KR102319336B1 - 치매 진단장치 및 치매진단시스템 - Google Patents

치매 진단장치 및 치매진단시스템 Download PDF

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Abstract

치매 검사장치 및 그를 포함하는 치매진단시스템을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 치매 의심환자로 검사를 위한 향이 제공되는 상황에서, 환자의 전전두엽으로부터 반사된 반사광량을 분석하여 환자의 치매 가능성을 검사하는 치매진단장치에 있어서, 상기 반사광량으로부터 환자의 후각기관으로 향이 제공되기 전 상기 환자의 전전두엽으로 이동하거나 기 이동한 헤모글로빈의 농도 및 상기 환자의 후각기관으로 향이 제공된 후 상기 환자의 전전두엽으로 이동하거나 기 이동한 헤모글로빈의 농도를 도출하고, 도출된 농도를 기초로 치매 가능성 지표를 분석하여 치매 의심환자의 치매 가능성을 진단하는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 치매진단장치를 제공한다.

Description

치매 진단장치 및 치매진단시스템{Apparatus and System for Diagnosing Dementia Including the Same}
본 실시예는 치매 가능성을 객관적으로 진단하는 장치 시스템에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
종래에 치매를 진단하기 위해 다음과 같은 과정으로 진행되었다.
먼저, 치매의 가능성이 존재하는지, 치매 관련 증상을 확인하여 의심환자를 선별해두고, MMSE(Mini Mental Status Examination)와 같은 설문지를 이용하여 치매의 가능성을 갖는 환자인지를 판단한다.
이후, 병력을 확인하고, 신체 검사, 혈액검사, 일상생활 기능평가 및 인지 기능평가 등 치매 여부를 구체적으로 확인하기 위한 임상적 평가가 수행되며, 치매인 것으로 의심되는 환자들에게 뇌영상 MRI 또는 PET 등 구체적인 증거를 토대로 치매를 확진하게 됩니다.
이때, 종래의 치매 진단과정에서 환자가 치매의 가능성을 갖는 환자인지 확인하는데 사용되는 MMSE는 환자의 인지 기능을 평가하기 위한 검사지인데, 환자가 MMSE에 기재된 다양한 질문에 대해 답을 할 수 있는지 여부를 토대로 치매의 가능성을 갖는 환자인지 판단하도록 한다.
그러나 종래의 MMSE와 같은 검사지는 검사지 내 질문을 정확히 이해하는 환자들에 대해서는 어느 정도 정확히 치매의 가능성을 판단하게 할 수 있으나, 질문 자체를 정확히 이해하지 못하는 환자들에게는 부정확한 판단결과를 유발하게 된다. 즉, 치매가 아니어서 질문에 대한 대답은 온전히 할 수 있으나, MMSE에 기재된 질문 자체를 이해하지 못하여 엉뚱한 대답을 하는 환자는 MMSE의 검사 결과로는 치매 가능성을 갖는 환자로 분류될 수 있다. 이러한 문제로 인해, 전술한 환자는 불펼요한 검사 과정을 거쳐 치매 가능성 판단을 받아야만 하는 불편이 존재하였다.
또한, 발명의 배경이 되는 기술로 참조할 만한 내용으로는 제10-2019-0038784호에 기재되고 있다.
