KR101166165B1 - Apparatus and method for analyzing cerebral blood flow using icg fluorescent dynamic analysis - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치 및 방법에 관한 것으로서 소동물의 뇌혈류를 측정할 수 있는 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for analyzing cerebral blood flow using ICG fluorescence kinetic analysis and to an apparatus and method for analyzing cerebral blood flow using ICG fluorescence kinetic analysis for measuring cerebral blood flow in small animals.
생체 영상화를 위한 인도시아닌 그린(Indocyanine green, ICG)은 FDA에서 이미 승인받은 긴 파장대를 가지는 안전한 화학물질로 ICG를 이용한 혈관 조영술(ICG angiography)은 이식된 피부의 혈관 형성이나 당뇨 환자의 안구 신생 혈관 정도 측정에 임상적으로 사용되고 있다.
Indocyanine green (ICG) for bioimaging is a safe chemical with a long wavelength already approved by the FDA. ICG angiography is angiogenesis of implanted skin or ocular neoplasms in diabetic patients. It is used clinically to measure blood vessels.
ICG는 730~770nm의 근적외선을 받아서 더 긴 파장인 800~850nm의 근적외선 영역의 형광을 내고 이를 CCD 카메라나 분광계로 측정할 수 있다.ICG receives near-infrared rays of 730-770nm and emits fluorescence in the near-infrared region of 800-850nm, which can be measured by CCD cameras or spectrometers.
근적외선은 높은 투과성을 가지고 있어서 조직의 4~5cm 정도를 투과하고 빛의 산란이 적어서 요즘 인체 영상 기술을 위해 많이 연구되고 있는 분야이다. 이 역시 혈관의 구조적 영상 기법으로 이용되며 당뇨 환자의 안구 신생혈관의 투과도 정도의 검사로 이용되고 있다.Near-infrared rays have high permeability and transmit about 4 ~ 5cm of tissue and have little scattering of light. It is also used as a structural imaging technique of blood vessels and is used to test the degree of permeability of ocular neovascularization of diabetic patients.
상기 방법으로 이용되는 것 이외에 'ICG 제거 시험'에 사용되고 있는데, ICG는 정맥 혈관 내로 주사되면 알부민 등의 혈관 내 단백질과 붙어서 혈관을 통해 빠르게 온몸으로 퍼져서 간으로 전해지고, 간에서 알부민 등의 단백질이 분해되면서 떨어진 ICG는 담즙으로 배출되고 몸 밖으로 배설된다.In addition to being used in the above method, it is used in the 'ICG removal test', and when injected into an intravenous blood vessel, the ICG adheres to proteins in blood vessels such as albumin and rapidly spreads through the blood vessels to the liver, and the proteins such as albumin are decomposed in the liver. The ICG is then released into the bile and excreted out of the body.
따라서 혈관에서는 급격하게 그 농도가 줄어들어 4~6분이 지나면 ICG 형광 신호는 초기 절반 수준으로 떨어지고 그 이후에는 형광 신호의 세기가 약해져 정확한 측정 범위를 벗어난다. 이와 같이 간에 의해 빠르게 제거되는 'ICG 역학'을 이용한 것으로 간 기능 검사가 있다.
As a result, the blood vessels are rapidly reduced in concentration, and after 4-6 minutes, the ICG fluorescence signal drops to an initial half level, after which the intensity of the fluorescence signal is weakened, which is beyond the precise measurement range. There is a liver function test using 'ICG epidemiology' that is rapidly removed by the liver.
한편, 최근에 자주 발생되는 뇌혈관 질환은 암, 심장 질환과 함께 높은 사망률을 기록하며 사망하지 않더라도 그 후유증이 평생 남는 심각한 질환으로 잘 알려져 있으며, 이러한 이유로 일반인들의 뇌혈관 질환에 대한 관심 또한 증대되고 있는 실정이다. 이러한 뇌혈관 질환에 대하여 일반인들은 정기 검진 등을 통하여 자신의 뇌혈관 상태를 체크하여 건강을 관리할 수 있기를 원하며, 생물학 및 의학 연구 분야에서도 생쥐와 같은 소동물을 이용한 뇌혈관 질환 연구 모델을 갖추고 다양한 연구를 하고 있다. 이러한 요구에 맞춰 뇌혈류를 측정할 수 있는 방법들이 필요해지고 있는데, 소동물이나 인체에서 뇌혈류를 측정하기 위한 종래의 방법으로는 레이저 도플러 혈류측정술 및 방사선학적 방법이 있다.
Meanwhile, cerebrovascular disease that occurs frequently in recent years is known as a serious disease that has a high mortality rate along with cancer and heart disease, and even after death, the sequelae remains a lifetime, and for this reason, the public's interest in cerebrovascular disease also increases. There is a situation. For the cerebrovascular disease, the general public wants to be able to manage their health by checking their cerebrovascular status through regular check-ups, and in the field of biology and medical research, the model of cerebrovascular disease research using small animals such as mice We are doing various studies. There is a need for a method for measuring cerebral blood flow in response to such demands. Conventional methods for measuring cerebral blood flow in small animals or humans include laser Doppler flow measurement and radiological methods.
상기 레이저 도플러 혈류측정술은 단일 지점에 국한된 혈류 정보를 획득하거나 상대적인 변화 정도만을 측정할 수 있고, 상기 방사선학적 방법은 고가의 장비에 따른 고비용과 방사선이나 자기장 사용에 따른 제약이 있고 촬영을 위해 실험 동물이나 환자를 운송해야 하는 위험성 등의 문제점이 있다.
The laser Doppler blood flow measurement can obtain blood flow information limited to a single point or measure only the relative degree of change, and the radiological method has high cost due to expensive equipment and limitations due to the use of radiation or magnetic field and experiments for photographing. There is a problem such as the risk of transporting animals or patients.
이에, 본 발명자들은 ICG 형광 동역학 분석을 이용하여 뇌혈류를 분석할 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
Thus, the present inventors have completed the present invention by confirming that it is possible to analyze cerebral blood flow using ICG fluorescence kinetic analysis.
