KR100688355B1 - 신체내의 병소를 검출하는 장치 및 방법 - Google Patents

신체내의 병소를 검출하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 병소의 존재유무 뿐만 아니라 병소의 위치 및 크기를 검출하기 위한 것으로, 신체의 일부와 접촉된 전극에 전압을 공급하는 단계와; 다수의 감지 전극들을 갖는 프로브를 이용하여 상기 신체의 검사 부위에서 신호들을 감지하는 단계와; 상기 감지된 신호들을 근거로 하여 상기 신체 내의 병소의 위치 및 크기를 계산하는 단계를 포함한다.
유방암, 어드미턴스 데이터, 스캔 프로브

Description

신체내의 병소를 검출하는 장치 및 방법{Apparatus and method for detecting anomalies within a body}
도 1은 본 발명에 따른 병소 검출 장치를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 병소 검출 장치를 이용한 검출 방법의 일 실시예를 나타낸 도면
도 3은 도 1의 정전압 발생부를 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 스캔 프로브의 일 실시예를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 스캔 프로브의 다른 실시예를 나타낸 도면
도 6은 도 1의 전류 측정부를 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 병소 검출 장치를 이용하여 측정 부위를 영상으로 나타낸 도면
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 전극 12 : 정전압 발생부
14 : 스캔 프로브 15 : 전류 측정부
17 : 제어부 141 : 금속 프레임
142 : 고정판 143 : 감지 전극
본 발명은 신체의 전기적 특성을 이용하여 암, 종양 등과 같은 병소(病巢)를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
한국 중앙 암 등록 사업 연례보고서에 의하면 여성의 경우 유방암과 대장암이 지속적으로 증가하는 경향을 보이고 있다. 특히 유방암 발생률이 계속 증가하여, 2001년에는 여성 암 발생률 1위(16.1%)가 되었으며, 추후 계속적인 증가가 예측되고 있다. 일본의 경우에는 유방암 발생률이 모든 암 발생률의 19.6%를 차지하고 있으며(2001년 기준) 미국의 경우는 37.3%(2001년 기준)이다.
가장 바람직한 치료는 종양이 다른 부위에 전이되지 않은 초기에 검진하여 이에 대한 치료를 하는 것이다. 그러나 이러한 조기 진단은 확실하고 효과적인 진단 방법이 있어야 가능하고, 현재 여러 가지 방법을 이용한 유방암의 조기 진단을 위한 노력이 활발히 진행되고 있다. 조기 진단의 방법으로 X-선 유방촬영술(mammography), 초음파 촬영술, 열적외선 촬영술, MRI, CT 등 다양한 의료영상 장비들이 사용되고 있다. 그러나 가장 널리 사용되고 있는 X-선 유방촬영술의 경우 X-선의 특성상 유선조직의 밀도가 높은 젊은 여성은 진단하기 어려운 단점이 있으며, 진단하기 위해 사용된 방사선에 의해서 오히려 유방암이 발병될 위험성이 있다. 초음파 촬영술의 경우 영상의 해상도가 낮은 단점이 있으며 그 효용성에 대한 논란이 지속되고 있고 조기 진단에 적용하기는 어렵다. 암이나 염증이 있는 세포는 정상 세포에 비해 온도가 높다는 점을 이용한 열적외선 촬영술의 경우는 주 로 피부 표피의 온도만을 영상으로 보여주기 때문에 유방암을 정확히 진단하기 어렵다. MRI나 CT의 경우는 검진비용이 매우 비싸고, 여성의 가슴부위 만을 촬영하기 힘든 단점이 있다.
최근에는 정상 조직과 종양 조직의 도전율이 세배에서 열배까지 차이가 나는 현상을 이용하여 유방암을 검출하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중에서 이스라엘 트랜스스캔 사(TransScan Medical Ltd.,)의 T-Scan은 전압인가-전류측정 방법을 택하고 있으며 따라서 생체조직의 전달 어드미턴스 맵을 출력한다. T-Scan의 측정방법은 1980년대 초부터 연구가 시작된 전기 임피던스 단층촬영 기술 (EIT, electrical impedance tomography)의 효시라 할 수 있는 전면 임피던스 카메라(frontal plane impedance camera)와 동일하다. 즉 인체의 한 부분에 표면전극을 통하여 정전압을 인가하고 다른 부위에 부착된 배열전극 (array electrodes)들은 기준전위를 유지하면서 배열전극들을 통하여 빠져 나오는 전류를 측정하여 이를 영상으로 도시하는 것이다. 이러한 영상은 전달 어드미턴스 영상이라 한다. T-Scan에서는 전달 어드미턴스 영상이 출력되고, 이 영상을 근거로 한 주관적인 해석을 통해 사용자는 환자의 유방암 유무에 대해 판단한다. 다시 말해서, T-Scan과 같은 진단기기에서는 유방표면에서 측정한 데이터를 분석하는 기능을 가지고 있지 못하다. 따라서 진단의 결과가 사용자의 시각적인 판단에 의존하므로 정확하게 병소를 검출하기 어렵다.
