KR101813812B1 - 안구 맥락막 혈류 시뮬레이션 방법 - Google Patents

안구 맥락막 혈류 시뮬레이션 방법 Download PDF

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부산대학교 산학협력단
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    • G06F19/12—

Abstract

본 발명은 실명의 주요 원인인 황반변성을 비롯한 중요한 질병의 기전으로 알려진 맥락막의 순환에 관하여 혈류 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 안구 맥락막 혈류 시뮬레이션 방법은, 혈관베드의 크기, 로뷸의 내부 및 외부의 저항, 로뷸 내부 구조를 지정하여 혈관베드를 생성하는 제1단계; 동맥을 지정하되, 상기 지정된 동맥을 그룹으로 번호를 지정하는 제2단계; 정맥을 지정하되, 상기 지정된 정맥을 그룹으로 번호를 지정하는 제3단계; 혈류량을 분석하여 혈관의 내부 및 외부 혈류량과 혈압을 나타내는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1단계의 혈관베드를 생성하면, 육각형의 로뷸이 배열된 혈관베드가 생성되고, 상기 생성된 로뷸의 내부와 외부에 저항값을 변화시킬 수 있도록 구비된다. 또한, 상기 동일한 번호로 지정된 그룹의 동맥압을 변화시킬 수 있도록 구비되고, 상기 동일한 번호로 지정된 그룹의 정맥압을 변화시킬 수 있도록 구하는 것을 특징으로 한다. 상기 제4단계의 혈류량 분석은, 상기 혈류량이 적을수록 어두운 검정으로, 상기 혈류량이 많을수록 밝은 흰색으로 구분하여 나타내고, 상기 혈류의 흐름을 화살표로 표시하되, 굵기에 의해 상기 혈류량을 구분하여 나타내도록 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

