KR102185662B1

KR102185662B1 - 10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법

Info

Publication number: KR102185662B1
Application number: KR1020190012493A
Authority: KR
Inventors: 민대규; 빈준길; 김동현
Original assignee: 뉴로핏 주식회사
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2020-12-02
Also published as: US11941839B2; US20210350571A1; JP7263526B2; EP3910594A1; WO2020159051A1; JP2022519520A; EP3910594A4; KR20200094988A

Abstract

컴퓨터에 의해 수행되는 10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법이 제공된다. 상기 방법은 대상체의 두상 영상을 획득하는 단계, 사용자로부터 상기 두상 영상에 기초하여 적어도 4개의 기준점을 입력받는 단계, 상기 적어도 4개의 기준점을 기초로 상기 두상 영상에서의 중심 좌표를 산출하는 단계, 및 상기 중심 좌표를 기초로 10-20 시스템 기반의 위치 정보를 제공하는 단계를 포함한다.

Description

10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법{METHOD FOR PROVIDING POSITION INFORMATION BASED ON 10-20 SYSTEM}

본 발명은 10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법에 관한 것이다.

전기적 뇌자극은 전극을 머리 안 혹은, 밖에 부착시키고 전류를 흐르게 하여 최종적으로 뇌에 전류를 인가하는 방법을 말한다. 전기적 뇌자극은 간단하게 시술할 수 있는 비침습적 치료방법으로서, 자극을 가하는 위치 및 자극의 종류에 따라 다양한 뇌질환을 치료하는 데 널리 이용되고 있다.

또한, 대상체의 뇌 활동에 따른 전기활동을 측정할 수 있는 뇌파검사(Electroencephalogram, EEG)도 마찬가지로 신경과 및 신경정신과 치료에 널리 이용되고 있다.

전기적 뇌자극과 EEG 뇌파검사는 모두 비침습적 검사 및 치료방법으로서, 간단하게 시술할 수 있다는 장점이 있다. 하지만, 사람마다 뇌 구조와 두상의 모양이 상이하므로, 의사가 정확한 위치에 패치(예컨대, 전극)를 부착하여 시술하기 어려운 문제점이 있는 바, 사람마다 상이한 두상의 모양을 반영하여 정확한 위치에 패치를 부착할 수 있는 방법이 필요하다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터에 의해 수행되는 10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법은, 대상체의 두상 영상을 획득하는 단계, 사용자로부터 상기 두상 영상에 기초하여 적어도 4개의 기준점을 입력받는 단계, 상기 적어도 4개의 기준점을 기초로 상기 두상 영상에서의 중심 좌표를 산출하는 단계, 및 상기 중심 좌표를 기초로 10-20 시스템 기반의 위치 정보를 제공하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 적어도 4개의 기준점을 입력받는 단계는, 상기 두상 영상에 포함된 두상의 앞, 뒤, 좌, 우의 기준점을 입력받을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 두상 영상에서의 중심 좌표를 산출하는 단계는, 상기 두상의 앞, 뒤, 좌, 우의 기준점이 교차하는 지점을 상기 중심 좌표로 산출할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 10-20 시스템 기반의 위치 정보를 제공하는 단계는, 상기 중심 좌표를 기초로 상기 두상의 앞, 뒤의 기준점을 연결한 제1 연결선과 상기 두상의 좌, 우의 기준점을 연결한 제2 연결선 상의 거리 정보를 이용하여 상기 10-20 시스템의 좌표계를 도출하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 두상 영상에서 상기 대상체의 두상에 부착할 전극의 위치를 설정하는 단계를 더 포함하며, 상기 10-20 시스템 기반의 위치 정보를 제공하는 단계는, 상기 10-20 시스템의 좌표계를 기초로 상기 설정된 전극의 위치 정보를 제공하되, 상기 전극이 위치한 지점에서 연장되어 상기 제1 연결선 상에 위치하는 제1 지점 또는 상기 전극이 위치한 지점에서 연장되어 상기 제2 연결선 상에 위치하는 제2 지점을 기초로 상기 전극의 위치 정보를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전극의 위치 정보를 산출하는 단계는, 상기 중심 좌표 및 상기 제1 지점 사이의 측지선(geodesic line)을 기반으로 상기 전극의 제1 거리를 도출하는 단계, 상기 제1 지점 및 상기 전극이 위치한 지점 사이의 측지선을 기반으로 상기 전극의 제2 거리를 도출하는 단계, 및 상기 전극의 제1 거리 및 상기 전극의 제2 거리를 기반으로 상기 10-20 시스템의 좌표계 상에서의 상기 전극의 위치 정보를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전극의 위치 정보를 산출하는 단계는, 상기 중심 좌표 및 상기 제2 지점 사이의 측지선(geodesic line)을 기반으로 상기 전극의 제1 거리를 도출하는 단계, 상기 제2 지점 및 상기 전극이 위치한 지점 사이의 측지선을 기반으로 상기 전극의 제2 거리를 도출하는 단계, 및 상기 전극의 제1 거리 및 상기 전극의 제2 거리를 기반으로 상기 10-20 시스템의 좌표계 상에서의 상기 전극의 위치 정보를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 10-20 시스템 기반의 위치 정보를 기초로 상기 대상체의 두상에서 전기적 자극을 가할 최적자극의 위치 정보를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 최적자극의 위치 정보를 제공하는 단계는, 상기 10-20 시스템에서 제공하는 복수의 자극 위치를 기반으로 상기 복수의 자극 위치에 대한 자극결과를 시뮬레이션하는 단계, 상기 시뮬레이션된 자극 결과를 이용하여 상기 복수의 자극 위치 사이의 선형 관계를 도출하는 단계, 및 상기 선형 관계를 기초로 상기 최적자극의 위치 정보를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 복수의 자극 위치에 대한 자극결과를 시뮬레이션하는 단계는, 상기 복수의 자극 위치 중 하나의 레퍼런스 자극 위치를 설정하는 단계, 및 상기 레퍼런스 자극 위치와 상기 복수의 자극 위치 중 상기 레퍼런스 자극 위치를 제외한 다른 자극 위치 각각 간의 자극 쌍에 대한 자극결과를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 복수의 자극 위치 사이의 선형 관계를 도출하는 단계는, 상기 자극 쌍에 대한 자극결과로부터 임의의 자극조건 하에서 특정한 자극을 인가함에 따라 출력되는 전계(Electric field) 사이의 선형 관계를 도출할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 최적자극의 위치 정보를 제공하는 단계는, 상기 선형 관계를 기초로 원하는 자극조건에 따른 상기 최적자극의 위치 정보를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터프로그램은 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 상기 10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법을 수행할 수 있도록 컴퓨터에서 독출가능한 기록매체에 저장된다.

