KR20150037147A - 광간섭 단층 촬영을 이용한 혈관 카테터 경로 제어 방법 및 이를 수행하기 위한 혈관 조영검사 장치 - Google Patents

광간섭 단층 촬영을 이용한 혈관 카테터 경로 제어 방법 및 이를 수행하기 위한 혈관 조영검사 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 광간섭 단층 촬영을 이용한 혈관 카테터 경로 제어 방법에 있어서, 카테터를 피검체의 혈관에 삽입하는 단계; 상기 혈관에 조영제를 주입하고 엑스선 영상을 촬영하는 단계; 상기 카테터를 이동시켜가며 상기 카테터의 주변에 대한 3차원 OCT(Optical Coherence Tomography) 영상을 획득하는 단계; 상기 3차원 OCT 영상과 상기 엑스선 영상을 이용하여 상기 혈관 내 카테터의 위치를 파악하는 단계; 상기 파악된 카테터의 위치를 상기 엑스선 영상에 표시하는 단계; 및 상기 표시된 위치에 기초하여 상기 카테터의 이동 경로를 제어하는 단계를 포함한다.

Description

광간섭 단층 촬영을 이용한 혈관 카테터 경로 제어 방법 및 이를 수행하기 위한 혈관 조영검사 장치 {Method of controlling route of angiocatheter using optical coherence tomography and angiography apparatus for performing the same}
본 발명은 광간섭 단층 촬영을 이용하여 혈관 조영검사 실시시에 혈관 카테터의 경로를 제어하기 위한 방법 및 이를 수행하기 위한 혈관 조영검사 장치에 관한 것이다.
혈관 조영검사(angiography)란 피검자의 혈관에 카테터(catheter)를 삽입하여 엑스선(X-ray) 투과가 잘 되지 않는 조영제(dye)를 주입하고, 엑스선 촬영함으로써 혈관을 이미징하고 혈관의 이상 유무를 진단하는 방법이다.
그런데 이러한 혈관 조영검사의 경우 실시간 엑스선 촬영이 필요하므로 피검자가 방사선(radiation)에 과도하게 노출될 뿐만 아니라, 주입되는 조영제의 양도 많은 문제점이 있다. 또한, 조영제가 주입된 혈관을 촬영한 엑스선 영상을 통해서는 혈관의 깊이나 넓이를 알기가 어려우며 혈관 내 병변의 정확한 위치, 예를 들어 상하좌우 여부를 파악하기가 어려운 문제점이 있다.
한편, 최근에는 대상체에 조사되어 반사된 광과 기준광과의 간섭을 이용하여 대상체의 내부 구조를 촬영할 수 있는 광간섭 단층 촬영(optical coherence tomography)이 고 해상도의 영상을 얻을 수 있고 인체에 무해하다는 장점 때문에 의료분야에서 널리 사용되고 있다.
따라서, 이러한 광간섭 단층 촬영을 혈관 조영검사에 결합함으로써 비교적 적은 엑스선 촬영만으로 혈관 카테터의 이동 경로를 제어하고, 정확한 병변의 진단을 수행할 수 있다.
광간섭 단층 촬영을 이용함으로써 비교적 적은 엑스선 촬영만으로 보다 정확한 혈관 진단이 가능하도록 하는 혈관 카테터의 이동 경로를 제어하는 방법 및 이를 수행하기 위한 혈관 조영검사 장치를 제공하고자 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영을 이용한 혈관 카테터 경로 제어 방법은, 카테터를 피검체의 혈관에 삽입하는 단계; 상기 혈관에 조영제를 주입하고 엑스선 영상을 촬영하는 단계; 상기 카테터를 이동시켜가며 상기 카테터의 주변에 대한 3차원 OCT(Optical Coherence Tomography) 영상을 획득하는 단계; 상기 3차원 OCT 영상과 상기 엑스선 영상을 이용하여 상기 혈관 내 카테터의 위치를 파악하는 단계; 상기 파악된 카테터의 위치를 상기 엑스선 영상에 표시하는 단계; 및 상기 표시된 위치에 기초하여 상기 카테터의 이동 경로를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 카테터의 위치를 파악하는 단계는, 상기 3차원 OCT 영상과 상기 엑스선 영상 각각에 나타난 혈관의 형태(shape)를 비교하여 상기 두 영상을 정합(matching)하는 단계; 및 상기 3차원 OCT 영상에서의 상기 카테터의 위치를 상기 엑스선 영상에 나타난 혈관에 대응시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한 이때, 상기 두 영상을 정합하는 단계는 상기 3차원 OCT 영상과 상기 엑스선 영상에 나타난 혈관의 경계 패턴(boundary pattern)을 비교하여 상기 두 영상을 정합할 수 있다.
