. Further, the conduction calculating unit may calculate the conduction < RTI ID = 0.0 >
Figure 112015002532046-pat00003
Wow
Figure 112015002532046-pat00004
The electric signal propagated from one of the cells included in the heart of the patient, which is implemented in the cell model, to the neighboring cell can be calculated.

한편, 상기 룩업 테이블 생성부, 세포 산출부, 전도 산출부 모두 GPU 병렬 처리를 통해 구동될 수 있다. The lookup table generating unit, the cell calculating unit, and the conduction calculating unit may all be driven through GPU parallel processing.

아울러, 상기 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치는, 상기 세포 모델로 구현된 환자 심장의 모든 지점에 둘 이상의 전극을 포함하는 모의 전극 도자를 가상으로 배치하고, 상기 모의 전극 도자가 포함하는 둘 이상의 전극에서 기록된 전위의 차인 모의 전극도를 산출하는 모의 전극도 산출부를 포함하는 CFAE(Complex Fractionated Atrial Electrogram) 맵 생성부를 더 포함할 수 있으며, 상기 CFAE 맵 생성부는, 상기 모의 전극도 산출부가 산출한 모의 전극도 중에서, 일정 주파수 범위 내의 모의 전극도만을 필터링 하는 필터링부 및 상기 필터링부에서 필터링된 모의 전극도의 순환주기(Cycle Length) 를 산출하는 순환주기 산출부를 더 포함할 수 있고, 상기 모의 전극도 산출부, 필터링부, 순환주기 산출부 역시 모두 GPU 병렬 처리를 통해 구동될 수 있다. 또한, 상기 모의 전극도 산출부가 모의 전극도를 산출하기 위해 이용하는 활동전위는, 실험이나 임상을 통해 생성된 활동전위 맵에 포함된 활동 전위일 수도 있다. In addition, the map generating device for the simulated arrhythmic electrode ablation procedure may be configured to virtually arrange simulated electrode ceramics including two or more electrodes at all points of the patient's heart implemented with the cell model, The CFAE map generator may further include a CFAE map generating unit that includes a simulated electrode map calculating unit that calculates a simulated electrode map that is a difference between the recorded potentials of the two or more electrodes, The apparatus may further include a filtering unit for filtering only the simulated electrode diagram within a predetermined frequency range among the calculated simulated electrode graphs and a circulation period calculating unit for calculating a cycle length of the simulated electrode graphs filtered by the filtering unit, The simulated electrode calculation unit, the filtering unit, and the circulation period calculating unit can all be driven through GPU parallel processing. In addition, the action potential used for calculating the simulated electrode potential calculation unit may be the action potential included in the action potential map generated through experiments or clinical trials.

한편, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성방법은 (a) 모델링부가 환자의 심장을 세포 모델로 구현하는 단계, (b) 룩업 테이블 생성부가 이온채널 게이팅 변수 중 일부를 룩업 테이블로 생성하는 단계, (c) 세포 산출부가 상기 생성된 룩업 테이블을 이용하여 상기 세포 모델로 구현된 환자 심장의 모든 지점에서의 활동전위를 산출하는 단계 및 (d) 전도 산출부가 상기 세포 모델로 구현된 환자의 심장이 포함하는 세포 중 어느 하나의 세포에서 이웃 세포로 전파되는 전기 신호를 산출하는 단계를 포함할 수 있으며, 추가적으로 상기 (d) 단계 이후에, (e) 모의 전극도 산출부가 상기 세포 모델로 구현된 환자 심장의 모든 지점에 둘 이상의 전극을 포함하는 모의 전극 도자를 가상으로 배치하고, 상기 모의 전극 도자가 포함하는 둘 이상의 전극에서 기록된 전위의 차인 모의 전극도를 산출하는 단계, (f) 필터링부가 상기 모의 전극도 산출부가 산출한 모의 전극도 중에서, 일정 주파수 범위 내의 모의 전극도만을 필터링하는 단계 및 (g) 순환주기 산출부가 상기 필터링부에서 필터링된 모의 전극도의 순환주기(Cycle Length) 를 산출하는 단계를 더 포함하여 상기 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술장치와 동일한 효과를 도출할 수 있다. Meanwhile, a method for generating a map for a simulated arrhythmia electrode carcassectomy according to another embodiment of the present invention includes the steps of (a) implementing a model of a patient's heart as a cell model, (b) (C) calculating the action potentials at all points of the patient's heart that are embodied in the cell model using the generated look-up table, and (d) And calculating an electric signal propagated from one of the cells included in the heart of the patient to the neighboring cell, further comprising the steps of: (e) Wherein a simulated electrode electrode including two or more electrodes is disposed virtually at every point of the patient's heart where the calculation unit is implemented with the cell model, (F) filtering only the simulated electrode diagram within a certain frequency range among the simulated electrode diagrams calculated by the simulated electrode diagram computation section, and (g) calculating the cycle length of the simulated electrode diagram filtered by the filtering unit by the circulation period calculating unit, and thereby obtaining the same effect as that of the simulated arrhythmic electrode electrode ablation procedure apparatus.

마지막으로, 상기 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술방법은 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로 구현될 수 있다.
Finally, the method of the above-described artificial arrhythmia electrode excision procedure can be embodied as a computer-readable recording medium on which a program for execution in a computer is recorded.

본 발명에 따르면, GPU 병렬 처리를 통해 모의 활동 전위 맵과 CFAE 맵을 신속하게 생성할 수 있으므로, 임상 적용이 어려웠던 기존 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술 장치의 속도를 개선할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, since the simulated action potential map and the CFAE map can be quickly generated through the GPU parallel processing, the speed of the conventional simulated arrhythmic electrode ablation apparatus, which has been difficult to be clinically applied, can be improved.

또한, 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술 장치의 속도 향상을 통해, 고주파 전극 도자 시술을 진행하기 전에 시술 결과를 예측, 진단할 수 있는 환자 맞춤형 모의 시술 정보를 신속하게 제공할 수 있는 효과가 있다. In addition, through the improvement of the speed of the device for treating the arrhythmia electrode, there is an effect that it is possible to quickly provide the patient-customized simulated procedure information for predicting and diagnosing the procedure result before proceeding with the high frequency electrode ceramics procedure.

한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and various effects can be included within the scope of what is well known to a person skilled in the art from the following description.

도 1은 대한민국 등록특허공보 제10-1443156호(2014.09.22)에 개시된 모의 부정맥 절제 시술 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장가 포함하는 모의 활동전위 맵 생성부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 세포 모델로 구현된 환자의 심장을 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 환자의 심장 세포 모델로부터 산출한 세포막 전위 함수 그래프를 나타내는 도면이다.
도 6은 룩업 테이블의 개략적인 모습을 나타내는 도면이다.
도 7은 메쉬로 분할한 환자의 심장 세포 모델을 나타내는 도면이다.
도 8은 모의 활동 전위 맵을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치가 포함하는 CFAE 맵 생성부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 대한민국 등록특허공보 제10-1443156호(2014.09.16)에 개시된 고유의 모의 전극 도자의 모습을 나타내는 도면이다.
도 11은 모의 전극 도자가 세포 모델로 구현된 환자 심장에 배치되어 모의 전극도를 산출하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 12는 필터링된 모의 전극도에 대한 그래프를 나타내는 도면이다.
도 13은 CFAE 맵을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명과 기존 CPU 병렬 처리 기술의 모의 전극 도자 시술 소요 시간을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성방법의 순서도를 나타내는 도면이다.
1 is a view showing a configuration of a simulated arrhythmia ablation procedure apparatus disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1443156 (Apr.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a simulated action potential map generator included in a map generation field for a simulated arrhythmia electrode excision procedure according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
Figure 3 is a diagram showing the heart of a patient embodied in a cell model.
4 and 5 are graphs showing cell membrane potential function graphs calculated from a patient's cardiac cell model.
6 is a diagram showing a schematic view of a lookup table.
7 is a view showing a cardiac cell model of a patient divided into meshes.
8 is a diagram showing a simulated action potential map.
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a CFAE map generator included in a map generator for simulated arrhythmia electrode carcassectomy according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
10 is a view showing a state of a unique simulated electrode ceramics disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1443156 (Apr.
11 is a view showing a state in which a simulated electrode ceramic is disposed in a patient's heart embodied as a cell model to calculate a simulated electrode figure.
12 is a graph showing a graph of the filtered simulated electrode diagram.
13 is a diagram showing a CFAE map.
FIG. 14 is a graph showing the time required for the simulated electrode ceramic procedure of the present invention and the conventional CPU parallel processing technique.
FIG. 15 is a flowchart illustrating a method of generating a map for a simulated arrhythmic electrode ablation procedure according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않으며, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. The embodiments described above are provided so that those skilled in the art can easily understand the technical idea of the present invention and thus the present invention is not limited thereto and the detailed description of the related known structure or function may be considered to blur the gist of the present invention Detailed description thereof will be omitted.