본 발명에 따르면, 각 대상체에 대해 촬영한 의료영상을 획득하여 이를 기초로 해당 대상체에 대한 10-20 시스템을 도출하므로, 각 개별 환자마다 상이한 뇌 구조와 두상 모양을 반영한 좌표 정보를 제공할 수 있다. 또한, 10-20 시스템을 통해 각 개별 환자마다 정확한 전극 위치 정보를 제공할 수 있으므로, 뇌자극 시술 시에 시술 효과를 향상시킬 수 있다. 또한 10-20 시스템을 이용함으로써 표준화된 위치 정보를 제공받을 수 있고 이를 통해 시각적으로 용이하게 파악할 수 있다.

본 발명에 따르면, 10-20 시스템을 이용함으로써 최적자극 위치를 계산함에 있어서 기존 방법에 비해 계산량을 줄일 수 있다. 또한 10-20 시스템의 좌표계 상에 최적자극 위치를 도시함으로써 의료진들이 해당 위치를 파악하기 효과적이고 정확한 위치에 전극을 부착할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체의 두상 영상을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 사용자가 두상 영상에서 4개의 기준점(예: Nasion, Inion, Left ear, Right ear)을 설정한 결과를 예시로서 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 도출된 10-20 시스템의 일례를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 두상 영상에서 전극의 위치를 설정한 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 10-20 시스템을 기반으로 전극의 위치 정보를 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 10-20 시스템 기반의 최적자극 위치 정보를 제공하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 10-20 시스템에서 제공하는 복수의 자극 위치를 기반으로 자극결과를 시뮬레이션하는 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 기존의 전기적 뇌자극법에서 최적자극 위치를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 10-20 시스템의 좌표계를 이용하여 도출된 최적자극 위치 정보를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법을 수행하는 장치(400)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 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 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 1에 도시된 방법은 컴퓨터에 의하여 수행되는 단계들을 시계열적으로 도시한 것이다. 본 명세서에서 컴퓨터는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치를 포괄하는 의미로 사용된다.

도 1을 참조하면, 컴퓨터는 대상체의 두상 영상을 획득할 수 있다(S100).

여기서, 대상체(object)는 사람 또는 동물, 또는 사람의 일부 또는 동물의 일부를 포함할 수 있다.