또는, 상기 두 영상을 정합하는 단계는 상기 3차원 OCT 영상과 상기 엑스선 영상에 나타난 혈관의 기울기 및 굽은 정도를 비교하여 상기 두 영상을 정합할 수 있다.
한편, 상기 획득한 3차원 OCT 영상을 이용하여 혈관 내 병변의 위치 및 상태를 파악하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 카테터가 상기 엑스선 영상의 영역 밖으로 이동하는 경우, 상기 카테터가 이동된 영역의 혈관에 조영제를 주입하고 엑스선 영상을 촬영하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 조영검사 장치는, 피검체의 혈관에 삽입되는 카테터; 상기 카테터의 주변에 대한 3차원 OCT(Optical Coherence Tomography) 영상을 촬영하기 위한 광 프로브; 조영제가 주입된 상기 피검체의 혈관에 대한 엑스선 영상을 획득하는 엑스선 영상 획득부; 상기 카테터가 이동함에 따라 상기 광 프로브를 이용하여 3차원 OCT 영상을 획득하는 3차원 OCT 영상 획득부; 상기 엑스선 영상 획득부에서 획득한 엑스선 영상과 상기 3차원 OCT 영상 획득부에서 획득한 3차원 OCT 영상을 이용하여 상기 혈관 내 카테터의 위치를 파악하는 카테터 위치 파악부; 및 상기 파악된 카테터의 위치를 상기 엑스선 영상에 표시하는 영상 표시부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 카테터 위치 파악부는, 상기 3차원 OCT 영상과 상기 엑스선 영상 각각에 나타난 혈관의 형태(shape)를 비교하여 상기 두 영상을 정합(matching)하는 영상 정합부; 및 상기 3차원 OCT 영상에서의 상기 카테터의 위치를 상기 엑스선 영상에 나타난 혈관에 대응시키는 위치 대응부를 포함할 수 있다.
또한 이때, 상기 영상 정합부는 상기 3차원 OCT 영상과 상기 엑스선 영상에 나타난 혈관의 경계 패턴(boundary pattern)을 비교하여 상기 두 영상을 정합할 수 있다.
또는, 상기 영상 정합부는 상기 3차원 OCT 영상과 상기 엑스선 영상에 나타난 혈관의 기울기 및 굽은 정도를 비교하여 상기 두 영상을 정합할 수 있다.
한편, 상기 3차원 OCT 영상 획득부가 획득한 3차원 OCT 영상을 이용하여 혈관 내 병변의 위치 및 상태를 파악하기 위한 영상 해석부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 카테터가 상기 엑스선 영상 획득부가 획득한 엑스선 영상의 영역 밖으로 이동하는 경우, 상기 엑스선 영상 획득부는 상기 카테터가 이동한 영역에 대한 엑스선 영상을 획득할 수 있다.
상기의 실시예들에 따르면, 혈관 카테터의 주변 혈관 내부에 대한 3차원 OCT(Optical Coherence Tomography) 영상을 촬영하고, 촬영된 3차원 OCT 영상을 혈관에 대한 엑스선 영상과 정합(matching)함으로써 혈관 내 카테터의 위치를 파악할 수 있다.
따라서, 관심 영역(Region of Interest, ROI)에 대하여 한 번의 엑스선 촬영만을 수행한 뒤 이후에는 3차원 OCT 영상을 촬영하면서 카테터의 이동 경로를 제어하고, 이를 촬영된 엑스선 영상에 표시할 수 있다.
또한, 촬영된 3차원 OCT 영상을 이용하여 정확한 병변의 위치를 파악하고, 이를 엑스선 영상에 표시할 수도 있다.
또한, 실시간으로 카테터의 위치 정보 및 혈관의 조직 정보를 얻고 이에 기초하여 카테터의 이동 경로를 제어함으로써 혈관 벽이나 조직이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 조영검사 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 조영검사 장치의 카테터가 혈관에 삽입된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 조영검사 장치에서 획득한 엑스선 영상을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 조영검사 장치에서 획득한 3차원 OCT 영상을 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 조영검사 장치에서 출력하는 영상들을 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 광간섭 단층 촬영을 이용한 혈관 카테터의 경로 제어 방법을 설명하기 위한 순서도들이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 실시예들의 특징을 보다 명확히 설명하기 위하여 이하의 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는 사항들에 관해서는 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 조영검사 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 1에는 본 발명의 실시예와 관련된 구성들만을 도시하였고, 따라서 이외에도 추가적으로 일반적인 구성들을 더 포함할 수 있음은 자명하다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 조영검사 장치는 카테터(catheter, 10), 광 프로브(21), 조영제(dye) 공급부(40) 및 본체(100)를 포함할 수 있다. 카테터(10)는 케이블(30)을 통해 본체(100)에 연결될 수 있고, 광 프로브(21)는 광 파이버(20)를 통해 본체(100)에 연결될 수 있다.
