KR101971185B1

KR101971185B1 - 광 조사 장치

Info

Publication number: KR101971185B1
Application number: KR1020180059045A
Authority: KR
Inventors: 강현욱; 이돈행; 정석
Original assignee: 부경대학교 산학협력단; 인하대학교 산학협력단
Priority date: 2018-05-24
Filing date: 2018-05-24
Publication date: 2019-04-23
Also published as: US20210153938A1; US11197717B2; WO2019225816A1

Abstract

본 발명은 서로 다른 출력으로 생성되는 복수개의 광원을 동시 또는 선택적으로 출사하는 듀얼 레이저 광원부, 상기 듀얼 레이저 광원부에 연결되어, 상기 듀얼레이저 광원부로부터 출사된 광원을 전달받아 양각화 된 끝단 표면을 통해 상기 전달받은 광원을 방사하는 광 섬유 및 상기 양각화 된 광 섬유 끝단 표면을 둘러싸도록 형성되어, 협착 조직을 확장시키는 팽창형 벌룬 카테터를 포함하는 광 조사 장치인 것을 특징으로 한다.
본 발명을 통해 다양한 암종에 대한 전신항암 치료를 수행함에 있어, 협착 조직의 치료를 효과적으로 수행할 수 있으며, 광열치료 후 협착의 재발률을 줄일 수 있어 환자의 고통을 완화시킬 수 있다.

Description

광 조사 장치{LASER IRRADIATION DEVICE}

본 발명은 광 조사 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자기 에너지를 내시경 또는 좁은 채널 내부로 전달하는 광 조사 장치에 관한 것이다.

악성 위장관 협착(Malignant gastrointestinal obstruction)은 식도암, 위암, 대장암등의 다양한 악성 질환에 의하여 소화기관의 내강이 좁아져서 음식물의 통과에 장애가 발생하는 질환을 의미한다. 통상적으로 위장관 악성 협착 질환을 가진 환자는 음식을 삼킬 수 없고, 쓸개즙이 배출되지 않아 심한 체중감소와 영양실조, 황달 등의 증상을 보일 수 있으며, 심한 경우 조기 사망의 위험이 매우 높은 질병이다.

상기 이러한 증상을 치료하기 위해 시행되는 고주파열치료와 광역동치료의 경우, 기존의 의료용 레이저기기는 고출력의 에너지가 직진형으로 발생되어 위장관 천공과 주변 조직 열 손상 등의 위험 및 천공, 출혈과 광과민성의 위험성을 가지고 있다.

종래의 광 조사 장치는 카테터 전체를 수축 및 팽창시켜 소화 기관의 협착조직만을 광학섬유로 치료할 뿐 확장시키지는 못하여 치료가 효율적으로 이루어지지 않는다는 문제점이 있었다.

또한 상기 종래의 광 조사 장치는 광학섬유를 사용하기 때문에 일정한 방향으로만 광 에너지를 조사하고 있어, 특정 조직에 다양한 방향 또는 각도로 에너지를 방출하지 못하는 단점이 있었다.

따라서 입체적으로 일정한 에너지를 방출하여 종양 전체를 효과적으로 괴사시킬 수 있는 광 조사 장치에 대한 요구가 지속적으로 늘어나는 실정이다.

