KR20160086192A - 로터 중심 추적 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 로터 중심 추적 장치 및 방법에 관한 것으로서, 환자 심장의 전기 생리학적 모델을 생성하는 모델링부, 상기 모델링부가 생성한 환자 심장의 전기 생리학적 모델에 회전하면서 파형 단절을 일으키는 활동 전위인 로터를 가상으로 생성하는 가상 로터 생성부 및 상기 가상 로터 생성부가 생성한 로터의 중심을 추적하는 로터 중심 추적부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 고주파 전극도자 절제술을 수행하는 시술 부위를 결정하는데 이용되는 로터를 가상으로 생성시키고, 그 중심의 위치를 추적할 수 있으므로, 임상적으로 확인이 용이하지 않은 로터의 특성을 파악할 수 있으며, 가상으로 생성한 로터의 중심의 위치를 추적하여 고주파 전극도자 절제술의 시술 부위를 결정할 수 있는 효과가 있다.

Description

로터 중심 추적 장치 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ROTOR CENTER TRACKING}
본 발명은 로터 중심 추적 장치 및 방법에 관한 것으로서, 부정맥을 유발하는 원인의 하나로 알려진 로터의 중심을 추적하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
부정맥(Arrhythmia)이란 심장에서 전기 자극이 잘 만들어지지 못하거나 자극의 전달이 제대로 이루어지지 않음으로 인해 규칙적인 수축이 계속되지 못하여 심장 박동이 비정상적으로 빨라지거나 늦어지거나 혹은 불규칙해지는 증상을 의미하며, 급사나 뇌줄중의 원인을 제공한다. 이러한 부정맥 중에서 심방세동은 가장 흔한 난치성 질병으로 우리나라 전체 인구의 약 1.6%가 심방세동을 가지고 있는 것으로 추정되고 있으며, 60세 이상의 고령층뿐만 아니라 최근에는 젊은 연령층에도 많이 발생하고 있고, 가족력이 있는 경우도 드물지 않게 발견된다.
심방세동의 특징은 환자가 증상을 느끼지 못하는 경우가 약 20%에 달하기 때문에 증상 없이 지내던 사람이 심방세동으로 병발된 뇌졸중으로 쓰러지는 경우가 비일비재하다. 하지만, 최근에는 진일보한 의학기술의 발달로 심방세동의 조기 발견이 가능해졌으며, 이를 통해 근본적인 치료가 가능하고 치료 성공률도 매우 높아지고 있다.
이러한 심방세동의 치료는 크게 세 가지로 나눌 수 있는바, 첫 번째는 뇌경색을 예방하는 항혈전 치료, 두 번째는 맥박이 빨라지지 않도록 조절해 증상을 완화시키는 치료, 세 번째는 심방세동을 없애고 정상 맥박을 유지시키는 치료이다. 이 중에 세 번째 치료는 가장 근본적인 치료로서 항부정맥제의 낮은 효율과 부작용의 위험을 극복하기 위한 고주파 전극도자 절제술을 이용하고 있다. 고주파 전극도자 절제술은 절개나 전신마취 없이 다리 혈관에 3.5mm 직경의 가는 전극을 넣어 심장까지 접근시켜 고주파 에너지로 조직에 화상을 입히거나 냉동요법으로 조직을 손상시켜, 심방세동이 나타나는 부위를 근본적으로 없애는 시술로써 완치율이 85 내지 90%에 달하고, 회복이 빨라 시술 다음날부터 정상적으로 활동이 가능하다는 장점이 있다. 하지만, 환자의 심장 조직을 손상시켜 심장의 전기활동이 정상적으로 이루어질 수 있도록 시술하기 때문에 손상된 심장 조직이 쉽게 재생되지 않는다는 문제점도 존재한다. 따라서 고주파 전극도자 절제술을 수행하는 시술 부위는 매우 신중하게 선택되어야 한다.