또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있으며, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. In the drawings, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, and the same reference numerals are used throughout the drawings to refer to the same or like elements. It should be noted that the elements have the same reference numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings.

또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형의 표현'으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭하는 표현이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 될 것이다.
In addition, the expression " comprising " is intended to merely denote that such elements exist as an 'open expression', and should not be understood as excluding additional elements.

본 명세서에서 언급하는 모의 부정맥 절제 시술 장치는 대한민국 등록특허공보 제10-1443156호(2014.09.22)에 개시된 발명으로써, 도 1에서 그 구성을 확인할 수 있다. 모의 부정맥 절제 시술 장치는 부정맥을 일으키는 전기 파동 회오리(로터)를 판별하여 가상의 심방 모델상에 모의 절제 시술을 수행하여 모의 절제 시술의 결과를 판단하고, 부정맥이 중단될 때까지 모의 절제 시술을 반복적으로 수행함으로써 실제 고주파 전극 도자 절제 시술의 시행 전 결과를 진단, 예측할 수 있다.
The apparatus for simulating an arrhythmia ablation treatment referred to in the present specification is an invention disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1443156 (Apr. 21, 2014.09.22), and its configuration can be confirmed in Fig. The simulated arrhythmia ablation device identifies the electric pulsating tornado (rotor) that causes the arrhythmia, performs a mock ablation procedure on the virtual atrial model, judges the result of the mock ablation procedure, and repeats the mock ablation procedure repeatedly until the arrhythmia is stopped , The results can be diagnosed and predicted before the actual radiofrequency electrode ablation procedure is performed.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치(100)가 포함하는 모의 활동전위 맵 생성부(50)의 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a simulated action potential map generator 50 included in a map generating apparatus 100 for a simulated arrhythmia electrode excision procedure according to an embodiment of the present invention.

모의 부정맥 전극 도자 절제 시술의 위한 맵 생성장치(100)는 모델링부(10), 룩업 테이블 생성부(20), 세포 산출부(30) 및 전도 산출부(40)를 포함하는 모의 활동 전위 맵 생성부(50)를 포함한다.
A map generating apparatus 100 for a simulated arrhythmia electrode excision procedure includes a modeling unit 10, a lookup table generating unit 20, a cell calculating unit 30, and a conduction calculating unit 40, (50).

모델링부(10)는 환자의 심장을 세포 모델로 구현한다. 구체적으로 심장이 포함하는 심근 세포들로 이루어진 가상의 심장을 구현하는 것이다. 구현된 환자 심장의 세포 모델은 도 3에서 확인할 수 있으며, 상용화된 심장 세포 모델 생성 장치나 프로그램 등을 이용하여 구현할 수 있다. 모델링부(10)가 구현한 환자의 심장 세포 모델은 후술할 모의 활동 전위 맵을 생성하는데 이용된다.
The modeling unit 10 implements the patient's heart as a cell model. Specifically, it embodies a virtual heart composed of myocardial cells that the heart contains. The cell model of the implemented patient's heart can be found in FIG. 3, and can be implemented using a commercially available cardiac cell model generation device or a program. The cardiac cell model of the patient implemented by the modeling unit 10 is used to generate a simulated action potential map to be described later.

룩업 테이블 생성부(20)는 이온채널 게이팅 변수 중 일부를 룩업 테이블(Lookup Table)로 생성한다. 구체적으로 모델링부(10)가 구현한 환자의 심장 세포 모델로부터 산출한 도 4와 도 5에 도시된 바와 같은 세포막 전위 함수 그래프를 이용한다. 도 4에는 세포막 전위의 범위가 -100mV 내지 50mV인 이온채널 게이트 d와 f에 대한 정상 상태 완화 변수(f∞) 그래프가, 도 5에는 동일한 세포막 전위에서 이온채널 게이트 d와 f에 대한 시간 상수(τf, τd) 그래프가 도시되어 있는 것을 확인할 수 있으며, 정상 상태 완화 변수와 시간 상수를 이용하여 심장 세포 모델의 이온채널 게이팅 변수를 하기 수학식 1을 통해 산출하고, 정상 상태 완화 변수와 시간 상수와 함께 룩업 테이블로 저장한다.
The lookup table generator 20 generates a lookup table of some of the ion channel gating variables. Specifically, a cell membrane potential function graph as shown in FIG. 4 and FIG. 5 calculated from the cardiac cell model of the patient implemented by the modeling unit 10 is used. 4 shows the steady-state relaxation parameter (f ∞ ) graph for the ion channel gates d and f with the cell membrane potential ranging from -100 mV to 50 mV. FIG. 5 shows the time constant for the ion channel gates d and f at the same cell membrane potential τ f , τ d ). The ion channel gating parameters of the cardiac cell model are calculated using Equation (1) using the steady-state relaxation parameter and the time constant, and the steady-state relaxation parameter and time It is stored as a lookup table with constants.

Figure 112015002532046-pat00005
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여기서, x는 이온채널 게이팅(Gating) 변수, Vm은 세포의 막 전위, x∞는 세포의 막 전위에 대한 함수인 정상 상태 완화 변수, τx는 세포막 전위에 대한 함수인 시간 상수이다. 또한, 수학식에 포함된 이온채널 게이팅 변수인 x는 일반적인 게이팅 변수를 의미하는 것으로서 실제로는 도 4와 도 5에 도시된 이온채널 게이트 d와 f에 대한 게이팅 변수뿐만 아니라 다양한 이온채널 게이트의 게이팅 변수가 삽입될 수 있다. 또한, 상기 수학식 1은 모든 이온채널 게이트에 적용되지 않을 수도 있으며, 경우에 따라 상기 수학식 1과 유사한 수학식이 이용될 수도 있다. 상기 수학식 1 또는 이와 유사한 수학식에 대해서는 공지된 논문인 Courtemanche M, Ramirez RJ, Nattel S. Ionic targets for drug therapy and atrial fibrillation-induced electrical remodeling: insights from a mathematical model. Cardiovasc Res. 1999;42:477-489에 기재되어 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.Where x is an ion channel gating variable, V m is the membrane potential of the cell, x ∞ is a steady-state relaxation parameter that is a function of the cell membrane potential, and τ x is a time constant that is a function of the cell membrane potential. In addition, the ion channel gating variable x included in the equation means a general gating variable. Actually, the gating parameters for the ion channel gates d and f shown in FIGS. 4 and 5, as well as the gating parameters Can be inserted. Equation (1) may not be applied to all ion channel gates, and in some cases, a formula similar to Equation (1) may be used. The above-mentioned equation (1) or similar mathematical formulas are known from Courtemanche M, Ramirez RJ, Nattel S. Ionic targets for drug therapy and atrial fibrillation-induced electrical remodeling: insights from a mathematical model. Cardiovasc Res. 1999; 42: 477-489, and thus a detailed description thereof will be omitted.

룩업 테이블 생성부(20)가 상기 수학식을 통해 개별적인 이온채널 게이트별 게이팅 변수를 산출한 후에는, 이를 룩업 테이블로 생성하여 정상 상태 완화 변수및 시간 상수와 함께 저장한다. 도 6을 참조하면 생성된 룩업 테이블의 개략적인 모습을 확인할 수 있으며, 세포막 전위의 간격을 0.01mV로 설정하여 게이팅 변수, 정상 상태 완화 변수 및 시간 상수의 값이 저장되어 있다. 그러나 이는 하나의 실시 예이며, 세포막 전위의 간격을 자유롭게 설정 가능함은 물론이고, 이온채널 게이트 d와 f뿐만 아니라, 다양한 이온채널 게이트들에 대한 게이팅 변수, 정상 완화 변수 및 시간 상수의 값이 함께 저장될 수 있음은 물론이다. After the look-up table generating unit 20 calculates gating variables for individual ion channel gates through the above equation, it generates a look-up table and stores it together with the steady state relaxation variables and time constants. Referring to FIG. 6, a schematic view of the generated look-up table is shown. The gating parameter, the steady state relaxation parameter, and the time constant value are stored by setting the cell membrane potential interval to 0.01 mV. However, this is an embodiment, and it is possible to freely set the interval of the cell membrane potential, and the gating variable, the normal relaxation variable and the time constant value for the various ion channel gates as well as the ion channel gates d and f are stored Of course.

