KR101530682B1

KR101530682B1 - 좌심방이 폐쇄를 위한 기구삽입 시뮬레이션 방법

Info

Publication number: KR101530682B1
Application number: KR1020140034679A
Authority: KR
Inventors: 장혁재; 민경욱; 심학준; 전병환
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2015-06-23

Abstract

본 발명은 카테터가 좌심방이 입구로 도달하기 위한 동선을 심방이 조영된 단층촬영 영상을 바탕으로 사전에 시뮬레이션 함으로써 시술 가능여부 또는 방법을 판단할 수 있는 좌심방이 폐쇄를 위한 기구삽입 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 피시술자의 심장에 대한 영상데이터를 확보하는 a)단계와, 상기 영상데이터로부터 좌심방이의 위치를 확인하는 b)단계와, 상기 영상데이터로부터 난원와의 위치를 확인하는 c)단계 및 상기 난원와의 위치에 대한 정보와 상기 좌심방이의 위치에 대한 정보를 이용하여 상기 좌심방이의 입구 중앙점의 위치를 확인하여 좌심방이의 입구 중앙점의 구면좌표를 설정하는 d)단계를 포함한다.

Description

좌심방이 폐쇄를 위한 기구삽입 시뮬레이션 방법{METHOD OF INSERTION DEVICE SIMULATION FOR LEFT ATRIAL APPENDAGE OCCLUSION}

본 발명은 카테터가 좌심방이 입구로 도달하기 위한 동선을 심방이 조영된 단층촬영 영상을 바탕으로 사전에 시뮬레이션 함으로써 시술 가능여부 또는 방법을 판단할 수 있는 좌심방이 폐쇄를 위한 기구삽입 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.

좌심방이(Left Atrial Appendage, LAA )는 심장의 일부분으로써 퇴화되어 남아 있는 부분이다.

이 좌심방이는 특성상 불규칙한 모양을 띄고 있으며, 많은 주름이 형성되어 있어 이로 인한 혈전이 발생하기 용이한 구조로 형성되어 있다.

상기 좌심방이에서 생긴 혈전은 혈관을 통하여 뇌혈관까지 이동하여 심각한 경우에는 뇌졸증을 일으키는 원인이 되기 때문에 발병률이 높은 모양을 띠고 있는 좌심방이는 카테터와 같은 디바이스 삽입술을 통하여 좌심방이의 입구를 차단함으로써 좌심방이 내의 주름으로 인하여 혈전이 발생하는 것을 방지하여 뇌졸증과 같은 혈관계 질환을 예방할 수 있다.

이를 위하여 종래에는 시술자의 경험 및 느낌에 의존하여 좌심방이의 입구를 찾아 디바이스 삽입술을 시술하였으나 정확한 좌심방이의 입구를 찾는데 있어 오로지 시술자의 경험에 의존해야 하는 문제가 있다.

국내 특허공개공보 제10-2009-0073038호(경피적 도관을 통해 전달되는 혈관내 폐쇄 장치, 2009.07.02. 공개)

본 발명은, 좌심방이(LAA) 내에서 혈전을 방지하기 위한 시술에 앞서 피시술자의 심장에 대한 영상데이터를 이용하여 카테터가 관통하는 난원와(Foramen ovale, FO or )의 중심점에 대한 상기 좌심방이의 입구 중앙점의 구면좌표를 구하여 정확한 위치를 파악하여 시술의 안정성 및 정확성을 향상하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 좌심방이의 정확한 위치를 확인함으로써 실제 시술 전에 좌심방이를 폐쇄하는 시술의 가능 여부를 판단하는데 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여,

본 발명은, 피시술자의 심장에 대한 영상데이터를 확보하는 a)단계와, 상기 영상데이터로부터 좌심방이의 위치를 확인하는 b)단계와, 상기 영상데이터로부터 난원와의 위치를 확인하는 c)단계 및 상기 난원와의 위치에 대한 정보와 상기 좌심방이의 위치에 대한 정보를 이용하여 상기 좌심방이의 입구 중앙점의 위치를 확인하여 좌심방이의 입구 중앙점의 구면좌표를 설정하는 d)단계를 포함한다.

