KR102492194B1 - 췌장 인슐린 분비능 평가 지표 제공 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 18F-FDOPA PET/CT 장치를 통해 당뇨병 환자의 췌장 인슐린 분비능을 평가할 수 있도록 하는 새로운 방식의 췌장 인슐린 분비능 평가 지표 제공 방법 및 장치에 관한 것으로, 이는 PET/CT 장치를 통해 18F-FDOPA를 투여받은 환자의 의료 영상을 획득하는 단계; 상기 의료 영상으로부터 췌장 영역내 대사 항진 영역을 검출 및 분석하여 췌장의 18F-FDOPA 섭취율을 파악하는 단계; 상기 췌장의 18F-FDOPA 섭취율이 기 설정값 이하면, 췌장 인슐린 분비능이 정상 상태임을 확인 및 통보하는 단계; 상기 췌장의 18F-FDOPA 섭취율이 기 설정값 보다 크면, 상기 대사 항진 영역에 기반하여 최대 섭취능(SUVmax, SUVpeak), MTV 40, 평균 섭취능(SUVmean), 및 TLG 중 적어도 하나를 산출한 후, 췌장 인슐린 분비능 평가 지표로써 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 췌장 인슐린 분비능 평가 지표 제공 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 18F-FDOPA PET/CT 기술을 이용하여 당뇨병 환자의 췌장 인슐린 분비능 평가할 수 있도록 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
18F-FDOPA PET/CT는 1980년대부터 파킨슨병 환자의 평가를 위해 실험적으로 연구가 시작된 이래, 종양학(뇌종양 혹은 신경내분비종양의 평가)과 소아과학(고인슐린혈증의 평가)등으로 그 적용범위를 넓혀가고 있는 중이다.
하지만 18F-FDOPA PET/CT의 다양한 분야에서의 활용 가능성에 비해 아직 임상에서 명확히 확립된 적응증은 없는 상태이다.
특히, 최근 주목받고 있는 소아에서의 선천적 고인슐린혈증(congenital hyperinsulinemia)의 평가를 위한 18F-FDOPA PET/CT의 활용은 췌장의 인슐린 분비능 평가에 대한 본 검사법의 유용성을 기반으로 한다.
그러나 최근까지 당뇨병을 가진 성인의 췌장 인슐린 분비능 평가를 위한 18F-FDOPA PET/CT 의 시도사례는 전무한 실정이다.
한편, 당뇨병 환자의 췌장 인슐린 분비능을 평가하기 위한 여러 가지 검사법이 존재하지만 대부분 혈액검사를 통한 간접적 평가이거나 침습적인 경우가 대부분인 한계가 있다.
이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 18F-FDOPA PET/CT 장치를 통해 당뇨병 환자의 췌장 인슐린 분비능을 평가할 수 있도록 하는 새로운 방식의 췌장 인슐린 분비능 평가 지표 제공 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, PET/CT 장치를 통해 18F-FDOPA를 투여받은 환자의 의료 영상을 획득하는 단계; 상기 의료 영상으로부터 췌장 영역내 대사 항진 영역을 검출 및 분석하여 췌장의 18F-FDOPA 섭취율을 파악하는 단계; 상기 췌장의 18F-FDOPA 섭취율이 기 설정값 이하면, 췌장 인슐린 분비능이 정상 상태임을 확인 및 통보하는 단계; 상기 췌장의 18F-FDOPA 섭취율이 기 설정값 보다 크면, 상기 대사 항진 영역에 기반하여 최대 섭취능(SUVmax, SUVpeak), MTV 40, 평균 섭취능(SUVmean), 및 TLG 중 적어도 하나를 산출한 후, 췌장 인슐린 분비능 평가 지표로써 출력하는 단계를 포함하는 췌장 인슐린 분비능 평가 지표 제공 방법을 제공한다.
상기 췌장의 18F-FDOPA 섭취율을 파악하는 단계는 상기 대사 항진 영역의 밀도와 크기를 기반으로 상기 18F-FDOPA 섭취율을 파악하는 것을 특징으로 한다.
