KR20160143617A - 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 방법 및 장치 - Google Patents
피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 방법 및 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로는 조영제를 사용하지 않고 적외선 광학계를 이용하여 비침습적으로 혈류량을 정량함으로써 혈류량을 측정 및 분석하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에서는 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 방법이 제공된다. 이 방법은 적외선 광원을 이용하여 적외선을 피부에 조사하는 단계, 피부로부터 반사된 적외선에 기초하여 피하 혈관을 포함하는 영상들을 획득하는 단계, 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들의 각각의 픽셀들을 이용하여 픽셀들의 밝기에 따른 피하 혈관을 포함하는 영상들의 히스토그램을 생성하는 단계, 피하 혈관을 포함하는 영상들의 히스토그램들의 분포 변화를 계산하는 단계와, 계산된 히스토그램들의 분포 변화에 기초하여 피하 혈관의 혈류량 변화를 계산하는 단계를 포함할 수도 있다. 개시된 혈류량 변화를 측정하는 방법에 따르면, 적외선 영상을 이용하여 혈류량을 측정함으로써, 종래의 기술과는 달리 조영제를 사용하지 않고 비침습적인 방법으로 혈류량을 측정할 수 있다.
Description
본 발명은 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로는 조영제를 사용하지 않고 적외선 광학계를 이용하여 비침습적으로 혈류량을 정량함으로써 혈류량의 변화를 측정 및 분석하는 방법에 관한 것이다.
혈류는 일반적으로 신체 내부의 혈관계에서 혈압의 경사에 의해 발생하는 혈액의 흐름을 의미한다. 신체 내의 혈류의 원활한 순환은 인체의 정상 상태 유지를 위해서 필수적이다. 피하 혈관의 혈류량을 측정하고 분석함으로써, 혈류의 순환이 원활하게 이루어지고 있는지 파악할 수 있으며, 이를 통해 신체의 건강 상태를 확인할 수 있다.
생체에 있어서의 혈류측정의 방법은 침습적 방법과 체외에서 비침습적으로 측정하는 방법으로 구별된다. 침습적인 방법으로서는, 혈관을 절단하여 흐르는 혈액의 체적을 구하는 체적법, 흐름속에 물체를 넣고 그 물체가 흐름의 운동량의 변화에 의해 받는 힘을 측정함으로써 구하는 동압법, 자계 (磁界) 내를 흐르는 유체에 의해 발생하는 기전력에서 구하는 전자유량계를 이용한 방법이 있다. 혈류량을 측정하기 위해서 침습적인 방법을 사용할 경우 침습으로 인한 출혈, 감염 등의 위험과 조영제를 주입할 때의 압력으로 인해 혈류가 다르게 측정되는 문제점이 있다.
비침습적 방법으로서는 초음파혈류 도플러법 등이 있다. 혈관 내 혈류속도를 인체 내부에서 비침습적으로 측정하기 위한 방법으로 도플러효과를 이용한 측정 방법이 활용되고 있다. 도플러효과는 움직이는 물체에 파동을 입사시킬 때 산란된 파동의 주파수 이동은 물체의 속도에 비례한다는 물리적 현상이다. 도플러 빔을 이용하여 혈류의 속도를 측정하는 방법은 혈류 내의 반사체 (혈구) 로부터의 초음파의 반사파 신호가 도플러 효과에 의하여 주파수 편이 (偏移) 를 받았을 때의 그 편이주파수를 측정하는 것을 기본 원리로 한다. 실제 혈류속도는 혈류의 초음파 빔 방향의 속도성분에 대해서 초음파 빔과 혈류의 방향 사이의 각도와 관계가 있으므로, 초음파 영상 장치를 이용하여 혈류의 속도를 측정하기 위해서는 혈류의 속도를 측정하고자 하는 사용자가 초음파 영상과 혈관벽의 방향을 관찰하여 도플러 각을 조절하면서 혈류 속도를 측정하기에 적합한 도플러 각을 찾아내야 하기 때문에, 작동이 번거롭고 불편하며 혈류 속도 측정상의 오차가 오류가 발생할 가능성이 높다는 문제가 있다.