두상 영상은 대상체의 뇌를 포함하는 머리 부분을 촬영한 의료영상을 말하며, 예를 들어 의료영상 촬영장비로 촬영한 컴퓨터 단층촬영(Computed Tomography; CT) 영상, 자기공명 영상(Magnetic Resonance Imaging; MRI), 양전자 단층촬영(Positron Emission Tomography; PET) 영상 등을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 컴퓨터는 CT, MRI, PET 등의 대상체의 두상 영상을 획득하고, 획득된 두상 영상을 기반으로 3차원 렌더링을 수행하여 3차원 모델링된 두상 영상을 생성할 수 있다. 컴퓨터는 3차원 모델링된 두상 영상을 축(axial), 시상면(sagittal), 또는 관상면(coronal) 방향으로 디스플레이할 수 있다. 일례로, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체의 두상 영상을 도시한 도면이다.

컴퓨터는 사용자로부터 두상 영상에 기초하여 적어도 4개의 기준점을 입력받을 수 있다(S110).

일 실시예에서, 컴퓨터는 화면 상에 디스플레이된 두상 영상에서 두상의 앞, 뒤, 좌, 우에 해당하는 기준점을 사용자로부터 입력받을 수 있다. 예를 들어, 두상의 앞쪽 기준점은 비근(Nasion), 두상의 뒤쪽 기준점은 후두극(Inion), 두상의 좌측 기준점은 좌측 귀(Left ear), 두상의 우측 기준점은 우측 귀(Right ear)일 수 있다. 일례로, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 사용자가 두상 영상에서 4개의 기준점(예: Nasion, Inion, Left ear, Right ear)을 설정한 결과를 예시로서 나타낸 것이다.

컴퓨터는 적어도 4개의 기준점을 기초로 두상 영상에서의 중심 좌표를 산출할 수 있다(S120).

일 실시예에서, 컴퓨터는 두상 영상에서 사용자로부터 입력받은 두상의 앞, 뒤, 좌, 우 기준점이 교차하는 지점을 중심 좌표로 산출할 수 있다.

컴퓨터는 중심 좌표를 기초로 10-20 시스템 기반의 위치 정보를 제공할 수 있다(S130).

일 실시예에서, 컴퓨터는 중심 좌표를 기준으로 두상의 앞 및 뒤 기준점을 연결한 제1 연결선과 두상의 좌 및 우 기준점을 연결한 제2 연결선 상의 거리 정보를 이용하여 10-20 시스템의 좌표계를 도출할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터는 중심 좌표를 기준으로 제1 연결선 및 제2 연결선을 각각 10% 또는 20% 거리를 두고 분할한 위치를 갖도록 10-20 시스템의 좌표계를 도출할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 도출된 10-20 시스템의 일례를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 컴퓨터는 앞, 뒤, 좌, 우의 4개의 기준점을 기준으로 하여 연결된 제1 연결선 및 제2 연결선의 교차 지점을 중심 좌표(Cz)로 설정한다. 이후, 컴퓨터는 중심 좌표(Cz)를 기초로 제1 연결선 및 제2 연결선을 분할하되, 제1 연결선 및 제2 연결선 상에 위치한 각 분할 지점의 거리(즉, 인접하는 두 지점 사이의 거리)가 각각 10% 또는 20%가 되도록 분할하고, 분할된 각 분할 지점을 중심 좌표(Cz)를 중심으로 연결하여 동심원을 긋는다. 그리고, 동심원의 길이를 측정하여 그 동심원 상에서의 각 지점이 10% 또는 20%의 거리에 위치할 수 있도록 동심원을 분할한다. 컴퓨터는 최종적으로 도 4에 도시된 것과 같은 10-20 시스템의 좌표계를 도출할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상술한 것과 같이 10-20 시스템 기반의 좌표계를 도출함에 따라, 대상체의 두상 영상에서 전극을 배치하기 위한 위치를 파악하는데 효과적일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 컴퓨터는 두상 영상을 이용하여 대상체의 두상(즉, 두피 표면)에 부착할 전극의 위치를 설정하고, 10-20 시스템의 좌표계를 기초로 상기 설정된 전극의 위치 정보를 제공할 수 있다.

예를 들어, 컴퓨터는 대상체의 두상 영상을 화면을 통해 디스플레이하고, 사용자로부터 대상체의 두상에 부착할 전극의 위치를 디스플레이된 두상 영상을 통해 입력받을 수 있다. 또는 컴퓨터는 대상체의 질환에 따라 임상적 또는 이론적 근거에 기반하여 정해진 전극의 위치를 두상 영상 상에 표시할 수도 있고, 대상체에 부착할 전극의 최적위치를 획득하기 위해 시뮬레이션한 결과를 전극의 위치로 설정할 수도 있다. 일례로, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 두상 영상에서 전극의 위치(100)를 설정한 예시를 나타낸 도면이다.

