KR102655364B1 - 요도 근육 강화를 위한 광 조사 장치 및 그 이용 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 요도 근육 강화를 위한 광 조사 장치 및 그 이용 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 광 조사 장치는, 벌룬 구조와 이동 및 회전이 가능한 발광부를 이용하여, 요도 점막 조직의 손상을 최소화하고 목표로 하는 주변 근육층에 광을 전달함으로써, 손실되었던 근육 밀도를 증가시켜 요도 근육 강화가 가능다.
Description
본 발명은 요도 근육 강화를 위한 광 조사 장치 및 그 이용 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 목표로 하는 요도 내에 광을 조사하여 요도 근육 강화가 가능한 광 조사 장치 및 그 이용 방법에 관한 것이다.
요실금(Urinary incontinence)은 본인의 의지와 관계없이 소변이 배출되는 증상으로 생명에는 위험이 적지만, 일상생활에서의 심리적 스트레스와 크게 관련되어 있는 질병이다. 임신과 출산에 의한 골반근육의 약화로 45~50세 전후 여성에게서 발병률이 35-40% 육박하며, 전 세계적으로 요실금 환자 중 75-80%는 여성이다. 또한, 노화에 따른 근육 약화 및 소실과 관련된 질환으로 고령화 사회 속 국내외 요실금 환자 수가 급증하고 있다.
요실금의 유형으로 복압성 요실금(stress urinary incontinence), 절박성요실금(urge urinary incontinence), 범람성 요실금(overflow urinary incontinence), 기능적 요실금(functional urinary incontinence)으로 분류된다. 이 중 복압성 요실금은 전체요실금 유형 중 80-90%를 차지하고 있으며, 일상생활에서 재채기, 운동 및 웃음과 같이 복압이 증가할 때 소변이 흘러나오는 증상이 존재한다. 복압성 요실금의 원인은 근육의 손상 및 요도를 폐쇄할 수 없는 요도 외괄약근의 약화에 의해 유발되고 있다.
복압성 요실금의 치료로는 약물치료, 비수술적 치료 그리고 수술적 치료로 나뉘어진다. 약물치료는 평활근 이완제, 항우울제 등이 있으나, 약물요법에 의한 치료 결과로서는 불안, 불명 등 심리적 문제와 심하게는 배뇨장애, 심혈관 질환을 유발할 수 있다는 단점이 있다. 비수술적 치료로는 골반저근 운동, 질콘 및 전기자극치료인 물리요법, 행동요법이 존재하며 비교적 초기 단계에서 행해지는 치료이다. 이러한 비수술적 치료는 주기적인 운동을 요구하며, 경미한 효과 및 반복된 치료로 환자들이 피로감을 호소하고 있다.
수술적 치료로 가장 널리 사용되고 있는 슬링(Sling) 수술이 행해지고 있다. 슬링 수술은 요도를 지지할 수 있는 구조물인 테이프를 복강 내 위치시키는 수술로 수십 년 동안 시행되던 수술이지만, 구조물인 테이프의 생체 적합성 문제에 따라 높은 재발 가능성과 합병증 및 사망률을 보인다.
여성 복압성 요실금 치료를 위한 최소 침습적인 치료 접근법으로 고주파 및 레이저 조사를 통한 치료 연구가 있다. 고주파 치료는 고주파 탐침을 요도 점막층에 삽입한 후 점막층을 가열하는 방법으로 사용되고 있지만, 수술 후 통증과 요로 감염의 위험이 증가하는 부작용이 있다. 이러한 부작용을 완화하고자, 질벽에 레이저를 조사한 후 질 점막층에서 새로운 콜라겐을 유도하는 레이저 연구 및 시술이 증가하고 있다. 하지만 기존 레이저 시술은 절제하는 성질이 높으며 높은 온도 조사에 의해 조직 점막층에 상처 또는 화상을 유발한다는 위험이 증가하게 된다. 또한 안전성 근거 부족으로 FDA에서 질 회춘용 레이저의 부적절한 사용을 경고하고 있다.
따라서 복압성 요실금의 광 치료에 관한 열적 치료의 효과는 존재하나, 레이저 조사에 따른 열 발생으로 조직 점막층 화상, 질 출혈 등 부인과 질환 확산 위험이 있는 기존 치료 연구의 문제점이 있다. 따라서 이에 대한 광 치료의 안전성을 확보하기 위해 여전히 추가적으로 개선할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
관련 선행 문헌으로서 특허출원번호 제 10-2010-0063594호 (2010년07월01일), 제 10-2014-7005989 (2012년08월02일) 등이 참조될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 벌룬 구조와 이동 및 회전이 가능한 발광부를 이용하여, 요도 점막 조직의 손상을 최소화하고 목표로 하는 주변 근육층에 광을 전달함으로써, 손실되었던 근육 밀도를 증가시켜 요도 근육 강화가 가능한 광 조사 장치 및 그 이용 방법을 제공하는데 있다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 광 조사 장치는, 요도에 삽입되도록 관형 바디 일측에 구비된 원위 벌룬 및 근위 벌룬; 상기 요도의 외측에 위치되도록, 상기 관형 바디의 타측에 결합된 제어부; 상기 관형 바디의 내강에서 상기 제어부와 상기 원위 벌룬 내측 사이에 형성되어 있는 원위벌룬채널; 상기 관형 바디의 내강에서 상기 제어부와 상기 일측의 단부 사이에 형성되어 있는 소변배출채널 및 방광세척채널; 상기 관형 바디의 내강에서 상기 제어부와 상기 근위 벌룬 내측 사이에 형성되어 있는 근위벌룬채널 및 광전달채널; 및 상기 광전달채널을 통해 상기 제어부로부터 상기 광전달채널을 통해 연장된 광섬유의 단부에 구비된 발광부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 원위벌룬채널과 상기 근위벌룬채널을 통해 원위 벌룬 및 근위 벌룬의 팽창과 수축을 제어하고, 상기 소변배출채널을 통한 소변의 배출과 상기 방광세척채널을 통한 방광의 세척을 제어하며, 상기 발광부의 광 조사를 제어할 수 있다.
상기 광 조사 장치는, 상기 관형 바디의 내강에서 상기 제어부와 상기 일측의 단부 사이에 형성되어 있는 압력측정채널; 상기 압력측정채널을 통해 상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 관형 바디의 상기 일측의 외벽 단부에 설치된 방광압력센서; 상기 압력측정채널을 통해 상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 원위 벌룬 및 근위 벌룬 사이에서 상기 관형 바디의 외벽에 설치된 요도압력센서; 및 상기 압력측정채널을 통해 상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 근위 벌룬의 외벽에 설치된 외괄약근압력센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 방광의 압력, 요도의 압력, 또는 외괄약근의 압력을 측정하고 모니터링하도록 구성될 수 있다.
상기 외괄약근압력센서는 상기 근위 벌룬의 상단부에 배치될 수 있다.
상기 제어부는 상기 압력측정채널을 통해 식염수의 주입으로 요도와 방광의 유체 흐름 여부를 판단하도록 구성되며, 상기 식염수의 주입 시에 방광의 압력, 요도의 압력, 또는 외괄약근의 압력을 측정하고 모니터링하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는 방광 세척 시 상기 방광세척채널을 통해 주입된 식염수가 상기 소변배출채널을 통해 배출하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 압력측정채널을 통해 주입된 상기 식염수가 상기 소변배출채널을 통해 배출하도록 제어할 수 있다.