본 발명은 부정맥 유발 원인인 로터(Rotor)를 가상으로 생성시키고 이를 추적할 수 있는 장치 및 방법을 제안하여 고주파 전극도자 절제술을 수행하는 시술 부위를 결정하는데 이바지하고자 한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0036588호(2013.04.12)
본 발명은 고주파 전극도자 절제술을 수행하는 시술 부위를 결정하는데 이용되는 로터를 가상으로 생성시키고, 그 중심의 위치를 추적할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
한편, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 도출될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 로터 중심 추적 장치는, 환자 심장의 전기 생리학적 모델을 생성하는 모델링부, 상기 모델링부가 생성한 환자 심장의 전기 생리학적 모델에 회전하면서 파형 단절을 일으키는 활동 전위인 로터를 가상으로 생성하는 가상 로터 생성부 및 상기 가상 로터 생성부가 생성한 로터의 중심을 추적하는 로터 중심 추적부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 고주파 전극도자 절제술을 수행하는 시술 부위를 결정하는데 이용되는 로터를 가상으로 생성시키고, 그 중심의 위치를 추적할 수 있으므로, 임상적으로 확인이 용이하지 않은 로터의 특성을 파악할 수 있으며, 가상으로 생성한 로터의 중심의 위치를 추적하여 고주파 전극도자 절제술의 시술 부위를 결정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 가상 로터 생성부는, 상기 모델링부가 생성한 환자 심장의 전기 생리학적 모델에 유입되는 이온 전류의 양을 조절하여 로터를 가상 생성할 수 있으며, 가상 로터 생성부가 양을 조절하는 이온 전류는, INa , Ito, ICa ,L, IKur , IK1 , INaCa(max), Iup (max) 전류이고, INa 전류의 양을 10%, Ito 전류의 양을 70%, ICa ,L 전류의 양을 50%, IKur 전류의 양을 50% 감소시키고, IK1 전류의 양을 100%, INaCa (max) 전류의 양을 40%, Iup (max) 전류의 양을 25% 증가시킴으로써 로터를 가상 생성할 수 있다.
아울러, 상기 로터 중심 추적부는, 소정 시간 간격을 기준으로 위상 특이점을 탐지한 후, 상기 시간 간격에 따라 찾은 위상 특이점의 위치 변화가 소정 조건을 만족하는 경우의 전위 파동을 기준으로 로터의 중심을 추적할 수 잇으며, 위상 특이점은, 위상 분포도에서 위상 결정이 되지 않는 점일 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 로터 중심 추적 방법은 로터 중심 추적부에 의해 수행되는 (a) 제N 시간(N은 양수)에 탐지한 하나 이상의 위상 특이점 중에서 어느 하나를 초기 기준 위상 특이점으로 설정하고 위치를 시간과 함께 저장하는 단계, (b) 제N+1 시간에 탐지한 하나 이상의 위상 특이점 중에서 상기 설정한 초기 기준 위상 특이점의 위치로부터 가장 가까운 거리에 위치한 위상 특이점을 제N+1 기준 위상 특이점으로 설정하고 위치를 시간과 함께 저장하는 단계, (c) 상기 N+1을 새로운 N으로 설정하고, 상기 (b)단계를 N이 K(N=K, K는 양수)가 될 때까지 반복하는 단계 및 (d) 상기 N=K인 경우까지 반복하면서 위치와 시간을 저장한 모든 기준 위상 특이점들의 위치가 전위 파동 파장의 1/2에 해당하는 거리를 지나는 동안 상기 (a)단계에서 설정한 초기 기준 위상 특이점의 위치에 가까워지는지 판단하는 단계를 포함하며, 상기 (d)단계 이후에, (e-1) 상기 (d)단계의 판단 결과, 초기 기준 위상 특이점의 위치에 가까워지지 않는 하나 이상의 기준 위상 특이점이 탐지된 경우, 상기 초기 기준 위상 특이점은 로터 중심에 해당하지 않는다고 확정하는 단계와 (e-2) 상기 (d)단계의 판단 결과, 모든 기준 위상 특이점들이 초기 기준 위상 특이점의 위치에 가까워지거나 또는 멀어지다가 다시 가까워지는 경우, 가장 멀리 위치한 기준 위상 특이점의 위치를 저장하고, 이러한 기준 위상 특이점이 2개 이상이 탐지될 때마다 상기 기준 위상 특이점들의 평균 위치를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 (e-2)단계 이후에, (f) 상기 평균 위치를 산출한 2개 이상의 기준 위상 특이점들이 탐지된 이후에 상기 (d)단계의 기준 위상 특이점들의 위치가 전위 파동 파장의 1/4에 해당하는 거리를 지나는 동안 상기 평균 위치에 가까워지는지 판단하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 (f)단계 이후에, (g-1) 상기 (f)단계의 판단 결과, 상기 평균 위치에 가까워지지 않는 하나 이상의 기준 위상 특이점이 탐지된 경우, 추적을 종료하는 단계와 (g-2) 상기 (f)단계의 판단 결과, 모든 기준 위상 특이점들의 위치가 상기 평균 위치에 가까워지고, 상기 K가 5이상이라면, 상기 기준 위상 특이점들은 로터 중심의 궤적이라고 확정하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 마지막으로 상기 (g-2) 단계 이후에, (h) 상기 (g-2)단계에서 로터 중심의 궤적이라 판단된 기준 위상 특이점들을 제외하고, 상기 (a)단계로 회귀하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
한편, 로터 중심 추적부는, 주기적으로 위상 특이점을 탐지하며, 상기 제N+1 시간은, 상기 제N 시간 바로 이후에 돌아오는 주기일 수 있다.
