KR101964918B1 - 심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 장치 및 방법 - Google Patents

심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 심장 모델 생성 장치는 환자의 제1 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포를 상기 환자의 심장 모델에 반영하는 전압 분포 반영부, 상기 환자의 심장 모델에 전기 신호가 전도되지 않는 영역인 블록(Block) 영역을 기 정해진 확률 분포에 따라 지정하여, 상기 환자의 심장 모델에 대한 제1 전위 활성화 지도를 생성하는 블록 지정부, 상기 환자의 심장 모델에 상기 생성한 제1 전위 활성화 지도를 이용하여 상기 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점에서의 제1 전위 파동 전파 속도를 산정하고, 이를 심장의 섬유 방향 분포 모델에 매칭하여 상기 제1 전위 파동과 상기 섬유 방향이 평행하게 진행하는 경우의 제2 전위 파동 전파 속도를 산정하는 전위 파동 전파 속도 산정부 및 상기 산정한 제2 전위 파동 전파 속도에 비례하는 확산 계수를 상기 블록 지정부가 생성한 제1 전위 활성화 지도에 반영하여 상기 환자의 심장 모델에 대한 제2 심장 전압 지도 및 제2 전위 활성화 지도를 생성하는 지도 생성부를 포함한다.

Description

심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING HEART MODEL BASED ON HEART VOLTAGE MAP AND VOLTAGE ACTIVATION MAP}
본 발명은 심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는 부정맥 치료를 위한 고주파 전극 도자 절제술 시행 전에 환자에게 가장 적합한 시술 부위를 선택할 수 있도록 이바지하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
부정맥(Arrhythmia)이란 심장에서 전기 자극이 잘 만들어지지 못하거나 자극의 전달이 제대로 이루어지지 않음으로 인해 규칙적인 수축이 계속되지 못하여 심장 박동이 비정상적으로 빨라지거나 늦어지거나 혹은 불규칙해지는 증상을 의미하며, 급사나 뇌졸중의 원인을 제공한다.
부정맥의 치료방법으로는 고주파 전극 도자 절제 시술과 같이 심장조직을 소작함으로써 심장의 전기적 전도를 차단하여 부정맥을 막을 수 있는 수술요법이 있으나, 심장의 어느 부위에 절제 시술을 수행해야 최적의 효과를 도출할 수 있는지 사전에 파악하기 어렵고, 잘못된 부위에 절제 시술을 수행하는 경우, 시술 후 부정맥이 재발하는 경우가 빈번한 문제점들이 있다.
이러한 문제점들을 방지하기 위해 종래에는 고주파 전극 도자 절제술 시행 전에 심장에 대한 MRI 촬영을 진행하여 환자 심장의 구조적 특성을 반영하기도 하였으나, MRI 촬영 자체가 환자에게 부담이 될 수 있으며, 촬영 비용이 다소 높은 편이고, 판독을 위한 MRI 이미지 분석 전문가가 별도로 필요하다는 문제점들이 있었다.
따라서 고주파 전극 도자 절제술 시행 전에 환자에게 가장 적합한 시술 부위를 선택할 수 있도록 이바지할 수 있음과 동시에, 종래 MRI 촬영에 따른 문제점들을 해결할 수 있는 장치가 필요하다. 본 발명은 이와 관련된 것이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0111234호(2010.10.14)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 고주파 전극 도자 절제술 시행 전에 환자에게 가장 적합한 시술 부위를 선택할 수 있도록 이바지할 수 있는 심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 종래 MRI 촬영에 따른 문제점들을 해결할 수 있는 심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 심장 모델 생성 장치는 환자의 제1 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포를 상기 환자의 심장 모델에 반영하는 전압 분포 반영부, 상기 환자의 심장 모델에 전기 신호가 전도되지 않는 영역인 블록(Block) 영역을 기 정해진 확률 분포에 따라 지정하여, 상기 환자의 심장 모델에 대한 제1 전위 활성화 지도를 생성하는 블록 지정부, 상기 환자의 심장 모델에 상기 생성한 제1 전위 활성화 지도를 이용하여 상기 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점에서의 제1 전위 파동 전파 속도를 산정하고, 이를 심장의 섬유 방향 분포 모델에 매칭하여 상기 제1 전위 파동과 상기 섬유 방향이 평행하게 진행하는 경우의 제2 전위 파동 전파 속도를 산정하는 전위 파동 전파 속도 산정부 및 상기 산정한 제2 전위 파동 전파 속도에 비례하는 확산 계수를 상기 블록 지정부가 생성한 제1 전위 활성화 지도에 반영하여 상기 환자의 심장 모델에 대한 제2 심장 전압 지도 및 제2 전위 활성화 지도를 생성하는 지도 생성부를 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점에서 상기 제1 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포와 상기 제2 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포의 