안구 맥락막 혈류 시뮬레이션 방법 {METHOD OF SIMULATION FOR CHOROIDAL BLOOD FLOW}
본 발명은 실명의 주요 원인이며, 황반변성을 비롯한 중요한 질병의 원인으로 알려진 맥락막의 순환에 관하여 해부학적 구조와 기능의 불일치를 해소할 수 있는 안구내 맥락막 혈관의 혈류 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.
안구는 망막 조직의 주요부분이 층상 구조로 형성되며, 안구 내 조직들이 구조적으로 변형될 경우, 시력 저하나 심하게는 시력 상실로 발전하게 된다. 국민건강보험공단에 따르면, 황반변성 환자수는 2000년 7,631명에서 2004년 1만3,673명으로 2배 가까운 증가세를 보이고 있다. 특히 나이 관련 황반변성은 선진국에서 실명 원인의 1위를 차지하는 질환이다.
나이 관련 황반변성은 맥락막에 혈류 이상에 따른 이차적인 맥락막 혈관 내피세포의 증식에 의해 망막 중심부에 있는 황반에 비정상적인 신생혈관들이 자라나면서 출혈과 반흔을 일으키고 심한 시력손상을 유발하는 질환으로 알려져있다.
맥락막은 복잡하게 3차원적으로 배열되고 여러 단계에서 혈관끼리 연결되는 문합구조를 가지고 있어 혈류를 분석하기 매우 어려운 구조를 가지고 있다. 구체적으로 설명하면 맥락막 여러 갈래의 맥락막동맥에 의해 혈류가 공급되며, 맥락막 모세혈관은 로뷸 (lobule, 소엽) 형태로 배열되어 있고, 로뷸의 중심부에 맥락막소동맥이 연결되어 있다. 소동맥을 통하여 유입된 혈액은 로뷸을 순환하고 로뷸 가장자리에 있는 소정맥을 통하여 배출되며, 이 혈액들은 맥락막 또아리 정맥으로 모여 안구밖로 배출된다.
이러한 복잡한 구조로 말미암아 황반변성에 관련된 맥락막혈류에 대한 자세한 병인 및 병의 진행과정에 대하여서는 아직도 거의 알려져 있지 않다. 특히 맥락막은 인체에서 단위 무게당 가장 많은 혈류를 받는 조직으로 알려져 있어 맥락막의 허혈로 인한 이차적신 맥락막신생혈관의 발생 기전은 아직 불명확하다.
따라서 본 발명은 맥락막 순환을 전기 회로로 단순화 시켜 분석할 수 있는 혈류 시뮬레이션 방법을 제안하여, 맥락막 순환에 대한 향후 연구를 위한 기본 틀을 제공하고자 한다.
한국공개특허 제10-2015-0000450호
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 안구 맥락막 혈류 시뮬레이션을 통해 혈류량을 분석하여 비정상적인 혈관 이상이 발생한 경우 맥락막의 혈류량과 혈압 변화를 단순화시켜 시뮬레이션할 수 있게 한다.
발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 안구 맥락막 혈류 시뮬레이션 방법은, 맥락막 모세혈관베드의 크기, 로뷸의 내부 및 외부의 저항, 로뷸 내부 구조를 지정하여 모세혈관베드를 생성하는 제1단계; 동맥을 지정하되, 상기 지정된 동맥을 그룹으로 번호를 지정하는 제2단계; 정맥을 지정하되, 상기 지정된 정맥을 그룹으로 번호를 지정하는 제3단계; 혈류량을 분석하여 로뷸의 내부 및 외부 혈류량과 혈압을 나타내는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1단계의 혈관베드를 생성하면, 육각형의 혈관베드가 생성되고, 상기 생성된 육각형의 각 지점에 정확한 저항값을 변화시킬 수 있도록 구비된다. 또한, 상기 동일한 번호로 지정된 그룹의 동맥압을 변화시킬 수 있도록 구비되고, 상기 동일한 번호로 지정된 그룹의 정맥압을 변화시킬 수 있도록 구하는 것을 특징으로 한다. 상기 제4단계의 혈류량 분석은, 상기 혈류량이 적을수록 어두운 검정으로, 상기 혈류량이 많을수록 밝은 흰색으로 구분하여 나타내고, 상기 혈류의 흐름을 화살표로 표시하되, 굵기에 의해 상기 혈류량을 구분하여 나타내도록 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명은 안구 맥락막 혈류 시뮬레이션을 통해 맥락막 혈류량을 분석하여 로뷸의 내부 및 외부 혈류량과 혈압을 간편하게 시뮬레이션할 수 있다.
도 1은 본 발명인 안구 맥락막 혈류 시뮬레이션 분석 단계를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1단계(S10)에서 혈관베드를 생성하는 단계를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 제1단계(S10)에서 생성한 혈관베드를 나타내는 사진이다.
도 4는 본 발명에 의해 맥락막 혈관을 전기 회로 모델로 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제2단계(S20)에서 동맥을 지정하는 단계를 나타내는 사진이다.
도 6은 본 발명의 제3단계(S30)에서 정맥을 지정하는 단계를 나타내는 사진이다.
도 7은 본 발명의 제3단계(S30)를 실시한 뒤 혈관베드를 확대하여 나타낸 사진이다.
도 8은 본 발명의 제4단계(S40)를 실시하는 단계를 나타내는 사진이다.
도 9는 본 발명의 제4단계(S40)인 혈류량 분석을 나타내는 사진이다.
도 10은 본 발명의 제4단계(S40)을 확대하여 나타낸 사진이다.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하려는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 일실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 일실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
먼저, 도 1은 본 발명인 안구 혈관 혈류 시뮬레이션 단계를 나타내는 도면이다. 본 발명인 안구 맥락막 혈류 시뮬레이션 방법은 전산처리장치 또는 컴퓨터 상의 소프트웨어에 의해 수행되는 것으로, 환자의 안구 맥락막 이미지 데이터를 입력하여 혈관 베드를 생성하는 컴퓨터 시스템 입력부, 상기 컴퓨터 시스템 입력부에 의해 생성된 혈관베드에 동맥과 정맥을 지정하고 혈류량을 분석하는 컴퓨터 시스템 제어부 및 상기 혈류량과 혈압을 출력하여 나타내는 컴퓨터 시스템 출력부에 의해 수행된다. 상기 안구 혈관의 혈류량 측정은 하기의 단계로 측정되는 것이 바람직하다.