상기 발광부는, 100mW~50W의 출력 파워를 가지며, 레이저를 포함하여 가시광 내지 근적외선 사이의 파장을 광을 조사할 수 있다.
상기 발광부는, 상기 관형 바디를 따라 소정의 길이에서 광을 조사하되 상기 관형 바디를 중심으로 원주 방향으로 360도, 180도, 또는 45도 각도로 광을 조사하도록 구성될 수 있다.
상기 근위 벌룬의 크기는 가로 9~20Fr 및 세로1~4cm이며, 사용자의 조작에 따라 상기 제어부는 상기 광섬유와 연결된 모터의 구동을 제어하여 상기 발광부가 상기 광전달 채널을 따라 상기 근위 벌룬의 상하 단부 사이에서 이동하도록 구성될 수 있다.
상기 발광부는, 상기 관형 바디를 따라 소정의 길이에서 광을 조사하되 상기 관형 바디를 중심으로 원주 방향으로 360도 이하의 각도로 광을 조사하며, 사용자의 조작에 따라 상기 제어부가 상기 광섬유와 연결된 모터의 구동을 제어하여 상기 발광부가 회전하도록 구성될 수 있다.
사용자의 조작에 따라 상기 제어부는 상기 광섬유와 연결된 모터의 구동을 제어하여 상기 발광부의 회전 및 상기 광전달 채널을 따른 이동하도록 구성되며, 상기 제어부는 상기 광섬유를 통해 상기 발광부로 영상 획득용 광을 전달하고 상기 발광부를 통해 수신되는 산란광을 검출하여 광 간섭 단층 촬영 영상이나, 2-3차원 초음파 영상을 획득하도록 구성될 수 있다.
상기 근위벌룬 내측에 온도 센서를 포함하고, 상기 온도 센서는 상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 제어부는 상기 온도 센서에 의해 감지된 온도에 기초하여 상기 근위벌룬채널을 통해 상기 근위벌룬으로 소정의 온도로 유지되는 유체를 공급하고 순환시키도록 구성될 수 있다.
상기 근위벌룬 외측에 온도 센서를 포함하고, 상기 온도 센서는 상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 제어부는 상기 온도 센서에 의해 감지된 온도에 기초하여 상기 발광부에 광을 전달하는 광원의 출력 파워를 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 근위벌룬은 투명하거나, 내측 또는 외측의 상단부, 하단부, 상단부와 하단부 사이 일부 중 어느 한 부분 이상이 일부가 광 강도를 줄이기 위한 소재로 코팅될 수 있다.
상기 근위벌룬은 팽창 시의 형상이, 길쪽한 육각기둥(elongated hexagon), 길쪽한 원기둥, 또는 상기 육각기둥이나 상기 원기둥의 상단부와 하단부 중 하나 이상이 테이퍼진 형상, 또는 상기 육각기둥이나 상기 원기둥의 몸체보다 상단부가 더 직경이 큰 반구형일 수 있다.
본 발명의 광 조사 장치에 따르면, 요도 점막 조직의 손상을 최소화하고 목표로 하는 근육층에 광 자극을 전달함으로써 요도 근육 강화가 가능하다. 즉, 벌룬 구조를 이용하여 불규칙한 모양의 요도 점막을 광 조사에 용이한 균일한 표면으로 팽창할 수 있고, 점막 압력 측정 및 피드백을 통해 팽창된 벌룬에 의한 요도 점막의 압력 손상을 방지할 수 있다. 또한, 유체 순환 시스템을 이용하여 저온의 액체를 벌룬 내에 순환시킴으로써 접촉하는 조직에 수냉 효과를 가져와 광 조사에 의해 발생할 수 있는 점막의 열 손상을 최소화할 수 있다. 그리고, 모션 컨트롤러를 이용하여 발광부의 위치와 회전 제어를 통해 목표로하는 점막 부위에 선택적으로 광 조사를 적용할 수 있다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는 첨부도면은, 본 발명에 대한 실시예를 제공하고 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 원위벌룬과 근위벌룬이 방광목과 요도에 삽입된 예이다.
도 3a는 도 1의 AL 부분의 종단면도이다,
도 3b는 도 1의 A1-A2 부분의 횡단면도이다,
도 4a는 도 1의 BL 부분의 종단면도이다,
도 4b는 도 1의 B1-B2 부분의 횡단면도이다,
도 5는 도 1의 관형 바디와 제어부의 결합부분의 채널들을 나타낸다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 발광부의 다양한 실시예이다.
도 7a는 본 발명의 근위 벌룬 내에서의 발광부의 이동을 나타내며, 도 7b는 이를 위한 모터 구동의 제어를 나타낸다.
도 8a는 본 발명의 근위 벌룬 내에서의 발광부의 회전을 나타내며, 도 8b는 이를 위한 모터 구동의 제어를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 압력측정채널을 통해 유체 흐름을 판단하고 방광의 압력, 요도의 압력, 또는 외괄약근의 압력을 측정하고 모니터링하기 위한 제어부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 발광부를 통해 영상을 획득하기 위한 제어부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 근위벌룬채널을 통해 요도의 온도 측정과 유체 순환을 통해 요도조직의 변성과 열 손상을 방지하기 위한 제어부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 근위벌룬을 요도에 삽입 전과 삽입후 팽창 시의 요도 상태에 대한 모식도이다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 근위벌룬의 광 광도 조절을 설명하기 위한 도면이다.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 근위벌룬의 다양한 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 광 조사 장치의 관형 바디에 구성된 각 채널과 센서들, 발광부 및 제어부와의 관계를 나타내는 블록도이다.
도 16은 본 발명의 광 조사 장치를 이용한 요도 외괄약근 치료를 위한 광 조사 방법의 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 광 조사 장치를 이용한 돼지 요도 조직에서의 광조사 실험에서의 관형 바디 내외부 온도에 대한 데이터이다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 광 조사 장치를 이용한 돼지 요도 조직에서의 광조사 실험에서 요도 근육 두께에 대한 대조군과 치료군의 현미경 이미지이고, 도 18c는 그 비교 결과 그래프이다.
도 19는 본 발명의 광 조사 장치를 이용한 돼지 요도 조직에서의 광조사 실험에서 요도 점막층 두께에 대한 대조군과 치료군의 비교 결과 그래프이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 원위벌룬과 근위벌룬이 방광목과 요도에 삽입된 예이다.
도 3a는 도 1의 AL 부분의 종단면도이다,
도 3b는 도 1의 A1-A2 부분의 횡단면도이다,
도 4a는 도 1의 BL 부분의 종단면도이다,
도 4b는 도 1의 B1-B2 부분의 횡단면도이다,
도 5는 도 1의 관형 바디와 제어부의 결합부분의 채널들을 나타낸다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 발광부의 다양한 실시예이다.
도 7a는 본 발명의 근위 벌룬 내에서의 발광부의 이동을 나타내며, 도 7b는 이를 위한 모터 구동의 제어를 나타낸다.
도 8a는 본 발명의 근위 벌룬 내에서의 발광부의 회전을 나타내며, 도 8b는 이를 위한 모터 구동의 제어를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 압력측정채널을 통해 유체 흐름을 판단하고 방광의 압력, 요도의 압력, 또는 외괄약근의 압력을 측정하고 모니터링하기 위한 제어부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 발광부를 통해 영상을 획득하기 위한 제어부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 근위벌룬채널을 통해 요도의 온도 측정과 유체 순환을 통해 요도조직의 변성과 열 손상을 방지하기 위한 제어부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 근위벌룬을 요도에 삽입 전과 삽입후 팽창 시의 요도 상태에 대한 모식도이다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 근위벌룬의 광 광도 조절을 설명하기 위한 도면이다.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 근위벌룬의 다양한 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 광 조사 장치의 관형 바디에 구성된 각 채널과 센서들, 발광부 및 제어부와의 관계를 나타내는 블록도이다.