상기 설명한 정상 상태 완화 변수와 시간 상수를 이용한 게이팅 변수의 산출 및 룩업 테이블로의 저장은 룩업 테이블 생성부(20)가 개별적인 세포막 전위별 정상 상태 완화 변수와 시간 상수를 개별적인 GPU(Graphic Processing Unit) 스레드(Thread)에서 계산하여 범용 GPU 메모리에 저장한다. 여기서 스레드(Thread)란 컴퓨터 프로그램 수행 시 프로세스 내부에 존재하는 수행 경로를 의미하는 것으로서, 일련의 실행 코드라 할 수 있고 실제 작업을 담당한다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 룩업 테이블 생성부(20)는 세포막 전위가 -90mV인 경우의 정상 상태 완화 변수와 시간 상수를 이용하여 산출한 게이팅 변수는 스레드 1이 담당하게 하고, 세포막 전위가 -89.99mV인 경우의 정상 상태 완화 변수와 시간 상수를 이용하여 산출한 게이팅 변수는 스레드 2가 담당하게 하여, 최종적으로 범용 GPU 메모리에 저장할 수 있다. 또한, 정상 상태 완화 변수와 시간 상수를 이용하여 산출한 게이팅 변수는 세포막 전위 별로 개별적인 스레드가 GPU 병렬 처리를 통해 동시에 산출한다. 따라서 룩업 테이블의 신속한 생성 및 저장이 가능하고, 후술할 모의 활동 전위 맵 생성 시간이 단축될 수 있다. The calculation of the gating variables using the steady-state relaxation variables and the time constants described above and the storage of the gating variables into the look-up table are performed by the look-up table generator 20 using individual GPU (Graphic Processing Unit) threads (Thread) and stores it in general-purpose GPU memory. Here, a thread means a execution path existing in a process when a computer program is executed, and it can be called a series of execution codes and is responsible for actual work. For example, as shown in FIG. 6, the look-up table generator 20 allows the thread 1 to take a gating variable calculated using the steady-state relaxation parameter and the time constant when the cell membrane potential is -90 mV, The gating variable calculated using the steady state relaxation parameter and the time constant when the potential is -89.99 mV can be held by the thread 2 and finally stored in the general purpose GPU memory. In addition, gating variables calculated using steady-state relaxation variables and time constants are calculated simultaneously by GPU parallel processing of individual threads according to cell membrane potential. Therefore, the lookup table can be quickly created and stored, and the simulated action potential map generation time to be described later can be shortened.

세포 산출부(30)는 룩업 테이블 생성부(20)가 생성하여 저장한 룩업 테이블을 이용하여 세포 모델로 구현된 환자 심장의 모든 지점에서의 활동전위를 산출한다. 이 경우, 세포 산출부(30)는 세포 모델로 구현된 환자 심장이 포함하는 개별적인 세포들을 복수의 스레드 또는 블락(Block)으로 병렬화(GPU 병렬 처리)하여 동시에 산출한다. 이 역시 후술할 모의 활동 전위 맵 생성 시간을 단축 시키는데 이바지할 수 있다. The cell calculating unit 30 calculates the action potentials at all points of the patient's heart, which are implemented in the cell model, using the lookup table generated and stored by the lookup table generating unit 20. [ In this case, the cell calculation unit 30 concurrently calculates (GPU parallel processing) the individual cells included in the patient's heart, which is implemented in the cell model, into a plurality of threads or blocks. This can also contribute to shortening the generation time of the simulation action potential map, which will be described later.

한편, 활동전위는 룩업 테이블에 저장된 게이팅 변수를 이용하여 산출한다. 이는 공지된 논문 Courtemanche, M., Ramirez, R. J., & Nattel, S. (1998). Ionic mechanisms underlying human atrial action potential properties: insights from a mathematical model. The American Journal of Physiology, 290(1), 301-321에 개시된 내용으로써, 사람의 심방 심근세포의 수학적 모델은 여러 종류가 있기 때문에, 반드시 상기 논문에 개시된 내용에 한정할 필요는 없으며, 경우에 따라 다양한 방법을 통해 활동전위를 산출할 수 있다. 그러나 본 명세서에서는 상기 논문에 개시된 하기 수학식 2를 통해 활동전위를 산출하는 것을 설명하도록 한다.
On the other hand, the action potential is calculated using a gating variable stored in the look-up table. This is known from Courtemanche, M., Ramirez, RJ, & Nattel, S. (1998). Ionic mechanisms underlying human atrial action potential properties: insights from a mathematical model. As described in The American Journal of Physiology , 290 (1) , 301-321, since there are many kinds of mathematical models of human atrial myocardial cells, it is not necessarily limited to the contents disclosed in the above paper, The action potential can be calculated by various methods. However, in this specification, it is explained that the action potential is calculated through the following equation (2) disclosed in the above-mentioned paper.

Figure 112015002532046-pat00006
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여기서, Vm은 세포의 막 전위, Iion은 세포의 탈분극에 관여하는 이온 전류 모두를 합친 알짜 이온 전류의 크기, Ist는 전기자극 전류의 크기로 세포에 인위적으로 전기자극을 가할 때 0이 아닌 값을 갖으며, Cm은 세포의 축전 용량이다. 한편, Iion은 구체적으로 INa, IK1, Ito, IKr, IKs, ICa ,L, IP,Ca, INaK, INaCa, Ib ,Na, Ib ,Ca 이온 전류를 모두 합친 값이며, 각각의 이온 전류를 산출함에 있어서 룩업 테이블에 저장된 게이팅 변수를 이용하고, 산출 방법 역시 상기 논문에 개시되어 있으므로 자세한 설명은 생략하도록 한다. 따라서, 세포 산출부(30)를 통해 알짜 이온 전류의 크기와 심근세포의 활동전위를 산출할 수 있다.
V m is the membrane potential of the cell, I ion is the magnitude of the net ion current combined with all the ion currents involved in depolarization of the cell, and I st is the magnitude of the electrical stimulation current, which is zero when the cell is artificially stimulated And Cm is the capacitance of the cell. On the other hand, I ion is specifically All of the I Na, I K1, I to, I Kr, I Ks, I Ca, L, I P, Ca, I NaK, I NaCa, I b, Na, I b, Ca ion current is the sum value, and each A gating parameter stored in the lookup table is used in calculating the ion current, and a calculation method is also disclosed in the above paper, so a detailed description thereof will be omitted. Therefore, it is possible to calculate the size of the net ion current and the action potential of the myocardial cell through the cell calculating unit 30.

전도 산출부(40)는 세포 모델로 구현된 환자 심장이 포함하는 개별적인 세포 중 어느 하나의 세포에서 이웃 세포로 전파되는 전기 신호를 산출한다. 구체적으로 세포 모델로 구현된 환자 심장을 도 7과 같이 메쉬(Mesh)로 분할하여 유한 요소법(FEM, Finite Elements Method)을 통해 산출한다. 여기서 유한 요소법이란 대상 물체를 유한개의 요소로 분할하여 각각의 영역에 대한 계산을 해나가는 수학적인 계산수법으로써, 전도 산출부(40)의 경우 메쉬로 환자 심장의 세포 모델을 분할하고, 하기와 같은 수학식 3에 의해 전기 신호를 산출한다.The conduction calculation unit 40 calculates an electrical signal propagated from any one of the individual cells contained in the patient's heart embodied in the cell model to the neighboring cells. Specifically, the patient heart embodied as a cell model is divided into meshes as shown in FIG. 7 and is calculated through finite element method (FEM). Here, the finite element method is a mathematical calculation method in which an object is divided into finite elements and calculation is performed for each region. In the case of the conduction calculation unit 40, the cell model of the patient's heart is divided by the mesh, The electric signal is calculated by Equation (3).

