KR101911396B1

KR101911396B1 - 혈관의 굽힘도 결정방법

Info

Publication number: KR101911396B1
Application number: KR1020150086815A
Authority: KR
Inventors: 장혁재; 박형복; 심학준; 한동진; 전병환; 장영걸; 하성민; 정성희; 홍영택
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2015-06-18
Filing date: 2015-06-18
Publication date: 2018-12-20
Also published as: KR20160150171A

Abstract

본 발명은 혈관의 굽힘도 결정방법에 관한 것으로, 측정 영역을 포함하는 3차원 영상을 획득하는 3차원 영상 획득단계; 상기 3차원 영상 획득단계로부터 획득한 3차원 영상 내에서 서로 다른 2개의 기준지점을 선정하는 기준지점 선정단계; 상기 기준지점 선정단계로부터 선정된 기준지점들 사이의 스칼라값을 결정하는 스칼라값 결정단계; 상기 기준지점 선정단계로부터 선정된 기준지점들 사이의 벡터값을 결정하는 벡터값 결정단계; 상기 스칼라값 결정단계와 상기 벡터값 설정단계를 통해 결정된 상기 기준지점 사이의 스칼라값 및 벡터값을 이용하여 상기 기준지점 사이의 굽힘도(tortuosity)를 결정하는 굽힘도 결정단계;를 포함한다.

Description

혈관의 굽힘도 결정방법{METHOD FOR DETERMINING TORTUOSITY OF BLOOD VESSEL}

본 발명은 혈관의 굽힘도 결정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자가 원하는 소정의 구간에서 혈관의 굽힘도를 결정할 수 있는 혈관의 굽힘도 결정방법에 관한 것이다.

일반적으로, 혈관의 병변이 발생한 경우, 카테터(CATHETER)를 혈관 내부로 인입시켜 병변 부위를 시술하게 된다.

여기서 카테터는 형태가 직선형으로 형성되며, 혈관 내부에서 휘어질 수 있도록 플렉서블 소재로 마련된다.

다만, 카테터 자체가 플렉서블 소재로 마련되어 혈관 내부에서 용이하게 휘어진다 하더라도 혈관 자체가 상당히 휘어져 있으면 혈관 자체의 약한 내구성에 의해 카테터가 병변 부위로 진입하는 동안 혈관에 상처를 발생시킬 수 있고, 이는 혈관의 다른 병을 발생시키는 새로운 원인이 될 수 있다.

공개특허공보 제10-2013-0086274호

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 시술 전에 시술의 난이도를 파악하도록 혈관의 굽힘도를 결정할 수 있는 혈관의 굽힘도 결정방법을 제공함에 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 측정 영역을 포함하는 3차원 영상을 획득하는 3차원 영상 획득단계; 상기 3차원 영상 획득단계로부터 획득한 3차원 영상 내에서 서로 다른 2개의 기준지점을 선정하는 기준지점 선정단계; 상기 기준지점 선정단계로부터 선정된 기준지점들 사이의 스칼라값을 결정하는 스칼라값 결정단계; 상기 기준지점 선정단계로부터 선정된 기준지점들 사이의 벡터값을 결정하는 벡터값 결정단계; 상기 스칼라값 결정단계와 상기 벡터값 설정단계를 통해 결정된 상기 기준지점 사이의 스칼라값 및 벡터값을 이용하여 상기 기준지점 사이의 굽힘도(tortuosity)를 결정하는 굽힘도 결정단계;를 포함하는 혈관의 굽힘도 결정방법이 제공될 수 있다.

여기서, 상기 굽힘도 결정단계를 통해 결정된 굽힘도를 이용하여 시술의 난이도를 결정하는 시술 난이도 결정단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기준지점 선정단계에서, 상기 서로 다른 2개의 기준지점 중 어느 하나는 심장과 관상동맥 사이의 경계 지점으로 선정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기준지점 선정단계에서, 상기 서로 다른 2개의 기준지점 중 다른 하나는 혈관 내에서 병변이 발생하는 지점으로 선정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스칼라값 결정단계는 하기 수식 1에 따라 결정되고, 상기 벡터값 결정단계는 하기 수식 2에 따라 결정되며, 상기 굽힘도 결정단계는 하기 수식 3에 따라 결정되는 것이 바람직하다.