차이를 산정하고, 상기 산정한 차이가 기 정해진 수치 이하가 되도록 상기 기 정해진 확률 분포를 조정하는 확률 분포 조정부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기 정해진 수치는, 0.1[mV]일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점에서, 상기 제1 전위 활성화 지도에 포함되는 전위 활성화 시간과 상기 제2 전위 활성화 지도에 포함되는 전위 활성화 시간의 차이를 산정하고, 상기 산정한 차이가 기 정해진 수치 이하가 되도록 상기 확산 계수를 조정하는 확산 계수 조정부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기 정해진 수치는, 10[ms]일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기 정해진 확률 분포는, 수학식 확률 분포 = 10 / 해당 지점의 전압0 .903을 따를 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 예에 심장 모델 생성 장치가 심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반하여 심장 모델을 생성하는 방법에 있어서, 환자의 제1 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포를 상기 환자의 심장 모델에 반영하는 단계, 상기 환자의 심장 모델에 전기 신호가 전도되지 않는 영역인 블록(Block) 영역을 기 정해진 확률 분포에 따라 지정하여, 상기 환자의 심장 모델에 대한 제1 전위 활성화 지도를 생성하는 단계, 상기 환자의 심장 모델에 상기 생성한 제1 전위 활성화 지도를 이용하여 상기 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점에서의 제1 전위 파동 전파 속도를 산정하고, 이를 심장의 섬유 방향 분포 모델에 매칭하여 상기 제1 전위 파동과 상기 섬유 방향이 평행하게 진행하는 경우의 제2 전위 파동 전파 속도를 산정하는 단계 및 상기 산정한 제2 전위 파동 전파 속도에 비례하는 확산 계수를 상기 생성한 제1 전위 활성화 지도에 반영하여 상기 환자의 심장 모델에 대한 제2 심장 전압 지도 및 제2 전위 활성화 지도를 생성하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점에서 상기 제1 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포와 상기 제2 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포의 차이를 산정하고, 상기 산정한 차이가 기 정해진 수치 이하가 되도록 상기 기 정해진 확률 분포를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기 정해진 수치는, 0.1[mv]일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점에서, 상기 제1 전위 활성화 지도에 포함되는 전위 활성화 시간과 상기 제2 전위 활성화 지도에 포함되는 전위 활성화 시간의 차이를 산정하고, 상기 산정한 차이가 기 정해진 수치 이하가 되도록 상기 확산 계수를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기 정해진 수치는, 10[ms]일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기 정해진 확률 분포는, 수학식 확률 분포 = 10 / 해당 지점의 전압0 .903을 따를 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, TCU가 솔레노이드 구동 IC에 ISR 을 지령함으로써 솔레노이드 구동 IC에 물리적으로 허용되는 최대 피크 지속 시간 이상의 시간 동안 피크 전류를 출력할 수 있게 되며, 그 결과 유압회로의 유로 형성에 보다 빠르게 응답할 수 있고, 유압의 반응성을 획기적으로 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
또한, 솔레노이드 구동 IC에 물리적으로 허용되는 최대 피크 지속 시간이 TCU가 산정한 피크 지속 시간보다 긴 경우라도 일정한 간격으로 지정된 솔레노이드 구동 IC의 공급 전압에 따른 전류의 설정 피크 지속 시간에 따르지 않게 되어 선형적인 피크 지속 시간의 확보가 가능해질 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모델 생성 장치 포함하는 전체 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 예시적인 제1 심장 전압 지도를 나타낸 도면이다.
도 3은 예시적인 환자의 심장 모델을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 제1 심장 전압 지도를 도 3에 도시된 환자의 심장 모델에 반영한 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 전압에 따른 블록의 지정 확률에 대한 그래프를 나타낸 도면이다.
도 6은 예시적인 제1 전위 활성화 지도를 나타낸 도면이다.
도 7은 제1 전위 파동 전파 속도가 산정된 환자의 심장 모델을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 8는 예시적인 심장의 섬유 방향 분포 모델을 나타낸 도면이다.
도 9는 예시적인 제2 심장 전압 지도를 나타낸 도면이다.