본 발명의 목적은 상기한 기존 기술들의 단점을 보완하기 위해 안출한 것으 로써, 신체의 표면에서 측정된 전달 어드미턴스 데이터를 근거로 유방암과 같은 병소의 존재 여부뿐만 아니라 병소의 크기와 위치를 정확히 검출할 수 있는 병소 검출 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 병소 검출 장치는, 신체의 일부에 전압을 인가하는 전극과; 상기 신체의 검사 부위에서 신호들을 감지하는 다수의 감지 전극들을 갖는 프로브와; 상기 감지 전극들에 의해 감지된 신호들을 근거로 하여 신체 내의 병소의 위치 및 크기를 판단하는 제어부를 포함한다.
상기 프로브는, 상기 감지 전극들을 일정한 간격으로 배열하기 위한 고정판과; 상기 고정판의 외곽에 위치하며 상기 전극들을 기준전위로 유지시키는 금속 프레임을 포함한다.
상기 제어부는 상기 병소의 위치를 판단하기 위해 상기 감지된 신호들을 근거로 상기 병소의 중심 위치와 상응하는 프로브 평면상의 병소 지점을 판단하고, 상기 병소의 중심과 상기 프로브 평면상의 병소 지점간의 거리를 계산한다. 또한, 상기 제어부는 상기 병소의 크기를 판단하기 위해 상기 감지된 신호들 세기의 평균값, 상기 병소의 중심과 상기 프로브 평면상의 병소 지점간의 거리, 상기 프로브 평면상의 병소 지점에서 감지된 신호의 세기를 근거로 상기 병소의 체적을 계산한다.
본 발명에 따른 병소 검출 방법은, 신체의 일부와 접촉된 전극에 전압을 공급하는 단계와; 다수의 감지 전극들을 갖는 프로브를 이용하여 상기 신체의 검사 부위에서 신호들을 감지하는 단계와; 상기 감지된 신호들을 근거로 하여 상기 신체 내의 병소의 위치 및 크기를 계산하는 단계를 포함한다.
상기 전극에 전압을 공급하는 단계에서, 주파수가 서로 다른 두 전압을 차례로 상기 전극에 공급한다.
상기 프로브를 이용하여 신호들을 감지하는 단계에서, 상기 프로브는 상기 검사 부위에서 흐르는 전류를 감지한다.
상기 병소의 위치 및 크기를 계산하는 단계는, 상기 감지된 신호들을 근거로 상기 병소의 중심 위치와 상응하는 프로브 평면상의 병소 지점을 판단하는 단계와; 상기 병소의 중심과 상기 프로브 평면상의 병소 지점간의 거리를 계산하는 단계와; 상기 병소의 체적을 계산하는 단계를 포함한다.
상기 감지된 신호들을 근거로 상기 병소의 중심 위치와 상응하는 프로브 평면상의 병소 지점을 판단하는 방법은 두 가지가 있다. 첫째, 상기 감지 전극별로 상기 감지된 신호의 세기와 기준 세기의 차를 각각 계산하고 상기 차 값들 중 최대값을 갖는 상기 감지 전극의 위치를 상기 병소의 중심 위치와 상응하는 상기 프로브 평면상의 병소 지점으로 판단한다. 둘째, 상기 감지 전극별로 상기 감지된 신호들 중 제 1 주파수에 해당하는 신호의 세기와 제 2 주파수에 해당하는 신호의 세기 간의 차를 각각 계산하고 상기 차 값들 중 최대값을 갖는 상기 감지 전극의 위치를 상기 병소의 중심 위치와 상응하는 상기 프로브 평면상의 병소 지점으로 판단한다.