본 발명에 따르면, 고주파 전극도자 절제술을 수행하는 시술 부위를 결정하는데 이용되는 로터를 가상으로 생성시키고, 그 중심의 위치를 추적할 수 있으므로, 임상적으로 확인이 용이하지 않은 로터의 특성을 파악할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 가상으로 생성한 로터의 중심의 위치를 추적하여 고주파 전극도자 절제술의 시술 부위를 결정할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 도출될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로터 중심 추적 장치의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 일반적인 로터의 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 위상 분포도에서 위상 특이점을 표시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 로터 중심 추적 방법의 순서도를 나타낸 도면이다.
도 5는 초기 기준 위상 특이점을 표시한 도면이다.
도 6은 도 5의 도면에서 제N+1 기준 위상 특이점을 표시한 도면이다.
도 7은 도 6의 도면에서 새로운 제N+1 기준 위상 특이점을 표시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않으며, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있으며, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형의 표현'으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭하는 표현이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로터 중심 추적 장치(100)의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
로터 중심 추적 장치(100)는 모델링부(10), 가상 로터 생성부(20) 및 로터 중심 추적부(30)를 포함한다.
로터(Rotor)는 부정맥을 유발하는 원인의 하나로 알려진 것으로써, 심장의 전기 생리학적 모델에서 회전하면서 파형 단절을 일으키는 회오리 모양의 형상을 의미한다. 도 2를 참조하면 일반적인 로터의 형상을 확인할 수 있으며, 로터는 그 중심을 기준으로 지속적으로 회전하며 이동하는 특성을 갖는다.
모델링부(10)는 환자 심장의 전기 생리학적 모델을 생성한다. 심장의 전기 생리학적 모델은 심장 세포 내의 이온통로를 통한 전류 모델인 이온 전류 모델과 세포내의 전위 파동 확산 모델인 세포 내 모델, 그리고 세포 외에서의 전위 파동 확산 모델인 세포 외 모델을 포함하며, 이를 통해, 도 3에 도시된 것과 같은 심장 전위 파동의 공간적 분포와 시간적 분포의 구현이 가능하다. 따라서 환자 심장의 전기 생리학적 모델을 생성하는 모델링부(10)는 환자 심장에 대한 이온 전류 모델, 세포 내 모델, 세포 외 모델을 생성하고, 이를 통해 심장 전위 파동의 공간적 분포와 시간적 분포를 구현할 수 있도록 설계된 상용화된 프로그래밍 언어를 포함한다.
가상 로터 생성부(20)는 모델링부(10)가 생성한 환자 심장의 전기 생리학적 모델에 로터를 가상으로 생성한다. 구체적으로 환자 심장의 전기 생리학적 모델에 유입되는 이온 전류의 양을 조절하여 로터를 가상으로 생성한다. 여기서 양이 조절되는 이온 전류는 INa 전류, Ito 전류, ICa ,L 전류, IKur 전류, IK1 전류, INaCa (max) 전류, Iup(max) 전류이며, 매시간 변화하는 이온 전류의 기본 전류량을 기준으로 INa 전류의 양을 10%, Ito 전류의 양을 70%, ICa ,L 전류의 양을 50%, IKur 전류의 양을 50% 감소시키고, IK1 전류의 양을 100%, INaCa (max) 전류의 양을 40%, Iup (max) 전류의 양을 25% 증가시킴으로써 로터를 가상으로 생성할 수 있다. 한편, 매시간 변화하며 유입되는 이온 전류의 기본 전류량은 각각 하기 수학식과 같으며, 이를 기준으로 이온 전류의 양을 조절한다.(단, INaCa (max) 전류는 1,600pA/pF, Iup (max) 전류는 0.005mM/ms에 따른다.)