도 10은 예시적인 제2 전위 활성화 지도를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 심장 모델 생성 방법의 핵심적인 단계만을 나타낸 순서도이다.
도 12는 제1 실시 예에 따른 심장 모델 생성 방법의 핵심적인 단계만을 나타낸 순서도이다.
도 13은 제2 실시 예에 따른 심장 모델 생성 방법의 핵심적인 단계만을 나타낸 순서도이다.
도 14는 제3 실시 예에 따른 심장 모델 생성 방법의 핵심적인 단계만을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 장치(100, 이하, "심장 모델 생성 장치"라 한다.)가 포함하는 전체 구성을 나타낸 도면이다.
그러나 이는 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시 예일 뿐이며, 필요에 따라 일부 구성이 추가되거나 삭제될 수 있고, 어느 한 구성이 수행하는 역할을 다른 구성이 함께 수행할 수도 있음은 물론이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 심장 모델 생성 장치(100)는 전압 분포 반영부(10), 블록 지정부(20), 전위 파동 전파 속도 산정부(30) 및 지도 생성부(40)를 포함하며, 확률 분포 조정부(50) 및 확산 계수 조정부(60)를 더 포함할 수 있다. 이하, 전압 분포 반영부(10)부터 설명하도록 한다.
전압 분포 반영부(10)는 환자의 제1 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포를 환자의 심장 모델에 반영한다.
여기서 환자의 제1 심장 전압 지도는 고주파 전극 도자 절제술의 대상이 되는 모든 환자들에 대하여 전용 장비로 임상적으로 측정함으로써 획득할 수 있는 전압 지도로서, 도 2에 예시적인 제1 심장 전압 지도가 도시되어 있다.
한편, 환자의 심장 모델은 환자의 실제 심장과 동일한 형상의 가상 심장 모델로서, 이 역시 심장 모델 구현 소프트웨어가 설치된 전용 장비를 통해 획득할 수 있으며, 도 3에 예시적인 환자의 심장 모델이 도시되어 있다.
전압 분포 반영부(10)는 환자의 제1 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포를 환자의 심장 모델에 반영하는바, 이 경우 제1 심장 전압 지도에 표시된 심장과 환자의 심장 모델 모두 동일한 환자의 심장을 그 대상으로 하므로, 제1 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포 그대로 환자의 심장 모델에 반영할 수 있으며, 도 4를 참조하면 도 2에 도시된 제1 심장 전압 지도를 도 3에 도시된 환자의 심장 모델에 반영한 모습을 확인할 수 있다.
블록 지정부(20)는 환자의 심장 모델에 전기 신호가 전도되지 않는 영역인 블록(Block) 영역을 기 정해진 확률 분포에 따라 지정하며, 환자의 심장 모델에 대한 제1 전위 활성화 지도를 생성한다.
여기서 블록은 명칭과 무관하게 전압 분포 반영부(10)에 의해 전압 분포가 표시된 환자의 심장 모델에서 전압이 낮은 부분을 의미하며, 블록은 기 정해진 확률 분포와 난수 발생 알고리즘에 따라 지정된다.
도 5에는 전압에 따른 블록의 지정 확률에 대한 그래프가 도시되어 있는바, 예를 들어, 환자의 심장 모델의 특정 지점에서 전압 분포가 0.5mV라면, 블록 지정 확률은 20%가 되며, 또 다른 지점에서 전압 분포가 1V라면, 블록 지정 확률은 10%가 된다. 아울러, 도 5에 도시된 예시적인 확률 분포는 수학식 10/해당 지점의 전압0 .903으로 나타낼 수도 있다. 여기서 도 5에 도시된 그래프는 블록 지정 확률에 대한 하나의 실시 예일 뿐인바, 절대적인 것은 아니며, 경우에 따라 도 5에 도시된 그래프와 상이한 그래프를 이용할 수 있음은 물론이다.