상기 환자의 의료 영상을 획득하는 단계는 환자가 수분은 충분히 섭취하되, 최소 4시간 이상 금식한 상태에서, 18F-FDOPA를 정맥에 주사 투여받은 후, 1~2시간 정도 충분한 안정을 취한 상태에서 의료 영상을 획득하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 췌장 인슐린 분비능 평가 지표로써 출력하는 단계는 상기 환자의 약제 투약력으로부터 관심 약품의 투약 시기 및 용량을 획득하여 상기 췌장 인슐린 분비능 평가 지표와 함께 제공하며, 상기 관심 약품은 카르비도파(Carbidopa), 카테콜-오-메틸전이효소 억제제(CCOMT inhibitor), 모노아민옥시다제 억제제(MAO inhibitor), 할로페리돌(Haloperidol), 레저핀(Reserpine) 중 적어도 하나인 것을 특징으로한다.
상기 췌장의 18F-FDOPA 섭취율을 파악하는 단계는 상기 대사 항진 영역의 밀도와 크기를 기반으로 상기 18F-FDOPA 섭취율을 파악하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, PET/CT 장치를 통해 18F-FDOPA를 투여받은 환자의 의료 영상을 입력받아 저장하는 영상 입력부; 상기 의료 영상으로부터 췌장 영역내 대사 항진 영역을 검출 및 분석하여 췌장의 18F-FDOPA 섭취율을 파악한 후, 상기 췌장의 18F-FDOPA 섭취율이 기 설정값 이하면, 췌장 인슐린 분비능이 정상 상태임을 확인 및 통보하는 정성 분석부; 및 상기 췌장의 18F-FDOPA 섭취율이 기 설정값 보다 크면, 상기 대사 항진 영역에 기반하여 최대 섭취능(SUVmax, SUVpeak), MTV 40, 평균 섭취능(SUVmean), 및 TLG 중 적어도 하나를 산출한 후, 췌장 인슐린 분비능 평가 지표로써 출력하는 정량 분석부를 포함하는 췌장 인슐린 분비능 평가 지표 제공 장치를 제공한다.
본 발명은 18F-FDOPA PET/CT 기술에 기반한 비침습적인 검사 방법을 이용하여 제2형 당뇨병 환자의 췌장 인슐린 분비능을 보다 정확히 평가할 수 있도록 한다. 그 결과, 제2형 당뇨병 환자의 예후 예측과 치료방법 선택에 유용한 정보를 보다 손쉽고 정확하게 획득 및 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 췌장 인슐린 분비능 평가 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 폴스 칼라로 표현되는 대사 항진 부분의 일예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 췌장 인슐린 분비능 평가 지표 제공 방법을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 췌장 인슐린 분비능 지표와 당뇨병 환자의 수술 예후간 상관 관계를 나타낸 표를 도시한 도면이다.
도 2는 폴스 칼라로 표현되는 대사 항진 부분의 일예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 췌장 인슐린 분비능 평가 지표 제공 방법을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 췌장 인슐린 분비능 지표와 당뇨병 환자의 수술 예후간 상관 관계를 나타낸 표를 도시한 도면이다.
본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 췌장 인슐린 분비능 평가 장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 췌장 인슐린 분비능 평가 장치(100)는 PET/CT 장치(200)와 상호 연동되어, PET/CT 장치(200)가 쵤영 및 제공한 8F-FDOPA를 섭취한 환자의 의료 영상을 입력받아 저장하는 영상 입력부(110), 의료 영상으로부터 췌장 영역내 대사 항진 영역을 검출 및 분석하여 췌장의 18F-FDOPA 섭취율을 파악한 후, 상기 췌장의 18F-FDOPA 섭취율에 기반하여 췌장 인슐린 분비능의 정상 여부를 결정하는 정성 분석부(120), 췌장 인슐린 분비능이 비정상인 경우, 대사 항진 영역의 최대 섭취능(SUVmax, SUVpeak), MTV 40(또는 MTV), 평균 섭취능(SUVmean), TLG(total lesion glycolysis) 중 적어도 하나를 췌장의 인슐린 분비능 평가 지표로써 획득 및 제공하는 정량 분석부(130)를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명은 PET/CT 장치를 통해 18F-FDOPA를 섭취한 환자의 의료 영상을 획득하고, 이를 영상 분석함으로써 췌장의 인슐린 분비능을 측정 및 안내할 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 18F-FDOPA를 섭취한 환자의 PET/CT 영상을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 환자가 18F-FDOPA를 섭취한 상태에서 PET/CT 촬영하면, PET/CT 장치(200)가 쵤영 및 제공한 환자의 의료 영상에는 폴스 칼라(false color)로 표현되는 대상 항진 영역이 존재하게 된다.