Figure 112015002532046-pat00007
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여기서, Vm은 세포의 막 전위, D는 세포 간 간극 연접을 나타내는 확산 계수 텐서, Iion은 세포 산출부에서 계산된 알짜 이온 전류, Cm은 세포의 축전 용량이다. 상기 수학식 역시 공지된 논문 Clayton RH, Holden AV. A method to quantify the dynamics and complexity of re-entry in computational models of ventricular fibrillation. Phys Med Biol 2002; 47: 225-38에 개시되어 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. 한편, 개별적인 세포 별 전기신호 역시 마찬가지로 개별적인 스레드가 GPU 병렬 처리를 통해 동시에 산출한다.Where V m is the membrane potential of the cell, D is the diffusion coefficient tensor representing intercellular gap junction, I ion is the net ion current calculated by the cell output unit, and C m is the storage capacity of the cell. The above equations can also be found in the well-known paper Clayton RH, Holden AV. A method to quantify the dynamics and complexity of re-entry in computational models of ventricular fibrillation. Phys Med Biol 2002; 47: 225-38, and therefore a detailed description thereof will be omitted. On the other hand, individual cell-specific electrical signals are also simultaneously generated by GPU parallel processing of individual threads.

또한, 상기 수학식 3대신, 근사값을 이용한 아래와 같은 수학식 4를 이용할 수도 있다.
Also, instead of Equation (3), Equation (4) using an approximate value may be used.

Figure 112015002532046-pat00008
Figure 112015002532046-pat00008

여기서, Vm, D, Iion, Cm은 상시 설명한 바와 같다. 수학식 3과의 차이점이 있다면, 수학식 4는 Surface Derivative를 이용하여 미분방정식으로 근사한 것이고, 수학식 3에 비해 GPU 병렬 처리가 용이하므로 보다 효율적일 수 있다.
Here, V m , D, I ion , and C m are as described above. If there is a difference from Equation (3), Equation (4) is approximated by a differential equation using Surface Derivative and can be more efficient because GPU parallel processing is easier than Equation (3).

상기 설명한 모델링부(10), 룩업 테이블 생성부(20), 세포 산출부(30) 및 전도 산출부(40)에 의해 세포 모델로 구현된 환자 심장의 모든 지점에서의 활동전위와 이웃 세포로 전파되는 전기신호를 산출할 수 있으며, 이를 통해, 도 8과 같은 모의 활동전위 맵을 생성할 수 있으므로, 모델링부(10), 룩업 테이블 생성부(20), 세포 산출부(30) 및 전도 산출부(40)를 포함하여 모의 활동전위 맵 생성부(50)라 한다. 도 8을 참조하면, 세포 모델로 구현된 환자 심장의 모든 지점에서의 개별적인 활동전위와 이웃 세포로부터 전파 받은 전기신호에 의한 심장의 활동전위가 색을 달리하여 표시된 것을 확인할 수 있다. 활동전위가 가장 높은 경우(20mV) 붉은색으로 표시되며, 반대로 활동전위가 가장 낮은 경우(-90mV) 파란색으로 표시되므로, 표시된 색을 확인하면 환자 심장의 어느 지점에서 전기자극이 잘 만들어지지 못하거나, 자극의 전달이 제대로 이루어지지 않는지 확인할 수 있으며, 고주파 전극 도자 절제 시술의 시술 부위를 용이하게 결정할 수 있다. 또한, 모의 활동전위 맵은 모의 부정맥 절제 시술 장치에도 이용되어 가상의 심방 모델상에 모의 절제 시술을 수행하여 모의 절제 시술의 결과를 판단할 수도 있다. 이 경우, 모의 활동전위 맵 생성부(50)는 GPU 병렬 처리를 통해 개별적인 스레드가 활동전위와 전기신호를 신속하게 산출하므로 모의 절제 시술 속도 역시 빨라질 수 있는 효과가 있다. 한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치(100)는 상기 설명한 모의 활동전위 맵뿐만 아니라, CFAE ablation을 진행하기 위한 CFAE 맵도 생성할 수 있다. 이는 CFAE 맵 생성부가 담당하며, 이하 자세히 설명하기로 한다.
The action potentials at all points of the patient's heart, which are implemented in a cell model by the above-described modeling unit 10, look-up table generating unit 20, cell calculating unit 30 and conduction calculating unit 40, 8, the modeling unit 10, the look-up table generating unit 20, the cell calculating unit 30, and the conduction calculating unit 30, And a simulated action potential map generation unit 50 including the simulated action potential map generation unit 40. [ Referring to FIG. 8, it can be seen that the individual action potentials at all points of the patient's heart embodied in the cell model and the heart's action potentials due to electrical signals propagated from neighboring cells are displayed in different colors. In the case of the highest activity potential (20mV), it is displayed in red color. Conversely, the lowest activity potential (-90mV) is displayed in blue. , It is possible to confirm whether or not the stimulation is transmitted properly, and the treatment site of the high frequency electrode ceramic ablation procedure can be easily determined. The simulated action potential map may also be used in a simulated arrhythmia ablation procedure device to perform simulated ablation procedures on a virtual atrial model to determine the results of the simulated ablation procedure. In this case, the simulated action potential map generating unit 50 can speed up the simulated ablation process speed because the individual threads quickly calculate the action potential and the electric signal through the GPU parallel processing. Meanwhile, the map generating apparatus 100 for the simulated arrhythmic electrode ablation procedure according to an embodiment of the present invention can generate not only the simulated action potential map described above, but also a CFAE map for performing CFAE ablation. The CFAE map generator is responsible for this, and will be described in detail below.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치(100)가 포함하는 CFAE 맵 생성부(90)의 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a CFAE map generation unit 90 included in a map generation apparatus 100 for a simulated arrhythmia electrode cerclage procedure according to an embodiment of the present invention.

CFAE 맵 생성부(90)는 모의 전극도 산출부(60)를 포함하며, 필터링부(70)와 순환주기 산출부(80)를 더 포함할 수 있다.
The CFAE map generating unit 90 may further include a simulated electrode diagram calculating unit 60 and may further include a filtering unit 70 and a circulation period calculating unit 80.

모의 전극도 산출부(60)는 모델링부(10)가 구현한 환자 심장의 세포 모델의 모든 지점에 둘 이상의 전극을 포함하는 모의 전극 도자를 가상으로 배치하여 모의 전극 도자가 포함하는 전극에서 기록된 전위의 차인 모의 전극도(Electrogram, EGM)을 산출한다. 여기서 모의 전극 도자는 둘 이상의 전극을 포함하며, 도 10과 같은 대한민국 등록특허공보 제10-1443156호(2014.09.16)에 기재된 고유의 모의 전극 도자를 사용할 수도 있다. 이 경우 해당 모의 전극 도자를 가상으로 구현해야 할 것이다. The simulation electrode calculating unit 60 virtually arranges a simulated electrode electrode containing two or more electrodes at all points of the cell model of the patient's heart embodied by the modeling unit 10, And calculates a simulated electrode diagram (Electrogram, EGM) which is a difference of the potential. Here, the simulated electrode ceramics includes two or more electrodes, and a unique simulated electrode ceramics described in Korean Patent Registration No. 10-1443156 (2014.09.16) as shown in Fig. 10 may be used. In this case, the simulated electrode ceramic should be implemented virtually.

도 11을 참조하면, 모의 전극 도자가 세포 모델로 구현된 환자 심장의 3 지점에 배치되어 모의 전극도를 산출하는 모습을 확인할 수 있다. 그러나 도 11에 배치된 3개의 모의 전극 도자는 하나의 실시 예일 뿐이며, 세포 모델로 구현된 환자 심장의 모든 지점에 모의 전극 도자를 배치하여 모의 전극도를 산출할 수 있음은 물론이다. 한편, 모의 전극 도자 하나마다 각각 개별적인 스레드가 배정되어 GPU 병렬 처리를 통해 모의 전극도를 동시에 산출할 수 있다. 아울러, 모의 전극도 산출을 위한 활동전위는 모의 활동 전위 맵 생성부(50)에서 산출한 모의 활동전위를 이용할 수 있고, 실험이나 임상을 통해 측정한 활동전위를 이용할 수도 있을 것이다.
Referring to FIG. 11, it can be seen that the simulated electrode ceramic is disposed at three points of the patient's heart, which is embodied as a cell model, to calculate the simulated electrode figure. However, it is needless to say that the three simulated electrode electrodes arranged in FIG. 11 are only one embodiment, and the simulated electrode diagram can be calculated by disposing a simulated electrode electrode at every point of the patient's heart implemented with the cell model. On the other hand, individual threads are assigned to each of the simulated electrode ceramics, and the simulated electrode diagram can be simultaneously calculated through GPU parallel processing. In addition, the action potential for calculating the simulated electrode potential may be the simulated action potential calculated by the simulated action potential map generation unit 50, and may use the action potential measured through experiments or clinical tests.