본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 발명된 것으로, 실제 뇌혈류를 최소 침습적으로 민감하게 측정할 수 있는 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been invented to solve the above problems, and an object thereof is to provide an apparatus and method for analyzing brain blood flow using ICG fluorescence kinetic analysis that can measure actual cerebral blood flow in a minimally invasive and sensitive manner.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치는 하우징 및 상기 하우징 내부에 ICG가 주입된 생체에 일정 파장의 빛을 조사하는 광원이 포함된 누광 방지부와, 상기 ICG 및 광원에 의해 발생된 생체의 형광 신호 중 근적외선 파장만을 통과시키는 대역 통과 필터 및 상기 대역 통과 필터를 통과한 형광 신호를 탐지하는 이미지 센서가 포함된 광 탐지부와, 상기 이미지 센서의 전기적 신호를 입력받아 뇌표면에서 관측되는 형광신호의 동역학을 분석하고 뇌혈류를 측정하여 혈류 지도를 생성하는 데이터 처리부 및 상기 데이터 처리부의 혈류 지도를 출력하는 데이터 출력부를 포함하되, 상기 데이터 처리부는 상기 데이터 처리부는 상기 이미지 센서의 전기적 신호를 입력받아 시간에 따른 형광세기로 처리하는 수치화 수단과, 상기 처리된 시간에 따른 형광 세기로부터 해당 픽셀의 혈류값을 산출하기 위한 연산 수단 및 각 픽셀에서 얻어진 혈류값으로부터 혈류 지도를 생성하는 혈류 지도 생성 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.Brain blood flow analysis device using the ICG fluorescence dynamics analysis according to the present invention to achieve the object as described above is a light leakage prevention unit including a light source for irradiating light of a predetermined wavelength to the living body and the ICG is injected into the housing And a light detector including a band pass filter for passing only a near infrared wavelength among the fluorescent signals of the living body generated by the ICG and the light source, and an image sensor for detecting the fluorescent signal passing through the band pass filter. A data processor for generating a blood flow map by analyzing the dynamics of the fluorescence signal observed on the brain surface by receiving an electrical signal and measuring the blood flow of the brain; and a data output unit for outputting a blood flow map of the data processor. The data processor receives an electrical signal from the image sensor and displays a fluorescence intensity according to time. Digitizing means for processing a; and calculating means for calculating a blood flow value of the corresponding pixel from the fluorescence intensity according to the processed time; and a blood flow map generating means for generating a blood flow map from the blood flow values obtained at each pixel. do.
또한, 상기 연산 수단은 ICG 신호가 최대에 이를 때까지 걸리는 시간으로 그 신호 크기를 나누어준 값인 혈류지표(Blood flow index,BFI)를 이용하여 해당 픽셀의 혈류값을 산출할 수 있다.In addition, the calculation means may calculate the blood flow value of the pixel using a blood flow index (BFI), which is a value obtained by dividing the signal size by the time it takes for the ICG signal to reach the maximum.
또한, 상기 데이터 처리부는 상기 수치화 수단에 의해 처리된 시간에 따른 형광 세기로부터 혈류값을 산출하기 위해 각 픽셀마다 그 동역학을 대표할 수 있는 대표 시간점을 결정하는 결정 수단을 더 포함하되, 상기 연산 수단은 상기 결정 수단의 출력된 데이터로 해당 픽셀의 혈류값을 산출할 수 있다.The data processing unit may further include determining means for determining a representative time point that can represent the dynamics of each pixel in order to calculate a blood flow value from the fluorescence intensity according to the time processed by the digitizing means. The means may calculate the blood flow value of the pixel with the output data of the determining means.
또한, 상기 결정 수단은 연속된 피크들 중에서 첫 번째 피크 지점(First peak time)을 상기 대표 시간점으로 결정할 수 있다.In addition, the determining means may determine a first peak point among the consecutive peaks as the representative time point.
또한, 상기 결정 수단은 연속된 피크들 중에서 전체 신호 강도가 가장 커지는 지점(Tmax)을 상기 대표 시간점으로 결정할 수 있다.In addition, the determining means may determine, as the representative time point, the point T max at which the overall signal strength becomes largest among successive peaks.
또한, 상기 결정 수단은 신호 강도가 가파르게 올라가기 시작하는 시간인 동역학의 등장 시간(Appearance time)을 상기 대표 시간점으로 결정할 수 있다.In addition, the determining means may determine the appearance time of the dynamics, which is the time when the signal strength starts to rise steeply, as the representative time point.
또한, 상기 연산 수단은 각 픽셀마다 주변 픽셀들과의 거리차(△s) 및 대표 시간의 시간차(△t)를 구하여 △s/△t 의 형태로 속도를 계산하여 상기 혈류값을 산출할 수 있다.The calculating means may calculate the blood flow value by calculating the speed in the form of Δs / Δt by obtaining the distance difference Δs and the time difference Δt of the representative time for each pixel. have.
또한, 상기 연산 수단은 인근 픽셀들로부터 구해진 값들의 평균, 중앙값 또는 최소값을 상기 혈류값으로 취할 수 있다.Further, the computing means may take the average, median or minimum value of the values obtained from the neighboring pixels as the blood flow value.
또한, 상기 누광 방지부는 외부 빛의 투과를 방지하는 차광용 암막이 더 포함될 수 있다.In addition, the light leakage preventing unit may further include a light blocking film for preventing transmission of external light.
또한, 상기 광원은 700nm 내지 800 nm의 파장을 가지는 레이저 또는 상기 파장 영역의 대역 통과 필터를 가지는 백색 광원 및 발광 다이오드일 수 있다.
In addition, the light source may be a laser having a wavelength of 700 nm to 800 nm or a white light source and a light emitting diode having a band pass filter in the wavelength region.
또한, 본 발명에 따른 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 방법은 생체 내로 ICG을 주사하고 ICG 농도가 최저치에 수렴해가는 시간까지 연속적으로 ICG 농도를 탐지하는 ICG 농도 탐지단계와, 시간에 따라 탐지된 연속적인 생체내 ICG 농도 변화를 분석하고 수치화하여 시간에 따른 ICG 역학을 처리하는 ICG 형광세기 처리단계와, 상기 처리된 시간에 따른 형광 세기로부터 해당 픽셀의 혈류값을 산출하는 혈류값 산출단계 및 각 픽셀에서 얻어진 혈류값으로부터 혈류 지도를 생성하는 혈류 지도 생성단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the cerebral blood flow analysis method using the ICG fluorescence kinetic analysis according to the present invention is ICG concentration detection step of continuously detecting the ICG concentration until the time when the ICG is injected into the living body and the ICG concentration converges to the lowest, and detects with time An ICG fluorescence intensity processing step of analyzing and quantifying the continuous change of ICG concentration in vivo and processing ICG dynamics over time, and a blood flow value calculating step of calculating a blood flow value of a corresponding pixel from the fluorescence intensity according to the processed time; And a blood flow map generation step of generating a blood flow map from blood values obtained at each pixel.
또한, 상기 ICG 농도 탐지단계는 생체에서 시간에 따라 혈액을 채취하여 혈액의 ICG 형광을 탐지하거나 생체 자체에 광원을 조사하고 생체로부터 나온 형광을 탐지할 수 있다.In addition, the ICG concentration detection step may collect blood over time from the living body to detect the ICG fluorescence of the blood or irradiate a light source to the living body itself and detect the fluorescence from the living body.