상기 병소의 중심과 상기 프로브 평면상의 병소 지점간의 거리를 계산하는 방법도 두 가지가 제안된다. 첫째, 상기 프로브 평면상의 병소 지점과 상기 프로브 평면상의 임의의 지점간의 거리, 상기 프로브 평면상의 병소 지점에서 감지된 신호의 세기, 상기 프로브 평면상의 임의의 지점에서 감지된 신호의 세기를 근거로 상기 병소의 중심과 상기 프로브 평면상의 병소 지점간의 거리를 계산한다. 둘째, 상기 프로브 평면상의 병소 지점과 상기 프로브 평면상의 임의의 지점간의 거리, 상기 프로브 평면상의 병소 지점에서 감지된 제 1 주파수에 해당하는 신호의 세기와 제 2 주파수에 해당하는 신호의 세기, 상기 프로브 평면상의 임의의 지점에서 감지된 상기 제 1 주파수에 해당하는 신호의 세기와 상기 제 2 주파수에 해당하는 신호의 세기를 근거로 상기 병소의 중심과 상기 프로브 평면상의 병소 지점간의 거리를 계산한다.
상기 병소의 체적을 계산하는 단계에서, 상기 감지된 신호들 세기의 평균값, 상기 병소의 중심과 상기 프로브 평면상의 병소 지점간의 거리, 상기 프로브 평면상의 병소 지점에서 감지된 신호의 세기를 근거로 상기 병소의 체적을 계산하거나, 또는 상기 감지된 신호들 중 제 1 주파수에 해당하는 신호들 세기의 평균값, 상기 병소의 중심과 상기 프로브 평면상의 병소 지점간의 거리, 상기 프로브 평면상의 병소 지점에서 감지된 상기 제 1 주파수에 해당하는 신호의 세기와 제 2 주파수에 해당하는 신호의 세기를 근거로 상기 병소의 체적을 계산한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 병소 검출장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 병소 검출방법의 일 예를 나타낸 도면이다. 전압을 인가하기 위한 전극(11)이 신체 일부에 접촉되고, 상기 전극(11)을 통해 신체에 전압이 인가된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전극(11)은 손과 같은 신체의 일부를 통해 신체 내부에 전압을 제공한다.
정전압 발생부(12)는 상기 전극(11)에 전압을 공급한다. 상기 정전압 발생부(12)는 적어도 하나 이상의 특정 주파수의 정현파 정전압을 발생시키고, 이 정현파 정전압을 상기 전극(11)에 제공한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 정전압 발생부(12)는 FPGA(field programmable gate array)를 기반으로 한 디지털 정전압 발생기(121)와, 디지털-아날로그 컨버터(DAC)(122)와, 대역통과 필터(band pass filter;BPF)(123)를 포함한다.
스캔 프로브(14)는 검사하고자 하는 신체 부위에 접촉되고, 상기 전극(11)에서 상기 검사 부위로 흐르는 신호, 즉 전류들을 감지한다. 유방암을 검사하고자 하는 경우, 상기 스캔 프로브(14)는 가슴에서의 전류를 스캔한다. 상기 스캔 프로브(14)는 평면배열전극들(planar array of electrodes)을 포함한다. 이 평면배열전극들 각각은 기준전위를 유지한 상태에서 상기 검사 부위에서 흐르는 전류들을 감지한다. 도 4는 스캔 프로브의 일 실시예를 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 스캔 프로브(14)는 일정한 간격으로 배열된 원기둥 형태의 감지 전극(143)들을 포함한다. 예를 들어, 상기 스캔 프로브(14)는 8×8개 또는 16×16개의 전극들(143)을 포함한다. 상기 전극(143)들이 일정한 간격으로 배열되기 위해서는 상기 전극(143)들을 고정시키는 고정판(142)이 필요하다. 상기 고정판(142)은 상기 전극(143)들을 삽입하기 위한 홀(142a)들을 갖으며, 상기 전극(143)들 각각을 전기 적으로 분리시키기 위해 절연물질로 이루어진다. 상기 고정판(142)의 외곽에는 금속 프레임(141)이 있다. 상기 금속 프레임(141)은 상기 전극들(143)과 그들의 주변을 기준전위(0V)로 유지시키기 위한 것이다. 도 5(a) 내지 도 5(c)는 스캔 프로브의 다른 실시예를 나타내는 것으로, 이 스캔 프로브는 감지 전극들과 스위치가 결합된 것이다. 도면에 도시된 바와 같이, 다수개의 감지 전극들을 포함하는 평면배열전극 기판과, 다수의 스위치 기판과, 스위치 제어기판이 적층된다. 상기 스위치 기판과 스위치 제어기판을 사용하면 상기 다수개의 감지 전극들은 적은 수의 케이블을 통해 신호를 출력할 수 있다.
