KR100780402B1 - Apparatus of detecting cancer - Google Patents
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Abstract
본 발명의 한 특징에 따른 암 탐지 장치는, 제1 전자 장치, 상기 제1 전자 장치에 연결되어 있는 제2 전자 장치, 그리고 상기 제1 전자 장치에 연결되어 있으며 인체 조직에 접해 있는 탐침을 포함하고, 상기 제1 전자 장치는 초고주파 신호를 상기 인체 조직으로 송신하고 상기 인체 조직으로부터 수신한 데이터를 상기 제2 전자 장치로 내보내며, 상기 제2 전자 장치는 상기 수신 데이터를 통해 상기 인체 조직의 전자기적 특성을 추출한다.According to an aspect of the present invention, a cancer detection device includes a first electronic device, a second electronic device connected to the first electronic device, and a probe connected to the first electronic device and in contact with human tissue. The first electronic device transmits an ultra-high frequency signal to the human tissue and sends data received from the human tissue to the second electronic device, wherein the second electronic device transmits the electromagnetic data of the human tissue through the received data. Extract the property.
이와 같이, 초고주파 신호를 사용하여 유방 종양을 비롯한 각종 종양의 악성여부를 신속하게 가려낼 수 있어 의학 진단 분야에서 기존의 방법 보다 효율적이고 경제적인 암 진단 방법을 제공할 수 있으며, 이에 따라 경제적이고 편안하고 정확한 암의 조기 진단이 이루어 질 수 있다. As such, it is possible to quickly screen malignancy of various tumors including breast tumors using ultra-high frequency signals, thereby providing a more efficient and economical cancer diagnosis method than the conventional methods in the medical diagnostic field, and thus economical and comfortable. Accurate early diagnosis of cancer can be made.
초고주파, 암진단, 유전율, 마이크로파, 밀리미터파, 광대역 Microwave, Cancer Diagnosis, Permittivity, Microwave, Millimeter Wave, Wideband
Description
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 암 탐지 장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of an apparatus for detecting cancer according to an embodiment of the present invention.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 암 탐지 장치의 개략도이다.2A is a schematic diagram of a portable cancer detection device according to another embodiment of the present invention.
도 2b는 도 2a에 도시한 휴대용 암 탐지 장치의 분해도이다.FIG. 2B is an exploded view of the portable cancer detection device shown in FIG. 2A.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따라 유방암 조직과 그 주위의 지방 조직의 유전율을 측정한 그래프이다.Figure 3 is a graph measuring the dielectric constant of breast cancer tissue and adipose tissue around it in accordance with an embodiment of the present invention.
본 발명은 암 탐지 장치에 관한 것으로서, 특히 광대역 초고주파를 이용한 암 탐지 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for detecting cancer, and more particularly, to an apparatus for detecting cancer using broadband ultrahigh frequency.
예를 들어, 유방암의 경우 기존의 암 조기 진단은 유방 뢴트겐선 조영법(매모그라피, mammography)이라는 X-ray를 주로 사용하고 있다. 그런데, 이는 환자의 나이나 유방 조직의 구성 등에 따라 그 정확도는 상당히 유동적이다. 또한 유방 조직내의 이상 유무를 판단하기에는 수월하지만 그 이상 병변의 부위가 반드시 악성 종양(암)이라고 판단할 수 없는 경우도 많다. 따라서, 동일한 검사를 재시행하거나 다른 검사법을 이용하는 경우가 상당히 많아 환자와 병원관계자 모두에게 불 편함과 경제적인 부담을 주는 실정이다. For example, in the case of breast cancer, the early diagnosis of cancer mainly uses X-rays called mammography. However, this accuracy is quite flexible depending on the age of the patient and the composition of the breast tissue. In addition, it is easy to determine whether there is an abnormality in the breast tissue, but in many cases the site of the lesion is not necessarily a malignant tumor (cancer). Therefore, the same test is often re-executed or other test methods are used, which causes inconvenience and economic burden to both patients and hospital personnel.
구체적으로, 유방암 및 여러 가지 암의 조기 진단용으로 쓰이는 매모그라피의 경우 그 목적이 암을 탐지한다기 보다는 비정상적인 조직의 유무를 판단하는데 있기 때문에 조직의 이상이 발견 된 후 다시 암의 존재 유무의 판단을 위하여 다른 영상 진단법, 예를 들어 초음파 진단 등을 다시 실시한다. 또한, 그 후에도 정확한 진단을 위해서 생체 검사법(biopsy)을 실시하게 되는 등 검사의 중복에 따른 시간과 비용이 많이 들게 된다. 즉 현재 암 조기 진단용으로 많이 쓰이고 있는 매모그라피와 같은 X-ray 는 그 효율성이 매우 낮아 암의 조기 진단용으로는 적절하지 못하다고 할 수 있다. 또한 초음파를 이용한 영상 진단법도 암 여부를 확실히 판단하기 위해서는 어느 정도 크기 이상으로 확실한 형태학적인 변화를 동반하여야 한다. Specifically, in the case of mammography, which is used for the early diagnosis of breast cancer and various cancers, the purpose is not to detect cancer, but rather to detect abnormal tissues. In addition, another imaging method, for example, ultrasound, is performed again. In addition, since the biopsy is performed for accurate diagnosis thereafter, it takes a lot of time and money due to duplication of tests. In other words, X-rays such as mammography, which are widely used for early diagnosis of cancer, are very low in efficiency and therefore not suitable for early diagnosis of cancer. In addition, ultrasound diagnostic imaging method must be accompanied by a certain morphological change over a certain size to determine whether the cancer.