또한, 상기 혈류값 산출단계는 ICG 신호가 최대에 이를 때까지 걸리는 시간으로 그 신호 크기를 나누어준 값인 혈류지표(Blood flow index,BFI)를 이용하여 해당 픽셀의 혈류값을 산출할 수 있다.In addition, the blood flow value calculation step may calculate the blood flow value of the pixel using a blood flow index (BFI), which is a value obtained by dividing the signal size by the time it takes for the ICG signal to reach the maximum.
또한, 상기 ICG 형광세기 처리단계에서 처리된 시간에 따른 형광 세기로부터 각 픽셀마다 그 동역학을 대표할 수 있는 대표 시간점을 결정하는 대표 시간점 결정단계를 더 포함하되, 상기 혈류값 산출단계에서는 상기 대표 시간점으로부터 해당 픽셀의 혈류값을 산출할 수 있다.The method may further include a representative time point determining step of determining a representative time point that can represent the dynamics of each pixel from the fluorescence intensity according to the time processed in the ICG fluorescence intensity processing step. The blood flow value of the pixel may be calculated from the representative time point.
또한, 상기 대표 시간점 결정단계는 연속된 피크들 중에서 첫 번째 피크 지점(First peak time)을 상기 대표 시간점으로 결정할 수 있다.In the determining of the representative time point, the first peak time among consecutive peaks may be determined as the representative time point.
또한, 상기 대표 시간점 결정단계는 연속된 피크들 중에서 전체 신호 강도가 가장 커지는 지점(Tmax)을 상기 대표 시간점으로 결정할 수 있다.In addition, the representative time point determining step may determine a point T max at which the total signal intensity becomes largest among successive peaks as the representative time point.
또한, 상기 대표 시간점 결정단계는 신호 강도가 가파르게 올라가기 시작하는 시간인 동역학의 등장 시간(Appearance time)을 상기 대표 시간점으로 결정할 수 있다.In addition, the representative time point determination step may determine the appearance time (Appearance time) of the dynamics that is the time when the signal strength starts to rise steeply as the representative time point.
또한, 상기 혈류값 산출단계는 각 픽셀마다 주변 픽셀들과의 거리차(△s) 및 대표 시간의 시간차(△t)를 구하여 △s/△t 의 형태로 속도를 계산하여 상기 혈류값을 산출할 수 있다.In addition, the blood flow value calculating step calculates the blood flow value by calculating a speed in the form of Δs / Δt by obtaining a distance difference Δs and a time difference Δt of the representative time from neighboring pixels for each pixel. can do.
또한, 상기 혈류값 산출단계는 인근 픽셀들로부터 구해진 값들의 평균, 중앙값 또는 최소값을 상기 혈류값으로 취할 수 있다.
The blood flow value calculating step may take the average, median, or minimum value of the values obtained from neighboring pixels as the blood flow value.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치 및 방법에 의하면, 뇌표면에서 관측되는 형광신호의 동역학을 분석하되 촬영된 각 픽셀에서 동역학 패턴상 서로 대응되는 시간 지점을 기준으로 동역학이 퍼져나가는 속도를 계산하여 뇌혈류로 표현함으로써 실제 뇌혈류를 최소 침습적으로 민감하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
As described above, the apparatus and method for analyzing brain blood flow using the ICG fluorescence dynamic analysis according to the present invention analyzes the dynamics of the fluorescence signal observed on the brain surface, but based on the time points corresponding to each other in the dynamic pattern at each pixel photographed. By calculating the rate at which the dynamics spread, it is expressed as cerebral blood flow, which has the effect of measuring the actual cerebral blood flow in a minimally invasive and sensitive manner.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치를 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치를 개략적으로 도시한 구성도.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 방법의 일 블록도.
도 3b은 본 발명의 일 실시예에 따른 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 방법의 다른 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 base 맵과 spread 맵을 나타내는 도.
도 5는 본 발명에 따른 동역학의 최초 정점 시간(First peak time), 최대 강도 시간(Time of maximum intensity,Tmax), 등장 시간(Appearance time)을 나타내는 도.
도 6은 본 발명에 따른 혈류 지표(Blood flow index,BFI)를 나타내는 도.
도 7은 경막 및 두개골을 제거한 부분과 그렇지 않은 부분간의 동역학을 나타내는 도.
도 8은 외경동맥의 혈류를 차단했을 때의 혈류 및 내경동맥과 중뇌동맥의 혈류를 차단했을 때의 혈류를 나타내는 도.
도 9는 흰쥐 및 검은쥐의 뇌혈류를 나타내는 도.
도 10은 시간에 따라 뇌혈류가 다양하게 변화하는 모습을 보여주는 도.1 is a schematic block diagram of an apparatus for analyzing cerebral blood flow using ICG fluorescence kinetic analysis according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing the apparatus for analyzing blood flow of the brain using ICG fluorescence kinetic analysis according to an embodiment of the present invention.
Figure 3a is a block diagram of a method for analyzing blood flow of the brain using ICG fluorescence kinetic analysis according to an embodiment of the present invention.
Figure 3b is another block diagram of a method for analyzing blood flow of the brain using ICG fluorescence kinetic analysis according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a base map and a spread map according to the present invention.
5 is a diagram illustrating a first peak time, a time of maximum intensity (T max ), and an appearance time of dynamics according to the present invention.
6 is a diagram illustrating a blood flow index (BFI) according to the present invention.
Fig. 7 shows the kinetics between portions of the dura mater and skull removed and portions not.
Fig. 8 is a diagram showing blood flow when the blood flow of the external carotid artery is blocked and blood flow when the blood flow of the internal carotid artery and the middle cerebral artery are blocked.
9 shows cerebral blood flow in rats and black mice.
10 is a view showing a variety of changes in brain blood flow over time.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, it should be noted that the same components or parts among the drawings denote the same reference numerals whenever possible. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted so as not to obscure the subject matter of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치를 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
1 is a block diagram schematically showing an apparatus for analyzing cerebral blood flow using ICG fluorescence kinetic analysis according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an analysis of cerebral blood flow using ICG fluorescence kinetic analysis according to an embodiment of the present invention. A schematic diagram of the device.
본 발명의 일 실시예에 따른 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 누광 방지부(100)와, 광 탐지부(200)와, 데이터 처리부(300) 및 데이터 출력부(400)를 포함한다.
Brain blood flow analysis device using the ICG fluorescence kinetic analysis according to an embodiment of the present invention, as shown in Figures 1 and 2, the light
상기 누광 방지부(100)는 광원(110)과, 하우징(120) 및 생체 안착대(130)를 포함한다.The light
상기 광원(110)은 인도시아닌 그린(Indocyanin Green,ICG)이 주입된 생체, 구체적으로 생쥐와 같은 소동물의 뇌에 일정 파장의 빛을 조사한다.The
이로 인해, 생체 내의 ICG는 활성화되고, 조직으로부터의 형광 신호가 관찰될 수 있다.Due to this, ICG in vivo is activated, and a fluorescence signal from tissue can be observed.
