KR102359900B1 - 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치 - Google Patents

복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복합 광원을 기반으로 해서 특정 진단용 레이저광과 진단초음파를 종양 부위에 조사하여 악성 종양 영역을 진단한 후에, 치료용 레이저광과 치료초음파를 그 영역에 집중 조사하여 종양을 치료할 수 있도록 구현한 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치에 관한 것으로, 구동 제어에 따라 두 개의 복합 광원과 초음파를 방출해서 진단과 치료를 수행하는 수술장비부; 및 수술장비부에 연결 형성되어, 수술장비부의 구동을 제어하는 복합광원/초음파 제어장비부를 포함한다.

Description

복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치{Photo dynamic and sono dynamic therapy apparatus based on complex luminous source}
본 발명의 기술 분야는 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치에 관한 것으로, 특히 복합 광원을 기반으로 해서 특정 진단용 레이저광과 진단초음파를 종양 부위에 조사하여 악성 종양 영역을 진단한 후에, 치료용 레이저광과 치료초음파를 그 영역에 집중 조사하여 종양을 치료할 수 있도록 구현한 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치에 관한 것이다.
암은 각종 원인에 의해 인체 내의 세포가 무제한 증식하여 형성되는 종양으로서, 간암, 뇌종양, 피부암, 혈액암, 위암, 구강암, 폐암, 갑상선암, 유방암, 담도암, 췌장암, 대장암, 방광암, 전립선암, 자궁경부암, 난소암 등으로 다양한 종류가 있다.
이러한 종양을 치료하기 위해서는, 카테터를 이용하여 화학적 요법으로 종양의 크기를 줄인 다음에 외과적 수술로 절제하고, 화학적 요법과 방사선 요법을 이용하여 남은 종양을 제거하는 방법이 일반적이다. 그러나 화학적 요법 시에는 예상하지 못한 부작용을 유발하여 치료 중단으로 이어질 수 있는 위험이 있기 때문에, 현재 종양을 치료하는 방법에 관련한 연구가 계속적으로 진행되고 있는 실정이다.
종양을 선택적으로 치료하는 방법으로는, 정상 세포의 표면에는 없고 종양의 표면에만 특이적으로 발현하는 수용체에 결합하는 분자(에를 들어, 단일클론항체, 펩타이드 등)를 이용하여 종양에 접근시켜 치료하는 방법과, 신생혈관이 생성되는 곳을 표적으로 하여 VEGF를 억제하여 종양을 치료하는 방법이 있다. 그리고 또 다른 종양의 치료 방법으로는, 광 역학 진단 치료(photo dynamic diagnosis and therapy; PDT)와 음향 역학 치료(sono dynamic therapy; SDT)가 있다.
광 역학 진단 치료 방법은, 일반적인 상태에서 독성이 없는 약물인 광 민감제를 환자에게 적용하게 되면, 일정 시간 후에 정상 세포에서는 배출이 되고 종양에는 좀 더 오래 남아 있는 성질을 이용한 것으로, 광 민감제가 모여 있는 부분에 특정 파장의 광(400 ~ 420nm)을 조사하면, 종양에서 광 민감제의 붉은색 형광(630 ~ 660nm)이 나타나 진단이 가능하다. 또한 가시광선(620 ~ 690nm)을 쏘아주게 되면, 산소의 유무에 따라 활성산소가 생성이 되고, 종양 세포와 조직을 파괴하여 종양을 치료할 수 있는 방법이다.
음향 역학 치료 방법은, 낮은 강도의 초음파를 이용하여 음향 민감제를 진동시켜 활성산소를 생성시켜 종양을 치료하는 방법으로, 주파수에 따라서 광 역학 진단 치료 방법보다는 더 깊이 있고, 더 넒은 범위에 치료를 할 수 있다.
한국등록특허 제10-1140612호(2012.04.20, 등록)는 광섬유 결합형 고출력 레이저 장치에 관하여 기재되어 있는데, 다이오드 레이저 모듈의 냉각을 위한 쿨링 장치가 내설되어 있는 레이저 장치 본체와, 외부에서 레이저 장치 본체와 연결되게 구성되어 시술부위에 고출력의 레이저 광을 조사하는 핸드피스로 이루어진 고출력 레이저 장치에 있어서, 레이저 장치 본체에 레이저 광을 발산하는 다이오드 레이저 모듈이 복수로 내설되고, 각 다이오드 레이저 모듈마다 레이저 광을 전달하기 위한 광섬유가 각각 연결되며, 다이오드 레이저 모듈에 일측이 연결된 각 광섬유의 타측 단부가 핸드피스에 삽입 장착되되, 각 광섬유의 타측 단부가 핸드피스 상에 균일한 간격으로 배열되어 이동된 레이저 광을 외부로 출력하게 되고, 각 광섬유마다 마이크로 렌즈를 배치하고 이러한 마이크로 렌즈 어레이를 핸드피스의 표면에 위치하도록 배치하여 광섬유 다발에서 발산되어 나오는 레이저 광을 시준하여 시술부위에 균일한 광을 조사할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
한국등록특허 제10-1173276호(2012.08.06. 등록)는 초음파 프로브에 관하여 기재되어 있다. 개시된 기술에 따르면, 상부의 가장자리 둘레에서 안쪽을 향하여 오목하게 형성되어 있으며, 상부의 중심에서 일정 반경의 외측부터 가장자리까지 균일하게 복수의 설치구멍이 형성된 하우징; 및 복수의 설치 구멍에 각각 설치되어 하우징의 상부에 구면을 형성하는 복수의 프로브 유닛을 포함하고, 프로브 유닛은, 전기 및 열전도성을 갖는 연결 바; 연결 바의 하부 면에 형성되며, 하우징의 설치 구멍을 통하여 하우징의 하부로 돌출되는 제1 접속 핀; 연결 바의 상부 면에 형성되며, 구면을 형성하기 위한 경사면이 형성된 후면블록; 후면블록의 경사면에 형성된 압전 웨이퍼; 압전 웨이퍼의 상부 면에 형성된 복수의 음향 정합층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 종래의 기술에서는, 광 역학 진단 치료를 위한 레이저 광원이 별개의 독립된 장비로 이루어져 있고 음향 역학 치료를 위한 초음파 장치도 별도로 형성되어 있어, 진단 치료의 활용 폭이 매우 제한적인 단점이 있었으며, 특히 진단의 개념이 부족한 단점도 있었다. 이에 최근 악성 종양을 치료하기 위한 정밀 광 진단과 집중 치료의 필요성이 매우 중요해지고 있는 실정이다.