이후, 컴퓨터는 단계 S100~S130에 따라 도출된 10-20 시스템의 좌표계에서 상기 설정된 전극의 위치 정보(즉, 좌표 정보)를 산출할 수 있다. 일 실시예로, 컴퓨터는 상기 설정된 전극이 위치한 지점에서 연장되어 제1 연결선(즉, 두상의 앞 및 뒤 기준점을 연결한 선) 상에 위치하는 제1 지점 또는 상기 설정된 전극이 위치한 지점에서 연장되어 제2 연결선(즉, 두상의 좌 및 우 기준점을 연결한 선) 상에 위치하는 제2 지점을 기초로 전극의 위치 정보를 산출할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 10-20 시스템을 기반으로 전극의 위치 정보를 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, 컴퓨터는 중심 좌표(Cz) 및 제2 지점(R1) 사이의 측지선(geodesic line)을 기반으로 전극의 제1 거리(D₁)를 도출할 수 있다.

여기서, 제2 지점(R1)은 전극이 위치한 지점(100)에서 연장되어 제2 연결선(120) 상에 위치하는 지점이다. 예를 들어 전극이 위치한 지점(100)에서 제1 연결선(110)과 평행한 선을 긋고 이 선이 제2 연결선(120)과 만나는 지점을 제2 지점(R1)이라 한다.

측지선은 공간의 2점을 잇는 곡선 중에서 거리가 짧은 것을 말하는 것으로서, 중심 좌표(Cz) 및 제2 지점(R1) 사이의 두상 표면을 따라 생성할 수 있는 최단 경로를 가지는 선을 말한다.

컴퓨터는 제2 지점(R1) 및 전극이 위치한 지점(100) 사이의 측지선을 기반으로 전극의 제2 거리(D₂)를 도출할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터는 제2 지점(R1)에서 제1 연결선(110)과 평행한 측지선을 긋고, 제2 지점(R1)과 전극이 위치한 지점(100)까지의 측지선 상에서 거리를 제2 거리(D₂)로 산출할 수 있다.

컴퓨터는 제1 거리(D₁) 및 제2 거리(D₂)를 기반으로 10-20 시스템의 좌표계 상에서 전극이 위치한 지점(100)의 위치 정보를 산출할 수 있다.

도 6에서는 전극의 위치를 산출함에 있어서 제2 연결선 상에 위치하는 제2 지점을 기준으로 설명하였으나, 이와 유사한 방식으로 제1 연결선 상에 위치하는 제1 지점을 기준으로 전극의 위치를 산출할 수도 있다. 일 실시예로, 컴퓨터는 중심 좌표 및 제1 지점 사이의 측지선을 기반으로 전극의 제1 거리를 도출하고, 제1 지점 및 전극이 위치한 지점 사이의 측지선을 기반으로 전극의 제2 거리를 도출할 수 있다. 그리고 컴퓨터는 전극의 제1 거리 및 제2 거리를 기반으로 10-20 시스템의 좌표계 상에서 전극의 위치 정보를 산출할 수 있다.

또한 본 발명에서는, 컴퓨터가 상술한 바와 같이 10-20 시스템의 좌표계 상에서 전극의 위치 정보를 산출하고, 이를 도 4에 도시된 것과 같은 10-20 시스템에서 가이드하는 영상을 디스플레이할 수 있다.

또한 본 발명에서는, 컴퓨터가 상술한 바와 같은 10-20 시스템의 좌표계를 이용하여 대상체의 두상에서 전기적 자극을 가할 최적자극의 위치 정보를 제공할 수 있다. 이에 대한 상세한 과정은 이하에서 설명하도록 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 10-20 시스템 기반의 최적자극 위치 정보를 제공하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 7에 도시된 방법은 컴퓨터에 의하여 수행되는 단계들을 시계열적으로 도시한 것이다. 본 명세서에서 컴퓨터는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치를 포괄하는 의미로 사용된다.

먼저 컴퓨터는 도 1에서 설명한 단계 S100~S130에 따라 10-20 시스템을 도출할 수 있다. 즉, 컴퓨터는 대상체의 두상 영상을 기초로 도출된 10-20 시스템을 이용하여 후술할 단계 S200~S220을 수행할 수 있다.

도 7을 참조하면, 컴퓨터는 10-20 시스템에서 제공하는 복수의 자극 위치를 기반으로 복수의 자극 위치에 대한 자극 결과를 시뮬레이션할 수 있다(S200).