본 발명의 목적은 입체적으로 일정한 에너지를 방출하여 종양 전체를 효과적으로 괴사시킬 수 있는 광 조사 장치를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 서로 다른 출력으로 생성되는 복수개의 광원을 동시 또는 선택적으로 출사하는 듀얼 레이저 광원부, 상기 듀얼 레이저 광원부에 연결되어, 상기 듀얼레이저 광원부로부터 출사된 광원을 전달받아 양각화 된 끝단 표면을 통해 상기 전달받은 광원을 방사하는 광 섬유 및 상기 양각화 된 광 섬유 끝단 표면을 둘러싸도록 형성되어, 협착 조직을 확장시키는 팽창형 벌룬 카테터를 포함하는 광 조사 장치인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 광 조사 장치는 상기 서로 다른 출력으로 생성되는 복수개의 광원을 결합하기 위한 광 결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 복수개의 광원은, 10 mW 내지 5 W 의 출력으로 생성되는 저출력 광원 및 1 W 내지 60 W 의 출력으로 생성되는 고출력 광원을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 저출력 광원은 조직의 회복 또는 상처의 재발 억제를 위해 사용되는 광원인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 고출력 광원은 조직의 제거 또는 응고(coagulation) 괴사를 위해 사용되는 광원인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 광섬유는 끝단부 표면 전체가 양각화되어, 상기 양각화된 표면 전체에서 광이 조사될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 광섬유는 끝단부 표면이 소정의 간격을 두고 양각화되어, 부부적으로 광이 조사될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 광섬유는 끝단부 표면이 축 방향을 따라 소정의 각도에 대응되는 부분이 양각화되어, 소정의 각도에서 축 방향으로 광이 조사될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 광섬유는 끝단부 표면이 축 방향을 따라 소정의 각도에 대응되는 부분이 소정의 간격을 두고 양각화되어, 소정의 각도에서 축 방향으로의 부분적인 광 조사가 이루어질 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 팽창형 벌룬 카테터의 형상은 사각형, 원형, 타원형, 원뿔형, 테이퍼형 및 계단형 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 팽창형 벌룬 카테터의 직경은 1 내지 10 mm 이며, 길이는 5 내지 25 mm 인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 팽창형 벌룬 카테터의 재질은 PTFE(Polytetrafluoroethylene), Polyethylene, Polyvinyl Chloride, Nylon 66, Nylon 11, Nylon 12, Urethanes, Polypropylene, Polycarbonate, ABS, Pebax, PEEK(Polyetheretherketone) 및 PET (Polyethylene Terephthalate) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 팽창형 벌룬 카테터 표면이 약물코팅된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 광 조사 장치는, 상기 광 섬유를 수용하기 위한 제1 채널, 상기 팽창형 벌룬 카테터를 확장시키기 위한 물질의 출입이 가능하도록 하는 제2 채널 및 진입 경로를 확보하는 가이드 와이어를 수용하기 위한 제3 채널이 형성된 전달 튜빙을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1 채널은 원형이고, 상기 제2 채널은 반달형인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제3 채널은 상기 전달 튜빙 내부 또는 외부에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 광섬유 말단에 광섬유의 말단을 보호하는 투명 재질의 보호용 캡을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 광 조사장치는, 상기 팽창형 벌룬 카테터 표면이 협착 조직에 접촉하여 팽창함으로써 상기 협착 조직을 확장시키고, 상기 광 섬유는 상기 팽창된 팽창형 벌룬 카테터 내부에 위치하여 상기 협착 조직에 접촉하지 않은 상태에서 광을 조사하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예들에 따른 광 조사 장치의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 광 조사 장치를 통하여 다양한 암종에 대한 전신항암 치료를 수행함에 있어, 협착 조직의 치료를 효과적으로 수행할 수 있으며, 광열치료 후 협착의 재발률을 줄일 수 있어, 환자의 고통을 완화시킬 수 있다.

또한 치료 목적에 따라 저출력 광원, 고출력 광원을 각각 또는 결합하여 선택적으로 조사함으로써 치료율을 높일 수 있다.

또한 협착 조직을 확장시키는 팽창형 벌룬 카테터를 사용함으로써, 해당조직에 광이 정확히 조사되도록 할 수 있다.

또한 끝단 표면이 전방향 또는 일부 방향으로 양각화된 광 섬유를 통하여 특정 조직에 다양한 방향 또는 각도로 광을 조사할 수 있도록 한다.

다만, 본 발명의 실시 예들에 따른 광 조사 장치가 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 광 조사 장치(1000)의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 듀얼 레이저 광원부(200)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 조직 치료시 조사되는 파장에 따른 조직 치료효과와 상처 재발 억제 효과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 전달기기부(300)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 팽창형 벌룬 카테터(320) 물질의 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 6의 (a), (b), (c)는 본 발명에 따른 전달 튜빙(330)의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 7은 끝단 표면 전체가 양각화된 광섬유 형태를 도시한 것이다.
도 8은 끝단부 표면 전체가 소정의 간격을 두고 양각화된 광섬유 형태를 도시한 것이다.
도 9는 끝단부 표면이 축 방향을 따라 소정의 각도에 대응되는 부분이 양각화된 광섬유 형태를 도시한 것이다.
도 10은 끝단부 표면이 축 방향을 따라 소정의 각도에 대응되는 부분이 소정의 간격을 두고 양각화된 광섬유 형태를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명에 따른 광 조사 장치(1000)가 문합부위에 삽입되는 일 예를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명에 따른 전달기기부(300)가 협착부위에 위치하여 광을 조사하는 일 예를 도시한 것이다.
도 13은 본 발명에 따른 광 조사 장치(1000)의 사용에 따른 조직 확장 및 응고 정도를 나타낸 그래프이다.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광 조사 장치를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 광 조사 장치(1000)의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.

본 발명에 따른 광 조사 장치(1000)는 가시광선 또는 적외선 등 복수개의 광원을 동시 또는 선택적으로 조합할 수 있는 듀얼 레이저 광원 및 협착 조직을 확장시키는 팽창형 벌룬 카테터를 이용하여, 끝단 표면이 전체 또는 부분 양각화 된 광 전달기기를 통해 내시경 또는 좁은 채널 내부로 전달하는 광 조사 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 광 조사 장치(1000)는 본체부(100), 듀얼 레이저 광원부(200) 및 전달기기부(300)를 포함한다.