상기 광원(110)은 700㎚ 내지 800㎚ 사이의 파장으로 조사되는데, 상기 파장의 근적외선은 ICG 주입에 따른 형광 관찰을 위하여 조사되며, 이때, 상기 광원(110)은 상기 파장을 가지는 레이저 또는 상기 파장 영역의 대역 통과 필터를 가지는 백색 광원 및 발광 다이오드일 수 있다.
The
상기 하우징(120)은 상기 광원(110)과 생체 안착대(130)를 커버하며, 외부 빛의 투과를 방지한다.
The
상기 생체 안착대(130)는 상기 하우징(120) 내부에 구비되며, 소동물을 고정한다.The living
상기 생체 안착대(130)는 상기 ICG의 농도가 감소됨에 따라 연속적으로 영상을 얻을 수 있도록 상기 소동물의 뇌를 고정시키도록 형성될 수 있다.
The living
또한, 상기 누광 방지부(100)는 외부 빛의 투과를 방지하는 차광용 암막(140)이 더 포함될 수 있다.In addition, the light
따라서, 상기 누광 방지부(100)는 상기 하우징(120)에 의해 1차적으로 외부 빛의 투과가 방지되며, 상기 차광용 암막(140)에 의해 2차적으로 외부 빛의 투과가 방지된다.
Therefore, the light
상기 광 탐지부(200)는 대역 통과 필터(210)와, 이미지 센서(220)를 포함한다.The
상기 대역 통과 필터(210)는 상기 광원(110)에서 조사된 빛으로 인하여 생체에서 발생되는 형광 신호를 입력받기 위하여, 일정 파장의 빛만 통과시키는데, 상기 광원(110)에 의하여 생체에서 나오는 형광 신호 중 700㎚ 내지 800㎚ 사이의 근적외선 파장만을 통과시키도록 구비된다.
The
상기 이미지 센서(220)는 CCD 카메라(Charge-Coupled Device camera)로 이루어질 수 있다. 상기 CCD 카메라는 상기 대역 통과 필터(210)를 통과한 형광 신호를 탐지하여 디지털 신호로 변환시키는데, 전하 결합 소자(CCD)를 이용하여 영상을 전기 신호로 변환함으로써 아날로그 영상을 저장 매체를 이용하여 디지털 데이터로 저장한다.
The
상기 데이터 처리부(300)는 상기 이미지 센서의 전기적 신호를 입력받아 뇌표면에서 관측되는 형광신호의 동역학을 분석하고 뇌혈류를 측정하여 혈류 지도를 생성한다.The
구체적으로, 상기 데이터 처리부는 수치화 수단(310)과, 결정 수단(320)과, 연산 수단(330) 및 혈류 지도 생성 수단(340)을 포함한다.
In detail, the data processing unit includes a
상기 수치화 수단(310)은 상기 이미지 센서(220)의 전기적 신호로 시간에 따른 형광 세기를 처리한다.
The digitizing means 310 processes the fluorescence intensity over time with an electrical signal of the
도 4는 본 발명에 따른 base 맵과 spread 맵을 나타내는 도이고, 도 5는 본 발명에 따른 동역학의 최초 정점 시간(First peak time), 최대 강도 시간(Time of maximum intensity,Tmax), 등장 시간(Appearance time)을 나타내는 도이며, 도 6은 본 발명에 따른 혈류 지표(Blood flow index,BFI)를 나타내는 도이다.
4 is a diagram illustrating a base map and a spread map according to the present invention, and FIG. 5 is a first peak time, a time of maximum intensity T max , and an appearance time of dynamics according to the present invention. (Appearance time) is a diagram showing a blood flow index (Blood flow index, BFI) according to the present invention.
상기 결정 수단(320)은 상기 처리된 시간에 따른 형광 세기로부터 혈류값을 산출하기 위해 각 픽셀마다 그 동역학을 대표할 수 있는 대표 시간점을 결정한다.
The determining means 320 determines a representative time point that can represent the dynamics for each pixel in order to calculate a blood flow value from the processed fluorescence intensity over time.
구체적으로, 상기 결정 수단(320)은 연속된 피크들 중에서 첫 번째 피크 지점(First peak time)을 상기 대표 시간점으로 결정할 수 있고, 도 4의 왼쪽 그림인 base 맵과 같이, 대표 시간값을 영상으로 표현할 수 있다.
Specifically, the determining
또한, 상기 결정 수단(320)은 상기 최초 정점 시간(First peak time) 외에 연속된 피크들 중에서 전체 신호 강도가 가장 커지는 지점(Tmax)(도 5에서는 두 번째 봉우리)을 상기 대표 시간점으로 결정하거나, 신호 강도가 가파르게 올라가기 시작하는 시간, 즉 동역학의 등장 시간(Appearance time)을 상기 대표 시간점으로 결정할 수 있다.
In addition, the determining
상기 연산 수단(330)은 상기 결정 수단(320)의 출력된 데이터로 해당 픽셀의 혈류값을 산출한다.The calculating means 330 calculates the blood flow value of the pixel using the output data of the determining
구체적으로, 상기 연산 수단(330)은 각 픽셀마다 주변 픽셀들과의 거리차(△s) 및 대표 시간의 시간차(△t)를 구하고, 이후, △s/△t 의 형태로 속도를 계산하여 상기 혈류값을 산출할 수 있다.Specifically, the calculating means 330 obtains the distance difference (Δs) and the time difference (Δt) of the representative time from neighboring pixels for each pixel, and then calculates the speed in the form of Δs / Δt by The blood flow value can be calculated.
여기서, △s는 인접한 픽셀들끼리는 언제나 일정하므로 무시될 수 있고, △t는 대표 시간점이 인근 픽셀로 이동하는 데 걸린 시간을 의미한다.Here, DELTA s can be ignored because adjacent pixels are always constant, and DELTA t means the time taken for the representative time point to move to the adjacent pixel.
이때, 상기 연산 수단(330)은 인근 픽셀들로부터 구해진 값들의 평균, 중앙값 또는 최소값을 상기 혈류값으로 취할 수 있다.
In this case, the calculation means 330 may take the average, median, or minimum value of the values obtained from the neighboring pixels as the blood flow value.
한편, 상기 연산 수단은 상기 처리된 시간에 따른 형광 세기로부터 해당 픽셀의 혈류값을 산출할 수 있는데, 도 6에 도시된 바와 같이, ICG 신호가 최대에 이를 때까지 걸리는 시간(△t)으로 그 신호 크기(△l)를 나누어준 값(△l/△t)인 혈류지표(Blood flow index,BFI)를 이용하여 해당 픽셀의 혈류값을 산출할 수 있다.