본 발명의 일 실시예는, 머신러닝을 이용하여 환자의 치매 가능성을 정확하게 진단할 수 있는 치매진단장치 및 치매진단시스템을 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 치매 의심환자로 검사를 위한 향이 제공되는 상황에서, 환자의 전전두엽으로부터 반사된 반사광량을 분석하여 환자의 치매 가능성을 검사하는 치매진단장치에 있어서, 상기 반사광량으로부터 환자의 후각기관으로 향이 제공되기 전 상기 환자의 전전두엽으로 이동하거나 기 이동한 헤모글로빈의 농도 및 상기 환자의 후각기관으로 향이 제공된 후 상기 환자의 전전두엽으로 이동하거나 기 이동한 헤모글로빈의 농도를 도출하고, 도출된 농도를 기초로 치매 가능성 지표를 분석하여 치매 의심환자의 치매 가능성을 진단하는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 치매진단장치를 제공한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 분석부는 헤모글로빈의 농도를 도출함에 있어, 옥시 헤모글로빈(Oxy Hb)의 농도 및 디옥시 헤모글로빈(Deoxy Hb)의 농도를 각각 도출하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 헤모글로빈의 농도는 각 시점에서 측정된 헤모글로빈의 농도와 기 설정된 기준치와의 상대값인 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 분석부는 상기 치매 가능성 지표로부터 향이 제공되기 전·후의 헤모글로빈 농도가 기 설정된 비율 이상 변화하였는지 여부를 판단하여, 판단 결과에 따라 치매 의심환자의 치매 가능성을 진단하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 치매 의심환자로 검사를 위한 향이 제공되는 상황에서, 치매진단장치가 환자의 전전두엽으로부터 반사된 반사광량을 분석하여 환자의 치매 가능성을 검사하는 방법에 있어서, 상기 반사광량으로부터 환자의 후각기관으로 향이 제공되기 전 상기 환자의 전전두엽으로 이동하거나 기 이동한 헤모글로빈의 농도 및 상기 환자의 후각기관으로 향이 제공된 후 상기 환자의 전전두엽으로 이동하거나 기 이동한 헤모글로빈의 농도를 도출하는 도출과정 및 상기 도출과정에서 도출된 농도를 기초로 치매 가능성 지표를 분석하여 치매 의심환자의 치매 가능성을 진단하는 진단과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 치매 진단방법을 제공한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 도출과정은 헤모글로빈의 농도를 도출함에 있어, 옥시 헤모글로빈(Oxy Hb)의 농도 및 디옥시 헤모글로빈(Deoxy Hb)의 농도를 각각 도출하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 환자의 치매 가능성을 검사하는 치매진단시스템에 있어서, 환자의 후각기관으로 향을 제공하는 검사통과 기 설정된 파장대역의 광을 환자의 전전두엽으로 조사하고, 환자의 전전두엽으로부터 반사된 반사광을 수광하는 치매검사장치 및 상기 치매검사장치가 수광한 반사광의 정보를 분석하여 환자의 후각기관으로 향이 제공되기 전 상기 환자의 전전두엽으로 이동하거나 기 이동한 헤모글로빈의 농도 및 상기 환자의 후각기관으로 향이 제공된 후 상기 환자의 전전두엽으로 이동하거나 기 이동한 헤모글로빈의 농도를 도출하고, 도출된 농도를 기초로 치매 가능성 지표를 분석하여 치매 의심환자의 치매 가능성을 진단하는 치매 진단장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 치매진단시스템을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예의 일 측면에 따르면, 환자의 치매 가능성을 객관적으로 정확하게 진단할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 치매 진단 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 치매 검사장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 치매 진단장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 치매 진단장치가 분석한 환자의 헤모글로빈 농도를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 시스템이 환자의 치매 가능성을 진단하는 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 치매 진단 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 치매 진단 시스템(100)은 검사통(110), 치매 검사장치(120) 및 치매 진단장치(130)를 포함한다.
통상적으로 인간이 후각기관으로 냄새를 맡으면 후각세포들은 냄새를 맡아 냄새에 따른 (생체)신호를 생성하게 되고, 전전두엽은 후각세포들이 생성한 신호들을 받아 뇌의 후각을 관장하는 부분이 이를 처리할 수 있도록 신호를 재생성하여 해당 부분으로 전달한다. 전술한 과정을 거쳐 인간이 후각기관으로 맡은 냄새를 인지하게 된다. 이때, 나이가 들면서 후각세포들이 생성한 신호들을 받고 이를 재생성하는 전전두엽의 기능이 조금씩 퇴화되기 시작하는데, 치매 환자들에게서 특히 이러한 현상이 집중적으로 나타나는 것으로 밝혀지고 있다. 퇴화로 인해, 치매 환자들에게서는 비 치매환자와 동일한 후각자극이 가해지더라도 전전두엽의 활성도가 떨어지는 현상이 나타나거나, 동일한 후각자극의 처리를 위해 과도한 활성이 진행되는 현상이 나타나고 있다. 치매 진단 시스템(100)은 이를 파악하여 치매 의심환자의 치매 가능성을 진단한다.
검사통(110)은 환자의 후각기관과 기 설정된 거리만큼 떨어져 기 설정된 향을 제공한다.
전술한 대로, 치매 의심환자가 치매의 가능성을 가지고 있는지 판단하기 위해, 후각 기능의 활성화로 인한 전전두엽의 활성화(헤모글로빈 농도 변화)가 판단되어야 한다. 치매 검사장치(120)가 치매 의심환자의 후각기능 활성도 또는 전전두엽의 조직 활성도를 검사하게 할 수 있도록, 검사통(110)은 기 설정된 향을 제공하여 치매 의심환자의 후각기관이 향을 맡고 활성화될 수 있도록 한다.
