KR20130142122A - 생체(生體)의 온도분포를 디스플레이하기 위한 방법 - Google Patents

생체(生體)의 온도분포를 디스플레이하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 의학 및 수의학, 즉 다시 말해, 신체의 온도 측정에 의해 질병을 진단할 목적을 가진 계측에 관한 것으로, 본 발명은 치료과정 중에 질병 역학을 모니터링하고 질병의 진단을 하기 위한 의료 및 수의학적 의료 행위 등에서 사용될 수 있다.
청구된 방법을 사용하여 얻어진 기술적 결과는 정확성과 명확성을 증가시키고 기술적 구현을 단순화시킨다. 본 방법은 검사하려는 생체의 신체부분 영역에 대한 이미지를 컴퓨터 데이타베이스로 입력하는 단계를 포함하며, 상기 이미지는 컴퓨터 모니터로 출력되고, 상기 검사하려는 대상물의 영역에서 온도를 측정하기 위한 측정 포인트들이 컴퓨터 모니터 스크린상에 해당 대상물 이미지 위에 디스플레이되며, 측정이 시행되면 그 결과가 컴퓨터에서 처리되고, 검사하려는 대상물의 영역에 대한 이미지를 사용하는 컴퓨터 프로그램에 의해서 온도분포에 대한 이미지가 생성된다.

Description

생체(生體)의 온도분포를 디스플레이하기 위한 방법 {METHOD FOR DISPLAYING THE TEMPERATURE FIELD OF A BIOLOGICAL SUBJECT}
본 발명은 의학 및 수의학, 즉 다시 말해, 신체의 온도 측정에 의해 질병을 진단할 목적을 가진 계측에 관한 것으로, 본 발명은 치료과정 중에 질병 역학을 모니터링하고 질병의 진단을 하기 위한 의료 및 수의학적 의료 행위 등에서 사용될 수 있다.
본 출원에서 사용되는 용어인 "대상물의 이미지"("image of the object") 및 "대상물의 검사영역의 이미지"("image of the examined area of the object")는, 사진 카메라의 감광성 엘리먼트(photosensitive element)에서 수신된 전자 이미지를 포함하고, 전자 이미지를 퍼스널 컴퓨터에 기존의 포맷(conventional format)으로 차후에 전송하는 것뿐만 아니라, 2D 또는 3D의 포맷으로 된 전자 모델(electronic model)도 포함한다.
생체(生體, biological object)의 기관에 대한 질병은 신체의 질병 영역과 관련된 부위에서 온도 변화를 수반한다고 알려져 있다. 온도분포(temperature field)의 정보로 생체의 신체내 병소(病巢, pathology)의 존재를 알 수 있으며, 이와 함께, 파악가능한 온도 신호에 기반하여, 드러나 있는 병소의 진단이 수행된다.
최근, 고가의 컴퓨터 온도기록계(computer thermograph)가 사람의 온도분포에 대한 정보를 얻을 목적으로 사용되고 있으며, 이러한 온도기록계는 적외선 감지 센서 요소들을 통해 사람으로부터 열 (적외선) 방사(radiaion)를 기록하고 이를, 사람의 열 방사에 대한 이미지인 서모그램(thermogram)의 폼(form)으로 컴퓨터 스크린에 디스플레이한다. 그러나 고비용과 서비스의 복잡성으로 인하여 모든 의료시설이 온도기록계를 보유하고 있지는 않으며, 같은 이유로 수의학계에서도 널리 이용되고 있지 않다.
이러한 상황들은, 현재 널리 사용되고 있는 하드웨어인 컴퓨터와 온도 센서들을 적용한 생체의 온도분포를 디스플레이할 수 있는 방법들의 발전에 기여하고 있다.