전류 측정부(15)는 상기 전극들(143)을 통해 감지된 전류들 각각의 세기를 측정한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 전류 측정부(15)는 상기 전극들(143)을 통해 감지된 전류들을 선택적으로 출력하기 위한 스위치(151)와, 상기 스위치(151)에서 출력된 전류를 전압으로 변환하는 전류-전압 변환기(152)와, 상기 전류-전압 변환기(152)에서 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기(ADC)(153)와, 상기 아날로그-디지털 변환기(153)에서 출력된 신호를 받고, 이를 근거로 상기 전극들(143)에서 감지된 미세 전류들의 세기를 측정하는 디지털 위상 감응 전류측정기(154)이다.
상기 전류 측정부(154)에서 측정된 전류들과 관련된 데이터는 제어부(17)에 전달되고, 상기 제어부(17)는 상기 전류들의 실수성분(크기)과 허수성분(위상)을 검출하고 이들을 근거로 하여 전달 어드미턴스 데이터를 계산한다. 전류는 정상조직에서보다 암 또는 종양 등의 병소에서 더 잘 흐르기 때문에 전류의 세기에 비례 하는 상기 전달 어드미턴스 데이터를 이용하면 병소의 유무를 판단할 수 있다. 또한, 상기 제어부(17)는 상기 전달 어드미턴스 데이터를 이용하여 병소의 위치와 크기를 계산하고, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 계산된 값들을 이용하여 상기 검사 부위 내부를 3차원 영상으로 나타낼 수 있다. 이러한 영상은 상기 검사 부위 내부의 생체조직의 도전율(conductivity)과 유전율(permittivity)에 대한 정보를 제공하며, 암, 종양 등과 같은 병소의 유무뿐만 아니라 병소의 위치와 크기까지 정확히 사용자가 알 수 있도록 한다.
상기 전달 어드미턴스 데이터를 근거로 병소의 위치와 크기를 검출하는 방법의 실시예들을 설명하면 다음과 같다.
제 1 실시예
상기 제어부(17)는 다음의 식들을 이용한 알고리즘을 통해 병소의 위치와 크기를 계산하고, 상기 병소의 위치 및 크기와 관련된 데이터를 이용하여 병소를 영상화한다. 상기 전달 어드미턴스 데이터와 병소의 위치 및 크기의 관계는 수학식 1에서 정의된다.
Figure 112004020185745-pat00001
여기서, 상기 수학식 1에서 사용된 기호는 다음과 같다.
A : 병소의 체적
(x,y) : 스캔 프로브(14)의 평면 Γ상의 임의의 지점
Figure 112004020185745-pat00002
: 측정된 전달 어드미턴스 분포 (스캔 프로브의 평면상에서 정의된 함수)
Figure 112004020185745-pat00003
: 스캔 프로브(14) 평면상에서 전달 어드미턴스 분포 g(x,y)의 평균값
Figure 112004020185745-pat00004
: 병소가 없는 경우의 전달 어드미턴스 분포
Figure 112004020185745-pat00005
: 신체 내의 병소와 상응하는 스캔 프로브(14) 평면 상의 지점
d : 스캔 프로브(14)의 평면 위의 점
Figure 112004020185745-pat00006
에서 병소의 무게중심까지의 수직 거리
Figure 112004020185745-pat00007
:
Figure 112004020185745-pat00008
은 유방의 정상 조직의 평균 도전율(conductivity),
Figure 112004020185745-pat00009
은 정상조직의 평균 유전율(permittivity),
Figure 112004020185745-pat00010
는 정현파 전압의 주파수
Figure 112004020185745-pat00011
:
Figure 112004020185745-pat00012
는 종양 조직의 평균 도전율(conductivity),
Figure 112004020185745-pat00013
는 종양 조직의 평균 유전율(permittivity)
상기 수학식 1을 이용하면 전달 어드미턴스 분포로부터 병소의 위치 및 크기를 추정하는 아래의 수학식 2-4가 얻어진다.