다만, 검사통(110)이 각 치매 의심환자에게 향을 제공하는 거리가 가변될 경우, 치매 진단 시스템(100)의 진단 결과의 정확도가 떨어지는 문제가 발생하게 된다. 이러한 문제를 해소하고자, 검사통(110)은 환자의 후각기관과 기 설정된 거리만큼 물리적으로 분리되도록 하는 구조를 가져, 모든 환자에게 동일한 거리만큼 떨어진 채로 향을 제공한다.
치매 검사장치(120)는 치매 의심환자의 기 설정된 부위에 부착되어, 후각 또는 전전두엽의 기능 활성화를 위한 헤모글로빈의 농도를 검사한다. 검사통(110)이 배치되어 치매 의심환자에게 향을 제공하고 있어, 치매 의심환자의 후각 기능이나 전전두엽의 기능은 활성화되고 있는 상태에 해당한다. 치매 검사장치(120)는 치매 의심환자의 기 설정된 부위에 부착되어, 검사통(110)에 의해 활성화된 치매 의심환자의 후각 또는 전전두엽의 기능 활성화를 위해 전전두엽으로 이동하거나 기 이동한 헤모글로빈의 농도를 측정한다. 치매 검사장치(120)는 치매 환자들에게서 보이고 있는 집중적인 전전두엽 기능의 퇴화(이에 의한 후각 기능의 퇴화)로 인해, 후각 자극에 의해 상대적으로 소량 또는 과량의 산소(헤모글로빈)가 전전두엽으로 제공되는지 여부를 검사한다. 치매 검사장치(120)는 전술한 검사를 위해 치매 의심환자의 이마부근에 부착된다. 전전두엽과 가까운 부위에 부착되어야 작은 크기로도 원활히 검사할 수 있으므로, 치매 검사장치(120)는 치매 의심환자의 이마부근에 부착된다. 치매 검사장치(120)는 치매 의심환자의 이마에 부착된 후, 치매 의심환자의 전전두엽에서의 헤모글로빈 농도를 검사한다. 치매 검사장치(120)에 대한 상세한 설명은 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.
치매 검사장치(120)는 일 끝단에 치매 진단장치(130)와 연결되는 커넥터(124)를 포함한다. 커넥터(124)는 치매 진단장치(130)와 탈착됨으로써, 치매 검사장치(120)와 치매 진단장치(130)의 전기적 연결여부를 결정한다. 치매 검사장치(120)는 치매 의심환자에 부착되어 사용되기 때문에, 주기적으로 또는 매 사용시 교체의 필요성이 존재한다. 이에, 치매 검사장치(120)만의 교체가 원활해질 수 있도록, 치매 검사장치(120)는 치매 진단장치(130)와 탈착되는 커넥터(124)를 포함한다.
치매 진단장치(130)는 치매 검사장치(120)가 검사한 결과를 분석하여 치매 의심환자의 전전두엽으로 이동하거나(옥시 헤모글로빈의 농도) 이동했던 헤모글로빈 농도(디옥시 헤모글로빈의 농도)를 도출하고, 도출된 결과를 분석하여 치매 가능성을 진단한다. 치매 진단장치(130)는 치매 검사장치(120)의 검사결과를 분석하여, 검사통(110)으로부터 제공되는 향을 맡으며 치매 의심환자의 후각 기능이 활성화되기 위해, 환자의 전전두엽 부근으로 얼마나 많은 양의 헤모글로빈이 이동하거나 하였는지를 도출한다. 즉, 치매 진단장치(130)는 검사결과를 토대로 전전두엽 부근으로 이동하거나 기 이동한 헤모글로빈의 농도를 도출한다. 치매 진단장치(130)는 도출한 결과로부터 치매 가능성 지표를 분석하여 치매 의심환자의 치매 가능성을 진단한다. 치매 진단장치(130)에 대한 상세한 설명은 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 치매 검사장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 치매 검사장치(120)는 광원(210, 215)과 수광부(220, 222, 224, 226)를 포함한다.
광원은 환자의 이마부근, 특히, 환자의 미간 사이에 부착되어, 광을 환자의 체내(전전두엽)로 조사한다. 일반적으로 후각 기능을 관장하는 전전두엽은 미간 부근(미간에서 체내 방향으로의 내부)에 위치하고 있다. 따라서, 환자의 조직 활성도를 정확히 파악하고자, 광원(210, 215)은 환자의 미간 사이에 부착되어 환자의 체내로 광을 조사한다.
