KR102178171B1 - 구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치 및 정보제공방법 - Google Patents

구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치 및 정보제공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 구강 내의 영상을 기반으로 하여 폐쇄성 수면무호흡을 진단하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명은, 구강 내 영상을 촬영하는 촬영 모듈; 상기 촬영부에서 촬영된 상기 구강 내 영상을 기설정된 기준으로 소견을 판단하고, 판단된 소견에 따라 가중치를 정하는 소견 판단 모듈; 및 상기 소견 판단 모듈에서 정해진 가중치를 연산하고, 연산 결과에 따라 수면무호흡의 진단을 행하는 진단 모듈;을 포함하는 구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치를 제공하며, 이에 의하면, 간단한 구성으로서 구강 내 영상을 분석하여 간편하면서도 신뢰도 높은 수면무호흡 증상의 조기 진단이 가능하다는 장점이 있다.

Description

구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치 및 정보제공방법{An intraoral photograph-based device to screen obstructive sleep apnea and method of providing information therefore}
본 발명은, 구강 내의 영상을 기반으로 하여 폐쇄성 수면무호흡을 진단하기 위한 장치 및 정보제공방법에 관한 것이다.
폐쇄성 수면무호흡(OSA, Obstructive Sleep Apnea)은 수면 장애 증상 중 하나로서, 수면 중 심한 코골이 및 낮시간 졸음과 같은 증상을 흔히 동반한다.
사람이 숨을 쉴 때는 공기가 인후부의 입천장, 목젖, 편도, 혀 등과 같이 유연한 구조물을 지나게 되는데, 낮에는 이 부분들이 제자리를 유지하도록 주위 근육들이 도와주기 때문에 공기가 지나가는 통로를 막지 않는다.
그러나, 잠자는 동안에는 근육들이 이완되어 늘어지기 때문에 부분적으로 공기통로가 좁아져서, 이 부분을 공기가 통과할 때에 주변의 부드러운 부분들을 진동시켜 코골이 소리가 나게 되며, 더 진행되서 인후부 통로(상기도)가 막히면 OSA가 발생한다.
OSA 환자 중 일부는 코골이가 심하지 않으면서 잠을 자고도 개운하지 않는 증상이나 낮시간 과다한 졸음으로 고통을 호소하는 경우도 있다.
OSA 환자는 수면 중 일시적인 호흡 멈춤 현상을 일으키며, 호흡의 재개는 대개 숨을 가쁘게 쉬거나 콧김을 강하게 내뿜으면서 이루어진다. 이 과정에서 잠에서 깨는 각성반응이 흔히 동반되며 이로 인한 수면 분절은 집중력이나 단기 기억력 저하의 원인이 될 수 있다. 2분에 1번, 즉 1시간에 30번 이상 호흡을 멈추는 중증 OSA 환자들은 허혈성 심장질환, 고혈압, 뇌졸중, 인슐린 저항, 당뇨 등의 합병증 발생의 위험도 안고 있다.
상기와 같은 OSA를 진단하기 위하여 일반적으로 사용되는 검사방법으로서, 수면다원검사(PSG, polysomnography)가 있다.
PSG는 수면의 질과 양을 측정하고, 수면질환과 장애를 찾아내는 검사로서, 수면 중 몸에서 나오는 생리적, 물리적 신호를 측정하여 갖가지 수면질환과 수면장애를 찾아낸다. 뇌파, 안전도, 근전도, 심전도, 동맥혈 산소포화도, 복부와 흉부의 호흡운동, 호흡기류, 코골이, 몸의 자세 등을 측정한다.
수면 중 행동을 살피기 위해 비디오로 녹화하고 필요에 따라 식도내 음압이나 발기 상태를 측정하기도 한다. 뇌파는 수면의 진행과 구조를 파악하는 기초자료로 활용되며, 눈의 움직임을 측정하는 안전도는 수면단계를 판정하는 데 유용하다.