또한, 기존의 영상 진단법들의 경우 검사 결과의 판독은 철저하게 의사나 판독 전문가의 경험에 의해 결정되어 판독자의 경험에 따라 정확도가 유동적이다.In addition, in the conventional imaging methods, the reading of test results is thoroughly determined by the experience of a doctor or a reading expert, and the accuracy is flexible according to the experience of the reader.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 이러한 문제점을 해결할 수 있는 암 탐지 장치를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a cancer detection device that can solve such a conventional problem.
본 발명의 한 특징에 따른 암 탐지 장치는, 제1 전자 장치, 상기 제1 전자 장치에 연결되어 있는 제2 전자 장치, 그리고 상기 제1 전자 장치에 연결되어 있으며 인체 조직에 접해 있는 탐침을 포함하고, 상기 제1 전자 장치는 초고주파 신호 를 상기 인체 조직으로 송신하고 상기 인체 조직으로부터 수신한 데이터를 상기 제2 전자 장치로 내보내며, 상기 제2 전자 장치는 상기 수신 데이터를 통해 상기 인체 조직의 전자기적 특성을 추출한다.According to an aspect of the present invention, a cancer detection device includes a first electronic device, a second electronic device connected to the first electronic device, and a probe connected to the first electronic device and in contact with human tissue. The first electronic device transmits an ultra-high frequency signal to the human tissue and sends data received from the human tissue to the second electronic device, wherein the second electronic device transmits the electromagnetic data of the human tissue through the received data. Extract the property.
상기 전자기적 특성은 유전율, 도전율, 임피던스를 포함할 수 있다.The electromagnetic characteristics may include dielectric constant, conductivity, and impedance.
이 때, 상기 제1 전자 장치는 회로망 분석기이거나, 상기 제2 전자 장치는 컴퓨터일 수 있다.In this case, the first electronic device may be a network analyzer, or the second electronic device may be a computer.
이와는 달리, 상기 제1 전자 장치는 단일 고주파 집적 회로(monolithic microwave integrated chip)이거나 상기 제2 전자 장치는 디지털 신호 처리기일 수 있다.Alternatively, the first electronic device may be a monolithic microwave integrated chip or the second electronic device may be a digital signal processor.
한편, 상기 인체 조직은 정상 조직과 감염 조직을 포함하고, 상기 정상 조직과 상기 감염 조직은 상기 전자기적 특성이 서로 다른 것이 바람직하다.Meanwhile, the human tissue may include normal tissue and infected tissue, and the normal tissue and the infected tissue may have different electromagnetic characteristics.
또한, 상기 초고주파 신호는 마이크로파(microwave) 또는 밀리미터파(milimeterwave)일 수 있다.In addition, the ultra-high frequency signal may be microwave or millimeter wave.
상기 초고주파 신호는 300MHz 내지 50GHz 범위의 주파수 대역을 가질 수 있으며, 본 발명에서 사용하는 초고주파 신호는 300MHz 내지 50GHz 범위의 주파수 대역 중 특정한 하나의 주파수를 가질 수 있다.The ultra-high frequency signal may have a frequency band in the range of 300 MHz to 50 GHz, and the ultra-high frequency signal used in the present invention may have a specific frequency in a frequency band in the range of 300 MHz to 50 GHz.
또한, 상기 제1 전자 장치는 단일 고주파 집적 회로이고, 상기 제2 전자 장치는 디지털 신호 처리기이며, 상기 디지털 신호 처리기에 연결되어 있는 표시부, 상기 단일 고주파 집적 회로에 연결되어 있는 탐침, 그리고 상기 단일 고주파 집적 회로 및 디지털 신호 처리기를 덮는 덮개를 포함할 수 있으며, 나아가 상기 탐침을 안내하는 안내부를 더 포함할 수 있다.In addition, the first electronic device is a single high frequency integrated circuit, the second electronic device is a digital signal processor, a display unit connected to the digital signal processor, a probe connected to the single high frequency integrated circuit, and the single high frequency It may include a cover for covering the integrated circuit and the digital signal processor, and may further include a guide for guiding the probe.