본 발명은, 혈류량을 측정함에 있어서, 조영제를 사용하거나 침습적인 방법으로 혈류량을 측정하지 않고, 적외선 광학계를 이용하여 조영제를 사용하지 않고, 비침습적으로 혈류량을 측정하고 분석할 수 있는 측정 방법 및 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명에서는 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 방법이 제공된다. 본 방법은 적외선 광원을 이용하여 적외선을 피부에 조사하는 단계와, 피부로부터 반사된 적외선에 기초하여 피하 혈관을 포함하는 영상들을 획득하는 단계와, 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들의 각각의 픽셀들을 이용하여 픽셀들의 밝기에 따른 피하 혈관을 포함하는 영상들의 히스토그램을 생성하는 단계와, 피하 혈관을 포함하는 영상들의 히스토그램들의 분포 변화를 계산하는 단계와, 계산된 히스토그램들의 분포 변화에 기초하여 피하 혈관의 혈류량 변화를 계산하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에 있어서, 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 방법은, 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들 각각으로부터 피하 혈관 영역의 영상들을 분리하는 단계와, 분리된 피하 혈관 영역 영상들의 각각의 픽셀들을 이용하여 픽셀들의 밝기에 따른 분리된 피하 혈관 영역 영상들의 히스토그램을 생성하는 단계, 분리된 피하 혈관 영역 영상들의 히스토그램들의 분포 변화를 계산하는 단계와, 분리된 피하 혈관 영역 영상들의 히스토그램들의 분포 변화에 기초하여 피하 혈관의 혈류량 변화를 계산하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 방법은, 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들의 밝기를 보정하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들의 밝기를 보정하는 단계는, 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들에서 피하 혈관을 제외한 나머지 영역에 기초하여 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들의 밝기를 보정할 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 방법에서의픽셀들의 밝기에 따른 피하 혈관을 포함하는 영상들의 히스토그램은 x축이 픽셀의 밝기를 나타내고 y축은 픽셀을 수를 나타낼 수도 있다.
본 발명에서는 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 장치가 제공된다. 이 장치는 적외선을 피부에 조사하는 적외선 광원과, 피부로부터 반사된 적외선에 기초하여 피하 혈관을 포함하는 영상들을 획득하는 영상 획득부와, 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들의 각각의 픽셀들을 이용하여 픽셀들의 밝기에 따른 피하 혈관을 포함하는 영상들의 히스토그램을 생성하는 신호 처리부와, 피하 혈관을 포함하는 영상들의 히스토그램들의 분포 변화를 계산하는 히스토그램 계산부와, 계산된 히스토그램들의 분포 변화에 기초하여 피하 혈관의 혈류량 변화를 계산하는 혈류량 계산부를 포함한다.
일 실시형태에 있어서, 상기 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 장치는, 피부로부터 반사된 적외선에 기초하여 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들 각각으로부터 피하 혈관 영상들을 분리하는 영상 분리부를 더 포함하고, 피하 혈관을 포함하는 영상들의 히스토그램들을 생성하는 신호 처리부는 분리된 피하 혈관 영역 영상들의 각각의 픽셀들을 이용하여 픽셀들의 밝기에 따른 분리된 피하 혈관 영역 영상들의 히스토그램을 생성하고, 히스토그램들의 분포 변화를 계산하는 히스토그램 계산부는 분리된 피하 혈관 영역 영상들의 히스토그램들의 분포 변화를 계산하며, 피하 혈관의 혈류량 변화를 계산하는 혈류량 계산부는 분리된 피하 혈관 영역 영상들의 히스토그램들의 분포 변화에 기초하여 피하 혈관의 혈류량 변화를 계산할 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 장치는, 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들의 밝기를 보정하는 보정 계산부를 더 포함할 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 장치의 보정 계산부는 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들에서 피하 혈관 영역을 제외한 나머지 영역에 기초하여 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들의 밝기를 보정할 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 장치의 픽셀들의 밝기에 따른 분리된 피하 혈관 영역 영상들의 히스토그램의 x축은 픽셀의 밝기를 나타내고, y축은 픽셀을 수를 나타낼 수도 있다.
적외선 광원을 이용하여 적외선을 피부에 조사하는 단계, 피부로부터 반사된 적외선에 기초하여 피하 혈관을 포함하는 영상들을 획득하는 단계, 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들의 각각의 픽셀들을 이용하여 픽셀들의 밝기에 따른 피하 혈관을 포함하는 영상들의 히스토그램을 생성하는 단계, 피하 혈관을 포함하는 영상들의 히스토그램들의 분포 변화를 계산하는 단계와, 계산된 히스토그램들의 분포 변화에 기초하여 피하 혈관의 혈류량 변화를 계산하는 단계를 포함할 수도 있다. 개시된 혈류량 변화를 측정하는 방법에 따르면, 적외선 영상을 이용하여 혈류량을 측정함으로써, 종래의 기술과는 달리 조영제를 사용하지 않고 비침습적인 방법으로 혈류량을 측정할 수 있다.