한국등록특허 제10-1140612호 한국등록특허 제10-1173276호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전술한 바와 같은 단점 내지 필요성을 해결하기 위한 것으로, 복합 광원을 기반으로 해서 특정 진단용 레이저광과 진단초음파를 종양 부위에 조사하여 악성 종양 영역을 진단한 후에, 치료용 레이저광과 치료초음파를 그 영역에 집중 조사하여 종양을 치료할 수 있도록 구현한 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하는 수단으로는, 본 발명의 한 특징에 따르면, 구동 제어에 따라 두 개의 복합 광원과 초음파를 방출해서 진단과 치료를 수행하는 수술장비부; 및 상기 수술장비부에 연결 형성되어, 상기 수술장비부의 구동을 제어하는 복합광원/초음파 제어장비부를 포함하는 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치를 제공한다.
일 실시 예에서, 상기 수술장비부는, 405nm의 진단용 레이저광, 660nm의 치료용 레이저광, 그리고 1 ~ 10MHz의 진단/치료용 초음파를 방출해 주는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 수술장비부는, 상기 복합광원/초음파 제어장비부에 연결 형성되어, 상기 복합광원/초음파 제어장비부의 구동 제어를 전달하는 전달부재; 상기 전달부재에 연결 형성되어, 상기 전달부재를 통해 상기 복합광원/초음파 제어장비부의 구동 제어를 전달받는 광파이프부재; 상기 광파이프부재의 내부 가운데 부분에 형성되어, 상기 복합광원/초음파 제어장비부의 구동 제어에 따라 두 개의 복합 광원을 방출해 주는 진단/치료용 복합 광원 방출부재; 및 상기 진단/치료용 복합 광원 방출부재의 주변으로 서로 일정 간격을 두고 복수 개로 형성되어, 상기 복합광원/초음파 제어장비부의 구동 제어에 따라 초음파를 방출해 주는 진단/치료용 초음파 방출부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 전달부재는, 상기 복합광원/초음파 제어장비부와 상기 광파이프부재를 전기적으로 연결시키기 위한 전선; 및 상기 전선을 상기 복합광원/초음파 제어장비부와 상기 광파이프부재에 탈부착하기 위한 탈부착수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 전달부재는, 상기 복합광원/초음파 제어장비부와 상기 광파이프부재 사이의 전기 신호를 송수신하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 광파이프부재는, 원기둥의 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 광파이프부재는, 복강경 수술용으로 직경 5 ~ 15mm의 크기로 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 진단/치료용 복합 광원 방출부재는, 직경 2 ~ 4mm의 크기를 가지는 광파이버 또는 광파이버 다발인 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 진단/치료용 복합 광원 방출부재는, 상기 복합광원/초음파 제어장비부에서 생성한 진단용 레이저광, 치료용 레이저광을 상기 전달부재를 통해 전달받아 상기 광파이프부재의 외부로 방출해서 조사하기 위한 레이저광 조사수단; 및 상기 복합광원/초음파 제어장비부에서 생성한 상기 전달부재를 통해 전달받아 상기 광파이프부재의 외부로 방출해서 조사하기 위한 백색광 조사수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 진단/치료용 복합 광원 방출부재는, 백색광 영상을 촬영하여 촬영된 백색광 영상을 상기 전달부재를 통해 상기 복합광원/초음파 제어장비부로 출력하기 위한 백색광 카메라; 및 형광 영상을 촬영하여 촬영된 형광 영상을 상기 전달부재를 통해 상기 복합광원/초음파 제어장비부로 출력하기 위한 형광 카메라를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 진단/치료용 초음파 방출부재는, 상기 진단/치료용 복합 광원 방출부재를 중심으로 방사상으로 서로 간에 2 ~ 3mm의 간격을 두고 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 진단/치료용 초음파 방출부재는, 상기 광파이프부재의 말단면에서 2 ~ 5mm로 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 진단/치료용 초음파 방출부재는, 상기 복합광원/초음파 제어장비부에서 생성한 전기적 신호를 상기 전달부재를 통해 전달받아 공진하여 초음파를 발생시켜 주는 직경 2 ~ 4mm의 크기를 가지는 복수 개의 압전소자를 구비하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 복합광원/초음파 제어장비부는, 상기 진단/치료용 복합 광원 방출부재가 405nm의 진단용 레이저광과 660nm의 치료용 레이저광을 0.1 ~ 2W/cm2의 광 강도로 1 ~ 3분 동안 방출하도록 구동 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 복합광원/초음파 제어장비부는, 진단용 파워를 조절하기 위한 진단용 가변저항; 상기 진단용 가변저항의 진단용 파워 조절에 따라 405nm의 진단용 레이저광이 방출되도록 제어하기 위한 진단용 레이저광 회로; 치료용 파워를 조절하기 위한 치료용 가변저항; 및 상기 치료용 가변저항의 치료용 파워 조절에 따라 660nm의 치료용 레이저광이 방출되도록 제어하기 위한 치료용 레이저광 회로를 구비하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 복합광원/초음파 제어장비부는, 상기 진단/치료용 초음파 방출부재가 5MHz의 진단용 초음파 또는 1 ~ 10MHz의 진동수와 0.1 ~ 1.1 또는 1 ~ 2W/cm2의 세기를 가지는 진단/치료용 초음파를 1 ~ 3분 동안 방출하도록 구동 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 복합광원/초음파 제어장비부는, 상기 백색광 카메라로부터 출력되는 백색광 영상과 상기 형광 카메라로부터 출력되는 형광 영상을 상기 전달부재를 통해 전달받아 확인 