근전도는 수면단계에 따라 근육의 긴장도가 달라지기 때문에 반드시 측정해야 하는데, 특히 다리 근전도는 주기적 사지운동증이라는 수면장애를 진단하기 위해 측정한다. 또 턱 근전도는 수면단계 판정 및 이갈이 진단에 필요하다.
심전도를 통해서는 수면 중에만 발생하는 부정맥을 측정할 수 있으며, 호흡기류와 호흡운동을 측정하는 것은 OSA를 진단하는 데 필수적이다. 동맥혈 산소포화도는 OSA의 중증도를 측정하는 간접적인 지표이다. 몸의 자세를 통해서는 수면 자세에 따른 호흡과 수면 및 각성의 양상을 살펴볼 수 있다.
이러한 PSG 검사 결과들을 종합하여 잠을 얼마나 오래 자는지, 꿈을 얼마나 오래 꾸는지, 코를 얼마나 고는지, 잠들 때까지 시간은 얼마나 걸리는지, 중간에 깨는 횟수, 수면효율, 수면단계의 분률과 분포 등이 계산되고, 수면 중에 일어난 생리적 사건이 병적인지를 판정한다.
이를 토대로 수면 문제에 대한 진단과 치료 방향을 설정하고 체중 감량, 외과 수술, 구강 내 장치, 지속 상기도 양압술 등의 구체적인 방법을 실시한다.
이와 같이, OSA의 표준 진단법은 PSG이나 방음시설을 갖춘 검사실 및 다양한 장비를 갖춘 병원에서만 검사가 가능하고, 또한, 전문 수면기사의 관찰 하에 진행하게 되므로 검사비용이 상당하다.
따라서, 진단되지 않고 방치된 환자가 매우 많아 이를 해결하기 위해 OSA에 특화된 진단장치 및 진단방법의 개발이 절실하다.
본 발명은, 상기한 종래의 문제점에 착안하여, 이를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 촬영한 구강 내 영상을 기반으로 OSA의 동반 여부를 조기에 진단할 수 있는 진단장치 및 정보제공방법을 제공하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 구강 내 영상을 촬영하는 촬영 모듈; 상기 촬영 모듈에서 촬영된 상기 구강 내 영상에 포함된 정보를 직접 분석하는 영상 분석 장치를 구비하며, 상기 촬영된 구강 내 영상의 정보를 기설정된 기준으로 소견을 판단하고, 판단된 소견에 따라 가중치를 정하는 소견 판단 모듈; 및 상기 소견 판단 모듈에서 정해진 가중치를 연산하고, 연산된 결과에 따라 수면무호흡의 정도를 단계별로 나타내는 진단을 행하는 진단 모듈;을 포함하는 구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치를 제공한다.
또한, (a) 구강 내 영상이 촬영되는 단계; (b) 촬영된 상기 구강 내 영상이, 상기 촬영된 영상에 포함된 정보를 직접 분석하는 제 1 항에 따른 진단장치의 영상 분석 장치에서 기설정된 기준에 의해 분석되어, 가중치가 정해지는 단계; 및 (c) 정해진 가중치가 연산되고, 연산 결과에 따라 수면무호흡의 정도가 단계별로 판단되는 단계:를 포함하는 구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡의 정보제공방법을 제공한다.
본 발명에 따른 구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치 및 정보제공방법에 의하면, 스마트폰과 같은 간단한 구성의 장치를 이용하여 구강 내 영상을 촬영 및 분석함으로써 간편한 진단이 가능하며, 기존의 임상적으로 관찰된 소견에 기반한 알고리즘 및 그 경중에 따른 가중치를 적용함으로써 신뢰도 높은 수면무호흡 증상의 조기 진단이 가능하다는 장점이 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 정보제공방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은, 촬영 모듈에 의해 촬영된 구강 내 영상 및 관심영역의 각 부위를 나타낸다.
도 4는, 연구개 부위의 모세관 선명도의 분석을 나타내며, (a)는 부종이 없는 상태로서 모세관이 선명한 정상 연구개의 모습을, (b)는 부종이 있는 연구개의 상태로서 모세관이 선명하지 않은 연구개의 모습을 나타낸다.