획득된 영상으로부터 피하 혈관 영역의 영상만을 분리해냄으로써 획득된 영상 전체를 통해 혈류량의 변화를 계산하는 것보다 더욱 정확한 혈류량 변화의 측정이 가능해질 수 있다.
또한, 픽셀의 밝기를 보정하는 단계를 거친 후에 보정된 영상에 대하여 밝기에 따른 피하 혈관을 포함하는 영상들의 히스토그램을 생성함으로써, 영상 자체의 밝기가 변화하여 혈류량이 변화되는 것으로 오인되는 문제점을 방지할 수 있다.
도 1은 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 방법의 일 실시예의 흐름도이다.
도 2는 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 방법의 다른 실시예의 흐름도이다.
도 3a은 피하 혈관의 혈류량을 측정하기 위해 적외선 광원을 통해 획득한 영상을 나타낸다.
도 3b는 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상으로부터 얻어진 히스토그램을 나타낸다.
도 4a는 혈류량이 변화되기 이전 시점의 영상을 나타낸다.
도 4b는 혈류량이 변화되기 이전 시점의 영상으로부터 얻어진 히스토그램을 나타낸다.
도 5a는 혈류량이 변화된 이후 시점의 영상을 나타낸다.
도 5b는 혈류량이 변화되기 이전 시점의 영상으로부터 얻어진 히스토그램 및 혈류량 변화된 이후 시점의 영상으로부터 얻어진 히스토그램을 나타낸다.
도 6는 인체의 피부에 적외선을 조사하여 얻어진 피하 혈관을 포함하는 영상을 나타낸다.
도 2는 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 방법의 다른 실시예의 흐름도이다.
도 3a은 피하 혈관의 혈류량을 측정하기 위해 적외선 광원을 통해 획득한 영상을 나타낸다.
도 3b는 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상으로부터 얻어진 히스토그램을 나타낸다.
도 4a는 혈류량이 변화되기 이전 시점의 영상을 나타낸다.
도 4b는 혈류량이 변화되기 이전 시점의 영상으로부터 얻어진 히스토그램을 나타낸다.
도 5a는 혈류량이 변화된 이후 시점의 영상을 나타낸다.
도 5b는 혈류량이 변화되기 이전 시점의 영상으로부터 얻어진 히스토그램 및 혈류량 변화된 이후 시점의 영상으로부터 얻어진 히스토그램을 나타낸다.
도 6는 인체의 피부에 적외선을 조사하여 얻어진 피하 혈관을 포함하는 영상을 나타낸다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 본 명세서 전체에 걸친, "하나의 예", "하나의 특징", "일 예" 또는 "특징" 에 대한 언급은, 그 특징 및/또는 예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조, 또는 특성이 청구된 요지의 적어도 하나의 특징 및/또는 예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서의 여러 곳에서, 어구 "하나의 예에서", "일 예", "하나의 특징에서" 또는 "특징" 의 출현은 반드시 모두 동일한 특징 및/또는 예를 지칭하는 것은 아니다. 게다가, 특정 특징들, 구조들, 또는 특성들은 하나 이상의 예들 및/또는 특징들에 결합될 수도 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이러한 예시들은 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "인접되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 또한, "연결되어" 있다고 하더라도 반드시 물리적으로 연결되어 있어야 하는 것은 아니며, 이를테면, 무선으로 연결되어 있는 경우가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 6은 인체의 피부에 적외선을 조사하여 얻어진 피하 혈관을 포함하는 영상을 나타낸다. 도 6에 도시된 바와 같이 인체에 적외선을 조사하여, 피부로부터 반사된 영상을 획득하여 피하 혈관을 포함하는 영상을 얻을 수 있다.