컴퓨터에 연결된 접촉 온도 센서들의 사용에 기반한 생체의 온도분포를 디스플레이하는 데에는 여러가지 방법들이 있으며(예를 들면, RU 2276965 C2, 2006년 5월 27일; RU 2003127766 A, 2005년 3월 20일; RU 2267982 C2, 2006년 1월 20일), 센서들로부터 전달되는 데이타는 컴퓨터 프로그램에 의해 컴퓨터 스크린 상에 검사영역의 온도분포 이미지를 생성하는데 사용된다. 병소(病巢)의 존재는 신체의 검사영역에 있어서의 온도 편차에 의해 발견되는데, 건강한 대상물에 전형적이고, 평균값으로 사용되는 기준값(standard value) 또는 생체의 신체상 검사영역에 있는 여러 포인트들로부터 온도를 측정함으로써 센서들의 평균 수치(averaging indicators)에 의해 얻어진 대상물의 개별 기준 등으로부터 비교하여 알 수 있다.
상기 공개방법들은 온도분포(temperature field)를 스크린 상에 디스플레이하여 병소(病巢)의 식별을 행하는데, 검사를 수행하는 전문가가 연상에 의해서만(only associatively) 검사영역에 연결하므로, 따라서 주관적 판단(subjective judgment)이 병소(病巢)의 식별에 심각하게 영향을 주고 있다는 점이 단점이다. 주관적 판단은 모든 생체가 그 자신의 고유한 물질 구조를 가지고 있기 때문에 더욱 곤란을 야기한다. 이는 조사의 정확도와 명확성을 감소시키고 저해한다. 또한, 온도분포를 재현(reproduction)하는 정확도는 채택된 접촉 온도계의 특성에 의존하며, 온도계의 판독(reading)은 생체의 피부 상태에 의해, 특히, 그 습도에 의해 주어진 시간 내에서 결정된다. 이는 피부 특성에 대한 온도계 판독의 의존도에 대해 사전에 측정할 것 및 또한 이 의존도를, 수신 데이타를 처리하는 알고리즘에 입력할 것을 요구한다. 또한, 접촉 온도계의 판독은 판독 절차의 상태에 따라 달라지는데, 예를 들면, 측정하는 동안의 신체에 대한 온도계의 압력 범위(extent of pressure)에 따라 달라진다.
청구된 발명에 가장 유사한 것으로는 러시아 특허 RU 2007138079 A(2009년 4월 27일)가 있다. 생체의 온도분포를 디스플레이하는 방법은, 검사영역(the examined area) 상의 고정된 포인트들에 있는 접촉 온도 센서들(contact temperature sensors)로 대상물의 온도를 측정하는 단계, 각 고정 포인트에서 특수한 프로그램이 내장된 컴퓨터로 측정결과를 전송하는 단계, 상기 컴퓨터에 의해 측정결과를 처리하는(processing) 단계, 그리고 상기 처리된 측정결과를 사용하여 대상물에 대한 검사영역의 온도분포 이미지를 생성하고 이를 컴퓨터 스크린 상에 디스플레이하는 단계를 포함한다. 이 방법은 생체의 신체에 대한 진단영역의 표면과 센서들과의 일정한 접촉 분포를 제공하며, 그러한 목적을 위해 대상물의 신체 표면에 대한 검사영역은 탄성체(an elastic suit)로 단단히 내리 눌러진다(pressed out). 정상상태 조건에서 센서들의 출력을 위한 시간이 세팅되면, 콘트롤 로직(control logic)의 사용에 의해, 온도 센서들의 가동 순차 질의(operative serial interrogation)가 행해진다. 측정된 온도 값은, 컴퓨터로 전송되는 온도 데이타의 배열을 생성하는데 사용되며, 상기 측정 온도 값의 데이타 배열은 컴퓨터의 하드 메모리 내에서 생성된다. 그리고, 기 설치된 컴퓨터 프로그램에 따라, 상기 데이타는 처리되고 컴퓨터 스크린상에 디스플레이된다.
본 방법과 상기에 언급된 방법들의 단점은, 온도분포의 디스플레이 정확도를 많은 매개변수들(parameters)에 의존함으로써, 자기 기술성(self-descriptiveness)을 감소시키므로 병소(病巢) 식별에 있어 주관적 요소가 현저하게 발생되는 결과를 초래한다. 게다가, 결과 이미지의 사용은 검사의 명확성(clarity)를 떨어뜨린다. 이밖에도, 상기 방법들은, 생체의 피부 상태에 대한 센서들의 판독 의존도(the dependence of the readings)를 제거하기 위한 특별 측정을 필요로 하므로 온도 측정 절차가 길고 복잡해지는 단점이 있다.
