KR102062252B1 - 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템을 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템은 수술을 수행하는 중에 신경 손상에 따른 합병증을 예방하기 위해 신경에 해당하는 부분을 확인하기 위해 신경자극에 따른 해당 근육의 근전도 측정을 위해 종래 전극을 삽입하거나 인체 표면의 근육운동에 의한 활동 전위 변화를 측정하는 것이 아니라 해당 근육의 움직임으로 인하여 발생하는 피부나 근육의 접촉면에서 표면의 압력 변화를 바이오 압력센서를 이용하여 측정하고, 측정된 압력변화를 유선 또는 무선으로 전송하여 사용자에게 시각적으로 그래프나 청각적인 경고음을 통해 신경임을 확인시켜 줄 수 있으며, 나아가 측정된 결과를 무선통신을 통해 휴대기기에 전송하여 휴대기기에서 용이하게 확인할 수 있도록 하는 기술적 특징을 갖는다.
Description
본 발명은 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 수술을 수행하는 중에 신경 손상에 따른 합병증을 예방하기 위해 신경에 해당하는 부분을 확인하기 위해 신경자극에 따른 해당 근육의 근전도 측정을 위해 종래 전극을 삽입하거나 인체 표면의 근육운동에 의한 활동 전위 변화를 측정하는 것이 아니라 해당 근육의 움직임으로 인하여 발생하는 피부나 근육의 접촉면에서의 압력 변화를 바이오 압력센서를 이용하여 측정하고, 측정된 압력변화를 유선 또는 무선으로 전송하여 사용자에게 시각적으로 그래프나 청각적인 경고음을 통해 신경임을 확인시켜 줄 수 있으며, 나아가 측정된 결과를 무선통신을 통해 휴대기기에 전송하여 휴대기기에서 용이하게 확인할 수 있도록 하는 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템에 관한 것이다.
수술을 수행하는데 있어 수술을 받는 사람의 신경을 정확히 확인하는 것은 이비인후과, 뇌 수술, 흉부외과, 척추 수술, 정형외과 수술 등 많은 외과 수술에서 신경 손상에 의한 합병증을 예방하기 위해 매우 중요한 부분이다. 즉, 척추 수술, 귀 수술, 갑상선 수술, 이하선 수술 등 여러 수술을 하면서 수술 중인 환자의 신경에 해당하는 부위를 지속적으로 확인하기 위한 수술 중 신경감시시스템을 별도로 사용하게 된다. 이러한 수술 중 신경감시시스템은 환자의 수술 중 혹시라도 발생할 수 있는 신경 손상에 의한 합병증을 예방하는데 많은 도움이 된다.
근전도(Electromyography) 검사는 골격근에서 발생하는 전기적인 신호를 측정하고 기록하는 기술이다. 종래의 수술 중 신경감시시스템은 신경으로 의심되는 구조물에 전기적 자극을 주어 해당 근육의 움직임에 따른 근전도 검사를 통해 신경에 해당하는지 여부를 평가하는 시스템이다. 즉 수술 중에 수술을 시행하는 의료기구와는 별개로 전기적 자극을 줄 수 있는 도 1에 도시된 바와 같은 별도의 신경 탐침을 이용하여 신경을 자극한 후, 신경 자극에 의해 발생하는 근전도를 검사하여 확인하는 방법이다.
이러한 근육의 근전도을 측정하는 방법은 부위에 따라 차이가 있으나, 근전도 측정을 위하여 도 2에 도시된 바와 같은 바늘 형태의 전극을 해당 근육에 삽입하는 바늘전극법과 근육의 표면에 도 3에 도시된 바와 같은 전극을 부착시켜 근육의 활동 전위를 측정하는 표면도출법으로 구분된다.
바늘전극법은 해당 근육의 근전도를 잘 반영할 수 있지만, 해당 근육에 바늘을 삽입해야 하기 때문에 통증이 발생하고, 바늘에 의한 감염 및 출혈 등이 발생할 수 있다. 또한 갑상선 수술에서 중요한 성대근은 바늘을 삽입 할 수 없는 위치에 있어 바늘전극법을 사용할 수 없다.