상기 영상데이터는, 상기 피시술자의 CT 단층영상인 것을 특징으로 한다.

상기 c)단계는, 상기 영상데이터로부터 상기 난원와의 위치를 확인한 후 상기 난원와가 형성하는 평면을 확인하는 과정을 포함한다.

상기 d)단계는, 상기 영상데이터를 이용하여 상기 난원와의 중심점을 확인하는 과정과, 상기 d)단계의 좌심방이의 입구 중앙점에서 상기 난원와의 중심점을 잇도록 시술선을 형성하는 과정과, 상기 난원와가 형성하는 평면에 대하여 수직하고, 상기 난원와의 중심점을 통과하는 법선을 형성하는 과정 및 상기 법선을 z축이라 하고, 상기 난원와가 형성하는 평면에 x축 및 y축을 형성하여 상기 난원와의 중심점의 구면좌표를 설정하는 과정을 포함한다.

상기 법선은, 상기 영상데이터에서 대동맥 판막과 심실사이막이 접하는 접점을 구하고, 상기 난원와가 형성하는 평면상에 임의의 가상포인트를 설정하고, 상기 접점과 가상포인트 및 상기 난원와의 중심점 모두 동일하게 위치하는 가상의 수평면을 형성하고, 이 수평면에 수직하면서 상기 난원와의 중심점을 통과하도록 설정된다.

상기 영상데이터에서 대동맥 판막과 심실사이막이 접하는 접점과 상기 난원와의 중심점을 연결하는 선을 상기 x축으로 설정하는 과정과, 상기 난원와가 형성하는 평면에 위치하며 상기 x축 및 z 축에 수직한 선을 상기 y축으로 설정하는 과정과, 상기 x축과 z축이 형성하는 평면에서 상기 시술선과 x축의 제1사이각을 구하는 과정과, 상기 x축과 y축이 형성하는 평면에서 상기 시술선과 x축의 제2사이각을 구하는 과정 및 상기 제1사이각 및 제2사이각으로부터 상기 난원와의 중심점의 구면좌표를 구하는 과정을 더 포함한다.

상기와 같은 과제의 해결 수단에 의하여,

본 발명은, 좌심방이 내에서 혈전을 방지하기 위한 시술에 앞서 피시술자의 심장에 대한 영상데이터를 이용하여 카테터가 관통하는 난원와의 중심정에 대한 상기 좌심방이의 입구 중앙점의 구면좌표를 구하여 정확한 위치를 파악하여 시술의 안정성 및 정확성을 향상하는 효과가 있다.

그리고 상기 좌심방이의 정확한 위치를 확인함으로써 실제 시술 전에 좌심방이를 폐쇄하는 시술의 가능 여부를 판단할 수 있는 효과도 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 좌심방이 폐쇄를 위한 기구삽입 시뮬레이션 방법을 도시한 순서도.
도 2는, 좌심방이에 카테터를 삽입하는 시술의 실시예를 도시한 도면.
도 3은, 도 2의 좌심방이가 폐쇄되는 과정을 도시한 도면.
도 4는, 본 발명에 따른 좌심방이 폐쇄를 위한 기구삽입 시뮬레이션 방법을 2차원으로 도시한 도면.
도 5는, 본 발명에 따라 좌심방이의 입구 중앙점의 구면좌표를 구하는 원리를 도시한 도면.
도 6은, 본 발명에 따른 좌심방이 폐쇄를 위한 기구삽입 시뮬레이션 방법의 일실시예를 3차원 영상데이터로 도시한 도면.
도 7은, 도 5의 원리를 이용하여 도 6에서 도출되는 법선과 시술선 사이의 사이각을 도시한 도면.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기서, 반복되는 설명과 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

그리고 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 2는, 좌심방이(10)에 카테터(60)를 삽입하는 시술의 실시예를 도시한 도면이고, 도 3은, 도 2의 좌심방이(10)가 폐쇄되는 과정을 도시한 도면이다.

