KR20020064202A

KR20020064202A - 생물체에 있어서 생리학적으로 제어되는 측정을 수행하기위한 장치

Info

Publication number: KR20020064202A
Application number: KR1020020005592A
Authority: KR
Inventors: 마르틴 하르더; 게르하르트 젱
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2001-02-01
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2002-08-07
Also published as: DE10104451A1; US20020103422A1; DE10104451B4; CN1386474A; JP4382323B2; CN1243507C; JP2002263076A; US6689059B2

Abstract

본 발명은 생물체에 있어서 생리학적으로 제어되는 측정을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 생물체의 생리 신호(22)를 검출하기 위한 신호 검출 장치, 상기 생리 신호(22)의 시간에 따른 파형의 그래픽 디스플레이를 위한 디스플레이 장치(20) 및 상기 생리 신호(22)의 시간에 따른 파형과 관련하여 측정의 시간적 순서를 제어하기 위해 사용될 적어도 하나의 상대 시점을 세팅하기 위한 시간 세팅 장치를 포함한다. 본 발명에 따라 상기 디스플레이 장치(20)는 적어도 하나의 상대 시점을 생리 신호(22)와 시간적으로 연관시켜, 특히 적어도 하나의 시간-막대 그래프(26, 28, 30)를 점멸시킴으로써 그래픽으로 디스플레이하도록 설치될 수 있다. 이러한 방식으로, 세팅된 상대 시점의 더 나은 시각적 모니터링이 가능하다.

Description

생물체에 있어서 생리학적으로 제어되는 측정을 수행하기 위한 장치{DEVICE FOR PERFORMING A PHYSIOLOGICALLY CONTROLLED MEASUREMENT IN A CREATURE}

생물체에 대한 일련의 검사에서 의미가 있는 측정들은 생리학적 주기 내에서 정해진 시점에만, 또는 정해진 위상 동안에만 가능하다. 예컨대 심장 박동 또는 호흡의 리듬에 따라 운동하는 내부 기관의 CT 검사에서는, 기관 운동의 비교 가능한 위상동안 얻어진 층 투영만이 판독 가능한 단층 촬영 영상에 효과적으로 편성될 수 있다는 것을 쉽게 예상할 수 있다. 그러므로 이러한 측정들은 적절하게 선택된 생리 신호에 따라 시간적으로 제어된다. 이 경우 생리 신호에 따라 측정의 시간 제어를 위해 사용되는 하나 이상의 상대 시점이 정해진다.

이러한 상대 시점을 확정하기 위해 소위 트리거 모드(triggered mode)가 존재한다. 이 모드에서는 생리 신호의 트리거 펄스가 기준 시점으로서 사용된다. 상대 시점은 상기 트리거 펄스와 시간적으로 연관되어 정해진다. 상대 시점의 정의는 예컨대 각각의 트리거 펄스 이후 대기 시간(Delay Time)의 지시를 통해, 및 상기 대기 시간이 흐른 후 시작되는 고유 측정 타임 슬롯(Scan Acquisition Window)의 길이(이 길이 내에서 측정 데이터가 선택되어야 함)를 정함으로써 이루어진다. 파라미터인 "Delay Time" 및 "User Acquisition Window"는 원칙적으로 사용자가 키보드를 통해 수치 형태로 입력한다. Scan Acquisition Window는 예컨대 측정 타임 슬롯 당 수행되어야 하는 다수의 부분 측정을 통해 사용자가 세팅할 수 있는 여러 가지 다른 파라미터들로부터 제시되며, 이 때 상기 측정 타임 슬롯의 길이는 상기 부분 측정들의 개수와 각각의 부분 측정에 사용되는, 경우에 따라서 역시 세팅 가능한 지속 시간의 곱으로부터 산출된다.

그 밖에도 소위 게이팅 모드(gating mode)가 있다. 이 모드에서는 측정을 제어하는 타임 슬롯(gate)이 통상 생리 신호의 진폭 임계값에 의해 정의된다. 생리 신호가 그러한 임계값을 통과하면, 이는 타임 슬롯의 턴-온 또는 턴-오프 순간으로서 고려된다. 호흡 제어 측정 방법에서는 예컨대 호흡 운동의 적절한 백분율 값이 임계값으로서 선택될 수 있다.