폴스 칼라는 픽셀(pixel)이나 복셀(voxel)을 그레이 값(gray-value)으로 코드화한 것으로, 이는 CT 이미지를 코드화함으로써 구성 가능하다.
이에 본 발명은 기 설정된 그레이값을 가지는 픽셀들을 모두 검출 및 수집하여 18F-FDOPA에 의해 대상 항진된 영역을 검출하고, 이의 영상 특징을 분석하여 최대 섭취능(SUVmax, SUVpeak), MTV 40, 평균 섭취능(SUVmean), TLG(total lesion glycolysis) 중 적어도 하나를 췌장의 인슐린 분비능 평가 지표를 획득 및 출력할 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 췌장 인슐린 분비능 평가 지표 제공 방법을 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 췌장 인슐린 분비능 평가 지표 제공 방법은 크게 환자 준비 단계(S10), PET/CT 촬영 단계(S20), 정성 분석 단계(S30), 및 정량 분석 단계(S40)를 포함할 수 있다.
먼저, 환자 준비 단계(S10)는 환자는 수분은 충분히 섭취하되, 최소 4시간 이상 금식한 상태에서, 18F-FDOPA를 정맥에 주사 투여받은 후, 1~2시간 정도 충분한 안정을 취하도록 한다.
PET/CT 촬영 단계(S20)에서는, 18F-FDOPA를 주사 투여받은 당뇨병 환자가 PET/CT 장치(200)의 촬영대에 누우면, PET/CT 장치(200)를 통해 환자의 의료 영상을 획득한다.
이때, PET/CT 장치(200)는 PET 장치와 CT 장치를 통해 환자 머리끝에서 허벅지까지 환자 신체를 스캐닝하여 다수의 CT 영상과 다수의 PET 영상을 순차적으로 획득한 후, 이들을 기 설정된 규칙에 따라 재구성함으로써, 췌장 인슐린 분비능 평가 장치가 인식 가능한 의료 영상을 생성 및 출력하도록 한다.
정성 분석 단계(S30)에서는, 의료 영상에서 기 설정된 그레이값을 가지는 픽셀들을 모두 검출 및 수집함으로써 췌장 영역내 대사 항진 영역을 검출하고, 대상 항진 영역의 밀도와 크기를 기반으로 췌장의 18F-FDOPA 섭취율(약함, 보통, 강함)을 파악한다(S31).
그리고 췌장의 18F-FDOPA 섭취율이 기 설정된 값(예를 들어, 보통) 보다 작으면(S32), 환자의 췌장 인슐린 분비능은 정상 상태임을 확인하고 분석 동작을 종료하되, 그렇지 않으면 환자의 췌장 인슐린 분비능을 보다 정밀하게 분석하기 위한 정량 분석 단계(S30)를 추가 진행하도록 한다(S33).
정량 분석 단계(S40)에서는, 영상내 픽셀값 기준으로 대사 항진 영역의 18F-FDOPA 최대 섭취능(SUVmax, SUVpeak)을 측정한다, 그리고 최대 섭취능의 40%를 기준으로 18F-FDOPA 섭취가 증가된 모든 복셀(voxel)을 더하여, 췌장의 기능적 부피를 나타내는 MTV 40(Metabolic Target Volume)을 산출한다. 그리고 MTV 40을 획득하는 이유는, PET 영상을 기반으로 한 기능적 부피 측정에서 최대 섭취능 기준 컷 오프(cutoff)의 절대적인 값은 알려져 있지 않으나, 40% 를 적용하였을 때 표준화되고 재현 가능한 결과를 보고할 수 있음이 제시되고 있기 때문이다 (참고문헌 EJNMMI Res 2017, 7:30). 그리고 대사 항진 영역에 대응되는 평균 섭취능(SUVmean)를 추가 측정한 후, 췌장의 기능적 부피에 평균 섭취능을 곱함으로써, TLG(total lesion glycolysis)를 산출한다(S41).