한편, 도 5에 도시된 그래프에 따르면 환자의 심장 모델의 특정 지점에서의 전압 분포에 따라 해당 지점을 블록으로 지정할 확률만을 알 수 있는바, 해당 지점을 실제 블록으로 지정할지 여부는 별개의 문제이다. 이 경우 난수 발생 알고리즘을 이용하여 해당 지점을 블록으로 지정할지 여부를 결정할 수 있는바, 블록 지정부(20)는 전압 분포가 표시된 환자의 심장 모델 이 포함하는 모든 지점에서 기 정해진 확률 분포를 난수 발생 알고리즘에 적용하여 블록 지정 여부를 결정한다. 예를 들어, 상기 실시 예에서 환자의 심장 모델의 특정 지점에서 전압 분포가 0.5mV라면, 기 정해진 확률 분포에 따라 블록 지정 확률은 20%임을 도 5를 참조하여 설명하였다. 이 경우 블록 지정부(20)는 난수 발생 알고리즘을 이용하여 0과1 사이의 난수를 발생시키고, 발생된 난수가 0.2보다 작다면 해당 지점을 블록으로 지정할 수 있다. 그러나 발생된 난수가 0.2보다 작다면 해당 지점을 블록으로 지정하는 것은 하나의 실시 예일 뿐인바, 절대적인 것은 아니며, 경우에 따라 0.2가 아닌 다른 수치를 기준으로 블록 지정 여부를 결정할 수 있음은 물론이다.
블록 지정부(20)가 환자의 심장 모델 이 포함하는 모든 지점에서의 블록 지정 여부를 결정했다면, 도 6에 도시된 바와 같은 제1 전위 활성화 지도가 생성된다.
전위 파동 전파 속도 산정부(30)는 환자의 심장 모델에 제1 전위 활성화 지도를 이용하여 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점에서의 제1 전위 파동 전파 속도를 산정하고, 이를 심장의 섬유 방향 분포 모델에 매칭하여 제1 전위 파동과 섬유 방향이 평행하게 진행하는 경우의 제2 전위 파동 전파 속도를 산정한다.
제1 전위 파동 전파 속도는 환자의 심장 모델의 특정 지점에서 다른 지점까지 전위 파동이 전파되는 속도를 의미하는바, 블록 지정부(20)가 생성한 전기 신호가 활성화되는 시간을 나타내는 제1 전위 활성화 지도를 통해 산정할 수 있다.
예를 들어, 환자의 심장 모델의 특정 지점에서 제1 전위 활성화 지도에 나타난 전기 신호 활성화 시간이 50ms이며, 해당 지점으로부터 반경 1cm 이내에 있는 다른 지점에서 제1 전위 활성화 지도에 나타난 전기 신호 활성화 시간이 52ms이고, 환자의 심장 모델 상에서의 두 지점 사이의 거리가 1mm라면, 해당 지점에서의 제1 전위 파동 전파 속도는 1mm / (52ms - 50ms)로 0.5m/s가 된다.
이와 같은 제1 전위 파동 전파 속도의 산정을 해당 지점으로부터 반경 1cm 이내에 있는 모든 지점들에 대하여 수행하고, 그 중에서 가장 작은 제1 전위 파동 전파 속도를 해당 지점에서의 제1 전위 파동 전파 속도로 확정할 수 있는바, 이는 가장 작은 제1 전위 파동 전파 속도가 전위 파동의 진행 방향에 해당하기 때문이다.
한편, 상기 실시 예에서 환자의 심장 모델의 특정 지점에서 반경 1cm 이내에 있는 모든 지점들에 대하여 제1 전위 파동 전파 속도를 산정하는 것은 하나의 실시 예일 뿐인바, 절대적인 것은 아니며, 경우에 따라 반경 1cm가 아닌 다른 수치의 반경을 기준으로 제1 전위 파동 전파 속도를 산정 및 확정할 수 있음은 물론이며, 도 7에는 제1 전위 파동 전파 속도가 산정된 환자의 심장 모델이 도시되어 있다.
전위 파동 전파 속도 산정부(30)는 산정한 제1 전위 파동 전파 속도를 심장의 섬유 방향 분포 모델에 매칭하는바, 도 8에 예시적인 심장의 섬유 방향 분포 모델이 도시되어 있다.
전위 파동 전파 속도 산정부(30)는 제1 전위 파동 전파 속도를 심장의 섬유 방향 분포 모델에 매칭시켜 모든 지점에서의 각도를 산정하고, 이를 통해 제1 전위 파동 전파 속도를 조정하는바, 제1 전위 파동 전파 속도의 방향과 섬유 방향이 일치하는 경우(각도가 0°), 제1 전위 파동 전파 속도를 최초 산정한 그대로 두고(1배), 제1 전위 파동 전파 속도의 방향과 섬유 방향이 수직인 경우(각도가 90°), 섬유 방향과 일치하는 방향의 제1 전위 파동 전파 속도를 2배로 조정하며, 제1 전위 파동 전파 속도의 방향과 섬유 방향의 각도가 0° 내지 90° 사이인 경우 각도에 비례하여 제1 전위 파동 전파 속도를 1배 내지 2배로 조정한다. 예를 들어, 제1 전위 파동 전파 속도의 방향과 섬유 방향의 각도가 45°인 경우, 제1 전위 파동 전파 속도를 1.5배로 조정한다.