먼저, 제1단계(S10)는 혈관베드를 생성한다. 구체적으로, 도 2에 나타난 바와 같이, 혈관베드의 크기, 혈관의 내부 및 외부의 저항, 로뷸 내부 구조를 지정하여 혈관베드를 생성하는 것이 바람직하다.
상기 혈관베드의 크기는 길이(Columns)와 너비(Rows)로 구분하여 지정할 수 있다. 또한, 안구 혈관의 내부 및 외부 저항은 1 내지 16Ω으로 지정할 수 있다. 또한, 로뷸 내부 구조는 심플(simple)구조, 더블(double) 및 트리플(triple) 구조로 설정할 수 있다.
상기 제1단계(S10)의 혈관베드를 생성하면, 도 3에 나타난 바와 같이, 육각형의 혈관베드가 생성되고, 상기 생성된 육각형의 각 지점에 정확한 저항값이 표시되도록 구비된다. 본 발명은 확대경을 구비하고 있어 상기 생성된 육각형의 각 지점에 나타난 저항값은 따로 확대되어 나타낼 수 있도록 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 도 4(a)의 맥락막 혈관을 도 4(b)에 나타난 바와 같이 혈관베드로 설계하였다. 상기 도 4(b)에 나타난 혈관베드 격자의 각 라인은 모세관을 나타내는 16Ω의 저항을 가지며, 상기 생성된 육각형의 경계는 1 내지 16Ω의 저항을 가지도록 설계되는 것이 바람직하다. 또한, 도 4(b)에 나타난 바와 같이, 혈관 로뷸(lobule)을 나타내기 위해 삼각형으로 구성된 내부 그리드가 있는 이중층 육각형으로 설계되는 것이 바람직하다. 로뷸 내부 구조는 심플(simple)의 경우 1개층 육각형, 더블(double)의 경우 2개층 육각형, 그리고 트리플(triple)의 경우 3개층 육각형으로 변경하여 설정할 수 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 안구 혈관의 내부 및 외부 저항은 집합세정맥 직경이 모세관 직경의 1 내지 2배인 것으로 추정하여 계산하였고, 유동 저항은 포이즐 방정식(Poiseuille's equation)에 의해 혈관 반경의 네제곱(r4)에 반비례하는 것을 추정하여 계산하였다.
또한, 상기 혈관베드의 설계에서 말단 세동맥에 공급하는 양극(anode)은 상기 육각형의 중심에 놓였고, 정맥 배출을 나타내는 음극(cathodes)은 상기 육각형의 모서리에 연결되도록 구비되었다. 이는 맥락막 모세혈관층의 조직학적 연구 결과에 바탕을 두고 설계하였다.
또한, 상기 혈관베드의 설계에서 전압은 사용자가 임의로 설정할 수 있도록 구비되며, 인체의 안구 맥락막 소동맥 및 소정맥 내 혈압(mmHg)와 일치하도록 상기 세동맥은 50V로 설정하고, 세정맥은 10V로 설정되는 것이 바람직하다.
상기 혈관베드는, 사용자가 배열의 크기를 임의로 설정할 수 있도록 구비되며, 4(c)에 나타난 바와 같이, 전체 25개 또는 5 X 5 육각형으로 배열되도록 설정되는 것이 바람직하다.
다음으로, 제2단계(S20)는 상기 제1단계(S10)에서 생성한 혈관베드에 동맥을 지정한다. 구체적으로, 도 5에 나타난 바와 같이, 상기 지정된 동맥을 그룹으로 번호를 지정한다.
또한, 상기 동일한 번호로 지정된 그룹의 동맥압은 사용자에 의해 변경 가능하도록 구비되고, 상기 지정된 동맥을 그룹화 하기 위한 번호 지정은 사용자에 의해 변경 가능하도록 구비되는 것이 바람직하다.
도 5에 나타난 바와 같이, 붉은 원 내부의 번호는 동맥 그룹 번호를 나타낸 것이고, 상기 붉은 원 상단에 상기 동맥압을 나타내어 사용자에 의해 식별 가능하도록 구비되는 것이 바람직하다.
다음으로, 제3단계(S30)는 상기 제1단계(S10)에서 생성한 혈관베드에 정맥을 지정한다. 구체적으로, 도 6에 나타난 바와 같이, 상기 지정한 정맥을 그룹으로 번호를 지정한다.
상기 제2단계(S20)의 동맥 지정과 마찬가지로, 상기 동일한 번호로 지정된 그룹의 정맥압은 사용자에 의해 변경 가능하도록 구비되고, 상기 지정된 정맥을 그룹화 하기 위한 번호 지정은 사용자에 의해 변경 가능하도록 구비되는 것이 바람직하다.
도 6에 나타난 바와 같이, 파란 원 내부의 번호는 정맥 그룹 번호를 나타낸 것이고, 상기 파란 원 상단에 상기 정맥압을 나타내어 사용자에 의해 식별 가능하도록 구비되는 것이 바람직하다.
다음으로, 제4단계(S40)는 혈류량을 분석하여 혈관의 내부 및 외부 혈류량과 혈압을 나타낸다.
도 8은 상기 제4단계(S40)에서 혈류량 분석을 실시하는 것을 나타낸 사진이다.
상기 제4단계(S40)의 혈류량 분석은, 도 9에 나타난 바와 같이, 상기 혈류량이 적을수록 어두운 검정으로, 상기 혈류량이 많을수록 밝은 흰색으로 구분하여 나타낼 수 있다.
또한, 도 9에 나타난 바와 같이, 상기 혈류의 흐름을 화살표로 표시하되, 굵기에 의해 상기 혈류량을 구분하여 나타내도록 구비된 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 안구 혈관 혈류 시뮬레이션 방법은 전류가 합류하는 모든 지점에서 인-아웃 전류의 총계가 항상 0이 되는 키르히호프법칙(Kirchhoff's current law)을 바탕으로 분석되었다. 또한, 각 혈관의 채널 흐름은 전류로 계산되었고, 혈류 흐름의 방향과 양은 화살표와 두께로 각각 나타내었다. 상기 육각형의 평균 전류도 분석되었다.
상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명은 안구 맥락막 혈류 시뮬레이션을 통해 혈류량을 분석하여 맥락막 로뷸의 내부 및 외부 혈류량과 혈압을 간편하게 시뮬레이션할 수 있다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
S10. 혈관베드의 크기, 로뷸의 내부 및 외부의 저항, 로뷸 내부 구조를 지정하여 혈관베드를 생성하는 제1단계
S20. 동맥을 지정하되, 상기 지정된 동맥을 그룹으로 번호를 지정하는 제2단계
S30. 정맥을 지정하되, 상기 지정된 정맥을 그룹으로 번호를 지정하는 제3단계
S40. 혈류량을 분석하여 혈관의 내부 및 외부 혈류량과 혈압을 나타내는 제4단계