On the other hand, the calculating means can calculate the blood flow value of the pixel from the fluorescence intensity according to the processed time, as shown in Figure 6, the time it takes until the ICG signal reaches a maximum (Δt) The blood flow value of the corresponding pixel may be calculated using a blood flow index (BFI), which is a value Δl / Δt divided by the signal magnitude Δl.
상기 혈류 지도 생성 수단(340)은 도 4의 오른쪽 그림인 Spread 맵과 같이, 각 픽셀에서 얻어진 혈류값으로부터 혈류 지도를 생성하며, 생성된 혈류 지도를 상기 상기 데이터 출력부(400)로 전달한다.The blood flow map generation means 340 generates a blood flow map from the blood flow values obtained at each pixel, as shown in the spread map of the right figure of FIG. 4, and transfers the generated blood flow map to the
즉, 상기 혈류 지도 생성 수단(340)은 각 픽셀마다 얻어지는 혈류값을 그레이-스케일(Gray-scale) 또는 유사색상(Pseudocolor)으로 표현하여 혈류 지도를 생성할 수 있다.
That is, the blood flow map generation means 340 may generate a blood flow map by expressing the blood flow value obtained for each pixel in gray-scale or pseudocolor.
상기 데이터 출력부(400)는 상기 데이터 처리부(300)의 혈류 지도를 출력한다.
The
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 방법을 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method for analyzing cerebral blood flow using ICG fluorescence kinetic analysis according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 방법의 블록도이다.
3 is a block diagram of a method for analyzing cerebral blood flow using ICG fluorescence kinetic analysis according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 방법은 도 3a에 도시된 바와 같이, ICG 농도 탐지단계(S10)와, ICG 형광세기 처리단계(S20)와, 혈류값 산출단계(S40) 및 혈류 지도 생성단계(S50)를 포함한다.
Brain blood flow analysis method using ICG fluorescence kinetic analysis according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 3a, ICG concentration detection step (S10), ICG fluorescence intensity processing step (S20), blood flow value calculation step (S40) and blood flow map generation step (S50).
상기 ICG 농도 탐지단계(S10)는 생체 내로 ICG를 주사하고 ICG 농도가 최저치에 수렴해가는 시간까지 연속적으로 ICG 농도를 탐지하는 단계이다.The ICG concentration detection step (S10) is a step of continuously detecting the ICG concentration until the time when the ICG is injected into the living body and the ICG concentration converges to the lowest value.
상기 ICG 농도 탐지단계(S10)에서는 소동물 뇌조직의 ICG 역학을 측정하기 위하여 생쥐에 ICG를 주입하고, 빛을 조사하여 시간 경과에 따른 뇌조직 내의 ICG 농도 변화를 이미지 센서(220)에 의해 탐지한다.In the ICG concentration detection step (S10), ICG is injected into the mouse to measure ICG dynamics of the small animal brain tissue, and the light is detected by the
또한, 상기 ICG 농도 탐지단계(S10)는 생체에서 시간에 따라 혈액을 채취하여 혈액의 ICG 형광을 탐지하거나 생체 자체에 광원을 조사하고 생체로부터 나온 형광을 탐지할 수 있다.
In addition, the ICG concentration detection step (S10) may collect blood over time in the living body to detect the ICG fluorescence of the blood or irradiate a light source to the living body itself and detect the fluorescence from the living body.
상기 ICG 형광세기 처리단계(S20)는 시간에 따라 탐지된 연속적인 생체내 ICG 농도 변화를 분석하고 수치화하여 시간에 따른 ICG 역학을 처리하는 단계이다.
The ICG fluorescence intensity treatment step (S20) is a step of processing ICG dynamics over time by analyzing and quantifying the change of ICG concentration in vivo in succession detected over time.
상기 ICG 농도 탐지단계(S10)는 생체 내로 ICG를 주사하고 ICG 농도가 최저치에 수렴해가는 시간까지 연속적으로 ICG 농도를 탐지하는 단계이다.The ICG concentration detection step (S10) is a step of continuously detecting the ICG concentration until the time when the ICG is injected into the living body and the ICG concentration converges to the lowest value.
상기 ICG 농도 탐지단계(S10)에서는 소동물 뇌조직의 ICG 역학을 측정하기 위하여 생쥐에 ICG를 주입하고, 빛을 조사하여 시간 경과에 따른 뇌조직 내의 ICG 농도 변화를 이미지 센서(220)에 의해 탐지한다.In the ICG concentration detection step (S10), ICG is injected into the mouse to measure ICG dynamics of the small animal brain tissue, and the light is detected by the
또한, 상기 ICG 농도 탐지단계(S10)는 생체에서 시간에 따라 혈액을 채취하여 혈액의 ICG 형광을 탐지하거나 생체 자체에 광원을 조사하고 생체로부터 나온 형광을 탐지할 수 있다.
In addition, the ICG concentration detection step (S10) may collect blood over time in the living body to detect the ICG fluorescence of the blood or irradiate a light source to the living body itself and detect the fluorescence from the living body.
상기 ICG 형광세기 처리단계(S20)는 시간에 따라 탐지된 연속적인 생체내 ICG 농도 변화를 분석하고 수치화하여 시간에 따른 ICG 역학을 처리하는 단계이다.
The ICG fluorescence intensity treatment step (S20) is a step of processing ICG dynamics over time by analyzing and quantifying the change of ICG concentration in vivo in succession detected over time.
상기 혈류값 산출단계(S40)는 상기 처리된 시간에 따른 형광 세기로부터 해당 픽셀의 혈류값을 산출할 수 있는데, ICG 신호가 최대에 이를 때까지 걸리는 시간으로 그 신호 크기를 나누어준 값인 혈류지표(Blood flow index,BFI)를 이용하여 해당 픽셀의 혈류값을 산출할 수 있다.
The blood flow value calculating step (S40) may calculate the blood flow value of the pixel from the fluorescence intensity according to the processed time, the blood flow indicator (the value obtained by dividing the signal size by the time it takes for the ICG signal to reach the maximum) ( Blood flow index (BFI) may be used to calculate the blood flow value of the corresponding pixel.
상기 혈류 지도 생성단계(S50)는 각 픽셀에서 얻어진 혈류값으로부터 혈류 지도를 생성하는 단계이다.
The blood flow map generation step S50 is a step of generating a blood flow map from blood values obtained at each pixel.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 방법은 도 3b에 도시된 바와 같이, 대표 시간점 결정단계(S30)를 더 포함할 수 있다.
On the other hand, cerebral blood flow analysis method using ICG fluorescence kinetic analysis according to an embodiment of the present invention may further include a representative time point determination step (S30), as shown in FIG.
