KR20120123008A - 질병 검진 시스템 및 그의 인체 온도 영상 생성방법 - Google Patents

질병 검진 시스템 및 그의 인체 온도 영상 생성방법 Download PDF

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Abstract

질병 검진 시스템 및 그의 인체 온도 영상 생성방법이 제공된다. 본 질병 검진 시스템은, 각기 다른 지점들에서 인체로부터 발산되는 적외선 에너지 신호를 검출하여 인체 온도를 측정하는 다수의 라디오 미터들에 의해 각기 다른 위치에서 측정된 인체 온도를 기초로 질병 검진을 위한 인체 온도 영상을 생성한다. 이에 의해, 인체에 무해하고, 검진 시간이 짧으며, 비용적인 면에서도 경제적인 검진을 가능하게 된다.

Description

질병 검진 시스템 및 그의 인체 온도 영상 생성방법{System for Examing Disease and Method for Generating Body Temperature Image thereof}
본 발명은 질병 검진 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 질병 검진에 참고가 될 수 있는 영상을 생성하여 제공하는 질병 검진 시스템에 관한 것이다.
의료 영상 시스템은 X-ray, IR, 초음파, 자기 공명기 등을 이용하여 고해상도 영상을 제공하고 있으나, 방사능에 대한 거부감, 값비싼 진료비, 긴 진료시간과 같은 문제로 환자의 불편을 초래하고 있다.
특히, 부인암의 대표라 할 수 있는 유방암 검출을 위해, MRI, CT와 같은 정밀 측정 장비가 상용화되어 암 검진에 활용되고 있는데, MRI의 경우 강한 자기장을 형성하여 인체의 횡단면 영상을 얻을 수 있지만, 촬영시간이 오래 걸리며 검진료가 비싼 단점이 있다.
또한, CT의 경우 X-ray를 조사하여 인체의 종단면 영상을 얻을 수 있으나, 방사선에 대한 안전관리가 필요하며, 특히 유방암 검진시 상하 압착한 상태에서 촬영을 하므로 환자의 불쾌감을 준다는 문제가 있다.
또한, 진료를 위한 절차가 복잡하여, 초기 검진용으로는 부적합하다고 볼 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 인체에 무해하고, 검진 시간이 짧으며, 경제적인 검진을 가능하게 하는 질병 검진 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 질병 검진 시스템은, 각기 다른 지점들에서 인체로부터 발산되는 적외선 에너지 신호를 검출하여 인체 온도를 측정하는 다수의 라디오 미터들; 및 상기 라디오 미터들에 의해 각기 다른 위치에서 측정된 인체 온도를 기초로, 질병 검진을 위한 인체 온도 영상을 생성하는 신호처리부;를 포함한다.
상기 라디오 미터들은, 검출된 적외선 에너지 신호를 변조하여 생성한 온도 신호를 주파수 대역 별로 분리하고, 분리된 주파수 대역 별 온도 신호들을 통해 인체 온도를 인체 깊이 별로 측정하는 것이 바람직하다.
상기 신호처리부는, 상기 라디오 미터들에 의해 측정된 인체 깊이별 인체 온도를 기초로, 질병 검진을 위한 인체 온도 영상을 인체 깊이별로 생성하는 것이 바람직하다.
낮은 주파수 대역의 온도 신호는, 인체 깊은 곳의 온도를 나타내고, 높은 주파수 대역의 온도 신호는, 인체 얕은 곳의 온도를 나타낼 수 있다.
상기 다수의 라디오 미터는, 인체에 접촉하는 검진판에 균일하게 분포되어 있는 것이 바람직하다.
상기 신호처리부에서 생성된 인체 온도 영상을 외부기기로 전달하는 통신부;를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 질병 검진 방법은, 각기 다른 지점들에서 인체로부터 발산되는 적외선 에너지 신호를 검출하여 인체 온도를 측정하는 단계; 및 상기 측정단계를 통해 각기 다른 위치에서 측정된 인체 온도를 기초로, 질병 검진을 위한 인체 온도 영상을 생성하는 단계;를 포함한다.
상기 측정 단계는, 검출된 적외선 에너지 신호를 변조하여 생성한 온도 신호를 주파수 대역 별로 분리하고, 분리된 주파수 대역 별 온도 신호들을 통해 인체 온도를 인체 깊이 별로 측정하는 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 인체에 무해하고, 검진 시간이 짧으며, 비용적인 면에서도 경제적인 검진을 가능하게 된다. 또한, 본 발명에 따른 질병 검진 시스템은 손에 들 수 있도록 작게 구현이 가능하므로, 의사의 진료 중 간단한 절차에 따라 암세포의 유무를 판단할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 옷을 입은 상태에서도 진찰이 가능하며, 방사능에 대한 거부감, 값비싼 진료비, 다양한 형태의 불편함이 해소될 수 있으며, 인체에 무해하며, 검사시간이 짧고 경제적이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 유방암 검진 시스템을 이용하여, 유방암 검진을 하는 상황을 도시한 도면,
도 2는, 도 1에 도시된 3D 유방암 검진 시스템의 구성을 나타낸 블럭도,