이하, 전위 파동 전파 속도 산정부(30)가 최종적으로 조정(그대로 두는 경우도 포함)한 제1 전위 파동 전파 속도를 제2 전위 파동 전파 속도라 한다.
지도 생성부(40)는 제2 전위 파동 전파 속도에 비례하는 확산 계수를 블록 지정부(20)가 생성한 제1 전위 활성화 지도에 반영하여 환자의 심장 모델에 대한 제2 심장 전압 지도 및 제2 전위 활성화 지도를 생성한다.
지도 생성부(40)가 제1 전위 활성화 지도에 반영하는 확산 계수는 제2 전위 파동 전파 속도에 비례하는바, 예를 들어, 제2 전위 파동 전파 속도가 1m/s인 지점의 확산 계수가 1이라면, 제2 전위 파동 전파 속도가 2m/s인 지점의 확산 계수는 2가 된다.
더 나아가, 지도 생성부(40)는 전위 파동 전파 속도 산정부(30)와 유사하게 제2 전위 파동 전파 속도의 방향을 심장의 섬유 방향 분포 모델에 매칭시켜 모든 지점에서의 각도를 산정하고, 이를 통해 확산 계수를 조정할 수 있다. 예를 들어, 제2 전위 파동 전파 속도의 방향과 섬유 방향이 수직인 경우(각도가 90°), 확산 계수를 1/4배로 조정하며, 제2 전위 파동 전파 속도의 방향과 섬유 방향의 각도가 90° 내지 360° 사이인 경우 각도에 비례하여 확산 계수를 1/4배 내지 1배로 조정한다. 예를 들어, 제2 전위 파동 전파 속도의 방향과 섬유 방향의 각도가 180°라면 확산 계수를 1/2배로 조정한다.
한편, 블록 지정부(20)가 생성한 제1 전위 활성화 지도는 블록이 지정된 지도이며, 그에 따라 지도 생성부(40)가 생성한 제2 심장 전압 지도와 제2 전위 활성화 지도는 블록과 확산 계수가 동시에 적용된 지도이다. 도 9에 예시적인 제2 심장 전압 지도가 도시되어 있으며, 도 10에 예시적인 제2 전위 활성화 지도가 도시되어 있다.
지금까지 본 발명의 일 실시 예에 따른 심장 모델 생성 장치(100)에 대하여 설명하였으며, 본 발명에 따라 환자에 대한 제2 심장 전압 지도와 제2 전위 활성화 지도가 생성될 수 있다. 이를 이용하여 고주파 전극 도자 절제술 시행 전에 환자에게 적합한 시술 부위를 선택할 수 있으며, 종래 MRI 촬영에 따른 문제점들을 해결할 수 있다. 그러나, 고주파 전극 도자 절제술 시행 전에 환자에게 가장 적합한 시술 부위 선택을 위해 제2 심장 전압 지도와 제2 전위 활성화 지도를 보다 정확하게 수정할 수도 있는바, 확률 분포 조정부(50)와 확산 계수 조정부(60)가 그것이다. 이하 설명하도록 한다.
확률 분포 조정부(50)는 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점에서 제1 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포와 제2 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포의 차이를 산정하고, 산정한 차이가 기 정해진 수치 이하가 되도록 기 정해진 확률 분포를 조정한다.
보다 구체적으로, 확률 분포 조정부(50)는 도 2에 도시된 제1 심장 전압 지도가 포함하는 모든 지점과 도 9에 도시된 제2 심장 전압 지도가 포함하는 모든 지점을 매칭시켜 각 지점에서의 전압 분포의 차이를 산정하며, 기 정해진 수치는 0.1mV가 될 수 있다.
예를 들어, 제1 심장 전압 지도의 특정 지점에서 전압 분포가 0.5mV이며, 동일한 지점에서 제2 심장 전압 지도에 나타난 전압 분포가 1mV라면, 블록 지정부가 블록을 지정하는데 이용한 기 정해진 확률 분포를 해당 지점에서 2배로 조정한다. 그 결과 해당 지점은 블록으로 지정될 확률이 높아지며, 그에 따라 제2 심장 전압 지도에 나타난 해당 지점의 전압 분포가 낮아지게 되므로 해당 지점에 대한 제1 심장 전압 지도에 나타난 전압 분포와 제2 심장 전압 지도에 나타난 전압 분포는 서로 가까워지게 된다.