상기 덮개는, 상기 표시부가 위치하는 표시부창, 그리고 외부 장치와의 연결을 위한 연결부를 포함할 수 있다.The cover may include a display unit window in which the display unit is located, and a connection unit for connecting to an external device.
상기 탐침은 말단 개방형 동축 탐침(open-ended coaxial probe), 도파형(waveguide) 탐침, 평면형 탐침(planar type probe) 중 어느 하나일 수 있다.The probe may be any one of an open-ended coaxial probe, a waveguide probe, and a planar type probe.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
그러면, 본 발명의 실시예에 따른 암 탐지 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.Then, a cancer detection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 암 탐지 장치의 개략도이며, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 암 탐지 장치의 개략도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따라 유방암 조직과 그 주위의 지방 조직의 유전율을 측정한 그래프이다.1 is a schematic diagram of a cancer detection apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic diagram of a cancer detection apparatus according to another embodiment of the present invention, Figure 3 is a breast cancer tissue and according to an embodiment of the present invention It is a graph measuring the dielectric constant of the surrounding adipose tissue.
도 1을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 암 탐지 장치는 컴퓨터(200), 이에 연결되어 있는 회로망 분석기(100)와 이에 연결되어 있는 케이블(110), 연결부(120) 및 탐침(probe)(130)을 포함한다.Referring to FIG. 1, an arm detecting apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
회로망 분석기(100)는 초고주파 신호를 송신 및 수신하고 그 결과를 컴퓨터(200)로 내보낸다. 즉, 초고주파 신호의 반사 및 전송률의 크기와 위상을 측정하고 측정한 데이터를 컴퓨터(200)로 보낸다. The
컴퓨터(200)는 회로망 분석기(100)와 연결되어 회로망 분석기(100)로부터 측 정 데이터를 수신하여 측정된 데이터를 통해 예를 들어 유전율과 같은 특성 파라미터를 추출하고 이를 모니터를 통하여 화면에 표시한다.The
탐침(130)은 연결부(120)를 통하여 케이블(110)과 연결되며, 이러한 탐침(130)은 말단 개방형 동축 탐침(open-ended coaxial probe), 도파형(waveguide) 탐침, 평면형 탐침(planar type probe)을 포함할 수 있다.The
예를 들어, 인간의 몸(300)에 종양이 있을 거라고 예상되는 부위, 즉 감염 부위(310)로 의심되는 부분에 탐침(130)을 갖다 댄 후 초고주파를 내보내면 감염 부위(310)와 정상 부위(320)는 초고주파에 대하여 서로 다른 전자기적 특성을 띤다. 이러한 전자기적 특성으로는 감염 부위(310)와 정상 부위(320)에 초고주파가 반사되는 반사 계수로부터 유도되는 유전율, 도전율 및 임피던스(impedance) 등이 있으며, 도 3에는 유전율을 측정하여 감염 부위(310)와 정상 부위(320)를 구별하는 그래프를 나타내었다. For example, if a
여기서, 가로축은 주파수를 나타내며 단위는 GHz이고, 세로축은 상대적인 유전율을 나타낸다.Here, the horizontal axis represents frequency and the unit is GHz, and the vertical axis represents relative permittivity.
이 때, 실제 환자로부터 적출한 감염 부위(310)에 해당하는 유방암 조직과 그 주변의 정상 부위(320)에 해당하는 지방 조직에 초고주파 신호를 30GHz까지 변화시키면서 유전율을 측정하였으며 감염 부위(310)는 곡선(31)으로, 정상 부위(320)는 곡선(32)으로 나타난다. 시료(material under test)는 세 개를 사용하였으며, 각 시료에서 정상 부위(320)보다 감염 부위(310)가 높은 유전율을 나타내어 정상과 감염 여부를 용이하게 판별할 수 있으며 세 개의 시료가 거의 동일한 결과 를 나타냄을 알 수 있다.At this time, the dielectric constant was measured while varying the ultra-high frequency signal to 30 GHz in the breast cancer tissue corresponding to the infected
이 때, 신호는 마이크로파 또는 밀리미터파일 수 있으며, 대역폭도 앞에서 예를 든 30GHz를 넘어서 50GHz 범위도 가능하다. 또한, 이러한 광대역폭뿐만 아니라 특정 주파수에서 진단을 행할 수 있다.At this point, the signal can be microwave or millimeter piled, and the bandwidth can be in the 50 GHz range above 30 GHz, for example. In addition to such a wide bandwidth, the diagnosis can be performed at a specific frequency.
한편, 이러한 탐지 장치는 도 2a 및 도 2b에 도시한 것처럼 휴대용으로 구현될 수 있다.On the other hand, such a detection device can be implemented as a portable as shown in Figures 2a and 2b.