도 16은 본 발명의 광 조사 장치를 이용한 요도 외괄약근 치료를 위한 광 조사 방법의 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 광 조사 장치를 이용한 돼지 요도 조직에서의 광조사 실험에서의 관형 바디 내외부 온도에 대한 데이터이다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 광 조사 장치를 이용한 돼지 요도 조직에서의 광조사 실험에서 요도 근육 두께에 대한 대조군과 치료군의 현미경 이미지이고, 도 18c는 그 비교 결과 그래프이다.
도 19는 본 발명의 광 조사 장치를 이용한 돼지 요도 조직에서의 광조사 실험에서 요도 점막층 두께에 대한 대조군과 치료군의 비교 결과 그래프이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해서 자세히 설명한다. 이때, 각각의 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타낸다. 또한, 이미 공지된 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에 개시된 내용은, 다양한 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분을 중점적으로 설명하며, 그 설명의 요지를 흐릴 수 있는 요소들에 대한 설명은 생략한다. 또한 도면의 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니며, 따라서 각각의 도면에 그려진 구성요소들의 상대적인 크기나 간격에 의해 여기에 기재되는 내용들이 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 원위벌룬(110)과 근위벌룬(120)이 방광목과 요도에 삽입된 예이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)는, 요도 근육 강화를 위한 광 조사를 위한 장치로서, 요도에 삽입되기 위한 카테터 형태의 관형 바디(10) 일측에 결합된 원위 벌룬(110)과 근위 벌룬(120), 및 요도의 외측(신체 외부)에 위치되도록, 관형 바디(10)의 타측에 결합된 제어부(130)를 포함할 수 있다. 근위벌룬(120)은 요도에 안착되고, 원위벌룬(110)은 방광목(방광경부)에 안착될 수 있다.
제어부(130)는 도 15에서도 기술하는 바와 같이 방광 세척부(127), 소변 배출부(128), 벌룬조절부(129), 유체관리부(131), 압력측정부(132), 광섬유이동부(133), 광섬유회전부(134), 영상획득부(135), 및 진단부(136) 등을 구비할 수 있다.
제어부(130)는 광 조사 장치(100)의 구성 요소들에 대한 전반적인 제어를 수행하며, 광 조사 장치(100)의 구성 요소들의 동작 제어에 필요한 장치, 유닛 등을 포함할 수 있다. 나아가 제어부(130)는 디스플레이 장치, 반도체 프로세서, 반도체 메모리 등 하드웨어를 포함할 수 있다. 제어부(130)의 구성 요소들은 필요에 따라 소프트웨어와 결합되어 동작될 수도 있다. 제어부(130)의 자세한 구성 및 동작에 대하여는 후술하기로 한다.
도 3a는 도 1의 AL 부분의 종단면도이다.
도 3b는 도 1의 A1-A2 부분의 횡단면도이다.
도 4a는 도 1의 BL 부분의 종단면도이다.
도 4b는 도 1의 B1-B2 부분의 횡단면도이다.
도 5는 도 1의 관형 바디(10)와 제어부(130)의 결합부분의 채널들을 나타낸다.
도 3a 내지 도 5를 참조하면, 관형 바디(10) 내측에는 위치에 따라 제어부(130)와 연결되어 결합된, 원위벌룬채널(1), 소변배출채널(2) 방광세척채널(3), 근위벌룬채널(4), 압력측정채널(5), 및 광전달채널(6)을 포함된다. 이외에도 제어부(130)와 연결되어 결합된 관형 바디(10)는, 근위벌룬(120) 외측에 구비된 압력 센서(121)나 온도 센서(미도시) 등을 전기적으로 연결시키기 위한 도선을 수용하기 위한 추가적인 채널이 더 구성될 수 있다.
관형 바디(10)는, 실리콘이나 라텍스 등의 소재로 이루어질 수 있다. 관형 바디(10)는, 제어부(130)에 결합되어 같은 위치에서 시작하는 상기 채널들(다발)(1~6)로부터 반대측 단부까지의 전체 길이가, 설계 목적이나 필요에 따라 10-50cm일 수 있다. 관형 바디(10)의 직경은 2~10mm 사이에서 다양한 규격으로 구현될 수 있다. 또한, 원위벌룬(110)의 하단부와 근위벌룬(120)의 상단부 사이의 거리는 0.5~5cm 사이에서 다양하게 구현될 수 있다.
원위벌룬채널(1)은 관형 바디(10)의 내강에서 제어부(130)와 원위 벌룬(110) 내측 사이에 형성되어 있다.
소변배출채널(2)과 방광세척채널(3)은 관형 바디(10)의 내강에서 제어부(130)와 관형 바디(10)의 상기 일측의 단부 사이에 형성되어 있다. 소변배출채널(2)과 방광세척채널(3)은 원위 벌룬(110)을 통과한다. 제어부(130)는 하기하는 바와 같이 방광 세척 시 방광세척채널(3)을 통해 주입된 식염수(또는 증류수)가 소변배출채널(2)을 통해 배출하도록 제어할 수 있다. 제어부(130)의 방광 세척부(127)와 소변 배출부(128)를 통해 35~37℃의 상기 식염수(또는 증류수)를 주입하여 감염을 최소화하기 위해 방광 내 소변 제거 및 세척을 실시할 수 있다.
근위벌룬채널(4)과 광전달채널(6)은, 관형 바디(10)의 내강에서 제어부(130)와 근위 벌룬(120) 내측 사이에 형성되어 있다. 근위벌룬채널(4)과 광전달채널(6)은, 원위 벌룬(110)을 향하여 근위 벌룬(120) 외측으로 연장되지 않는다.
압력측정채널(5)은, 관형 바디(10)의 내강에서 제어부(130)와 상기 일측의 단부 사이에 형성되어 있다. 제어부(130)는 압력측정채널(5)을 통해 주입된 식염수(또는 증류수)가 소변배출채널(2)을 통해 배출하도록 제어할 수 있다.
특히, 이와 같은 본 발명의 광 조사 장치(100)는, 제어부(130)의 제어에 따라, 원위벌룬채널(1)과 근위벌룬채널(4)을 통해 원위 벌룬(110) 및 근위 벌룬(120)의 팽창과 수축을 각각 제어하고, 소변배출채널(2)을 통한 소변의 배출과 방광세척채널(3)을 통한 방광의 세척을 제어할 수 있다. 또한, 광 조사 장치(100)는, 제어부(130)의 제어에 따라, 광전달채널(6)을 통해 제어부(130)로부터 광전달채널(6)까지 연장된 광섬유(11)의 단부에 구비된 발광부(122)의 광 조사를 제어할 수 있다.