도 2 및 도 3에서 확인되는 바와 같이, 좌심방이(10)의 내부에는 복수의 주름이 형성되어 있어 그 내부에서 혈전이 발생하기 용이하며, 이 혈전이 혈관을 통해 이동하여 뇌경색과 같은 혈관계 질환을 유발하는 것을 방지하기 위하여 카테터(60)를 체내로 삽입 및 난원와(20)를 관통하여 상기 좌심방이(10)의 입구를 폐쇄하게 된다.

상기 난원와(20)는 태생시에 있는 심방중격의 일부분으로써 좌우 심방에 열려있는 구멍(난원공)으로, 이 구멍을 통해 상대정맥과 하대정맥에서 우심방으로 들어간 혈액의 일부는 우심실로 보내지지 않고 좌심방으로 유입될 수 있는데, 이 구멍은 생후 즉시 폐쇄되며, 그 흔적이 상기 난원와(20)이다.

이러한 시술은 시술 중에 심장 내부를 정확히 관찰하기 어려워 시술자의 경험 및 감각에 의존하는 부분이 많았다.

그러나, 상기와 같은 종래의 시술은 휴먼에러에 대한 취약점이 있다.

본 발명은 좌심방이(10)를 폐쇄하기 위한 시술에 있어 휴먼에러를 최소화 하고, 또 실제 시술에 앞서 좌심방이(10)를 폐쇄하기 위한 시술이 가능한지 여부를 판단함으로써 시술의 안전성 및 정확성을 향상하는데 주요 기술적 특징이 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 좌심방이(10) 폐쇄를 위한 기구삽입 시뮬레이션 방법을 도시한 순서도이다.

도 1을 참조하여 본 발명에 따른 좌심방이(10) 폐쇄를 위한 기구삽입 시뮬레이션 방법을 설명하면, 피시술자의 심장에 대한 영상데이터를 확보하는 a)단계(S100)와, 상기 영상데이터로부터 좌심방이(10)의 위치를 확인하는 b)단계(S200)와, 상기 영상데이터로부터 난원와(20)의 위치를 확인하는 c)단계(S300) 및 상기 난원와(20)의 위치에 대한 정보와 상기 좌심방이(10)의 위치에 대한 정보를 이용하여 상기 좌심방이(10)의 입구 중앙점(11)의 위치를 확인하여 좌심방이(10)의 입구 중앙점(11)의 구면좌표를 설정하는 d)단계(S400)를 포함한다.

여기에서 상기 영상데이터는 인체 내의 골격 및 장기 형상을 촬상할 수 있는 의료기기로서, CT를 이용한 CT 단층영상을 이용한다.

즉, 이 CT 단층영상으로부터 상기 피시술자의 흉부를 촬영하여 심장, 좌심방이(10)의 위치 및 심장중격의 형상과 위치를 확인하며, 상기 c) 단계(S300)에서는 상기 영상데이터로부터 난원와(20)의 위치 및 50원짜리 동전과 유사한 크기로서 난원와(20)가 형성하는 평면(22)을 확인(S310)한다.

그리고 이를 바탕으로 하여 상기 좌심방이(10)의 입구 중앙점(11)에 대한 구면좌표를 설정(S400)한다.

도 4는, 본 발명에 따른 좌심방이(10) 폐쇄를 위한 기구삽입 시뮬레이션 방법을 2차원으로 도시한 도면이고, 도 5는, 본 발명에 따라 좌심방이(10)의 입구 중앙점(11)의 구면좌표를 구하는 원리를 도시한 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하여, 상기 좌심방이(10)의 입구 중앙점(11)에 대한 구면좌표를 설정하는 d) 단계를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 좌심방이(10)의 입구 중앙점(11)에 대한 구면좌표를 설정하기 위하여 먼저, 상기 CT 단층영상에 촬영된 상기 난원와(20)의 중심점(21)을 확인(S410)한다. 그리고 이와 마찬가지로 상기 d) 단계에서 CT 단층영상에 촬영된 영상데이터로부터 확인된 상기 좌심방이(10)의 입구 중앙점(11)에서 상기 난원와(20)의 중심점(21)을 잇는 시술선(30)을 형성(S420)한다.