제안된 방법을 사용하여 얻어지는 기술적 결과는, 온도분포의 수신 이미지를 검사영역의 매개변수들에 고정시킴으로써, 대상물의 검사영역에 대한 온도분포의 생성 이미지의 정확도를 증가시키고, 본 발명의 사용에 의해 병소(病巢) 식별의 정확도와 명확성을 증가시키기 위한 것이다. 본 방법은 쉽게 구현이 가능하며, 오늘날 널리 사용되고 있는 기술적 도구의 사용으로 실행된다. 또한 본 발명은 사람이 자신의 온도분포를 모니터링하고, 이를 컴퓨터 데이타베이스에 저장하며, 이 데이타를 병소의 검색 및 진단을 하는 메디컬 센터(medical center)에 있는 적절한 전문가에게 전송할 수 있게 할 수 있다.
본 발명의 기술적 결과는, 생체의 온도분포를 디스플레이하는 방법이 (검사영역의 고정된 포인트들에서 대상물의 온도를 측정하는 단계, 각 고정 포인트들에서의 측정 결과를 기 설치된 컴퓨터 프로그램이 내장된 컴퓨터로 전송하는 단계, 컴퓨터에서 검사결과를 처리하는 단계, 그리고 처리된 결과를 이용하여 대상물의 검사영역에 대한 온도분포 이미지를 생성하는 단계를 포함하여), 상기 대상물의 검사영역에 대한 이미지가 기본적으로 컴퓨터 데이타베이스에 입력되고 스크린상에 디스플레이되며, 이와 함께, 대상물의 검사영역 상에 있는 온도 측정 포인트들이 컴퓨터 스크린상에서 대상물의 이미지 위에 디스플레이되며, 측정 및 측정결과의 처리 후에, 대상물의 검사영역에 대한 온도분포 이미지가 컴퓨터의 프로그램에 의해서 대상물의 검사영역에 대한 이미지 위에 생성되는 것을 특징으로 하여 달성된다.
대상물의 검사영역에 대한 온도분포는, 대상물의 검사영역 상의 각기 다른 포인트들에서 측정된 온도들을 컴퓨터로 보간하여(interpolating) 생성될 수 있다.
대상물의 검사영역에 대한 온도분포는, 대상물의 검사영역 상의 인접한 포인트들에서 측정된 온도들을 컴퓨터에서 선형 보간법(linear interpolation)에 의해 생성시키는 것이 바람직하다.
대상물의 온도분포에 대한 이미지는, 각 특수한 컬러에 각각의 온도 값이 대응하는, 컴퓨터 프로그램으로 입력된 컬러 팔레트(color palette)에 따라 컴퓨터 스크린상에 디스플레이될 수 있다.
온도의 측정은 적외선 온도계(infrared thermometer) 또는 적외선 고온계(infrared pyrometer)로 하는 것이 바람직하다.
자기 기술성(self-descriptiveness)의 증가를 위해, 대상물의 검사영역의 특수한 포인트에서 측정된 온도를 대상물의 검사영역에 대한 이미지 상의 해당 포인트에, 컴퓨터 스크린상에서 전자 표시 형태(in digital form)로 디스플레이 하는 것이 적합하다.
도 1은 온도 측정 포인트들이 마크된 사람의 안면에 대한 사진 이미지이다.
도 2는 도 1의 사진 이미지에 도시된 포인트들에서 측정된 온도에 기초하여 생성된 온도분포(temperature field)에 대한 이미지이다.
도 3은 온도 측정 포인트들이 마크된 사람의 등(back)에 대한 사진 이미지이다.
도 4는 도 3의 사진 이미지에 도시된 포인트들에서 측정된 온도에 기초하여 생성된 온도분포(temperature field)에 대한 이미지이다.