상기 본체부(100)는 광 조사 장치를 동작 및 제어하는 모든 선택버튼이 구비되어 사용자로부터 원하는 구동 모드를 입력받는 키입력부(102), 사용자에게 선택가능한 모드를 표시하고, 동작 상태를 표시하기 위한 표시부(104), 각 모드에 대한 광의 세기, 조사 시간, 조사 간격 등 일련의 발생되는 정보들을 저장하는 메모리부(106), 상기 광 조사 장치의 전반적인 동작을 제어하여, 키입력부에서 입력된 선택 모드에 따라 지정된 세기, 조사 시간, 조사 간격 등을 가지는 광이 출사되도록 레이저 송출 제어신호를 출력하는 제어부(108)를 포함한다.

상기 듀얼 레이저 광원부(200)는 서로 다른 출력으로 생성되는 복수개의 광원을 동시 또는 선택적으로 출사하는 듀얼 레이저 광원(210), 상기 서로 다른 출력으로 생성되는 복수개의 광원을 결합(또는 분리)하기 위한 광 결합부(220), 레이저 출력을 자동으로 제어하는 레이저 감지부(230), 전달기기로 생성된 전자기 에너지를 광섬유 내부로 집적하기 위한 융합형 광섬유 연결부(240), 광섬유 연결 상태를 확인하여 표시부에 알리기 위한 광섬유 감지부(250), 광 조사의 on/off 를 제어하는 스위치부(260)를 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 광 조사 장치(1000)는 생성된 전자기 에너지를 내시경이나 좁은 채널로 전달할 수 있는 전달기기부(300), 상기 본체부(100) 및 듀얼 레이저에 전광원부(200)에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(400)를 포함하는데, 상기 듀얼 레이저 광원부(200) 및 전달기기부(300)에 대해서는 이하의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 듀얼 레이저 광원부(200)의 구성을 나타내는 블록도이다.

본 발명에 따른 듀얼 레이저 광원부(200)에 포함되는 듀얼 레이저 광원(210)은 저출력 광원(212), 고출력 광원(214)를 포함한다. 즉, 복수개의 파장을 생성하는 레이저 광원부는 저출력 및 고출력 치료 광원으로 이루어져 있으며, 상기 광원(212, 214)을 렌즈 시스템(270)을 이용하여, 복수개의 파장들을 결합하고 이를 광섬유 내부로 집적하여 에너지를 전달한다.

상기 저출력 광원(212)은 다이오드 드라이브(212-1)와 레이저 다이오드(212-2)를 포함한다. 일차적으로 다이오드 드라이브(212-1)가 제어부(108)로부터 선택 모드에 대한 신호를 수신하고, 이를 기초로 레이저 다이오드(212-2)를 선택된 세기, 조사 시간, 조사 간격에 따라 구동함으로써 광원이 생성될 수 있다.

상기 고출력 광원(214)는 펌핑 광원(214-1)과 공진기(214-2)를 포함한다. 펌핑 광원(214-1)을 통하여 광원이 펌핑되고, 공진기를 통하여 고출력 광 에너지가 생성될 수 있다. 상기 펌핑 광원에는 1000 W 이상의 고출력을 출사하는 고출력 DPSS(Diode pumped-solid state) 펌핑 광원이 사용될 수 있다.

구체적으로 제어부(108)로부터 선택 모드에 대한 신호를 먼저 수신하고, 선택된 세기, 조사 시간, 조사 간격에 따라 펌핑 광원(214-1)을 구동하여 공진기(214-2)를 통해 원하는 파장과 광 에너지를 생성할 수 있다. 여기서, 펌핑에 사용되는 DPSS 레이저의 파장은 800 nm 에서 1040 nm 사이일 수 있다. 고출력 치료 광원은 DPSS 광원 이외에 diode laser, frequency multiplied solid state laser, ultraviolet/IR flash lamp, light emitting diode (LED), infrared bulb 가 사용될 수 있다.

한편, 조직의 회복이나 상처 재발 억제를 위해 사용되는 저출력 광원(212)에는 450~750 nm의 파장이 사용될 수 있으며, 이 때, 이용하는 광원 출력 범위는 10 mW ~ 5 W 일 수 있다. 저출력 파장 조사 시 사용하는 방법은 연속파(continuous wave) 또는 펄스파(pulsed) 모드일 수 있다.

펄스파 모드 시 사용하는 펄스 길이는 마이크로초(μs)에서 미리초(ms)를 사용할 수 있으며, 펄스파 모드 시 사용하는 반복율(repetition rate) 은 1 Hz에서 1000 Hz 가 사용될 수 있다.

조직의 제거나 응고 괴사를 유도하기 위해 사용되는 고출력 광원(214)은 500~600 nm 또는 1000~1200 nm의 파장이 사용될 수 있으며, 이 때, 이용하는 광원 출력 범위는 1 ~ 60 W 일 수 있다. 고출력 파장의 조사 시 사용하는 방법은 펄스파(pulsed)모드 일 수 있다.