기존의 전기적 뇌자극법에서 최적의 자극을 가하기 위한 전극의 위치를 산출하는 과정은, 최적 자극을 가할 수 있는 전극의 쌍을 획득하기 위해 대상체의 두상에 전극을 부착할 수 있는 모든 위치를 대상으로 각 위치별로 전극의 쌍이 가능한 모든 조합에 대해 시뮬레이션을 수행하였다. 이 경우, 대상체의 두상에 전극을 부착할 수 있는 모든 위치를 대상으로 모든 가능한 조합에 대해 연산을 수행해야하므로, 연산량이 크고 연산 결과를 획득하는데 너무 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에서는 10-20 시스템에서 제공하는 자극 위치(즉, 전극을 부착할 위치)를 이용하여 자극 결과를 시뮬레이션한다. 실시예에 따라, 10-20 시스템은 10-20 시스템에 따라 기설정된 자극 위치(즉, 전극을 부착할 위치)의 개수에 기초하여 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 예를 들어, 기설정된 자극 위치의 개수는 10-20 시스템에 따라 상이하게 설정될 수 있으며, 예컨대 16, 18, 32, 34, 64, 128, 또는 256개 등의 자극 위치를 제공한다. 따라서, 컴퓨터는 10-20 시스템에서 제공하는 기설정된 개수(예: 16, 18, 32, 34, 64, 128, 또는 256개 등)의 자극 위치를 기반으로 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에서는 10-20 시스템에서 제공하는 자극 위치의 개수 이하로 자극 결과를 시뮬레이션하는 방식(후술하도록 함)을 제공하므로, 각 위치별로 모든 가능한 조합에 대해 시뮬레이션하는 기존 방식과는 달리, 연산량이 줄어들어 빠르게 결과를 획득할 수 있다.

일 실시예로, 컴퓨터는 10-20 시스템에서 제공하는 복수의 자극 위치 중 하나의 위치를 레퍼런스 자극 위치로 설정할 수 있다. 이후, 컴퓨터는 레퍼런스 자극 위치를 고정하고, 이를 기준으로 복수의 자극 위치 중 레퍼런스 자극 위치를 제외한 나머지 다른 자극 위치들을 변경하면서 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 즉, 컴퓨터는 10-20 시스템에서 제공하는 복수의 자극 위치 중 레퍼런스 자극 위치를 제외한 나머지 다른 자극 위치 각각과 하나의 레퍼런스 자극 위치 간의 자극 쌍을 구성하고, 각 자극 쌍에 대해 시뮬레이션을 수행하여 자극결과를 획득할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 10-20 시스템에서 제공하는 복수의 자극 위치를 기반으로 자극결과를 시뮬레이션하는 일례를 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 컴퓨터는 대상체의 두상 영상을 기반으로 10-20 시스템의 좌표계를 산출할 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바에 따르면, 10-20 시스템은 120개의 자극 위치를 나타내는 좌표계로 구성될 수 있다. 이때, 120개의 자극 위치 중에서 레퍼런스 자극 위치(200)를 설정하고, 설정된 레퍼런스 자극 위치(200)와 119개의 나머지 다른 자극 위치(210)(즉, 120개의 자극 위치 중 레퍼런스 자극 위치(200)를 제외한 나머지 위치) 각각을 자극 위치 쌍으로 구성하여 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 예컨대, 레퍼런스 자극 위치(200)와 119개의 나머지 다른 자극 위치(210) 중 제1 자극 위치(211)를 하나의 자극 위치 쌍으로 구성하고, 이 자극 위치 쌍에 대해 시뮬레이션을 수행하여 자극결과를 산출할 수 있다. 즉, 컴퓨터는 하나의 레퍼런스 자극 위치(200)와 이와 쌍을 이루는 119개의 자극 위치에 대해서 시뮬레이션을 수행하게 된다. 이외의 자극 위치 쌍에 대한 자극결과는, 레퍼런스 자극 위치(200)와 이와 쌍을 이루는 119개의 자극 위치에 대한 시뮬레이션 결과를 이용하여 산출될 수 있다. 예컨대, 레퍼런스 자극 위치가 1번 자극 위치인 경우, 3번 자극 위치와 5번 자극 위치의 자극 쌍에 대한 자극결과는 1번 레퍼런스 자극 위치 및 3번 자극 위치의 자극 쌍과, 1번 레퍼런스 자극 위치 및 5번 자극 위치의 자극 쌍에 대한 각각의 결과를 이용하여 산출될 수 있다. 따라서, 도 8에 도시된 것과 같이 120개의 자극 위치를 가지는 10-20 시스템의 좌표계를 이용하면 총 119번의 시뮬레이션을 수행하면 된다.