필터링부(70)는 모의 전극도 산출부(60)가 산출한 모의 전극도 중에서, 일정 주파수 범위 내의 모의 전극도만을 필터링할 수 있다. 구체적으로 세포 모델로 구현된 환자 심장의 모든 지점에서 산출된 모의 전극도를 복수의 스레드 또는 블락(Block)으로 병렬화(GPU 병렬 처리)하고, 주파수의 범위를 조건으로 설정하여 조건에 부합하는 모의 전극도만을 동시에 필터링할 수 있다. The filtering unit 70 can filter only the simulated electrode diagram within a certain frequency range among the simulated electrode graphs calculated by the simulated electrode graph calculating unit 60. [ Specifically, the simulated electrode map generated at every point of the patient's heart, which is implemented as a cell model, is parallelized (GPU parallel processing) by a plurality of threads or blocks, and a simulated electrode You can filter the tones simultaneously.

순환주기 산출부(80)는 필터링부(70)에서 필터링된 일정 주파수 범위 내의 모의 전극도에 대한 순환주기(Cycle Length, CL)를 산출한다. 도 12를 참조하면, 필터링된 모의 전극도에서 순환주기를 산출하는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로 공지된 논문인 Park, J. H., Park, S. W., Kim, J. Y., Kim, S. K., Jeoung, B., Lee, M.-H., Pak, H.-N. (2010). Characteristics of Complex Fractionated Atrial Electrogram in the Electroanatomically Remodeled Left Atrium of Patients With Atrial Fibrillation. Circulation Journal, 74(8), 1557-1563에 개시된 방법을 이용한다. Refractory period가 40ms, 진폭이 15ms, 노이즈 레벨이 1mV인 도 12을 기준으로 설명하면, 그래프에서 붉은색으로 표시된 점들의 평균이 순환주기에 해당한다. 아울러 붉은색 점의 표시는 일정한 조건을 기준을 만족시켜야 하는데, 우선 그래프에 나타난 이웃한 극대점과 극소점 사이 중 가장 큰 음의 기울기를 갖는 지점을 표시하며, 이웃한 극대점과 극소점의 전위차가 노이즈 레벨보다 작다면 표시한 지점을 삭제한다. 또한, 이웃한 극대점과 극소점의 시간 간격이 진폭보다 큰 경우 역시 표시한 지점을 삭제하며, 이전에 표시한 점과 시간 간격이 Refractory Period보다 작은 경우에도 표시한 지점을 삭제한다. 이를 통해 최종적으로 표시된 점들에 대한 평균이 순환주기로 산출된다. 순환주기의 산출 역시 GPU 병렬 처리를 통해 동시에 산출될 수 있다.
The circulation period calculating unit 80 calculates a cycle length (CL) for the simulated electrode diagram within the predetermined frequency range filtered by the filtering unit 70. [ Referring to FIG. 12, it is confirmed that the circulation period is calculated in the filtered simulated electrode diagram. Specifically, a known paper, Park, JH, Park, SW, Kim, JY, Kim, SK, Jeoung, B., Lee, M.-H., Pak, H.-N. (2010). Characteristics of Complex Fractionated Atrial Electrogram in the Electroanatomically Remodeled Left Atrium of Patients with Atrial Fibrillation. Circulation Journal , 74 (8), 1557-1563. Referring to FIG. 12 where the refractory period is 40 ms, the amplitude is 15 ms, and the noise level is 1 mV, the average of the points indicated by red in the graph corresponds to the cycle period. In addition, the red dot must satisfy a certain condition. First, the point having the largest negative slope between the neighboring maximum points and the minimum points shown on the graph is displayed. The potential difference between the neighboring maximum points and the minimum points is the noise If it is smaller than the level, delete the marked point. Also, if the time interval between the neighboring maxima and minima is larger than the amplitude, the displayed point is also deleted. Even if the previously displayed point and time interval are smaller than the Refractory Period, the displayed point is deleted. Whereby the average of the finally displayed points is calculated as a cyclic period. Calculation of the cycle period can also be computed simultaneously through GPU parallel processing.

상기 설명한 모의 전극도 산출부(60), 필터링부(70) 및 순환주기 산출부(80)에 의해 세포 모델로 구현된 환자 심장의 모든 지점에서의 순환주기를 산출할 수 잇으며, 이를 통해 도 13과 같은 CFAE 맵을 생성할 수 있으므로, 모의 전극도 산출부(60), 필터링부(70) 및 순환주기 산출부(80)를 포함하여 CFAE 맵 생성부(90)라 한다. 도 13을 참조하면 CFAE 맵이 세포 모델로 구현된 환자의 심장을 순환주기 별로 색상을 달리하여 표시한 것을 확인할 수 있다. 이러한 CFAE 맵은 산출된 순환주기를 3D 맵핑(Mapping)하여 부정맥을 일으키는 전기 파동 회오리(로터)의 양상을 표시할 수 있으며, 일반적으로 순환주기가 120mS 미만인 부분을 병소로 정의하여 모의 전극 도자 시술를 수행하는데 이용할 수 있다.
The above-described simulated electrode can be calculated by the calculating unit 60, the filtering unit 70, and the circulation period calculating unit 80 at every point of the patient's heart, which is implemented in a cell model, 13, a simulated electrode is also referred to as a CFAE map generation unit 90 including a calculation unit 60, a filtering unit 70, and a circulation period calculation unit 80. [ Referring to FIG. 13, it can be seen that the heart of the patient, in which the CFAE map is implemented as a cell model, is displayed in different colors for each cycle. Such a CFAE map can display the aspect of an electric wave whirl rotor (rotor) that causes arrhythmia by mapping the calculated circulation period to 3D. Generally, a portion having a circulation period of less than 120 mS is defined as a lesion, and a simulated electrode ceramic operation is performed .

상기 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치(100)는 모의 활동 전위 맵과 CFAE 맵을 생성하는데 필요한 모든 요소들을 개별적인 스레드가 GPU 병렬 처리를 통해 동시에 산출하므로, 모의 활동 전위 맵과 CFAE 맵이 신속하게 생성될 수 있는 효과가 있다. 따라서 이를 이용한 모의 부정맥 절제 시술 장치의 시술 속도 역시 빨라질 수 있으며, 실제 고주파 전극 도자 절제 시술의 시행 전 결과를 신속하게 진단, 예측할 수 있다. 도 14를 참조하면, 본 발명을 이용한 모의 전극 도자 시술 소요 시간이 기존 CPU 병렬 처리 기술에 비하며 압도적으로 단축된 것을 확인할 수 있다. The map generating apparatus 100 for the simulated arrhythmic electrode ablation procedure according to an embodiment of the present invention simultaneously calculates all the elements necessary for generating the simulated action potential map and the CFAE map through GPU parallel processing of individual threads , The simulated action potential map and the CFAE map can be generated quickly. Therefore, it is possible to speed up the procedure of the simulated arrhythmia ablation device and to quickly diagnose and predict the results before the actual radiofrequency electrode ablation. Referring to FIG. 14, it can be confirmed that the time required for the simulated electrode ceramic processing using the present invention is overwhelmingly shortened compared to the conventional CPU parallel processing technique.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치(100)는, 카테고리는 상이하지만, 본 발명의 일 실시 예에 따른 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치(100)와 실질적으로 동일한 특징을 포함하는 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성방법법으로 구현할 수 있다. 이하, 도 15를 참조하여 설명하기로 한다.
Meanwhile, the map generating apparatus 100 for performing the arteriolar-arrhythmia electrode excision procedure according to an embodiment of the present invention may be applied to a map generating apparatus 100 for performing a simulated arrhythmic electrode ablation procedure according to an embodiment of the present invention, A method of generating a map for a simulated arrhythmia electrode excision procedure including substantially the same characteristics as the simulated arrhythmia electrode 100 can be implemented. The following description will be made with reference to Fig.