반대로, 제1 심장 전압 지도의 특정 지점에서 전압 분포가 1mV이며, 동일한 지점에서 제2 심장 전압 지도에 나타난 전압 분포가 0.5mV라면, 블록 지정부가 블록을 지정하는데 이용한 기 정해진 확률 분포를 해당 지점에서 1/2배로 조정한다. 그 결과 해당 지점은 블록으로 지정될 확률이 낮아지며, 그에 따라 제2 심장 전압 지도에 나타난 해당 지점의 전압 분포가 높아지게 되므로 해당 지점에 대한 제1 심장 전압 지도에 나타난 전압 분포와 제2 심장 전압 지도에 나타난 전압 분포는 서로 가까워지게 된다.
확률 분포 조정부(50)는 상기 설명한 작업을 심장의 모든 지점에서 그 차이가 0.1mV가 될 때까지 반복하며, 상기 실시 예에서 확률 분포의 조정 배수와 기 정해진 수치는 하나의 실시 예일 뿐인바 절대적인 것은 아니며, 경우에 따라 다른 배수와 다른 수치를 기준으로 확률 분포를 수정할 수 있음은 물론이다. 그러나 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점에서 제1 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포와 제2 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포의 차이가 0.1mV가 되는 경우 양자는 거의 동일한 전압 분포로 볼 수 있으므로, 차이가 0.1mV 이하가 되도록 함이 가장 바람직하다.
확산 계수 조정부(60)는 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점에서, 제1 전위 활성화 지도에 포함되는 전위 활성화 시간과 제2 전위 활성화 지도에 포함되는 전위 활성화 시간의 차이를 산정하고, 산정한 차이가 기 정해진 수치 이하가 되도록 상기 확산계수를 조정한다.
보다 구체적으로, 확산 계수 조정부(60)는 도 6에 도시된 제1 전위 활성화 지도가 포함하는 모든 지점과 도 10에 도시된 제2 전위 활성화 지도가 포함하는 모든 지점을 매칭시켜 각 지점에서의 전위 활성화 시간의 차이를 산정하며, 기 정해진 수치는 10ms가 될 수 있다.
예를 들어, 제1 전위 활성화 지도의 특정 지점에서 전위 활성화 시간이 50ms이며, 동일한 지점에서 제2 전위 활성화 지도에 나타난 전위 활성화 시간이 70ms라면, 제2 전위 파동 전파 속도에 비례하는 확산 계수를 2배로 조정하며, 그에 따라 제2 전위 파동 전파 속도는 약 1.4배로 증가하게 된다. 그 결과 제2 전위 활성화 지도에 나타난 해당 지점의 전위 활성화 시간이 낮아지게 되므로 해당 지점에 대한 제1 전위 활성화 지도에 나타난 전위 활성화 시간과 제2 전위 활성화 지도에 나타난 전위 활성화 시간이 서로 가까워지게 된다.
반대로, 제1 전위 활성화 지도의 특정 지점에서 전위 활성화 시간이 70ms이며, 동일한 지점에서 제2 전위 활성화 지도에 나타난 전위 활성화 시간이 50ms라면, 제2 전위 파동 전파 속도에 비례하는 확산 계수를 1/2배로 조정하며, 그에 따라 제2 전위 파동 전파 속도는 약 0.35배로 증가하게 된다. 그 결과 제2 전위 활성화 지도에 나타난 해당 지점의 전위 활성화 시간이 높아지게 되므로 해당 지점에 대한 제1 전위 활성화 지도에 나타난 전위 활성화 시간과 제2 전위 활성화 지도에 나타난 전위 활성화 시간이 서로 가까워지게 된다.
확산 계수 조정부(60)는 상기 설명한 작업을 심장의 모든 지점에서 그 차이가 10ms가 될 때까지 반복하며, 상기 실시 예에서 확산 계수의 조정 배수와 기 정해진 수치는 하나의 실시 예일 뿐인바 절대적인 것은 아니며, 경우에 따라 다른 배수와 다른 수치를 기준으로 확률 분포를 수정할 수 있음은 물론이다. 그러나 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점에서 제1 전위 활성화 지도에 표시된 전위 활성화 시간과 제2 전위 활성화 지도에 표시된 전위 활성화 시간의 차이가 10ms가 되는 경우 양자는 거의 동일한 전위 활성화 시간으로 볼 수 있으므로, 차이가 10ms 이하가 되도록 함이 가장 바람직하다.