Figure pat00001
여기서, gNa는 상수, m은 INa 전류에 대한 활성화 변수, h는 INa 전류에 대한 빠른 비활성화 변수, j는 INa 전류에 대한 느린 활성화 변수, V는 전압, ENa는 나트륨이온의 평형 전위이다.
Figure pat00002
여기서, gto는 상수, oa는 Ito 전류에 대한 활성화 변수, oi는 Ito 전류에 대한 비활성화 변수, V는 전압, EK는 칼륨이온의 평형 전위이다.
Figure pat00003
여기서, gCa ,L은 상수, d는 ICa ,L 전류에 대한 활성화 변수, f는 전압에 의존하는 ICa ,L 전류에 대한 비활성화 변수, fCa는 칼슘이온에 의존하는 ICa ,L 전류에 대한 비활성화 변수, V는 전압이다.
Figure pat00004
여기서, gKur은 상수, Ua는 IKur 전류에 대한 활성화 변수, Ui는 IKur 전류에 대한 비활성화 변수, V는 전압, EK는 칼륨이온의 평형 전위이다.
여기서, gK1은 상수, V는 전압, EK는 칼륨이온의 평형 전위이다.
상기 설명한 매 시간 변화하는 이온 전류의 기본 전류량에 대하여, 고정된 값을 갖는 INaCa (max) 전류 및 Iup (max) 전류의 양과 수학식 1 내지 5는 공지된 논문인 Courtemanche M, Ramirez RJ, Nattel S. Ionic mechanisms underlying human atrial action potential properties: insights from a mathematical model. J. Physiol. 275 (Heart Circ . Physiol . 44): H301-H321,1998에 기재되어 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
로터 중심 추적부(30)는 가상 로터 생성부(20)가 가상으로 생성한 로터의 중심을 추적한다. 상기 설명한 바와 같이, 로터는 그 중심을 기준으로 지속적으로 회전하며 이동하기 때문에, 고주파 전극도자 절제술을 수행하는 시술 부위를 결정하는데 이용되는 로터의 중심을 정확하게 추적하는 것은 매우 중요하다. 구체적으로 로터 중심 추적부(30)는 소정 시간 간격을 기준으로 위상 특이점을 탐지한 후, 상기 시간 간격에 따라 탐지한 위상 특이점의 위치 변화가 소정 조건을 만족하는 경우의 전위 파동을 기준으로 로터의 중심을 추적한다. 여기서 위상 특이점은 위상 분포도에서 위상 결정이 되지 않는 점을 의미하며 예를 들어, 도 3의 중심에 표시된 부분을 위상 특이점으로 볼 수 있다.
한편, 시간 간격에 따라 탐지한 위상 특이점의 위치 변화가 만족시켜야 하는 소정 조건은 제1 조건과 제2 조건을 포함하며 구체적으로는 다음과 같다. 시간 간격에 따라 탐지한 위상 특이점들은 직전에 탐지한 위상 특이점으로부터 가장 가까운 거리에 위치해야 하며, 이러한 위상 특이점들 모두의 위치가 전위 파동 파장의 1/2에 해당하는 거리를 지나는 동안 가장 먼저 탐지된 위상 특이점의 위치에 가까워져야 한다. 이를 제1 조건이라 한다. 제1 조건이 만족 되었다면, 상기 위상 특이점들 중에서 가장 먼저 탐지된 위상 특이점의 위치로부터 가장 멀리 위치한 위상 특이점들이 2개 이상 탐지될 때마다 이들의 평균 위치를 산출하고, 상기 평균 위치를 산출한 위상 특이점들이 탐지된 이후에 모든 위상 특이점들의 위치가 전위 파동 파장의 1/4에 해당하는 거리를 지나는 동안 상기 평균 위치에 가까워져야 한다. 이를 제2 조건이라 한다.
로터의 중심에 해당한다고 판단하기 위해서는 상기 설명한 제1 조건 및 제2 조건을 모두 만족시켜야 하며, 로터 중심 추적부(30)가 제1 조건 및 제2 조건에 따라 로터 중심을 추적하는 것은 시간이 연관된 소정의 단계로 이루어져 있으므로, 후술할 본 발명의 또 다른 실시 예인 로터 중심 추적 방법에서 보다 자세하게 설명하도록 하겠다.