본체(100)는 영상 획득부(110), 카테터 위치 파악부(120), 영상 해석부(130) 및 영상 표시부(140)를 포함할 수 있다. 이 중 영상 획득부(110)는 3차원 OCT(Optical Coherence Tomography) 영상 획득부(111) 및 엑스선 영상 획득부(112)를 포함할 수 있으며, 카테터 위치 파악부(120)는 영상 정합부(121) 및 위치 대응부(122)를 포함할 수 있다. 본체(100)의 각 구성의 구체적인 동작에 대해서는 아래에서 도 2 내지 도 7을 참조하여 자세하게 설명하도록 한다.
카테터(10)는 약 1~2mm의 직경을 가지며 피검체의 혈관에 삽입될 수 있다. 혈관에 카테터(10)를 삽입한 후에는 검사하고자 하는 관심 영역(Region of Interest, ROI)으로 카테터(10)를 이동시킨다. 관심 영역에 카테터(10)가 위치하게 되면 조영제(dye) 공급부(40)로부터 공급되는 조영제를 카테터(10)를 통해 관심 영역의 혈관에 주입하고 엑스선(X-ray) 촬영을 한다. 이때, 조영제로는 엑스선 투과가 잘 되지 않는 물질, 예를 들어 바륨현탁액이나 요오드 제제를 사용할 수 있다.
조영제가 혈관에 주입된 상태에서 엑스선 촬영을 하게 되면 혈관을 식별할 수 있는 엑스선 영상을 획득할 수 있다. 이렇게 획득한 엑스선 영상을 분석함으로써 혈관의 폐색(occlusion) 여부 또는 혈관 내 병변(lesion)의 존재 여부를 판단할 수 있다.
그런데 종래에는 카테터(10)가 혈관을 따라 이동하는 동안 카테터(10)의 위치 파악 등을 위해 실시간으로 엑스선 촬영을 수행해야 했다. 따라서, 피검자가 방사능에 과도하게 노출되는 문제점이 있었고, 연속된 촬영으로 인해 과도한 양의 조영제가 주입되는 문제점이 있었다. 또한, 엑스선 영상만으로는 혈관의 깊이 및 넓이를 정확하게 알 수 없고, 병변의 정확한 위치를 파악하기 어려운 문제점도 있었다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 혈관 조영검사 장치에 광간섭 단층 촬영 기능을 결합함으로써 상기와 같은 문제점들을 해결하고자 한다.
광 프로브(21)는 광간섭 단층 촬영(Optical Coherence Tomography, 이하 OCT)을 수행하여 OCT 영상을 획득하기 위한 구성이다. OCT란 대상체에 측정광을 조사하여 대상체로부터 반사되는 측정광과 기준광과의 간섭(interference) 현상을 이용하여 대상체의 내부 구조를 촬영하는 기술이다. 즉, 광 프로브(21)가 혈관 내부에 광을 조사하여 혈관 내부의 영상을 얻을 수 있다.
한편, 광 프로브(21)는 카테터(10)와 일체형으로 제작되거나, 또는 카테터(10)의 이동 경로를 가이딩(guiding)하는 가이드 와이어(guide wire, 미도시)와 일체형으로 제작될 수 있다. 또는, 광 프로브(21)는 카테터(10) 또는 가이드 와이어와 분리형으로 제작될 수도 있다.
광 프로브(21)는 카테터(10) 또는 가이드 와이어와 일체형으로 제작되었는지 여부와 상관 없이 항상 카테터(10)에 근접한 위치에서 혈관 내부에 광을 조사함으로써 카테터(10)의 주변에 대한 OCT 영상을 얻을 수 있도록 한다. 이때, 본 실시예에서는 광 프로브(21)가 3차원 OCT 영상을 획득하는 것으로 가정하지만, 본 발명의 권리범위는 반드시 이에 한정되지는 않는다.