일 실시예에서는 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 방법이 실시될 수 있다. 도 1은 획득된 영상으로부터 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 방법을 도시한다. 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하기 위해서 적외선 광원을 이용하여 적외선을 피부에 조사할 수 있다 (S101). 피부에 조사된 광원은 피부로부터 반사되며, 반사된 적외선에 기초하여 피하 혈관을 포함하고 있는 피부의 영상을 획득할 수 있다 (S102). 획득된 영상은 복수 개의 픽셀들로 구성되어 있으며, 획득된 영상들의 픽셀들을 이용하여 각각의 픽셀들의 밝기에 따른 히스토그램을 생성할 수 있다 (S103). 획득된 피하 결관을 포함하는 영상들의 히스토그램 분포 변화를 계산할 수 있다 (S104). 히스토그램을 통해 픽셀의 특정 밝기에 따른 픽셀의 수가 얼마나 되는지를 파악할 수 있다. 계산된 히스토그램들의 분포 변화에 기초하여, 피하 혈관의 혈류량 변화를 계산할 수 있다 (S105).
피하 혈관 영역의 픽셀은 혈류량에 따라 밝기가 변화될 수 있지만, 피하 혈관 영역이 아닌 피부 영역에는 시간에 따른 피부의 밝기가 일정 범위 내에서 유지될 것이다. 시간에 따른 혈류량의 변화를 측정하기 위해서는 적외선 광원을 이용하여 획득된 영상들은 피하 혈관 이외의 영역에 대한 밝기가 일정 범위 내에서 유지되는 것이 바람직하다. 도시되지는 않았으나, 회득된 영상으로부터 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 방법은 피하 혈관을 포함하는 영상들 획득하는 단계 (S102) 이후에, 그리고 피하 혈관을 포함하는 영상들의 히스토그램들을 생성하는 단계 (S103) 이전에, 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들의 밝기를 보정하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들의 밝기를 보정하는 단계는 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들로부터 피하 혈관 영역을 제외한 나머지 영역의 밝기에 기초하여, 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들의 밝기를 보정할 수 있다. 예를 들어서, 피하 혈관 영역을 제외한 나머지 영역에 해당되는 소정의 픽셀을 선택하여, 혈류량의 변화를 측정하고자 하는 이전 시점 (t1)과 이후 시점(t2) 에서의 픽셀의 밝기의 차이가 일정 범위 내에서 유지되도록 보정할 수도 있다. 픽셀의 밝기를 보정하는 단계를 거친 후에 보정된 영상에 대하여 밝기에 따른 피하 혈관을 포함하는 영상들의 히스토그램을 생성함으로써, 영상 자체의 밝기가 변화하여 혈류량이 변화되는 것으로 오인되는 문제점을 방지할 수 있다.
도 2는 획득된 영상으로부터 피하 혈관의 영상만을 분리하여 혈류량 변화를 측정하는 방법을 도시한다. 피하 결관의 혈류량 변화를 측정하기 위해서 적외선 광원을 이용하여 적외선을 피부에 조사할 수 있다 (S201). 피부에 조사된 광원은 피부로부터 반사되며, 반사된 적외선에 기초하여 피하 혈관을 포함하고 있는 피부의 영상들을 획득할 수 있다 (S202). 획득된 영상들 각각으로부터 피하 혈관 영역의 영상들을 분리할 수 있다 (S203). 분리된 피하 혈관 영역의 영상에 해당되는 픽셀들을 이용하여, 각각의 픽셀들의 밝기에 따른 히스토그램을 생성할 수 있다 (S204). 분리된 피하 혈관 영역의 영상들의 히스토그램의 분포 변화를 계산할 수 있다 (S205). 분리된 피하 혈관 영역 영상들의 히스토그램의 분포 변화에 기초하여 피하 혈관의 혈류량 변화를 계산해낼 수 있다 (S206). 획득된 영상으로부터 피하 혈관 영역의 영상만을 분리해냄으로써 획득된 영상 전체를 통해 혈류량의 변화를 계산하는 것보다 더욱 정확한 혈류량 변화의 측정이 가능해질 수 있다. 도시되지는 않았으나, 회득된 영상으로부터 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 방법은 피하 혈관을 포함하는 영상들을 획득하는 단계 (S202) 이후에, 그리고 획득된 영상들 각각으로부터 피하 혈관 영역의 영상들을 분리하는 단계 (S203) 이전에, 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들의 밝기를 보정하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들의 밝기를 보정하는 단계는 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들로부터 피하 혈관 영역을 제외한 나머지 영역의 밝기에 기초하여, 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들의 밝기를 보정할 수 있다. 예를 들어서, 피하 혈관 영역을 제외한 나머지 영역에 해당되는 소정의 픽셀을 선택하여, 혈류량의 변화를 측정하고자 하는 이전 시점 (t1)과 이후 시점(t2) 에서의 픽셀의 밝기의 차이가 일정 범위 내에서 유지되도록 보정할 수도 있다. 픽셀의 밝기를 보정하는 단계를 거친 후에 보정된 영상에 대하여 밝기에 따른 피하 혈관 영역 영상들의 히스토그램을 생성함으로써, 영상 자체의 밝기가 변화하여 혈류량이 변화되는 것으로 오인되는 문제점을 방지할 수 있다.
