KR102299353B1 - 생체신호 측정장치와 생체신호 영상화장치 그리고 뇌영상 기반 뇌질환 진단 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피검체에서의 혈류량, 혈류속도, 경로길이에 대한 데이터를 시간 영역에 대한 데이터로 간편하게 산출하고, 이를 바탕으로 뇌질환 진단을 간소화할 수 있는 생체신호 측정장치와 생체신호 영상화장치 그리고 뇌영상 기반 뇌질환 진단 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 생체신호 측정장치는 피검체에 대하여 광을 조사하는 다수 개의 광조사부와 다수 개의 광조사부에서 조사된 광이 반사된 후 반사된 광신호를 검출하는 다수 개의 수광부를 포함하는 측정유닛 및 각각의 광조사부에서 조사되는 광신호를 제어하는 광조사제어부와 수광부에서 검출되는 광신호를 바탕으로 피검체에 대한 데이터를 시간 영역으로 산출하는 신호처리부를 포함하는 연산유닛을 포함한다.
이를 위해 생체신호 측정장치는 피검체에 대하여 광을 조사하는 다수 개의 광조사부와 다수 개의 광조사부에서 조사된 광이 반사된 후 반사된 광신호를 검출하는 다수 개의 수광부를 포함하는 측정유닛 및 각각의 광조사부에서 조사되는 광신호를 제어하는 광조사제어부와 수광부에서 검출되는 광신호를 바탕으로 피검체에 대한 데이터를 시간 영역으로 산출하는 신호처리부를 포함하는 연산유닛을 포함한다.
Description
본 발명은 생체신호 측정장치와 생체신호 영상화장치 그리고 뇌영상 기반 뇌질환 진단 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 피검체에서의 혈류량, 혈류속도, 경로길이에 대한 데이터를 시간 영역에 대한 데이터로 간편하게 산출하고, 이를 바탕으로 뇌질환 진단을 간소화할 수 있는 생체신호 측정장치와 생체신호 영상화장치 그리고 뇌영상 기반 뇌질환 진단 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 뇌영상 기반 뇌질환 진단은 알츠하이머병(치매포함), 중추신경계염증, 도파민신경계, 이상운동질환, 뇌전증 및 정신질환(우울증, 조현병등) 및 뇌종양 질환에서 사용되고 있다.
국내 치매환자수는 2024년에 100만명을 넘어설 것으로 전망하고 있다. 또한, 알츠하이머 질환, 파킨스 질환 등의 진단을 위한 시장 규모는 꾸준히 증가하는 것으로 판단된다. 이에 따라, 뇌영상을 기반으로 하는 뇌질환 진단의 기술 발전이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 피검체에서의 혈류량, 혈류속도, 경로길이에 대한 데이터를 시간 영역에 대한 데이터로 간편하게 산출하고, 이를 바탕으로 뇌질환 진단을 간소화할 수 있는 생체신호 측정장치와 생체신호 영상화장치 그리고 뇌영상 기반 뇌질환 진단 시스템을 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 피검체에 대하여 광을 조사하는 다수 개의 광조사부와, 다수 개의 광조사부에서 조사된 광이 반사된 후 상기 반사된 광신호를 검출하는 다수 개의 수광부를 포함하는 측정유닛; 및 각각의 광조사부에서 조사되는 광신호를 제어하는 광조사제어부와, 상기 수광부에서 검출되는 광신호를 바탕으로 상기 피검체에 대한 데이터를 시간 영역으로 산출하는 신호처리부를 포함하는 연산유닛;을 포함하고, 상기 측정유닛의 최외각에는 상기 광조사부와 상기 수광부가 교대로 배치되도록 다수 개의 광조사부와 다수 개의 수광부는 격자형으로 교대로 배치되며, 상기 측정유닛의 최외각에 위치한 각각의 수광부를 잇는 가상선은 사각형 형상을 이루고, 상기 사각형 형상에서 네 꼭지점에는 상기 수광부가 배치되며, 상기 광조사제어부는, 하나의 광조사부를 기준으로 3가지 이상의 파장신호에 대응하여 변조된 빛이 시간차를 두고 순차적으로 조사되도록 각각의 광조사부를 제어하고, 하나의 광조사부에서는, 3개 이상의 파장신호에 대응하여 변조된 빛이 시간차를 두고 순차적으로 조사되고, 하나의 광조사부를 기준으로 인접한 적어도 3개의 수광부에서는, 각각 시간차를 두고 순차적으로 조사되는 변조된 빛에 대응하는 광신호를 검출하되, 상기 신호처리부는, 적어도 3개의 수광부에서 각각 검출된 광신호를 기설정된 광조사부의 위치에 대응하여 시계열로 복조한 다음, 복조된 신호를 변조 전의 파장신호 형태로 복원하고, 복원된 파장신호 형태를 바탕으로 상기 피검체에서의 혈류량, 혈류속도, 경로길이를 시간 영역에 대한 데이터로 산출한다.