펄스파 모드 시 사용하는 펄스 길이는 나노초(ns)에서 미리초(ms)를 사용할 수 있으며, 펄스파 모드 시 사용하는 반복율 (repetition rate)은 0.1 kHz에서 30 kHz 가 사용될 수 있다.

한편, 협착된 조직의 주성분은 콜라겐 등의 단백질로 이루어져 있기 때문에, 협착 발생에 따라 관형 조직 내부를 부분 또는 전체로 막을 수 있고, 이로 인해 관 조직에 따라 소화액이나 체내 분비물 등의 이동 및 공급에 방해가 될 수 있다. 이 때, 레이저를 이용하여 막혀진 협착 부위를 전제 또는 부분으로 제거하거나 응고 괴사를 시킬 수 있는데, 열 치료시 상처 발생으로 인해 치료된 협착 부위가 재협착 될 수도 있기 때문에 재협착 현상을 없애거나 줄이기 위해 추가 파장의 레이저가 사용될 수 있다.

도 3은 조직 치료시 조사되는 파장에 따른 조직 치료효과와 상처 재발 억제 효과를 나타낸 그래프이다.

도 3을 참조하면, 조사되는 파장에 따라 조직 치료효과와 상처 재발 억제 효과가 다르게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 저출력 광원에서 상대적으로 긴 가시광석 영역의 파장은 조직 치료시 치료 부위의 회복을 촉지하면서 상처나 협착의 재발을 억제하는 데 사용될 수 있다. 저출력 광원에서 사용하는 파장은 온도 상승이 거의 발생하지 않는다. (약 = 5도 이내)

반면, 고출력 광원에서 상대적으로 짧은 가시광선 영역의 파장은 조직 내 흡수체들의 광 흡수 과정을 통해 빠른 온도 상승 (60 ~ 120 도)을 유도하고 이에 따라 조직 치료율을 높이는데 사용될 수 있다.

내시경이나 좁은 채널을 통해 협착 조직을 치료하기 위하여 저출력과 고출력 광원의 조건을 미리 설정한 후 연결된 광섬유를 이용하여 복수개의 파장을 순차적으로 전달 (고출력 광원 파장 사용 후 저출력 광원 파장 사용)하거나 동시에 전달할 수 있다.

내시경이나 좁은 채널을 통해 전달되는 저출력과 고출력 광 에너지는 주변 조직에 손상을 입힐 수 있기 때문에, 이를 최소화하기 위하여, 조직 내부 크기, 협착 길이, 광섬유 종류, 카터테 크기, 조직 간 거리 등을 미리 조절하는 과정이 필요하다.

한편, 앞서 언급한바와 같이, 복수개의 파장을 결합하기 위하여 광 결합부(220)의 빔 스플리터(beam splitter)를 이용하여 결합하고, 광학 렌즈(270)를 이용하여 연결된 광섬유에 집적시켜 광 에너지를 전달한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전달기기부(300)를 도시한 것이다.

본 발명에 따른 전달기기부(300)는 내시경이나 좁은 채널을 통해 조직 치료를 하기 위한 것으로, 광섬유(310), 팽창형 벌룬 카테터(320), 전달 튜빙(330), 가이드 와이어(340), 라디오 마커(350) 및 고정팁(360)을 포함한다.

상기 광섬유(310)는 듀얼 레이저 광원부(200)의 융합형 광섬유 연결부(240)를 통해 연결되어, 상기 듀얼레이저 광원부(200)로부터 출사된 광원을 전달받아 끝단 표면을 통해 전달받은 광원을 방사한다.

본 발명은 두 가지 파장을 치료 조직으로 전달하기 위하여 광섬유(310)를 사용하며, 광섬유의 재질은 low/high OH silica, fused silica, germanium oxide, fluoride, phosphate, chalcogeide, hollow wave guide 일 수 있다.

광섬유(310)의 구성은 코어(core), 클래딩(cladding), 버퍼(buffer), 재킷(jacket) 등으로 이루어지며, 광섬유 코어(core) 의 직경은 전달 에너지 밀도에 따라 0.2 ~ 1 mm, 광섬유 전체 직경은 내시경의 내경에 따라 0.3 ~ 1.3 mm, 광섬유의 전체 길이는 내시경의 길이에 따라 1~4 m 가 사용될 수 있다. 광 조사가 이루어지는 광섬유 끝단 부위 길이는 협착 조직 길이에 따라 2 ~ 25 mm 일 수 있다.

광섬유(310) 끝단을 보호하기 위해 보호형 캡(370)을 광섬유 끝단에 씌우며, 상기 보호형 캡(370)은 투명 플라스틱, 투명 아크릴, 유리, quartz, PDMS, PTFE 등이 사용될 수 있다. 광섬유 끝단 보호형 캡의 길이는 레이저 조사 부위 길이에 따라 5 ~ 25 mm 일 수 있으며, 외경은 1 ~ 5 mm 일 수 있다.