상기 설명한 모델링부(10), 가상 로터 생성부(20) 및 로터 중심 추적부(30)를 포함하는 로터 중심 추적 장치(100)는 모델링부(10)가 환자 심장의 전기 생리학적 모델을 생성하고, 가상 로터 생성부(20)가 생성된 전기 생리학적 모델에 로터를 가상으로 생성한다. 마지막으로 로터 중심 추적부(30)가 로터가 가상으로 생성된 전기 생리학적 모델에서 제1 조건 및 제2 조건을 만족하는 로터 중심을 추적한다. 따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 로터 중심 추적 장치(100)에 의해 임상적으로 확인이 용이하지 않은 로터의 특성을 파악할 수 있으며, 가상으로 생성한 로터 중심의 위치를 추적하여 고주파 전극도자 절제술의 시술 부위를 결정할 수 있는 효과가 있다.
한편, 로터 중심 추적 장치(100)는 카테고리는 상이하지만 실질적으로 동일한 특징을 포함하는 로터 중심 추적 방법으로 구현할 수 있다. 이하, 도 5를 참조하여 자세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예인 로터 중심 추적 방법의 순서도를 나타낸 도면이다. 로터 중심 추적 방법은 상기 설명한 바와 같이 로터 중심 추적 장치(100)의 로터 중심 추적부(30)에 의해 수행된다.
우선, 로터 중심 추적부(30)가 제N 시간(N은 양수)에 탐지한 하나 이상의 위상 특이점 중에서 어느 하나를 초기 기준 위상 특이점(31)으로 설정하고 위치를 시간과 함께 저장한다(S210). 여기서 위상 특이점은 상기 설명한 바와 같이 위상 분포도에서 위상 결정이 되지 않는 점을 의미하며 예를 들어, 도 4에 표시한 가운데 부분의 위상 특이점을 초기 기준 위상 특이점(31)으로 설정할 수 있다. 한편, 초기 기준 위상 특이점(31)의 위치는 2차원 모델의 경우 X축, Y축 좌표를 저장하고, 3차원 모델의 경우 X축, Y축, Z축 좌표를 저장할 수 있으며, 시간의 경우 로터가 지속적으로 회전하며 이동하기 때문에, 초기 기준 위상 특이점(31)이 상기 저장한 위치에서 탐지된 시간을 저장할 수 있다. 아울러, 제N 시간은 초 단위, 분 단위 등 어느 것이나 자유롭게 설정 가능하나, 가능한 한 작은 단위의 시간으로 설정하여 로터 중심 추적의 가시성을 높이는 것이 바람직하다.
이후, 로터 중심 추적부(30)가 제N+1 시간에 탐지한 하나 이상의 위상 특이점 중에서 상기 설정한 초기 기준 위상 특이점(31)의 위치로부터 가장 가까운 거리에 위치한 위상 특이점을 제N+1 기준 위상 특이점(32)으로 설정하고 위치를 시간과 함께 저장한다(S220). 여기서 제N+1 시간이란 상기 S210 단계에서 위상 특이점을 탐지한 시간 바로 이후에 새로운 위상 특이점을 탐지한 시간을 의미하는 것으로써, 일정한 주기를 갖고 위상 특이점을 탐지하는 경우 제1 주기 이후에 바로 되돌아오는 제2 주기가 이에 해당한다고 볼 수 있다. 즉, +1이 반드시 시간의 단위(예를 들어 1초)를 의미하는 것은 아니다.
한편, 위상 특이점은 위상 분포도에서 위상 결정이 되지 않는 점을 의미하므로, 제N+1 시간에 탐지되는 위상 특이점이 복수 개일 수 있다. 따라서 이 경우, 로터 중심 추적부(30)는 상기 S210 단계에서 설정한 초기 기준 위상 특이점(31)의 위치로부터 가장 가까운 거리에 위치한 위상 특이점을 선택하여 제N+1 기준 위상 특이점(32)으로 설정한다. 도 6을 참조하면, 제N+1 시간에 탐지된 복수 개의 위상 특이점 중에서 초기 기준 위상 특이점(31)과 가장 가까운 거리에 위치한 위상 특이점이 제N+1 기준 위상 특이점(32)으로 설정된 것을 확인할 수 있다. 아울러, 제N+1 기준 위상 특이점(32)의 위치와 시간 저장 방법은 상기 설명한 초기 기준 위상 특이점(31)의 경우와 같다 볼 것이다.