본 발명은 대상물의 온도분포를, 컴퓨터 스크린상에 디스플레이되어 있는 생체의 신체 검사영역에 대한 이미지 위에 직접 디스플레이하고, 상기 이미지상에서 선택되고 기록되는 포인트들에 해당하는 포인트들에서 검사영역의 온도를 측정하는 것을 제안하는 것을 기본으로 한다. 본 방법의 구현으로, 측정을 위한 포인트들은, 사전에 선택된 포인트에서 각각 측정을 완료한 후에, 대상물의 이미지 위에 즉각 또는 순차적으로 세팅될 수 있다. 온도분포 생성의 정확도는 측정 포인트들의 수와 측정 포인트들 간의 거리에 의존하며, 측정 포인트들의 거리를 더 가깝게 하여 더 많은 측정 포인트들이 세팅되면 온도분포 형성의 정확도는 높아지게 된다.
이와함께, 검사영역의 이미지로는 카메라의 감광성 엘리먼트(photosensitive element)에서 수신된 대상물의 검사영역에 대한 전자 이미지(electronic image)를 사용하며, 상기 이미지는 기존의 포맷(format)으로 퍼스널 컴퓨터에 순차적으로 전송될 수 있고, 또는 2D 또는 3D 형태로 전송될 수도 있다.
본 방법의 구현은, 컴퓨터 스크린 이미지 위에 출력되어 있는 검사영역에 대한 온도 측정을 위한 포인트들의 고정화를 구현하는 알고리즘을 포함하는 컴퓨터 프로그램의 사용에 의해 수행되며, 검사결과는 상기 포인트들에서 반영되고, 온도 분포는 서모그램(thermogram)의 폼(form)으로 검사영역의 이미지 위에 바로 생성되며, 적외선 체열검사(thermography)의 열 방사(thermal radiation) 이미지와 같은 동일한 이미지를 수신한다.
컴퓨터 스크린 상에 대상물의 온도분포를 생성하는 방법으로 여러가지 알고리즘이 사용될 수 있으나 가장 단순하고 유용한 방법은 보간법(interpolation)에 기반한 알고리즘으로, 포인트들간의 온도 값들을 결정하는 인접한 포인트들에서 측정된 온도를 보간하며, 또한 가장 단순한 알고리즘은 선형 보간법(linear interpolation)의 원리 하에 만들어진다. 이 알고리즘은 온도 측정의 포인트들에 해당하는 포인트들의 측정 배열에 기반한 볼록면(convex surface)을 생성하는 단계, 상기 생성된 면을 다각형의 형태로서 섹터(sector)로 파티션(삼각법)을 생성하는 단계, 온도 측정의 포인트들에 일치하는 각도(angles)를 생성하는 단계를 포함한다. 또한 이 알고리즘은 보간법에 의한 인접한 포인트들 간의 온도의 결정, 각 다각형의 경사의 각도 결정 및, 검사 대상물에 대한 이미지 위에 중첩되는(superimposed), 온도분포의 비트(bit) 이미지 데이타 생성 등을 제공한다.
또한, 상기 알고리즘은 검사 대상물의 이미지 상에 해당하는 포인트에서, 스크린상에 디지탈 형식으로, 대상물의 검사영역의 특수한 포인트에서 측정된 온도를 디스플레이할 수 있게 한다. 수치적 형식으로 측정된 온도의 출력은 본 발명의 제안 방법에 대한 정보 내용(information content)을 증가시킨다.
온도분포의 시각화를 위해 컬러 팔레트(color palette)가 사용되며, 컬러 팔레트에서, 특정 온도는 특정 색을 가지고 있다. 컴퓨터 프로그램의 알고리즘은 온도분포의 처리된 이미지에 대한 모든 픽셀(pixel)을 적절한 색으로 채운다.
대상물의 온도분포 디스플레이를 위해, 생체의 온도 측정에는 접촉식 온도계 뿐만 아니라 적외선 온도계(infrared thermometer, 비접촉) 또는 적외선 고온계(pyrometer)가 사용될 수 있으나, 전술한 접촉식 온도계의 단점에 의거하여 적외선 온도계 또는 적외선 고온계가 선호된다.
특정한 대상물에 내재(intrinsic to) 되어 있는, 대상물의 검사영역에 대한 사진 이미지의 사용은 온도분포를 디스플레이하는 정확도를 증가시키고, 생체의 신체상에 있는 병소를 찾아내는 데 있어 생체의 해부학적(anatomical)(육체적, physical) 충격을 배제시킨다. 본 발명에 의해, 인간 및 동물에서 개발 가능한 넓은 범위의 병리적 절차(pathological process)를 식별하는 정확도의 증가와 시각화가 달성된다. 또한, 청구된 방법은 질병 치료의 유효성을 시각적으로 평가하는 것을 가능케 한다. 제안된 방법의 사용으로 각 치료 절차의 유효성을 평가하는 것이 가능하다.