따라서 도 4에 도시된 바와 같은 기도삽관튜브의 표면에 고정되어 있는 근전도 또는 기도삽관 튜브에 부착할 수 있는 전극(electrode)을 이용하여 성대근의 활동 전위를 측정하는 표면도출법을 사용한다.
그러나 이러한 표면도출법은 기관삽관용 튜브에 부착형 근전도에서 2개의 전극이 모두 성대에 접촉해야 하는데, 이중 하나의 전극이 위치 이동에 의해 성대 접촉이 불완전하면 신경감시시스템이 작동에 오류가 발생한다. 즉, 튜브에 삽입되어 있거나 부착된 근전도 전극이 환자의 자세 변화나 기관 삽관 튜브의 삽입 방향에 따른 위치 변화에 의해 하나의 전극이 이동하여 성대와의 접촉이 불량하면 신경을 자극하여도 성대근의 근전도를 측정할 수 없다.
그리고 갑상선 수술에 많이 사용하는 기도 삽관 튜브 표면에 고정된 또는 부착형의 전극에 의한 근전도 측정은 침 또는 가래 유무로 인한 간섭이나 노이즈로 인해 정확한 근전도가 측정되지 못하는 문제점이 있다.
종래의 특허등록번호 제10-1270935호 수술 중 신경계 감시 장치 및 방법은 유발 전위의 피크 진폭 및 피크 시점을 동시에 이용하여 수술 중의 피험자의 신경계를 실시간으로 감시 가능하고 다양한 인가 자극의 종류에 구속받지 않는 신경감시 시스템에 관한 것이다.
그러나 이와 같은 종래의 신경감시시스템을 이용하여 수술을 하더라도 신경 손상이 발생하는 경우가 있는데, 수술 중 신경 손상이 되는 원인 중의 하나는 비정상적인 위치에 있는 신경을 신경으로 인지하지 못하고 절단하는 경우이다. 즉 종래의 신경감시시스템은 수술 중 신경으로 의심되는 부분에 별도의 신경 탐침으로 전기적 자극을 주어 신경을 확인하는 방식이므로, 의사가 신경으로 의심되지 않는 등의 이유로 신경 탐침으로 신경 확인을 수행하지 않거나 튜브의 위치 변화에 의한 신경 감시 시스템의 오류로 인해 신경으로 인지하지 못하고 절단하게 되는 경우가 발생하여 이러한 종래의 신경감시시스템은 완전하게 신경 손상을 예방할 수 없는 한계가 있다.
또한, 특허공개번호 제10-2009-0115162 호 자동화된 수술보조 및 제어를 구비한 수술용 내비게이션 및 신경감시 통합시스템은 기구의 움직임을 추적하도록 구성된 기구 추적시스템(instrument tracking system);과 외과수술 및 환자의 해부구조(patient anatomy)에 대한 기술 정보(technical information)를 포함한 데이터베이스; 및 상기 기구 추적시스템 및 상기 데이터베이스와 작동적으로 연결되고, 상기 기구에 근접한 해부학적 구조(anatomical structure)를 판정하고; 상기 데이터베이스에 포함된 상기 해부학적 구조와 관련되는 상기 기술 정보의 일부분을 판정하고; 및 사용자가 상기 외과수술 및 상기 해부학적 구조 중 어느 하나와 관련하여 기술 정보를 선택적으로 수득하도록 허용하는 사용자-선택가능한 방식(user-selectable manner)으로 상기 기술 정보의 일부분을 위한 식별자들(identifiers)을 생성하고 표시하도록 프로그램된 컴퓨터를 포함하며, 상기 컴퓨터는 상기 신경구조체의 상기 위치로부터 전기자극 패턴(electrostimuation pattern)을 자동으로 판정하고, 상기 판정된 전기자극 패턴에 따라 상기 신경구조체를 전기자극하도록 상기 신경감시시스템을 제어하도록 더 프로그램되는 장치에 관한 것이다.