이와 같이 광 프로브(21)를 이용하여 카테터(10)의 주변에 대한 3차원 OCT 영상을 획득함으로써 실시간으로 카테터(10)의 이동 경로를 제어할 수 있을 뿐만 아니라, OCT 영상으로부터 병변의 정확한 위치 및 상태를 파악할 수 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 조영검사 장치의 동작을 자세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 조영검사 장치의 카테터(10)가 혈관에 삽입된 상태를 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 혈관 내강(vessel lumen)(210)에 카테터(10)가 삽입되었다. 카테터(10)에 결합된 광 프로브(21)는 혈관 내부에 광을 조사한다. 본체(100)에 포함된 3차원 OCT 영상 획득부(111)는 광 프로브(21)를 통해 혈관 내부에 대한 3차원 OCT 영상을 획득할 수 있다. 3차원 OCT 영상 획득부(111)에서 혈관 내부에 대한 3차원 OCT 영상을 획득하면, 영상 해석부(130)는 3차원 OCT 영상을 해석하여 혈관 내 병변의 위치 및 상태를 파악하고, 혈관의 구조를 파악할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 곁가지(side branch) 혈관들(211, 212)의 구조를 파악할 수도 있다.
카테터(10)는 혈관을 따라 이동할 수 있는데 혈관에 손상을 최소화하면서 카테터(10)를 관심 영역으로 이동시키기 위해서는 혈관의 구조 및 혈관 내에서의 카테터(10)의 위치를 정확하게 파악하는 것이 중요하다. 따라서, 일단 카테터(10)가 혈관에 삽입되면 혈관 내부에 조영제를 주입하고, 엑스선 촬영을 수행한다. 혈관에 조영제 주입 후 엑스선 촬영하여 얻은 영상을 도 3에 도시하였다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 조영검사 장치에서 획득한 엑스선 영상을 도시한 도면이다. 즉, 도 1의 엑스선 영상 획득부(112)에서 획득한 엑스선 영상이다. 도 3을 참조하면, 엑스선 영상(300)에서 조영제가 주입된 혈관(310, 311, 312)은 식별 가능하게 나타난다. 이와 같은 엑스선 영상을 통해 혈관의 구조를 파악할 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따르면 엑스선 촬영은 카테터(10)가 혈관에 삽입된 초기에 한 번 수행되고 상당한 시간적 간격을 가진 후에 다시 수행되므로, 이후에 혈관 내에서 이동하는 카테터(10)의 위치를 파악하기 위해서는 3차원 OCT 영상을 이용해야 한다. 3차원 OCT 영상을 이용하여 카테터(10)의 위치를 파악하는 방법은 아래에서 도 4를 함께 참조하여 자세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 조영검사 장치에서 획득한 3차원 OCT 영상을 도시한 도면이다. 즉, 도 1의 3차원 OCT 영상 획득부(111)에서 획득한 3차원 OCT 영상이다. 도 4를 참조하면, 3차원 OCT 영상(400)은 혈관의 두께 방향 단면에 대한 영상들(410, 420) 및 혈관의 길이 방향 단면에 대한 영상(430)을 포함하고 있다.
먼저 혈관의 두께 방향 단면에 대한 영상(410)을 보면 혈관의 외측벽(411) 및 내측벽(412)을 식별할 수 있고, 병변(413)을 확인할 수 있다. 마찬가지로 혈관의 두께 방향 단면에 대한 다른 영상(420)을 보면 혈관의 외측벽(421) 및 내측벽(422)를 식별할 수 있고, 병변(423)을 확인할 수 있다. 각각의 영상에 표시된 문자(A, B)는 각 영상의 위치를 혈관의 길이 방향 단면에 대한 영상(430)에서 확인하기 위한 것이다.
혈관의 길이 방향 단면에 대한 영상(430)을 보면 혈관의 외측벽(432) 및 내측벽(433)을 확인할 수 있고, 상기의 두 영상들(410, 420)이 각각 촬영된 위치를 나타내는 문자가 표시되었다.
이와 같이, 혈관 내부에 대한 3차원 OCT 영상(400)을 이용함으로써 혈관 내부의 병변의 위치 및 상태에 대한 보다 정확한 진단이 가능하다.
한편, 도 1의 카테터 위치 파악부(120)는 3차원 OCT 영상 획득부(111)에서 획득한 도 4의 3차원 OCT 영상(400)과 엑스선 영상 획득부(112)에서 획득한 도 3의 엑스선 영상(300)을 이용하여 카테터(10)의 위치를 파악할 수 있다. 자세하게는, 카터테 위치 파악부(120)의 영상 정합부(121)는 3차원 OCT 영상(400)과 엑스선 영상(300) 각각에 나타난 혈관의 형태(shape)를 비교함으로써 두 영상을 정합(matching)한다. 다시 말해, 영상 정합부(121)는 3차원 OCT 영상(400)에 나타난 혈관에 대응되는 영역을 엑스선 영상(300)에서 찾는다.