분석하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치는, 상기 복합광원/초음파 제어장비부와 연결 형성되어, 상기 수술장비부로의 구동 제어에 대한 진단과 치료 상태를 알려주는 알림장비부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 복합광원/초음파 제어장비부는, 상기 백색광 카메라로부터 출력되는 백색광 영상과 상기 형광 카메라로부터 출력되는 형광 영상을 상기 전달부재를 통해 전달받아, 종양의 형광 세기, 종양의 형태, 레이저광의 파장, 강도, 구동시간, 초음파의 진동수, 세기, 구동시간의 정보를 확인해서 상기 알림장비부에 출력하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 복합광원/초음파 제어장비부는, 진단/치료 상태의 종양 형광, 종양 형태를 보여주는 초음파 이미지를 확인하여 상기 알림장비부에 출력하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 알림장비부는, 상기 복합광원/초음파 제어장비부의 구동 제어에 따라 상기 수술장비부가 구동되는 진단용 레이저광과 치료용 레이저광의 상태, 초음파 상태의 정보를 화면에 표시하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 알림장비부는, 상기 복합광원/초음파 제어장비부로부터 출력되는 종양의 형광 세기, 종양의 형태, 레이저광의 파장, 강도, 구동시간, 초음파의 진동수, 세기, 구동시간의 정보를 표시하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 알림장비부는, 상기 복합광원/초음파 제어장비부로부터 출력되는 진단/치료 상태의 종양 형광, 종양 형태를 보여주는 초음파 이미지를 화면에 표시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 효과로는, 복합 광원을 기반으로 해서 특정 진단용 레이저광과 진단초음파를 종양 부위에 조사하여 악성 종양 영역을 진단한 후에, 치료용 레이저광과 치료초음파를 그 영역에 집중 조사하여 종양을 치료할 수 있도록 구현한 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치를 제공함으로써, 진단과 치료를 위한 장비의 핵심 단위를 하나의 복합 광원 장비에 통합시켜, 진단과 치료가 각기 다른 장비에서 시행되는 단점을 해결할 수 있으며, 또한 악성 종양 부위에 진단 레이저광과 진단초음파를 조사하여 악성 종양과 정상 조직을 구분 진단하고, 곧이어 치료 레이저광과 치료초음파를 동시 또는 순차적으로 악성 종양 부위에 정밀하게 집중 조사하여 종양을 효과적으로 매우 우수하게 치료할 수 있다는 것이다.
본 발명에 의하면, 클로린 e6을 정맥 주사를 통하여 주입한 후, 진단 레이저광(예로, 405nm)과 진단초음파(예로, 평균 5MHz 이내)를 종양 부위에 동시에 방출하여 형광에 의한 종양의 위치와 초음파에 의한 형태를 진단하고, 그 후에 치료광과 치료초음파를 이용하여 특정 악성 종양 부위에 세밀하고 집중해서 치료할 수 있도록 함으로써, 다른 종양 치료 방법에 비해 치료 효과가 매우 우수함은 물론, 안전하고 외과적, 화학적 부작용이 없는 효과가 있다.
본 발명에 의하면, 진단/치료용 복합 광원 방출부재와 진단/치료용 초음파 방출부재를 하나의 광파이프부재 내부에 형성함과 동시에 이들 구조의 최적 배열을 구현함으로써, 우수한 진단과 치료 기능을 구현하면서, 장치의 크기를 줄이고, 보다 정교하며 집중 진단 치료 수술이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 복합광원/초음파 제어장비부를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에서 인간 췌장암 세포인 AsPC-1세포를 누드마우스 췌장에 동소 이식하여 제작한 마우스 모델을 이용하여 진단광(405nm)을 조사했을 때 클로린 e6이 종양에 축적되는 모습을 확인한 형광 진단 이미지를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에서 인간 췌장암 세포인 AsPC-1세포를 누드마우스 췌장에 동소 이식하여 제작한 마우스 모델을 이용하여, 진단초음파를 조사하여 마우스 췌장암의 형태와 췌장암에 치료 광이 조사될 때의 광프로브의 위치를 확인한 초음파 사진을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에서 B16F10 흑색종 세포를 이식한 마우스에 클로린 e6을 정맥 주사한 후 진단광(405nm)을 조사하고 시간대별로 종양에서의 클로린 e6의 형광 변화를 확인한 이미지 및 그래프를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에서 클로린 e6 광 민감제와 치료광(660nm)을 이용한 광 역학 치료 방법을 개략적으로 나타낸 모식도를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에서 클로린 e6 광 민감제를 이용한 음향 역학 치료 방법을 개략적으로 나타낸 모식도를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에서 클로린 e6을 5mg/kg의 농도로 정맥 주사하고, 암실에서 2시간 대기시킨 후 광 음향 역학 치료를 적용하여 종양의 부피를 측정하여 비교한 그래프를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치를 설명하는 도면이며, 도 2는 도 1에 있는 복합광원/초음파 제어장비부를 설명하는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치(10)는, 하나의 복합 광원 장비로서 진단과 치료를 동시에 수행하도록 구현하는데, 수술장비부(100), 복합광원/초음파 제어장비부(200)를 포함한다.
수술장비부(100)는, 복합광원/초음파 제어장비부(200)의 구동 제어에 따라 두 개의 복합 광원(예로, 405nm의 진단광과 660nm의 치료광)과 초음파를 방출하여 진단과 치료를 수행해 준다.
일 실시 예에서, 수술장비부(100)는, 진단용 레이저광(예로, 405nm의 진단광), 치료용 레이저광(예로, 660nm의 치료광), 그리고 1 ~ 10MHz의 진단/치료용 초음파를 방출하여 환자의 종양 부위에 조사해 줄 수 있다.
