KR20170110478A - 영상 처리를 위한 풀백시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 의료용 영상 측정 장비에 관한 것으로 전체 시스템을 제어하기 위한 시스템제어기; 영상신호를 검출하기 위한 신호 모듈; 상기 신호 모듈에서 얻은 영상 신호를 전송하기 위한 신호케이블; 신호케이블이 회전 또는 풀백으로 꼬이거나 단선이 되는 것을 막기 위한 슬립링 및 파이버연결자로 구성된 카테터제어기; 카테터제어기를 통해 연장된 신호케이블 및 상기 카테터제어기의 동작으로 구동하기 위한 구동 요소를 포함하는 카테터 모듈; 상기 카테터제어기의 구동 요소 중 회전 또는 풀백을 위한 한 개의 구동 모터; 영상 촬영을 위해 혈관내벽으로 이동을 가이드 하는 카테터케이블; 상기 카테터케이블은 영상 신호를 전달을 위한 신호케이블 및 영상 신호를 받기 위한 신호 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

영상 처리를 위한 풀백시스템{PULLBACK SYSTEM FOR IMAGE PROCESSING}
본 발명은 체내 삽입형 영상 진단 장치에 관한 것으로, 특히 혈관내부의 영상신호 획득을 위해 제어하는 풀백시스템에 관한 것이다.
병변을 진단 및 치료하기 위해서 여러 의학 분야에서 의료 영상을 필요로 하고 있다. 상기의 의료 영상 중 혈관의 상태를 파악할 수 있는 방법으로 초음파를 이용하여 영상을 진단하는 혈관내 초음파(IVUS)가 있다. 혈관내 초음파(IVUS)는 카테터를 이용하여 관상동맥뿐만 아니라 말초 혈관에서도 이용되는데, 특히 심장에 이용될 경우에는 관상동맥내 영상이라고 한다. 상기와 같은 의료 영상은 혈관 속 상태를 확인할 수 있으므로 진단 및 치료에 유용하게 사용된다.
혈관내 초음파는 초음파 변환자를 혈관에 삽입하여 영상화를 수행하기 때문에 초음파 변환자의 지름은 1mm 이내이어야 하고, 고해상도 영상을 획득하기 위해서 사용하는 주파수는 20-100 MHz 대역의 고주파이어야 한다. 즉 소형이면서도 높은 주파수의 초음파를 송수신할 수 있어야 한다.
혈관 내 영상은 직접 혈관 내로 카테터를 넣어 혈관 내부를 눈으로 볼 수 있으므로 혈관에 대한 이해뿐 아니라 좀 더 정확한 시술을 할 수 있다. 특히 카테터를 혈관 내로 삽입하고 목표 영역을 촬영하여 혈관벽의 동맥경화와 석회화 등의 혈관 내부 상태를 정확하게 진단할 수 있게 해준다.
또 다른 기술로 광학 기술에 기반을 둔 광단층촬영(OCT)이 있다. 상기와 같은 방법은 영상 진단 부위와 영상 검출기 사이에 있는 축을 따라 광신호를 전달하기 위하여 하나 또는 그 이상의 광파이버를 요구한다.
또 다른 기술로 광음향단층촬영 영상(PhotoAcoustic Tomography)기술은 광음향 효과를 이용하여 비침습적으로 생체조직을 영상화하는 기술이다. 광음향단층촬영 영상 기술은 전자기파를 초음파로 변환하여 측정하기 때문에 광학적 영상 특성과 초음파 영상의 특징을 혼합할 수 있는 장점을 가지고 있다.
상기와 같은 영상진단 기술은 소화기내 계열, 관상동맥 등의 심장 혈관 계열, 주변 및 신경 혈관계, 피부, 눈, 생식기 계열, 가슴 조직, 간 조직 등의 많은 분야에서 응용되고 있다. 특히 초음파 영상 또는 광단층촬영 영상을 이용한 심장혈관 계열의 영상 진단은 동맥혈 플라크(arterial plaque)의 구조 및 조성을 판단하는 데에 사용된다.