여기서, 상기 광조사제어부는, 상기 3가지 이상의 파장신호를 선택하는 광특성화부; 상기 광특성화부에서 선택한 3가지 이상의 파장신호를 각각 다른 주파수로 변조하여 3가지 이상의 변조신호를 생성하는 광변조부; 및 하나의 광조사부를 기준으로 3가지 이상의 변조신호가 시간차를 두고 순차적으로 조사되도록 각각의 광조사부에서 빛이 조사되는 시간을 제어하는 광제어부;를 포함하고, 상기 신호처리부는, 적어도 3개의 수광부에서 각각 검출되는 광신호를 기설정된 광조사부의 위치에 대응하여 시계열로 복조하여 복조신호를 생성하는 신호복조부; 상기 신호복조부에서 생성된 각각의 복조신호를 변조 전의 파장신호 형태로 복원하는 신호복원부; 상기 신호복원부에서 복원된 파장신호 형태를 연산하여 연산신호를 생성하는 신호연산부; 및 상기 신호연산부에서 생성된 연산신호를 바탕으로 상기 광조사부의 위치에 대응하는 상기 피검체에서의 혈류량, 혈류속도, 경로길이를 시간 영역에 대한 데이터로 산출하는 데이터산출부;를 포함한다.
여기서, 상호 인접한 상기 광조사부와 상기 수광부 사이의 거리는, 10mm 내지 50mm가 된다.
또한, 상호 인접한 상기 광조사부와 상기 수광부 사이의 거리는, 25mm 내지 35mm가 된다.
본 발명에 따른 생체신호 영상화장치는 본 발명에 따른 생체신호 측정장치; 및 상기 신호처리부에서 산출된 상기 피검체에서의 시간 영역에 대한 데이터를 기반으로 상기 피검체에 대한 영상정보를 획득하는 영상처리장치;를 포함하고, 상기 영상처리장치는, 상기 신호처리부에서 복원된 파장신호 형태를 이용하여 소광 계수를 구하고, 정규화(normalization)하여 상기 피검체의 특성을 산출하는 보간부; 및 상기 신호처리부에서 산출된 상기 피검체에서의 시간 영역에 대한 데이터와, 상기 보간부에서 산출된 상기 피검체의 특성을 매칭시켜 상기 피검체에 대한 영상정보를 획득하는 영상화부;를 포함한다.
본 발명에 따른 뇌영상 기반 뇌질환 진단 시스템은 본 발명에 따른 생체신호 영상화장치; 상기 영상화장치와의 유무선통신으로 상기 피검체에 대한 영상정보를 수신하는 휴대단말; 및 상기 휴대단말과의 무선 통신으로 상기 피검체에 대한 영상정보를 전달받는 의료서버;를 포함하고, 상기 휴대단말과 상기 의료서버 중 어느 하나는, 상기 피검체에 대한 영상정보를 기반으로 해당 환자의 현재 상태에 대한 진단정보를 생성하며, 상기 진단정보는, 상기 휴대단말과 상기 의료서버 사이의 양방향 통신을 통해 상호 공유하는 한편 상기 의료서버에 저장된다.
본 발명에 따른 뇌영상 기반 뇌질환 진단 시스템은 상기 휴대단말과의 무선 통신을 통해 상기 진단정보를 공유하는 네트워크;를 더 포함하고, 상기 네트워크와의 유무선 통신을 통해 상기 진단정보를 공유하고, 상기 진단정보에 대응하여 환자의 투약정보를 생성하여 상기 네트워크에 제공하는 스마트약상자; 상기 네트워크와의 유무선 통신을 통해 상기 진단정보를 공유하고, 상기 진단정보에 대응하여 환자의 실내환경정보와 환자의 동작정보가 포함된 환자의 감시정보를 생성하여 상기 네트워크에 제공하는 환자감시유닛; 및 상기 네트워크와의 유무선 통신을 통해 상기 진단정보를 공유하고, 상기 진단정보에 대응하여 치료컨텐츠를 생성하여 상기 네트워크에 제공하는 표시유닛; 중 적어도 어느 하나를 더 포함하며, 상기 휴대단말은, 상기 스마트약상자와 상기 환자감시유닛과 상기 표시유닛 중 적어도 어느 하나로부터 상기 네트워크에 제공된 제공정보를 상기 의료서버에 제공하고, 상기 제공정보는, 상기 휴대단말을 통해 원래 상태의 상기 제공정보 또는 원래 상태의 상기 제공정보를 갱신한 갱신정보로 환자에게 알리며, 상기 의료서버는, 상기 제공정보와 상기 갱신정보를 매칭시켜 저장한다.