상기 설명한 확률 분포 조정부(50) 및 확산 계수 조정부(60)에 의해 제1 심장 전압 지도와 제2 심장 전압 지도, 제1 전위 활성화 지도와 제2 전위 활성화 지도는 양자에 보다 근사해지며, 그 결과 고주파 전극 도자 절제술 시행 전에 환자에게 가장 적합한 시술 부위 선택을 위해 제2 심장 전압 지도와 제2 전위 활성화 지도를 보다 정확하게 수정할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 심장 모델 생성 장치(100)는 동일한 기술적 특징을 포함하는 심장 모델 생성 방법으로 구현할 수도 있는바, 이하, 도 11을 참조하여 설명하도록 한다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 심장 모델 생성 방법의 핵심적인 단계만을 나타낸 순서도이다.
그러나 이는 본 발명의 목적을 달성함에 있어 바람직한 실시 예일 뿐이며, 필요에 따라 일부 단계가 추가되거나 삭제될 수 있음은 물론이다.
우선, 심장 모델 생성 장치(100), 보다 구체적으로 전압 분포 반영부(10)가 환자의 제1 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포를 환자의 심장 모델에 반영한다(S910).
이후, 심장 모델 생성 장치(100), 보다 구체적으로 블록 지정부(20)가 환자의 심장 모델에 전기 신호가 전도되지 않는 영역인 블록(Block) 영역을 기 정해진 확률 분포에 따라 지정하여, 환자의 심장 모델에 대한 제1 전위 활성화 지도를 생성한다(S920).
제1 전위 활성화 지도가 생성되었다면, 심장 모델 생성 장치(100), 보다 구체적으로 전위 파동 전파 속도 산정부(30)가 환자의 심장 모델에 제1 전위 활성화 지도를 이용하여 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점에서의 제1 전위 파동 전파 속도를 산정하고, 이를 심장의 섬유 방향 분포 모델에 매칭하여 제1 전위 파동과 상기 섬유 방향이 평행하게 진행하는 경우의 제2 전위 파동 전파 속도를 산정한다(S930).
마지막으로 지도 생성부(40)가 제2 전위 파동 전파 속도에 비례하는 확산계수를 제1 전위 활성화 지도에 반영하여 환자의 심장 모델에 대한 제2 심장 전압 지도 및 제2 전위 활성화 지도를 생성한다(S940).
본 발명의 일 실시 예에 따른 심장 모델 생성 방법은 더 나아가, 도 12에 도시된 바와 같이 심장 모델 생성 장치(100), 보다 구체적으로 확률 분포 조정부(50)가 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점에서 제1 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포와 제2 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포의 차이를 산정하고, 산정한 차이가 기 정해진 수치 이하가 되도록 기 정해진 확률 분포를 조정하는 단계(S950), 도 13에 도시된 바와 같이, 심장 모델 생성 장치(100), 보다 구체적으로 확산 계수 조정부(60)가 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점에서, 제1 전위 활성화 지도에 포함되는 전위 활성화 시간과 제2 전위 활성화 지도에 포함되는 전위 활성화 시간의 차이를 산정하고, 산정한 차이가 기 정해진 수치 이하가 되도록 확산계수를 수정하는 단계(S960)를 더 포함할 수 있으며, 도 14에 도시된 바와 같이 S940 단계 및 S950단계를 모두 포함할 수도 있다.