생리학적으로 제어되는 측정에서 문제가 되는 것은, 기준으로 사용되는 생리 신호의 신호 파라미터가 종종 일정하지 않고, 절대적으로 상당한 변동을 나타내기가 쉽다는 점이다. 특히, 예컨대 신호 주기 또는 최대 신호 진폭 또는 평균 신호 진폭과 같은 신호 파라미터는, 예컨대 심장 박동 또는 호흡의 가속화로 인해 측정 준비 단계와 실제 측정 시행 단계간에 서로 상이할 수 있다. 준비 단계에서 전술한 파라미터, 즉 대기 시간, 측정 타임 슬롯의 길이, 임계 높이 등을 세팅한 경우, 이어지는 측정 시행 단계에서는 상기 파라미터 값들이 더 이상 적합하지 않고 거의 의미없는 측정 결과를 야기할 수 있다.

본 발명의 목적은 측정의 시간 제어를 위해 사용될, 사용자가 한 번 세팅한 적어도 하나의 상대 시점이 생리 신호의 실제 파형에 비해 측정을 바람직하게 수행하는데 아직 적합한 지의 여부를 신뢰성 있게 조절할 수 있는 간단한 방법을 사용자에게 제공하는 것이다.

도 1은 측정 장치의 개략적인 블록 선도이다.

도 2는 측정 준비 단계동안 측정 장치의 모니터 상에 디스플레이된 그래픽의 한 예이다.

도 3은 측정 수행 단계동안 측정 장치의 모니터 상에 디스플레이된 그래픽의 한 예이다.

*도면의 주요 부호 설명*

10 : 신체12 : 검출기 장치

14 : 측정 컨트롤 유닛16 : 측정 장치

18 : 키보드20 : 모니터

22 : EKG-신호24 : 시간축

26 : 좌측 바아28 : 가운데 바아

30 : 우측 바아32 : 트리거 펄스

34 : 화살표36 : 십자표

38 : 수직선40 : 파선

42 : 화살표44 : 바아

상기 목적을 달성하는 데 있어서 본 발명은,

- 생물체의 생리 신호를 검출하기 위한 신호 검출 장치,

- 상기 생리 신호의 시간에 따른 파형을 그래픽적으로 표시하기 위한 디스플레이 장치, 및

- 상기 생리 신호의 시간에 따른 파형과 관련하여 측정의 시간적 순서를 제어하기 위해 사용될 적어도 하나의 상대 시점을 세팅하기 위한 시간 세팅 장치를 포함하는, 생물체에 있어서 생리학적으로 제어되는 측정을 수행하기 위한 장치로부터 출발한다.

이 때 본 발명에 따라 상기 디스플레이 장치는 적어도 하나의 상대 시점을 생리 신호와 시간적으로 연관시켜 그래픽으로 디스플레이하기 위해서도 설치될 수 있다.

본 발명에 따라 하나 이상의 상대 시점이 동시에 그래픽으로 디스플레이됨으로써, 사용자는 디스플레이된 상대 시점과 디스플레이된 생리 신호의 실제 신호 파형의 비교를 통해 각각의 상대 시점이 적절하게 세팅되었는지 아니면 매칭되어야 하는지의 여부를 실시간으로 보면서 조절할 수 있다. 이는 상대 시점이 생리 신호와 시간적으로 연관되어 디스플레이되기 때문에, 즉 동일한 시간 척도를 기초로 하여 디스플레이되기 때문에 한 눈에 볼 수 있다. 즉, 단지 상대 시점용 수 값(numeric value)만이 표시되는 것이 아니라, 생리 신호와 관련된 상대 시점의 시간적 위치도 나타난다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라 시간 세팅 장치를 이용하여 적어도 2 개의 상이한 상대 시점이 세팅될 수 있으며, 상기 2 개의 상대 시점 사이에 놓이는 타임 슬롯을 생리 신호와 시간적으로 연관시켜 그래픽으로 디스플레이하기 위해 디스플레이 장치가 설치된다. 또한 상기 디스플레이 장치는 상기 생리 신호의 상대 시점과 기준 시점 사이에 놓이는 타임 슬롯을 생리 신호와 시간적으로 연관시켜 그래픽으로 디스플레이하기 위해 설치될 수 있다. 타임 슬롯은 타임 바아(막대 그래프)의 형태로 디스플레이된 경우 시각적으로 매우 쉽게 알아볼 수 있다. 다수의 타임 슬롯이 동시에 디스플레이되는 경우에는 예컨대 상기 타임 바아에 다양한 색상이 사용될 수 있다.