하지만 상기의 수술용 내비게이션 및 신경감시 통합시스템의 경우에도 자동으로 판정된 전기자극의 패턴을 이용하는 점에서 종래의 바늘전극법에 의한 전기적인 검침을 수행하는데 따른 한계를 나타내고 있다.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 수술 중 신경 상태를 확인하기 위해 전기적 자극에 의한 근전도를 측정하는 하는 데 있어, 신경 자극에 의한 근육의 움직임에 따른 피부나 근육의 접촉면에서의 압력 변화를 부착형 바이오 압력센서로 이용하여 측정하고, 성대근의 경우, 바이오 압력센서를 기도 삽관 튜브 표면에 테이프 형태로 부착함으로써, 종래 근전도 측정을 위한 최소 2개의 전극에 해당하는 바늘의 삽입에 따른 통증, 출혈이나 감염 등의 위험성을 제거하고, 기도 삽관 튜브의 2개의 전극 접촉에 있어 성대근의 움직임에 따른 접촉 불량으로 인한 근전도 미측적이나 침이나 가래로 인한 측정신호의 불안정을 해소할 수 있으며, 나아가 바이오 압력센서로부터 측정된 아날로그 값인 피부나 근육의 접촉면에서의 압력변화를 디지털 신호로 변환하여 무선통신기술을 이용하여 의사 등 사용자의 휴대기기에서 용이하게 확인할 수 있도록 하여 사용자의 편리를 도모할 수 있는 새로운 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 수술을 수행하고 있는 수술 대상 신체조직에서 의사가 수술을 수행하기 위하여 수술 중에 신경에 해당하는 부위인지 여부가 의심스러운 경우에 전기적인 자극을 수행하는 신경 탐침;과 신체의 근육과 근육에 접촉되는 피부나 접촉면사이에 위치하여 상기 신경 탐침을 통하여 신경으로 의심되는 부위에 자극을 주면 해당 부위가 신경에 해당하는 경우, 근육의 움직임이 발생하고, 근육의 움직임에 따른 압력의 변화를 감지하는 바이오 압력센서;와 상기 신경 탐침에 의해 발생한 전기적인 자극에 따른 근육의 움직임을 상기 바이오 압력센서로 검출하여 검출된 압력 변화를 출력장치에 전송하는 마이크로컨트롤러; 및 상기 마이크로컨트롤러로부터 수신된 압력 변화에 따른 디지털 신호를 수신하여 사용자에게 출력하는 출력장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템을 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따른 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템의 바이오 압력센서는 기계식 압력센서, 전기식 압력센서, 반도체식 압력센서, 스트레인 게이지식, 변위 센서, 가속도 센서, 광센서를 이용하여 압력을 측정하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템의 마이크로컨트롤러는 상기 신경 탐침(110)으로 신경에 대한 전기적인 자극이 발생한 후 일정한 주기에 상기 바이오 압력센서(120)로부터 측정된 근육의 움직임에 따른 압력의 변화를 검출하는 검출기;와 상기 검출기로부터 전송된 압력의 변화에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환기; 및 상기 A/D변환기(134)로부터 변환된 압력 변화에 대한 디지털 신호를 유선 또는 무선으로 출력장치(140)에 전송하는 통신기;를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 의한 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템에 의하면, 수수을 수행하는데 있어 신경을 정확히 확인하기 위한 근전도 측정방법에 있어, 신경에 대한 전기적 자극을 통한 결과인 근육의 변화를 종래의 바늘을 대신하는 바이오 압력센서를 이용하는 비침습적인 방법을 제시함으로써, 종래의 바늘전극법에 의한 근전도 측정을 위해 전극 바늘 삽입에 의한 통증, 출혈이나 감염 등의 위험성을 제거할 수 있으며, 표면도출법에 의한 기도삽관튜브의 2개의 전극이 모두 접촉되지 않음으로써 발생하는 미측정에 의한 신경의 절단 및 침이나 가래 등의 액체에 의한 간섭이나 노이즈에 의한 측정신호의 오류를 방지할 수 있고, 또한 종래의 근전도 변화를 출력하는 고가의 의료장비를 대신하여 바이오 압력센서를 이용하여 측정된 피부나 근육의 접촉면에서의 압력변화를 디지털 신호로 변환하여 휴대기기에서 용이하게 측정된 값을 확인할 수 있어 비용을 매우 절감할 수 있고, 사용자에게도 편리함을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 발명의 실시예에 따른 종래의 신경여부를 탐침하기 위해 신경을 자극하는 신경 탐침의 예시도;
도 2는 종래 발명의 실시예에 따른 근전도 측정을 위한 바늘전극법에 사용되는 2극의 바늘전극 예시도;