본 발명에 따른 생체신호 측정장치와 생체신호 영상화장치 그리고 뇌영상 기반 뇌질환 진단 시스템에 따르면, 피검체에서의 혈류량, 혈류속도, 경로길이에 대한 데이터를 시간 영역에 대한 데이터로 간편하게 산출하고, 이를 바탕으로 뇌질환 진단을 간소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 3가지 이상의 파장을 이용함으로써, 피검체에 포함된 뇌혈관에 있어서, 혈액의 산소화 및 비산소화 상태 파악과, 헤모글로빈 상태 파악과, 뇌혈관의 경로길이를 간편하게 계산할 수 있다.
또한, 본 발명은 광제어부의 세부 구성을 통해 하나의 광조사부에서 조사되는 광신호를 특정시킬 수 있고, 피검체에서의 혈류량, 혈류속도, 경로길이에 대응하여 변조신호를 명확하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 신호처리부의 세부 구성을 통해 변조신호가 검출되는 수광부를 특정시킬 수 있고, 피검체에서의 혈류량, 혈류속도, 경로길이에 대응하여 시간 영역에 대한 데이터를 완성할 수 있다.
또한, 본 발명은 광조사부와 수광부 사이의 거리 한정을 통해 수광부에서 검출되는 광신호의 특성을 명확하게 하여 수광부에서 검출되는 광신호의 세기와 위상변화를 간편하게 확인 가능하다.
또한, 본 발명은 광조사부와 수광부 사이의 거리 한정을 축소시킴으로써, 수광부에서의 광신호 감도를 최상의 상태로 유지시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 영상처리장치의 세부 구성을 통해 피검체에 대한 영상정보를 명확하게 획득할 수 있다.
또한, 본 발명은 피검체에 대한 영상정보를 분석하여 해당 환자의 진단정보를 온라인 상에서 공유하고, 다양한 형태로 해당 환자를 치료할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정장치의 세부 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 영상화장치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌영상 기반 뇌질환 진단 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정장치의 세부 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 영상화장치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌영상 기반 뇌질환 진단 시스템을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 생체신호 측정장치와 생체신호 영상화장치 그리고 뇌영상 기반 뇌질환 진단 시스템의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정장치(100)는 측정유닛(110)과, 연산유닛(120)을 포함할 수 잇다.
측정유닛(110)은 피검체(P)에 대하여 광을 조사하는 다수 개의 광조사부(111)와, 다수 개의 광조사부(111)에서 조사된 광이 반사된 후 반사된 광신호를 검출하는 다수 개의 수광부(112)를 포함할 수 있다. 도면부호 101은 피검체의 측정영역을 나타낸다.
여기서, 측정유닛(110)의 최외각에는 광조사부(111)와 수광부(112)가 교대로 배치되도록 다수 개의 광조사부(111)와 다수 개의 수광부(112)는 격자형으로 교대로 배치된다. 측정유닛(110)의 최외각에 위치한 각각의 수광부(112)를 잇는 가상선은 사각형 형상을 이루고, 이러한 사각형 형상에서 네 꼭지점에는 각각 수광부(112)가 배치된다.
또한, 상호 인접한 광조사부(111)와 수광부(112)는 등간격으로 이격 배치된다. 이때, 상호 인접한 광조사부(111)와 수광부(112) 사이의 거리는 10mm 내지 50mm가 되도록 한다. 좀더 자세하게, 상호 인접한 광조사부(111)와 수광부(112) 사이의 거리는 25mm 내지 35mm가 되도록 한다. 광조사부(111)와 수광부(112)의 거리가 설정범위를 벗어나는 경우, 수신 감도가 떨어져 수광부(112)에서 검출되는 광신호의 특성을 발휘하지 못하지만, 광조사부(111)와 수광부(112)의 거리가 설정범위 내에서 설정되는 경우, 수광부(112)에서 검출되는 광신호의 특성을 명확하게 하여 수광부(112)에서 검출되는 광신호의 세기와 위상변화를 간편하게 확인 가능하다. 특히, 설정범위를 축소시킴에 따라, 수광부(112)에서의 광신호 감도가 기설정된 감도 이상을 유지할 수 있다. 특히, 상호 인접한 광조사부(111)와 수광부(112) 사이의 거리는 30mm가 되는 경우, 수광부(112)에서의 광신호 감도가 최상의 상태를 유지할 수 있다.
피검체(P)는 환자의 머리 부분에 해당되는 것으로 설명한다. 그러면, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정장치(100)는 피검체(P) 내부의 뇌혈관을 깊이에 따라 측정하여 피검체(P)에서의 혈류량, 혈류속도, 경로길이를 산출할 수 있다.
광조사부(111)는 레이저 또는 LED 또는 램프로 대표되는 광원으로 적외선 영역, 가시광 영역, 자외선 영역 중 적어도 어느 하나의 빛을 조사할 수 있다.
또한, 수광부(112)는 하나의 광조사부(111)를 기준으로 상하 부분에 각각 이격 배치되거나, 좌우 부분에 각각 이격 배치되거나, 상하 부분과 좌우 부분에 각각 이격 배치될 수 있다. 그러면, 하나의 광조사부(111)를 기준으로 하나의 광조사부(111)에는 적어도 3개의 수광부(112)가 인접 배치된다.