우선, 모델링부(10)가 환자의 심장을 세포 모델로 구현한다(S210). 구체적으로 심장이 포함하는 심근 세포들로 이루어진 가상의 심장을 구현하며, 구현된 환자 심장의 세포 모델은 도 3에서 확인할 수 있다. 한편, 모델링부(10)는 상용화된 심장 세포 모델 생성 장치나 프로그램 등을 포함할 수 있다.
First, the modeling unit 10 implements the patient's heart as a cell model (S210). Specifically, the cardiac model of the embodied heart of the patient is shown in FIG. 3, which embodies a hypothetical heart composed of myocardial cells including the heart. Meanwhile, the modeling unit 10 may include a commercially available cardiac cell model generation device, a program, and the like.

모델링부(10)에 의해 환자 심장의 세포 모델이 구현되었다면, 룩업 테이블 생성부(20)가 이온채널 게이팅 변수 중 일부를 룩업 테이블로 생성한다(S220). 구체적으로 모델링부(10)가 구현한 환자의 심장 세포 모델로부터 산출한 도 4와 도 5에 도시된 바와 같은 세포막 전위 함수 그래프를 이용하며, 정상 상태 완화 변수와 시간 상수를 이용하여 심장 세포 모델의 이온채널 게이팅 변수를 상기 수학식 1을 통해 산출하고 이를 룩업 테이블로 생성하여 정상 상태 완화 변수및 시간 상수와 함께 저장한다. 아울러 정상 상태 완화 변수와 시간 상수를 이용하여 산출한 게이팅 변수는 세포막 전위 별로 개별적인 스레드가 GPU 병렬 처리를 통해 동시에 산출하고, 생성된 룩업 테이블은 GPU 메모리에 저장된다.
If the cell model of the patient's heart is implemented by the modeling unit 10, the lookup table generating unit 20 generates a lookup table of some of the ion channel gating variables (S220). Specifically, using the cell membrane potential function graph as shown in FIG. 4 and FIG. 5 calculated from the cardiac cell model of the patient implemented by the modeling unit 10, using the steady state relaxation parameter and the time constant, The ion channel gating variable is calculated through Equation (1) above, and it is generated as a lookup table and stored together with the steady state relaxation variable and the time constant. In addition, the gating variables calculated using the steady state relaxation variables and time constants are calculated simultaneously by GPU parallel processing for individual threads according to the cell membrane potential, and the generated lookup table is stored in the GPU memory.

이후, 세포 산출부(30)가 룩업 테이블을 이용하여 세포 모델로 구현된 환자 심장의 모든 지점에서 활동전위를 산출한다(S230). 여기서 활동전위는 룩업 테이블에 저장된 게이팅 변수를 이용하여 상기 수학식 2에 따라 산출할 수 있으며, 마찬가지로 복수의 스레드 또는 블락(Block)으로 병렬화(GPU 병렬 처리)하여 동시에 산출할 수 있다. 아울러 세포 산출부(30)를 통해 알짜 이온 전류의 크기까지 산출할 수 있다.
Thereafter, the cell calculating unit 30 calculates the action potential at all points of the patient's heart, which is implemented in the cell model using the look-up table (S230). Here, the action potential can be calculated according to Equation (2) using a gating variable stored in the lookup table, and can be parallelized (GPU parallel processing) by a plurality of threads or blocks in parallel and can be calculated at the same time. In addition, the size of the net ion current can be calculated through the cell calculating unit 30.

활동전위가 산출되면, 전도 산출부(40)가 세포 모델로 구현된 환자의 심자잉 포함하는 세포 모델 중 어느 하나의 세포 모델에서 이웃 세포 모델로 전파되는 전기신호를 산출한다(S240). 구체적으로 세포 모델로 구현된 환자 심장을 도 7과 같이 메쉬(Mesh)로 분할하여 유한 요소법(FEM, Fenite Elements Method)을 통해 산출하며, 상기 수학식 3을 이용한다. 아울러, 상기 수학식 3대신, 근사값을 이용한 아래와 같은 수학식 4를 이용할 수도 있으며, 개별적인 세포 별 전기신호 역시 개별적인 스레드가 GPU 병렬 처리를 통해 동시에 산출할 수 있다.
When the action potential is calculated, the conduction calculating unit 40 calculates an electric signal propagated from the cell model of any of the cell models including the patient's heart-shaped cell model to the neighboring cell model (S240). Specifically, a patient's heart, which is embodied as a cell model, is divided into meshes as shown in FIG. 7, and is calculated through a FEM (Fenite Elements Method). Alternatively, instead of Equation (3), Equation (4) using an approximate value may be used, and individual electric signals for individual cells may be simultaneously calculated through GPU parallel processing.

상기 설명한 S210 내지 S240 단계에 의해 모의 활동 전위 맵이 생성되며, 이는 도 8에서 확인할 수 있다. 도 8을 참조하면, 세포 모델로 구현된 환자 심장의 모든 지점에서의 개별적인 활동전위와 이웃 세포로부터 전파 받은 전기신호에 의한 심장의 활동전위가 색을 달리하여 표시된 것을 확인할 수 있다. 활동전위가 가장 높은 경우(20mV) 붉은색으로 표시되며, 반대로 활동전위가 가장 낮은 경우(-90mV) 파란색으로 표시되므로, 표시된 색을 확인하면 환자 심장의 어느 지점에서 전기자극이 잘 만들어지지 못하거나, 자극의 전달이 제대로 이루어지지 않는지 확인할 수 있으며, 고주파 전극 도자 절제 시술의 시술 부위를 용이하게 결정할 수 있다. 또한, 모의 활동전위 맵은 모의 부정맥 절제 시술 장치에도 이용되어 가상의 심방 모델상에 모의 절제 시술을 수행하여 모의 절제 시술의 결과를 판단할 수도 있다. 이하, S250 내지 S270 단계를 통해 CFAE 맵을 생성하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.
The simulated action potential map is generated by the above-described steps S210 to S240, which can be confirmed in FIG. Referring to FIG. 8, it can be seen that the individual action potentials at all points of the patient's heart embodied in the cell model and the heart's action potentials due to electrical signals propagated from neighboring cells are displayed in different colors. In the case of the highest activity potential (20mV), it is displayed in red color. Conversely, the lowest activity potential (-90mV) is displayed in blue. , It is possible to confirm whether or not the stimulation is transmitted properly, and the treatment site of the high frequency electrode ceramic ablation procedure can be easily determined. The simulated action potential map may also be used in a simulated arrhythmia ablation procedure device to perform simulated ablation procedures on a virtual atrial model to determine the results of the simulated ablation procedure. Hereinafter, a method of generating the CFAE map through steps S250 to S270 will be described.

우선, 모의 전극도 산출부(60)가 세포 모델로 구현된 환자 심장의 모든 지점에 둘 이사의 전극을 포함하는 모의 전극 도자를 배치하고, 모의 전극 도자가 포함하는 둘 이상의 전극에서 기록된 전위의 차인 모의 전극도(Electrogram, EGM)를 산출한다(S250). 여기서 모의 전극 도자는 둘 이상의 전극을 포함하며, 도 10과 같은 대한민국 등록특허공보 제10-1443156호(2014.09.16)에 기재된 고유의 모의 전극 도자를 사용할 수도 있다. 한편, 모의 전극 도자 하나마다 각각 개별적인 스레드가 배정되어 GPU 병렬 처리를 통해 모의 전극도를 동시에 산출할 수 있으며, 모의 전극도 산출을 위한 활동전위는 모의 활동 전위 맵 생성부(50)에서 산출한 모의 활동전위를 이용할 수 있고, 실험이나 임상을 통해 측정한 활동전위를 이용할 수도 있을 것이다.
First, the simulated electrode calculating unit 60 arranges a simulated electrode catheter including electrodes of two displacements at all points of the patient's heart, which is implemented as a cell model, and the simulated electrode potentials of two or more electrodes (Electrogram, EGM), which is a difference between the electrodes, is calculated (S250). Here, the simulated electrode ceramics includes two or more electrodes, and a unique simulated electrode ceramics described in Korean Patent Registration No. 10-1443156 (2014.09.16) as shown in Fig. 10 may be used. On the other hand, an individual thread is assigned to each of the simulated electrode ceramics, so that the simulated electrode diagram can be simultaneously calculated through the GPU parallel processing, and the action potential for calculating the simulated electrode can be calculated by the simulated action potential map generator 50 Activity potentials can be used and activity potentials measured through experiments or clinics may be used.