도 3은 종래 발명의 실시예에 따른 근전도 측정을 위한 표면도출법에 사용되는 2근의 표면전극 예시도;
도 4는 종래 발명의 실시예에 따른 표면도출법을 이용한 성대근 삽입을 위한 기도삽관튜브의 예시도;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템의 구성도;
도 6의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 접촉형 바이오 압력센서의 예시도;
도 6의 (b)는 토끼 뒷다리 근육을 대상으로 한 종래 바늘전극과 본 발명의 실시예에 따른 접촉형 바이오 압력센서의 비교실험도;
도 7의 (a)는 종래 바늘전극법을 이용한 토끼 뒷다리 근육을 대상으로 한 측정한 근전도의 진폭 그래프의 예시도;
도 7의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 접촉형 바이오 압력센서를 이용한 토끼 뒷다리 근육을 대상으로 한 측정한 근전도의 진폭 그래프의 예시도;.
도 8의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 성대근 삽입을 위한 기도삽관튜브에 부착되는 접촉형 압력센서의 형상도;
도 8의 (b)는 돼지 후두 신경에 압력센서를 삽입한 후, 노출된 반회후두신경에 신경 탐침으로 자극하는 실험도;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템의 마이크로컨트롤러 구성도;
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템의 통신기로부터 수신된 근전도 출력장치의 예시도이다.
도 2는 종래 발명의 실시예에 따른 근전도 측정을 위한 바늘전극법에 사용되는 2극의 바늘전극 예시도;
도 3은 종래 발명의 실시예에 따른 근전도 측정을 위한 표면도출법에 사용되는 2근의 표면전극 예시도;
도 4는 종래 발명의 실시예에 따른 표면도출법을 이용한 성대근 삽입을 위한 기도삽관튜브의 예시도;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템의 구성도;
도 6의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 접촉형 바이오 압력센서의 예시도;
도 6의 (b)는 토끼 뒷다리 근육을 대상으로 한 종래 바늘전극과 본 발명의 실시예에 따른 접촉형 바이오 압력센서의 비교실험도;
도 7의 (a)는 종래 바늘전극법을 이용한 토끼 뒷다리 근육을 대상으로 한 측정한 근전도의 진폭 그래프의 예시도;
도 7의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 접촉형 바이오 압력센서를 이용한 토끼 뒷다리 근육을 대상으로 한 측정한 근전도의 진폭 그래프의 예시도;.
도 8의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 성대근 삽입을 위한 기도삽관튜브에 부착되는 접촉형 압력센서의 형상도;
도 8의 (b)는 돼지 후두 신경에 압력센서를 삽입한 후, 노출된 반회후두신경에 신경 탐침으로 자극하는 실험도;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템의 마이크로컨트롤러 구성도;
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템의 통신기로부터 수신된 근전도 출력장치의 예시도이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 10에 의거하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 수술기구, 신경 탐침, 기도 삽관 튜브 및 신경감시시스템 등 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히, 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템의 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템(100)는 도 5에 도시된 바와 같이, 신경 탐침(110), 바이오 압력센서(120), 마이크로컨트롤러(130) 및 출력장치(140)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
신경 탐침(110)은 수술을 수행하고 있는 수술 대상 신체조직에서 의사가 수술을 수행하기 위하여 수술기구(10)를 이용하여 수술 중에 신경에 해당하는 부위인지 여부가 의심스러운 경우에 전기적인 자극을 수행한다. 신경 탐침(110)은 신경이 의심스러운 부위에 접촉하여 미세한 전기적인 자극을 주기 위하여 전원장치(미도시)로부터 전달되는 전류를 인가되도록 한다.