구체적인 예로, 영상 정합부(121)는 3차원 OCT 영상(400)에 나타난 혈관의 일부 영역(431)에서의 혈관의 경계 패턴(boudary pattern)과 일치하는 부분을 엑스선 영상(300)에서 찾을 수 있다. 도 3을 참조하면, 3차원 OCT 영상(400)에 나타난 혈관의 경계 패턴과 일치하는 영역(331)을 표시하였다.
영상 정합부(121)에 의해 두 영상이 정합되었으면 카테터 위치 파악부(120)의 위치 대응부(122)는 3차원 OCT 영상(400)에서의 카테터(10)의 위치를 엑스선 영상(300)에 나타난 혈관에 대응시킨다. 도 4의 3차원 OCT 영상(400)에서 영역(431)에 카테터(10)가 위치하고 있다면, 도 3의 엑스선 영상(300)의 영역(331)이 카테터(10)의 위치에 대응됨을 알 수 있다.
한편, 영상 정합부(121)는 3차원 OCT 영상(400)과 엑스선 영상(300)의 정합을 수행함에 있어서 혈관의 경계 패턴을 비교하는 방법 이외에도 혈관의 기울기 및 굽은 정도 등의 특성을 비교하는 등 다양한 방법을 이용할 수 있다.
또한, 영상 정합부(121)는 두 영상에 나타난 혈관을 여러 부분으로 분할(segmentation)한 뒤, 분할된 부분들을 서로 비교하여 두 영상을 정합할 수도 있다.
이와 같이 카테터 위치 파악부(120)가 카테터(10)의 위치를 파악하고, 영상 해석부(130)가 혈관 내 병변의 위치 및 상태 등을 파악하였으면 영상 표시부(140)는 파악된 내용들을 엑스선 영상상에 표시하여 출력할 수 있다. 즉, 엑스선 영상 획득부(112)에서 획득한 엑스선 영상에 카테터(10)의 위치, 병변의 위치 및 상태 등을 표시하여 출력할 수 있다.
도 5 내지 도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 조영검사 장치에서 출력하는 영상들을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 영상 표시부(140)는 엑스선 영상(500)에 나타난 혈관에서 현재 카테터(10)가 삽입되어 있는 영역(531)까지는 다른 혈관 부분과 색상을 달리하여 표시할 수 있다. 즉, 도 5의 엑스선 영상(500)에서 카테터(10)는 현재 진하게 칠해진 부분까지 진입했음을 나타내고 있다.
카테터(10)의 위치를 색상으로 표시함과 함께 영상 해석부(130)에서 파악한 병변의 위치를 각각 문자로 표시할 수 있다. 도 5에 표시된 A 및 B는 각각 도 4의 3차원 OCT 영상(400)에서 확인된 병변들의 위치를 의미한다.
도 6을 참조하면, 영상 표시부(140)는 엑스선 영상(600)에 나타난 혈관에서 현재 카테터(10)가 삽입되어 있는 영역(631)까지는 다른 혈관 부분과 색상을 달리하여 표시할 수 있다. 즉, 도 6의 엑스선 영상(600)에서 카테터(10)는 현재 진하게 칠해진 부분까지 진입했음을 나타내고 있다.
카테터(10)의 위치를 색상으로 표시함과 함께 영상 해석부(130)에서 파악한 병변의 위치를 색상으로 표시할 수 있다. 즉, 각각 병변에 대응되는 포인트들(632, 633)을 병변의 상하 위치에 따라 다른 색상으로 표시할 수 있다. 2D인 엑스선 영상(600)에서 병변의 좌우 위치는 포인트들(632, 633)의 위치로 파악이 가능하지만 상하 위치는 알 수 없으므로 예를 들어, 상측에 위치한 병변의 경우 빨간색으로 표시하고, 하측에 위치한 병변의 경우 파란색으로 표시하는 것과 같은 방법으로 병변의 정확한 위치를 나타낼 수 있다.
도 7을 참조하면, 영상 표시부(140)는 엑스선 영상(700)에 나타난 혈관에서 현재 카테터(10)가 위치한 영역(731)에는 3차원 OCT 영상 획득부(111)에서 획득한 OCT 영상 중 혈관의 길이 방향 단면에 대한 OCT 영상을 표시할 수도 있다. 이와 같이 엑스선 영상(700)에서 현재 카테터(10)의 위치에 대응되는 영역(731)에 실제 OCT 촬영 영상(732)을 오버레이(overlay)함으로써 카테터(10)의 위치를 표시함과 동시에 해당 위치에 대한 정밀한 OCT 영상을 제공할 수 있다.