한편, 상기 S910 단계 내지 S960 단계는 중복 서술을 방지하기 위해 구체적으로 설명하지 않았지만, 본 발명의 일 실시 예에 따른 심장 모델 생성 장치(100)의 각 구성에 대한 설명이 동일하게 적용될 수 있으며, 그에 따라 고주파 전극 도자 절제술 시행 전에 환자에게 적합한 시술 부위를 선택할 수 있으며, 종래 MRI 촬영에 따른 문제점들을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 심장 모델 생성 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현할 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 심장 모델 생성 장치
10: 전압 분포 반영부
20: 블록 지정부
30: 전위 파동 전파 속도 산정부
40: 지도 생성부
50: 확률 분포 조정부
60: 확산 계수 조정부

Claims (13)

  1. 환자의 제1 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포를 상기 환자의 심장 모델에 반영하는 전압 분포 반영부;
    상기 환자의 심장 모델에 전기 신호가 전도되지 않는 영역인 블록(Block) 영역을 기 정해진 확률 분포에 따라 지정하여, 상기 환자의 심장 모델에 대한 제1 전위 활성화 지도를 생성하는 블록 지정부;
    상기 환자의 심장 모델에 상기 생성한 제1 전위 활성화 지도를 이용하여 상기 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점들에서의 제1 전위 파동 전파 속도를 산정하고, 상기 제1 전위 파동 전파 속도를 산정한 모든 지점들을 심장의 섬유 방향 분포 모델에 매칭하여 상기 제1 전위 파동과 상기 섬유 방향이 평행하게 진행하는 경우의 제2 전위 파동 전파 속도를 산정하는 전위 파동 전파 속도 산정부; 및
    상기 산정한 제2 전위 파동 전파 속도에 비례하는 확산 계수를 상기 블록 지정부가 생성한 제1 전위 활성화 지도에 반영하여 상기 환자의 심장 모델에 대한 제2 심장 전압 지도 및 제2 전위 활성화 지도를 생성하는 지도 생성부;
    를 포함하는 심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 장치에 있어서,
    상기 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점들은,
    상기 환자의 3차원 심장 모델의 정점(Vertex)인,
    심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점에서 상기 제1 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포와 상기 제2 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포의 차이를 산정하고, 상기 산정한 차이가 기 정해진 수치 이하가 되도록 상기 기 정해진 확률 분포를 조정하는 확률 분포 조정부;
    를 더 포함하는 심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기 정해진 수치는,
    0.1[mV]인,
    심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점에서, 상기 제1 전위 활성화 지도에 포함되는 전위 활성화 시간과 상기 제2 전위 활성화 지도에 포함되는 전위 활성화 시간의 차이를 산정하고, 상기 산정한 차이가 기 정해진 수치 이하가 되도록 상기 확산 계수를 조정하는 확산 계수 조정부;
    를 더 포함하는 심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기 정해진 수치는,
    10[ms]인,
    심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기 정해진 확률 분포는,
    하기 수학식을 따르는,
    심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 장치.
    수학식: 확률 분포 = 10 / 해당 지점의 전압0.903
  7. 심장 모델 생성 장치가 심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반하여 심장 모델을 생성하는 방법에 있어서,
    환자의 제1 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포를 상기 환자의 심장 모델에 반영하는 단계;
    상기 환자의 심장 모델에 전기 신호가 전도되지 않는 영역인 블록(Block) 영역을 기 정해진 확률 분포에 따라 지정하여, 상기 환자의 심장 모델에 대한 제1 전위 활성화 지도를 생성하는 단계;
    상기 환자의 심장 모델에 상기 생성한 제1 전위 활성화 지도를 이용하여 상기 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점들에서의 제1 전위 파동 전파 속도를 산정하고, 상기 제1 전위 파동 전파 속도를 산정한 모든 지점들을 심장의 섬유 방향 분포 모델에 매칭하여 상기 제1 전위 파동과 상기 섬유 방향이 평행하게 진행하는 경우의 제2 전위 파동 전파 속도를 산정하는 단계; 및
    상기 산정한 제2 전위 파동 전파 속도에 비례하는 확산 계수를 상기 생성한 제1 전위 활성화 지도에 반영하여 상기 환자의 심장 모델에 대한 제2 심장 전압 지도 및 제2 전위 활성화 지도를 생성하는 단계;
    를 포함하는 심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 방법에 있어서,
    상기 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점들은,
    상기 환자의 3차원 심장 모델의 정점(Vertex)인,
    심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점에서 상기 제1 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포와 상기 제2 심장 전압 지도에 표시된 전압 분포의 차이를 산정하고, 상기 산정한 차이가 기 정해진 수치 이하가 되도록 상기 기 정해진 확률 분포를 조정하는 단계;
    를 더 포함하는 심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기 정해진 수치는,
    0.1[mv]인,
    심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 환자의 심장 모델이 포함하는 모든 지점에서, 상기 제1 전위 활성화 지도에 포함되는 전위 활성화 시간과 상기 제2 전위 활성화 지도에 포함되는 전위 활성화 시간의 차이를 산정하고, 상기 산정한 차이가 기 정해진 수치 이하가 되도록 상기 확산 계수를 조정하는 단계;
    를 더 포함하는 심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기 정해진 수치는,
    10[ms]인,
    심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 기 정해진 확률 분포는,
    하기 수학식을 따르는,
    심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 방법.
    수학식: 확률 분포 = 10 / 해당 지점의 전압0.903
  13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 심장 전압 지도와 전위 활성화 지도에 기반한 심장 모델 생성 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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