Figure 112004020185745-pat00014
상기 수학식 2는 신체내의 병소 위치(병소의 중앙점)에 상응하는 스캔 프로브(14)의 평면상의 지점(pinpoint)
Figure 112004020185745-pat00015
을 구하는 공식이다. 상기 스캔 프로브(14)의 평면상의 지점
Figure 112004020185745-pat00016
은 상기 스캔 프로브(14)의 평면에서 절대값
Figure 112004020185745-pat00017
이 최대값을 갖는 지점이다. 상기 지점
Figure 112004020185745-pat00018
를 구하기 위해 상기 제어부(17)는 상기 측정된 어드미턴스 값들 g(x,y)과 상기 기준 어드미턴스 값들
Figure 112004020185745-pat00019
을 각각 비교한다. 예를 들어, 상기 스캔 프로브(14)가 8×8개의 감지 전극들(143)을 포함하는 경우, 상기 제어부(17)는 64개의 감지 전극들(143)에서 측정된 어드미턴스 값들과 64개의 감지 전극들(143)에 해당하는 기준 어드미턴스 값들의 차를 각각 계산한다. 즉, 상기 감지 전극(143)별로 측정된 어드미턴스 값과 기준 어드미턴스 값의 차를 계산한다. 그리고, 상기 차 값들 중 최대값을 갖는 감지 전극(143)을 병소 위치에 상응하는 상기 스캔 프로브(14) 평면상의 지점
Figure 112004020185745-pat00020
로 결정한다.
Figure 112004020185745-pat00021
상기 수학식 3은 병소의 깊이 d를 구하는 공식이다. 상기 (x,y)는 상기
Figure 112004020185745-pat00022
근처의 상기 스캔 프로브(14)의 평면상의 임의의 지점이며,
Figure 112004020185745-pat00023
은 상기 지점 (x,y)와 상기 지점
Figure 112004020185745-pat00024
사이의 거리,
Figure 112004020185745-pat00025
이다. 상기 수학식 2를 근거로 병소 위치에 상응하는 상기 스캔 프로브(14) 평면상의 지점
Figure 112004020185745-pat00026
이 구해 지면, 상기 제어부(17)는 상기 지점
Figure 112004020185745-pat00027
과 임의의 지점 (x,y)과의 거리
Figure 112004020185745-pat00028
를 계산한다. 그리고, 상기 제어부(17)는 상기 지점
Figure 112004020185745-pat00029
에서의 상기 측정된 어드미턴스 값
Figure 112004020185745-pat00030
및 기준 어드미턴스 값
Figure 112004020185745-pat00031
, 상기 임의의 지점 (x,y)에서의 상기 측정된 어드미턴스 값 g(x,y) 및 기준 어드미턴스 값
Figure 112004020185745-pat00032
, 그리고 상기 거리
Figure 112004020185745-pat00033
값을 근거로 하여 상기 스캔 프로브(14) 평면상의 지점
Figure 112004020185745-pat00034
에서 병소까지의 거리 d를 계산한다. 상기 수학식 3에서 표현된 바와 같이, 상기 두 어드미턴스 값들간의 차
Figure 112004020185745-pat00035
와, 상기 두 어드미턴스 값들간의 차
Figure 112004020185745-pat00036
의 비율에 따라 상기 거리 d가 달라지고, 또한 상기 거리
Figure 112004020185745-pat00037
에 따라 상기 거리 d가 달라짐을 알 수 있다. 이와 같이, 병소 위치에 상응하는 스캔 프로브(14) 평면상의 지점
Figure 112004020185745-pat00038
과, 상기 지점
Figure 112004020185745-pat00039
에서 병소까지의 거리 d를 알게되면 신체 내에 존재하는 병소의 정확한 위치를 알 수 있다.
Figure 112004020185745-pat00040
상기 수학식 4는 병소의 크기(체적) A를 구하는 공식이다. 여기서, 상기
Figure 112004020185745-pat00041
는 설정된 값으로써, 병소와 정상조직 간의 도전율 또는 유전율의 비율을 의미한다. 상기 스캔 프로브(14) 평면상의 지점
Figure 112004020185745-pat00042
에서 병소까지의 거리 d가 계산 되면, 상기 제어부(17)는 병소의 체적 A를 구할 수 있다. 상기 수학식 4에서 표현된 바와 같이, 상기 거리 d와, 상기 측정된 어드미턴스 값
Figure 112004020185745-pat00043
및 상기 기준 어드미턴스 값
Figure 112004020185745-pat00044
의 차
Figure 112004020185745-pat00045
와, 상기 스캔 프로브(14) 평면상에서 전달 어드미턴스 분포 g(x,y)의 평균값
Figure 112004020185745-pat00046
을 근거로 하여 상기 병소의 체적 A가 계산됨을 알 수 있다.
위의 수학식들을 이용하여 실제로 병소의 위치와 크기를 추정하려면 병소가 존재하지 않는 경우에 대한 기준 어드미턴스 분포
Figure 112004020185745-pat00047
의 값이 필요하다. 다음과 같은 방법들 중 어느 하나를 이용하여 기준 어드미턴스 분포
Figure 112004020185745-pat00048
의 값을 얻을 수 있다.