그러면, 본 발명의 일 실시예에 따른 측정유닛(110)에서 하나의 광조사부(111)에서는 3개 이상의 파장신호에 대응하여 변조된 빛이 시간차를 두고 순차적으로 조사되고, 하나의 광조사부(111)에 인접한 적어도 3개의 수광부(112)에서는 각각 시간차를 두고 순차적으로 조사되는 변조된 빛에 대응하는 광신호를 검출할 수 있다. 다시 말해, 3개의 변조광이 하나의 광조사부(111)에서 시간차를 두고 순차적으로 조사되고, 하나의 광조사부(111)를 기준으로 제1시간에 제1변조광이 조사되면, 적어도 3개의 수광부(112) 중 제1수광부(112)가 광신호를 검출하고, 하나의 광조사부(111)를 기준으로 제2시간에 제2변조광이 조사되면, 적어도 3개의 수광부(112) 중 제2수광부(112)가 광신호를 검출하며, 하나의 광조사부(111)를 기준으로 제3시간에 제3변조광이 조사되면, 적어도 3개의 수광부(112) 중 제3수광부(112)가 광신호를 검출할 수 있도록 한다.
연산유닛(120)은 각각의 광조사부(111)에서 조사되는 광신호를 제어하는 광조사제어부(121)와, 수광부(112)에서 검출되는 광신호를 바탕으로 피검체(P)에 대한 데이터를 시간 영역으로 산출하는 신호처리부(122)를 포함한다.
광조사제어부는 하나의 광조사부(111)를 기준으로 3가지 이상의 파장신호에 대응하여 변조된 빛이 시간차를 두고 순차적으로 조사되도록 각각의 광조사부(111)를 제어한다.
좀더 자세하게, 광조사제어부는 3가지 이상의 파장신호를 선택하는 광특성화부(1211)와, 광특성화부(1211)에서 선택한 3가지 이상의 파장신호를 각각 다른 주파수로 변조하여 3가지 이상의 변조신호를 생성하는 광변조부(1212)와, 하나의 광조사부(111)를 기준으로 3가지 이상의 변조신호가 시간차를 두고 순차적으로 조사되도록 각각의 광조사부(111)에서 빛이 조사되는 시간을 제어하는 광제어부(1213)를 포함할 수 있다.
광특성화부(1211)에서 선택되는 3가지 파장신호는 예를 들면, 780 nm와, 805 nm와, 830nm의 근적외광을 선택할 수 있다.
또한, 광특성화부(1211)에서 선택되는 3가지 파장신호는 예를 들면, 355 nm와, 532 nm와, 1064 nm 파장의 레이저광을 선택할 수 있다.
신호처리부(122)는 적어도 3개의 수광부(112)에서 각각 검출된 광신호를 기설정된 광조사부(111)의 위치에 대응하여 시계열로 복조한 다음, 복조된 신호를 변조 전의 파장신호 형태로 복원하고, 복원된 파장신호 형태를 바탕으로 피검체(P)에서의 혈류량, 혈류속도, 경로길이를 시간 영역에 대한 데이터로 산출한다.
다른 표현으로, 다수 개의 수광부(112) 중 변조된 빛에 대응하는 일부 수광부(112)에서 검출되는 광신호를 기설정된 광조사부(111)의 위치에 대응하여 시계열로 복조한 다음, 복조된 신호를 변조 전의 파장신호 형태로 복원하고, 복원된 파장신호 형태를 바탕으로 피검체(P)에서의 혈류량, 혈류속도, 경로길이를 시간 영역에 대한 데이터로 산출한다.
좀더 자세하게, 신호처리부(122)는 적어도 3개의 수광부(112)에서 각각 검출되는 광신호를 기설정된 광조사부(111)의 위치에 대응하여 시계열로 복조하여 복조신호를 생성하는 신호복조부(1221)와, 신호복조부(1221)에서 생성된 각각의 복조신호를 변조 전의 파장신호 형태로 복원하는 신호복원부(1222)와, 신호복원부(1222)에서 복원된 파장신호 형태를 연산하여 연산신호를 생성하는 신호연산부(1223)와, 신호연산부(1223)에서 생성된 연산신호를 바탕으로 광조사부(111)의 위치에 대응하는 피검체(P)에서의 혈류량, 혈류속도, 경로길이를 시간 영역에 대한 데이터로 산출하는 데이터산출부(1224)를 포함한다.
다른 표현으로, 신호복조부(1221)는 다수 개의 수광부(112) 중 특정 변조신호에 대응하는 일부 수광부(112)가 검출하는 광신호를 기설정된 광조사부(111)의 위치에 대한 시간 영역에서 복조하여 복조신호를 생성할 수 있다.
이때, 신호연산부(1223)에서 연산신호를 생성함에 있어서, 피검체(P)의 뇌혈관 직경에 따라, 뇌혈관의 직경이 기설정된 직경보다 작은 경우, 최대 파자의 데이터를 사용하고, 나머지 경우, 최대 파장의 데이터보다 작은 파장의 데이터를 사용할 수 있다.