이후, 필터링부(70)가 모의 전극도 산출부(60)가 산출한 모의 전극도 중에서, 일정 주파수 범위 내의 모의 전극도만을 필터링하고(S260), 순환주기 산출부(80)가 필터링부(70)에서 필터링된 일정 주파수 범위 내의 모의 전극도에 대한 순환주기(Cycle Length, CL)를 산출하고, 이를 이용하여 CFAE 맵을 생성한다(S270). 도 12를 참조하면, 필터링된 모의 전극도에서 순환주기를 산출하는 것을 확인할 수 있으며, 공지된 논문인 Park, J. H., Park, S. W., Kim, J. Y., Kim, S. K., Jeoung, B., Lee, M.-H., Pak, H.-N. (2010). Characteristics of Complex Fractionated Atrial Electrogram in the Electroanatomically Remodeled Left Atrium of Patients With Atrial Fibrillation. Circulation Journal, 74(8), 1557-1563에 개시된 방법을 이용한다. 한편, 도 13을 참조하면 생성된 CFAE 맵을 확인할 수 있으며, 순환주기 별로 색상을 달리하여 표시한다. CFAE 맵은 산출된 순환주기를 3D 맵핑(Mapping)하여 부정맥을 일으키는 전기 파동 회오리(로터)의 양상을 표시할 수 있으며, 일반적으로 순환주기가 120mS 미만인 부분을 병소로 정의하여 모의 전극 도자 시술를 수행하는데 이용할 수 있다. 필터링부(70)에 의해 수행되는 S260 단계와 순환주기 산출부(80)에 의해 수행되는 S270 단계 모두 GPU 병렬 처리를 통해 이루어진다.
Thereafter, the filtering unit 70 filters only the simulated electrode diagram within the predetermined frequency range from the simulated electrode diagram calculated by the simulated electrode diagram calculating unit 60 (S260), and the circulation period calculating unit 80 calculates the circulation period (Cycle Length) (CL) for the simulated electrode in the predetermined frequency range filtered by the filter unit (S270), and generates a CFAE map using the calculated Cycle Length (CL). 12, it can be confirmed that the circulation period is calculated in the filtered simulated electrode diagram. In the known paper, Park, JH, Park, SW, Kim, JY, Kim, SK, Jeoung, .-H., Pak, H.-N. (2010). Characteristics of Complex Fractionated Atrial Electrogram in the Electroanatomically Remodeled Left Atrium of Patients with Atrial Fibrillation. Circulation Journal , 74 (8), 1557-1563. Referring to FIG. 13, the generated CFAE map can be confirmed. The CFAE map can display the aspect of the electric wave torsion rotor (rotor) that causes arrhythmia by mapping the calculated circulation period to 3D. Generally, a portion having a circulation period of less than 120ms is defined as a lesion and a simulated electrode is performed Can be used. Both step S260 performed by the filtering unit 70 and step S270 performed by the cyclic period calculating unit 80 are performed through GPU parallel processing.

중복서술을 방지하기 위하여 자세히 기재하지는 않았지만, 상기 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성 장치(100)와 관련하여 상술한 특징들은 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성방법에도 당연히 유추되어서 적용될 수 있다. 또한, 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성방법은 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이러한 상태에서 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체에 저장되거나, 프로그램 제공 서버를 통해 배포될 수 있다.
Although not described in detail in order to avoid redundancy, the features described above with respect to the map generating device 100 for the simulated arrhythmic electrode ablation procedure are inherently applicable to the map generation method for the simulated arrhythmic electrode ablation procedure have. In addition, the map generation method for the simulated arrhythmic electrode ablation procedure may be implemented in the form of a program. In this state, the program for executing the program may be stored in a computer-readable recording medium on which the program is recorded, Can be distributed.

위에서 설명된 본 발명의 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
The embodiments of the present invention described above are disclosed for the purpose of illustration, and the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention.

100: 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술의 위한 맵 생성장치
10: 모델링부
20: 룩업 테이블 생성부
30: 세포 산출부
40: 전도 산출부
50: 모의 활동 전위 맵 생성부
60: 모의 전극도 산출부
70: 필터링부
80: 순환주기 산출부
90: CFAE 맵 생성부100: map generator for simulated arrhythmic electrode ablation
10: Modeling unit
20: Lookup table generating unit
30: Cell calculation unit
40:
50: simulated action potential map generating unit
60: simulated electrode degree calculating unit
70:
80: Circular cycle calculating section
90: CFAE map generating unit

Claims (18)

환자의 심장을 세포 모델로 구현하는 모델링부;
이온채널 게이팅(Gating) 변수 중 일부를 룩업 테이블(Lookup Table)로 생성하여 저장하는 룩업 테이블 생성부;
상기 생성된 룩업 테이블을 이용하여 상기 세포 모델로 구현된 환자 심장의 모든 지점에서의 활동전위를 산출하는 세포 산출부; 및
상기 세포 모델로 구현된 환자의 심장이 포함하는 세포 중 어느 하나의 세포 에서 이웃 세포로 전파되는 전기신호를 산출하는 전도 산출부;
를 포함하는 모의 활동전위 맵 생성부; 및
상기 세포 모델로 구현된 환자 심장의 모든 지점에 둘 이상의 전극을 포함하는 모의 전극 도자를 가상으로 배치하고, 상기 모의 전극 도자가 포함하는 둘 이상의 전극에서 기록된 전위의 차인 모의 전극도를 산출하는 모의 전극도 산출부;
를 포함하되,
상기 룩업 테이블 생성부는 상기 게이팅 변수를, 상기 세포 산출부는 상기 활동전위를, 상기 전도 산출부는 상기 전기신호를 각각 GPU(Graphic Processing Unit) 병렬 처리를 통해 산출하는 것을 특징으로 하는 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치
A modeling unit for implementing the patient's heart as a cell model;
A lookup table generating unit for generating and storing a part of the ion channel gating variables as a lookup table;
A cell calculation unit for calculating an action potential at all points of the patient's heart, which is implemented in the cell model using the generated look-up table; And
A conduction calculation unit for calculating an electrical signal propagated from one of the cells included in the heart of the patient to the neighboring cell;
A simulated action potential map generating unit including the simulated action potential map generating unit; And
A simulated electrode pattern having two or more electrodes disposed at virtually all points on the patient's heart embodied in the cell model and simulating a simulated electrode figure that is a difference in recorded potential between two or more electrodes included in the simulated electrode electrode An electrode diagram calculating unit;
, ≪ / RTI &
Wherein the lookup table generating unit calculates the gating variable, the cell calculating unit calculates the action potential, and the conduction calculating unit calculates the electrical signal through GPU (Graphic Processing Unit) parallel processing, respectively. Map generating device
제1항에 있어서,
상기 룩업 테이블 생성부는,
시간 상수 및 정상 상태 완화 변수를 이용하여 하기 수학식에 따라 게이팅 변수를 산출하고, 상기 산출된 게이팅 변수를 정상 상태 완화 변수 및 시간 상수와 함께 룩업 테이블로 생성하여 저장하는 것을 특징으로 하는 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치
Figure 112015002532046-pat00009

(여기서, x는 이온 채널 게이팅 변수, Vm은 세포의 막 전위, x∞는 정상 상태 완화 변수, τx는 시간 상수를 나타냄)
The method according to claim 1,
Wherein the look-
Calculating a gating variable according to the following equation using a time constant and a steady state relaxation parameter and generating and storing the calculated gating variable as a lookup table together with a steady state relaxation variable and a time constant, Map Generator for Ceramic Excision Procedure
Figure 112015002532046-pat00009

(Where x is the ion channel gating parameter, V m is the membrane potential of the cell, x ∞ is the steady state relaxation parameter, and τ x is the time constant)
제1항에 있어서,
상기 세포 산출부는,
하기 수학식에 따라 상기 세포 모델로 구현된 환자 심장의 모든 지점에서의 활동전위를 산출하는 것을 특징으로 하는 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치
Figure 112015002532046-pat00010

(여기서, Vm은 세포의 막 전위, Iion은 세포의 탈분극에 관여하는 이온 전류 모두를 합친 알짜 이온 전류의 크기, Ist는 전기자극 전류의 크기를 나타냄)
The method according to claim 1,
The cell calculating unit calculates,
And calculating an action potential at all points of the patient's heart implemented with the cell model according to the following equation: < EMI ID =
Figure 112015002532046-pat00010