도 5는, 목젖 부위의 영상분석을 나타내며, (a)는 목젖 부위의 총 면적과 모세관이 선명하지 않은 목젖 부위를 나타내고, (b)는 (a) 각 부위의 면적을 별도로 나타낸다.
도 6은, 목젖 부위 점막의 주름을 나타낸다.
도 7은, 목젖 부위를 나타낸 것으로, (a)는 목젖 부위의 폭과 길이를 표시하고, (b)는 혀가 목젖에 접촉한 상태를 나타낸다.
도 8은, 후인두벽의 면적 부분을 표시한다.
도 9는, 혀가 목젖에 접촉한 상태를 나타낸다.
도 10은, 후편도지주 부분의 우측 및 좌측의 면적 부분을 표시한다.
도 11 및 도 12는, 목젖의 형태를 모식적으로 나타낸다.
도 13은, 목젖과 연구개의 색을 모식적으로 나타낸다.
도 14는, 목젖, 편도지주 및 후인두벽 조직(tissue)을 포함하는 인두 부분의 모식도이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 기술되어야 할 것이다.
또한, 기술되는 실시예는 발명의 설명을 위해 예시적으로 제공되는 것이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치 및 정보제공방법을 설명한다.
먼저, 첨부된 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 진단장치의 구성을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진단장치는, 촬영 모듈(100), 소견 판단 모듈(200) 및 진단 모듈(300)을 포함한다.
촬영 모듈(100)은 구강 내 영상을 촬영하기 위한 구성으로서, 영상 및 사진의 촬영이 가능한 장치로서, 예를 들면 카메라 등으로 구성된다.
촬영 모듈(100)을 통하여 피진단자의 구강 내 영상이 촬영된다.
소견 판단 모듈(200)은 촬영부에서 촬영된 상기 구강 내 영상을 기설정된 기준에 의해 분석 및 판단하여 소견을 판정하고, 이에 따라 정해진 가중치를 정한다.
소견 판단 모듈(200)은 촬영된 영상의 크기, 색, 명암 등을 포함하는 정보를 분석 가능한 영상 분석 장치 등을 통하여 구성될 수 있다.
소견 판단 모듈(200)에서 영상을 분석하고, 가중치가 정해지는 상기 기설정된 기준의 상세는 후술한다.
진단 모듈(300)은, 소견 판단 모듈(200)에서 정한 가중치를 연산하고, 연산된 결과값으로부터 수면무호흡의 진단을 행한다.
진단 모듈(300)은 출력된 가중치의 연산이 가능한 계산/연산 장치로 구성될 수 있다.
또한, 진단 모듈(300)에서 진단된 수면무호흡의 진단 결과를 출력하는 출력 모듈(400)을 더 포함할 수 있다.
상기 촬영 모듈(100), 소견 판단 모듈(200), 진단 모듈(300) 및 출력 모듈(400)은 촬영 장치(캠, 카메라 등), CPU(분석 및 연산장치) 및 모니터 등을 포함하는 컴퓨터 또는, 스마트폰 등의 장치에 포함된 카메라, 분석 및 연산 장치 및 디스플레이를 통하여 일체로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도 2 내지 도 14를 더 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡의 정보제공방법을 상세히 설명한다.
먼저, 구강 내 영상이 촬영된다(S10).
상기 촬영 모듈(100)을 통하여 피진단자의 구강 내 영상을 촬영한다.
촬영 모듈(100)에 의해 촬영되는 피진단자의 구강 내 영상의 범위(관심영역)는 한정되지 않으나, 바람직하게는, 도 3에 도시된 바와 같이, 피진단자의 목젖(uvula)(2)을 중심으로 하여, 연구개(soft palate)(1), 후인두벽(posterior pharyngeal wall)(3), 혀(tongue)(4), 후편도지주(posterior pillars)(5, 6) 및 전편도지주(anterior pillar)(7, 8) 부분이, 촬영되는 영상에 포함되도록 한다.