다시 도 7을 참조하면, 컴퓨터는 단계 S200에 따라 시뮬레이션된 자극 결과를 이용하여 10-20 시스템에서 제공하는 복수의 자극 위치 사이의 선형 관계를 도출할 수 있다(S210).

시뮬레이션을 통해 획득된 자극 결과(예를 들어, 도 8에 도시된 바에 따르면 119개의 자극 결과)는 선형적 특성이 있고, 이러한 선형적 특성을 이용하면 선형 방정식을 도출할 수 있다. 일례로, 자극으로 인한 전계(Electric field)와 전류밀도(예를 들어, 도 8에 도시된 바에 따르면 119개의 자극 결과)는 서로 선형적 관계가 있으며, 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

여기서, E(C1_a, C2_b)는 전극 C1과 C2에 각각 a와 b의 전류를 인가하였을 때의 뇌의 전류분포를 나타낸 것이다.

수학식 1과 같은 선형 관계를 이용하면, Ax = b 와 같은 형태의 선형 방정식을 도출할 수 있다. 여기서, x = (전극에 가하는 전류의 양), b = (전계값, 1)일 수 있으며, 이때 x를 조절하여 원하는 b 값, 즉 전계값을 선형적으로 구할 수 있다.

상기와 같은 전계와 전류밀도 간의 선형적 특성을 최적자극의 위치를 산출하는데 적용할 수 있다. 여기서, 최적자극이란 다양한 임상적 또는 이론적 연구에 의해 얻어진 특정 질환의 환자에게 적합한 자극영역에 대해 주어진 조건 하(예컨대, 전극을 위치시킬 수 있는 영역, 전극의 출력 등)에서 최대의 효율로 자극을 가하는 것을 말한다. 이는 주어진 조건에 따른 결과를 획득하는 것이 아니라, 원하는 결과를 얻기 위한 조건을 찾는 역문제의 해를 찾는 방법과 유사하며, 수치적 최적화 방법을 사용할 수 있다. 상술한 최대의 효율로 자극을 가한다는 의미는 실제 전자기적 의미로 해석하면 원하는 영역에서의 전계(Electric field)가 최대가 되는 자극조건을 말하는 것으로, 이러한 자극조건을 얻기 위해서 먼저 단계 S200에서 수행한 시뮬레이션 결과로부터 선형 관계를 도출할 수 있다.

일 실시예로, 컴퓨터는 단계 S200에서 수행한 시뮬레이션을 통해 획득한 각 자극 쌍에 대한 자극결과로부터 임의의 자극조건 하에서 특정한 자극을 인가함에 따라 출력되는 전계 사이의 선형 관계를 도출할 수 있으며, 예를 들어 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. 수학식 2는 임의의 자극조건(m)과 기본 단위자극의 세기(B)에 ∝배만큼의 자극 인가 시에 출력되는 전계(E) 사이의 관계를 정의한 것이다.

수학식 2에 따라 최종적으로 얻을 수 있는 전계(E)는 자극의 기본단위자극세기(B)와 기본단위자극세기 대비 실자극의 비율(∝)의 곱과 같으며, 이러한 방법으로 다양한 자극 위치에서의 자극조합에 대하여 자극을 가할 경우 자극조건이 다른 두 자극에 대한 선형 관계는 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.

컴퓨터는 각기 다른 자극조건의 조합과 이러한 자극조건에 따른 자극의 인가 시에 출력되는 전계 사이의 선형 관계를 수학식 3에서와 같이 도출할 수 있다. 이에 따라, 컴퓨터는 최종적으로 다양한 자극조건들과 원하는 자극세기에 대한 선형 연립방정식을 구할 수 있기 때문에 수치적 최적화를 이용하여 원하는 자극 위치에 최대 자극을 가할 수 있는 자극조건을 얻을 수 있다. 이때 사용되는 방법으로는 최소자승법(least square method), 가중최소자승법(weighted least square method), 또는 L1 norm constrained 방법 등을 적용할 수 있다.

컴퓨터는 단계 S210에 따라 도출된 선형 관계를 기초로 최적자극의 위치 정보를 제공할 수 있다(S220).

일 실시예로, 컴퓨터는 수학식 3에서와 같은 선형 관계를 이용하여, 대상체의 두상에 가할 전기적 자극에 대한 원하는 조건(예컨대, 전극 위치, 전극의 출력 등)을 획득함에 따라 역으로 원하는 결과를 알 수 있으므로, 전기적 자극을 가할 최적자극 위치를 10-20 시스템의 좌표계를 통해 제공할 수 있다.

도 9는 기존의 전기적 뇌자극법에서 최적자극 위치를 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 10-20 시스템의 좌표계를 이용하여 도출된 최적자극 위치 정보를 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 기존의 전기적 뇌자극법에서는 최적자극 위치를 제공함에 있어서 단순히 대상체의 두상에서 전극의 위치 쌍을 (x, y, z) 형식으로 표시한다. 따라서 대상체에게 전극을 부착하고 뇌자극을 시술하는 의료진들은 두상 영상 상에서 (x, y, z)라는 추상적인 위치만을 이용하여 전극을 부착할 수 밖에 없어서, 해당 위치를 정확하게 파악하기 힘들고 이를 통해서 실제 대상체의 두상에 전극을 부착함에 있어서도 해당 위치를 찾기 힘들다.

반면에, 본 발명의 일 실시예에 따라 도출된 10-20 시스템의 좌표계 상에서 제공되는 최적자극 위치 정보(300, 310)는 도 10에 도시된 것처럼 표준화된 좌표계를 이용하여 가이드할 수 있다. 따라서, 의료진들은 10-20 시스템의 좌표계 상에 가이드된 최적자극 위치(300, 310)를 파악하기 용이하고, 또한 실제로 대상체에게 전극을 부착함에 있어서도 정확한 최적자극 위치(300, 310)를 찾아서 뇌자극 시술을 행할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 각 대상체마다(즉, 개별 환자마다) 뇌 구조와 두상 모양이 다르더라도, 각 대상체에 대해 촬영한 의료영상을 획득하여 이를 기초로 해당 대상체에 대한 10-20 시스템을 도출한다. 따라서, 본 발명에 따른 10-20 시스템은 각 개별 환자마다 상이한 뇌 구조와 두상 모양을 반영한 좌표 정보를 제공하므로, 각 개별 환자마다 보다 정확한 전극 위치 정보를 제공할 수 있다. 또한 의료진들은 이러한 10-20 시스템을 통해 정확한 전극 위치 정보를 파악할 수 있으므로, 해당 환자에게 뇌자극 시술을 수행함에 있어서 시술 효과를 향상시킬 수 있다. 또한, 의료진들은 10-20 시스템을 이용함으로써 대상체의 두상에서 전기적 자극을 가할 위치를 획득함에 있어서 표준화된 위치 정보를 제공받을 수 있고 이를 통해 시각적으로 용이하게 파악할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 10-20 시스템을 이용함으로써 대상체의 두상에 가할 최적자극 위치를 산출함에 있어서 계산량을 줄일 수 있고 이를 통해 빠른 결과를 도출할 수 있다. 또한, 10-20 시스템의 좌표계 상에 최적자극 위치를 도시함으로써 의료진들이 해당 위치를 파악하기 효과적이고 정확한 위치에 전극을 부착할 수 있다. 이에 따라 시술의 효과도 향상될 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법을 수행하는 장치(400)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 11을 참조하면, 프로세서(410)는 하나 이상의 코어(core, 미도시) 및 그래픽 처리부(미도시) 및/또는 다른 구성 요소와 신호를 송수신하는 연결 통로(예를 들어, 버스(bus) 등)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 프로세서(410)는 메모리(420)에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 도 1 내지 도 10과 관련하여 설명된 10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법을 수행한다.

예를 들어, 프로세서(410)는 메모리(420)에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써 대상체의 두상 영상을 획득하고, 사용자로부터 상기 두상 영상에 기초하여 적어도 4개의 기준점을 입력받고, 상기 적어도 4개의 기준점을 기초로 상기 두상 영상에서의 중심 좌표를 산출하고, 상기 중심 좌표를 기초로 10-20 시스템 기반의 위치 정보를 제공할 수 있다.

한편, 프로세서(410)는 프로세서(410) 내부에서 처리되는 신호(또는, 데이터)를 일시적 및/또는 영구적으로 저장하는 램(RAM: Random Access Memory, 미도시) 및 롬(ROM: Read-Only Memory, 미도시)을 더 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(410)는 그래픽 처리부, 램 및 롬 중 적어도 하나를 포함하는 시스템온칩(SoC: system on chip) 형태로 구현될 수 있다.

메모리(420)에는 프로세서(410)의 처리 및 제어를 위한 프로그램들(하나 이상의 인스트럭션들)을 저장할 수 있다. 메모리(420)에 저장된 프로그램들은 기능에 따라 복수 개의 모듈들로 구분될 수 있다.

이상에서 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법은, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다.