상기 대표 시간점 결정단계(S30)는 상기 처리된 시간에 따른 형광 세기로부터 각 픽셀마다 그 동역학을 대표할 수 있는 대표 시간점을 결정하는 단계이다.The representative time point determination step (S30) is a step of determining a representative time point that can represent the dynamics for each pixel from the fluorescence intensity according to the processed time.
구체적으로, 상기 대표 시간점 결정단계(S30)에서는 연속된 피크들 중에서 첫 번째 피크 지점(First peak time)을 상기 대표 시간점으로 결정하거나, 연속된 피크들 중에서 전체 신호 강도가 가장 커지는 지점(Tmax)을 상기 대표 시간점으로 결정할 수 있다.In detail, in the determining of the representative time point (S30), a first peak point of the consecutive peaks is determined as the representative time point, or a point T at which the total signal strength becomes largest among the consecutive peaks. max ) may be determined as the representative time point.
또한, 상기 대표 시간점 결정단계(S30)에서는 신호 강도가 가파르게 올라가기 시작하는 시간인 동역학의 등장 시간(Appearance time)을 상기 대표 시간점으로 결정할 수 있다.
In addition, in the representative time point determination step S30, an appearance time of dynamics, which is a time when a signal strength starts to rise steeply, may be determined as the representative time point.
이때, 상기 혈류값 산출단계(S40)에서는 상기 대표 시간점으로부터 해당 픽셀의 혈류값을 산출할 수 있는데, 구체적으로, 상기 혈류값 산출단계(S40)에서는 각 픽셀마다 주변 픽셀들과의 거리차(△s) 및 대표 시간의 시간차(△t)를 구하여 △s/△t의 형태로 속도를 계산한 후, 상기 혈류값을 산출할 수 있고, 이때, 인근 픽셀들로부터 구해진 값들의 평균, 중앙값 또는 최소값을 상기 혈류값으로 취할 수 있다.
In this case, the blood flow value calculating step (S40) may calculate the blood flow value of the pixel from the representative time point. Specifically, in the blood flow value calculating step (S40), the distance difference between neighboring pixels for each pixel ( Δs) and the time difference Δt of the representative time are calculated, and then the velocity is calculated in the form of Δs / Δt, and then the blood flow value may be calculated, wherein the mean, median or The minimum value can be taken as the blood flow value.
이하, 본 발명에 따른 ＩＣＧ 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치 및 방법의 효용성을 설명한다.
Hereinafter, the efficacy of the apparatus and method for analyzing blood flow in the brain using IC fluorescence kinetic analysis according to the present invention will be described.
도 7은 경막 및 두개골을 제거한 부분과 그렇지 않은 부분간의 동역학을 나타내는 도이고, 도 8은 외경동맥의 혈류를 차단했을 때의 혈류 및 내경동맥과 중뇌동맥의 혈류를 차단했을 때의 혈류를 나타내는 도이다.
FIG. 7 is a diagram illustrating dynamics between the portion of the epidural and the skull removed and the portion thereof, and FIG. 8 is a diagram illustrating the blood flow when the blood flow of the external carotid artery is blocked and the blood flow when the blood flow of the internal carotid artery and the middle cerebral artery is blocked. to be.
소동물의 뇌에서 ICG 형광 동영학을 측정할 때 관측되는 동역학은 뇌조직 위에 놓여있는 다른 조직들에 거의 영향을 받지 않는다. 즉, 뇌조직을 덮고 있는 경막 및 두개골에도 혈관이 분포하고 혈류가 공급되고 있음에도 도 7에 도시된 바와 같이, 경막 및 두개골을 제거한 부분과 그렇지 않은 부분간에 동역학에는 차이가 나지 않는다.The dynamics observed when measuring ICG fluorescence dynamics in small animal brains are hardly affected by other tissues lying on top of brain tissue. That is, even though blood vessels are distributed in the dural and skull covering the brain tissue and blood flow is supplied, as shown in FIG. 7, there is no difference in the dynamics between the portion where the dural and the skull are removed and the portion that is not.
이는 도 8에서 더 명확하게 알 수 있는데, 뇌 바깥 조직인 피부, 두개골, 경막에 혈류를 공급하는 외경동맥(External carotid artery, ECA)의 혈류를 차단했을 때는 혈류의 변화가 거의 감지되지 않는 반면에, 뇌조직에 혈류를 공급하는 내경동맥(Internal carotid artery, ICA)과 그 분지인 중뇌동맥(Middle cerebral artery, MCA)의 혈류를 차단했을 때에는 현저한 혈류 감소가 감지되는 것을 볼 수 있다.
This can be seen more clearly in FIG. 8. When the blood flow of the external carotid artery (ECA), which supplies blood to the skin, skull, and dural, the brain tissue, is blocked, almost no change in blood flow is detected. Significant decreases in blood flow can be detected when the blood flow is blocked in the internal carotid artery (ICA) and its branch, the middle cerebral artery (MCA), which supplies blood to brain tissue.
도 9는 흰쥐 및 검은쥐의 뇌혈류를 나타내는 도이고, 도 10은 시간에 따라 뇌혈류가 다양하게 변화하는 모습을 보여주는 도이다.
9 is a diagram showing the brain blood flow of the rats and black rats, Figure 10 is a diagram showing the appearance of various changes in the brain blood flow over time.
ICG 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 측정 방법은 도 9에 도시된 바와 같이, 흰쥐나 검은쥐 등 종류에 상관 없이 털을 깎아 제거하기만 하면 문제없이 뇌혈류를 감지해낼 수 있으며, 이는 다른 광학적인 뇌혈류 측정 기술들에서 찾을 수 없는 장점이다. 또한 도 10에 도시된 바와 같이, 시간에 따라 뇌혈류가 다양하게 변화하는 조건 하에서도 원하는 시간대마다 반복적으로 뇌혈류를 측정할 수 있기 때문에 환자 또는 실험동물의 이동과 고위험성 혈관 조영제의 사용을 요구하는 방사선학적 뇌혈류 측정 방법들에 비해 활용 가치가 높다.
As shown in FIG. 9, a method for measuring cerebral blood flow using ICG kinetic analysis can detect brain blood flow without problem by simply cutting off hair, regardless of the type of rat or black mouse, which is another optical brain blood flow. This is an advantage not found in measurement techniques. In addition, as shown in FIG. 10, since the brain blood flow can be repeatedly measured at a desired time period under conditions where the brain blood flow varies with time, the movement of a patient or an experimental animal and the use of a high-risk angiography agent are required. Compared to the radiological cerebral blood flow measurement methods, the application value is high.
이와 같은 결과들을 통해 본 발명의 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치 및 방법은 비침습적으로 소동물의 뇌혈류를 정확하게 측정할 수 있으며, 필요한 시점마다 반복적인 측정이 가능한 유용한 기술이라고 결론내릴 수 있다.