광섬유(310)를 통해 가시광선과 적외선 파장 전달시, 보호형 캡(370)의 광전달율은 60~95% 사이로 유지되도록 하며, 광섬유(310) 끝단 전면으로 나오게 되는 광 전달을 최소화하기 위하여 광섬유(310)를 테이퍼링 시킬 수 있다.

상기 광섬유(310)는 좁은 관 조직 내부에 위치한 협착 조직을 치료하기 위해 광 에너지를 전달하는 광 섬유 끝단 표면이 전체 또는 부분적으로 양각화 될 수 있는데, 이에 대한 상세한 설명은 도 7 내지 도 9를 참조하여 후술한다.

상기 팽창형 벌룬 카테터(320)는 협착이나 좁아진 조직 내부 구조를 일정하게 확장하기 위하여 전달기기부(300) 끝단에 결합될 수 있다. 광 에너지를 방사상으로 전달하기 위해 팽창형 벌룬 카테터(320) 내부에 광섬유(310)가 위치한다. 즉, 팽창형 벌룬 카테터(320)는 광 섬유(310) 끝단 표면을 둘러싸도록 형성될 수 있다.

상기 팽창형 벌룬 카테터(320) 확장 후, 광 조사시 카테터 내부에 위치한 광섬유(310)는 조직과 직접 접촉하지 않게 되며, 치료하는 동안 광섬유가 조직 내부 한 가운데 위치하게 된다.이 때, 광섬유가 조직 내부 한 가운데 위치하게 되어 관 조직을 일정하게 치료할 수 있게 한다.

조직 확장을 위한 팽창형 벌룬 카테터(320)의 직경은 1 ~ 10 mm 이며, 길이는 5 ~ 25 mm 일 수 있다. 팽창형 벌룬의 모양은 협착 조직의 형태에 따라 사각형, 원형, 타원형, 원뿔형, 테이퍼형 또는 계단형 등일 수 있다.

팽창형 벌룬 카테터(320)를 구성하는 물질은 PTFE (Polytetrafluoroethylene), Polyethylene, Polyvinyl Chloride, Nylon 66, 11, 12, Urethanes, Polypropylene, Polycarbonate, ABS, Pebax, PEEK (Polyetheretherketone), PET (Polyethylene Terephthalate) 등 일 수 있다. 도 5는 팽창형 벌룬 카테터 물질의 투과율을 나타낸 그래프이다. 도 5를 참조하면, 상기 언급한 팽창형 벌룬 카테터의 물질은 저출력 및 고출력 가시광선 파장을 손실없이 통과시킨다는 것을 알 수 있다.

또한 상기 팽창형 벌룬 카테터(320) 표면을 약물코팅하여 광 조사시 광 에너지와 함께 약물을 해당 조직에 전달함으로써, 치료효과를 향상시킬 수 있다. 전달가능한 약물은 마이토마이신 C (mitomycin C), 인도사이아닌 그린 (Indocyanine Green), 후코이단 (Fucoidan), 플루로타닌 (Phlorotannin), 아스타잔틴 (Astaxanthin) 일 수 있다. 약물을 5 ~ 350 μm 크기의 마이크로파티클 (microparticle) 내에 주입하여 팽창형 카테터 표면에 코팅할 수 있다.

한편, 전달기기부(300)를 인체 내부에 삽입할 때, 정확한 위치를 알 수 있도록 광이 조사되는 광 섬유(310) 끝단 앞 뒤에 라디오 마커(350)를 위치시켜, 치료 전 전달기기의 위치를 X-ray로 확인할 수 있다.

그리고 전달기기가 좁은 관 내부로 삽입되는 경우, 조직 표면에 상처나 구멍이 발생될 수 있어, 이를 최소화 하기 위해 전달기기 끝단을 올리브 팁(362)으로 구성할 수 있다.

팽창형 벌룬 카테터(320) 내부에 공기 또는 유체 (물, 중수, 조영제 등)을 공급하여 카테터가 팽창되도록 할 수 있다. 이 때, 팽창형 벌룬 카테터(320) 내부에 공급된 공기 또는 유체 (물, 중수, 조영제 등)는 전달되는 레이저 파장의 흡수나 산란이 최소화 되도록 선택될 수 있다.

상기 전달 튜빙(330)은 내시경이나 좁은 채널 내부로 전달기기부(300)를 삽입하기 위한 구성으로. 광섬유(310), 팽창형 벌룬 카테터(320) 및 가이드와이어(340)를 전달하는 역할을 한다. 전달 튜빙(330)에 대한 상세한 내용은 도 6을 참조하여 후술한다.

상기 가이드 와이어(340)는 내시경이나 좁은 채널의 진입 경로를 확보하기 위한 것으로, 전달 튜빙(330) 내부 또는 외부에 위치하여 가이드 와이어 전달 채널을 구성할 수 있다.