한편, 획득한 엑스선 영상의 영역 밖으로 카테터(10)가 이동하게 되면 카테터(10)가 이동한 영역에 조영제를 주입하고, 엑스선 영상 획득부(112)는 이동한 영역에 대한 엑스선 영상을 새롭게 획득할 수 있다. 새롭게 획득한 엑스선 영상에서의 카테터(10)의 위치 파악, 병변의 위치 및 상태 등의 파악은 상기 살펴본 방법과 유사하게 수행할 수 있다.
또한, 카테터(10)의 이동을 제어하는 기계식 회전 액츄에이터(mechanical rotary actuator)를 이용하여 카테터(10)가 이동한 거리를 측정할 수 있고, 이동에 소요된 시간을 측정하면 카테터(10)의 이동 속도를 산출할 수 있으므로 효과적으로 카테터(10)의 이동 경로를 제어할 수 있다.
이와 같이, 카테터의 주변 혈관 내부에 대한 3차원 OCT 영상을 촬영하고, 촬영된 3차원 OCT 영상을 혈관에 대한 엑스선 영상과 정합함으로써 혈관 내 카테터의 위치를 파악할 수 있다. 따라서, 관심 영역에 대하여 한 번의 엑스선 촬영만을 수행한 뒤 이후에는 3차원 OCT 영상을 촬영하면서 카테터의 이동 경로를 제어하고, 이를 촬영된 엑스선 영상에 표시할 수 있다.
또한, 촬영된 3차원 OCT 영상을 이용하여 정확한 병변의 위치를 파악하고, 이를 엑스선 영상에 표시할 수도 있다.
또한, 실시간으로 카테터의 위치 정보 및 혈관의 조직 정보를 얻고 이에 기초하여 카테터의 이동 경로를 제어함으로써 혈관 벽이나 조직이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 광간섭 단층 촬영을 이용한 혈관 카테터의 경로 제어 방법을 설명하기 위한 순서도들이다.
도 8을 참조하면, S801 단계에서 카테터를 피검체의 혈관에 삽입한다. 카테터가 혈관에 삽입되면 S802 단계에서는 혈관 내부에 카테터를 통해 조영제를 주입하고 혈관에 대한 엑스선 영상을 촬영한다. 촬영된 엑스선 영상으로부터 혈관의 구조를 파악할 수 있다. S803 단계에서는 카테터를 이동시켜가며 카테터 주변에 대한 3차원 OCT 영상을 획득한다. 자세하게는 혈관의 두께 방향 단면에 대한 OCT 영상과 길이 방향 단면에 대한 OCT 영상을 획득할 수 있다. 획득한 3차원 OCT 영상의 예는 도 4에 도시되었다.
엑스선 영상과 3차원 OCT 영상을 모두 획득하였으면, S804 단계에서는 3차원 OCT 영상과 엑스선 영상을 이용하여 카테터의 위치를 파악한다. 두 영상을 이용하여 카테터의 위치를 파악하는 자세한 내용은 아래에서 도 9을 참조하여 설명한다. 카테터의 위치가 파악되었으면 S805 단계에서는 파악된 카테터의 위치를 엑스선 영상에 표시한다. 그리고 마지막으로 S806 단계에서는 엑스선 영상에 표시된 카테터의 위치에 기초하여 카테터의 이후 이동 경로를 제어한다.
도 9를 참조하면, S901 단계에서 카테터를 피검체의 혈관에 삽입한다. 카테터가 혈관에 삽입되면 S902 단계에서는 혈관 내부에 카테터를 통해 조영제를 주입하고 혈관에 대한 엑스선 영상을 촬영한다. 촬영된 엑스선 영상으로부터 혈관의 구조를 파악할 수 있다. S903 단계에서는 카테터를 이동시켜가며 카테터 주변에 대한 3차원 OCT 영상을 획득한다. 자세하게는 혈관의 두께 방향 단면에 대한 OCT 영상과 길이 방향 단면에 대한 OCT 영상을 획득할 수 있다. 획득한 3차원 OCT 영상의 예는 도 4에 도시되었다.