일 실시 예에서, 수술장비부(100)는, 전달부재(110), 광파이프부재(120), 진단/치료용 복합 광원 방출부재(130), 진단/치료용 초음파 방출부재(140)를 구비할 수 있다.
전달부재(110)는, 복합광원/초음파 제어장비부(200)와 광파이프부재(120) 사이를 연결 형성시켜, 복합광원/초음파 제어장비부(200)의 구동 제어를 광파이프부재(120)로 전달해 준다.
일 실시 예에서, 전달부재(110)는, 복합광원/초음파 제어장비부(200)와 광파이프부재(120) 사이를 전기적으로 연결시키기 위한 전선을 구비할 수 있으며, 또한 탈부착수단을 구비하여 복합광원/초음파 제어장비부(200)와 광파이프부재(120) 사이에 전선을 탈부착식으로 설치할 수 있다.
일 실시 예에서, 전달부재(110)는, 복합광원/초음파 제어장비부(200)와 광파이프부재(120) 사이의 각종 전기 신호(예를 들어, 전류, 구동 제어 신호, 전기적 신호 등)를 전선을 통해 송수신해 줄 수 있다.
광파이프부재(120)는, 원기둥의 형태로 형성되어, 전달부재(110)에 연결 형성시켜, 전달부재(110)를 통해 복합광원/초음파 제어장비부(200)의 구동 제어를 전달받도록 한다.
일 실시 예에서, 광파이프부재(120)는, 복강경 수술용으로 적합한 사이즈로 형성될 수 있는데, 예를 들어 직경 약 5 ~ 15mm(바람직하게는, 10mm)의 크기로 형성될 수 있다.
진단/치료용 복합 광원 방출부재(130)는, 광파이프부재(120)의 내부 가운데 부분에 형성되어, 복합광원/초음파 제어장비부(200)의 구동 제어에 따라 두 개의 복합 광원(예로, 405nm의 진단광과 660nm의 치료광)을 방출해 준다.
일 실시 예에서, 진단/치료용 복합 광원 방출부재(130)는, 405nm 또는 660nm 레이저광을 방출하기 위한 직경 2 ~ 4mm(바람직하게는, 3mm)의 크기를 가지는 광파이버 또는 광파이버 다발일 수 있다.
일 실시 예에서, 진단/치료용 복합 광원 방출부재(130)는, 복합광원/초음파 제어장비부(200)에서 생성한 진단용 레이저광(예로, 405nm의 진단광), 치료용 레이저광(예로, 660nm의 치료광)을 전달부재(110)를 통해 전달받아 광파이프부재(120)의 외부로 방출하여 환자의 종양 부위에 조사해 주기 위한 레이저광 조사수단(131)을 구비할 수 있다.
일 실시 예에서, 진단/치료용 복합 광원 방출부재(130)는, 복합광원/초음파 제어장비부(200)에서 생성한 백색광을 전달부재(110)를 통해 전달받아 광파이프부재(120)의 외부로 방출하여 환자의 종양 부위에 조사해 주기 위한 백색광 조사수단(132)을 구비할 수 있다.
일 실시 예에서, 진단/치료용 복합 광원 방출부재(130)는, 백색광 영상을 촬영하여 해당 촬영된 백색광 영상을 전달부재(110)를 통해 복합광원/초음파 제어장비부(200)로 출력하기 위한 백색광 카메라(133), 형광 영상을 촬영하여 해당 촬영된 형광 영상을 전달부재(110)를 통해 복합광원/초음파 제어장비부(200)로 출력하기 위한 660nm의 형광 카메라(134)를 구비할 수 있다.
진단/치료용 초음파 방출부재(140)는, 진단/치료용 복합 광원 방출부재(130)의 주변으로 서로 일정 간격(예를 들어, 2 ~ 3mm)을 두고 복수 개로 형성되어, 복합광원/초음파 제어장비부(200)의 구동 제어에 따라 초음파를 방출해 준다.
일 실시 예에서, 진단/치료용 초음파 방출부재(140)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 8개로 구성되어 진단용 초음파와 치료용 초음파를 방출해 줄 수 있으며, 진단/치료용 복합 광원 방출부재(130)를 중심으로 방사상으로 일정 부분 돌출(즉, 광파이프부재(120)의 말단면에서 2 ~ 5mm 돌출)되어 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 진단/치료용 초음파 방출부재(140)는, 광파이프부재(120)의 말단면에서 2 ~ 3mm 돌출 형성되고 직경 2 ~ 4mm(바람직하게는, 3mm)의 크기를 가지는 복수 개의 압전소자를 구비할 수 있다. 여기서, 압전소자는, 복합광원/초음파 제어장비부(200)로부터 전기적 신호를 인가받아 공진하여 초음파를 발생시켜 줄 수 있다.
복합광원/초음파 제어장비부(200)는, 수술장비부(100)와 연결 형성되어, 수술장비부(100)의 구동을 제어해 준다.
일 실시 예에서, 복합광원/초음파 제어장비부(200)는, 수술장비부(100)에서의 복합 광원(예로, 405nm의 진단광과 660nm의 치료광)과 초음파의 방출 구동을 제어해 주는데, 이때 진단/치료용 복합 광원 방출부재(130)가 두 개의 복합 광원(예로, 405nm의 진단용 레이저광과 660 ~ 680nm의 치료용 레이저광)을 0.1 ~ 2W/cm2의 광 강도로 수 분(예를 들어, 1 ~ 3분) 동안 방출하도록 구동 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 복합광원/초음파 제어장비부(200)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 405nm LD 회로의 LD 진단용 파워를 조절하기 위한 진단용 가변저항과, 해당 진단용 가변저항의 LD 진단용 파워 조절에 따라 405nm의 진단용 레이저광이 방출되도록 제어하는 405nm LD 회로(circuit)(즉, 진단용 레이저광 회로)를 구비하여, 405nm의 진단용 레이저광이 1.0W/cm2의 광 강도로 방출되도록 진단용 광원 제어를 수행할 수 있으며, 또한 660nm LD 회로의 LD 치료용 파워를 조절하기 위한 치료용 가변저항과, 해당 치료용 가변저항의 LD 치료용 파워 조절에 따라 660nm의 치료용 레이저광이 방출되도록 제어하는 660nm LD 회로(즉, 치료용 레이저광 회로)를 구비하여, 660nm의 파장을 가지는 적색 치료용 레이저광이 0.1 ~ 2W/cm2의 광 강도로 방출되도록 치료용 광원 제어를 수행할 수 있다.
일 실시 예에서, 복합광원/초음파 제어장비부(200)는, 진단/치료용 초음파 방출부재(140)가 5MHz의 진단용 초음파 또는 1 ~ 10MHz의 진동수와 0.1 ~ 1.1(또는, 1 ~ 2)W/cm2의 세기를 가지는 진단/치료용 초음파를 수 분(예를 들어, 1 ~ 3분) 동안 방출하도록 구동 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 복합광원/초음파 제어장비부(200)는, 백색광 카메라(133)로부터 출력되는 백색광 영상과 형광 카메라(134)로부터 출력되는 형광 영상을 전달부재(110)를 통해 인가받아 확인 분석할 수도 있다.
상술한 바와 같은 구성을 가진 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치(10)는, 복합 광원을 기반으로 해서 특정 진단용 레이저광과 진단초음파를 종양 부위에 조사하여 악성 종양 영역을 진단한 후에, 치료용 레이저광과 치료초음파를 그 영역에 집중 조사하여 종양을 치료할 수 있도록 구현함으로써, 진단과 치료를 위한 장비의 핵심 단위를 하나의 복합 광원 장비에 통합시켜, 진단과 치료가 각기 다른 장비에서 시행되는 단점을 해결할 수 있으며, 또한 악성 종양 부위에 진단 레이저광과 진단초음파를 조사하여 악성 종양과 정상 조직을 구분 진단하고, 곧이어 치료 레이저광과 치료초음파를 동시 또는 순차적으로 악성 종양 부위에 정밀하게 집중 조사하여 종양을 효과적으로 매우 우수하게 치료할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 가진 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치(10)는, 클로린(chlorin) e6을 정맥 주사를 통하여 주입한 후, 진단 레이저광(예로, 405nm)과 진단초음파(예로, 평균 5MHz 이내)를 종양 부위에 동시에 방출하여 형광에 의한 종양의 위치와 초음파에 의한 형태를 진단하고, 그 후에 치료광과 치료초음파를 이용하여 특정 악성 종양 부위에 세밀하고 집중해서 치료할 수 있도록 함으로써, 다른 종양 치료 방법에 비해 치료 효과가 매우 우수함은 물론, 안전하고 외과적, 화학적 부작용이 없도록 해 준다.
상술한 바와 같은 구성을 가진 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치(10)는, 진단/치료용 복합 광원 방출부재(130)와 진단/치료용 초음파 방출부재(140)를 하나의 광파이프부재(120) 내부에 형성함과 동시에 이들 구조의 최적 배열을 구현함으로써, 우수한 진단과 치료 기능을 구현하면서, 장치의 크기를 줄이고, 보다 정교하며 집중 진단 치료 수술이 가능하도록 해 준다.
상술한 바와 같은 구성을 지닌 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 알림장비부(300)를 더 포함할 수 있다.
복합광원/초음파 제어장비부(200)는, 백색광 카메라(133)로부터 출력되는 백색광 영상과 형광 카메라(134)로부터 출력되는 형광 영상을 전달부재(110)를 통해 인가받아, 종양의 형광 세기, 종양의 형태, 레이저광의 파장, 강도, 구동시간, 초음파의 진동수, 세기, 구동시간 등의 정보를 확인해서 알림장비부(300)에 출력해 준다.
일 실시 예에서, 복합광원/초음파 제어장비부(200)는, 진단/치료 상태의 종양 형광, 종양 형태를 보여주는 초음파 이미지를 확인하여 알림장비부(300)에 출력해 줄 수 있다.
일 실시 예에서, 복합광원/초음파 제어장비부(200)는, 백색광 카메라(133)로부터 출력되는 백색광 영상과 형광 카메라(134)로부터 출력되는 형광 영상을 전달부재(110)를 통해 인가받아 종양의 위치를 확인해서 저장해 두고 다음의 진단이나 치료 시에 쉽게 종양을 확인하도록 할 수 있는데, 이때 종양이 두 개 이상인 경우에 종양 하나를 기준점을 정하여 기준 종양으로 인식하고 기준 종양과 나머지 종양 사이의 가상선을 형성시킨 후에, 기준 종양으로부터 방향과 길이를 확인해서 종양들의 위치 정보로 저장해 둘 수 있으며, 이에 다음의 진단이나 치료 시에 해당 종양들의 위치 정보를 이용하여 전달부재(110)를 통해 인가받은 백색광 영상과 형광 영상과 비교해서, 해당 종양들의 위치 정보와 해당 영상 상의 종양들이 서로 일치하게 되면 종양 확인 알림을 발생시켜 알림장비부(300)로 출력해 줌으로써, 다음의 진단이나 치료 시에 쉽게 종양을 확인하도록 할 수 있다.
알림장비부(300)는, 복합광원/초음파 제어장비부(200)와 연결 형성되어, 수술장비부(100)로의 구동 제어에 대한 진단과 치료 상태를 알려준다.
일 실시 예에서, 알림장비부(300)는, 복합광원/초음파 제어장비부(200)의 구동 제어에 따라 수술장비부(100)가 구동되는 진단용 레이저광과 치료용 레이저광의 상태, 초음파 상태 등의 각종 정보를 화면에 표시해 줄 수 있다.
일 실시 예에서, 알림장비부(300)는, 복합광원/초음파 제어장비부(200)로부터 출력되는 종양의 형광 세기, 종양의 형태, 레이저광의 파장, 강도, 구동시간, 초음파의 진동수, 세기, 구동시간 등의 정보를 표시해 줄 수 있다.
일 실시 예에서, 알림장비부(300)는, 복합광원/초음파 제어장비부(200)로부터 출력되는 진단/치료 상태의 종양 형광, 종양 형태를 보여주는 초음파 이미지를 화면에 표시해 줄 수 있다.
일 실시 예에서, 알림장비부(300)는, 전선을 이용하여 복합광원/초음파 제어장비부(200)와 유선으로 연결될 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 지닌 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치(10)는, 광 음향 민감제 중 '클로린 e6'라는 물질을 환자에게 정맥 주사로 투여한 후, 수술장비부(100)를 이용하여 종양 부위에 진단/치료용 레이저광과 진단/치료용 초음파를 조사하여 종양의 위치 및 생장을 더 억제하도록 해 준다.
상술한 바와 같은 구성을 지닌 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치(10)에 있어서, 클로린 e6은, 암녹색의 색상을 지니며, PBS나 주사용수에 쉽게 잘 녹는 것을 특징으로 하며, 유방암, 폐암, 흑색종, 난소암, 췌장암, 방광암 등 거의 모든 암 종에 적용할 수 있다. 또한, 클로린 e6은, 정상 조직보다 종양에 더 오랫동안 축적되고, 특정 파장의 레이저광 또는 초음파를 조사하게 되면, 활성산소를 생성하게 되며, 생성된 활성산소는 주변 종양세포의 DNA 파괴 및 신생혈관 생성에 영향을 주어 종양을 사멸하는 특징을 지닌다. 따라서 상술한 바와 같은 구성을 지닌 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치(10)는, 클로린 e6을 정맥 주사를 통하여 주입한 후, 종양 부위에 진단/치료용 레이저광과 진단/치료용 초음파를 동시에 방출하여 종양을 진단/치료할 수 있도록 함으로써, 다른 종양 치료 방법에 비해 치료 효과가 매우 우수함은 물론, 안전하고 외과적, 화학적 부작용이 없도록 해 준다.
수술장비부(100)는, 종양 부위에 직접 접촉 또는 약 1cm 떨어진 상태에서 종양 부위를 위주로 진단용 레이저광과 진단용 초음파가 조사될 수 있도록 하고, 종양의 형광이나 종양 형태를 볼 수 있도록 하여, 진단이 가능하도록 하는 단계와, 그런 후에 치료용 레이저광과 치료용 초음파를 동시에 조사하여 치료하도록 하는 단계를 교대로 복수 회 적용할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 지닌 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치(10)는, 진단/치료 복합 광원 방출부재(130)와 진단/치료용 초음파 방출부재(140)를 하나의 광파이프부재(120) 내부에 형성함과 동시에 이들 구조의 최적 배열을 구현함으로써, 진단에 이은 치료가 바로 시행될 수 있어, 세밀하며 집중적인 진단과 치료 기능을 구현하면서 장치의 크기를 줄여 보다 정교한 수술이 가능하다.
도 3은 본 발명의 실시 예에서 인간 췌장암 세포인 AsPC-1세포를 누드마우스 췌장에 동소 이식하여 제작한 마우스 모델을 이용하여 진단광(405nm)을 조사했을 때 클로린 e6이 종양에 축적되는 모습을 확인한 형광 진단 이미지를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에서 인간 췌장암 세포인 AsPC-1세포를 누드마우스 췌장에 동소 이식하여 제작한 마우스 모델을 이용하여, 진단초음파를 조사하여 마우스 췌장암의 형태와 췌장암에 치료광이 조사될 때의 광프로브의 위치를 확인한 초음파 사진을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에서 B16F10 흑색종 세포를 이식한 마우스에 클로린 e6을 정맥 주사한 후 진단광(405nm)을 조사하고 시간대별로 종양에서의 클로린 e6의 형광 변화를 확인한 이미지 및 그래프를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시 예에서 클로린 e6 광 민감제와 치료광(660nm)을 이용한 광 역학 치료 방법을 개략적으로 나타낸 모식도를 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 실시 예에서 클로린 e6 광 민감제를 이용한 음향 역학 치료 방법을 개략적으로 나타낸 모식도를 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명의 실시 예에서 클로린 e6을 5mg/kg의 농도로 정맥 주사하고, 암실에서 2시간 대기시킨 후 광 음향 역학 치료를 적용하여 종양의 부피를 측정하여 비교한 그래프를 나타낸 도면이다.
이하, 도 3 내지 8을 참조하여 실험 예들을 살펴보기로 한다.
실험 예 1로서, K562 백혈병 세포를 이용한 광 음향 역학 치료의 세포 독성 확인에 대한 실험 예를 다음과 같이 살펴본다.
K562 백혈병 세포는, RPMI(roswell park memorial institute medium)에 10% 소태아혈청과 1% 페니실린-스트렙토마이신을 첨가하여 배양하였다. 세포 독성을 확인하기 위하여, 96웰 플레이트(well plate)에 K562 세포를 5 x 103 개를 넣고, 아래에 언급된 그룹들로 나누어 해당하는 광 음향 역학 치료 방법을 적용하였다.
그룹 1은 제어(control), 그룹 2는 클로린 e6 3μM만 적용, 그룹 3은 초음파 1MHz, 1.4W/cm2, 600초만 적용, 그룹 4는 클로린 e6 3μM + 초음파 1MHz, 1.4W/cm2, 600초 적용, 그룹 5는 초음파 1MHz, 0.7W/cm2, 600초만 적용, 그룹 6은 클로린 e6 3μM + 초음파 1MHz, 0.7W/cm2, 600초 적용, 그룹 7은 클로린 e6 3μM + 레이저광 662nm, 0.05W/cm2, 100초, 0.5J/cm2 적용, 그룹 8은 클로린 e6 3μM + 레이저광 662nm, 0.05W/cm2, 100초, 0.5J/cm2 + 초음파 1MHz, 0.7W/cm2, 600초 적용, 그룹 9는 클로린 e6 3μM + 초음파 1MHz, 0.7W/cm2, 600초 + 레이저광 662nm, 0.05W/cm2, 100초, 0.5J/cm2 적용, 그룹 10: 클로린 e6 3μM + 레이저광 662nm, 0.05W/cm2, 100초, 0.5J/cm2 + 초음파 1MHz, 1.4W/cm2, 600초 적용하였다.
클로린 e6을 처리하고 3시간 이후에 광 음향 역학 치료를 적용하였으며, 그 런 다음에 24h, 48h, 72h 후에 MTT 아세이(assay) 방법을 이용하여 540nm 파장대에서 흡광도를 측정해 세포 독성을 확인하였다.
K562 백혈병 세포를 이용하여 광 음향 역학 치료 방법의 세포 독성을 확인한 결과, 초음파 1MHz, 1.4W/cm2, 600초를 적용(그룹 3)했을 때, 세포들에 독성이 있었으며, 광 역학 치료(레이저광 662 nm, 0.05W/cm2)를 먼저 적용하는 것이 음향 역학 치료(초음파 1MHz, 0.7W/cm2, 600초)를 먼저 적용하는 것보다 세포 독성이 더 강한 것을 확인할 수 있었다.
광 역학 치료 또는 음향 역학 치료를 단독으로만 세포에 적용하는 것보다는 두 가지 방법을 함께 처리하는 방법이 세포 독성이 더 높은 것을 확인할 수 있었다.
실험 예 2로서, 종양 모델 마우스 이용한 광 음향 민감제의 종양 선택적 축적 형광 이미지에 대한 실험 예를 다음과 같이 살펴본다.
AsPC-1 인간 췌장암 세포는, RPMI에 10% 소태아혈청과 1% 페니실린-스트렙토마이신을 첨가하여 배양하였다. 동소이식 모델을 제작하기 위한 마우스는, 5주령 수컷 BALB/C 누드마우스를 이용하였다. 마우스를 호흡 마취한 후, 마우스를 개복하고 비장을 조심스럽게 꺼내면, 연한 분홍색을 띄고 있는 췌장이 같이 붙여서 나오게 된다. 노출이 된 췌장 부위에 배양한 AsPC-1 세포 5 x 104 개를 RPMI와 매트리겔(Matrigel)을 1:1로 배합한 용액을 이용하여 25μl를 새어 나오지 않게 주사하고, 1분 정도 매트리겔이 굳을 때까지 기다린 후, 주사기를 제거하고 개복한 부위를 봉합한다.
AsPC-1 인간 췌장암 세포를 동소이식 하여 제작한 마우스는 이식하고 약 2주 정도 지났을 때, 클로린 e6을 5mg/kg 꼬리정맥을 통하여 100μl를 주사한다. 그리고 암실에서 약 2시간 대기시킨 후, 네오 사이언스(Neo Science) 사의 발광 형광 영상 장비인 FOBI를 이용하여 익사이테이션(excitation) 420nm, 이미션(emission) 660nm로 설정하여 종양과 그 주변의 형광을 확인하였다.
또 다른 종양 마우스 모델인 B16F10 흑색종을 양쪽 허벅지에 이식한 마우스는, B16F10 흑색종 세포를 DMEM(dulbecco's modified Eagle's medium)에 10% 소태아혈청과 1% 페니실린-스트렙토마이신을 첨가하여 배양하였다. 이종이식 모델을 제작하기 위한 마우스는, 5주령 수컷 C57BL/6 마우스를 이용하였다. 마우스는 B16F10 세포를 이식하기 전에 제모를 진행하여 실시하였으며, 배양한 세포는 5 x 104 개를 DMEM과 매트리겔을 1:1로 배합한 용액을 이용하여 100μl를 오른쪽과 왼쪽 허벅지에 이식하여 제작하였다.
종양의 부피가 약 100mm3 정도가 되었을 때, 클로린 e6을 5mg/kg 꼬리정맥을 통하여 100μl를 주사한다. 이때, 진단초음파를 이용하여 종양의 형태를 관찰할 수 있으며, 그 결과는 도 4에 나타난 바와 같다. 그리고 펄킨 엘머(Perkin Elmer) 사의 발광 형광 영상 장비인 IVIS 루미나(lumina) Ⅲ를 이용하여 익사이테이션 420nm, 이미션 660nm로 설정하여 클로린 e6을 주사 후, 0h, 0.5h, 1h, 1.5h, 2h, 3h, 4h, 5h, 6h까지의 형광 변화를 이미지로 관찰하고, 정량된 값들은 그래프로 변환하여 종양과 그 주변 조직의 형광 세기를 비교하였으며, 그 결과는 도 3과 도 5에 나타난 바와 같다.
도 3과 도 4를 참조하면, AsPC-1 인간 유래의 췌장암 세포를 동소이식 한 마우스에 클로린 e6을 5mg/kg 꼬리 정맥에 주사한 후, 진단용 레이저광 405nm를 조사하여 클로린 e6의 형광을 확인한 결과, 비장이나 다른 피부 조직들의 형광보다 이식하여 생장하고 있는 종양의 형광 세기가 강하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한 진단초음파를 이용하여 종양의 형태와 치료 시 종양 내 변화 등을 관찰 할 수 있었다.
B16F10 흑색종을 이식한 마우스의 종양이 약 100mm3 가 되었을 때, 마우스의 꼬리 정맥을 통하여 클로린 e6 5mg/kg를 주사하고, 0h, 0.5h, 1h, 1.5h, 2h, 3h, 4h, 5h, 6h의 간격으로 진단용 레이저광을 조사하여 종양에서 발현되는 형광의 세기를 확인하였다. 그 결과, 단순하게 주변 조직과 비교하지 않고 오로지 종양 쪽의 형광 세기만을 확인하였을 때, 주사 후 1h ~ 1.5h에 가장 형광 세기가 강했다. 그리고 3h 이후부터는 형광이 점차 약해지는 것을 확인할 수 있었다.
주변 조직과 종양의 형광 비를 구하였을 때, 클로린 e6 주사 후 2시간까지는 주변과 종양의 형광 세기가 그렇게 많이 차이가 나지 않았지만, 3시간 이후부터는 종양에 나타나는 형광이 주변 조직보다 더 강한 것을 확인할 수 있었다. 그 결과는 도 5에 나타난 바와 같다.
실험 예 3으로서, 이종이식 모델에 광 음향 역학 진단 치료 적용에 대한 실험 예를 다음과 같이 살펴본다.
B16F10 흑색종은, DMEM에 10% 소태아혈청과 1% 페니실린-스트렙토마이신을 첨가하여 배양하였다. 이종이식 모델을 제작하기 위한 마우스는, 5주령 수컷 C57BL/6 마우스를 이용하였다. 마우스는 B16F10 세포를 이식하기 전에 제모를 진행하여 실시하였으며, 배양한 세포는 5 x 104 개를 DMEM과 매트리겔을 1:1로 배합한 용액을 이용하여 100μl를 오른쪽 허벅지에 이식하여 제작하였다.
이렇게 제작된 마우스 모델은, 종양의 부피를 모니터하여 약 100 mm3 이상이 되었을 때, 광 역학 및 음향 역학 치료를 실시하였으며, 종양이 자라는 마우스는 그룹 당 5마리 총 6가지 그룹으로 나누어 실험을 진행하였다. 이때, 그룹 1은 무처리군, 그룹 2는 광 역학 치료만 최초 1번 적용, 그룹 3은 음향 역학 치료만 1주에 1번씩 적용, 그룹 4는 광 음향 역학 치료 1주에 1번씩 적용하도록 한다.
클로린 e6 5mg/kg를 정맥 주사하고, 암실에서 2시간 대기한 후 광 역학 및 음향 역학 치료를 적용하였으며, 광 역학 치료의 조건은 660nm 파장의 빛 0.2W/cm2, 500초, 100J/cm2의 세기로 적용하였으며, 음향 역학 치료의 조건은 1cm 미만 초음파 프로브를 이용하여 1MHz, 1.0W/cm2, 300초 또는 1MHz, 1.1W/cm2, 450초를 적용하여 종양의 치료 효과를 확인하였다.
도 8은 클로린 e6을 5mg/kg의 농도로 정맥주사하고, 암실에서 2시간 대기시킨 후, 광 역학 치료 조건은 662nm, 0.2W/cm2, 500초, 100J/cm2로 하고, 음향 역학 치료 조건은 1MHz, 1.1W/cm2로 하여, 450초를 적용한 실험 결과 그래프이다. B16F10 흑색종을 이식한 마우스의 종양이 약 150 ~ 200mm3 이상이 되었을 때, 클로린 e6을 꼬리 정맥에 주사하여 광 음향 역학 치료를 적용한 결과, 음향 역학 치료의 세기와 시간에 상관없이 음향 역학 치료를 단독으로 처리하는 것보다 광 역학 치료와 함께 처리를 한 그룹의 종양의 부피가 많이 작아진 것을 확인할 수 있었다.
이상, 본 발명의 실시 예는 상술한 장치 및/또는 운용방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. 이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치
100: 수술장비부
110: 전달부재
120: 광파이프부재
130: 진단/치료용 복합 광원 방출부재
131: 레이저광 조사수단
132: 백색광 조사수단
133: 백색광 카메라
134: 형광 카메라
140 : 진단/치료용 초음파 방출부재
200 : 복합 광원/초음파 제어장비부
300 : 알림장비부

Claims (5)

  1. 구동 제어에 따라 두 개의 복합 광원과 초음파를 방출해서 진단과 치료를 수행하는 수술장비부; 및 상기 수술장비부에 연결 형성되어, 상기 수술장비부의 구동을 제어하는 복합광원/초음파 제어장비부를 포함하되;
    상기 수술장비부는, 상기 복합광원/초음파 제어장비부에 연결 형성되어, 상기 복합광원/초음파 제어장비부의 구동 제어를 전달하는 전달부재; 상기 전달부재에 연결 형성되어, 상기 전달부재를 통해 상기 복합광원/초음파 제어장비부의 구동 제어를 전달받는 광파이프부재; 상기 광파이프부재의 내부 가운데 부분에 형성되어, 상기 복합광원/초음파 제어장비부의 구동 제어에 따라 두 개의 복합 광원을 방출해 주는 진단/치료용 복합 광원 방출부재; 및 상기 진단/치료용 복합 광원 방출부재의 주변으로 서로 일정 간격을 두고 복수 개로 형성되어, 상기 복합광원/초음파 제어장비부의 구동 제어에 따라 1 ~ 10MHz의 진단/치료용 초음파를 방출해 주는 진단/치료용 초음파 방출부재를 구비하며;
    상기 진단/치료용 복합 광원 방출부재는, 상기 복합광원/초음파 제어장비부에서 생성한 405nm의 진단용 레이저광, 660nm의 치료용 레이저광을 상기 전달부재를 통해 전달받아 상기 광파이프부재의 외부로 방출해서 조사하기 위한 레이저광 조사수단; 상기 복합광원/초음파 제어장비부에서 생성한 상기 전달부재를 통해 전달받아 상기 광파이프부재의 외부로 방출해서 조사하기 위한 백색광 조사수단; 백색광 영상을 촬영하여 촬영된 백색광 영상을 상기 전달부재를 통해 상기 복합광원/초음파 제어장비부로 출력하기 위한 백색광 카메라; 및 형광 영상을 촬영하여 촬영된 형광 영상을 상기 전달부재를 통해 상기 복합광원/초음파 제어장비부로 출력하기 위한 형광 카메라를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 전달부재는,
    상기 복합광원/초음파 제어장비부와 상기 광파이프부재를 전기적으로 연결시키기 위한 전선; 및
    상기 전선을 상기 복합광원/초음파 제어장비부와 상기 광파이프부재에 탈부착하기 위한 탈부착수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 복합 광원 기반 광 음향 역학 진단 치료 장치.
  5. 삭제
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