나아가, 본 발명의 광 조사 장치(100)는, 방광의 압력을 측정하고 모니터링하도록 구성되며, 이를 위해 방광압력센서(111)를 포함할 수 있다. 방광압력센서(111)는 압력측정채널(5)을 통해 제어부(130)와 전기적으로 연결되며, 도 1과 같이, 원위 벌룬(110) 위쪽으로 관형 바디(10)의 상기 일측의 외벽 단부에 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 광 조사 장치(100)는, 요도의 압력을 측정하고 모니터링하도록 구성되며, 이를 위해 요도압력센서(112)를 포함할 수 있다. 요도압력센서(112)는 압력측정채널(5)을 통해 제어부(130)와 전기적으로 연결되며, 도 1과 같이, 원위 벌룬(110)과 근위 벌룬(120) 사이에서 관형 바디(10)의 외벽에 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 광 조사 장치(100)는, 외괄약근의 압력을 측정하고 모니터링하도록 구성되며, 이를 위해 외괄약근압력센서(121)를 포함할 수 있다. 외괄약근압력센서(121)는 압력측정채널(5) 또는 다른 추가 채널(미도시)을 통해 관형 바디(10)를 따라 제어부(130)와 전기적으로 연결되며, 도 1과 같이, 근위 벌룬(120)의 외벽에 설치될 수 있다. 외괄약근압력센서(121)는 특히 근위 벌룬(120)의 중간 보다 위쪽으로 근위 벌룬(120)의 상단부에 배치되는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명의 광 조사 장치(100)는, 요도 점막 조직의 손상을 최소화하고 목표로 하는 근육층에 광 자극을 전달함으로써 요도 근육 강화가 가능하도록 하였다. 즉, 벌룬(110, 120) 구조를 이용하여 불규칙한 모양의 요도 점막을 광 조사에 용이한 균일한 표면으로 팽창할 수 있고, 점막 압력 측정 및 피드백을 통해 팽창된 벌룬(110, 120)에 의한 요도 점막의 압력 손상을 방지할 수 있다. 또한, 유체 순환 시스템(도 11 참조)을 이용하여 저온의 액체를 벌룬 내에 순환시킴으로써 접촉하는 조직에 수냉 효과를 가져와 광 조사에 의해 발생할 수 있는 점막의 열 손상을 최소화할 수 있다. 그리고, 제어부(130)의 모션 컨트롤(도 8b 참조)을 이용하여 발광부(122)의 위치와 회전 제어를 통해 목표로하는 점막 부위에 선택적으로 광 조사를 적용할 수 있도록 하였다.
이하 본 발명의 광 조사 장치(100)를 좀 더 구체적으로 설명하기 위하여 도 6a 내지 도 19b를 참조하기로 한다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 발광부(122)의 다양한 실시예이다.
도 6a 내지 도 6c와 같이, 발광부(122)는 관형 바디(10)를 따라 소정의 길이에서 광을 조사하되 관형 바디(10)를 중심으로 원주 방향으로 360도(전체 방향) (도 6a), 180도(도 6b), 또는 45도(도 6c) 각도로 광을 조사하도록 구성될 수 있다. 이외에도 발광부(122)는 필요에 따라 다양한 다른 각도로 광을 조사하도록 구성될 수 있다. 발광부(122)의 상기 길이는, 예를 들어, 요도의 길이가 약 15~20 cm 정도이므로 이에 맞게 적절히 20cm 보다 작게 설계될 수 있다.
이와 같은 발광부(122)는, 제어부(130)의 광섬에 연결되어 제어부(130)의 고주파 광원, LED(Light Emitting Diode) 등 다양한 광원으로부터 나오는 광을 수신하여 조사하도록, 광섬유(11) 단부가 렌즈 모양 등 다양하게 형성된 형태를 갖는다. 발광부(122)는, 관형 바디(10)를 중심으로 원주 방향으로 360도(전체 방향) (도 6a), 180도(도 6b), 또는 45도(도 6c) 각도로 광을 조사하도록 구성됨으로써, 원형, 반원형, 1/4원형(부채꼴) 등 다양한 단면 형상의 빛을 분포시킬 수 있다.
발광부(122)는, 제어부(130)로부터 광섬유(11)에 위해 연결되어, 제어부(130)의 제어에 따라 요도외괄약근의 두께나 길이 등에 맞게 100mW~50W의 출력 파워를 가지며, 레이저를 포함하여 가시광 내지 근적외선 사이의 파장(예, 500~20000μm)의 광을 조사할 수 있다. 위와 같이 발광부(122)는, 요도외괄약근의 특징에 따라 광을 부분적으로 조사할 수 있도록 구성되며, 제어부(130)의 모터(미도시)의 제어에 따라 발광부(122)에 연결된 광섬유(11)를 회전(예, 10-20도/초)하여 발광부(122)를 원주 방향으로 회전(예, 10~20o/sec)시키도록 구성될 수 있다. 발광부(122)의 겉 표면은 유리, 아크릴 등 빛의 전달 방향에 방해되지 않는 소재로 보호되도록 커버되는 것이 바람직하다.
도 7a는 본 발명의 근위 벌룬(120) 내에서의 발광부(122)의 이동을 나타내며, 도 7b는 이를 위한 모터 구동의 제어를 나타낸다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 발광부(122)가 광전달 채널(6)을 따라 근위 벌룬(120)의 상하 단부 사이(예, 4cm 등)에서 이동하도록 구성될 수 있다. 근위 벌룬(120)의 크기는 가로(횡방향) 9~20Fr(1Fr=3.3mm) 및 세로(길이방향) 1~4cm일 수 있다. 또한 원위 벌룬(110)의 크기는 가로 및 세로의 직경이 각각 4~30Fr(1Fr=3.3mm)일 수 있다. 사용자의 조작에 따라 제어부(130)의 광섬유이동부(133)는 광섬유(11)와 연결된 모터(131)의 구동을 제어하여 발광부(122)가 광전달 채널(6)을 따라 근위 벌룬(120)의 상하 단부 사이에서 이동하도록 제어할 수 있다. 발광부(122)의 상하 이동을 통해 목표 요도외괄약근의 전체 또는 특정 부분에 광조사를 적용할 수 있도록 구성될 수 있다.
도 8a는 본 발명의 근위 벌룬(120) 내에서의 발광부(122)의 회전을 나타내며, 도 8b는 이를 위한 모터 구동의 제어를 나타낸다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 발광부(122)는, 관형 바디(10)를 따라 소정의 길이에서 광을 조사하되 관형 바디(10)를 중심으로 원주 방향으로 360도 이하의 각도로 광을 조사하며(도 6a, 6b, 6c 참조), 사용자의 조작에 따라 제어부(130)의 광섬유회전부(134)가 광섬유(11)와 연결된 모터(M)의 구동을 제어하여 발광부(122)가 0~360도 회전하도록 구성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 압력측정채널(5)을 통해 유체 흐름을 판단하고 방광의 압력, 요도의 압력, 또는 외괄약근의 압력을 측정하고 모니터링하기 위한 제어부(130)의 압력측정부(132)의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 제어부(130)의 압력측정부(132)는 압력측정채널(5)을 통해 식염수(또는 증류수)의 주입으로 요도와 방광의 유체 흐름 여부를 판단하도록 구성되며, 상기 식염수의 주입 시에 방광의 압력, 요도의 압력, 또는 외괄약근의 압력을 측정하고 모니터링하도록 구성될 수 있다. 이는 상기 유체 흐름에 따라 상기 압력들이 적절한 압력을 가지는지 모니터링하기 위한 것이다. 상기 식염수는 그에 한정되지 않으며 증류수 등 멸균된 액체가 사용될 수 있다.