의사들은 일반적으로 수술기구(10)를 이용하여 수술하는 중에 신경으로 의심되는 부위를 발견하면 수술기구(10)를 놓고, 신경 탐침(110)으로 교체하여 신경에 전기적인 자극을 주는데 최근 등록특허 제10-1731004호 “신경 탐침이 부착된 에너지 디바이스 수술기구”에서는 수술기구(10)와 신경 탐침(110)을 일체화한 수술기구를 제시한다.
바이오 압력센서(120)는 신체의 근육과 근육에 접촉되는 피부나 접촉면사이에 위치하여 상기 신경 탐침(110)을 통하여 신경으로 의심되는 부위에 자극을 주면 해당 부위가 신경에 해당하는 경우, 신경 탐침(110)에 의한 전기적인 자극에 의한 근육의 움직임이 발생하고, 근육의 움직임에 따른 압력의 변화를 감지한다. 바이오 압력센서(120)는 기계식 압력센서, 전기식 압력센서, 반도체식 압력센서, 스트레인 게이지식, 변위 센서, 가속도 센서, 광센서 등 압력을 측정하는 다양한 방법으로 압력을 측정할 수 있다.
도 6의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 접촉형 바이오 압력센서의 예시도이다.
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 바이오 압력센서(120)는 얇은 테이프 형태의 바이오 압력센서를 피부나 근육의 접촉면에서에 부착시키어 근육의 움직임에 의한 피부나 근육의 접촉면에서의 압력 변화를 감지한다.
도 6의 (b)는 토끼 뒷다리 근육을 대상으로 한 종래 바늘전극과 본 발명의 실시예에 따른 접촉형 바이오 압력센서의 비교실험도이다.
도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 신경 탐침(110)에 의한 전기적인 자극에 의한 토끼의 뒷다리 근육의 근전도을 측정함에 있어, 종래의 바늘전극법과 접촉형 바이오 바이오 압력센서를 이용한 비교 실험하여 종래의 바늘전극법을 이용하는 경우, 바늘 삽입에 의한 통증, 출혈, 감염의 위험성이 있었으나, 바이오 압력센서(120)를 이용한 비침습적인 방법으로 측정한다.
도 7의 (a)는 종래 바늘전극법을 이용하여 토끼 뒷다리 근육을 대상으로 측정한 근전도의 진폭 그래프의 예시도이고, 도 7의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 접촉형 바이오 압력센서를 이용하여 토끼 뒷다리 근육을 대상으로 측정한 근전도의 진폭 그래프의 예시도이다.
도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 토끼 뒷다리 근육에 신경 탐침(110)을 이용하여 1mA의 신경 자극을 준 경우, 도 6의 (b)에서 측정되는 종래의 삽입된 바늘전극을 통해 측정된 근전도의 그래프를 보여주고 있으며, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 동일한 환경인 1mA의 신경 자극에 의한 부착형 바이오 압력센서에서 측정되는 근육 움직임에 의한 피부나 근육의 접촉면에서 압력 변화에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 나타나 그래프를 제시하고 있다. 신경 자극에 대한 진폭값에서는 두 가지 방법에 있어 그 차이를 비교할 수 없지만, 신경자극에 의한 근육의 움직임은 동일하게 감지할 수 있음을 알 수 있다.
도 8의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 성대근 삽입을 위한 기도삽관튜브에 부착되는 압력센서의 형상도이고, 도 8의 (b)는 돼지 후두 신경에 압력센서를 삽입한 후, 노출된 반회후두신경에 신경 탐침으로 자극하는 실험도이다.