상기와 같은 영상 기술을 혼합하여 혈관 계열의 영상 진단에서 보다 정밀하고 다양한 병변을 진단하기 위해서 사용된다. 기존 기술에서는 초음파 영상, 광단층촬영 영상 및 광음향단층촬영 영상이 결합한 영상 진단 변환기에서 기술의 한계성을 극복하지 못하고 있다. 혈관을 이동하는 가이드와이어들은 일반적으로 직경이 30um ~ 875um을 가지지만, 초음파 변환기들은 일반적으로 직경이 400um 이상이다. 가이드와이어와 사이즈를 맞추기 위해서 초음파 변환기의 크기를 너무 작게 하면 신호 특성이 나빠질 수 있다.
상기와 같은 단점을 보완하기 위해서, 혼합된 영상의 영상 진단 메커니즘은 상기 가이드 와이어의 길이를 따라 서로 다른 위치에 놓이고, 영상 진단축의 길이를 따라 서로 다른 위치에 놓이는 영상 진단 방법을 사용하기도 한다. 상기와 같이 할 경우 진단하기 위한 동일 지점을 실시간으로 동시에 진단할 수 없다는 단점을 가지고 있다.
관심 영역 전체를 영상화하기 위해서는 카테터가 길이 방향으로 일정하게 이동하면서 영상 촬영이 이루어져야 한다. 이와 같은 시스템을 풀백 시스템(pullback system)이라고 한다. 보통 연속적으로 관심영역의 영상을 얻기 위해서 풀백율(pullback rate) 0.5m/s에서 초당 30프레임으로 회전하면서 영상을 획득해야 한다.
기존 풀백시스템은 영상을 얻기 위해서 풀백 및 회전을 구동하기 위해서 여러 개의 구동 모터 및 구동 소자들의 사용으로 시스템이 복잡해 지고 제어에 어려움이 많았다.
상기와 같은 진단에 관련된 선행기술로는 대한민국 등록특허공보 제 10-1485558호, 대한민국 공개특허공보 제 10-2009-0082901호가 공지되어 있다.
본 발명은 혈관 내부를 이동하면서 영상을 만들 경우 혈관의 구조 영상을 위해 혈관내 초음파를 사용하고 얇은 섬유막 두께 및 스텐트 치료 전후의 진단을 위한 광단층촬영 영상 및 동맥경화반 분석을 위한 광음향단층촬영 영상 기술을 접목하여 다양한 병변을 진할 수 있는 영상 장치를 제공하고자 한다. 또한 상기 영상 장치에서 영상의 관심 영역을 스캔하기 위한 풀백 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해서 전체 시스템을 제어하기 위한 시스템제어기; 영상신호를 검출하기 위한 신호 모듈; 상기 신호 모듈에서 얻은 영상 신호를 전송하기 위한 신호케이블;
신호케이블이 회전 또는 풀백으로 꼬이거나 단선이 되는 것을 막기 위해 전기신호선은 슬립링 및 광파이버는 파이버연결자로 구성된 카테터제어기; 카테터제어기를 통해 연장된 신호케이블 및 상기 카테터제어기의 동작으로 구동하기 위한 구동 요소를 포함하는 카테터 모듈; 상기 카테터 제어기의 구동 요소 중 회전 또는 풀백을 위한 한 개의 구동 모터; 영상 촬영을 위해 혈관내벽으로 이동을 가이드 하는 카테터케이블; 상기 카테터케이블은 영상 신호를 전달을 위한 신호케이블 및 영상 신호를 받기 위한 신호 모듈을 포함한다.
본 발명의 의료 영상용 풀백시스템으로 고정밀의 의료 영상을 획득하여 정확한 진단을 할 수 있기 때문에 사용자의 오진을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 시스템 블록도이다.
도 2는 본 발명의 카테터 모듈 및 카테터 제어기의 구조도이다.