일예로, 신호복조부(1221)는 광조사부(111)에서 조사되는 빛에 대응하여 적어도 3회의 복조 과정을 거치고, 신호복원부(1222)는 복조 과정에 대응하여 적어도 3회의 복원 과정을 거치며, 신호연산부(1223)는 3회의 복원 과정을 취합하여 1회의 연산 과정을 거칠 수 있다.
다른 예로, 신호복조부(1221)는 광조사부(111)에서 조사되는 빛에 대응하여 적어도 3회의 복조 과정을 거치고, 신호복원부(1222)는 적어도 3회의 복조 과정을 취합하여 1회의 복원 과정을 거치며, 신호연산부(1223)는 1회의 복원 과정에 대응하는 신호로 1회의 연산 과정을 거칠 수 있다.
여기서, 데이터산출부(1224)는 공지된 다양한 형태를 통해 광조사부(111)의 위치에 대응하는 피검체(P)에서의 혈류량, 혈류속도, 경로길이를 시간 영역에 대한 데이터로 산출할 수 있다.
지금부터는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 영상화장치(1)에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 영상화장치(1)는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정장치(100)와, 영상처리장치(200)를 포함할 수 있다.
영상처리장치(200)는 신호처리부(122)에서 산출된 피검체(P)에서의 시간 영역에 대한 데이터를 기반으로 피검체(P)에 대한 영상정보를 획득할 수 있다.
좀더 자세하게, 영상처리장치(200)는 신호처리부(122)에서 복원된 파장신호 형태를 이용하여 소광 계수를 구하고 정규화(normalization)하여 피검체(P)의 특성을 산출하는 보간부(210)와, 신호처리부(122)에서 산출된 피검체(P)에서의 시간 영역에 대한 데이터와 보간부(210)에서 산출된 피검체(P)의 특성을 매칭시켜 피검체(P)에 대한 영상정보를 획득하는 영상화부(220)를 포함할 수 있다.
이때, 보관부에서 소광 계수를 정규화함에 있어서, 피검체(P)의 뇌혈관 직경에 따라, 뇌혈관의 직경이 기설정된 직경보다 작은 경우, 최소 파장의 소광 계수를 최대 파장의 소광 계수로 정규화하고, 나머지 경우에는 최소 파장 보다 큰 파장의 소광 계수를 최대 파장의 소광 계수로 정규화할 수 있다.
지금부터는 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌영상 기반 뇌질환 진단 시스템에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 뇌영상 기반 뇌질환 진단 시스템은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 영상화장치(1)와, 영상화장치(1)와의 유무선 통신을 통해 피검체(P)에 대한 영상정보를 수신하는 휴대단말(3)과, 휴대단말(3)과의 무선 통신을 통해 피검체(P)에 대한 영상정보를 전달받는 의료서버(4)를 포함할 수 있다.
그러면, 휴대단말(3)과 의료서버(4) 중 어느 하나는 피검체(P)에 대한 영상정보를 기반으로 해당 환자의 현재 상태에 대한 진단정보를 생성한다. 이때, 진단정보는 휴대단말(3)과 의료서버(4) 사이의 양방향 통신을 통해 상호 공유하는 한편 의료서버(4)에 저장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 뇌영상 기반 뇌질환 진단 시스템은 휴대단말(3)과의 무선 통신을 통해 진단정보를 공유하는 네트워크(2)를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌영상 기반 뇌질환 진단 시스템은 네트워크(2)와의 유무선 통신을 통해 진단정보를 공유하고 진단정보에 대응하여 환자의 투약정보를 생성하여 네트워크(2)에 제공하는 스마트약상자(5)와, 네트워크(2)와의 유무선 통신을 통해 진단정보를 공유하고 진단정보에 대응하여 환자의 실내환경정보와 환자의 동작정보가 포함된 환자의 감시정보를 생성하여 네트워크(2)에 제공하는 환자감시유닛과, 네트워크(2)와의 유무선 통신을 통해 진단정보를 공유하고 진단정보에 대응하여 치료컨텐츠를 생성하여 네트워크(2)에 제공하는 표시유닛(9) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
그러면, 휴대단말(3)은 스마트약상자(5)와 환자감시유닛과 표시유닛(9) 중 적어도 어느 하나로부터 네트워크(2)에 제공된 제공정보를 의료서버(4)에 제공할 수 있다. 이때, 제공정보는 휴대단말(3)을 통해 원래 상태의 제공정보 또는 원래 상태의 제공정보를 갱신한 갱신정보로 환자에게 알리게 된다. 또한, 의료서버(4)는 진단정보와 제공정보와 갱신정보를 매칭시켜 저장할 수 있다.