Through these results, it can be concluded that the apparatus and method for analyzing brain blood flow using the ICG fluorescence kinetic analysis of the present invention can accurately measure the brain blood flow of small animals in a non-invasive manner, and it is a useful technique that can be repeatedly measured at each time point. have.
이상과 같이 본 발명에 따른 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치 및 방법을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
As described above with reference to the drawings illustrating an apparatus and method for analyzing brain blood flow using the ICG fluorescence kinetic analysis according to the present invention, the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed herein, the present invention Of course, various modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100:누광 방지부 110:광원
120:하우징 130:생체 안착대
140:차광용 암막 200:광 탐지부
210:대역 통과 필터 220:이미지 센서
300:데이터 처리부 310:수치화 수단
320:결정 수단 330:연산 수단
340:혈류 지도 생성 수단 400:데이터 출력부
S10:ICG 농도 탐지단계
S20:ICG 형광세기 처리단계
S30:대표 시간점 결정단계
S40:혈류값 산출단계
S50:혈류 지도 생성단계Description of the Related Art
100: leakage prevention part 110: a light source
120: housing 130: living seat
140: light shielding film 200: light detector
210: Band pass filter 220: Image sensor
300: data processing unit 310: numerical means
320: determination means 330: arithmetic means
340: blood flow map generation means 400: data output unit
S10: ICG concentration detection step
S20: ICG fluorescence intensity treatment step
S30: Representative time point determination step
S40: blood flow calculation step
S50: Blood flow map generation step
Claims (19)
상기 ICG 및 광원에 의해 발생된 생체의 형광 신호 중 근적외선 파장만을 통과시키는 대역 통과 필터 및 상기 대역 통과 필터를 통과한 형광 신호를 탐지하는 이미지 센서가 포함된 광 탐지부;
상기 이미지 센서의 전기적 신호를 입력받아 뇌표면에서 관측되는 형광신호의 동역학을 분석하고 뇌혈류를 측정하여 혈류 지도를 생성하는 데이터 처리부; 및
상기 데이터 처리부의 혈류 지도를 출력하는 데이터 출력부를 포함하되,
상기 데이터 처리부는,
상기 이미지 센서의 전기적 신호를 입력받아 시간에 따른 형광세기로 처리하는 수치화 수단;
상기 처리된 시간에 따른 형광 세기로부터 해당 픽셀의 혈류값을 산출하기 위한 연산 수단; 및
각 픽셀에서 얻어진 혈류값으로부터 혈류 지도를 생성하는 혈류 지도 생성 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치.
A light leakage preventing unit including a housing and a light source for irradiating light having a predetermined wavelength to a living body in which ICG is injected into the housing;
A light detector including a band pass filter for passing only a near infrared wavelength among fluorescence signals generated by the ICG and the light source, and an image sensor for detecting a fluorescence signal passing through the band pass filter;
A data processor which receives the electrical signal of the image sensor and analyzes the dynamics of the fluorescence signal observed on the brain surface and measures blood flow to generate a blood flow map; And
Including a data output unit for outputting a blood flow map of the data processing unit,
Wherein the data processing unit comprises:
Numerical means for receiving an electrical signal from the image sensor and processing the fluorescence intensity over time;
Computing means for calculating a blood flow value of the pixel from the processed fluorescence intensity over time; And
And a blood flow map generation means for generating a blood flow map from the blood flow values obtained at each pixel.
상기 연산 수단은 ICG 신호가 최대에 이를 때까지 걸리는 시간으로 그 신호 크기를 나누어준 값인 혈류지표(Blood flow index,BFI)를 이용하여 해당 픽셀의 혈류값을 산출하는 것을 특징으로 하는 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치.
The method of claim 1,
The calculation means ICG fluorescence kinetic analysis, characterized in that to calculate the blood flow value of the pixel using the blood flow index (BFI) which is the value that the signal size is divided by the time it takes until the ICG signal reaches the maximum Blood flow analysis device using the.
상기 데이터 처리부는,
상기 수치화 수단에 의해 처리된 시간에 따른 형광 세기로부터 혈류값을 산출하기 위해 각 픽셀마다 그 동역학을 대표할 수 있는 대표 시간점을 결정하는 결정 수단을 더 포함하되,
상기 연산 수단은 상기 결정 수단의 출력된 데이터로 해당 픽셀의 혈류값을 산출하는 것을 특징으로 하는 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치.
The method of claim 1,
Wherein the data processing unit comprises:
Determination means for determining a representative time point that can represent the dynamics for each pixel to calculate a blood flow value from the fluorescence intensity over time processed by the digitizing means,
And said calculating means calculates the blood flow value of the pixel using the output data of said determining means.
상기 결정 수단은 연속된 피크들 중에서 첫 번째 피크 지점(First peak time)을 상기 대표 시간점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치.
The method of claim 3, wherein
And the determining means determines a first peak point among successive peaks as the representative time point.
상기 결정 수단은 연속된 피크들 중에서 전체 신호 강도가 가장 커지는 지점(Tmax)을 상기 대표 시간점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치.
The method of claim 3, wherein
And the determining means determines the point T max at which the overall signal intensity becomes largest among successive peaks as the representative time point.
상기 결정 수단은 신호 강도가 가파르게 올라가기 시작하는 시간인 동역학의 등장 시간(Appearance time)을 상기 대표 시간점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치.
The method of claim 3, wherein
And the determining means determines the appearance time of the dynamics, which is the time when the signal intensity starts to rise steeply, as the representative time point.
상기 연산 수단은 각 픽셀마다 주변 픽셀들과의 거리차(△s) 및 시간차(△t)를 구하여 △s/△t 의 형태로 속도를 계산하여 상기 혈류값을 산출하는 것을 특징으로 하는 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치.
The method of claim 4, wherein
The computing means calculates the blood flow value by calculating a speed in the form of Δs / Δt by obtaining a distance difference Δs and a time difference Δt from neighboring pixels for each pixel. Cerebral blood flow analysis device using kinetic analysis.
상기 연산 수단은 인근 픽셀들로부터 구해진 값들의 평균, 중앙값 또는 최소값을 상기 혈류값으로 취하는 것을 특징으로 하는 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치.
8. The method of claim 7,
And said calculating means takes the average, median, or minimum value of the values obtained from neighboring pixels as said blood flow value.
상기 누광 방지부는 외부 빛의 투과를 방지하는 차광용 암막이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치.
The method of claim 1,
The light leakage prevention unit is a brain blood flow analysis device using the ICG fluorescence kinetic analysis, characterized in that it further comprises a shading film for preventing the transmission of external light.
상기 광원은 700nm 내지 800 nm의 파장을 가지는 레이저 또는 상기 파장 영역의 대역 통과 필터를 가지는 백색 광원 및 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치.