다음, 촬영된 구강 내 영상이 기설정된 기준에 의해 소견이 판단되고, 판단된 소견에 따라 가중치가 정해진다(S20).
상기와 같이, 소견 판단 모듈(200)은, 촬영 모듈(100)에서 촬영된 영상을 후술하는 기준을 통하여 소견을 판단하고 이에 따른 가중치를 정한다.
또한, 소견 판단 모듈(200)은, 촬영된 상기 구강 내 영상의 지정된 각 부위의 영상을 통하여 판단된 소견에 따라 가중치를 정할 수 있다.
지정되는 상기 각 부위는 한정되지 않으나, 상기 관심영역으로 든 부위로서, 연구개(1), 목젖(2), 후인두벽(3), 혀(4), 후편도지주(5, 6) 중 적어도 어느 하나 이상의 부위의 영상을 분석하여 판정된 결과에 따라 가중치를 정하며, 이하, 상세히 설명한다.
도 4(a) 및 도 4(b)의 파선으로 도시한 원 부분을 참조하면, 연구개(1) 부위에 있어서, 주위 점막과 비교하여 선명하게 두드러지는 부분이 연구개(1) 부위의 모세혈관이 지나는 부위이다.
OSA 환자에서는 수면 중 상기도 음압에 의해 연구개 조직이 아래쪽으로 빨려 들어가며 코골이에 의한 마찰로 반복적인 외상을 입어 연구개 부위의 점막 부종이 흔히 관찰되며, 이러한 변화는 동맥혈 산소포화도 저하에 따른 저산소증과도 연관되는 것으로 알려져 있다.
연구개(1) 부위에 부종이 존재하게 되면, 영상에 있어서 상기한 모세혈관의 선명도가 저하되어, 이를 판단할 수 있다.
예를 들면, 도 4(a)와 같이, 연구개(1) 부위에 걸쳐 선명도 차이가 기 설정된 선명도 이상 차이가 나는 부위가 있다면 부종이 없는 것으로 판정한다.
한편, 도 4(b)와 같이, 연구개(1) 부위에서 선명도 차이가 기 설정된 선명도 미만 차이가 나는 부위가 있다면 부종이 있는 것으로 판정할 수 있다.
소견 판단 모듈(200)은, 이와 같이 판정된 결과에 따라 가중치를 정하며, 해당 연구개(1) 부위에서의 가중치는 한정되지 않으나, 예를 들면, 정상인 경우 0, 비정상인 경우 2의 가중치를 정한다.
도 5를 참조하면, 목젖(2) 부위에 있어서, 상기 연구개(1)와 유사하게, 주위 점막과 비교하여 선명하게 두드러지는 부분이 목젖(2) 부위의 모세혈관이 지나는 부위이다(도 5(a) 참조).
상술한 바와 같이 OSA 환자에서는 수면 중 상기도 음압, 코골이에 의한 진동, 동맥혈 산소포화도 저하에 따른 저산소증 등에 의해 점막 부종이 흔히 발생하며 다른 연구개 부위에 비해 목젖 부위에서 점막 부종이 더욱 두드러진다.
도 5(b)에 나타낸 바와 같이, 촬영된 상기 영상의 상기 목젖(2)의 (외측 파선부분) 면적과 모세관이 식별되지 않는 부분(붉은색 파선 부분)의 면적의 비율을 분석하고 이에 따라, 가중치를 정한다.
예를 들면, 모세관이 식별되지 않는 부분의 면적 비율이 0% 인 경우 0, 0% 초과 10% 이하인 경우 1, 10% 초과 25% 이하인 경우 1.5, 25% 초과 50% 미만인 경우 2, 50% 초과인 경우 3의 가중치가 정해진다.
또한, OSA 환자에서 인후부 조직의 점막 부종이 심해지면 점막의 주름으로 나타나게 되며, 따라서 점막 주름의 존재 여부는 OSA에 의한 인후부 조직 점막 부종의 중증도를 나타내는 지표가 된다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 목젖(2) 부위의 점막에 발생한 주름의 갯수를 통하여 가중치가 정해질 수 있다. 상기와 같은 목젖(2)의 점막 주름은 도 6에 별형상의 표식으로 표시한 바와 같이 목젖(2)의 점막이 횡방향으로 접힌 형태를 식별함으로써 갯수를 판단할 수 있다.