(Where V m is the membrane potential of the cell, I ion is the magnitude of the net ion current combined with all of the ion currents involved in depolarization of the cell, and I st is the magnitude of the electrical stimulation current)
제1항에 있어서,
상기 전도 산출부는,
하기 수학식에 따라 상기 세포 모델로 구현된 환자의 심장이 포함하는 세포 중 어느 하나의 세포에서 이웃 세포로 전파되는 전기신호를 산출하는 것을 특징으로 하는 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치
Figure 112015002532046-pat00011

(여기서, Vm은 세포의 막 전위, D는 세포 간 간극 연접을 나타내는 확산 계수 텐서, Iion은 세포 계산부에서 계산된 알짜 이온 전류, Cm은 세포의 축전 용량을 나타냄)
The method according to claim 1,
Wherein the conduction calculating unit comprises:
Wherein the electric signal is propagated from one of the cells included in the heart of the patient, which is implemented in the cell model, to the neighboring cell according to the following equation: < EMI ID =
Figure 112015002532046-pat00011

(Where V m is the membrane potential of the cell, D is the diffusion coefficient tensor indicating the intercellular gap junction, I ion is the net ion current calculated by the cell calculation unit, and C m is the capacitance of the cell)
제1항에 있어서,
상기 전도 산출부는,
하기 수학식에 따라 상기 세포 모델로 구현된 환자의 심장이 포함하는 세포 중 어느 하나의 세포에서 이웃 세포로 전파되는 전기신호를 산출하는 것을 특징으로 하는 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치
Figure 112015002532046-pat00012

(여기서, Vm은 세포의 막 전위, D는 세포 간 간극 연접을 나타내는 확산 계수 텐서, Iion은 세포 계산부에서 계산된 알짜 이온 전류, Cm은 세포의 축전 용량을 나타냄)
The method according to claim 1,
Wherein the conduction calculating unit comprises:
Wherein the electric signal is propagated from one of the cells included in the heart of the patient, which is implemented in the cell model, to the neighboring cell according to the following equation: < EMI ID =
Figure 112015002532046-pat00012

(Where V m is the membrane potential of the cell, D is the diffusion coefficient tensor indicating the intercellular gap junction, I ion is the net ion current calculated by the cell calculation unit, and C m is the capacitance of the cell)
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전도 산출부는,
상기 세포 모델로 구현된 환자의 심장을 메쉬(Mesh)로 분할하여 유한 요소법(Finite Elements Method)를 통해 전기신호를 산출하는 것을 특징으로 하는 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치
The method according to claim 1,
Wherein the conduction calculating unit comprises:
A card generator for dividing the heart of a patient implemented in the cell model into a mesh and calculating an electrical signal through a finite element method;
제1항에 있어서,
상기 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치는,
상기 모의 전극도 산출부를 포함하는 CFAE(Complex Fractionated Atrial Electrogram) 맵 생성부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치
The method according to claim 1,
The map generating device for performing the simulated arrhythmia electrode ablation procedure comprises:
A CFAE (Complex Fractionated Atrial Electrogram) map generating unit including the simulated electrode map calculating unit;
Further comprising a map generating device for performing a simulated arrhythmia electrode excision procedure
제10항에 있어서,
상기 CFAE 맵 생성부는,
상기 모의 전극도 산출부가 산출한 모의 전극도 중에서, 일정 주파수 범위 내의 모의 전극도만을 필터링 하는 필터링부; 및
상기 필터링부에서 필터링된 모의 전극도의 순환주기(Cycle Length) 를 산출하는 순환주기 산출부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치
11. The method of claim 10,
Wherein the CFAE map generator comprises:
A filtering unit for filtering only the simulated electrode diagram within a predetermined frequency range among the simulated electrode graphs calculated by the simulated electrode graph calculating unit; And
A circulation period calculating unit for calculating a cycle length of the simulated electrode diagram filtered by the filtering unit;
Further comprising a map generating device for performing a simulated arrhythmia electrode excision procedure
제1항에 있어서,
상기 모의 전극도 산출부가 모의 전극도를 산출하기 위해 이용하는 활동전위는, 실험이나 임상을 통해 생성된 활동전위 맵에 포함된 활동 전위인 것을 특징으로 하는 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치
The method according to claim 1,
Wherein the action potential used by the calculation unit for calculating the simulated electrode level is the action potential included in the action potential map generated through experiments or clinics, and the map generating unit for the simulated arrhythmic electrode ablation procedure
제1항에 있어서,
상기 모의 전극도 산출부는,
상기 모의 전극도를 GPU 병렬 처리를 통해 산출하는 것을 특징으로 하는 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치
The method according to claim 1,
The simulated electrode deformation calculating unit may calculate,
Wherein the simulated electrode map is calculated through GPU parallel processing. 2. The map generating apparatus according to claim 1,
제11항에 있어서,
상기 필터링부는,
상기 모의 전극도를 GPU 병렬 처리를 통해 필터링 하는 것을 특징으로 하는 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치
12. The method of claim 11,
Wherein the filtering unit comprises:
Wherein the simulated electrode map is filtered through GPU parallel processing, and a map generator for a simulated arrhythmic electrode ablation procedure
제11항에 있어서,
상기 순환주기 산출부는,
상기 순환주기를 GPU 병렬 처리를 통해 산출하는 것을 특징으로 하는 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성장치
12. The method of claim 11,
The circulation period calculating unit calculates,
Wherein the circulation period is calculated through GPU parallel processing. 2. The map generating apparatus according to claim 1,
(a) 모델링부가 환자의 심장을 세포 모델로 구현하는 단계;
(b) 룩업 테이블 생성부가 이온채널 게이팅 변수 중 일부를 룩업 테이블로 생성하는 단계;
(c) 세포 산출부가 상기 생성된 룩업 테이블을 이용하여 상기 세포 모델로 구현된 환자 심장의 모든 지점에서의 활동전위를 산출하는 단계;
(d) 전도 산출부가 상기 세포 모델로 구현된 환자의 심장이 포함하는 세포 중 어느 하나의 세포에서 이웃 세포로 전파되는 전기 신호를 산출하는 단계; 및
(e) 모의 전극도 산출부가 상기 세포 모델로 구현된 환자 심장의 모든 지점에 둘 이상의 전극을 포함하는 모의 전극 도자를 가상으로 배치하고, 상기 모의 전극 도자가 포함하는 둘 이상의 전극에서 기록된 전위의 차인 모의 전극도를 산출하는 단계;를 포함하되,
상기 룩업 테이블 생성부는 상기 게이팅 변수를, 상기 세포 산출부는 상기 활동전위를, 상기 전도 산출부는 상기 전기신호를, 각각 GPU(Graphic Processing Unit) 병렬 처리를 통해 산출하는 것을 특징으로 하는 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성방법
(a) implementing the modeling unit as a cell model of the patient's heart;
(b) generating a look-up table of a part of the look-up table generating unit ion channel gating variables;
(c) calculating the action potential at all points of the patient's heart embodied in the cell model using the generated look-up table;
(d) calculating an electrical signal that the conduction calculating unit propagates from one of the cells of the patient's heart embodied in the cell model to a neighboring cell; And
(e) a simulated electrode calculator is arranged so as to virtually arrange a simulated electrode electrode containing at least two electrodes at every point of the patient's heart, the calculation unit being implemented with the cell model; Calculating a simulated electrode figure of the vehicle,
Wherein the look-up table generating unit calculates the gating variable, the cell calculating unit calculates the action potential, and the conduction calculating unit calculates the electric signal through GPU (Graphic Processing Unit) parallel processing, respectively. How to create a map for surgery
제16항에 있어서,
(f) 필터링부가 상기 모의 전극도 산출부가 산출한 모의 전극도 중에서, 일정 주파수 범위 내의 모의 전극도만을 필터링하는 단계; 및
(g) 순환주기 산출부가 상기 필터링부에서 필터링된 모의 전극도의 순환주기(Cycle Length) 를 산출하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성방법
17. The method of claim 16,
(f) filtering only the simulated electrode map within a predetermined frequency range among the simulated electrode maps calculated by the calculating unit of the filtering unit; And
(g) calculating a cycle length of the simulated electrode diagram filtered by the filtering unit by the circulation period calculating unit;
A method for generating a map for a simulated arrhythmic electrode ablation procedure,
제16항 또는 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모의 부정맥 전극 도자 절제 시술을 위한 맵 생성방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체18. The method according to any one of claims 16 to 17,
A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for causing a computer to execute a map generating method for performing the simulated arrhythmic electrode ablation procedure
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