제N+1 기준 위상 특이점(32)이 설정되었다면, N+1을 새로운 N으로 설정하고 상기 S220 단계를 N이 K(N=K, K는 양수)가 될 때까지 반복한다(S230). 이를 통해, 직전에 설정한 기준 위상 특이점과 가장 가까운 거리에 위치한 복수 개의 위상 특이점들에 대한 위치와 시간이 저장될 수 있다. 도 7을 참조하면, 도 6의 제N+1 기준 위상 특이점(32)와 가장 가까운 거리에 위치한 위상 특이점이 새로운 N+1 기준 위상 특이점이 되어 위치와 시간이 저장되는 것을 확인할 수 있다. 초기 N이 1인 경우를 예로 들면, 제1 시간의 초기 기준 위상 특이점의 위치와 시간이 저장되고, 제2 시간의 기준 위상 특이점의 위치와 시간이 저장되며, 이후에 2가 새로운 N이 되어 제3 시간의 기준 위상 특이점의 위치와 시간 그리고 N이 K가 될 때까지 반복하여 마지막엔 제K 시간의 기준 위상 특이점의 위치와 시간이 저장될 수 있다. 한편, K가 클수록 기준 위상 특이점의 개수가 많아지므로 로터 중심 추적의 신뢰성은 높아질 것이며, K는 사용자가 임의로 설정 가능할 것이다.
이후, 로터 중심 추적부(30)는 상기 S230 단계를 통해 N이 K가 될 때까지 반복하면서 위치와 시간을 저장한 모든 기준 위상 특이점들의 위치가 전위 파동 파장의 1/2에 해당하는 거리를 지나는 동안 초기 기준 위상 특이점(31)의 위치에 가까워지는지 판단한다(S240). 여기서 기준 위상 특이점들이 초기 기준 위상 특이점(31)의 위치에 가까워지는지 판단할 수 있는 것은 로터는 지속적으로 회전하면서 이동하기 때문이다. 판단 결과, 초기 기준 위상 특이점(31)의 위치에 가까워지지 않는 하나 이상의 기준 위상 특이점이 탐지된 경우, 초기 기준 위상 특이점(31)은 로터 중심에 해당하지 않는다고 확정한다(S241). 하지만, 판단 결과 모든 기준 위상 특이점들이 초기 기준 위상 특이점(31)의 위치에 가까워지거나 또는 멀어지다가 다시 가까워지는 경우라면 가장 멀리 위치한 기준 위상 특이점의 위치(이 경우 일반적으로 N이 K인 경우의 기준 위상 특이점일 것이다)를 저장하고, 이러한 기준 위상 특이점이 2개 이상 탐지될 때마다 상기 기준 위상 특이점들의 평균 위치를 산출한다(S242). 가장 멀리 위치한 기준 위상 특이점들은 초기 기준 위상 특이점(31)으로부터 가까워지거나 또는 멀어지다가 다시 가까워지는 경우 둘 중 하나에 해당할 것이므로 그 이동궤적을 통해 평균 위치를 산출할 수 있다.
상기 설명한 S210 내지 S240 단계가 본 발명의 일 실시 예에 따른 로터 중심 추적 장치(100)의 로터 중심 추적부(30)에서 설명한 위상 특이점의 위치 변화가 만족시켜야 하는 제1 조건에 해당하며, 제1 조건이 우선적으로 만족되어야 제2 조건을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다. 이하 제2 조건에 해당하는 S250 내지 S270 단계를 설명하도록 한다.
S242 단계를 통해 평균 위치를 산출한 2개 이상의 기준 위상 특이점들이 탐지된 이후에 로터 중심 추적부(30)는 상기 S240 단계에서의 기준 위상 특이점들(보다 구체적으로는 S230 단계를 반복 수행하며 위치와 시간을 저장한 기준 위상 특이점들)의 위치가 전위 파동 파장의 1/4에 해당하는 거리를 지나는 동안 상기 S242 단계에서 산출한 평균 위치에 가까워지는지 판단하며(S250), 판단 결과 상기 산출한 평균 위치에 가까워지지 않는 하나 이상의 기준 위상 특이점이 탐지된 경우 로터 중심 추적을 종료한다(S251). 하지만, 판단 결과 모든 기준 위상 특이점들의 위치가 상기 평균 위치에 가까워지고, 상기 S230 단계에서 K가 5 이상인 경우(S252), 그러한 기준 위상 특이점들을 로터 중심의 궤적이라 확정한다(S253). 여기서 K가 5 이상임을 요구하는 것은 중심을 기준으로 지속적으로 회전하며 이동하는 로터의 특성 상, 최소 5번 이상의 기준 위상 특이점들의 위치가 확보되어야 로터 중심 추적의 신뢰성을 담보할 수 있기 때문이나, 상기 S230 단계에서 설명한 바와 같이 K는 사용자가 임의로 설정 가능하며 보다 큰 숫자를 설정할 수 있음은 물론이다.