광원(210, 215)은 근적외선 파장대역의 광을 조사한다. 근적외선 파장대역의 광은 헤모글로빈에 흡수되는 성질을 갖는데, 전전두엽에 헤모글로빈이 많이 포함되어 있으면 근적외광의 흡수량이 많아 전전두엽으로부터 반사되는 광량은 적어지게 된다. 헤모글로빈은 특별한 사정(일산화탄소 중독 등)이 없는 한 산소 운반체이므로, 특정 조직의 활성화를 위해서는 반드시 헤모글로빈이 해당 조직(본 발명의 일 실시예에서는 후각기관) 및 그와 관련된 조직(본 발명의 일 실시예에서는 전전두엽)으로 이동하여야 한다. 따라서, 광원(210, 215)은 치매 의심환자의 후각 기능의 활성화로 인한 전전두엽으로 이동하는 헤모글로빈의 농도를 검사하기 위해 환자의 체내로 근적외광을 조사한다.
광원(210, 215)은 서로 다른 파장의 근적외광을 조사한다. 광원(210, 215) 중 어느 하나는 730nm 대역의 광을 조사하며, 나머지 하나는 850nm 대역의 광을 조사한다. 전전두엽으로 이동하는 헤모글로빈의 종류로는 전전두엽으로 산소를 제공하기 위한 옥시 헤모글로빈(Oxy Hb)과 전전두엽으로 산소를 기 제공한 디옥시 헤모글로빈(Deoxy Hb)이 존재한다. 치매 진단장치(130)가 양 헤모글로빈의 농도를 각각 도출할 수 있도록, 적어도 2개의 광원(210, 215)은 서로 다른 파장의 근적외광을 조사한다.
수광부(220 내지 226)는 복수 개가 광원(210, 215)과 일정한 거리만큼 떨어져 배치되어, 전전두엽에서 반사된 반사광을 수광한다.
수광부(220 내지 226)는 전전두엽에서 반사된 반사광을 시간당 기 설정된 횟수만큼 수광한다. 수광부(220 내지 226)는 치매 의심환자의 전전두엽으로 조사된 근적외광 중 헤모글로빈에 흡수되지 않고 반사된 반사광들을 수광한다. 각 수광부(220 내지 226)는 센싱한 반사광량 정보를 치매 진단장치(130)로 전달함으로써, 치매 진단장치(130)가 반사광량을 토대로 헤모글로빈의 농도를 도출할 수 있도록 한다. 이때, 각 수광부(220 내지 226)는 일정 시간 당 기 설정된 횟수만큼 수광할 수 있다. 예를 들어, 각 수광부(220 내지 226)는 초당 20회만큼 반사광을 수광할 수 있다.
수광부(220 내지 226)는 광원(210, 215)과 기 설정된 거리 이상 떨어져 배치된다. 광원과 수광부간 거리는 광원이 조사하는 광의 투과 정도에 비례하게 된다. 치매 의심환자의 이마에 배치된 광원(210, 215)으로부터 조사되는 광이 적어도 치매 의심환자의 전전두엽까지 투과되어야 하기 때문에, 수광부(220 내지 226)는 도 2(a)에서와 같이 광원(210, 215)과 기 설정된 거리만큼 떨어져 배치되거나, 도 2(b)에서와 같이 광원(210, 215)과 기 설정된 거리 이상 떨어져 배치된다. 여기서, 기 설정된 거리는 통상의 이마와 전전두엽간 거리의 2배일 수 있다.
또한, 수광부(220 내지 226)는 각각 좌뇌와 우뇌 모두를 대향하도록 배치된다. 수광부(220 내지 226)는 이마 부근(광원과 일정 거리 떨어진 위치)에 무작위적으로 배치되는 것이 아니라, 일정 개수의 수광부는 좌뇌를, 나머지 수광부는 우뇌를 대향하도록 배치된다. 수광부(220 내지 226)는 이처럼 배치되어 좌뇌와 우뇌 모두로부터 반사되는 반사광을 수광할 수 있다. 수광부(220 내지 226)가 수광한 데이터를 토대로 치매 진단장치(130)는 대사의 활성도나 산소 포화도와 같은 조직 활성도를 도출할 수 있을 뿐만 아니라, 좌뇌와 우뇌 간의 연결성도 함께 확인할 수 있어, 치매 진단에 있어 보다 높은 정확성을 확보할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진단장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 치매 진단장치(130)는 전원부(310), 제어부(320), 분석부(330) 및 디스플레이부(330)를 포함한다.