이때 상기 방광의 압력을 측정하기 위해, 방광압력센서(111)는 압력측정채널(5)을 통해 제어부(130)와 전기적으로 연결되며, 도 1과 같이, 원위 벌룬(110) 위쪽으로 관형 바디(10)의 상기 일측의 외벽 단부에 설치될 수 있다.
또한, 상기 요도의 압력을 측정하기 위해, 요도압력센서(112)는 압력측정채널(5)을 통해 제어부(130)와 전기적으로 연결되며, 도 1과 같이, 원위 벌룬(110)과 근위 벌룬(120) 사이에서 관형 바디(10)의 외벽에 설치될 수 있다.
또한, 상기 외괄약근의 압력을 측정하기 위해, 외괄약근압력센서(121)는 압력측정채널(5)을 통해 제어부(130)와 전기적으로 연결되며, 도 1과 같이, 근위 벌룬(120)의 외벽에 설치될 수 있다. 예를 들어, 특히, 외괄약근압력센서(121)는 외괄약근의 면적, 길이, 두께 등에 따라 4~10개 등 복수개가 원주 방향을 따라 소정의 간격(예, 10-90도 간격)으로 배치될 수 있다.
도 9와 같이, 제어부(130)의 압력측정부(132)는, 방광압력센서(111)로부터의 전기적 신호를 증폭하고 디지털 신호로 변환하는 변환기(911), 요도압력센서(112)로부터의 전기적 신호를 증폭하고 디지털 신호로 변환하는 변환기(912), 및 외괄약근압력센서(121)로부터의 전기적 신호를 증폭하고 디지털 신호로 변환하는 변환기(913)를 포함할 수 있다.
제어부(130)의 압력측정부(132)는, 상기 식염수의 주입에 따라 변환기들(911, 912, 913)의 신호를 체크하기 위한 압력 측정 장치(915)를 포함한다. 압력 측정 장치(915)는 상기 식염수의 주입에 대한 신호, 변환기들(911, 912, 913)의 신호를 수집하고 저장하며, 방광의 압력, 요도의 압력, 또는 외괄약근의 압력이, 적절한 값을 가지는지 모니터링하기 위하여, 디스플레이 장치(915)를 통해 이들 압력들의 추이를 텍스트 또는 그래피컬한 그래프 형태 등으로 표시할 수 있다.
이에 따라 광 치료 전과 후에 요도의 기능적 회복 여부를 확인할 수 있도록 할 수 있다.
도 10은 본 발명의 발광부(122)를 통해 영상을 획득하기 위한 제어부(130)의 영상획득부(135)의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 제어부(130)의 영상획득부(135)는, 선형 수동 스테이지(1010)을 포함하며, 선형 수동 스테이지(1010)는, 사용자의 조작에 따라 광섬유(11)와 연결된 모터(M)의 구동을 제어하여 발광부(122)의 회전(도 8b 참조) 및 광전달 채널(6)을 따른 길이 방향으로의 이동(도 7b 참조)하도록 구성될 수 있다.
또한, 제어부(130)의 영상획득부(135)는, 광섬유(11)를 통해 발광부(122)로 영상 획득용 광을 전달하고 발광부(122)를 통해 수신되는 산란광을 검출하여 광 간섭 단층 촬영(OCT, Optical coherence tomography) 영상이나, 2-3차원 초음파 영상을 획득하도록 구성될 수 있다.
이를 위해, 제어부(130)의 영상획득부(135)는, 발광 다이오드(1030)의 광으로부터 상기 영상 획득용 광으로 스플릿하기 위한 광커플러(1020)를 포함하며, 발광부(122)는 상기 영상 획득용 광에 응답하여, 상기 산란광이나 초음파 신호를 수신하여 광커플러(1020)로 전달하기 위한 수신 수단(미도시)을 포함할 수 있다. 광커플러(1020)로 전달받는 상기 산란광이나 초음파 신호는 광검출기(1040)를 통해 처리되고 증폭되며, 아날로그-디지털 변환기(1050)에서 디지털 신호로 변환된다. 진단부(136)는 상기 디지털 신호를 처리하고 분석하여 광 간섭 단층 촬영(OCT) 영상이나, 2-3차원 초음파 영상(데이터)를 획득할 수 있으며, 디스플레이 장치(915)를 통해 이들 광 간섭 단층 촬영(OCT) 영상이나, 2-3차원 초음파 영상을 표시하여, 시술자가 환자의 요도 상태를 조직의 변성, 두께, 성질 등을 확인하고 필요한 진단이 가능하도록 보조할 수 있다.
도 11은 본 발명의 근위벌룬채널(4)을 통해 요도의 온도 측정과 유체 순환을 통해 요도조직의 변성과 열 손상을 방지하기 위한 제어부(130)의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 근위벌룬(120) 내측에 온도 센서(125)를 포함하고, 온도 센서(125)는 근위벌룬채널(4) 또는 다른 추가 채널(미도시)를 통해 관형 바디(10)를 따라 제어부(130)의 유체관리부(131)와 전기적으로 연결되어 있다.
제어부(130)의 유체관리부(131)는, 써모커플, 액체 온도계, FBG(Fiber Bragg Grating) 센서 등의 온도 센서(125)에 의해 감지된 온도에 기초하여 근위벌룬채널(4)을 통해 근위벌룬(120)으로 소정의 (냉각) 온도로 유지되는 유체를 공급하고 순환시키도록 구성될 수 있다. 상기 유체는 유기용매를 제외하고, 근위벌룬채널(4) 내 온도의 측정과 발광부(122)의 광 조사에 영향을 미치지 않는 물질 내에서 모든 용액을 포함할 수 있으며, 4~10 ℃로 유지되는 액체일 수 있다.
제어부(130)의 유체관리부(131)는, 온도 센서(125)로부터의 전기적 신호를 처리하여 온도를 감지하는 온도 감지기(1110), 용액 공급통(1140)에서 공급되는 상기 유체의 공급과 순환(예, 순환속도 0.5~1.0 ml/sec)을 위한 유체순환펌프(1120)을 포함할 수 있다. 3방향 콕크(3-way stopcocks)(1131)가 주사기(1130)와 용액 공급통(1140)을 연결하도록 한 상태에서, 주사기(1130)를 통해 용액 공급통(1140)으로 유체가 공급될 수 있으며, 3방향 콕크(1131)가 용액 공급통(1140)과 유체순환펌프(1120)을 연결하도록 한 상태에서, 용액 공급통(1140)으로부터 유체순환펌프(1120)로 유체가 공급될 수 있다. 용액 공급통(1140) 내의 유체는 4~10 ℃로 유지되도록 구성될 수 있다.
추가적으로 상기와 같은 써모커플, 액체 온도계, FBG 센서와 같은, 온도 센서(미도시)는 근위벌룬(120) 외측, 예를 들어, 상단, 중간, 하단 등 어느 하나 이상에 더 구비되어, 요도 점막의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 상기 온도 센서(미도시)는 근위벌룬채널(4) 또는 다른 추가 채널(미도시)를 통해 관형 바디(10)를 따라 제어부(130)의 광 조절부(미도시)와 전기적으로 연결되어 있다. 제어부(130)의 광 조절부(미도시)는 상기 온도 센서(미도시)에 기초한 감지 온도에 따라 감지온도가 임계온도(예, 50 ℃) 이하가 되도록 발광부(122)에 광을 전달하는 광원의 출력 파워를 제어하도록 구성될 수 있다. 요도 점막층이 60℃ 정도에 이르면 열변성이 유발되기 시작하므로 이를 방지하기 위함이다.