<수식1>

<수식2>

<수식3>

여기서, L은 스칼라값, acrL은 벡터값, ax, ay, az는 a지점의 3차원 좌표값, bx, by, bz는 b지점의 3차원 좌표값, τ는 굽힘도를 의미한다.

또한, 상기 3차원 영상 획득단계는 혈관 조영 CT(Computed tomography Angiography: CTA)를 통해 획득하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면, 혈관의 굽힘도를 용이하게 파악할 수 있다.

또한, 혈관의 굽힘도를 통해 시술의 난이도를 용이하게 파악할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 혈관의 굽힘도 결정방법을 개략적으로 도시한 순서도이고,
도 2는 도 1에 따른 혈관의 굽힘도 결정방법에서 기준지점 선정단계를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 3은 도 1에 따른 혈관의 굽힘도 결정방법에서 스칼라값 결정단계 및 벡터값 결정단계를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 4는 도 1에 따른 혈관의 굽힘도 결정방법을 컴퓨터에서 실행시키는 모습을 개략적으로 도시한 사진이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 혈관의 굽힘도 결정방법에 대하여 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 혈관의 굽힘도 결정방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 혈관의 굽힘도 결정방법(S100)은 기확보된 3차원 영상을 통해 서로 다른 2지점 사이의 굽힘도를 용이하게 파악할 수 있는 것으로서, 3차원 영상 획득단계(S110)와 기준지점 선정단계(S120)와 스칼라값 결정단계(S130)와 벡터값 결정단계(S140)와 굽힘도 결정단계(S150)를 포함한다.

상기 3차원 영상 획득단계(S110)는 측정 영역을 포함하는 3차원 영상을 획득하는 단계이다. 여기서, 측정 영역은 의료 전문가가 치료하고자 하는 환자의 시술 부위 또는 수술 부위를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 측정 영역은 심장과 연결되는 혈관을 포함하는 영역, 즉 관상동맥을 포함하는 영역일 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따르면, 3차원 영상 획득단계(S110)는 혈관 조영 CT(Computed tomography Angiography: CTA)를 통해 획득하게 되나 이에 제한되는 것은 아니다.

도 2는 도 1에 따른 혈관의 굽힘도 결정방법에서 기준지점 선정단계를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 상기 기준지점 선정단계(S120)는 상술한 3차원 영상 획득단계(S110)로부터 획득한 측정 영역 내에서 서로 다른 2개의 기준지점을 선정하는 단계이다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 서로 다른 2개의 기준지점을 제1 기준지점(a)과 제2 기준지점(b)로 정의할 때, 제1 지점(a)은 혈관의 시작점, 더 자세하게는 심장과 관상동맥 사이의 경계지점일 수 있고, 제2 지점(b)는 병변이 발생한 혈관 부위일 수 있다.

즉, 제2 지점(b)은 시술시 카테터가 도달해야 하는 영역일 수 있다.

도 3은 도 1에 따른 혈관의 굽힘도 결정방법에서 스칼라값 결정단계 및 벡터값 결정단계를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 상기 스칼라값 선정단계(S130)는 상술한 기준지점 선정단계(S120)로부터 선정된 제1 지점(a)과 제2 지점(b) 사이의 스칼라값을 결정하는 단계이다.

제1 지점(a)과 제2 지점(b) 사이의 스칼라값은 하기의 <수학식 1>을 통해 결정할 수 있다.

여기서, L은 제1 지점(a)과 제2 지점(b) 사이의 스칼라값, a_x, a_y, a_z는 제1 지점(a)의 3차원 좌표값, b_x, b_y, b_z는 제2 지점(b)의 3차원 좌표값을 의미한다.

즉, 제1 지점(a)과 제2 지점(b) 사이의 스칼라값은 제1 지점(a)과 제2 지점(b) 사이의 직선 거리를 의미한다.

따라서, 스칼라값 선정단계(S130)는 3차원 영상을 통해 제1 지점(a)과 제2 지점(b)의 3차원 좌표값을 추출하고, 추출된 제1 지점(a)과 제2 지점(b)의 3차원 좌표값을 통해 제1 지점(a)과 제2 지점(b) 사이의 스칼라값을 결정한다.