전원부(310)는 치매 진단장치(130) 내 각 구성 및 치매 검사장치(120)로 각 구성이 동작하도록 하는 전원을 공급한다.
제어부(320)는 치매 검사장치(120)의 동작을 제어한다.
제어부(320)는 치매 검사장치(120) 내 광원의 동작을 제어한다. 광원(210, 215)은 복수 개가 존재하며, 각각 서로 상이한 파장대역의 광을 조사한다. 그러나 수광부의 입장에서는 광의 수광여부와 수광된 광량만이 감지될 뿐, 어떠한 파장의 광이 수광된 것인지까지 감지할 수는 없다. 이에, 제어부(320)도 수광부(220 내지 226)로부터 반사광량을 수신하더라도 어떠한 파장대역의 광에 대한 반사광인지 인지할 수 없는 문제가 존재한다. 이러한 문제를 해소하고자, 제어부(320)는 서로 다른 파장대역의 광을 조사하는 광원의 광 조사 타이밍을 제어한다. 제어부(320)는 각 광원이 서로 번갈아가며 광을 조사하도록 제어할 수도 있고, 일정 시간동안은 특정 파장대역의 광원이, 나머지 시간 동안은 다른 파장대역의 광원이 광을 조사하도록 제어할 수도 있다. 이처럼, 제어부(320)는 광원의 동작을 제어함으로써, 각 광원이 서로 다른 파장대역의 광을 각각 조사하더라도 어떠한 파장대역에 대한 반사광인지 인지할 수 있다.
제어부(320)는 치매 검사장치(120) 내 수광부(220 내지 226)의 동작을 제어한다. 수광부는 인가되는 바이어스 전압에 따라, 입사하는 광에 대한 민감도가 상이해진다. 광원의 동작으로 수광부가 반사광을 수광할 때, 제어부(320)는 일부 또는 전부의 수광부(220 내지 226)로 인가하는 바이어스 전압 양을 달리한다. 수광부가 반사광을 수광하는 동안, 제어부(320)는 모든 수광부에 대해 적은 양의 바이어스 전압과 많은 양의 바이어스 전압을 번갈아가며 인가할 수도 있고, (좌뇌 및 우뇌를 대향하도로 배치된 수광부 각각에서) 일부의 수광부에는 적은 양의 바이어스 전압을 (좌뇌 및 우뇌를 대향하도로 배치된 수광부 각각에서) 나머지 수광부에는 많은 양의 바이어스 전압을 인가할 수도 있다. 제어부(320)는 이와 같이 바이어스 전압을 제어함에 따라, 마치 치매 검사장치(120) 내에 서로 다른 민감도를 가진 수광부가 포함된 것과 같은 효과를 불러올 수 있다. 서로 다른 민감도를 가진 수광부에 의한 결과값(조직 활성도)이 도출될 경우, 각각의 결과값은 치매 가능성을 판단하는데 이용되는, 서로 다른 항목(카테고리)에 해당한다. 이는 단지 저장되는 데이터량을 인위적으로 늘리는 것과는 달리, 서로 다른 종류의 검사를 복수 회 하는 것과 같은 효과를 불러오기에 치매 판단의 정확도를 상승시킬 수 있다. 따라서, 제어부(320)의 수광부로의 바이어스 전압 제어는, 1회의 검사임에도 더 많은 항목으로 치매 가능성을 판단하는 효과를 가져와 치매 가능성 판단의 정확도를 향상시킨다.
분석부(330)는 각 수광부(220 내지 226)가 센싱한 센싱값을 토대로, 치매 의심환자로 향이 제공되기 전·후 시점에서의 헤모글로빈 농도를 도출하고, 도출된 결과로부터 치매 가능성을 진단한다.