도 12는 본 발명의 근위벌룬(120)을 요도에 삽입 전과 삽입후 팽창 시의 요도 상태에 대한 모식도이다.
도 12를 참조하면, 도 11의 제어부(130)의 유체관리부(131)의 작동에 따라, 근위벌룬채널(4)을 통해 근위벌룬(120)으로 소정의 (냉각) 온도로 유지되는 유체를 공급하여 팽창시키면, 우측과 같이 요도의 점막층이 팽창된 근위벌룬(120)의 표면을 따라 펴지고 확장된다. 상기 근위벌룬(120)으로 유체의 공급은 요도 상태에 따라 15~50 ml의 범위 내에서 조절될 수 있다. 일반 요도 조직은 점막측의 모양이 원형이 아닌 상태지만, 치료 시 근위 벌룬(120)의 확장으로 점막층을 균일한 두께와 모양으로 펼 수 있게 된다. 근위 벌룬(120)을 팽창시킴으로써 요도 외괄약근에 균일한 광 전달이 가능하게 하며, 4~10℃ 유체를 근위 벌룬(120)에 주입함으로써 요도 점막층과 점막 하층의 열적 손상 없이 근육층에 높은 열 에너지가 전달되도록 할 수 있다.
이와 같은 제어부(130)의 벌룬조절부(129) 역시 도 11의 유체관리부(131)와 유사하게 구현될 수 있고, 도 12와 같이 제어부(130)의 벌룬조절부(129)의 작동에 따라 원위벌룬채널(1)을 통해 원위벌룬(110)으로 소정의 (냉각) 온도로 유지되는 유체를 공급하여 팽창시키면, 방광 입구가 팽창된 원위벌룬(110)의 표면을 따라 펴지고 확장될 수 있다. 상기 원위벌룬(110)으로 유체의 공급은 요도 상태에 따라 1~5 ml의 범위 내에서 조절될 수 있다.
즉, 제어부(130)의 벌룬조절부(129)는, 원위벌룬(110) 내의 온도 센서(미도시)에 의해 감지된 온도에 기초하여 원위벌룬채널(1)을 통해 원위벌룬(110)으로 소정의 (냉각) 온도로 유지되는 유체를 공급하고 순환시키도록 구성될 수 있다. 제어부(130)의 벌룬조절부(129)는, 상기 온도 센서로부터의 전기적 신호를 처리하여 온도를 감지하는 온도 감지기(미도시), 용액 공급통(미도시)에서 공급되는 상기 유체의 공급과 순환을 위한 유체순환펌프(미도시)을 포함할 수 있다. 제어부(130)의 벌룬조절부(129)는, 도 11과 유사하게 3방향 콕크(미도시), 주사기(미도시), 용액 공급통(미도시)을 구비할 수 있다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 근위벌룬(120)의 광 광도 조절을 설명하기 위한 도면이다.
도 13a를 참조하면, 근위벌룬(120)은 실리콘 등 투명한 재질로 이루어질 수 있다. 원위벌룬(110)과 근위벌룬(120)은 PET(PolyethyleneTerephthalate), Pebax, Polyethylene 등 탄성체 소재로 이루어질 수 있다. 원위벌룬(110)과 근위벌룬(120)은 광학 유리 소재(N-BK7 또는 B270 등) 등으로 전면이 코팅된 형태일 수 있다. 특히, 근위벌룬(120)은 90% 이상 높은 광 투과율을 가지도록 구현될 수 있다.
도 13b를 참조하면, 근위벌룬(120)은 내측 또는 외측의 상단부(129-1)와 하단부(129-2)의 일부가 광 강도를 줄이기 위한 소재(예, 금 등의 금속, 폴리머, 생체적합성물질 등)로 더 코팅될 수 있다. 상기 일부는 소정의 간격으로 이격된 띠 모양, 원주 방향으로 소정의 각도로 이격된 코팅면의 모양, 이들의 조합 등 다양한 실시가 가능하다(이하 마찬가지임).
도 13c를 참조하면, 근위벌룬(120)은 내측 또는 외측의 상단부(129-1), 하단부(129-2), 상단부와 하단부 사이(129-3) 모두에서, 그 일부가 광 강도를 줄이기 위한 소재로 더 코팅될 수 있다. 상기 일부는 소정의 간격으로 이격된 띠 모양, 원주 방향으로 소정의 각도로 이격된 코팅면의 모양, 이들의 조합 등 다양한 실시가 가능하다.
즉, 상기 실시예들을 조합하여, 근위벌룬(120)은 내측 또는 외측의 상단부(129-1), 하단부(129-2), 상단부와 하단부 사이(129-3) 일부 중 어느 한 부분 이상이, 그 일부가 광 강도를 줄이기 위한 소재로 코팅될 수 있는 것이다.
이와 같이 근위벌룬(120)의 코팅 구조에 의해 외측에 위치한 요도 외괄약근에 도달하는 광 조사 범위를 제어하고, 근위벌룬(120)의 전면을 코팅함으로써 외괄 약근의 두께에 따라 광 광도의 제어에 대한 자유도를 높힐 수 있게 된다.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 근위벌룬(120)의 다양한 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 14a를 참조하면, 근위벌룬(120)은 팽창 시의 형상이, 길쪽한 육각기둥(elongated hexagon)일 수 있으며, 이때 상단부와 하단부 중 하나 이상이 테이퍼진 형상일 수 있다.
도 14b를 참조하면, 근위벌룬(120)은 팽창 시의 형상이, 길쪽한 원기둥일 수 있으며, 이때 상단부와 하단부 중 하나 이상이 테이퍼진 형상일 수 있다. 즉, 길이방향 단면의 형상이 타원형(ellipse)일 수 있다.
도 14c를 참조하면, 근위벌룬(120)은 팽창 시의 형상이, 몸체 부분이 육각기둥 형상이며, 상단부는 상기 몸체 보다 더 직경이 큰 반구형일 수 있다. 반대측의 하단부는 테이퍼진 형상일 수 있다. 이와 같은 구조는 몸체 부분이 원기둥인 때에도 마찬가지이다. 즉, 길이방향 단면의 형상이 반구형(hemisphere)일 수 있다.
도 15는 본 발명의 광 조사 장치(100)의 관형 바디(10)에 구성된 각 채널(1~6)과 센서들(111, 112, 121), 발광부(122) 및 제어부(130)와의 관계를 나타내는 블록도이다.
도 15를 참조하면, 위에서도 기술한 바와 같이, 제어부(130)는, 방광 세척부(127), 소변 배출부(128), 벌룬조절부(129), 유체관리부(131), 압력측정부(132), 광섬유이동부(133), 광섬유회전부(134), 영상획득부(135), 및 진단부(136) 등을 구비할 수 있다. 이외에도 제어부(130)는, 광 조절부(미도시) 등 필요한 유닛이 추가적으로 구성될 수 있다.
관형 바디(10)는, 원위벌룬채널(1), 소변배출채널(2) 방광세척채널(3), 근위벌룬채널(4), 압력측정채널(5), 및 광전달채널(6)을 통해 제어부(130)와 결합된다.
광 조사 장치(100)는, 요도에 삽입되기 위한 카테터 형태의 관형 바디(10) 일측에 결합된 원위 벌룬(110)과 근위 벌룬(120)을 포함하며, 근위벌룬(120)은 요도에 안착되고, 원위벌룬(110)은 방광목에 안착되도록 구성될 수 있다.