한편, 본 발명의 일실시예에서는 상술한 수학식1을 통해 제1 지점(a)과 제2 지점(b) 사이의 스칼라값을 결정하였으나, 이는 제1 지점(a)과 제2 지점(b) 사이의 스칼라값을 결정하는 하나의 예로서, 주지한 다른 방법을 통해 이를 결정하는 것도 가능할 것이다.

도 3을 참조하면, 상기 벡터값 선정단계(S140)는 상술한 기준지점 선정단계(S120)로부터 선정된 제1 지점(a)과 제2 지점(b) 사이의 벡터값을 결정하는 단계이다.

즉, 벡터값 선정단계(S140)는 제1 지점(a)과 제2 지점(b) 사이의 변위를 결정하는 단계로서, 하기 <수학식2>를 통해 결정할 수 있다.

여기서 arcL은 제1 지점(a)과 제2 지점(b) 사이의 벡터값, dx/dt,dy/dt,dz/dt는 3차원 영역에서 x, y, z 축에서의 변화량을 의미한다.

따라서, 벡터값 선정단계(S140)는 3차원 영상을 통해 제1 지점(a)과 제2 지점(b) 사이를 연결하는 곡선의 길이를 결정하여 제1 지점(a)과 제2 지점(b) 사이의 벡터값을 결정한다.

한편, 본 발명의 일실시예에서는 상술한 수학식2를 통해 제1 지점(a)과 제2 지점(b) 사이의 벡터값을 결정하였으나, 이는 제1 지점(a)과 제2 지점(b) 사이의 벡터값을 결정하는 하나의 예로서, 주지한 다른 방법을 통해 이를 결정하는 것도 가능할 것이다.

상기 굽힘도 결정단계(S150)는 상술한 스칼라값 선정단계(S130)와 벡터값 선정단계(S140)를 통해 결정된 스칼라값과 벡터값을 이용하여 서로 다른 2개의 기준지점 사이의 굽힘도를 결정하는 단계이다.

본 발명의 일실시예에 따르면 하기의 <수학식3>에 의해 서로 다른 2개의 기준지점인 제1 지점(a)과 제2 지점(b) 사이의 굽힘도를 결정한다.

즉, 굽힘도(τ)는 무차원수로서, 카테터가 제1 지점(a)으로부터 인입시 카테터가 실제로 제2 지점(b)에 도달하기까지 걸리는 거리가 제1 지점(a)과 제2 지점(b) 사이의 최단거리보다 얼마나 더 연장되는지를 판단한다.

여기서 굽힘도(τ)는 1 이상으로 마련되며, 수치가 높을수록 제1 지점(a)과 제2 지점(b) 사이에 굽어진 정도가 크다는 것을 의미한다.

다시 설명하면, 굽힘도(τ)가 1이라면, 제1 지점(a)과 제2 지점(b) 사이는 선형적으로 연장된다는 것을 의미하며, 굽힘도(τ)가 1보다 크다면 제1 지점(a)과 제2 지점(b) 사이에 굽어진 영역이 형성되어 있다는 것을 의미한다.

다만, 이론적으로 볼 때 굽힘도(τ)는 1을 가질 수 있으나, 혈관이 선형적으로 형성되는 것은 아니므로, 실질적으로 굽힘도(τ)는 1보다 크게 마련될 것이다.

한편, 굽힘도(τ)는 무차원수이기 때문에, 제1 지점(a)과 제2 지점(b) 사이의 거리와 무관하게 정량화가 가능하며, 제1 지점(a)과 제2 지점(b)을 어떠한 방식을 통해 설정하는지에 상관없이 혈관 모양의 휨 정도를 판단할 수 있는 기준이 될 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상술한 굽힘도 결정단계(S150)를 통해 결정된 굽힘도에 따라 시술 난이도를 결정하는 시술난이도 결정단계(S160)를 더 포함할 수 있다.

굽힘도 결정단계(S150)를 통해 결정된 굽힘도를 정량화하여 소정의 기준을 설정하고, 상기 기준에 따라 시술자를 달리 선정할 수 있다.

