KR100449914B1 - 초고주파기술을 이용한 암환자의 감시임파절내에서의암세포 존재여부 탐지시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초고주파기술을 이용한 암환자의 감시임파절내에서의 암세포 존재여부 탐지방법에 관한 것으로서, 이 방법은 생체조직에 있어서 정상조직과 암조직의 초고주파 전자기 특성이 상이하다는 원리를 이용하여 감시임파절내에 암세포가 전이하였는지의 여부를 판별하는 것이다. 감시임파절은 각종 암의 발원지에서 인체의 전신으로 전이되기 위해 암세포가 거쳐가야 하는 최초의 임파절로서, 이 곳에 암세포가 전이되어 있는지의 여부를 탐지함으로서 전신으로의 전이 여부를 판정할 수 있게 된다.

본 발명에 의하면, 기존의 감시임파절 생체검사법(Biopsy)이 가지는 높은 위음성(False Negative), 오랜 검사시간 등을 획기적으로 개선할 수 있기 때문에 유방암을 대표하여 각종 암의 초기 진단 분야에 기여하는 바가 크다고 할 수 있다.

Description

초고주파기술을 이용한 암환자의 감시임파절내에서의 암세포 존재여부 탐지시스템 및 그 방법 {Cancer Cells Detection System and Method in a Sentinel Lymph Node of a Patient Using Microwave Technology}

본 발명은 초고주파기술을 이용한 암환자의 감시임파절내에서의 암세포 존재여부 탐지방법에 관한 것으로서, 이 방법은 생체조직에 있어서 정상조직과 암조직의 초고주파 전자기 특성이 상이하다는 원리를 이용하여 감시임파절내에 암세포가 전이하였는지의 여부를 판별하는 것이다.

기존의 방법인 감시임파절 동결절편검사(Frozen Section)의 방법과 문제점을 살펴보면 다음과 같다. 먼저 동결절편검사는 염색처리된 세포의 형태를 현미경을 통해 육안으로 직접 보고 병리의사가 암세포와 정상세포를 구분하게 된다. 동결절편검사는 동결과정과 단면을 만드는 과정에서 세포모양의 변형이 일어날 수 있고 또한, 전이여부를 판정하기에 어려운 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우 영구조직검사(Permanent Section)나 특수염색(H&E, IHC)을 하여야 하며 대개 4∼7일정도의 시간이 필요하게 된다. 또한, 환자는 수술장(OR)에서 즉시로 검사결과를 알 수 없으므로 일단 수술을 끝내야 하며, 만약 영구조직검사에서 전이 양성(Positive)으로 판명이 되면 다시 수술을 하여야 하는 부담을 갖게 된다. 그리고, 전이 암세포의 위치에 의한 위음성 가능성이 있다. 감시임파절에 전이된 암세포의 갯수가 적을 경우 직경 2mm이하의 크기를 갖는 미세전이(Micrometastasis)가 존재할 수 있다. 이러한 미세전이는 기존의 방법으로는 탐지가 잘 안된다. 또, 과거에는 미세전이 존재여부가 생존율과는 관계가 없다는 주장이 있었으나, 최근의 연구에 의하면 미세전이가 있는 경우 생존율이 낮아진다는 보고가 있으며 미세전이의 중요성에 대해 학계 전반적으로 재평가를 하고있는 추세에 있다. 도 1 에서 알 수 있듯이 현재의 동결절편검사법은 감시임파절의 일부 단면만을 현미경으로 관찰하기 때문에 암세포가 단면에 다행히 포함된 경우라면 관찰자의 육안으로 식별이 가능하겠으나, 만일 전이된 암세포가 단면에 위치하지 않을 경우에는, 기존의 1∼2개의 단면에서 암세포를 찾는 것은 당연히 위음성을 초래할 수 있게 된다. 실제로 감시임파절을 0.25mm간격으로 연속절편(Serial Section)으로 만들고 (IHC,ImmunoHistoChemistry)로 검사한 경우 기존의 방법이 50%의 위음성을 나타냈다는 학계의 보고가 있는 실정이다.

따라서, 이러한 고식적인 동결절편검사방법이 가진 근본적인 문제점을 극복하고자 대안으로 수술장에서 감시임파절을 연속절편(Serial Section)하고 이를 IHC(Immunohistochemistry) 염색하여 검사하는 방법에서부터 RT-PCR을 이용하여 검사하고자 하는 노력들이 시도되고 있으나, 시간, 인력과 경비가 너무 많이 소요되어 신속, 정확해야 하는 본연의 목적과는 상당한 거리가 있어 임상적 응용은 어려울 것으로 예측된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 초고주파를 이용하여 기존의 감시임파절 생검법의 높은 위음성율을 극복하고, 정확 신속한 암세포 전이 여부의 판정 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 기존의 감시임파절 절제 동결절편검사법을 나타내는 그림이고,

도 2는 초고주파를 이용한 생체조직 특성 실험의 개괄도이고,

도 3은 정상임파절의 유전율 및 도전율 특성 그래프이고,

도 4는 유방암세포의 유전율 및 도전율 특성 그래프이다.

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 초고주파 신호를 송수신하는 회로망 분석기 및 이에 연결된 측정용 프로브를 이용하여 유방암 감시임파절에 전이된 암세포의 존재 여부를 판정해 내는 방법을 제시한다.