예를 들면, 주름이 없는 경우 0, 주름이 1개에서 3개인 경우 1, 4개에서 7개인 경우 1, 7개를 초과하는 경우 3의 가중치가 정해진다.
그리고, 도 7에 나타낸 바와 같이, 목젖(2)의 길이와 폭의 비율에 따라 상기 가중치가 정해질 수 있다.
OSA 환자에서는 수면 중 상기도의 폐쇄를 극복하고 기관지 및 폐로 공기를 흡입하기 위해 흉부와 복부의 과한 호흡 노력이 일어나고 이로 인해 상기도 내에 과도한 음압이 형성된다. 이러한 음압이 반복적으로 발생하면 점막 부종뿐만 아니라 목젖 자체를 길게 늘어지게 하는 작용을 한다.
도 7(a)에 나타낸 바와 같이, 목젖(2)의 폭을 x, 길이를 y로 하여, y/x 값이 1.5 미만인 경우 0, 1.5 이상 2.0 미만인 경우 1, 2.0 이상인 경우 2의 가중치가 정해지고, 이때, 도 7(b)의 파선 원 부분과 같이, 목젖(2) 폭과 길이 비와 상관없이 목젖(2)이 혀(4)에 닿은 경우 2의 가중치가 정해진다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 후인두벽(3)의 면적에 따라 가중치가 정해질 수 있다.
OSA 환자는 건강인에 비해 해부학적으로 좁은 인후두 구조를 가지는 경우가 많으며, 입을 벌렸을 때 혀에 의해 후인두벽이 가려져서 혀를 인위적으로 누르지 않으면 후인두벽이 잘 보이지 않는 경우가 많다.
도 8과 같이, 촬영된 영상이 후인두벽(3) 부분인, A의 면적에 따라 가중치가 정해지며, 예를 들면, 후인두벽(3)의 면적이 7cm2를 초과하는 경우 0, 7cm2 이하 3cm2을 초과하는 경우 1, 3cm2 이하인 경우 2의 가중치가 정해진다.
또한, 혀(4)와 목젖(2)의 접촉여부에 따라 가중치가 정해질 수 있다. 반복된 상기도 음압에 의해 목젖이 늘어진 경우가 아니라 인후두 공간에 비해 상대적으로 혀가 커서 입을 벌렸을 때 목젖이 혀에 닿을 수 있으므로, 이에 대한 가중치를 별도로 둔다.
도 9에 파선으로 나타낸 바와 같이, 목젖(2)이 혀(4)에 접촉하는 경우 1(도 9의 파선 원 부분), 접촉하지 않는 경우 0의 가중치를 정한다.
이 가중치는 상기한 목젖(2)의 길이와 폭의 비율에 따른 가중치와는 독립적이다. 즉, 예를 들어, 목젖(2)의 길이와 폭 비율이 1.5 이상 2.0 미만인 경우라도, 이와 별개로 목젖(2)이 혀(4)에 접촉한다면 1의 가중치가 추가로 정해진다.
그리고, 후편도지주의 우측(5) 및 좌측(6) 면적의 비율에 따라 가중치가 정해질 수 있다. OSA 환자에서 관찰되는 연구개, 목젖 등의 인후두 점막 부종은 그 정도가 심할수록 비대칭적인 양상을 보인다. 따라서, 이러한 비대칭적인 점막 부종은 양측 후편도지주의 모양의 비대칭을 유발하게 되며 이는 OSA 중증도를 판단하는 지표가 될 수 있다.
도 10은, 피진단자 기준으로, 후편도지주의 우측(5) 및 좌측(6)을 각각 R 및 L 으로 표시하였다.
후편도지주의 우측(5) 및 좌측(6)의 비율(R/L)이, 0.9를 초과하고 1.1 미만인 경우 0, 0.9 이하이거나, 1.1 이상인 경우 1의 가중치가 정해진다.