내시경이나 좁은 채널을 통하여 관 내부에 위치한 조직에 전달기기부(300)를 삽입하기 전 가이드 와이어(340)를 사용하여 삽입 경로를 먼저 확보하며, 이후 확보된 삽입 경로를 따라 상기 전달기기부(300)를 내시경이나 좁은 채널 속으로 삽입하며, 광 섬유(310) 끝단을 치료 부위에 위치할 수 있도록 한다.

상기 가이드 와이어(340)의 소재는 니티놀(nitinol) 합금 또는 스테인리스 스틸(stainless steel)이며, 직경은 0.021 ~ 0.038 인치(inch)이고, 길이는 150 ~ 450 cm 일 수 있다.

도 6의 (a), (b), (c)는 본 발명에 따른 전달 튜빙(330)의 일 실시예를 도시한 것이다.

상기 전달 튜빙(330)은 광 섬유를 수용하기 위한 제1 채널(330a), 상기 팽창형 벌룬 카테터를 확장시키기 위한 물질의 출입이 가능하도록 하는 제2 채널(330b) 및 진입 경로를 확보하는 가이드 와이어를 수용하기 위한 제3 채널(330c)을 구비할 수 있다.

즉, 전달 튜빙(330)은 제 1채널(330a)를 통해 광섬유(310)가 한 가운데로 전달되도록 하고, 제2 채널(330b)을 통해 그 주위로 팽창형 벌룬 카테터(320)를 확장시키기 위한 공기나 유체가 지나다닐 수 있도록 하며, 제3 채널(330c)을 통해 전달 튜빙과 같은 방향으로 가이드 와이어가 전달될 수 있도록 한다.

여기서 상기 제1 채널(330a)은 원형이고, 상기 제2 채널(330b)은 반달형일 수 있으며, 상기 제3 채널(330c)은 상기 전달 튜빙 내부 또는 외부에 형성될 수 있다.

상기 전달 튜빙(330)의 지름은 내시경이나 좁은 채널의 내경에 따라 0.5 ~ 5 mm 일 수 있다. 전달 튜빙의 채널은 각 부위 전달을 위해 다양한 형태 (채널 개수, 모양 등) 으로 구성할 수 있다.

도 6의 (a)와 같이 광 섬유를 수용하기 위한 제1 채널(330a)은 원형이고, 팽창형 벌룬 카테터를 수용하기 위한 제2 채널(330b)은 2 개로 분리된 반달형으로 형성되어, 광섬유 채널의 둘레 상하로 위치할 수 있으며, 가이드 와이어를 수용하기 위한 제3 채널(330c)은 전달 튜빙(330) 외부에 형성될 수 있다.

다른 실시예로서, 도 6의 (b)와 같이, 제1 채널(330a)을 한 개의 채널로 형성함으로써, 제2 채널(330b), 제3 채널(330c) 모두가 전달 튜빙(330) 내부에 형성되도록 할 수 있다.

또 다른 실시예로서, 도 6의 (c)와 같이, 제1 채널(330a), 제2 채널(330b)을 하나의 채널로 구성하고, 제3 채널(330c)을 전달 튜빙(330) 내부에 형성되도록 할 수 있다.

한편, 전달 튜빙(330)은 다공 채널로 구성될 수 있으며, 이를 구성하는 물질은 PTFE (Polytetrafluoroethylene), Polyethylene, Polyvinyl Chloride, Nylon 66, 11, 12, Urethanes, Polypropylene, Polycarbonate, ABS, Pebax, PEEK (Polyetheretherketone), PET (Polyethylene Terephthalate) 등 일 수 있다.

도 7은 끝단부 표면 전체가 양각화된 광섬유 형태를 도시한 것이다.

도 7은 전체 표면이 일정하게 양각화된 광섬유를 도시한 것으로, 광 조사가 360˚ 전반에 걸쳐 방사상으로 이루어질 수 있도록 한다. 광섬유 전체 표면을 광섬유 축방향으로 일정하게 전체 양각 가공함에 따라, 축 방향으로의 광을 일정하게 전달할 수 있다.

도 8은 끝단부 표면 전체가 소정의 간격을 두고 양각화된 광섬유 형태를 도시한 것이다.

도 8은 끝단부 표면이 소정의 간격을 두고 양각화된 광섬유를 도시한 것으로, 부분적으로 광이 조사될 수 있도록 한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 광섬유 전체 표면을 일정한 간격으로 양각화됨으로써 광 조사가 360 ˚ 전반에 걸쳐 방사상으로 이루어질 수 있도록 한다. 광섬유 전체 표면을 광섬유 축방향으로 일정하게 부분적으로 양각 가공함에 따라 축 방향으로의 광을 부분적으로 전달할 수 있다.

이와 같이, 광섬유 표면을 부분적으로 양각화함에 따라, 조직 표면 내 조사되는 광의 빛과 온도의 분포를 부분적으로(얼룩말 무늬처럼) 조절 할 수 있다.