도 2a 및 도 2b를 보면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 암 탐지 장치(40)는 덮개(42), 이의 한 쪽에 마련되어 있는 표시부창(44)과 이 표시부창(44)에 위치하는 표시부(46), 표시부창(44) 아래에 위치한 제어 버튼(43), 덮개(42)의 한 쪽 끝에 위치하는 연결부(41)와 덮개(42)의 안 쪽에 위치하는 디지털 신호 처리부(digital signal processor, DSP)(45)와 이에 연결되어 있는 고주파 단일 집적 회로(monolithic microwave integrated circuit, MMIC)(47), 그리고 이에 연결되어 있는 탐침(48)과 탐침 안내부(49)를 포함한다.2A and 2B, the portable
연결부(41)는 표시부(46) 이외에 추가적으로 표시 장치에 연결하고자 할 때 사용된다. 디지털 신호 처리부(45)와 고주파 단일 집적 회로(47)는 도 1에서의 컴퓨터(200)와 회로망 분석기(100)의 역할을 각각 수행한다. 탐침 안내부(49)는 생체 조직 내에서 감염 부위(310)를 측정하고자 할 때 탐침(48)을 안내하는 역할을 한다. The
한편, 이러한 휴대형 소형화를 위하여 앞서 말한 MMIC를 포함하여 MEMS(microelectromechanical system) 기술을 사용한 것일 수 있다.On the other hand, for such a portable miniaturization it may be to use the microelectromechanical system (MEMS) technology including the MMIC described above.
그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 암 탐지 방법에 관하여 설명한다.Next, a cancer detection method according to an embodiment of the present invention will be described.
먼저, 환부로 의심되는 부위에 초고주파 신호를 투과시킨다. 이어, 환부 부위에서 반사되어 나온 초고주파 신호를 수신한다. 다음, 환부에서 반사되어 나온 초고주파 신호를 분석하여, 환부 부위의 전자기적 특성을 확인한다.First, a microwave signal is transmitted to a site suspected of being affected. Subsequently, an ultra-high frequency signal reflected from the affected part is received. Next, by analyzing the microwave signal reflected from the affected part, to determine the electromagnetic characteristics of the affected part.
마지막으로, 전자기적 특성을 바탕으로 하여 암세포의 존재 유무를 판정한다.Finally, the presence or absence of cancer cells is determined based on the electromagnetic characteristics.
이 때, 앞서 말한 유전율, 도전율 및 임피던스등의 전자기적 특성은 물론, 다른 분석을 통해 얻을 수 있는 여러 가지 전자기적 특성 또는 매개 변수들도 이에 해당한다. 암 조직(tissue)과 그 주위의 정상 조직들에서는 유전율을 비롯하여 여러 가지 전자기적 특성들이 차이가 나며 광대역에서는 조직의 종류에 따라 어느 특정 주파수대에 더욱 더 확연한 특징이 나타나므로, 앞서 말한 모든 특징을 종합적으로 분석하여 이를 바탕으로 암조직을 주위의 정상조직으로부터 안정적으로 탐지해낼 수 있다. 또한, 이 방법은 암 세포 특유의 특성을 이용하기 때문에 기존의 암 진단시 가장 구별하기 어려웠던 양성종양의 경우도 성공적으로 구별해 낼 수 있다.In this case, the above-described electromagnetic properties such as permittivity, conductivity, and impedance, as well as various electromagnetic properties or parameters that can be obtained through other analysis are applicable thereto. In cancer tissues and the surrounding normal tissues, various electromagnetic characteristics, including permittivity, are different, and broadband is more pronounced in a particular frequency band depending on the type of tissue. Based on this analysis, cancer tissue can be stably detected from the surrounding normal tissue. In addition, this method uses cancer cell-specific characteristics, so it can successfully distinguish benign tumors, which were the most difficult to distinguish in the conventional cancer diagnosis.
본 발명에 따르면 초고주파를 사용하여 유방 종양을 비롯한 각종 종양의 악성여부를 신속하게 가려낼 수 있어 의학 진단 분야에 기존의 방법 보다 효율적이고 경제적인 암 진단 방법을 제공할 수 있으며, 이에 따라 경제적이고 편안하고 정확한 암의 조기 진단이 이루어 질 수 있다. According to the present invention, it is possible to quickly screen malignancy of various tumors including breast tumors using ultra-high frequency, thereby providing a more efficient and economical cancer diagnosis method than the conventional methods in the field of medical diagnosis, and thus economical and comfortable Accurate early diagnosis of cancer can be made.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
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KR20030017188A (en) * | 2001-08-24 | 2003-03-03 | 대한민국(서울대학교 총장) | Cancer Cells Detection System and Method in a Sentinel Lymph Node of a Patient Using Microwave Technology |
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