어떤 경우에는 디스플레이 장치가 생리 신호 및 적어도 하나의 상대 시점을 고정 시간축을 사용하여 디스플레이하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나 또 다른 경우에는 디스플레이 장치가 생리 신호 및 적어도 하나의 상대 시점을 이동 시간축을 사용하여 디스플레이하는 것이 바람직할 수도 있다.

본 발명에 따른 측정 장치의 실시예는 첨부된 도면을 참고로 하기에 더 자세히 설명된다.

도 1에는 검사될 인간 또는 동물의 신체가 도면부호 (10)으로 표시되어있다. 검출기 장치(12)는 신체(10)의 생리 신호를 받아서 이를 전자 측정 컨트롤 유닛(14)에 전달한다. 상기 검출기 장치(12)는 생리 신호로서 예컨대 심전도(EKG)에 사용되는 심장 전기 전류를 수신할 수 있다. 대안적 생리 신호로는 신체의 호흡 운동, 맥박, 횡격막 운동 등이 있다. 측정 제어 유닛(14)은 단층 촬영 측정 또는 동체(10)에서 일반적으로 (16)으로 표시된 측정 장치(16)를 이용하여 수행되는 임의의 다른 측정의 타이밍을 위해 생리 신호를 이용한다. 상기 측정 장치(16)는 예컨대 자기 공명 단층 촬영 장치 또는 X선-컴퓨터 단층촬영(CT) 장치일 수 있다. 예컨대 심장이나 폐와 같은 내부 기관이 반드시 규칙적으로 운동하지는 않는다고 가정할 지라도 상기와 같은 단층 촬영 검사 자체가 주기적이면, 단층 촬영 영상의 재구성을 위해 필수적인 다수의 개별 측정들이 상응하는 주기 단계동안, 즉 예컨대 심장이 멈춘 상태동안 수행되는 경우에만 의미있는 단층 촬영 영상을 얻는다. 이러한 이유로 측정 컨트롤 유닛(14)은 측정 장치(16)의 측정 활동이 검출된 생리 신호의 주기 이내에서 정해진 측정 타임 슬롯동안에만 실시되도록 상기 측정 장치(16)를 제어한다.

상기 측정 타임 슬롯은 측정 컨트롤 유닛(14)에 의해 자동으로 정해지는 것은 아니다. 사용자가 측정 컨트롤 유닛(14)에 연결된 키보드(18)를 통해 하나 이상의 파라미터 값을 입력함으로써, 신호 주기 이내에서 측정 타임 슬롯의 길이 및 상대 위치(즉, 시작 시점 및 종료 시점)를 결정한다. 상기 파라미터는 예컨대, 생리 신호의 하나 이상의 진폭 임계(게이팅 모드시) 또는 트리거로서 사용된 생리 신호의 펄스 피크 이후 측정 타임 슬롯이 시작될 때까지의 대기 시간, 측정 타임 슬롯동안 수행되는 개별 측정의 개수 및 개별 측정 당 이용 가능한 측정 시간(트리거 모드시)일 수 있다.

파라미터 값의 입력을 통해 확정된 측정 타임 슬롯은 사용자에 의해 측정 컨트롤 유닛(14)에 의해 제어되는 모니터(20) 상에 그래픽으로 표시된다. 이 때 모니터(20) 상에는 생리 신호뿐만 아니라 측정 타임 슬롯도 디스플레이되며, 후자의 경우 그의 시간적 위치 및 연장은 생리 신호와 달리 직접 인식될 수 있다. 바람직하게는 상기 측정 타임 슬롯이 생리 신호와 동일한 시간 척도로 상기 생리 신호를 따라 연장되는 막대 그래프 또는 선으로 표시된다. 사용자가 측정 타임 슬롯의 위치 및 길이에 만족하지 못하는 경우, 사용자는 설정된 측정 타임 슬롯이 그가 원하는 값과 일치할 때까지 수정할 수 있다.