도 9는 끝단부 표면이 축 방향을 따라 소정의 각도에 대응되는 부분이양각화된 광섬유 형태를 도시한 것이다.

도 9는 끝단부 표면이 축 방향을 따라 소정의 각도에 대응되는 부분이 양각화된 광섬유를 도시한 것으로, 소정의 각도에서 축 방향으로 광이 조사될 수 있도록 한다. 즉, 광섬유 전체 표면을 일정한 각도만으로 양각 가공함으로써 광 조사가 축을 기준으로 일부 각도에서 방사상으로(부채꼴 모양) 이루어질 수 있도록 한다.

이와 같이, 광섬유 전체 표면을 광섬유 축방향으로 일정하게 그리고 부분 각도만 양각 가공함에 따라 축 방향으로의 광을 일정하게 전달할 수 있다. 부분적 광 조사가 가능함으로써 협착 부위가 관형 조직 내에서 일부분만 발생할 경우 선택적으로 광 치료가 가능하다.

도 10은 끝단부 표면이 축 방향을 따라 소정의 각도에 대응되는 부분이 소정의 간격을 두고 양각화된 광섬유 형태를 도시한 것이다.

도 10은 끝단부 표면이 축 방향을 따라 소정의 각도에 대응되는 부분이 소정의 간격을 두고 양각화된 광섬유를 도시한 것으로, 소정의 각도에서 축 방향으로의 부분적인 광 조사가 이루어질 수 있도록 한다. 이 경우, 축방향으로 일정하게 부분적으로 광조사가 가능하다.

한편, 상기 광섬유에서 조직 표면에 전달되는 가시광선 광출력은 1 W ~ 60 W 일 수 있으며, 전달되는 광밀도는 10 ~ 600 W/cm² 일 수 있다. 또한 치료된 관 협착 조직에서 회복 및 재협착 치료를 위해 광섬유에서 조직 표면에 전달되는 가시광선 광출력은 10 mW ~ 5 W 일 수 있으며, 전달되는 광밀도는 0.01 ~ 50 W/cm² 일 수 있다.

도 11은 본 발명에 따른 광 조사 장치(1000)가 문합부위에 삽입되는 일 예를 도시한 것이다.

도 11는 내시경을 이용하여 가이드 와이어를 간문합 부위에 삽입하여 총담관까지의 경로를 확보하고, 가이드와이어를 따라 전달기기를 내시경을 통해 삽입하여 전달기기의 끝단을 협착 부위에 위치시키고, 팽창형 카테터를 통해 조직을 확장한 후 치료를 위한 광을 조사하는 예를 도시한 것이다.

팽창형 벌룬 카테터 표면이 협착 조직에 접촉하여 팽창함으로써 상기 협착 조직을 확장시키고, 광 섬유는 상기 팽창된 팽창형 벌룬 카테터 내부에 위치하여 상기 협착 조직에 접촉하지 않은 상태에서 광을 조사한다. 즉, 팽창형 카테터를 통해, 광섬유는 조직과 접촉하지 않으며, 광이 전달되는 동안 관조직 한 가운데 위치하게 된다.

광치료가 완료된 경우, 팽창된 카테터를 먼저 수축시키고 가이드 와이어 및 전달기기를 내시경을 따라 제거한 후 내시경을 체내에서 빼낸다.

도 12는 본 발명에 따른 전달기기부(300)가 협착부위에 위치하여 광을 조사하는 일 예를 도시한 것이다.

본 발명에 따른 전달기기부(300)를 내시경을 통해 관상 조직 내부로 삽입하고, 전달기기부(300)의 끝단이 협착 부위에 위치하였을 때 팽창형 벌룬 카테터를 확장시킨다. 팽창형 벌룬 카테터가 확장된 후 광섬유에서 방사상으로 레이저 빛이 전달되며, 광섬유는 조직에 접촉하지 않은 상태로 항상 팽창형 벌룬 카테터 내 중앙에 위치한다.

도 12의 (a)에서는 전달기기부(300)를 위치 시키기 전 조직 협착 부위가 막혀있으나, 도 12의 (b)에서는 카테터 확장으로 조직 내부가 확장되고, 확장된 부분을 유지하여 광 조사가 가능한 것을 확인할 수 있다.

도 13은 본 발명에 따른 광 조사 장치(1000)의 사용에 따른 조직 확장 및 응고 정도를 나타낸 그래프이다.

협착 조직 부위에 광 조사 장치(1000)를 삽입하고 팽창형 벌룬을 사용하여 조직을 확장 시킬 경우, 최초 협착 면적에 비교하여 내부 면적이 2배 이상 확장되는 것을 확인하였다.