그리고 나서, 최대 섭취능(SUVmax, SUVpeak), MTV 40, 평균 섭취능(SUVmean), TLG 중 적어도 하나를 췌장의 인슐린 분비능 평가 지표(PISCE; Pancreatic insulin secretion capacity evaluation index)로써 획득 및 출력한다(S42).
이때, 췌장의 인슐린 분비능 평가 지표는 최대 섭취능(SUVmax, SUVpeak), MTV 40, 평균 섭취능(SUVmean), 및 TLG 중 적어도 하나를 별도의 파라메터로 개별 구비할 수 있으나, 필요한 경우에는 하기의 수학식에 따라 하나의 파라메타 값으로 통합하여 제공할 수도 있도록 한다.
[수학식 1]
PISCE = α·SUVmax + β·SUVmean + γ·MTV 40 + δ·TLG
이때, α, β, γ, δ는 기 설정된 상수이며, α, β, γ, δ를 통해 SUVmax, SUVmean, MTV 40, TLG 각각의 고려 비중을 임의 조정할 수 있도록 한다.
더하여, 본 발명은 진료 정보 시스템과 같은 데이터 서버와 상호 연동하여, 해당 환자의 투약력을 검색하여 관심 약품의 투약 시기 및 용량 등을 확인한 후, 이의 정보를 췌장의 인슐린 분비능 평가 지표와 함께 제공하여 줄 수도 있도록 한다.
이때, 관심 약품은 검사에 영향을 미칠 수 있는 약품들로, 예를 들어 카르비도파(Carbidopa), 카테콜-오-메틸전이효소 억제제(CCOMT inhibitor), 모노아민옥시다제 억제제(MAO inhibitor), 할로페리돌(Haloperidol), 레저핀(Reserpine) 등일 수 있다.
말초 도파탈이산화탄소효소억제제(Peripheral DOPA decarboxylase inhibitor)인 카르비도파(Carbidopa)는 체내에서 췌장 실질 내 FDOPA섭취를 저해하고, 카테콜-오-메틸전이효소 억제제(CCOMT inhibitor) 및 모노아민옥시다제 억제제(MAO inhibitor) 제제는 췌장 실질의 PET 신호를 증가시키고, 할로페리돌(Haloperidol) 및 레저핀(Reserpine) 등의 약제는 도파민 수용체와 상호작용하여 체내 도파민 대사에 영향을 줄 수 있는 약제이다.
즉, 본 발명은 환자가 기 복용하고 있던 약제 투약력을 자동으로 검출 및 제공함으로써, 의료진이 이를 고려한 영상 해석 동작을 수행할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 췌장 인슐린 분비능 지표와 당뇨병 환자의 수술 예후간 상관 관계를 나타낸 표를 도시한 도면이다.
도 4의 표는 비만 대사 수술을 시행한 제2형당뇨병 환자들의 치료 경과를 추적 모니터링한 결과로, 이를 참고하면, 당뇨병 관해(완치) 상태에 도달한 환자들의 췌장의 인슐린 분비능 평가 지표(PISCE)는 당뇨병 비관해(미완치) 상태에 머무르는 환자들의 췌장의 인슐린 분비능 평가 지표(PISCE)에 비해 상대적으로 작은 값을 가지는 특징이 가짐을 확인하였다.