여기서, 네트워크(2)는 영상화장치(1)와도 무선 통신을 통해 접속될 수 있다. 이대, 제공정보와 갱신정보에 대응하여 영상화장치(1)는 영상정보를 갱신하고, 휴대단말(3)과 의료서버(4) 중 어느 하나는 진단정보를 갱신하여 공유할 수 있다.
좀더 자세하게, 스마트약상자(5)를 더 포함하면, 휴대단말(3)은 네트워크(2)에 제공된 환자의 투양정보를 의료서버(4)에 제공할 수 있다. 이때, 환자의 투약정보는 원래 상태로 환자에게 알리고, 환자의 투약정보는 환자의 투약기록으로 갱신되어 휴대단말(3)에 입력될 수 있다. 또한, 의료서버(4)는 진단정보와 환자의 투약정보와 환자의 투약기록을 매칭시켜 저장할 수 있다.
여기서, 네트워크(2)는 영상화장치(1)와도 무선 통신을 통해 접속될 수 있다. 이때, 환자의 투약정보와 환자의 투약기록에 대응하여 영상화장치(1)는 영상정보를 갱신하고, 휴대단말(3)과 의료서버(4) 중 어느 하나는 진단정보를 갱신하여 공유할 수 있다.
또한, 환자감시유닛을 더 포함하면, 휴대단말(3)은 네트워크(2)에 제공된 환자의 감시정보를 의료서버(4)에 제공할 수 있다. 이때, 환자의 감시정보는 원래 상태로 환자에게 알리거나, 환자의 감시정보를 변경하기 위해 환자의 감시정보를 갱신한 변경정보를 환자에게 알릴 수 있다. 이러한 환자의 감시정보와 환자의 감시정보를 갱신한 변경정보는 휴대단말(3)에 입력될 수 있다. 또한, 의료서버(4)는 진단정보와 환자의 감시정보와 환자의 감시정보를 갱신한 변경정보를 매칭시켜 저장할 수 있다.
여기서, 네트워크(2)는 영상화장치(1)와도 무선 통신을 통해 접속될 수 있다. 이때, 환자의 감시정보와 환자의 감시정보를 갱신한 변경정보에 대응하여 영상화장치(1)는 영상정보를 갱신하고, 휴대단말(3)과 의료서버(4) 중 어느 하나는 진단정보를 갱신하여 공유할 수 있다.
환자감시유닛은 환자가 생활하는 실내에 구비되는 것으로, 환자감시유닛에는 실내에서 움직이는 환자의 움직임, 환자의 생활패턴, 실내환경을 감지하는 센서유닛(6) 및 가전기기(8)과, 실내에서 움직이는 환자의 움직임, 환자의 생활패턴, 실내환경을 촬영하는 카메라유닛(7) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 표시유닛(9)을 더 포함하면, 표시유닛(9)은 치료컨텐츠를 가상현실 형태 또는 증강현실 형태 또는 이들의 복합 형태로 제공할 수 있다. 휴대단말(3)은 네트워크(2)에 제공된 치료컨텐츠를 의료서버(4)에 제공할 수 있다. 이때, 치료컨텐츠는 원래 상태로 환자에게 알리거나, 치료컨텐츠를 사용 여부 또는 치료컨텐츠의 사용 여부에 대한 선택이 포함된 갱신컨텐츠를 환자에게 알릴 수 있다. 이러한 치료컨텐츠와 갱신컨텐츠는 휴대단말(3)에 입력될 수 있다. 또한, 의료서버(4)는 진단정보와 치료컨텐츠와 갱신컨텐츠를 매칭시켜 저장할 수 있다.
여기서, 네트워크(2)는 영상화장치(1)와도 무선 통신을 통해 접속될 수 있다. 이때, 치료컨텐츠와 갱신컨텐츠에 대응하여 영상화장치(1)는 영상정보를 갱신하고, 휴대단말(3)과 의료서버(4) 중 어느 하나는 진단정보를 갱신하여 공유할 수 있다.
상술한 생체신호 측정장치(100)와 생체신호 영상화장치(1) 그리고 뇌영상 기반 뇌질환 진단 시스템에 따르면, 피검체(P)에서의 혈류량, 혈류속도, 경로길이에 대한 데이터를 시간 영역에 대한 데이터로 간편하게 산출하고, 이를 바탕으로 뇌질환 진단을 간소화할 수 있다.
또한, 3가지 이상의 파장을 이용함으로써, 피검체(P)에 포함된 뇌혈관에 있어서, 혈액의 산소화 및 비산소화 상태 파악과, 헤모글로빈 상태 파악과, 뇌혈관의 경로길이를 간편하게 계산할 수 있다.
또한, 광제어부(1213)의 세부 구성을 통해 하나의 광조사부(111)에서 조사되는 광신호를 특정시킬 수 있고, 피검체(P)에서의 혈류량, 혈류속도, 경로길이에 대응하여 변조신호를 명확하게 할 수 있다.