발광부(122)는 광전달채널(6)을 통해 광섬유(11)에 의해 제어부(130)와 연결되며, 근위 벌룬(120) 내측에 배치된다. 근위 벌룬(120) 내측에는 온도 센서(125)가 더 배치된다.
소변배출채널(2)과 방광세척채널(3)은 관형 바디(10)의 내강에서 제어부(130)와 관형 바디(10)의 상기 일측의 단부 사이에 형성되어 있다. 소변배출채널(2)과 방광세척채널(3)은 원위 벌룬(110)을 통과한다.
이외에도, 방광압력센서(111), 요도압력센서(112), 외괄약근압력센서(121)가 압력측정채널(5)을 통해 제어부(130)와 연결된다.
도 16은 본 발명의 광 조사 장치(100)를 이용한 요도 외괄약근 치료를 위한 광 조사 방법의 흐름도이다.
도 16을 참조하면, 의사, 시술자 등의 의료인이 환자의 각종 생체 징후를 확인한 후, 요도를 통해 광 조사 장치(100)의 관형 바디(10) 원위 측을 서서히 삽입한다(S110).
다음에, 삽입된 광 조사 장치(100)를 고정하기 위해 원위 벌룬(110)에 유체 등의 용액를 주입하여 확장함으로써, 근위벌룬(120)은 요도에 안착되고, 원위벌룬(110)은 방광목(방광경부)에 안착되도록 할 수 있다(S120).
다음에, 방광 세척부(127)와 소변 배출부(128)를 통해 35~37℃의 식염수를 주입하여 감염을 최소화하기 위해 방광 내 소변을 제거하고 세척 용액을 체외로 배출하여 세척한다(S130).
다음에, 근위 벌룬(120)에 액체를 주입하여 팽창시킨다(S140).
다음에, 근위 벌룬(120) 내에서 요도 외괄약근의 두께나 위치에 따라, 발광부(122)의 발광 각도에 따라 광섬유(11)를, 요도 외괄약근 전체나 일부 등 촬영 대상 위치에 이동 및 회전시키고(S150), 영상획득부(135)에 의해 광 간섭 단층 촬영(OCT) 영상이나, 2-3차원 초음파 영상을 획득한다(S160).
다음에, 제어부(130)를 통해 발광부(122)를 치료 목표 조직인 요도 외괄약근의 위치에 대응하도록 위치시키되, 영상획득부(135)를 통해 확인된 요도 외괄약근의 해당 치료 목표 위치에 광 조사가 이루어지도록 발광부(122)를 이동 및 회전시킨다(S170).
다음에, 압력 센서(111, 112, 121)와 함께 압력측정부(132)를 작동시켜 광 조사 전에 해당 압력들을 측정한다(S180).
다음에, 광 조사 전에, 근위 벌룬(120) 내측 온도 4~10℃ 유지를 위해 유체관리부(131)를 작동해 유체 순환 펌프를 가동하여 유체를 순환시키고(S190) 온도를 측정 및 모니터링한다(S200).
다음에, 목표 조직인 요도외괄약근에 발광부(122)에 의한 광 조사를 실시하고, 광 조사 중 수냉 효과를 유지하기 위해 유체관리부(131)에 의해 유체를 순환시킨다(S210). 제어부(130)의 광 조절부(미도시)는 근위벌룬채널(4) 외측의 온도 센서(미도시)에 기초한 감지 온도에 따라 감지온도가 임계온도(예, 50℃) 이하가 되도록 발광부(122)에 광을 전달하는 광원의 출력 파워를 제어하도록 구성될 수 있다. 요도 점막층이 60℃정도에 이르면 열변성이 유발되기 시작하므로 이를 방지하기 위함이다.
다음에, 압력 센서(111, 112, 121)와 함께 압력측정부(132)를 작동시켜 광 조사 치료 후의 압력 변화를 측정하여(S210) 치료 여부를 파악하고, 적절한 치료가 끝나면 근위 벌룬(120)의 액체를 근위벌룬채널(4)을 통해 외부로 배출하고, 광 조사 장치(100)를 체외로 제거한다(S220).
도 17은 본 발명의 광 조사 장치(100)를 이용한 돼지 요도 조직에서의 광조사 실험에서의 관형 바디(10) 내외부 온도에 대한 데이터이다.
도 17을 참조하면, FBG(Fiber Bragg Grating) 센서의 근위 벌룬(120) 내측 온도 센서(125)에 의한 요도 내부 온도(Inner)와, IR(infra red) 센서에 의한 요도 이외의 요도 외측 몸체에 대한 외측 온도(Outer)는, 광 조사 장치(100)를 이용한 광 조사 동안, 요도 내부온도에 비해 외부에서 높은 온도로 측정되는 것을 확인하였다.
여기서, 광 조사 전에 4~10도씨 용액을 근위 벌룬(120)에 주입하여 1~5기압(atm)의 압력이 유지되도록 순환하였다. 광 조사 시 요도 내부 온도(최고온도 33.3도)에 비해 외부 온도(최고 온도34.5도)가 높게 측정되므로, 상기 용액에 의한 수냉효과가 있음을 확인할 수 있었다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 광 조사 장치(100)를 이용한 돼지 요도 조직에서의 광조사 실험에서 요도 근육 두께에 대한 대조군과 치료군의 현미경 사진이고, 도 18c는 그 비교 결과 그래프이다.
도 18a 내지 도 18c를 참조하면, 레이저 치료를 받지 않은 대조군 그룹(control group)의 요도외괄약근의 두께는 2~2.6mm로 나타났고, 본 발명의 광 조사 장치(100)를 이용한 레이저 치료를 받은 그룹(laser treatment group)은, 그 두께가 2.6~4.0mm로 나타났다. 이에 따라 레이저 조사 치료 후 요도 근육 두께가 유효하게 증가함을 확인하였다. 이는 통계적 검정의 가설에서의 유의미한 차이가 없음(NS: no statistically significant)을 나타내는 p값은 0.05 보다 작은 값(차이가 있음)의 결과가 나온 것으로 뒷받침될 수 있다.
도 19는 본 발명의 광 조사 장치(100)를 이용한 돼지 요도 조직에서의 광조사 실험에서 요도 점막층 두께에 대한 대조군과 치료군의 비교 결과 그래프이다.