즉, 췌장의 인슐린 분비능 평가 지표(PISCE)에 비례하여 당뇨병 환자의 수술 예후가 좋아짐을 확인할 수 있으며, 이로부터 췌장의 인슐린 분비능 평가 지표(PISCE)를 수술 예측 가늠 지표로 활용할 수 있음을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (5)
- PET/CT 장치를 통해 18F-FDOPA를 투여받은 환자의 의료 영상을 획득하는 단계;
상기 의료 영상으로부터 췌장 영역내 대사 항진 영역을 검출 및 분석하여 췌장의 18F-FDOPA 섭취율을 파악하는 단계;
상기 췌장의 18F-FDOPA 섭취율이 기 설정값 이하면, 췌장 인슐린 분비능이 정상 상태임을 확인 및 통보하는 단계; 및
상기 췌장의 18F-FDOPA 섭취율이 기 설정값 보다 크면, 상기 대사 항진 영역에 기반하여 최대 섭취능(SUVmax, SUVpeak), MTV 40, 평균 섭취능(SUVmean), 및 TLG를 산출한 후, 하기의 수학식
PISCE = α·SUVmax + β·SUVmean + γ·MTV 40 + δ·TLG
에 따라 췌장 인슐린 분비능 평가 지표를 획득하여 출력하는 단계를 포함하고,
PISCE은 상기 췌장 인슐린 분비능 평가 지표이고, α, β, γ, δ는 기 설정된 상수이며, 상기 췌장 인슐린 분비능 평가 지표는 당뇨병 환자의 수술 예후를 예측하는 지표인 췌장 인슐린 분비능 평가 지표 제공 방법. - 제1항에 있어서, 상기 췌장의 18F-FDOPA 섭취율을 파악하는 단계는
상기 대사 항진 영역의 밀도와 크기를 기반으로 상기 18F-FDOPA 섭취율을 파악하는 것을 특징으로 하는 췌장 인슐린 분비능 평가 지표 제공 방법. - 제1항에 있어서, 상기 환자의 의료 영상을 획득하는 단계는
환자가 수분은 충분히 섭취하되, 최소 4시간 이상 금식한 상태에서, 18F-FDOPA를 정맥에 주사 투여받은 후, 1~2시간 정도 충분한 안정을 취한 상태에서 의료 영상을 획득하도록 하는 것을 특징으로 하는 췌장 인슐린 분비능 평가 지표 제공 방법. - 제1항에 있어서, 상기 췌장 인슐린 분비능 평가 지표로써 출력하는 단계는
상기 환자의 약제 투약력으로부터 관심 약품의 투약 시기 및 용량을 획득하여 상기 췌장 인슐린 분비능 평가 지표와 함께 제공하며, 상기 관심 약품은 카르비도파(Carbidopa), 카테콜-오-메틸전이효소 억제제(CCOMT inhibitor), 모노아민옥시다제 억제제(MAO inhibitor), 할로페리돌(Haloperidol), 레저핀(Reserpine) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 췌장 인슐린 분비능 평가 지표 제공 방법. - PET/CT 장치를 통해 18F-FDOPA를 투여받은 환자의 의료 영상을 입력받아 저장하는 영상 입력부;
상기 의료 영상으로부터 췌장 영역내 대사 항진 영역을 검출 및 분석하여 췌장의 18F-FDOPA 섭취율을 파악한 후, 상기 췌장의 18F-FDOPA 섭취율이 기 설정값 이하면, 췌장 인슐린 분비능이 정상 상태임을 확인 및 통보하는 정성 분석부; 및
상기 췌장의 18F-FDOPA 섭취율이 기 설정값 보다 크면, 상기 대사 항진 영역에 기반하여 최대 섭취능(SUVmax, SUVpeak), MTV 40, 평균 섭취능(SUVmean), 및 TLG를 산출한 후, 하기의 수학식
PISCE = α·SUVmax + β·SUVmean + γ·MTV 40 + δ·TLG
에 따라 췌장 인슐린 분비능 평가 지표를 획득하여 출력하는 정량 분석부를 포함하고,
PISCE은 상기 췌장 인슐린 분비능 평가 지표이고, α, β, γ, δ는 기 설정된 상수이며, 상기 췌장 인슐린 분비능 평가 지표는 당뇨병 환자의 수술 예후를 예측하는 지표인 췌장 인슐린 분비능 평가 지표 제공 장치.
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