도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 성대근 삽입을 위한 기도삽관튜브에 종래의 표면도출법을 이용한 근전도 측정을 위해 부착한 2개의 전극을 대신하여 기도삽관튜브의 표면에 화살표로 가르치는 부착형 바이오 압력센서(120)를 부착하여 신경 탐침(110)을 이용하여 자극한 신경에 따른 성대근육의 움직임에 따른 압력변화를 측정할 수 있다. 상기의 바이오 압력센서(120)는 기도삽관튜브의 표면에 둘러지도록 복수개가 설치될 수도 있으며, 하나의 바이오 압력센서(120)의 면적을 확장하여 기도삽관튜브의 표면을 둘러싸서 설치될 수도 있다.
기도삽관튜브의 표면에 설치된 바이오 압력센서(120)는 압력의 변화를 측정하기 때문에 종래의 표면도출법에 의한 근전도 측정에 있어, 2개의 전극이 모두 접촉되지 않아 발생하는 신경유무판단의 불확실성이나 침이나 가래와 같은 액체성분에 따른 전기적 간섭이나 신호의 노이즈로 인한 측정상의 오류를 제거할 수 있다.
도 8의 (b)는 상기 바이오 압력센서(120)가 부착된 기관삽관 튜브로 전신 마취된 돼지에서 갑상선 수술 후, 노출된 반회후두신경에 화살표로 표신된 신경 탐침(110)으로 신경을 자극하고, 상기 기관삽관튜브에 부착된 바이오 압력센서(120)에서 측정된 성대근의 움직임을 확인할 수 있도록 출력장치(140)를 통해 보여주고 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템의 마이크로컨트롤러 구성도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 마이크로컨트롤러(130)는 검출기(131), 필터(132), 증폭기(133), A/D변환기(134) 및 통신기(135)를 포함하는 구성으로 이루어져 상기 신경 탐침(110)에 의해 발생한 전기적인 자극에 따른 근육의 움직임을 상기 바이오 압력센서(120)로 검출하여 검출된 압력변화를 출력장치(140)에 전송한다.
검출기(131)는 상기 신경 탐침(110)으로 신경에 대한 전기적인 자극이 발생한 후 일정한 주기에 상기 바이오 압력센서(120)로부터 측정된 근육의 움직임에 따른 압력의 변화를 검출한다. 상기 신경 탐침(110)을 이용하여 신체의 일정부위에 전기적인 자극을 수행하면, 신경에 해당하는 경우에 일정한 간격 후에 근육의 움직임이 발생하는 한다.
신경 탐침(110) 이외의 다른 요인으로 인하여 근육이 움직이는 것은 수술 중 신경에 해당하는지 여부를 탐지하고자 하는 신경감시시스템의 기술과 관련성이 없다. 따라서 검출기(131)는 상기 신경 탐침(110)의 전기적인 자극을 발생여부를 감지한 후, 상기 바이오 압력센서(120)에서 측정되는 근육의 움직임에 따른 압력의 변화를 검출하게 된다.
필터(132)는 상기 검출기(131)로부터 전송된 압력의 변화에 잡음으로서 추가될 수 있는 고주파나 저주파의 신호를 제거한다. 바이오 압력센서(120)의 경우에 정밀하기 때문에 노이즈가 발생할 수 있어 보다 정확한 압력의 변화를 나타내기 위해 필터(132)를 이용하여 노이즈를 제거할 수 있다.
증폭기(133)는 상기 필터(132)를 통해 노이즈가 제거된 압력 변화에 따른 진폭을 증대시킨다. 수술 중에 신경을 정확히 확인하는 것은 매우 중요한 부분이기 때문에 신경의 자극에 따른 근육의 움직임을 보다 정확하게 확인할 수 있도록 조금만 압력의 변화에 대하여도 쉽게 확인할 수 있도록 상기 증폭기(133)를 통해 상기 필터(132)로부터 입력된 신호를 증폭시킬 필요가 있다.
A/D변환기(134)는 상기 검출기(131) 또는 증폭기(133)로부터 전송된 압력의 변화에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 디지털 장치의 발전과 아날로그 신호에 대한 분해능이 향상되어 센서로부터 측정된 값을 수신하여 출력하거나 전송하는 최근의 많은 장치들이 디지털 신호를 이용하므로, 상기 바이오 압력센서(120)로부터 측정된 압력 변화에 따른 아날로그 신호를 A/D변환기(134)를 통하여 디지털 신호로 변환한다.
통신기(135)는 상기 A/D변환기(134)로부터 변환된 압력 변화에 대한 디지털 신호를 유선 또는 무선으로 출력장치(140)에 전송한다. 통신기(135)는 압력 변화에 대한 디지털 신호를 출력장치(140)에 전송하는데 있어, 랜선이나 광케이블 등의 유선의 경우에는 유선방식으로 전송하며, 와이파이(WiFi), 블루투스 등 무선의 경우에는 무선방식으로 전송한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템의 근전도 출력장치의 예시도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 출력장치(140)는 상기 마이크로컨트롤러(130)의 통신기(135)로부터 수신된 압력 변화에 따른 디지털 신호를 수신하여 사용자에게 출력한다. 출력장치(140)는 사용자가 수술 중에 신경에 해당하는지 여부를 쉽게 알아볼 수 있도록 시각적으로 표현된 그래프나 청각적으로 경고음을 통해 출력될 수 있다.
출력장치(140)는 시각적으로 화면을 제공하는 유선 또는 무선의 모니터(141)가 일반적으로 이용될 수 있으며, 무선 통신을 이용하여 사용자의 휴대기기(142)를 통해서도 나타날 수 있으며, 청각적인 경고음도 함께 출력될 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
100 : 신경감시시스템
110 : 신경 탐침
120 : 바이오 압력센서
130 : 마이크로컨트롤러
131 : 검출기
132 : 필터
133 : 증폭기
134 : A/D변환기
135 : 통신기
140 : 출력장치
141 : 모니터
142 : 휴대기기
110 : 신경 탐침
120 : 바이오 압력센서
130 : 마이크로컨트롤러
131 : 검출기
132 : 필터
133 : 증폭기
134 : A/D변환기
135 : 통신기
140 : 출력장치
141 : 모니터
142 : 휴대기기
Claims (3)
- 수술을 수행하고 있는 수술 대상 신체조직에서 수술기구(10)를 이용하여 수술 중에 신경에 해당하는 위치를 확인하기 위한 부위에 접촉하여 전기적인 자극을 수행하는 신경 탐침;
신체의 근육과 근육에 접촉되는 피부나 접촉면사이에 위치하여 상기 신경 탐침을 통하여 신경에 해당하는 위치를 확인하기 위한 부위에 전기적인 자극을 주면 해당 부위가 신경에 해당하는 경우, 근육의 움직임이 발생하고, 근육의 움직임에 따른 압력의 변화를 감지하기 위해 성대근에 삽입하는 기도삽관튜브의 표면에 둘러지도록 복수 개가 설치되는 바이오 압력센서;
상기 신경 탐침에 의해 발생한 전기적인 자극에 따른 근육의 움직임을 상기 바이오 압력센서로 검출하여 검출된 압력 변화를 출력장치에 전송하는 마이크로컨트롤러; 및
상기 마이크로컨트롤러로부터 수신된 압력 변화에 따른 디지털 신호를 수신하여 시각적으로 표현된 그래프 또는 청각적인 경고음을 사용자에게 출력하는 출력장치;를 포함하되,
상기 마이크로컨트롤러는,
상기 신경 탐침으로 신경에 대한 전기적인 자극이 발생한 후 일정한 주기에 상기 바이오 압력센서로부터 측정된 근육의 움직임에 따른 압력의 변화를 검출하는 검출기; 상기 검출기로부터 전송된 압력의 변화에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환기; 및 상기 A/D변환기로부터 변환된 압력 변화에 대한 디지털 신호를 유선 또는 무선으로 출력장치에 전송하는 통신기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 바이오 압력센서는,
기계식 압력센서, 전기식 압력센서, 반도체식 압력센서, 스트레인 게이지식, 변위 센서, 가속도 센서 또는 광센서 중에서 선택하여 압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 바이오 압력센서를 이용한 수술 중 신경감시시스템. - 삭제
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