상기 시술선(30)은 실제 시술시 상기 난원와(20)의 중심점(21)을 관통한 카테터(60)의 경로가 된다.

다음으로, 상기 난원와(20)가 형성하는 평면(22)에 대하여 수직하면서, 상기 난원와(20)의 중심점(21)을 통과하는 법선(50)을 형성(S430)한다.

여기에서 상기 법선(50)은, 상기 영상데이터에서 대동맥 판막과 심실사이막이 접하는 접점(40)을 구하고, 상기 난원와(20)가 형성하는 평면(22)상에 임의의 가상포인트를 설정한 다음, 상기 접점(40)과 가상포인트 및 상기 난원와(20)의 중심점(21)이 모두 위치하는 가상의 수평면을 형성하고, 이 수평면에 수직하면서 상기 난원와(20)의 중심점(21)을 통과하도록 그려진다.

즉, 상기 수평면은 상기 난원와(20)가 형성하는 평면(22)이 연장된 것과 동일한 것이다.

마지막으로, 상기 법선(50)을 z축이라 하고(S442), 상기 난원와(20)가 형성하는 평면(22)에 x축 및 y축을 형성하여 상기 난원와(20)의 중심점(21)의 구면좌표를 설정(S440)한다.

본 발명에서는, 상기 접점(40)과 난원와(20)의 중심점(21)을 연결하는 선을 x축으로 설정(S441)하고, 상기 난원와(20)가 형성하는 평면(22)에 위치하여 상기 x축 및 z 축과 수직한 선을 y축으로 설정(S443)하기로 한다.

그리고, 상기 y축에서 바라보는 시점, 즉 상기 x축과 z축이 형성하는 평면에서 상기 시술선(30)과 x축의 제1사이각을 구한다(S444).

이와 마찬가지로, 상기 z축에서 바라보는 시점, 즉 상기 x축과 y축이 형성하는 평면에서 상기 시술선(30)과 x축 사이의 제2사이각을 구한다(S445).

상기 제1사이각 및 제2사이각을 구함으로써 상기 난원와(20)의 중심점(21)의 구면좌표를 구하게 된다(S446).

상기 난원와(20)의 중심점(21)의 구면좌표 중에서, 상기 제1사이각 및 제2사이각 이외에 상기 시술선(30)의 길이가 포함되나 상기 카테터(60)의 길이는 시술에 있어 주요지표가 아니므로 본 발명에서는 상기 제1사이각 및 제2사이각을 주요지표로 이용하였다.

도 6은, 본 발명에 따른 좌심방이(10) 폐쇄를 위한 기구삽입 시뮬레이션 방법의 일실시예를 3차원 영상데이터로 도시한 도면이고, 도 7은, 도 5의 원리를 이용하여 도 6에서 도출되는 법선(50)과 시술선(30) 사이의 사이각을 도시한 도면이다.

즉, 도 6은, 상술한 본 발명에 따른 좌심방이(10) 폐쇄를 위한 기구삽입 시뮬레이션 방법을 이용하여 3차원 영상데이터에서 좌심방이(10)의 입구 중앙점(11)의 구면좌표를 도출하는 과정을 도시한 도면이고, 도 7은 도 5의 방법으로 도 6에서 도출되는 좌심방이(10)의 입구 중앙점(11)의 구면좌표 이외에 상기 시술선(30)이 법선(50)과 이루는 사이각(θ)을 도출한 결과를 도시한 도면이다.

이상, 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 방법에 의하면 상기 난원와(20)가 형성하는 평면(22)이 기준평면이 되고, 이 난원와(20)의 중심점(21)을 기준으로 하여 상기 좌심방이(10)의 입구 중앙점(11)에 대한 구면좌표를 구할 수 있으며, 이는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 영상데이터에 3차원으로 도시할 수 있게 된다.