분석부(330)는 각 수광부(220 내지 226)가 센싱한 센싱값을 토대로, 치매 의심환자로 향이 제공되기 전·후 각 시점에서의 헤모글로빈 농도를 도출한다. 분석부(330)는 비어-램버트(Beer-Lambert) 법칙 등 다양한 수식을 이용하여 각 수광부(220 내지 226)가 센싱하는 센싱값으로부터 옥시 헤모글로빈 및 디옥시 헤모글로빈의 농도를 도출한다. 분석부(330)가 옥시 헤모글로빈 및 디옥시 헤모글로빈의 농도 모두를 도출하기 위해, 치매 검사장치(120)는 서로 다른 파장의 광을 조사하는 적어도 2개의 광원을 이용하여 검사를 수행한다. 다만, 치매 검사장치(120)는 MRI와 같은 고가의 장비이거나 레이저 다이오드와 같은 정밀한 소자를 포함하는 것이 아닌, 기본적인 광원과 수광부를 포함하고 있기에 도출한 헤모글로빈 농도의 절대값은 정확하지 않을 확률이 높다. 이에, 분석부(330)는 센싱값을 토대로 각 시점에서 옥시 헤모글로빈 및 디옥시 헤모글로빈의 농도를 도출함에 있어, 농도의 상대치를 도출한다. 분석부(330)가 농도의 상대치를 도출하는 방법은 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 치매 진단장치가 분석한 환자의 헤모글로빈 농도를 도시한 그래프이다. 그래프에는 각 수광부마다 센싱한 센싱값을 이용하여 연산된 옥시 헤모글로빈의 농도(430)와 디옥시 헤모글로빈의 농도(440)가 도시되어있다. 여기서, 향이 제공되는 시점(t2) 이전에서의 옥시 헤모글로빈의 농도는 a로, 향이 제공되는 시점(t2) 이전에서의 디옥시 헤모글로빈의 농도는 b로, 향이 제공된 시점(t2) 이후에서의 옥시 헤모글로빈의 농도는 c로, 향이 제공된 시점(t2) 이후에서의 디옥시 헤모글로빈의 농도는 d로 정의된다. 또한, 치매 의심환자로 향이 제공되는 시점(t2)까지의 제1 기 설정된 구간(Lab)과 향이 제공된 시점으로부터 제2 기 설정된 구간(Lcd)이 각각 정의된다.
먼저, 분석부(330)는 각 시점에서 헤모글로빈 농도의 상대치를 도출하기 위한 기준치에 해당하는 옥시 헤모글로빈 및 디옥시 헤모글로빈의 농도를 도출한다. 기준치는 치매 의심환자에게 향이 제공되기 이전에, 치매 검사장치(120)가 장착된 후 기 설정된 시점(t1)까지의 헤모글로빈의 농도 평균치이다. 분석부(330)는 기준치를 연산함으로써, 기준치를 이용하여 기 설정된 시점(t1) 이후의 각 시점에서 헤모글로빈 농도의 상대치를 연산할 수 있다.
이후, 분석부(330)는 제1 기 설정된 구간(Lab) 내 각 시점에서의 헤모글로빈 농도의 상대치를 도출한다. 분석부(330)는 전술한 기준치를 이용하여, 각 시점에서의 (센싱된 센싱값으로부터 도출한) 헤모글로빈 농도 절대값으로부터 기준치와의 상대값을 도출한다. 도 4의 그래프를 참조하면, 향이 아직 제공되지 않은 구간(Lab)에서는 옥시 헤모글로빈과 디옥시 헤모글로빈의 농도 변화(610)는 상대적으로 크지 않은 것으로 나타난다.
여기서, 향이 제공되는 시점(t2)은 30초 내지 50초까지로 설정될 수 있다. 향이 30초 이전에 제공될 경우, 헤모글로빈 농도의 상대치 연산에 있어 필수적인 기준치를 연산하는데 곤란함이 존재할 수 있다. 반면, 향이 50초를 초과하여 제공될 경우, 치매 의심환자가 다른 생각을 하며 수광부에서 센싱되는 센싱값이 달라질 수 있다. 수광부에서 센싱되는 센싱값은 전전두엽에서의 반사광량이므로, 반드시 후각 기능이 활성화되었을 때에만 값이 변화하는 것이 아니다. 후각 기능이 활성화되지 않았더라도, 치매 의심환자가 다양한 생각을 할 경우 전전두엽도 이와 함께 활성화될 가능성이 존재하여 데이터의 정확도가 떨어지게 된다. 이에, 향이 제공되는 시점(t2)는 30초 내지 50초까지로 설정될 수 있다.