또한, 신호처리부(122)의 세부 구성을 통해 변조신호가 검출되는 수광부(112)를 특정시킬 수 있고, 피검체(P)에서의 혈류량, 혈류속도, 경로길이에 대응하여 시간 영역에 대한 데이터를 완성할 수 있다.
또한, 광조사부(111)와 수광부(112) 사이의 거리 한정을 통해 수광부(112)에서 검출되는 광신호의 특성을 명확하게 하여 수광부(112)에서 검출되는 광신호의 세기와 위상변화를 간편하게 확인 가능하다.
또한, 광조사부(111)와 수광부(112) 사이의 거리 한정을 축소시킴으로써, 수광부(112)에서의 광신호 감도를 최상의 상태로 유지시킬 수 있다.
또한, 영상처리장치(200)의 세부 구성을 통해 피검체(P)에 대한 영상정보를 명확하게 획득할 수 있다.
또한, 피검체(P)에 대한 영상정보를 분석하여 해당 환자의 진단정보를 온라인 상에서 공유하고, 다양한 형태로 해당 환자를 치료할 수 있다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.
100: 생체신호 측정장치 P: 피검체
110: 측정유닛 101: 측정영역 111: 광조사부
112: 수광부 120: 연산유닛 121: 광조사제어부
1211: 광특성화부 1212: 광변조부 1213: 광제어부
122: 신호처리부 1221: 신호복조부 1222: 신호복원부
1223: 신호연산부 1224: 데이터산출부
200: 영상처리장치 210: 보간부 220: 영상화부
1: 영상화장치 2: 네트워크 3: 휴대단말
4: 의료서버 5: 스마트약상자 6: 센서유닛
7: 카메라유닛 8: 가전기기 9: 표시유닛
110: 측정유닛 101: 측정영역 111: 광조사부
112: 수광부 120: 연산유닛 121: 광조사제어부
1211: 광특성화부 1212: 광변조부 1213: 광제어부
122: 신호처리부 1221: 신호복조부 1222: 신호복원부
1223: 신호연산부 1224: 데이터산출부
200: 영상처리장치 210: 보간부 220: 영상화부
1: 영상화장치 2: 네트워크 3: 휴대단말
4: 의료서버 5: 스마트약상자 6: 센서유닛
7: 카메라유닛 8: 가전기기 9: 표시유닛
Claims (7)
- 피검체에 광을 조사하고 상기 조사광이 반사된 광신호를 검출하여 생체신호를 측정하는 생체신호 측정장치, 및 상기 생체신호 측정장치로부터 피검체에 대한 영상정보를 획득하는 영상처리장치를 포함하는 생체신호 영상화장치;
상기 영상화장치와의 유무선통신으로 상기 피검체에 대한 영상정보를 수신하는 휴대단말;
상기 휴대단말과의 무선 통신으로 상기 피검체에 대한 영상정보를 전달받는 의료서버;
상기 휴대단말과의 무선 통신을 통해 상기 진단정보를 공유하는 네트워크;
상기 네트워크와의 유무선 통신을 통해 상기 진단정보를 공유하고, 상기 진단정보에 대응하여 환자의 투약정보를 생성하여 상기 네트워크에 제공하는 스마트약상자;
상기 네트워크와의 유무선 통신을 통해 상기 진단정보를 공유하고, 상기 진단정보에 대응하여 환자의 실내환경정보와 환자의 동작정보가 포함된 환자의 감시정보를 생성하여 상기 네트워크에 제공하는 환자감시유닛; 및
상기 네트워크와의 유무선 통신을 통해 상기 진단정보를 공유하고, 상기 진단정보에 대응하여 치료컨텐츠를 생성하여 상기 네트워크에 제공하는 표시유닛;을 포함하고,
상기 휴대단말과 상기 의료서버 중 어느 하나는, 상기 피검체에 대한 영상정보를 기반으로 해당 환자의 현재 상태에 대한 진단정보를 생성하며,
상기 진단정보는, 상기 휴대단말과 상기 의료서버 사이의 양방향 통신을 통해 상호 공유하는 한편 상기 의료서버에 저장되고,
상기 휴대단말은, 상기 스마트약상자와 상기 환자감시유닛과 상기 표시유닛 중 적어도 어느 하나로부터 상기 네트워크에 제공된 제공정보를 상기 의료서버에 제공하고,
상기 제공정보는, 상기 휴대단말을 통해 원래 상태의 상기 제공정보 또는 원래 상태의 상기 제공정보를 갱신한 갱신정보로 환자에게 알리며,
상기 의료서버는, 상기 제공정보와 상기 갱신정보를 매칭시켜 저장하는 것을 특징으로 하는 뇌영상 기반 뇌질환 진단 시스템이고,