청구된 방법의 실시예가 아래에 기술된다.
먼저, 청구된 방법에 따라, 입력된 데이타를 처리하는 알고리즘(algorithm)이 있는 프로그램이 내장된 컴퓨터의 데이타베이스로 사진들을 입력하는 수단을 가진 사진 카메라에 의해, 검사 영역에 대한 사진들이 찍힌다. 생체의 검사영역에 대한 사진이 컴퓨터 스크린상에 디스플레이된다.
온도 측정을 위한 포인트들이 컴퓨터 스크린상에서 생체의 검사영역에 대한 이미지 위에 고정되고 나서, 적외선 온도계에 의해, 검사영역 상의 온도가 대상물의 이미지 상의 포인트들의 위치에 해당하는 포인트들에서 지속적으로 측정된다. 측정 결과가 컴퓨터로 전송되고, 측정 데이타가 처리되며 생체의 신체 검사영역 이미지 상에 있는 해당 포인트에서 스크린상에 디스플레이된다.
수신된 온도 측정 데이타는 컴퓨터 프로그램에 의해, 생체의 검사 영역에 대한 사진 이미지 상에 겹쳐지는 써모그램(thermogram)의 형식으로 스크린에 출력된다.
본 발명은 인간 및 동물에 있어, 염증, 혈관, 종양 등의 병소(病巢)를 검색하는데 테스트되고 이용된다.

Claims (6)

  1. 생체(生體, biological object)의 검사영역 상에 있는 고정 포인트들에서 온도를 측정하는 단계;
    각 고정 포인트에서의 측정 결과를 특수한 프로그램이 내장된 컴퓨터로 전송하는 단계;
    측정 결과를 컴퓨터에 의해 처리하는 단계;
    처리된 측정결과를 사용하여 생체의 검사영역에 대한 온도분포(temperature field)의 이미지를 생성하는 단계; 를 포함하며
    온도분포의 이미지 형성은 생체의 검사영역에 대한 이미지 상에 컴퓨터 프로그램에서 행해지는 생체의 온도분포를 디스플레이하는 방법에 있어서,
    상기 검사영역의 이미지는 사전에 컴퓨터 데이타베이스로 입력되고 컴퓨터 스크린 상에 앞서 출력되고, 이와 함께 생체의 검사영역에 대한 온도 측정을 위한 포인트들도 컴퓨터 스크린상에 상기 이미지 위에 디스플레이되며, 계측의 수행 및 계측 결과의 처리 후에, 온도분포에 대한 이미지가 상기 검사영역에 대한 이미지 상에 컴퓨터 프로그램에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 생체의 온도분포를 디스플레이하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 생체의 검사영역에 대한 온도분포는, 생체의 검사영역 상에 있는 다양한 포인트들에서 측정되는 온도를 보간법(interpolation)에 보간함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 생체의 온도분포를 디스플레이하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 생체의 검사영역에 대한 온도분포는, 생체의 검사영역 상에 있는 인접한 포인트들에서 측정되는 온도를 선형 보간법(linear interpolation)에 보간함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 생체의 온도분포를 디스플레이하는 방법.
  4. 제 2항에 있어서, 생체의 온도분포에 대한 이미지는, 각 온도 값에 각각의 특수한 컬러가 대응하는 컴퓨터 프로그램인 컬러 팔레트(color palette)에서의 입력 값에 따라 컴퓨터 스크린상에 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 생체의 온도분포를 디스플레이하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 온도 측정은 적외선 온도계(infrared thermometer)에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 생체의 온도분포를 디스플레이하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 생체의 검사영역 상의 특수한 포인트에서 측정된 온도는 생체의 검사영역에 대한 이미지 상에 대응되는 포인트에서 컴퓨터 스크린상에 수치의 형태로 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 생체의 온도분포를 디스플레이하는 방법.
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