마지막으로, 로터 중심 추적부(30)는 모든 로터의 중심 궤적을 확정하였는지 판단하고(S260), 그렇지 않다면 상기 S253 단계에서 로터 중심의 궤적이라 판단한 기준 위상 특이점들을 제외하고, 상기 S210 단계로 회귀하여 로터 중심 추적 방법을 재차 수행한다(S270). 이 경우 초기 기준 위상 특이점(31) 역시 새롭게 설정될 것이며, 이후에 탐지되는 기준 위상 특이점들 역시 새롭게 설정될 것이므로, 로터 중심 추적 방법을 재차 수행하여 결정된 기준 위상 특이점들을 서로 비교함으로써 정확한 로터 중심을 추적할 수 있을 것이다.
상기 설명한 S250 내지 S270 단계가 본 발명의 일 실시 예에 따른 로터 중심 추적 장치(100)의 로터 중심 추적부(30)에서 설명한 위상 특이점의 위치 변화가 만족시켜야 하는 제2 조건에 해당하며, 제2 조건까지 만족되면 기준 위상 특이점들이 로터 중심으로 확정되어 로터 중심의 추적이 가능하다. 따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 로터 중심 추적 방법에 의해 임상적으로 확인이 용이하지 않은 로터의 특성을 파악할 수 있으며, 가상으로 생성한 로터 중심의 위치를 추적하여 고주파 전극도자 절제술의 시술 부위를 결정할 수 있는 효과가 있다. 즉, 상기 설명한 S210 내지 S270 단계에 따르면 로터 중심 궤적이라 판단된 기준 위상 특이점들은 모두 시간이 지남에 따라 초기 기준 위상 특이점(31)의 위치에 가까워지는 것을 확인할 수 있으며, 이를 통해 로터는 그 중심을 기준으로 지속적으로 회전하며 이동하기는 하나, 최초 탐지된 로터의 중심인 초기 기준 위상 특이점(31)에 다시 가까워지는 특성을 갖는 것을 확인할 수 있다. 아울러, 확정된 로터 중심을 기준으로 고주파 전극도자 시술 부위를 결정하여 시술의 효과를 극대화할 수 있을 것이다.
위에서 설명된 본 발명의 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100: 로터 중심 추적 장치
10: 모델링부
20: 가상 로터 생성부
30: 로터 중심 추적부
31: 초기 기준 위상 특이점 32: 제N+1 기준 위상 특이점

Claims (15)

  1. 환자 심장의 전기 생리학적 모델을 생성하는 모델링부;
    상기 모델링부가 생성한 환자 심장의 전기 생리학적 모델에 회전하면서 파형 단절을 일으키는 활동 전위인 로터를 가상으로 생성하는 가상 로터 생성부; 및
    상기 가상 로터 생성부가 생성한 로터의 중심을 추적하는 로터 중심 추적부;
    를 포함하는 로터 중심 추적 장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가상 로터 생성부는,
    상기 모델링부가 생성한 환자 심장의 전기 생리학적 모델에 유입되는 이온 전류의 양을 조절하여 로터를 가상 생성하는 것을 특징으로 하는 로터 중심 추적 장치
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가상 로터 생성부가 양을 조절하는 이온 전류는,
    INa , Ito, ICa ,L, IKur , IK1 , INaCa (max), Iup (max) 전류인 것을 특징으로 하는 로터 중심 추적 장치
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가상 로터 생성부는,
    INa 전류의 양을 10%, Ito 전류의 양을 70%, ICa ,L 전류의 양을 50%, IKur 전류의 양을 50% 감소시키고, IK1 전류의 양을 100%, INaCa (max) 전류의 양을 40%, Iup (max) 전류의 양을 25% 증가시킴으로써 로터를 가상 생성하는 것을 특징으로 하는 로터 중심 추적 장치
  5. 제1항에 있어서,
    상기 로터 중심 추적부는,
    소정 시간 간격을 기준으로 위상 특이점을 탐지한 후, 상기 시간 간격에 따라 찾은 위상 특이점의 위치 변화가 소정 조건을 만족하는 경우의 전위 파동을 기준으로 로터의 중심을 추적하는 것을 특징으로 하는 로터 중심 추적 장치
  6. 제5항에 있어서,
    상기 위상 특이점은,
    위상 분포도에서 위상 결정이 되지 않는 점인 것을 특징으로 하는 로터 중심 추적 장치