마찬가지로, 분석부(330)는 제2 기 설정된 구간(Lcd)에서도 구간 내 각 시점에서의 헤모글로빈 농도의 상대치를 도출한다. 제2 기 설정된 구간(Lcd)에서 향은 t2 시점부터 t3 시점까지만 제공되며, 나머지 구간(t3 이후)에서는 향이 제공되지 않는다. 향이 제공되는 구간(t2 내지 t3)은 10 내지 30초까지로 설정될 수 있다. 향이 10초보다 짧게 제공되면, 후각의 활성화가 충분치 못할 가능성이 존재한다. 반면, 향이 30초보다 길게 제공되면, 후각이 향에 적응하여 환자가 다른 생각을 하거나 환자에 가해진 다른 자극에 의해서도 전전두엽에서 자극이 발생할 수 있기에, 전전두엽에서의 자극의 출처가 부정확해지는 문제가 있다. 또한, 향이 제공된 후 즉각적으로 반응이 나타나는 사람이 있는 반면, 일정 시간 이후에 반응이 나타나는 사람도 존재하기에, 10초 내지 30초 만큼 향이 제공된다. 분석부(330)는 향이 제공되는 구간에서 헤모글로빈 농도의 상대치를 도출한다.
이후, 향이 제공(t3)된 이후, 30초 내지 50초 동안 향이 제공되지 않는 상태로, 분석부(330)는 헤모글로빈 농도의 상대치를 도출한다. 제2 기 설정된 구간(Lcd)에서는 향이 제공된 후이므로 상대적으로 헤모글로빈 농도의 상대치 변화량(620)이 상대적으로커진다.
분석부(330)는 이처럼 도출된 헤모글로빈 농도의 상대치를 이용하여, 치매 가능성 지표를 분석하여 치매 의심환자의 치매 가능성을 진단한다. 각 시점에서 수많은 옥시 헤모글로빈 농도의 상대치와 디옥시 헤모글로빈 농도의 상대치가 연산되기에, 분석부(330)는 각 구간(Lab, Lcd)에서 헤모글로빈 농도의 평균치를 연산한다. 분석부(330)는 각각 Σa/Lab, Σb/Lab, Σc/Lcd 및 Σd/Lcd를 연산하여 각 구간에서의 헤모글로빈 농도의 평균을 연산한다. 이후, 분석부(330)는 치매 가능성 지표를 분석한다. 치매 가능성 지표는 향이 제공되기 이전의 옥시·디옥시 헤모글로빈 농도의 평균치와 향이 제공된 이후의 그것과의 비율로 연산된다. 즉, 치매 가능성 지표는 아래와 같다.
Figure 112020014846515-pat00001
Figure 112020014846515-pat00002
치매 가능성 지표는 전술한 수식과 같이 연산되며, 향이 제공되기 이전과 이후의 헤모글로빈 농도의 변화율을 나타낸다. 분석부(330)는 지표로부터 향이 제공되기 전·후의 농도가 기 설정된 비율 이상 변화하였는지 여부를 판단한다. 여기서, 기 설정된 비율은 15%일 수 있다. 즉, 농도가 15% 이상 변화(지표가 1.15 이상이거나 0.85 이하)한 경우, 분석부(330)는 해당 환자를 치매 가능성이 있다고 진단한다. 헤모글로빈의 농도 변화가 크다는 것은 전전두엽으로 소량의 헤모글로빈이 이송되었거나, 과량의 헤모글로빈이 이송된 것을 의미한다. 전전두엽으로 소량의 헤모글로빈이 이송된 경우라면, 후각의 기능이나 전전두엽의 조직 활성도가 떨어지는 것을 의미한다. 마찬가지로, 전전두엽으로 과량의 헤모글로빈이 이송되었다는 것은 전전두엽에서 동일한 정도의 후각자극을 처리하기 위해 보다 많은 양의 헤모글로빈을 요구한다는 것을 의미하여, 이 역시 후각의 기능이나 전전두엽의 조직 활성도가 떨어지는 것을 의미한다. 따라서, 분석부(330)는 도출한 헤모글로빈 농도(상대치)의 평균치로부터 분석한 지표를 토대로 해당 환자의 치매 가능성을 진단한다. 다만, 기 설정된 비율은 반드시 15%에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라 가변될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 디스플레이부(340)는 분석부(330)의 판단결과를 출력한다.
이처럼, 치매 진단장치(130)가 기 설정된 거리만큼 떨어져 배출되는 향에 대한 치매 의심환자의 치매 가능성을 분석하기 때문에, 검사자는 검사통(110)을 치매 의심환자의 후각기관에 배치하기만 하면 되고, 그에 따라 조직이 얼마나 활성되었는지로 분석이 완료될 수 있다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 치매 진단 시스템으로는 단 1회의 검사만으로도 분석결과를 도출할 수 있고, 검사 환경이나 검사자가 달라지더라도 동일한 결과가 도출될 수 있다. 많은 질문을 포함한 질문지를 제공하고 이에 대한 답변을 치매 의심환자로부터 듣는 형태의 종래의 방법처럼, 장시간이 소모되는 문제와 치매 의심환자의 (질문에 대한) 인지 능력에 의존하게 되어 부정확한 결과를 도출할 수 있는 문제로부터 벗어날 수 있다. 또한, 1회로도 정확한 치매 진단을 수행할 수 있어, 치매 환자의 편의성 보장과 함께 진단의 정확도를 보장할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 치매 진단 시스템이 치매 가능성을 치매를 진단하는 방법을 도시한 순서도이다.