도 11은, 목젖의 형태를 모식적으로 나타낸다.
OSA 환자는 목젖(2)의 형태가 와인 저장통(barrel) 혹은 종(bell) 형태를 이루게 되며, 이를 통하여 OSA 중증도를 진단할 수 있다.
도 11(a)에 나타낸 바와 같이, 목젖(2)은 일반적으로 기저부(base)부터 첨부(tip)으로 갈수록 좁아지는 언덕 형태를 이룬다.
그러나, 도 11(b)에 나타낸 바와 같이, OSA 환자는 목젖(2)이 기저부에서 첨부로 가면서 폭이 좁아지지 않고 원기둥 형태로 보이며 이런 모양은 특히 목젖(2) 기저부의 대략 1/2 지점에서 뚜렷하게 나타난다.
또는, 도 11(c)에 나타낸 바와 같이, 목젖(2) 기저부에서 첨부로 가는 중 폭이 기저부에 비해 넓어지는 부위가 있어 전체적인 모양이 와인 저장통 모양을 보인다.
따라서, 상기한 목젖(2)의 형태에 따라 가중치가 부여될 수 있다.
도 11(a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 목젖(2)의 기저부의 폭을 a, 기저부에서 첨부 사이의 3/4 지점의 폭을 b, 그리고 기저부에서 첨부 사이의 1/2 지점의 폭을 c라 하면, 다음과 같이 가중치가 정해진다.
c/a>0.9이면 가중치 1, b=c이면 가중치 1, 그리고, c>b이면 가중치 2가 정해진다.
도 12는, 목젖(2)의 형태를 모식적으로 나타낸다.
OSA 환자는 목젖(2)의 점막에서 불규칙성이 발견되며, 이를 통하여 OSA 중증도를 진단할 수 있다.
도 12를 참조하면, 정상인 경우에는 목젖(2)의 우측면과 같이, 기저부로부터 첨부로 이어지는 점막 표면에 접하는 접선(파선)이 변곡점이 없이 매끄럽게 일정한 경향성을 보인다.
그러나, OSA 환자의 경우, 도 12에 나타낸 목젖(2)의 좌측면과 같이, 목젖(2)의 측면에 점막의 주름이 생겨 오목(concave)하게 들어가거나 볼록(convex)하게 튀어나온 요철면이 형성되며, 이러한 요철면을 따라 접선을 그었을 때 접선 기울기의 방향성이 변하는 변곡점이 관찰된다.
따라서, 목젖(2)에서 관찰되는 변곡점의 수에 따라 가중치가 부여될 수 있다.
목젖에서 관찰되는 변곡점의 수가 1개이면 1, 2~3개이면 2, 4개 이상이면 3의 가중치가 정해지며, 추가로 목젖의 점막 불규칙성이 심하여 변곡점의 관찰이 어려울 정도로 목젖의 형태를 잃은 경우에도 3의 가중치가 정해진다.
도 13은, 목젖과 연구개(1)의 색을 모식적으로 나타낸다.
OSA 환자의 경우 목젖(2)의 변색(Color change)이 나타나며, 구체적으로, 연구개(1)의 색에 비해 목젖(2)의 색이 뚜렷한 발적(redness)을 보인다.
이는, 코골이에 의한 반복적인 외상 및 저산소증에 의한 조직 손상을 시사하며, 이는 진단 영상 또는 사진에 나타나는 픽셀 수와 색정보를 통하여 진단할 수 있다.
구체적으로는, 목젖 부분의 평균적인 빨간 정도가 연구개 부분의 평균적인 빨간 정도에 비해 높은 경우 발적으로 판단될 수 있다. 예를 들어, 목젖 부분에 해당하는 픽셀의 빨간색에 해당하는 색정보의 평균값(mean value)이 연구개 부분에 해당하는 픽셀의 빨간색에 해당하는 색정보의 평균값에 비해 높은 경우 발적으로 판단될 수 있다. 일 실시예에서, 픽셀의 빨간색에 해당하는 색정보는 RGB color 시스템에서 R에 해당하는 값으로 표현할 수 있다.