  7. 로터 중심 추적 장치의 로터 중심 추적부가 로터의 중심을 추적하는 방법에 있어서,
    (a) 제N 시간(N은 양수)에 탐지한 하나 이상의 위상 특이점 중에서 어느 하나를 초기 기준 위상 특이점으로 설정하고 위치를 시간과 함께 저장하는 단계;
    (b) 제N+1 시간에 탐지한 하나 이상의 위상 특이점 중에서 상기 설정한 초기 기준 위상 특이점의 위치로부터 가장 가까운 거리에 위치한 위상 특이점을 제N+1 기준 위상 특이점으로 설정하고 위치를 시간과 함께 저장하는 단계;
    (c) 상기 N+1을 새로운 N으로 설정하고, 상기 (b)단계를 N이 K(N=K, K는 양수)가 될 때까지 반복하는 단계; 및
    (d) 상기 N=K인 경우까지 반복하면서 위치와 시간을 저장한 모든 기준 위상 특이점들의 위치가 전위 파동 파장의 1/2에 해당하는 거리를 지나는 동안 상기 (a)단계에서 설정한 초기 기준 위상 특이점의 위치에 가까워지는지 판단하는 단계;
    를 포함하는 로터 중심 추적 방법
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (d)단계 이후에,
    (e-1) 상기 (d)단계의 판단 결과, 초기 기준 위상 특이점의 위치에 가까워지지 않는 하나 이상의 기준 위상 특이점이 탐지된 경우, 상기 초기 기준 위상 특이점은 로터 중심에 해당하지 않는다고 확정하는 단계;
    를 포함하는 (e)단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터 중심 추적 방법
  9. 제7항에 있어서,
    상기 (d)단계 이후에,
    (e-2) 상기 (d)단계의 판단 결과, 모든 기준 위상 특이점들이 초기 기준 위상 특이점의 위치에 가까워지거나 또는 멀어지다가 다시 가까워지는 경우, 가장 멀리 위치한 기준 위상 특이점의 위치를 저장하고, 이러한 기준 위상 특이점이 2개 이상이 탐지될 때마다 상기 기준 위상 특이점들의 평균 위치를 산출하는 단계;
    를 포함하는 (e)단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터 중심 추적 방법
  10. 제9항에 있어서,
    상기 (e-2)단계 이후에,
    (f) 상기 평균 위치를 산출한 2개 이상의 기준 위상 특이점들이 탐지된 이후에 상기 (d)단계의 기준 위상 특이점들의 위치가 전위 파동 파장의 1/4에 해당하는 거리를 지나는 동안 상기 평균 위치에 가까워지는지 판단하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터 중심 추적 방법
  11. 제10항에 있어서,
    상기 (f)단계 이후에,
    (g-1) 상기 (f)단계의 판단 결과, 상기 평균 위치에 가까워지지 않는 하나 이상의 기준 위상 특이점이 탐지된 경우, 추적을 종료하는 단계;
    를 포함하는 (g)단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터 중심 추적 방법
  12. 제10항에 있어서,
    상기 (f)단계 이후에,
    (g-2) 상기 (f)단계의 판단 결과, 모든 기준 위상 특이점들의 위치가 상기 평균 위치에 가까워지고, 상기 K가 5이상이라면, 상기 기준 위상 특이점들은 로터 중심의 궤적이라고 확정하는 단계;
    를 포함하는 (g)단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터 중심 추적 방법
  13. 제12항에 있어서,
    상기 (g-2) 단계 이후에,
    (h) 상기 (g-2)단계에서 로터 중심의 궤적이라 판단된 기준 위상 특이점들을 제외하고, 상기 (a)단계로 회귀하는 단계;
  14. 제7항에 있어서,
    상기 로터 중심 추적부는,
    주기적으로 위상 특이점을 탐지하며,
    상기 제N+1 시간은,
    상기 제N 시간 바로 이후에 돌아오는 주기인 것을 특징으로 하는 로터 중심 추적 방법
  15. 제7항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터 중심 추적 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체
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