도 3a 및 도 3b는, 다수의 라디오 미터들이 배치된 반구형의 검진판을 예시한 도면,
도 4는, 도 2에 도시된 라디오 미터의 상세 블럭도, 그리고,
도 5는, 도 2에 도시된 3D 유방암 검진 시스템에 의해 유방암 검진용 온도 영상을 제공하는 과정의 설명에 제공되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 유방암 검진 시스템을 이용하여 유방암을 검진하는 상황을 도시한 도면이다. 3D 유방암 검진 시스템(100)은 환자의 유방에 접촉하여 환자 유방의 온도를 위치별/깊이별로 측정하여 환자의 유방 온도 영상을 3D로 생성하고, 생성한 온도 영상을 컴퓨터 시스템(200)으로 전달한다.
여기서, 온도 영상이 3D로 제공된다 함은 온도 영상이 깊이별로도 제공됨을 의미한다. 예를 들어, 1) 깊이가 1cm인 유방 단층의 온도 영상, 2) 깊이가 2cm인 유방 단층의 온도 영상, 3) 깊이가 3cm인 유방 단층의 온도 영상이 각각 제공된다고 할 수 있다.
의사는 컴퓨터 시스템(200)에 3D로 나타나는 환자의 유방 온도 영상을 관찰하여, 유방암 검진을 할 수 있다. 암세포는 다른 정상 세포의 비해 온도가 2~3도 정도 높게 나타나기 때문이다.
도 2는, 도 1에 도시된 3D 유방암 검진 시스템(100)의 구성을 나타낸 블럭도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 3D 유방암 검진 시스템(100)은, 안테나들(110-1 내지 110-N), 라디오 미터들(120-1 내지 120-N), ADC(130), 신호처리/제어부(140) 및 통신부(150)를 구비한다.
라디오 미터들(120-1 내지 120-N)은 안테나들(110-1 내지 110-N)을 통해 수신되는 적외선 에너지 신호들을 검출하여 환자 유방의 온도를 산출한다. 주파수 대역은 12 GHz 이하이며, 1~5 GHz 대역을 주로 사용한다.
안테나들(110-1 내지 110-N)을 통해 수신되는 적외선 에너지 신호는 환자의 유방에 위치하는 세포들에서 발산되는 적외선 에너지 신호에 해당한다.
라디오 미터들(120-1 내지 120-N)은 환자 유방의 각기 다른 위치에서 적외선 에너지 신호들을 검출한다.
도 3a에는 4개의 라디오 미터들(R)이 배치되는 반구형의 검진판을 예시하였다. 도 3a에 도시된 검진판은 환자 유방에 접촉되는 판으로, 검진판에 균일하게 분포되어 있는 4개의 라디오 미터들(R)에 의해 각기 다른 지점들에서 환자 유방의 온도를 측정할 수 있게 된다.
한편, 도 3b에는 9개의 라디오 미터들(R)이 배치되는 반구형의 검진판을 예시하였다. 도 3a와 도 3b에 도시된 검진판은 예시적인 것에 불과하므로, 이와 다르게 구현가능하다. 즉, 검진판의 형상, 검진판에 마련되는 라디오 미터들(R)의 개수 및 분포는 도시된 것들과 다르게 구현가능함은 물론이다.
다시, 도 2를 참조하여 설명한다.
ADC(130)는 라디오 미터들(120-1 내지 120-N)에서 출력되는 온도 정보들을 아날로그로에서 디지털로 변환한다.
신호처리/제어부(140)는 ADC(130)에서 출력되는 디지털 온도정보를 이용하여 환자의 유방 온도 영상을 생성한다. 신호처리/제어부(140)는 인가되는 온도정보가 환자 유방의 어느 지점/깊이에서의 온도인지를 알고 있으므로, 이들을 기초로 온도 영상을 생성하는 것이 가능하다.
한편, 신호처리/제어부(140)는 라디오 미터들(120-1 내지 120-N)의 온도 측정 동작을 제어한다.
통신부(150)는 신호처리/제어부(140)에서 생성된 온도 영상을 컴퓨터 시스템(200)으로 전달한다. 전달 방식은 유선과 유선 모두 가능하다. 또한, 통신부(150)는 컴퓨터 시스템(200) 이외의 다른 모바일 기기들로 전달할 수 있음은 물론이며, 통신 방식은 USB, Bluetooth, WiFi 등을 불문한다.
이하에서는, 도 2에 도시된 라디오 미터들(120-1 내지 120-N)에 대해, 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 도 4는, 도 2에 도시된 라디오 미터들(120-1 내지 120-N)을 참조 부호 "120"으로 대표하여 도시된 블럭도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 라디오 미터(120)는 변조기(M)(121), 합성기(122), NS(Noise Source)(123), LNA(Low Noise Amplifier)(124), BPF들(125-1, 125-2 및 125-3), 검출기(126) 및 적분기(127)를 구비한다.
도시된 라디오 미터(120)는 CMOS와 같은 반도체 공정기술을 사용하여 One-chip 형태로 구현이 가능하며, 전술한 안테나까지도 Chip 안에 구현하는 것이 가능하다. 하지만, 그 성능이 만족스럽지 못할 경우 안테나는 PCB 또는 LTCC 기판 위에 구현하는 것이 바람직하다. 또한, 성능상의 문제로 NS(123) 역시 PCB 또는 LTCC 기판 위에 구현할 수 있다.