치매 검사장치(120)는 환자의 전전두엽으로 광을 조사한다(S510).
치매 검사장치(120)는 조사된 후 전전두엽으로부터 반사된 반사광을 수광한다(S520).
치매 진단장치(130)는 수광된 반사광을 분석하여 전전두엽으로 이동하거나 기 이동한 옥시·디옥시 헤모글로빈의 농도를 도출한다(S530). 치매 진단장치(130)는 수광된 반사광을 분석하여 향이 제공되기 이전에 전전두엽으로 이동하거나 기 이동한 옥시·디옥시 헤모글로빈의 농도와 향이 제공된 이후에 전전두엽으로 이동하거나 기 이동한 옥시·디옥시 헤모글로빈의 농도를 도출한다.
치매 진단장치(130)는 도출된 옥시·디옥시 헤모글로빈의 농도를 분석하여, 환자의 치매 가능성을 판단한다(S540). 치매 진단장치(130)는 도출된, 향이 제공되기 전·후의 옥시·디옥시 헤모글로빈의 농도를 토대로, 치매 가능성 지표를 연산하고 그로부터 치매 의심환자의 치매 가능성을 판단한다.
도 5에서는 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 5에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 5는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 5에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 치매 진단 시스템
110: 검사통
120: 치매 검사장치
130: 치매 진단장치
210, 215: 광원
220, 222, 224, 226: 수광부
310: 전원부
320: 제어부
330: 분석부
340: 디스플레이부
430: 옥시 헤모글로빈의 농도
435: 디옥시 헤모글로빈의 농도

Claims (7)

  1. 환자의 치매 가능성을 검사하는 치매진단시스템에 있어서,
    환자의 후각기관으로 향을 제공하는 검사통;
    기 설정된 파장대역의 광을 환자의 전전두엽으로 조사하고, 환자의 전전두엽으로부터 반사된 반사광을 수광하는 치매검사장치; 및
    상기 치매검사장치가 수광한 반사광의 정보를 분석하여 환자의 후각기관으로 향이 제공되기 전 상기 환자의 전전두엽으로 이동하거나 기 이동한 헤모글로빈의 농도 및 상기 환자의 후각기관으로 향이 제공된 후 상기 환자의 전전두엽으로 이동하거나 기 이동한 헤모글로빈의 농도를 도출하고, 도출된 농도와 기 설정된 기준치와의 상대값을 기초로 치매 가능성 지표를 분석하여 치매 의심환자의 치매 가능성을 진단하는 치매 진단장치를 포함하며,
    상기 치매 검사장치는,
    환자의 미간에 부착되어 전전두엽으로 광을 조사하며, 서로 다른 근적외선 파장대역의 광을 조사하는 복수의 광원; 및
    상기 복수의 광원과 기 설정된 거리만큼 또는 그 이상 떨어져 배치되어, 전전두엽에서 반사되는 반사광을 수광하는 복수의 수광부를 포함하며,
    일부의 수광부는 좌뇌를 대향하도록 배치되며, 나머지 수광부는 우뇌를 대향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 치매진단시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 치매 진단장치는,
    헤모글로빈의 농도를 도출함에 있어, 옥시 헤모글로빈(Oxy Hb)의 농도 및 디옥시 헤모글로빈(Deoxy Hb)의 농도를 각각 도출하는 것을 특징으로 하는 치매진단시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 헤모글로빈의 농도는,
    각 시점에서 측정된 헤모글로빈의 농도와 기 설정된 기준치와의 상대값인 것을 특징으로 하는 치매진단시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 치매 진단장치는,
    상기 치매 가능성 지표로부터 향이 제공되기 전·후의 헤모글로빈 농도가 기 설정된 비율 이상 변화하였는지 여부를 판단하여, 판단 결과에 따라 치매 의심환자의 치매 가능성을 진단하는 것을 특징으로 하는 치매진단시스템.

  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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