본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims

컴퓨터에 의해 수행되는 10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법에 있어서,
대상체의 두상 영상을 획득하는 단계;
사용자로부터 상기 두상 영상에 기초하여 적어도 4개의 기준점을 입력받는 단계;
상기 적어도 4개의 기준점을 기초로 상기 두상 영상에서의 중심 좌표를 산출하는 단계; 및
상기 중심 좌표를 기초로 10-20 시스템 기반의 위치 정보를 제공하는 단계를 포함하되,
상기 두상 영상에서 상기 대상체의 두상에 부착할 전극의 위치를 설정하는 단계를 더 포함하며,
상기 10-20 시스템 기반의 위치 정보를 제공하는 단계는,
상기 10-20 시스템의 좌표계를 기초로 상기 설정된 전극의 위치 정보를 제공하되,
상기 전극이 위치한 지점에서 연장되어 상기 두상의 앞, 뒤의 기준점을 연결한 제1 연결선 상에 위치하는 제1 지점과 상기 중심 좌표 사이의 제1 측지선(geodesic line) 또는 상기 전극이 위치한 지점에서 연장되어 상기 두상의 좌, 우의 기준점을 연결한 제2 연결선 상에 위치하는 제2 지점과 상기 중심 좌표 사이의 제2 측지선을 기반으로 상기 전극의 위치 정보를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 두상 영상에서의 중심 좌표를 산출하는 단계는,
상기 두상의 앞, 뒤, 좌, 우의 기준점이 교차하는 지점을 상기 중심 좌표로 산출하는 것을 특징으로 하는 10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 전극의 위치 정보를 산출하는 단계는,
상기 중심 좌표 및 상기 제1 지점 사이의 상기 제1 측지선을 기반으로 상기 전극의 제1 거리를 도출하는 단계;
상기 제1 지점 및 상기 전극이 위치한 지점 사이의 제3 측지선을 기반으로 상기 전극의 제2 거리를 도출하는 단계; 및
상기 전극의 제1 거리 및 상기 전극의 제2 거리를 기반으로 상기 10-20 시스템의 좌표계 상에서의 상기 전극의 위치 정보를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법.
제1항에 있어서,
상기 전극의 위치 정보를 산출하는 단계는,
상기 중심 좌표 및 상기 제2 지점 사이의 상기 제2 측지선을 기반으로 상기 전극의 제1 거리를 도출하는 단계;
상기 제2 지점 및 상기 전극이 위치한 지점 사이의 제3 측지선을 기반으로 상기 전극의 제2 거리를 도출하는 단계; 및
상기 전극의 제1 거리 및 상기 전극의 제2 거리를 기반으로 상기 10-20 시스템의 좌표계 상에서의 상기 전극의 위치 정보를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법.
제1항에 있어서,
상기 10-20 시스템 기반의 위치 정보를 기초로 상기 대상체의 두상에서 전기적 자극을 가할 최적자극의 위치 정보를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법.
제8항에 있어서,
상기 최적자극의 위치 정보를 제공하는 단계는,
상기 10-20 시스템에서 제공하는 복수의 자극 위치를 기반으로 상기 복수의 자극 위치에 대한 자극결과를 시뮬레이션하는 단계;
상기 시뮬레이션된 자극 결과를 이용하여 상기 복수의 자극 위치 사이의 선형 관계를 도출하는 단계; 및
상기 선형 관계를 기초로 상기 최적자극의 위치 정보를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법.
제9항에 있어서,
상기 복수의 자극 위치에 대한 자극결과를 시뮬레이션하는 단계는,
상기 복수의 자극 위치 중 하나의 레퍼런스 자극 위치를 설정하는 단계; 및
상기 레퍼런스 자극 위치와 상기 복수의 자극 위치 중 상기 레퍼런스 자극 위치를 제외한 다른 자극 위치 각각 간의 자극 쌍에 대한 자극결과를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법.
제10항에 있어서,
상기 복수의 자극 위치 사이의 선형 관계를 도출하는 단계는,
상기 자극 쌍에 대한 자극결과로부터 임의의 자극조건 하에서 특정한 자극을 인가함에 따라 출력되는 전계(Electric field) 사이의 선형 관계를 도출하는 것을 특징으로 하는 10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법.
제11항에 있어서,
상기 최적자극의 위치 정보를 제공하는 단계는,
상기 선형 관계를 기초로 원하는 자극조건에 따른 상기 최적자극의 위치 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 10-20 시스템 기반의 위치 정보 제공 방법.
하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 제1항의 방법을 수행할 수 있도록 컴퓨터에서 독출가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터프로그램.