엑스선 영상과 3차원 OCT 영상을 모두 획득하였으면, S904 단계에서는 3차원 OCT 영상과 엑스선 영상 각각에 나타난 혈관의 형태를 비교하여 두 영상의 정합을 수행한다. 구체적으로, 두 영상 각각에 나타난 혈관의 경계 패턴을 비교하거나, 혈관의 기울기 및 굽은 정도 등의 특성을 비교하는 방식으로 서로 대응되는 부분을 찾을 수 있다. 두 영상이 정합되었으면 S905 단계에서는 3차원 OCT 영상에서의 카테터의 위치를 엑스선 영상에 나타난 혈관에 대응시켜 카테터의 위치를 파악한다.
카테터의 위치가 파악되었으면 S906 단계에서는 파악된 카테터의 위치를 엑스선 영상에 표시한다. 그리고 마지막으로 S907 단계에서는 엑스선 영상에 표시된 카테터의 위치에 기초하여 카테터의 이후 이동 경로를 제어한다.
도 10을 참조하면, S1001 단계에서 카테터를 피검체의 혈관에 삽입한다. 카테터가 혈관에 삽입되면 S1002 단계에서는 혈관 내부에 카테터를 통해 조영제를 주입하고 혈관에 대한 엑스선 영상을 촬영한다. 촬영된 엑스선 영상으로부터 혈관의 구조를 파악할 수 있다. S1003 단계에서는 카테터를 이동시켜가며 카테터 주변에 대한 3차원 OCT 영상을 획득한다. 자세하게는 혈관의 두께 방향 단면에 대한 OCT 영상과 길이 방향 단면에 대한 OCT 영상을 획득할 수 있다. 획득한 3차원 OCT 영상의 예는 도 4에 도시되었다.
엑스선 영상과 3차원 OCT 영상을 모두 획득하였으면, S1004 단계에서는 3차원 OCT 영상과 엑스선 영상을 이용하여 카테터의 위치를 파악한다. 두 영상을 이용하여 카테터의 위치를 파악하는 자세한 내용은 상기 도 9에 대한 설명 부분을 참조한다.
S1005 단계에서는 3차원 OCT 영상으로부터 혈관 내 병변의 위치 및 상태를 파악한다. 따라서, 정확한 병변의 위치 및 상태를 파악할 수 있다.
카테터의 위치와, 병변의 위치 및 상태를 파악하였으면 S1006 단계에서 이를 엑스선 영상에 표시한다. 이때, 카테터의 위치는 색상을 달리하여 표시할 수도 있고, 병변의 위치 및 상태는 문자 또는 색상을 이용하여 다양하게 표시할 수 있다.
마지막으로 S1007 단계에서는 표시된 카테터의 위치에 기초하여 카테터의 이동 경로를 제어한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
10: 카테터 20: 광 파이버
21: 광 프로브 30: 케이블
40: 조영제 공급부 100: 혈관 조영검사 장치
110: 영상 획득부 111: 3차원 OCT 영상 획득부
112: 엑스선 영상 획득부 120: 카테터 위치 파악부
121: 영상 정합부 122: 위치 대응부
130: 영상 해석부 140: 영상 표시부

Claims (20)

  1. 광간섭 단층 촬영을 이용한 혈관 카테터 경로 제어 방법에 있어서,
    카테터를 피검체의 혈관에 삽입하는 단계;
    상기 혈관에 조영제를 주입하고 엑스선 영상을 촬영하는 단계;
    상기 카테터를 이동시켜가며 상기 카테터의 주변에 대한 3차원 OCT(Optical Coherence Tomography) 영상을 획득하는 단계;
    상기 3차원 OCT 영상과 상기 엑스선 영상을 이용하여 상기 혈관 내 카테터의 위치를 파악하는 단계;
    상기 파악된 카테터의 위치를 상기 엑스선 영상에 표시하는 단계; 및
    상기 표시된 위치에 기초하여 상기 카테터의 이동 경로를 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카테터의 위치를 파악하는 단계는,
    상기 3차원 OCT 영상과 상기 엑스선 영상 각각에 나타난 혈관의 형태(shape)를 비교하여 상기 두 영상을 정합(matching)하는 단계; 및
    상기 3차원 OCT 영상에서의 상기 카테터의 위치를 상기 엑스선 영상에 나타난 혈관에 대응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 두 영상을 정합하는 단계는 상기 3차원 OCT 영상과 상기 엑스선 영상에 나타난 혈관의 경계 패턴(boundary pattern)을 비교하여 상기 두 영상을 정합하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 두 영상을 정합하는 단계는 상기 3차원 OCT 영상과 상기 엑스선 영상에 나타난 혈관의 기울기 및 굽은 정도를 비교하여 상기 두 영상을 정합하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 두 영상을 정합하는 단계는 상기 두 영상에 나타난 혈관을 여러 부분으로 분할(segmentation)한 뒤, 상기 분할된 부분들을 비교하여 상기 두 영상을 정합하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 3차원 OCT 영상은 지속적인 시간대의 3차원 OCT 영상으로 이루어진 혈관 이미지 또는 혈관 이미지를 한 방향으로 자른 단면을 보여주는 OCT 영상인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 획득한 3차원 OCT 영상을 이용하여 혈관 내 병변의 위치 및 상태를 파악하고, 상기 파악된 병변의 위치 및 상태를 상기 엑스선 영상에 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 카테터가 상기 엑스선 영상의 영역 밖으로 이동하는 경우,