Claims (5)

  1. 환자의 안구 맥락막 이미지 데이터를 컴퓨터 시스템 입력부에 입력한 뒤, 상기 컴퓨터 시스템의 입력부에 의해 상기 안구 맥락막 혈관베드의 크기, 로뷸의 내부 및 외부의 저항, 로뷸 내부 구조를 지정하여 혈관베드를 생성하는 제1단계;
    상기 컴퓨터 시스템 입력부에서 생성된 혈관베드에 컴퓨터 시스템 제어부에 의해 동맥을 지정하되, 상기 지정된 동맥을 그룹으로 번호를 지정하는 제2단계;
    상기 컴퓨터 시스템 제어부에 의해 지정된 동맥에 상기 컴퓨터 시스템 제어부에 의해 정맥을 지정하되, 상기 지정된 정맥을 그룹으로 번호를 지정하는 제3단계;
    상기 컴퓨터 시스템 제어부를 이용하여 혈류량을 분석하여 로뷸의 내부 및 외부 혈류량과 혈압을 컴퓨터 시스템 출력부에 나타내는 제4단계;를 포함하는 안구 맥락막 혈류 시뮬레이션 방법
  2. 제1항의 상기 동맥 지정에서,
    상기 동일한 번호로 지정된 그룹의 동맥압을 변화시킬 수 있도록 구비된 안구 맥락막 혈류 시뮬레이션 방법
  3. 제1항의 상기 정맥 지정에서,
    상기 동일한 번호로 지정된 그룹의 정맥압을 변화시킬 수 있도록 구비된 안구 맥락막 혈류 시뮬레이션 방법
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제4단계의 혈류량 분석은,
    상기 혈류량이 적을수록 어두운 검정으로, 상기 혈류량이 많을수록 밝은 흰색으로 구분하여 나타내고,
    상기 혈류의 흐름을 화살표로 표시하되, 굵기에 의해 상기 혈류량을 구분하여 나타내도록 구비된 안구 맥락막 혈류 시뮬레이션 방법
  5. 삭제
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