도 1은 본 발명의 시스템 블록도로서, 본 발명의 전체 시스템을 제어하기 위한 시스템제어기(100), 신호모듈(106)에서 초음파 트랜스듀서에 의해 혈관내 초음파 영상을 얻기 위한 신호선과 신호모듈(106)에서 광단층촬영 영상 및 광음향단층촬영 영상을 얻기 위한 파이버를 포함하는 제1신호케이블(101), 혈관내벽의 영상 신호를 얻기 위해서 상기 제1신호케이블(101)에 포함되어 있는 신호선들이 회전 및 길이 방향으로 이동할 수 있도록 하고 신호선이 꼬이거나 단선이 되는 것을 방지하기 위해 전기신호선은 슬립링으로 및 광파이버는 파이버연결자로 연결하며 풀백을 위한 구동부를 포함하는 카테터제어기(102), 상기 제1신호케이블(101)이 슬립링 및 파이버연결자를 통해 전달된 제2신호케이블(105)을 포함하는 카테터모듈(103), 영상 촬영을 위해 혈관내벽으로 이동을 가이드하는 카테터케이블(104), 상기 카테터케이블(104)은 영상 신호 전달을 위한 제2신호케이블(105) 및 영상 신호를 받기 위한 신호모듈(106)을 포함한다.
도 2는 본 발명의 카테터 모듈 및 카테터 제어기의 구조도로서, 제1신호케이블(209)을 길이 방향으로 이동 및 회전시키기 위해서 구동하는 구동 모터(201), 구동 모터에 의해서 길이 방향으로 이동시키기 위한 제1기어(202) 및 제1기어(202)는 회전시 신호케이블이 꼬이거나 단선 되는 것을 방지하기 위해 전기적 신호선은 슬립링으로 및 광파이버는 파이버연결자로 구성하는 회전모듈(210)과 결합하여 제1신호케이블(209)을 길이 방향으로 이동시킨다.
제1기어(202)의 첨단에는 케이블가이드(211)을 회전시키기 위한 제2기어(204)를 포함한다. 제2기어(204)는 제4기어(212)와 결합하여 중공형의 케이블가이드(211)내부로 전달되는 제2신호케이블(105)을 포함하는 케이블가이드(211)을 회전시키고, 제5기어(213)는 제3기어(205)와 결합하여 카테터모듈(214) 내부에서 제2신호케이블(105)이 회전할 수 있도록 한다. 상기 신호케이블이 회전시 꼬이거나 단선 되는 것을 방지하기 위해서 회전모듈(210)이 사용된다. 상기 케이블가이드(211)는 제2신호케이블(105)이 길이 방향으로 이동할 때 겹치거나 펴질 수 있는 구조로 한다. 카테터가이드(206)는 제2신호케이블이 길이 방향으로 이동 및 회전할 수 있도록 가이드 역할을 한다.
100 : 시스템제어기 101 : 제1신호케이블
102 : 카테터제어기 103 : 카테터모듈
104 : 카테터케이블 105 : 제2신호케이블
106 : 신호모듈
201 : 구동 모터 202 : 제1기어
203 : 제1기어가이드 204 : 제2기어
205 : 제3기어 206 : 카테터가이드
207 : 케이블케이블가이드 208 : 카테터케이블
209 : 제1신호케이블 210 : 회전모듈
211 : 케이블가이드 212 : 제4기어
213 : 제5기어 214 : 카테터모듈

Claims (2)

  1. 의료용 영상 측정 장비에 있어서,
    전체 시스템을 제어하기 위한 시스템제어기; 영상신호를 검출하기 위한 신호 모듈;
    상기 신호 모듈에서 얻은 영상 신호를 전송하기 위한 신호케이블;
    신호케이블이 회전시 꼬이거나 단선이 되는 것을 막기 위한 슬립링 및 파이버연결자로 연결하며 풀백을 위한 구동부를 포함하는 카테터제어기;
    카테터제어기를 통해 연장된 신호케이블 및 상기 카테터제어기의 동작으로 구동하기 위한 구동 요소를 포함하는 카테터 모듈;
    상기 카테터제어기의 구동 요소 중 회전 또는 풀백을 위한 한 개의 구동 모터;
    영상 촬영을 위해 혈관내벽으로 이동을 가이드 하는 카테터케이블;
    상기 카테터케이블은 영상 신호를 전달을 위한 신호케이블 및 영상 신호를 받기 위한 신호 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용 영상 처리를 위한 풀백 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    신호모듈은 혈관내 초음파 신호, 광단층촬영 영상 신호 및 광음향단층촬영 영상 신호 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용 영상 처리를 위한 풀백 시스템.

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