첫째, 검사하고자 하는 신체 부위와 대칭되는 부위의 측정된 어드미턴스 분포 값을 이용한다. 예를 들어, 왼쪽 유방을 검사하는 경우, 오른쪽 유방에서 측정된 어드미턴스 분포를 기준 어드미턴스 분포
Figure 112004020185745-pat00049
로 사용하고, 오른쪽의 경우는 왼쪽의 어드미턴스 분포를 사용한다.
둘째, 측정된 어드미턴스 분포 g(x,y)의 평균치를 기준 어드미턴스 분포
Figure 112004020185745-pat00050
로 사용한다.
셋째, 병소를 가지고 있지 않은 많은 실험대상들을 통해 얻어진 어드미턴스 분포의 통계값(평균값)을 기준 어드미턴스 분포
Figure 112004020185745-pat00051
로 사용한다. 예를 들어, 20대 여성의 유방암을 검사하는 경우, 유방암을 가지고 있지 않은 정상적인 20대의 여성들을 통해 얻어진 어드미턴스 분포들의 평균값을 기준 어드미턴스
Figure 112004020185745-pat00052
로 사용한다.
제 2 실시예
제 2 실시예를 구현하기 위해, 상기 정전압 발생부(12)는 제 1 주파수의 정현파 정전압과 제 2 주파수의 정현파 정전압을 발생시키고, 상기 전극(11)은 상기 두 정현파 정전압을 차례로 신체에 인가한다. 상기 제어부(17)는 상기 두 정현파 정전압들에 해당하는 전달 어드미턴스 분포들을 상기 스캔 프로브(14)를 통해 검출한 다음, 상기 검출된 전달 어드미턴스 분포들을 이용하여 병소의 위치 및 크기를 계산한다.
상기 두 정현파 정전압을 이용하는 경우, 상기 제 1 주파수
Figure 112006033782227-pat00053
및 상기 제 2 주파수
Figure 112006033782227-pat00054
에 해당하는 전달 어드미턴스 분포를 각각
Figure 112006033782227-pat00055
와
Figure 112006033782227-pat00056
라 하고, 상기 제 2 주파수
Figure 112006033782227-pat00057
에 상응하는 정상조직과 종양조직의 복소 도전율을 각각
Figure 112006033782227-pat00058
,
Figure 112006033782227-pat00059
라 하자. 그러면 상기 두 주파수에 상응하는 전달 어드미턴스 분포들과 병소의 위치 및 크기의 관계는 수학식 5에서 정의된다.
Figure 112004020185745-pat00060
즉, 상기 두 정전압을 인가하고 상기 제 1, 2 주파수에 대한 전달 어드미턴스 분포들 중에서 하나를 기준 어드미턴스 분포로 사용한다. 상기 수학식 5를 근거로 하여 유방암의 위치와 크기를 검출하는 알고리즘은 다음과 같다.
Figure 112004020185745-pat00061
상기 수학식 6은 병소의 위치에 상응하는 스캔 프로브(14) 평면상의 지점
Figure 112006033782227-pat00062
을 구하는 공식이다. 상기 스캔 프로브(14)의 평면상의 지점
Figure 112006033782227-pat00063
은 상기 스캔 프로브(14)의 평면상에서 절대값
Figure 112006033782227-pat00064
이 최대값을 갖는 지점이다. 상기 지점
Figure 112006033782227-pat00065
을 구하기 위해 상기 제어부(17)는 상기 제 2 주파수
Figure 112006033782227-pat00066
에 해당하는 어드미턴스 분포
Figure 112006033782227-pat00067
와 상기 제 1 주파수
Figure 112006033782227-pat00068
에 해당하는 어드미턴스 분포
Figure 112006033782227-pat00069
를 각각 비교한다. 그리고, 두 어드미턴스 분포들 간의 차 값들 중 최대값을 갖는 상기 스캔 프로브(14) 평면상의 지점을 병소 위치에 상응하는 위치
Figure 112006033782227-pat00070
로 결정한다.