The method of claim 1,
The light source is a laser having a wavelength of 700nm to 800nm or a white light source and a light emitting diode having a band pass filter of the wavelength region and brain blood flow analysis device using the ICG fluorescence dynamics analysis.
시간에 따라 탐지된 연속적인 생체내 ICG 농도 변화를 분석하고 수치화하여 시간에 따른 ICG 역학을 처리하는 ICG 형광세기 처리단계;
상기 처리된 시간에 따른 형광 세기로부터 해당 픽셀의 혈류값을 산출하는 혈류값 산출단계; 및
각 픽셀에서 얻어진 혈류값으로부터 혈류 지도를 생성하는 혈류 지도 생성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 방법.
An ICG concentration detection step of injecting ICG in vivo and continuously detecting the ICG concentration until a time at which the ICG concentration converges to the lowest value;
An ICG fluorescence intensity treatment step of analyzing and quantifying the change of ICG concentration in vivo in succession detected over time to process ICG dynamics over time;
A blood flow value calculating step of calculating a blood flow value of the corresponding pixel from the fluorescence intensity according to the processed time; And
And a blood flow map generation step of generating a blood flow map from the blood flow values obtained at each pixel.
상기 ICG 농도 탐지단계는 생체에서 시간에 따라 혈액을 채취하여 혈액의 ICG 형광을 탐지하거나 생체 자체에 광원을 조사하고 생체로부터 나온 형광을 탐지하는 것을 특징으로 하는 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 방법.
12. The method of claim 11,
The ICG concentration detection step is a blood flow analysis method using the ICG fluorescence kinetic analysis, characterized in that to collect blood over time in the living body to detect the ICG fluorescence of the blood or irradiate a light source to the living body itself and detect the fluorescence from the living body .
상기 혈류값 산출단계는 ICG 신호가 최대에 이를 때까지 걸리는 시간으로 그 신호 크기를 나누어준 값인 혈류지표(Blood flow index,BFI)를 이용하여 해당 픽셀의 혈류값을 산출하는 것을 특징으로 하는 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 방법.
12. The method of claim 11,
The blood flow value calculating step is ICG fluorescence, characterized in that to calculate the blood flow value of the pixel by using the blood flow index (BFI) which is the time it takes the ICG signal to reach the maximum divided by the signal size Cerebral blood flow analysis method using kinetic analysis.
상기 ICG 형광세기 처리단계에서 처리된 시간에 따른 형광 세기로부터 각 픽셀마다 그 동역학을 대표할 수 있는 대표 시간점을 결정하는 대표 시간점 결정단계를 더 포함하되,
상기 혈류값 산출단계에서는 상기 대표 시간점으로부터 해당 픽셀의 혈류값을 산출하는 것을 특징으로 하는 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 방법.
12. The method of claim 11,
Further comprising a representative time point determination step of determining a representative time point that can represent the dynamics for each pixel from the fluorescence intensity according to the time processed in the ICG fluorescence intensity processing step,
In the blood flow value calculating step, the blood flow value of the pixel using the ICG fluorescence dynamic analysis, characterized in that for calculating the blood flow value of the pixel from the representative time point.
상기 대표 시간점 결정단계는 연속된 피크들 중에서 첫 번째 피크 지점(First peak time)을 상기 대표 시간점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 방법.
The method of claim 14,
The determining of the representative time point is a brain blood flow analysis method using the ICG fluorescence kinetic analysis, characterized in that for determining the first peak point (First peak time) of the consecutive peaks.
상기 대표 시간점 결정단계는 연속된 피크들 중에서 전체 신호 강도가 가장 커지는 지점(Tmax)을 상기 대표 시간점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 방법.
The method of claim 14,
The determining of the representative time point is a brain blood flow analysis method using the ICG fluorescence kinetic analysis, characterized in that for determining the point (T max ) of the largest signal intensity among the consecutive peaks as the representative time point.
상기 대표 시간점 결정단계는 신호 강도가 가파르게 올라가기 시작하는 시간인 동역학의 등장 시간(Appearance time)을 상기 대표 시간점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 방법.
The method of claim 14,
The representative time point determination step of determining the appearance time of the dynamics (Appearance time) that is the time when the signal strength starts to rise steeply as the representative time point, brain blood flow analysis method using the ICG fluorescence dynamics analysis.
상기 혈류값 산출단계는 각 픽셀마다 주변 픽셀들과의 거리차(△s) 및 시간차(△t)를 구하여 △s/△t 의 형태로 속도를 계산하여 상기 혈류값을 산출하는 것을 특징으로 하는 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 방법.
16. The method of claim 15,
The blood flow value calculating step calculates the blood flow value by calculating a speed in the form of Δs / Δt by obtaining a distance difference Δs and a time difference Δt from neighboring pixels for each pixel. Cerebral blood flow analysis method using ICG fluorescence kinetic analysis.
상기 혈류값 산출단계는 인근 픽셀들로부터 구해진 값들의 평균, 중앙값 또는 최소값을 상기 혈류값으로 취하는 것을 특징으로 하는 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 방법.
19. The method of claim 18,
The blood flow value calculating step is a brain blood flow analysis method using the ICG fluorescence kinetic analysis, characterized in that taking the average, median or minimum value of the values obtained from the neighboring pixels as the blood flow value.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110005422A KR101166165B1 (en) | 2011-01-19 | 2011-01-19 | Apparatus and method for analyzing cerebral blood flow using icg fluorescent dynamic analysis |
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|---|---|---|---|
| KR1020110005422A KR101166165B1 (en) | 2011-01-19 | 2011-01-19 | Apparatus and method for analyzing cerebral blood flow using icg fluorescent dynamic analysis |
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|---|---|---|---|
| KR1020110005422A KR101166165B1 (en) | 2011-01-19 | 2011-01-19 | Apparatus and method for analyzing cerebral blood flow using icg fluorescent dynamic analysis |
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|---|---|
| KR (1) | KR101166165B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3040026A4 (en) * | 2013-08-28 | 2016-09-21 | Vieworks Co Ltd | Biological tissue diagnosis apparatus and method |
| KR20170019837A (en) * | 2015-08-13 | 2017-02-22 | 경희대학교 산학협력단 | Method for Analyzing an Ischemic Brain Optically Using an Indocyanine Green |
| KR20220153248A (en) | 2021-05-11 | 2022-11-18 | 부산대학교 산학협력단 | Real-time Micro Blood Flow Analysis Method based on Artificial Intelligence Technology |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| US20110002021A1 (en) | 2009-07-02 | 2011-01-06 | Hazen Paper Company | True three dimensional imagery and use thereof |
-
2011
- 2011-01-19 KR KR1020110005422A patent/KR101166165B1/en active IP Right Grant
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