변조기(M)(121)는 안테나를 통해 수신된 적외선 에너지 신호로부터 온도 신호를 생성하고, 합성기(122)는 변조기(M)(121)에서 입력되는 온도 신호와 NS(123)에서 입력되는 잡음을 합성하여 화이트 노이즈를 제거하여 출력한다.
LNA(124)는 합성기(122)에서 출력되는 온도 신호를 증폭하여 BPF들(125-1, 125-2 및 125-3)로 인가한다.
BPF들(125-1, 125-2 및 125-3)은 LNA(124)로부터 인가되는 온도 신호를 주파수 대역 별로 분리한다. 예를 들어,
1) BPF-1(125-1)은 LNA(124)로부터 인가되는 온도 신호에서 2~2.1GHz의 신호만을 필터링하여 출력하고,
2) BPF-2(125-2)는 LNA(124)로부터 인가되는 온도 신호에서 2.3~2.4GHz의 신호만을 필터링하여 출력하며,
3) BPF-3(125-3)은 LNA(124)로부터 인가되는 온도 신호에서 2.8~2.9GHz의 신호만을 필터링하여 출력할 수 있다.
검출기(126)는 BPF들(125-1, 125-2 및 125-3)에서 순차적으로 출력되는 대역 신호들에 대한 포락선을 검출하고, 적분기(127)는 검출기(126)에서 검출되는 포락선을 적분한 후 평균값을 계산하여 온도 정보로 출력한다.
BPF들(125-1, 125-2 및 125-3)에 의해 환자 유방으로부터 측정한 온도 신호를 대역 별로 구분할 수 있게 되는데, 이로 인해 환자의 유방 온도를 깊이별로 산출할 수 있게 된다.
'낮은 주파수 대역의 적외선 에너지 신호로부터 생성된 낮은 주파수 대역의 온도 신호'로 유방 깊은 곳의 온도를 파악하고, '높은 주파수 대역의 적외선 에너지 신호로부터 생성된 높은 주파수 대역의 온도 신호'로 유방 얕은 곳의 온도를 파악한다.
구체적으로, 'B1 < B2 < B3'과 'D1 < D2 < D3'을 가정할 때,
1) B1 대역의 적외선 에너지 신호로부터 생성된 B1 대역의 온도 신호로 D3 깊이에서의 온도를 파악하고,
2) B2 대역의 적외선 에너지 신호로부터 생성된 B2 대역의 온도 신호로 D2 깊이에서의 온도를 파악하며,
3) B3 대역의 적외선 에너지 신호로부터 생성된 B3 대역의 온도 신호로 D1 깊이에서의 온도를 파악한다.
이에 의해, ADC(130)를 통해 온도 정보를 깊이별로 제공받는 신호처리/제어부(140)는 유방 온도 영상을 깊이별로 단층화하여 생성할 수 있다.
이하에서는, 도 2에 도시된 3D 유방암 검진 시스템(100)에 의해 유방암을 검진하는 과정에 대해, 도 5를 참조하여 상세히 설명한다. 도 5는, 유방암 검진용 온도 영상을 제공하는 과정의 설명에 제공되는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 먼저, 라디오 미터들(120-1 내지 120-N)이 환자 유방의 각기 다른 지점들에서 발산되는 적외선 에너지 신호들을 수신한다(S510).
그리고, 라디오 미터들(120-1 내지 120-N)은 수신된 적외선 에너지 신호들로부터 생성한 온도 신호들을 주파수 대역 별로 분리한다(S520).
이후, 라디오 미터들(120-1 내지 120-N)은 주파수 대역 별로 분리된 온도 신호들을 기초로, 유방 깊이별로 온도를 산출한다(S530).
그러면, 신호처리/제어부(140)는 S530단계에서 산출된 유방 깊이별 온도를 기초로, 유방 온도 영상을 3D로 단층화하여 생성한다(S540).
통신부(150)는 S540단계에서 생성된 3D 유방 온도 영상을 컴퓨터 시스템(200)으로 전달한다(S550).
지금까지, 3D 유방암 검진 시스템과 방법에 대해 바람직한 실시예들을 들어 상세히 설명하였다.
위 실시예에서 온도 신호는 3개의 대역으로 분리되는 것으로 도시하고 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 일 예에 불과하다. 유방 온도 영상을 3층 이상으로 생성하기 위해, 온도 신호를 3개 이상의 대역으로 분리하는 것도 가능함은 물론이다.
또한, 위 실시예에서는 Dicke 라디오 미터를 예로 들었는데, 이 역시 설명의 편의를 위한 예시적인 것에 불과하다. Dicke 라디오 미터는, Total power 라디오 미터 또는 Noise Injection 라디오 미터로 대체 가능함은 물론이다.
아울러, 위 실시예에서는 유방암 검진 시스템을 상정하였으나, 유방암 이외의 다른 암질환 검진 시스템에도 본 발명의 기술적 사상이 그대로 적용될 수 있음은 물론이고, 암질환 이외의 다른 질병 검진 시스템에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수도 있다. 다만, 이 경우 검진판의 형상/배열 등은 변형을 가하여야 할 것이다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100 : 3D 유방암 검진 시스템 110-1 내지 110-N : 안테나들
120-1 내지 120-N : 라디오 미터 121 : 변조기
122 : 합성기 123 : NS
124 : LNA 125-1, 125-2 및 125-3 : BPF
126 : 검출기 127 : 적분기
130 : ADC 140 : 신호처리/제어부
150 : 통신부 200 : 컴퓨터 시스템