구체적으로는, 감시임파절에 초고주파 신호를 전달하고, 감시임파절을 투과한 초고주파 신호를 수신하는 측정용 프로브, 상기 측정용 프로브가 수신한 초고주파신호를 분석하여 감시임파절의 전자기적 특성을 분석하는 회로망 분석기를 포함하는 암세포 탐지 시스템을 마련한다.

이 때, 상기 측정용 프루브는 동심 케이블 또는 도파관으로 이루어지고, 상기 시스템은 마이크로파 및 밀리미터파 대역에서 동작하는 것이 바람직하다.

감시임파절에 초고주파 신호를 투과시키는 제1 단계, 상기 감시임파절을 투과한 초고주파 신호를 수신하는 제2 단계, 상기 감시임파절을 투과한 초고주파 신호를 분석하여 상기 감시임파절의 전자기적 특성을 확인하는 제3 단계, 상기 전자기적 특성을 바탕으로 하여 암세포의 존재 유무를 판정하는 제4 단계를 포함하는 방법을 통하여 암세포를 탐지한다.

이 때, 상기 제3 단계에서 확인하는 전자기적 특성은 유전율일 수 있다.

도 2 는 본 발명의 개략적 방법을 나타낸 그림이다.

그림에서 측정프루브를 통해 얻어진 초고주파 신호를 회로망분석기에서 수신하여 컴퓨터에서 복소 유전율을 계산하여 임파절내에 암세포가 존재하는지 여부를 최종 판정하는 것이다. 여기서, 측정용 프로브는 감시임파절에 초고주파 신호를 전달하고, 감시임파절을 투과한 초고주파 신호를 수신한다. 회로망 분석기는 측정용 프로브가 수신한 초고주파신호를 분석하여 감시임파절의 전자기적 특성을 분석한다. 회로망 분석기가 분석하는 전자기적 특성은 유전율과 도전율 등이다. 측정용 프로브는 동심 케이블 또는 도파관으로 이루어져 있다. 이 시스템은 마이크로파 및 밀리미터파 대역에서 동작시킨다.

이 시스템의 동작은 다음과 같은 방법에 의한다.

먼저, 측정용 프로브를 통하여 감시임파절에 초고주파 신호를 투과시키고, 감시임파절을 투과한 초고주파 신호를 측정용 프로브를 통하여 수신하여, 신호분석기로 보낸다. 신호분석기는 감시임파절을 투과한 초고주파 신호를 수신하여 상기 감시임파절의 전자기적 특성(유전율, 도전율 등)을 분석하고, 그 결과를 컴퓨터로 보낸다. 컴퓨터는 수신한 전자기적 특성을 바탕으로 하여 암세포의 존재 유무를판정한다.

본 발명에 따른 초고주파를 이용한 암세포 발견의 이론적 배경은 다음과 같다. 일반적으로 본 연구단이 진행하고자 하는 연구의 핵심 착안점은 높은 주파수에서 생체조직 특히 일반 정상세포와 암세포가 전자기적 특성치 즉, 복소유전율 값이 매우 다르다는 점이다.

도 3 은 본 연구진이 실제 환자로부터 채취한 액와부 임파절을 주파수 1GHz에서 30GHz 까지의 초고주파 측정 실험을 통해 얻어낸 결과이다. 도 3에서 계열은 측정 회수를 나타낸다. 그림에서 화살표와 함께 그룹으로 묶여져 εr 로 표시된 데이타는 유전율을 가리키고 있다. 그림에 따르면 유전율값이 전 주파수에 걸쳐 비교적 고르다.

도 4 는 도 3과 동일한 주파수 범위에서의 유방암세포의 결과이다. 도 4에서 계열은 측정 회수를 나타낸다. 이 경우에는 저주파수 영역에서 유전율값이 매우 크고 주파수가 높아질수록 점점 크기가 감소하고 있음을 알 수 있다. 두 그림으로부터 정상 액와임파절과 유방암세포에서 유전율과 도전율이 서로 상당한 차이를 보여주고 있는데 특히 유전율의 경우 차이가 매우 많이 나는 것을 알 수 있다. 이러한 사실을 통하여 암세포를 포함하지 않은 임파절과 암세포를 포함하고 있는 임파절을 가려낼 수 있다.

본 발명에 따르면 초고주파를 사용하여 유방암 임파절에 전이된 암세포를 정확 신속하게 탐지함으로써 의학분야에 일대 혁신을 몰고 올 것으로 사료된다. 또한본 개념을 암세포 조기발견에 임상 적용함으로써 국가 의료 보건 산업에 이바지하는 바가 크다고 볼 수 있다.

Claims (5)

1. (정정) 감시임파절에 초고주파 신호를 전달하고, 감시임파절을 투과한 초고주파 신호를 수신하는 측정용 프로브,

   상기 측정용 프로브가 수신한 초고주파신호를 분석하여 감시임파절의 복소 유전율을 측정하는 회로망 분석기

   를 포함하는 암세포 탐지 시스템.
2. (정정) 제1항에서,

   상기 측정용 프로브는 동심 케이블 또는 도파관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 암세포 탐지 시스템.
3. 제1항에서,

   상기 시스템은 마이크로파 및 밀리미터파 대역에서 동작하는 것을 특징으로 하는 암세포 탐지 시스템.
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