이와 같은 방법으로 좌심방이(10) 폐쇄를 위한 시술시 실제 시술에 앞서 기구삽입 시뮬레이션을 수행할 수 있어 시술의 안전성 및 정확성을 향상할 수 있는 효과가 있다.

그리고 환자에 따라 심장의 형상이 다르고, 이에 따라 좌심방이(10)의 위치나 형상이 달라 시술이 가능한지에 대한 여부를 사전에 확인할 수 있는 효과도 있다.

또, 종래 대부분 시술자의 경험이나 감각에 의존하였던 방식에서 탈피하여 좌심방이(10)의 입구 중앙점(11)에 대한 데이터(구면좌표)를 획득함으로써 좌심방이(10) 폐쇄 시술을 더욱 대중화 할 수 있어 환자에 편익을 증진하는 효과도 있다.

이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.

10 : 좌심방이
11 : 좌심방이의 입구 중앙점
20 : 난원와
21 : 난원와의 중심점
22 : 난원와가 형성하는 평면
30 : 시술선
40 : 접점
50 : 법선
60 : 카테터

Claims

피시술자의 심장에 대한 영상데이터를 확보하는 a)단계;
상기 영상데이터로부터 좌심방이의 위치를 확인하는 b)단계;
상기 영상데이터로부터 난원와의 위치를 확인하는 c)단계; 및
상기 난원와의 위치에 대한 정보와 상기 좌심방이의 위치에 대한 정보를 이용하여 상기 좌심방이의 입구 중앙점의 위치를 확인하여 좌심방이의 입구 중앙점의 구면좌표를 설정하는 d)단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 좌심방이 폐쇄를 위한 기구삽입 시뮬레이션 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 영상데이터는,
상기 피시술자의 CT 단층영상인 것을 특징으로 하는 좌심방이 폐쇄를 위한 기구삽입 시뮬레이션 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 c)단계는,
상기 영상데이터로부터 상기 난원와의 위치를 확인한 후 상기 난원와가 형성하는 평면을 확인하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 좌심방이 폐쇄를 위한 기구삽입 시뮬레이션 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 d)단계는,
상기 영상데이터를 이용하여 상기 난원와의 중심점을 확인하는 과정;
상기 d)단계의 좌심방이의 입구 중앙점에서 상기 난원와의 중심점을 잇도록 시술선을 형성하는 과정;
상기 난원와가 형성하는 평면에 대하여 수직하고, 상기 난원와의 중심점을 통과하는 법선을 형성하는 과정; 및
상기 법선을 z축이라 하고, 상기 난원와가 형성하는 평면에 x축 및 y축을 형성하여 상기 난원와의 중심점의 구면좌표를 설정하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 좌심방이 폐쇄를 위한 기구삽입 시뮬레이션 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 법선은,
상기 영상데이터에서 대동맥 판막과 심실사이막이 접하는 접점을 구하고,
상기 난원와가 형성하는 평면상에 임의의 가상포인트를 설정하고,
상기 접점과 가상포인트 및 상기 난원와의 중심점 모두 동일하게 위치하는 가상의 수평면을 형성하고, 이 수평면에 수직하면서 상기 난원와의 중심점을 통과하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 좌심방이 폐쇄를 위한 기구삽입 시뮬레이션 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 영상데이터에서 대동맥 판막과 심실사이막이 접하는 접점과 상기 난원와의 중심점을 연결하는 선을 상기 x축으로 설정하는 과정;
상기 난원와가 형성하는 평면에 위치하며 상기 x축 및 z 축에 수직한 선을 상기 y축으로 설정하는 과정;
상기 x축과 z축이 형성하는 평면에서 상기 시술선과 x축의 제1사이각을 구하는 과정;
상기 x축과 y축이 형성하는 평면에서 상기 시술선과 x축의 제2사이각을 구하는 과정; 및
상기 제1사이각 및 제2사이각으로부터 상기 난원와의 중심점의 구면좌표를 구하는 과정;을 더 포함하는 것을 특징을 하는 좌심방이 폐쇄를 위한 기구삽입 시뮬레이션 방법.