도 2는 EKG가 시작된 측정의 경우 모니터(20) 상에 표시된 그래픽의 예를 나타낸 것이다. 이 때 기준 생리 신호로서 EKG-신호(22)가 사용된다. 상기 EKG-신호(22)는 모니터(20) 상에서 수평 시간축(24)을 따라 표시되어있다. 모니터(20) 상에는 EKG-신호(22) 외에도 바람직하게는 상이한 색상의 수평 바아(26, 28, 30)의 배열이 디스플레이되며, 이들 중 가운데 바아(28)는 측정이 수행되는 동안의 설정된 측정 타임 슬롯을, 좌측 바아(26)는 트리거 펄스로서 사용된 EKG-신호의 R-피크(32) 이후의 대기 시간을, 그리고 우측 바아(30)는 잔여 시간을 나타낸다. 상기 잔여 시간은 사용자에 의해 추가 파라미터로서 사전 설정될 수 있는, 사용 가능한 총 최대 지속시간("User Acquisition Window")과 대기시간 및 측정 타임 슬롯의 총합 사이의 차이로부터 산출된다.

측정 준비 단계에서는 표시된 생리 신호 곡선(22)이 주기적으로, 예컨대, 트리거 펄스 이후 또는 각각 사전 설정된 지속 시간 이후에 각각 약 3초마다 리프레시된다. 리프레시될 때마다 상기 곡선(22)이 새로 표시되고, 이 때 트리거 펄스(32, EKG-신호의 QRS-군의 평균 피크)의 시점은 모니터(20)의 디스플레이 창내에서 고정된 지점에 머무르게 된다. 예컨대 호흡 신호가 기준 생리 신호로서 사용되는 게이팅-모드에서는 임계값의 도달이 고정된 기준점으로서 간주될 수 있다. 따라서 고정된 시간축(24)에서는, 정체하고 있지만 반복적으로 리프레시되는 생리 신호의 영상이 모니터(20)상에 나타나게 된다. 사용자로 하여금 측정 파라미터의 실제 설정을 인지할 수 있게 해 주는 바아(26, 28, 30)를 추가로 일목요연하게 삽입함으로써, 사용자가 상기 파라미터에 대한 가장 적절한 값을 매우 쉽게 찾을 수 있다.

도 2의 그래픽 예시에서 화살표(34)는 트리거 펄스로서 사용되는, EKG-신호(22)의 서로 연속하는 2 개의 R-피크를 나타내고, 십자표(36)는 인지된 고의적 심장 수축을 나타낸다. 그래픽적 디스플레이를 위해 고정점으로서 사용된 트리거 펄스(32)의 시점의 좌측에 놓인 2 개의 수직선(38)은 EKG-신호(22)의 연속하는 2 개의 R-피크 사이의 평균 간격을 제시한다. 좌측 선(38)과 파선(40) 사이의 영역은 장시간 통계에 따라 사용자에게 추천된 전체 타임 슬롯("System Acquisition Window")을 나타내며, 상기 영역 이내에서 측정 과정이 실시되어야 한다. 상기 전체 타임 슬롯은 표준 편차의 2 배만큼 감산된 평균 R-R-간격으로부터 산출된다. 표준 편차의 2 배는 파선(40)과 우측 선(38) 사이의 범위에 상응한다. 더 나은 디스플레이를 위해 전체 타임 슬롯과 표준 편차의 2 배에 상응하는 범위는 상이한 색상으로 하이라이트될 수 있다.