한편, 광 조사를 통해 협착 조직을 치료시 방사상으로 응고 괴사가 일정한 두께로 발생할 수 있는데, 본 발명에 따른 광 조사 장치(1000)를 통하여 확장된 조직에 광을 조사하는 경우, 관형 조직 내부로의 응고가 3 mm 이하로 발생하는 것을 확인하였다.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1000 : 광 조사 장치
100 : 본체부
102 : 키입력부 104 : 표시부
106 : 메모리부 108 : 제어부
200 : 듀얼 레이저 광원부
210 : 듀얼 레이저 광원
212 : 저출력 광원
212-1 : 다이오드 드라이브 212-2 : 레이저 다이오드
214 : 고출력 광원
214-1 : 펌핑 광원 214-2 : 공진기
220 : 광 결합부
230 : 레이저 감지부
240 : 융합형 광섬유 연결부
250 : 광섬유 감지부
260 : 스위치부
270 : 렌즈 시스템
300 : 전달기기부
310 : 광섬유 320 : 팽창형 벌룬 카테터
330 : 전달 튜빙
330a : 제1 채널 330b : 제2 채널
330c : 제3 채널
340 : 가이드 와이어
350 : 라디오 마커
360 : 고정팁 362 : 올리브 팁
370 : 보호형 캡
400 : 전원공급부

Claims

서로 다른 출력으로 생성되는 복수개의 광원을 동시 또는 선택적으로 출사하는 듀얼 레이저 광원부;
상기 듀얼 레이저 광원부에 연결되어, 상기 듀얼레이저 광원부로부터 출사된 광원을 전달받아 측면이 양각화 된 끝단 측면표면을 통해 상기 전달받은 광원을 방사하는 광 섬유;
상기 양각화 된 광 섬유 끝단 표면을 둘러싸도록 형성되어, 협착 조직을 확장시키고, 사각형, 원형, 타원형, 원뿔형, 테이퍼형 및 계단형 중 어느 하나의 형상을 갖는 팽창형 벌룬 카테터; 및
상기 광 섬유를 수용하기 위한 제1 채널 및 상기 팽창형 벌룬 카테터를 확장시키기 위한 물질의 출입이 가능하도록 하는 제2 채널을 포함하는 전달 튜빙;
울 포함하는 광 조사 장치.
제1항에 있어서,
상기 광 조사 장치는 상기 서로 다른 출력으로 생성되는 복수개의 광원을 결합하기 위한 광 결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
제2항에 있어서,
상기 복수개의 광원은,
10 mW 내지 5 W 의 출력으로 생성되는 저출력 광원 및 1 W 내지 60 W 의 출력으로 생성되는 고출력 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
제3항에 있어서,
상기 저출력 광원은 조직의 회복 또는 상처의 재발 억제를 위해 사용되는 광원인 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
제3항에 있어서,
상기 고출력 광원은 조직의 제거 또는 응고(coagulation) 괴사를 위해 사용되는 광원인 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
제1항에 있어서,
상기 광섬유는 끝단부 표면 전체가 양각화되어, 상기 양각화된 표면 전체에서 광이 조사될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
제1항에 있어서,
상기 광섬유는 끝단부 측면표면이 소정의 간격을 두고 양각화되어, 부부적으로 광이 조사될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
제1항에 있어서,
상기 광섬유는 끝단부 측면표면이 축 방향을 따라 소정의 각도에 대응되는 부분이 양각화되어, 소정의 각도에서 축 방향으로 광이 조사될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
제1항에 있어서,
상기 광섬유는 끝단부 측면표면이 축 방향을 따라 소정의 각도에 대응되는 부분이 소정의 간격을 두고 양각화되어, 소정의 각도에서 축 방향으로의 부분적인 광 조사가 이루어질 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 팽창형 벌룬 카테터의 직경은 1 내지 10 mm 이며, 길이는 5 내지 25 mm 인 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
제1항에 있어서,
상기 팽창형 벌룬 카테터의 재질은 PTFE(Polytetrafluoroethylene), Polyethylene, Polyvinyl Chloride, Nylon 66, Nylon 11, Nylon 12, Urethanes, Polypropylene, Polycarbonate, ABS, Pebax, PEEK(Polyetheretherketone) 및 PET (Polyethylene Terephthalate) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
제1항에 있어서,
상기 팽창형 벌룬 카테터 표면이 약물코팅된 것을 특징으로 하는 광 조 사 장치.
제1항에 있어서,
상기 전달 튜빙은,
진입 경로를 확보하는 가이드 와이어를 수용하기 위한 제3 채널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 채널은 원형이고, 상기 제2 채널은 반달형인 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
제14항에 있어서,
상기 제3 채널은 상기 전달 튜빙 외부에 형성되는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
제1항에 있어서,
상기 광섬유 말단에 광섬유의 말단을 보호하는 투명 재질의 보호용 캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
제1항에 있어서,
상기 광 조사장치는,
상기 팽창형 벌룬 카테터 표면이 협착 조직에 접촉하여 팽창함으로써 상기 협착 조직을 확장시키고, 상기 광 섬유는 상기 팽창된 팽창형 벌룬 카테터 내부에 위치하여 상기 협착 조직에 접촉하지 않은 상태에서 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.