도 19를 참조하면, 요도 점막층의 두께를 측정하였을 때, 대조군 그룹(control group)은 14~40 μm로 나타났으며, 레이저 치료를 받은 그룹(laser treatment group)은 17~38 μm를 나타내었다. 이는 요도 점막층 두께의 변화가 거의 없음으로 인해 레이저 치료 전 후 점막 내 열적 손상이 발현되지 않음을 가시적으로 보여준다. 이는 통계적 검정의 가설에서의 유의미한 차이가 없음(NS: no statistically significant)을 나타내는 p값은 0.8의 결과가 나온 것으로 뒷받침될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 광 조사 장치(100)에 따르면, 요도 점막 조직의 손상을 최소화하고 목표로 하는 근육층에 광 자극을 전달함으로써 요도 근육 강화가 가능하다. 즉, 벌룬 구조를 이용하여 불규칙한 모양의 요도 점막을 광 조사에 용이한 균일한 표면으로 팽창할 수 있고, 점막 압력 측정 및 피드백을 통해 팽창된 벌룬에 의한 요도 점막의 압력 손상을 방지할 수 있다. 또한, 유체 순환 시스템을 이용하여 저온의 액체를 벌룬 내에 순환시킴으로써 접촉하는 조직에 수냉 효과를 가져와 광 조사에 의해 발생할 수 있는 점막의 열 손상을 최소화할 수 있다. 그리고, 모션 컨트롤러를 이용하여 발광부의 위치와 회전 제어를 통해 목표로하는 점막 부위에 선택적으로 광 조사를 적용할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
원위벌룬채널(1)
소변배출채널(2)
방광세척채널(3)
근위벌룬채널(4)
압력측정채널(5)
광전달채널(6)
관형 바디(10)
원위 벌룬(110)
방광압력센서(111)
요도압력센서(112)
근위 벌룬(120)
외괄약근압력센서(121)
발광부(122)
온도 센서(125)
제어부(130)
소변배출채널(2)
방광세척채널(3)
근위벌룬채널(4)
압력측정채널(5)
광전달채널(6)
관형 바디(10)
원위 벌룬(110)
방광압력센서(111)
요도압력센서(112)
근위 벌룬(120)
외괄약근압력센서(121)
발광부(122)
온도 센서(125)
제어부(130)
Claims (15)
- 요도에 삽입되도록 관형 바디 일측에 구비된 원위 벌룬 및 근위 벌룬;
상기 요도의 외측에 위치되도록, 상기 관형 바디의 타측에 결합된 제어부;
상기 관형 바디의 내강에서 상기 제어부와 상기 원위 벌룬 내측 사이에 형성되어 있는 원위벌룬채널;
상기 관형 바디의 내강에서 상기 제어부와 상기 일측의 단부 사이에 형성되어 있는 소변배출채널 및 방광세척채널;
상기 관형 바디의 내강에서 상기 제어부와 상기 근위 벌룬 내측 사이에 형성되어 있는 근위벌룬채널 및 광전달채널; 및
상기 광전달채널을 통해 상기 제어부로부터 상기 광전달채널을 통해 연장된 광섬유의 단부에 구비된 발광부를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 원위벌룬채널과 상기 근위벌룬채널을 통해 원위 벌룬 및 근위 벌룬의 팽창과 수축을 제어하고, 상기 소변배출채널을 통한 소변의 배출과 상기 방광세척채널을 통한 방광의 세척을 제어하며, 상기 발광부의 광 조사를 제어하는, 광 조사 장치. - 제1항에 있어서,
상기 관형 바디의 내강에서 상기 제어부와 상기 일측의 단부 사이에 형성되어 있는 압력측정채널;
상기 압력측정채널을 통해 상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 관형 바디의 상기 일측의 외벽 단부에 설치된 방광압력센서;
상기 압력측정채널을 통해 상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 원위 벌룬 및 근위 벌룬 사이에서 상기 관형 바디의 외벽에 설치된 요도압력센서; 및
상기 압력측정채널을 통해 상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 근위 벌룬의 외벽에 설치된 외괄약근압력센서를 더 포함하고,
상기 제어부는 방광의 압력, 요도의 압력, 또는 외괄약근의 압력을 측정하고 모니터링하도록 구성된, 광 조사 장치. - 제2항에 있어서,
상기 외괄약근압력센서는 상기 근위 벌룬의 상단부에 배치된 광 조사 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제어부는 상기 압력측정채널을 통해 식염수의 주입으로 요도와 방광의 유체 흐름 여부를 판단하도록 구성되며, 상기 식염수의 주입 시에 방광의 압력, 요도의 압력, 또는 외괄약근의 압력을 측정하고 모니터링하도록 구성된, 광 조사 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는 방광 세척 시 상기 방광세척채널을 통해 주입된 식염수가 상기 소변배출채널을 통해 배출하도록 제어하는, 광 조사 장치. - 제4항에 있어서,
상기 제어부는 상기 압력측정채널을 통해 주입된 상기 식염수가 상기 소변배출채널을 통해 배출하도록 제어하는, 광 조사 장치. - 제1항에 있어서,
상기 발광부는, 100mW~50W의 출력 파워를 가지며, 레이저를 포함하여 가시광 내지 근적외선 사이의 파장을 광을 조사하는 광 조사 장치. - 제1항에 있어서,
상기 발광부는, 상기 관형 바디를 따라 소정의 길이에서 광을 조사하되 상기 관형 바디를 중심으로 원주 방향으로 360도, 180도, 또는 45도 각도로 광을 조사하도록 구성된 광 조사 장치. - 제1항에 있어서,
상기 근위 벌룬의 크기는 가로 9~20Fr 및 세로1~4cm이며, 사용자의 조작에 따라 상기 제어부는 상기 광섬유와 연결된 모터의 구동을 제어하여 상기 발광부가 상기 광전달 채널을 따라 상기 근위 벌룬의 상하 단부 사이에서 이동하도록 구성된, 광 조사 장치. - 제1항에 있어서,
상기 발광부는, 상기 관형 바디를 따라 소정의 길이에서 광을 조사하되 상기 관형 바디를 중심으로 원주 방향으로 360도 이하의 각도로 광을 조사하며,
사용자의 조작에 따라 상기 제어부가 상기 광섬유와 연결된 모터의 구동을 제어하여 상기 발광부가 회전하도록 구성된, 광 조사 장치. - 제1항에 있어서,
사용자의 조작에 따라 상기 제어부는 상기 광섬유와 연결된 모터의 구동을 제어하여 상기 발광부의 회전 및 상기 광전달 채널을 따른 이동하도록 구성되며,
상기 제어부는 상기 광섬유를 통해 상기 발광부로 영상 획득용 광을 전달하고 상기 발광부를 통해 수신되는 산란광을 검출하여 광 간섭 단층 촬영 영상이나, 2-3차원 초음파 영상을 획득하도록 구성된, 광 조사 장치. - 제1항에 있어서,
상기 근위벌룬 내측에 온도 센서를 포함하고, 상기 온도 센서는 상기 제어부와 전기적으로 연결되며,
상기 제어부는 상기 온도 센서에 의해 감지된 온도에 기초하여 상기 근위벌룬채널을 통해 상기 근위벌룬으로 소정의 온도로 유지되는 유체를 공급하고 순환시키도록 구성된, 광 조사 장치. - 제1항에 있어서,
상기 근위벌룬 외측에 온도 센서를 포함하고, 상기 온도 센서는 상기 제어부와 전기적으로 연결되며,
상기 제어부는 상기 온도 센서에 의해 감지된 온도에 기초하여 상기 발광부에 광을 전달하는 광원의 출력 파워를 제어하도록 구성된, 광 조사 장치. - 제1항에 있어서,
상기 근위벌룬은 투명하거나, 내측 또는 외측의 상단부, 하단부, 상단부와 하단부 사이 일부 중 어느 한 부분 이상이 일부가 광 강도를 줄이기 위한 소재로 코팅된 광 조사 장치. - 제1항에 있어서,
상기 근위벌룬은 팽창 시의 형상이, 길쪽한 육각기둥(elongated hexagon), 길쪽한 원기둥, 또는 상기 육각기둥이나 상기 원기둥의 상단부와 하단부 중 하나 이상이 테이퍼진 형상, 또는 상기 육각기둥이나 상기 원기둥의 몸체보다 상단부가 더 직경이 큰 반구형인 광 조사 장치.
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| KR1020230178893A KR102655364B1 (ko) | 2023-12-11 | 2023-12-11 | 요도 근육 강화를 위한 광 조사 장치 및 그 이용 방법 |
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2023
- 2023-12-11 KR KR1020230178893A patent/KR102655364B1/ko active IP Right Grant
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