다른 실시예에서는 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 장치가 실시될 수 있다. 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 장치는 적외선 광원, 영상 획득부, 신호 처리부, 히스토그램 계산부, 혈류량 계산부를 포함할 수 있다. 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 장치의 적외선 광원은 적외선을 피부에 조사하고, 영상 획득부는 피부로부터 반사된 적외선에 기초하여 피하 혈관을 포함하는 영상들을 회득하며, 신호 처리부는 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들의 각각의 픽셀들을 이용하여 픽셀들의 밝기에 따른 피하 혈관을 포함하는 영상들의 히스토그램을 생성하고, 히스토그램 계산부는 피하 혈관을 포함하는 영상들의 히스토그램들의 분포 변화를 계산하며, 혈류량 계산부는 계산된 히스토그램들의 분포 변화에 기초하여 피하 혈관의 혈류량 변화를 계산할 수 있다.
피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 장치는 적외선 광원, 영상 획득부, 신호 처리부, 히스토그램 계산부, 혈류량 계산부 이외에 영상 분리부를 더 포함할 수도 있다. 영상 분리부는 회득된 피하 혈관을 포함하는 영상들 각각으로부터 피하 혈관 영상들을 분리함으로써, 분리된 피하 혈관 영역의 영상만을 처리할 수도 있다. 신호 처리부는 분리된 피하 혈관 영역 영상들의 각각의 픽셀들을 이용하여 픽셀들의 밝기에 따른 분리된 피하 혈관 영역 영상들의 히스토그램을 생성할 수 있고, 히스토그램 계산부는 분리된 피하 혈관 영역 영상들의 히스토그램들의 분포 변화를 계산할 수 있으며, 혈류량 계산부는 분리된 피하 혈관 영역 영상들의 히스토그램들의 분포 변화에 기초하여, 피하 혈관의 혈류량 변화를 계산할 수도 있다. 획득된 영상으로부터 피하 혈관 영역의 영상만을 분리해냄으로써 획득된 영상 전체를 통해 혈류량의 변화를 계산하는 것보다 더욱 정확한 혈류량 변화의 측정이 가능해질 수 있다.
피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 장치는 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들의 밝기를 보정하는 보정 계산부를 더 포함할 수도 있다. 보정 계산부는 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들에서 피하 혈관 영역을 제외한 나머지 영역의 밝기에 기초하여 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들의 밝기를 보정할 수 있다. 예를 들어서, 피하 혈관 영역을 제외한 나머지 영역에 해당되는 소정의 픽셀을 선택하여, 혈류량의 변화를 측정하고자 하는 이전 시점 (t1)과 이후 시점(t2) 에서의 픽셀의 밝기의 차이가 일정 범위 내에서 유지되도록 보정할 수도 있다. 픽셀의 밝기를 보정하는 단계를 거친 후에 보정된 영상에 대하여 밝기에 따른 피하 혈관을 포함하는 영상들의 히스토그램을 생성함으로써, 영상 자체의 밝기가 변화하여 혈류량이 변화되는 것으로 오인되는 문제점을 방지할 수 있다.
도 3a은 피하 혈관을 포함하는 영상을 나타낸다. 획득된 영상은 복수의 픽셀들로 구분될 수 있다. 각각의 픽셀들은 픽셀 전체가 혈관 영역의 영상으로 이루어진 픽셀, 부분적으로 혈관의 영상을 포함하는 픽셀, 혈관의 영상을 포함하지 않는 픽셀 등으로 구분될 수도 있다. 픽셀의 크기 및 구분은 획득된 영상의 크기, 해상도 등에 따라 다양한 형태로 실시될 수 있다.