Figure 112004020185745-pat00071
상기 수학식 7은 병소의 깊이 d를 구하는 공식이다. 상기 (x,y)는 상기
Figure 112004020185745-pat00072
근처의 상기 스캔 프로브(14)의 평면상의 임의의 지점이며, 거리
Figure 112004020185745-pat00073
은 상기 지점 (x,y)와 상기 지점
Figure 112004020185745-pat00074
사이의 거리,
Figure 112004020185745-pat00075
이다. 상기 제어부(17)는 상기 지점
Figure 112004020185745-pat00076
과 임의의 지점 (x,y)과의 거리
Figure 112004020185745-pat00077
를 계산하고, 상기 지점
Figure 112004020185745-pat00078
에서 측정된 두 어드미턴스 값들
Figure 112004020185745-pat00079
,
Figure 112004020185745-pat00080
과, 상기 임의의 지점 (x,y)에서 측정된 두 어드미턴스 값들
Figure 112004020185745-pat00081
,
Figure 112004020185745-pat00082
과, 그리고 상기 거리
Figure 112004020185745-pat00083
값을 근거로 하여 상기 스캔 프로브(14) 평면상의 지점
Figure 112004020185745-pat00084
에서 병소까지의 거리 d를 계산한다. 상기 수학식 7에서와 같이, 상기 두 어드미턴스 값들간의 차
Figure 112004020185745-pat00085
와, 상기 두 어드미턴스 값들간의 차
Figure 112004020185745-pat00086
의 비율에 따라 상기 거리 d가 달라지고, 또한 상기 거리
Figure 112004020185745-pat00087
에 따라 상기 거리 d가 달라짐을 알 수 있다. 병소 위치에 상응하는 스캔 프로브(14) 평면상의 지점
Figure 112004020185745-pat00088
과, 상기 지점
Figure 112004020185745-pat00089
에서 병소까지의 거리 d를 알게되면 신체 내에 존재하는 병소의 정확한 위치를 알 수 있다.
Figure 112004020185745-pat00090
상기 수학식 8은 병소의 크기(체적) A를 구하는 공식이다. 상기 스캔 프로브(14) 평면상의 지점
Figure 112004020185745-pat00091
에서 병소까지의 거리 d가 계산되면, 상기 제어부(17)는 병소의 체적 A를 구할 수 있다. 상기 수학식 8에서 표현된 바와 같이, 상기 병소의 체적 A는 상기 거리 d와, 상기 두 어드미턴스 값간의 차
Figure 112004020185745-pat00092
와, 상기 스캔 프로브(14) 평면상에서 전달 어드미턴스 분포
Figure 112004020185745-pat00093
의 평균값
Figure 112004020185745-pat00094
에 의존하며, 두 정현파 정전압에 해당하는 도전율 및 유전율 관련 데이터
Figure 112004020185745-pat00095
,
Figure 112004020185745-pat00096
,
Figure 112004020185745-pat00097
,
Figure 112004020185745-pat00098
에 의존함을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 어드미턴스 데이터를 근거로 신체 내의 병소 유무 여부를 판단할 수 있을 뿐만 아니라 병소의 위치 및 크기를 정확히 검출할 수 있다. 또한, 유방암을 검출하는 기술로서 기존에 사용되고 있는 유방암 검진기에 비하여 인체에 무해하고 비교적 저가의 기기로 제작하는 것이 가능하다. 따라서 본 발명은 유방암의 진단에 유용하게 사용될 수 있다.
이상에서 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야 한다.

Claims (19)

  1. 신체의 일부와 접촉된 전극에 제 1 주파수의 전압을 공급하는 단계와;
    다수의 감지 전극들을 갖는 프로브를 이용하여 상기 신체의 검사 부위에서 상기 제 1 주파수의 전압에 의한 신호들을 감지하는 단계와;
    상기 전극에 제 2 주파수의 전압을 공급하는 단계와;
    상기 프로브를 이용하여 상기 신체의 검사 부위에서 상기 제 2 주파수의 전압에 의한 신호들을 감지하는 단계와;
    상기 감지된 두 신호들의 세기 차를 근거로 하여 상기 신체 내의 병소의 위치 및 체적을 계산하는 단계를 포함하는 병소 검출 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로브를 이용하여 신호들을 감지하는 단계에서,
    상기 프로브는 상기 검사 부위에서 흐르는 전류를 감지하는 것을 특징으로 하는 병소 검출 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 병소의 위치 및 체적을 계산하는 단계는,
    상기 감지된 두 신호들의 차를 근거로 상기 병소의 중심 위치와 상응하는 상기 프로브 평면상의 병소 지점을 판단하는 단계와;
    상기 병소의 중심과 상기 프로브 평면상의 병소 지점간의 거리를 계산하는 단계와;
    상기 병소의 체적을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병소 검출 방법.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 감지된 두 신호들을 근거로 상기 병소의 중심 위치와 상응하는 상기 프로브 평면상의 병소 지점을 판단하는 단계에서,
    상기 감지 전극별로 상기 감지된 신호들 중 상기 제 1 주파수에 해당하는 신호의 세기와 상기 제 2 주파수에 해당하는 신호의 세기 간의 차를 각각 계산하고, 상기 차 값들 중 최대값을 갖는 상기 감지 전극의 위치를 상기 병소의 중심 위치와 상응하는 상기 프로브 평면상의 병소 지점으로 판단함을 특징으로 하는 병소 검출 방법.