상기 생체신호 측정장치는, 피검체에 대하여 광을 조사하는 다수 개의 광조사부와, 다수 개의 광조사부에서 조사된 광이 반사된 후 상기 반사된 광신호를 검출하는 다수 개의 수광부를 포함하는 측정유닛; 및 각각의 광조사부에서 조사되는 광신호를 제어하는 광조사제어부와, 상기 수광부에서 검출되는 광신호를 바탕으로 상기 피검체에 대한 데이터를 시간 영역으로 산출하는 신호처리부를 포함하는 연산유닛;을 포함하고,
상기 측정유닛의 최외각에는 상기 광조사부와 상기 수광부가 교대로 배치되도록 다수 개의 광조사부와 다수 개의 수광부는 격자형으로 교대로 배치되며, 상기 측정유닛의 최외각에 위치한 각각의 수광부를 잇는 가상선은 사각형 형상을 이루고, 상기 사각형 형상에서 네 꼭지점에는 상기 수광부가 배치되며,
상기 광조사제어부는, 하나의 광조사부를 기준으로 인접한 적어도 2개의 광조사부에서 각각 3가지의 파장신호에 대응하여 변조된 빛이 시간차를 두고 순차적으로 조사되도록 각각의 광조사부를 제어하고,
하나의 수광부를 기준으로 인접한 적어도 2개의 광조사부에서는 3가지의 파장신호가 각각 시간차를 두고 순차적으로 조사되고, 하나의 수광부에서는 인접한 광조사부에서 시간차를 두고 순차적으로 조사되는 변조된 빛에 대응하는 광신호를 모두 검출하되,
상기 신호처리부는, 하나의 수광부를 기준으로 모두 검출된 광신호를 기설정된 광조사부의 위치에 대응하여 시계열로 복조한 다음, 복조된 신호를 변조 전의 파장신호 형태로 복원하고, 복원된 파장신호 형태를 바탕으로 상기 피검체에서의 혈류량, 혈류속도, 경로길이를 시간 영역에 대한 데이터로 산출하며,
상기 광조사제어부는, 상기 3가지의 파장신호를 선택하는 광특성화부; 상기 광특성화부에서 선택한 3가지의 파장신호를 각각 다른 주파수로 변조하여 3가지의 변조신호를 생성하는 광변조부; 및 하나의 수광부를 기준으로 인접한 적어도 2개의 광조사부에서 각각 3가지의 파장신호에 대응하여 변조된 빛이 시간차를 두고 순차적으로 조사되도록 각각의 광조사부를 제어하는 광제어부;를 포함하고,
상기 신호처리부는, 하나의 수광부를 기준으로 모두 검출된 광신호를 기설정된 광조사부의 위치에 대응하여 시계열로 복조하여 복조신호를 생성하는 신호복조부; 상기 신호복조부에서 생성된 각각의 복조신호를 변조 전의 파장신호 형태로 복원하는 신호복원부; 상기 신호복원부에서 복원된 파장신호 형태를 연산하여 연산신호를 생성하는 신호연산부; 및 상기 신호연산부에서 생성된 연산신호를 바탕으로 상기 광조사부의 위치에 대응하는 상기 피검체에서의 혈류량, 혈류속도, 경로길이를 시간 영역에 대한 데이터로 산출하는 데이터산출부;를 포함하고,
상호 인접한 상기 광조사부와 상기 수광부 사이의 거리는, 30mm이고,
상기 3가지의 파장신호는 각각 파장이 355nm, 532nm 및 1064nm인 레이저광이고,
상기 신호연산부에서 연산신호를 생성함에 있어 피검체의 뇌혈관 직경에 따라, 뇌혈관의 직경이 기설정된 직경보다 작은 경우 1064nm 파장의 데이터를 사용하고, 뇌혈관의 직경이 기설정된 직경보다 크거나 같은 경우 355nm 또는 532nm 파장의 데이터를 사용하며,
상기 영상처리장치는, 상기 신호처리부에서 복원된 파장신호 형태를 이용하여 소광 계수를 구하고, 정규화(normalization)하여 상기 피검체의 특성을 산출하는 보간부; 및 상기 신호처리부에서 산출된 상기 피검체에서의 시간 영역에 대한 데이터와, 상기 보간부에서 산출된 상기 피검체의 특성을 매칭시켜 상기 피검체에 대한 영상정보를 획득하는 영상화부;를 포함하고,
상기 보간부에서 소광 계수를 정규화함에 있어서 피검체의 뇌혈관 직경에 따라, 뇌혈관의 직경이 기설정된 직경보다 작은 경우 355nm 파장의 소광 계수를 1064nm 파장의 소광 계수로 정규화하고, 뇌혈관의 직경이 기설정된 직경보다 크거나 같은 경우 532nm 또는 1064nm 파장의 소광 계수를 1064nm 파장의 소광 계수로 정규화하며,
상기 환자감시유닛은 실내에서 움직이는 환자의 움직임, 환자의 생활패턴, 실내환경을 감지하는 센서유닛과 가전기기, 및 실내에서 움직이는 환자의 움직임, 환자의 생활패턴, 실내환경을 촬영하는 카메라유닛을 포함하는 뇌영상 기반 뇌질환 진단 시스템.
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |