KR102403040B1 - 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터 및 그를 포함하는 초음파 검사 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터 및 그를 포함하는 초음파 검사 시스템에 관한 것으로, 특히 바라보는 방향에 따라 서로 다른 형상을 갖는 투사평면 지시표식을 구비하여 초음파 검사 방향을 인식할 수 있게 하는 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터 및 그를 포함하는 초음파 검사 시스템에 관한 것이다.

Description

초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터 및 그를 포함하는 초음파 검사 시스템{CATHETER WITH ULTRASONICS WAVE PROJECTION PLANE AND SYSTEM FOR ULTRASONICS WAVE INSPECTOR INCLUDING THE SAME}

본 발명은 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터 및 그를 포함하는 초음파 검사 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바라보는 방향에 따라 서로 다른 형상을 갖는 투사평면 지시표식을 구비하여 초음파 검사 방향을 인식할 수 있게 하는 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터 및 그를 포함하는 초음파 검사 시스템에 관한 것이다.

종래 심장 시술을 시행함에 있어 X선 투시 조영장비(fluoroscopy)가 일차적인 영상 유도 장비로 사용되어 왔으나, 점차 시술이 복잡해지고 방사선 노출의 위험성이 커짐에 따라 점차 심장초음파로 대체하는 시도들이 이루어지고 있다.

심장초음파는 경흉부 심장초음파, 경식도 심장초음파 및 심장내 심장초음파로 구분되며, 그 중 경흉부 심장초음파(transthoracic echocardiography, TTE)는 앞가슴을 통해 초음파 프로브로 심장을 촬영한다.

이에 비해 경식도 심장초음파(transesophageal echocardiography, TEE)는 상기 경흉부 심장초음파로는 보기 어려운 심장 부위를 잘 보고 싶을 때나 더 자세히 보고 싶을때 혹은 심장 시술이나 수술을 할 때 사용한다.

경식도 심장초음파는 초음파 프로브를 내시경과 마찬가지로 식도에 넣기 때문에 이른바 '내시경 심장초음파'라고 하는데, 심장 시술이나 수술시 오랜 시간 동안 식도에 초음파 프로브를 넣고 있어야 해서 대부분 전신 마취를 한다.

반면, 심장내 심장초음파(intracardiac echocardiography, ICE)는 심장 안에 초음파 프로브가 들어가며, 이를 위해 샅 부위 대퇴정맥을 바늘로 찔러 관을 넣고 혈관을 따라 초음파 프로브를 밀어넣어 심장 안까지 삽입한다.

이러한 심장내 심장초음파는 전신 마취가 필요 없는 것으로 통상적으로는 심장 시술을 돕기 위해 한다. 심장내 초음파를 하며 시행하는 대표적인 심장 시술은 심방중격 결손증 폐쇄술, 난원공 개존증 폐쇄술 및 부정맥 시술 등이다.

그런데, 심장내 심장초음파(ICE)는 카테터(catheter)로 심장 내강에서 다양한 방향으로 영상을 보여주기 때문에 경험이 적은 시술자의 경우에는 ICE가 현재 어느 부위를 보여주고 있는지 알기 어려운 경우가 많다.

이에 필립스™의 EchoNavigation과 같이 경식도 초음파 탐촉자를 투시조영장비에서 인식하여 초음파 투사면을 알려주는 기술이 사용되고 있으나, 이 기술은 오직 크기가 큰 경식도 초음파 탐촉자에서만 적용이 가능한 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-1398468호 대한민국 등록특허 제10-1938807호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소형의 카테터에 그 바라보는 방향에 따라 서로 다른 형상을 갖는 투사평면 지시표식을 구비하여 초음파 검사 방향을 인식할 수 있게 하는 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터 및 그를 포함하는 초음파 검사 시스템을 제공하고자 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터는 인체 내부에 삽입 가능하도록 얇은 관체 형상으로 이루어져 있는 탐색 관체와; 상기 탐색 관체의 전방 단부에 구비되며, 초음파를 방출하여 촬영 기능을 제공하는 탐촉자; 및 상기 탐색 관체의 외표면에 구비되며, 외부에서 상기 탐색 관체를 바라보는 방향 중 적어도 어느 한 방향에서는 다른 방향과 다른 형상을 갖는 투사평면 지시자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 투사평면 지시자는 상기 탐색 관체의 외주면의 원주 방향을 따라 연속하여 형성된 형상으로 이루어져 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 투사평면 지시자는 상기 탐색 관체의 외주면의 원주 방향을 따라 한 바퀴 도는 동안 높이가 상승했다가 다시 하강하는 경사 형상으로 이루어져 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 투사평면 지시자는 상기 탐색 관체의 중심 축선을 기준으로 하는 원주 방향을 따라 0°부터 360°방향에 형성되되, 180°를 기준으로 경사 방향이 전환되며, 최고점인 지점과 초음파 방출 방향이 일치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 투사평면 지시자는 상기 탐색 관체의 외주면의 원주 방향을 따라 연속하여 형성된 형상으로 이루어지되, 상기 연속된 형상 중 일부분은 다른 부분과의 경계에서 불연속 형상을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 불연속 형상이 형성된 지점은 원주 방향을 따라 설정된 각도마다 구비되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 투사평면 지시자는 상기 탐색 관체의 외주면을 따라 일정 간격마다 이격됨에 따라 불연속적으로 형성되며, 각각이 서로 다른 형상으로 이루어진 다수개의 단위 지시자들을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 다수개의 단위 지시자는 각각 높이가 서로 다른 것이 바람직하다.

또한, 상기 다수개의 단위 지시자는 가장 높이가 높은 것과 초음파 방출 방향이 일치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 투사평면 지시자는 X-선 비투과성 재질로 이루어져 있는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 초음파 검사 시스템은 이상에서 설명한 바와 같은 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터; 및 인체의 외부에서 상기 X-선 비투과성 재질의 투사평면 지시자를 조영하는 X-선 투시 조영장비;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명은 소형의 카테터에 그 바라보는 방향에 따라 서로 다른 형상을 갖는 투사평면 지시표식을 구비하여 초음파 검사 방향을 인식할 수 있게 한다. 따라서, 초음파 투사 평면이 어디인지 알려주는 기능을 통해 인체의 해부학적인 구조와 위치를 파악하고 수술이나 시술을 진행할 수 있게 한다.

도 1은 본 발명에 따른 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터를 나타낸 구성도이다.
도 2는 상기 도 1의 사용 상태도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 투사평면 지시자를 나타낸 전개도이다.
도 4는 상기 도 3의 투사평면 지시사를 각 방향에서 바라본 상태도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 투사평면 지시자를 나타낸 전개도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 투사평면 지시자를 나타낸 전개도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 투사평면 지시자를 나타낸 전개도이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 투사평면 지시자를 나타낸 전개도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터 및 그를 포함하는 초음파 검사 시스템에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터(catheter)는 실시예로써 심장내 심장초음파(intracardiac echocardiography, ICE)와 같이 미세한 수술 또는 시술에 사용된다.

심장내 심장초음파는 심장내에 초음파 프로브(즉, 탐촉자)가 들어간 상태에서 수술 혹은 시술이 이루어지는 것으로, 통상 대퇴정맥을 바늘로 찔러 관을 넣고 혈관을 따라 초음파 프로브를 움직여 심장 안까지 삽입한다.

이때, 본 발명의 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터(이하, '카테터'라 함)는 심장 내강에서 다양한 방향으로 영상을 보여줄 때 소형의 카테터에서도 초음파 투사평면이 어느 방향인지 확인할 수 있게 한다.

따라서, 인체의 해부학적인 구조와 위치를 파악하고 수술이나 시술을 진행할 수 있게 하며, 심장내 초음파 카테터 조작과 시술을 동시에 하는데 어려움이 없도록 한다.

또한, 심장초음파로 대체하므로 X선의 피폭량을 줄일 수 있으며, 환자의 입장에서도 전신마취를 피할 수 있으므로 마취에 따른 합병증의 위험과 비용, 인력, 자원을 절감할 수 있게 된다.

이를 위해, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 초음파 카테터(10)는 탐색 관체(11), 탐촉자(12) 및 투사평면 지시자(13)를 포함한다.

그 중 탐색 관체(11)는 인체 내부에 삽입 가능하도록 얇은 관체 형상으로 이루어져 있으며, 전방측 단부에는 탐촉자(12) 및 투사평면 지시자(13)가 구비된다.

이러한 탐색 관체(11)는 일 예로 심장내 심장초음파시 심장 내에 위치한다. 즉, 대퇴정맥을 통해 삽입된 관 안에 삽입되어 심장 안까지 진입한다.

또한, 탐색 관체(11)의 진행 방향 즉, 전방측 단부의 팁 부분(11a)은 둥글게 라운딩 처리가 이루어져 있어서 수술 혹은 시술 중 신체 손상을 방지한다.

도 2와 같이, 탐촉자(12)는 탐색 관체(11)의 전방 단부에 구비된다. 이와 같이 전방 단부에 구비된 탐촉자(12)는 탐색 관체(11) 내부에 삽설되어 초음파를 방출하고 촬영(검사) 기능을 제공한다.

한편, 투사평면 지시자(13)는 인체 내에서 현재의 초음파 투사평면이 어느 방향인지 확인할 수 있게 한다.

이를 위해 투사평면 지시자(13)는 탐색 관체(11)의 외표면에 노출되며, 탐촉자(12)와 인접하도록 탐촉자(12)의 상부 혹은 하부에 위치한다.

또한 투사평면 지시자(13)는 특정의 형상을 갖도록 탐색 관체(11)의 표면에 부착되거나, 표면에 인쇄되거나 혹은 탐색 관체(11) 재질에 변화를 주어 형성한다.

이때 특정의 형상은 탐색 관체(11)를 바라보는 방향 중 적어도 어느 한 방향에서는 다른 방향과 다른 형상을 갖는 형상으로 정의된다.

탐색 관체(11)에 구비된 형상 중 특정 부분을 다른 부분과 구분되도록 차별화하면 외부에서 조영(contrast)시 의사 등은 사전에 인지된 형상을 기반으로 초음파 평면 방향(즉, 초음파 방출 방향)을 확인할 수 있다.

이러한 이유로 아래에서 다시 설명하는 바와 같이 탐색 관체(11)를 바라보는 방향 중 적어도 한 부분에서 다른 부분과 상이한 형상을 갖는 것이 바람직하다.

이하, 위와 같은 기술적 구성을 갖는 본 발명의 초음파 카테터의 다양한 실시예들에 대해 살펴본다.

도 3은 상기 도 1 및 도 2의 실시예에 따른 투사평면 지시자(13)를 나타낸 것으로, 탐색 관체(11)의 투사평면 지시자(13)를 펼친 전개도이다.

도시된 바와 같이, 투사평면 지시자(13)는 탐색 관체(11)의 외주면을 따라 연속된 형상으로 이루어져 있으며, 그 원주 방향을 따라 연속 형성된다.

구체적으로, 투사평면 지시자(13)는 탐색 관체(11)의 외주면을 한 바퀴 도는 동안 높이가 상승했다가 다시 하강하는 경사 형상으로 이루어져 있다.

투사평면 지시자(13)가 탐색 관체(11)의 외주면을 따라 연속하여 형성된 형상으로는 아래의 도 5 내지 도 7를 비롯하여 여러 형상이 가능하나, 도 3에서는 대표적인 예를 들어 도시한 것이다.

이와 같이 투사평면 지시자(13)를 구성하는 형상의 높이가 선형으로 증가하다가 다시 감소(혹은 감소하다가 증가하는 경우도 마찬가지)하면, 탐색 관체(11)를 관찰하는 방향에 따라 그 형상이 다르게 보인다.

도 4의 (a) 내지 (d)는 위와 같은 투사평면 지시자(13)를 구비한 탐색 관체(11)를 그 원주 방향을 따라 각각 0°, 90°, 180°, 270°에서 확인한 것이다.

따라서, 증가 구간과 감소 구간을 구비한 경사형 투사평면 지시자(13)는 이를 바라보는 모든 방향에서 보이는 형상이 달라 초음파 평면 방향을 확인할 수 있음을 알 수 있다.

특히, 상기한 경사형은 0°나 180°의 꺽인 부분에서 형상 변형이 크게 일어나고, 90°나 270°는 상/하향 슬로프 구간으로 그 외 구간과 형상이 크게 달라서 각각 임계점(혹은 구간)에 해당하게 된다.

따라서, 더욱 명확하게 다른 방향과 구분이 된다. 특히, 탐색 관체(11)의 중심 축선을 기준으로 하는 원주 방향을 따라 지시자(13)의 면적이 점차 증가하고, 그 최고점인 180°지점을 초음파 방출 방향과 일치시키면 초음파 방출 방향 역시 인지할 수 있게 한다.

이를 위해, 투사평면 지시자(13)는 탐색 관체(11)의 중심 축선을 기준으로 하는 원주 방향을 따라 0°부터 360°방향에 형성되되, 180°를 기준으로 경사 방향이 전환되는 것이 바람직하다.

다만, 본 발명은 소형의 카테터에 적용되도록 지시자의 형상만으로 초음파 방향을 확인할 수 있도록 구성되어 있지만, 필요에 따라 형상 변형이 일어나는 지점 중 그 경계나 임계점이 될 만한 특정 지점에는 인식자(IDC: Indicator)를 표시할 수도 있다.

예컨대, 도 3과 같은 도트(dot) 형상의 인식자(IDC 1)나, 도 5와 같은 화살표 형상의 인식자(IDC 2)나 혹은 도 6과 같은 계단식의 비선형 인식자(IDC 3)를 표시할 수도 있다.

도 6과 같은 투사평면 지시자(13)는 탐색 관체(11)의 외주면을 따라 연속하여 형성된 형상으로 이루어지되, 연속된 형상 중 일부분이 다른 부분과의 경계(계단식 단차 중 수직 상승 부분)에서 불연속 형상을 갖는 타입에도 해당한다.

이러한 불연속 형상을 제공하는 지점은 일정 각도 마다인 것이 바람직하다. 즉, 탐색 관체(11)의 원주 방향을 따라 설정된 각도마다 불연속 형상이 나타나도록 한다. 예컨대 투사평면 지시자(13)의 원주 방향에서 90°마다 불연속 형상이 나타나면 이를 보고 0°, 90°, 180°, 270°지점을 확인할 수 있게 된다.

도 7은 위에서 설명한 경사형 중 증가 후 감소(혹은 감소 후 증가)하는 타입과 다르게 증가만(혹은 감소만) 있는 타입을 나타낸다.

이러한 형상의 투사평면 지시자(13)를 갖는 경우에도 본 발명은 탐색 관체(11)를 어느 방향에서 보든 그 형상에 차이가 있다.

다만, 이 경우에는 투사평면 지시자(13)의 크기가 커지는 단점이 존재하기는 한다. 예컨대, 도 3과 동일한 시인성을 위해 동일한 경사각으로 설정하면 높이가 2배되는 단점이 있다.

또한, 변화 지점이 없는 이유로 그 구분에 다소 어려움이 존재할 수는 있지만 이러한 형상의 경우에도 본 발명의 목적 달성은 가능하다.

도 8은 본 발명의 투사평면 지시자(13)가 탐색 관체(11)의 외주면 원주 방향을 따라 일정 간격마다 이격됨에 따라 불연속적으로 형성된 것을 나타낸다.

투사평면 지시자(13)가 일정 간격으로 이격되어 형성된 경우 이를 구성하는 단위 지시자(13a 내지 13d)들의 형상은 서로 다른 것을 적용한다.

이때, 단위 지시자(13a 내지 13d)를 동일 혹은 다른 블럭 형상을 순차로 쌓아 형성하면 더욱 명확하게 초음파 투사평면을 구분할 수 있다.

또한, 단위 지시자(13a 내지 13d)의 높이를 각각 서로 다르게 하면 탐색 관체(11)의 외주면 원주 방향 중 어느 곳인지 외부에서도 쉽게 확인할 수 있게 된다.

또한, 위에서 설명한 바와 마찬가지로 서로 다른 높이의 단위 지시자(13a 내지 13d)들 중 가장 높은 것을 초음파 방출 방향과 일치시키면 단위 지시자(13a 내지 13d)의 확인으로 초음파 방출방향(즉, 초음파 촬영 평면)을 알 수 있게 된다.

한편, 상술한 바와 같은 투사평면 지시자(13)는 X-선 비투과성 재질로 이루어져 있는 것이 바람직하다. 아래와 같이 투사평면 지시자(13)를 의사가 확인할 수 있도록 하기 위함이다.

이를 위해 본 발명에 따른 초음파 검사 시스템은 이상에서 설명한 바와 같은 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터 및 인체의 외부에서 X-선 비투과성 재질의 투사평면 지시자(13)를 조영하는 X-선 투시 조영장비(fluoroscopy)를 포함한다.

따라서, 본 발명은 심장초음파를 통해 방사선 노출의 위험 없이도 복잡한 시술에서도 정밀한 영상을 획득할 수 있도록 하고, X-선 투시 조영장비를 통해서는 초음파 투사평면을 확인함으로써 방사선 노출을 최소화할 수 있게 한다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

10: 초음파 카테터
11: 탐색 관체
12: 탐촉자
13, 13-1, 13-2, 13-3, 13-4: 투사평면 지시자

Claims (11)

1. 인체 내부에 삽입 가능하도록 얇은 관체 형상으로 이루어져 있는 탐색 관체(11)와;
   상기 탐색 관체(11)의 전방 단부에 구비되며, 초음파를 방출하여 촬영 기능을 제공하는 탐촉자(12); 및
   상기 탐색 관체(11)의 외표면에 구비되며, 외부에서 상기 탐색 관체(11)를 바라보는 방향 중 적어도 어느 한 방향에서는 다른 방향과 다른 형상을 갖는 투사평면 지시자(13);를 포함하는 것을 특징으로 하고,
   상기 투사평면 지시자(13)는,
   상기 탐색 관체(11)의 외주면의 원주 방향을 따라 연속하여 형성된 형상으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 투사평면 지시자(13)는,
   상기 탐색 관체(11)의 외주면의 원주 방향을 따라 한 바퀴 도는 동안 높이가 상승했다가 다시 하강하는 경사 형상으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터.
4. 제3항에 있어서,
   상기 투사평면 지시자(13)는,
   상기 탐색 관체(11)의 중심 축선을 기준으로 하는 원주 방향을 따라 0°부터 360°방향에 형성되되 180°를 기준으로 경사 방향이 전환되며, 최고점인 지점과 초음파 방출 방향이 일치되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터.
5. 제1항에 있어서,
   상기 투사평면 지시자(13)는,
   상기 탐색 관체(11)의 외주면의 원주 방향을 따라 연속하여 형성된 형상으로 이루어지되, 상기 연속된 형상 중 일부분은 다른 부분과의 경계에서 불연속 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터.
6. 제5항에 있어서,
   상기 불연속 형상이 형성된 지점은 원주 방향을 따라 설정된 각도마다 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터.
7. 인체 내부에 삽입 가능하도록 얇은 관체 형상으로 이루어져 있는 탐색 관체(11)와;
   상기 탐색 관체(11)의 전방 단부에 구비되며, 초음파를 방출하여 촬영 기능을 제공하는 탐촉자(12); 및
   상기 탐색 관체(11)의 외표면에 구비되며, 외부에서 상기 탐색 관체(11)를 바라보는 방향 중 적어도 어느 한 방향에서는 다른 방향과 다른 형상을 갖는 투사평면 지시자(13);를 포함하는 것을 특징으로 하고,
   상기 투사평면 지시자(13)는,
   상기 탐색 관체(11)의 외주면을 따라 일정 간격마다 이격됨에 따라 불연속적으로 형성되며, 각각이 서로 다른 형상으로 이루어진 다수개의 단위 지시자(13a 내지 13d)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터.
8. 제7항에 있어서,
   상기 다수개의 단위 지시자는,
   각각 높이가 서로 다른 것을 특징으로 하는 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터.
9. 제8항에 있어서,
   상기 다수개의 단위 지시자는,
   가장 높이가 높은 것과 초음파 방출 방향이 일치되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터.
10. 제1항, 제3항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 투사평면 지시자(13)는,
    X-선 비투과성 재질로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터.
11. 제10항과 같은 초음파 투사평면 지시표식을 가진 카테터; 및
    인체의 외부에서 상기 X-선 비투과성 재질의 투사평면 지시자(13)를 조영하는 X-선 투시 조영장비(fluoroscopy);를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 시스템.
    

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