또한, 목젖 부위의 빨간 정도의 표준편차(standard deviation)가 큰 경우 (예를 들어, 목젖의 가장자리는 점막하 부종에 의해 반투명한 색깔을 보이나, 중앙 부위는 발적 소견을 보이는 경우), 목젖 전체가 아닌 발적이 뚜렷한 부분(예를 들면, 빨간색에 해당하는 색정보값이 상위 20%인 픽셀들)을 연구개 전체 부분과 비교하여 빨간 정도가 높으면 발적이 있는 것으로 인정할 수 있다.
예를 들어, 해당 이미지의 color 시스템에서 각 픽셀의 빨간색에 해당하는 정보를 R값이라고 할 때, 연구개 부분 픽셀의 평균 R값을 RSP로 하고, 목젖 부분 픽셀의 평균 R값을 RUV로 하며, 목젖의 R값 상위 20% 픽셀의 평균 R값을 RUV -R로 하여, RUV / RSP > 2이면 2, RUV 값의 표준편차(Standard Deviation, S.D.)가 큰 경우에는 (예를 들어, 256 RGB system에서 S.D. of RUV > 50) RUV -R / RSP > 2이면 2의 가중치를 정할 수 있다.
도 14는 목젖, 편도지주 및 후인두벽 조직(tissue)을 포함하는 인두 부분의 모식도이다.
정상인 경우, 도 13에 나타낸 인두 부위에 관찰되는 주름(folding)은 전편도지주(anterior pillar) 부분의 주름과 후편도지주(posterior pillar) 부분에 위치하는 2개의 주름이다.
그러나, 일부 중증 OSA 환자의 경우 후편도지주 내측에 수직의 주름이 보이는 경우(점막 및 점막하 조직 포함)가 있다.
수직의 주름은 후편도 지주 내측에서 목젖(2) 기저부 폭(도 13의 파선)보다 안쪽에 치우쳐 수직 방향 위치에서 관찰되며, 이러한 별도의 주름이 관찰되는 경우, 전체 상기도 조직의 폐쇄 경향이 높아 중증의 OSA 가능성을 시사한다.
상기 수직의 주름이 좌측 또는 우측의 일측만 관찰되면 가중치 1, 양측에서 모두 관찰되면 가중치 2가 적용될 수 있다.
다음, 정해진 가중치가 연산되고, 연산 결과에 따라 수면무호흡이 진단된다(S30).
진단 모듈(300)은, 소견 판단 모듈(200)에서 정해진 가중치를 합산한 결과에 따라 수면무호흡을 진단하고, 이는 합산된 가중치를 단계별로 나누어, 수면무호흡의 정도를 단계별로 진단할 수 있다.
예를 들면, 가중치의 합이 3 미만인 경우 경증, 3 이상 8 미만인 경우 증등도, 8이상 13이하인 경우 중증으로 진단할 수 있다.
상기 소견 판단 모듈(200)에서의 정해지는 가중치의 일례를 들어 설명하면, 연구개(1)의 부종이 있고(+1), 목젖(2)의 전체 면적에서 모세관이 식별되지 않는 부분의 면적 비율이 15%(+1.5), 목젖(2)의 주름은 2개(+1), 목젖(2)의 폭과 높이 비율이 1.8(+1), 후인두 벽의 면적이 4cm2(+1)이고, 혀(4)는 목젖(2)에 접촉하지 않으며(0), 후편도지주의 우측 및 좌측의 면적 비율이 1인(0), 피진단자의 경우라면, 진단 모듈(300)에서의 연산 결과 가중치의 합은 5.5로서, 중등도로 진단하게 된다.