가령, 굽힘도가 1에서 1.5인 경우를 1급, 굽힘도가 1.5에서 2인 경우를 2급, 굽힘도가 2 이상인 경우를 3급으로 하여, 각각의 급수마다 요구되는 시술자의 경력 등을 설정할 수 있다. 즉, 1급에서는 1 ~ 3 년의 경험을 가진 시술자가, 2급에서는 3 ~ 5년의 경험을 가진 시술자가, 3급에서는 5년 이상의 경험을 가진 시술자가 시술을 하도록 안내할 수 있다.

이러한 내용에 대하여, 굽힘도에 따른 시술자의 능력, 경력 등을 매칭하는 테이블을 미리 작성할 수도 있다.

이처럼, 본원 발명의 일실시예에 따른 굽힘도 결정방법(S100)을 통해 시술 이전에 시술할 영역의 굽힘도를 확인하고, 이에 따라 시술자 등을 구체적으로 선정함으로써 더욱 효과적으로 시술 부위의 시술을 수행할 수 있을 것이다.

도 4는 도 1에 따른 혈관의 굽힘도 결정방법을 컴퓨터에서 실행시키는 모습을 개략적으로 도시한 사진이다.

도 4를 참조하면, 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 혈관의 굽힘도 결정방법(S100)은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 판독가능한 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 또는 변형할 수 있고, 그러한 수정례 또는 변형례들도 본 발명의 권리범위에 속한다고 볼 것이다.

S100: 혈관의 굽힘도 결정방법 S110: 3차원 영상 획득단계
S120: 기준지점 선정단계 S130: 스칼라값 결정단계
S140: 벡터값 결정단계 S150: 굽힘도 결정단계
S160: 시술난이도 결정단계

Claims

영상 처리 장치에 의해서 구현되는 혈관의 굽힘도 결정방법으로서,
측정 영역을 포함하는 3차원 영상을 획득하는 3차원 영상 획득단계;
상기 3차원 영상 획득단계로부터 획득한 3차원 영상 내에서 서로 다른 2개의 기준지점을 선정하는 기준지점 선정단계;
상기 기준지점 선정단계로부터 선정된 기준지점들 사이의 스칼라값을 결정하는 스칼라값 결정단계;
상기 기준지점 선정단계로부터 선정된 기준지점들 사이의 벡터값을 결정하는 벡터값 결정단계;
상기 스칼라값 결정단계와 상기 벡터값 결정단계를 통해 결정된 상기 기준지점 사이의 스칼라값 및 벡터값을 이용하여 상기 기준지점 사이의 굽힘도(tortuosity)를 결정하는 굽힘도 결정단계;를 포함하는 혈관의 굽힘도 결정방법.
제1항에 있어서,
상기 굽힘도 결정단계를 통해 결정된 굽힘도를 이용하여 시술의 난이도를 결정하는 시술 난이도 결정단계;를 더 포함하는 혈관의 굽힘도 결정방법.
제1항에 있어서,
상기 기준지점 선정단계에서,
상기 서로 다른 2개의 기준지점 중 어느 하나는 심장과 관상동맥 사이의 경계 지점으로 선정하는 혈관의 굽힘도 결정방법.
제3항에 있어서,
상기 기준지점 선정단계에서,
상기 서로 다른 2개의 기준지점 중 다른 하나는 혈관 내에서 병변이 발생하는 지점으로 선정하는 혈관의 굽힘도 결정방법.
제1항에 있어서,
상기 스칼라값 결정단계는 하기 수식 1에 따라 결정되고,
상기 벡터값 결정단계는 하기 수식 2에 따라 결정되며,
상기 굽힘도 결정단계는 하기 수식 3에 따라 결정되는 혈관의 굽힘도 결정방법.
<수식1>

<수식2>

<수식3>

여기서, L은 스칼라값, acrL은 벡터값, a_x, a_y, a_z는 a지점의 3차원 좌표값, b_x, b_y, b_z는 b지점의 3차원 좌표값, τ는 굽힘도를 의미한다.
제1항에 있어서,
상기 3차원 영상 획득단계는 혈관 조영 CT(Computed tomography Angiography: CTA)를 통해 획득하는 혈관의 굽힘도 결정방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.