  7. 삭제
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 병소의 중심과 상기 프로브 평면상의 병소 지점간의 거리를 계산하는 단계에서,
    상기 프로브 평면상의 병소 지점과 상기 프로브 평면상의 임의의 지점간의 거리, 상기 프로브 평면상의 병소 지점에서 감지된 상기 제 1 주파수에 해당하는 신호의 세기와 상기 제 2 주파수에 해당하는 신호의 세기, 상기 프로브 평면상의 임의의 지점에서 감지된 상기 제 1 주파수에 해당하는 신호의 세기와 상기 제 2 주파수에 해당하는 신호의 세기를 근거로 상기 병소의 중심과 상기 프로브 평면상의 병소 지점간의 거리를 계산하는 것을 특징으로 하는 병소 검출 방법.
  9. 삭제
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 병소의 체적을 계산하는 단계에서,
    상기 감지된 신호들 중 상기 제 1 주파수에 해당하는 신호들 세기의 평균값, 상기 병소의 중심과 상기 프로브 평면상의 병소 지점간의 거리, 상기 프로브 평면상의 병소 지점에서 감지된 상기 제 1 주파수에 해당하는 신호의 세기와 상기 제 2 주파수에 해당하는 신호의 세기를 근거로 상기 병소의 체적을 계산하는 것을 특징으로 하는 병소 검출 방법.
  11. 신체의 일부에 제 1 주파수의 전압과 제 2 주파수의 전압을 차례로 인가하는 전극과;
    상기 신체의 검사 부위에서 상기 제 1 주파수의 전압에 의한 신호와 상기 제 2 주파수의 전압에 의한 신호를 감지하는 다수의 감지 전극들을 갖는 프로브와;
    상기 감지 전극들에 의해 감지된 상기 두 신호들의 차를 계산하고, 상기 계산된 두 신호의 차를 근거로 하여 신체 내의 병소의 위치 및 체적을 계산하는 제어부를 포함하는 병소 검출 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 프로브는,
    상기 감지 전극들을 일정한 간격으로 배열하기 위한 고정판과;
    상기 고정판의 외곽에 위치하며, 상기 전극들을 기준전위로 유지시키는 금속 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 병소 검출 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 감지 전극별로 상기 감지된 신호들 중 상기 제 1 주파수에 해당하는 신호의 세기와 상기 제 2 주파수에 해당하는 신호의 세기 간의 차를 각각 계산하고, 상기 차 값들 중 최대값을 갖는 상기 감지 전극의 위치를 상기 병소의 중심 위치와 상응하는 상기 프로브 평면상의 병소 지점으로 판단하는 것을 특징으로 하는 병소 검출 장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수의 전압과 상기 제 2 주파수의 전압을 상기 전극에 제공하는 정전압 발생부를 더 포함하는 병소 검출 장치.
  19. 신체의 일부와 접촉하는 전극에 전압을 공급하는 단계와;
    다수의 감지 전극들을 갖는 프로브를 이용하여 상기 신체의 검사 부위에서 신호들을 감지하는 단계와;
    상기 감지 전극별로 감지된 신호들의 세기와 기준 세기의 차를 각각 계산하고, 상기 차 값들 중 최대값을 갖는 상기 감지 전극의 위치를 실제 병소의 중심 위치에 상응하는 상기 프로브 평면상의 병소 지점으로 판단하는 단계와;
    상기 판단된 상기 프로브 평면상의 병소 지점과 상기 프로브 평면상의 임의의 지점간의 거리, 상기 프로브 평면상의 병소 지점에서 감지된 신호의 세기, 상기 프로브 평면상의 임의의 지점에서 감지된 신호의 세기를 근거로 하여 상기 실제 병소의 중심과 상기 프로브 평면상의 병소 지점간의 거리를 계산하는 단계와;
    상기 감지된 신호들의 평균값, 상기 실제 병소의 중심과 상기 프로브 평면상의 병소 지점간의 거리, 상기 프로브 평면상의 병소 지점에서 감지된 신호의 세기를 근거로 하여 상기 실제 병소의 체적을 계산하는 단계를 포함하는 병소 검출 방법.
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