그리고, 상기와 같이 진단된 결과를 출력 모듈(400)을 통하여 출력할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기한 진단 장치를 상기와 같이, 컴퓨터 또는, 스마트폰 등의 장치하고, 이에 포함된 구성을 상기한 정보제공방법에 따라 수행되도록 하는 기록매체에 저장된 프로그램 또는 어플리케이션으로 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치 및 정보제공방법에 의하면, 간단한 구성으로서 구강 내 영상을 분석하여 간편하면서도 신뢰도 높은 수면무호흡의 조기 진단이 가능하다는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100: 촬영 모듈
200: 소견 판단 모듈
300: 진단 모듈
400: 출력 모듈

Claims (16)

  1. 구강 내 영상을 촬영하는 촬영 모듈(100);
    상기 촬영 모듈(100)에서 촬영된 상기 구강 내 영상에 포함된 정보를 직접 분석하는 영상 분석 장치를 구비하며, 상기 촬영된 구강 내 영상의 정보를 기설정된 기준으로 소견을 판단하고, 판단된 소견에 따라 가중치를 정하는 소견 판단 모듈(200); 및
    상기 소견 판단 모듈(200)에서 정해진 가중치를 연산하고, 연산된 결과에 따라 수면무호흡의 정도를 단계별로 나타내는 진단을 행하는 진단 모듈(300);을 포함하는,
    구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소견 판단 모듈(200)은, 촬영된 상기 구강 내 영상의 지정된 각 부위의 영상을 기설정된 기준으로 소견을 판단하고, 판단된 소견에 따라 가중치를 정하며,
    지정된 상기 각 부위는, 연구개(soft palate), 목젖(uvula), 후인두벽(posterior pharyngeal wall), 혀(tongue), 후편도지주(posterior pillars) 중 어느 하나 이상을 포함하는,
    구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기설정된 기준은, 촬영된 상기 영상의 상기 연구개 점막의 모세관 선명도에 따른 것인,
    구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 기설정된 기준은, 촬영된 상기 영상의 상기 목젖의 전체 면적과 모세관이 식별되지 않는 면적의 비율에 따른 것인,
    구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 기설정된 기준은, 촬영된 상기 영상의 상기 목젖 점막의 주름 갯수에 따른 것인,
    구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 기설정된 기준은, 촬영된 상기 영상의 상기 목젖의 길이와 폭의 비율에 따른 것인,
    구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 기설정된 기준은, 촬영된 상기 영상의 상기 후인두벽의 면적에 따른 것인,
    구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 기설정된 기준은, 촬영된 상기 영상의 상기 혀와 상기 목젖의 접촉여부에 따른 것인,
    구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 기설정된 기준은, 촬영된 상기 영상의 상기 후편도지주의 좌측 및 우측 면적의 비율에 따른 것인,
    구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 기설정된 기준은, 촬영된 상기 영상의 상기 목젖의 기저부 및 기저부와 첨부 사이의 소정 지점의 폭의 비율에 따른 것인,
    구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 기설정된 기준은, 촬영된 상기 영상의 상기 목젖 표면에 접하는 접선의 변곡점 갯수에 따른 것인,
    구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 기설정된 기준은, 촬영된 상기 영상의 상기 목젖과 상기 연구개의 색깔 차이에 따른 것인,
    구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 기설정된 기준은, 촬영된 상기 영상의 상기 후편도지주 내측에 위치하는 수직 주름의 갯수에 따른 것인,
    구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진단 모듈(300)은 상기 연산 결과에 따라, 수면무호흡을 중증도별로 진단하는,
    구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡 진단장치.
  15. (a) 구강 내 영상이 촬영되는 단계;
    (b) 촬영된 상기 구강 내 영상이, 상기 촬영된 영상에 포함된 정보를 직접 분석하는 제 1 항에 따른 진단장치의 영상 분석 장치에서 기설정된 기준에 의해 분석되어, 가중치가 정해지는 단계; 및
    (c) 정해진 가중치가 연산되고, 연산 결과에 따라 수면무호흡의 정도가 단계별로 판단되는 단계:를 포함하는,
    구강 내 영상 기반 폐쇄성 수면무호흡의 정보제공방법.
  16. 제 15 항에 기재된 정보제공방법을 실행시키는 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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