    상기 카테터가 이동된 영역의 혈관에 조영제를 주입하고 엑스선 영상을 촬영하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서
    상기 카테터가 이동한 거리 및 시간을 측정하고, 측정된 거리 및 시간에 기초하여 상기 카테터의 이동 속도를 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서
    상기 엑스선 영상에 표시하는 단계는 상기 획득한 3차원 OCT 영상을 상기 파악된 카테터의 위치에 표시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제10항 중의 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
  12. 혈관 조영검사 장치에 있어서,
    피검체의 혈관에 삽입되는 카테터;
    상기 카테터의 주변에 대한 3차원 OCT(Optical Coherence Tomography) 영상을 촬영하기 위한 광 프로브;
    조영제가 주입된 상기 피검체의 혈관에 대한 엑스선 영상을 획득하는 엑스선 영상 획득부;
    상기 카테터가 이동함에 따라 상기 광 프로브를 이용하여 3차원 OCT 영상을 획득하는 3차원 OCT 영상 획득부;
    상기 엑스선 영상 획득부에서 획득한 엑스선 영상과 상기 3차원 OCT 영상 획득부에서 획득한 3차원 OCT 영상을 이용하여 상기 혈관 내 카테터의 위치를 파악하는 카테터 위치 파악부; 및
    상기 파악된 카테터의 위치를 상기 엑스선 영상에 표시하는 영상 표시부를 포함하는 혈관 조영검사 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 카테터 위치 파악부는,
    상기 3차원 OCT 영상과 상기 엑스선 영상 각각에 나타난 혈관의 형태(shape)를 비교하여 상기 두 영상을 정합(matching)하는 영상 정합부; 및
    상기 3차원 OCT 영상에서의 상기 카테터의 위치를 상기 엑스선 영상에 나타난 혈관에 대응시키는 위치 대응부를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 조영검사 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 영상 정합부는 상기 3차원 OCT 영상과 상기 엑스선 영상에 나타난 혈관의 경계 패턴(boundary pattern)을 비교하여 상기 두 영상을 정합하는 것을 특징으로 하는 혈관 조영검사 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 영상 정합부는 상기 3차원 OCT 영상과 상기 엑스선 영상에 나타난 혈관의 기울기 및 굽은 정도를 비교하여 상기 두 영상을 정합하는 것을 특징으로 하는 혈관 조영검사 장치.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 영상 정합부는 상기 두 영상에 나타난 혈관을 여러 부분으로 분할(segmentation)한 뒤, 상기 분할된 부분들을 비교하여 상기 두 영상을 정합하는 것을 특징으로 하는 혈관 조영검사 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 3차원 OCT 영상은 지속적인 시간대의 3차원 OCT 영상으로 이루어진 혈관 이미지 또는 혈관 이미지를 한 방향으로 자른 단면을 보여주는 OCT 영상인 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 3차원 OCT 영상 획득부가 획득한 3차원 OCT 영상을 이용하여 혈관 내 병변의 위치 및 상태를 파악하기 위한 영상 해석부를 더 포함하고,
    상기 영상 표시부는 상기 영상 해석부가 파악한 병변의 위치 및 상태를 상기 엑스선 영상에 표시하는 것을 특징으로 하는 혈관 조영검사 장치.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 카테터가 상기 엑스선 영상 획득부가 획득한 엑스선 영상의 영역 밖으로 이동하는 경우,
    상기 엑스선 영상 획득부는 상기 카테터가 이동한 영역에 대한 엑스선 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 혈관 조영검사 장치.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 영상 표시부는 상기 3차원 OCT 영상 획득부가 획득하는 3차원 OCT 영상을 상기 파악된 카테터의 위치에 표시하는 것을 특징으로 하는 혈관 조영검사 장치.
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