바아(26, 28, 30)를 포함하여 신호 곡선(22)은 측정 준비 단계동안뿐만 아니라 실제 측정이 수행되는 동안에도 모니터(20) 상에 디스플레이된다. 이 때 모니터(20) 상에는 측정 준비 및 측정 실시를 위해 분리된 디스플레이 창이 세팅됨으로써, 측정 실시와 동시에 후속하는 측정이 미리 준비될 수 있다. 도 3은 모니터(20) 상에 측정 실시에 대해 디스플레이된 그래픽의 한 예이다. 이 때 도 2에서와 동일한 요소는 동일한 도면 부호로 표시되어있다. 측정이 실시되는 동안 신호 곡선(22)은 바람직하게는 연속 형태로, 즉 이동 시간축(24)에 의해 가능한 한 실시간에 가깝게 디스플레이 창을 통해(여기서는 화살표(42)를 따라 우측에서 좌측으로) 슬라이딩된다. 동시에 여기서도 바아(26, 28, 30)는 신호 곡선(22)에 대한 상대적 위치 및 연장부에 있어서 함께 표시되고, 역시 디스플레이 창을 통해 슬라이딩된다. 그리하여 사용자는 측정 준비 단계에서 수행된 파라미터 설정이 적절한지 또는 예컨대 더 빠른 심장 박동에 따른 조정이 필요한지의 여부를 매우 쉽게 인지할 수 있다.

설정된 측정 타임 슬롯의 종료 이전에(바아(28)의 종단부 이전에 상응) 이미 EKG-신호(22)의 R-피크(32) 형태의 다음 트리거 펄스가 발생할 수 있다. 이는 도 3의 오른편에 도시되어있다. 사용자는, 사용자에 의해 설정된 최대 지속 시간("User Acquisition Window")이 만료될 때까지 연장되는 바아(44)가 단속 시점부터 특별히 이를 위해 지정된 신호색으로, 예컨대 적색으로 조명됨으로써 상기의 경우를 인지할 수 있게 된다. 따라서 사용자는, 측정이 중단되고 변경된 파라미터 값이 세팅된 후에 비로소 다시 시작되어야 할 정도로 심장 박동 리듬 또는 통상 생리 신호의 리듬이 심하게 가속화되는 시점이 언제인지 한 눈에 알 수 있다.

상기 바아(26, 28, 30)에 부가적으로, 상기 바아들의 시작 및 종료 시점을표시하는 시점에 대한 산술값도 모니터(20) 상에 디스플레이될 수 있다.

본 발명을 통해 측정의 시간 제어를 위해 사용될, 사용자가 한 번 세팅한 적어도 하나의 상대 시점이 생리 신호의 실제 파형에 비해 측정을 바람직하게 수행하는데 아직 적합한 지의 여부를 신뢰성 있게 조절할 수 있는 간단한 방법을 사용자에게 제공하는 것이 보증된다.

Claims

- 생물체(10)의 생리 신호(22)를 검출하기 위한 신호 검출 장치(12),

- 상기 생리 신호(22)의 시간에 따른 파형을 그래픽적으로 표시하기 위한 디스플레이 장치(20), 및

- 상기 생리 신호(22)의 시간에 따른 파형과 관련하여 측정의 시간적 순서를 제어하기 위해 사용될 적어도 하나의 상대 시점을 세팅하기 위한 시간 세팅 장치(18)를 포함하는, 생물체(10)에 있어서 생리학적으로 제어되는 측정을 수행하기 위한 장치에 있어서,

상기 디스플레이 장치(20)는 적어도 하나의 상대 시점도 생리 신호(22)와 시간적으로 연관시켜 그래픽으로 디스플레이하기 위해 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 시간 세팅 장치(18)를 이용하여 적어도 2 개의 상이한 상대 시점이 세팅될 수 있으며, 상기 2 개의 상대 시점 사이에 놓이는 타임 슬롯(28)을 생리 신호(22)와 시간적으로 연관시켜 그래픽으로 디스플레이하기 위해 상기 디스플레이 장치(20)가 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항 또는 2항에 있어서,

상기 디스플레이 장치(20)는, 상기 생리 신호(22)의 상대 시점과 기준 시점(38) 사이에 놓이는 타임 슬롯(26)을 생리 신호(22)와 시간적으로 연관시켜 그래픽으로 디스플레이하기 위해 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 2항 또는 3항에 있어서,

상기 디스플레이 장치(20)는 상기 타임 슬롯(26, 28)을 타임 바아의 형태로 디스플레이하기 위해 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 디스플레이 장치(20)는 상기 생리 신호(22) 및 적어도 하나의 상대 시점을 고정 시간축(24)을 이용하여 디스플레이하기 위해 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 디스플레이 장치(20)는 상기 생리 신호(22) 및 적어도 하나의 상대 시점을 이동 시간축(24)을 이용하여 디스플레이하기 위해 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.