Claims (6)

  1. 각기 다른 지점들에서 인체로부터 발산되는 에너지 신호를 검출하여 인체 온도를 측정하는 다수의 라디오 미터들; 및
    상기 라디오 미터들에 의해 각기 다른 위치에서 측정된 인체 온도를 기초로, 질병 검진을 위한 인체 온도 영상을 생성하는 신호처리부;를 포함하고,
    상기 라디오 미터들은,
    검출된 에너지 신호로부터 생성한 온도 신호의 제1 주파수 대역을 인체의 제1 깊이에 대한 온도 신호로 분리하고, 상기 온도 신호의 제2 주파수 대역을 인체의 제2 깊이에 대한 온도 신호로 분리하여, 인체 온도를 인체 깊이 별로 측정하는 것을 특징으로 하는 질병 검진 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 신호처리부는,
    상기 라디오 미터들에 의해 측정된 인체 깊이별 인체 온도를 기초로, 질병 검진을 위한 인체 온도 영상을 인체 깊이별로 생성하는 것을 특징으로 하는 질병 검진 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 주파수 대역은 상기 제2 주파수 대역 보다 낮고,
    상기 제1 깊이는 상기 제2 깊이 보다 깊은 것을 특징으로 하는 질병 검진 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 라디오 미터는,
    인체에 접촉하는 검진판에 균일하게 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 질병 검진 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 신호처리부에서 생성된 인체 온도 영상을 외부기기로 전달하는 통신부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질병 검진 시스템.
  6. 각기 다른 지점들에서 인체로부터 발산되는 에너지 신호를 검출하여 인체 온도를 측정하는 단계; 및
    상기 측정단계를 통해 각기 다른 위치에서 측정된 인체 온도를 기초로, 질병 검진을 위한 인체 온도 영상을 생성하는 단계;를 포함하고,
    상기 측정 단계는,
    검출된 에너지 신호로부터 생성한 온도 신호의 제1 주파수 대역을 인체의 제1 깊이에 대한 온도 신호로 분리하고, 상기 온도 신호의 제2 주파수 대역을 인체의 제2 깊이에 대한 온도 신호로 분리하여, 인체 온도를 인체 깊이 별로 측정하는 것을 특징으로 하는 질병 검진 방법.
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