도 3b는 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상으로부터 얻어진 히스토그램을 나타낸다. 히스토그램의 x축 (가로축) 은 픽셀의 밝기를 나타내고, y축 (세로축) 은 픽셀의 수를 나타낸다. x축에 설정된 각각의 픽셀의 밝기에 해당되는 픽셀의 수가 y축의 값으로 나타내어진다. x의 값이 작을수록 밝기가 어두운 픽셀임을 나타내며, 피하 혈관의 혈류량이 클수록 피하 혈관 영역의 픽셀의 밝기는 어두워진다. x축의 값이 작을수록 밝기가 어두운 픽셀임을 나타낼 수 있다. 예를 들어 픽셀의 밝기가 30인 픽셀의 수가 50개, 픽셀의 밝기가 60인 픽셀의 수가 1500개, 픽셀의 밝기가 90인 픽셀의 수가 1750개인 영상의 경우, 각각 x축의 크기가 30, 60, 90 이 되는 영역에 y축의 크기가 각각 50, 1500, 1750을 갖는 그래프가 형성될 수 있다.
도 4, 5는 임의의 시점을 기준으로 혈류량이 변화되기 이전 시점(t1) 과 혈류량이 변화된 이후 시점 (t2) 의 영상 및 히스토그램을 나타낸다. 도 4a는 임의의 시점을 기준으로 할 때, 혈류량이 변화되기 이전 시점 (t1) 의 영상을 나타낸다. 도 4b는 혈류량이 변화되기 이전 시점 (t1) 에 획득된 영상인 도 4a로부터 얻어진 히스토그램을 나타낸다.
도 5a는 임의의 시점을 기준으로 하여 혈류량이 변화된 이후 시점 (t2) 의 영상을 나타낸다. 도 5b는 임의의 시점을 기준으로 하여 혈류량이 변화되기 이전 시점 (t1) 의 영상인 도 4a 의 히스토그램 (점선 그래프) 와, 변화된 이후 시점 (t2) 의 영상인 도 5a의 히스토그램 (실선 그래프) 을 각각 그래프로 나타낸다. 도 5b에서 점선으로 나타낸 그래프는 혈류량이 변화되기 이전 시점 (t1) 의 히스토그램이고, 도 5b에서 실선으로 나타낸 그래프는 혈류량이 변화된 이후 시점 (t2) 의 히스토그램을 나타낸다. 도 5b의 히스토그램에서 x축은 픽셀의 밝기를 나타내며, x의 값이 작을수록 밝기가 어두운 픽셀임을 나타내며, 피하 혈관의 혈류량이 클수록 피하 혈관 영역의 픽셀의 밝기는 어두워진다.
도 5b에서 실선과 점선의 그래프를 비교해 보면, 혈류량이 변화된 이후 시점 (t2) 의 그래프 (실선) 는 혈류량이 변화되기 이전 시점 (t1) 의 그래프 (점선) 보다 x축의 값이 작은 영역에서 y축의 값이 큰 것을 나타내고 있으며, 이러한 결과를 통해 혈류량이 증가하였다는 사실을 알 수 있다.
또한, 히스토그램에서 수치상의 변화를 계산하여, 혈류량이 증가된 정도를 계산할 수도 있고, 감소된 정도를 계산할 수도 있다. 히스토그램의 분포 변화로부터 혈류량이 얼마나 증가하였는지를 분석하는 방법은 필요에 따라 다양한 실시예로 나타날 수 있다.
예를 들어, 히스토그램에서 소정의 밝기에 해당되는 픽셀 값 (x축의 값) 을 기준값으로 정하고, 그 기준값 이하에 해당되는 영역의 면적의 차이를 계산해냄으로써 혈류량의 변화를 계산할 수도 있다. 히스토그램에서 가장 많은 수의 픽셀이 분포하는 해당 픽셀의 밝기를 비교하여, 그 차이에 따라 혈류량의 변화를 계산할 수도 있다. 또한, 히스토그램에서 소정의 기준값을 중심으로 기준값보다 어두울수록 (x축의 값이 작을수록) 가중치를 두고, 기준값보다 밝을수록 (x축의 값이 클수록) 감산치를 주고, 픽셀의 밝기 및 해당 밝기의 픽셀 수에 기초하여 계산한 값을 통해 각각의 혈류량과 혈류량의 변화량을 계산할 수도 있다. 또한, 가장 처음에 획득된 영상 데이터를 기준으로 이후에 획득된 영상들과의 차이에 해당되는 면적을 계산함으로써, 혈류량의 변화를 계산해낼 수도 있다. 이외에도 다양한 방법을 통해 히스토그램으로부터 혈류량의 변화량을 계산하는 것이 가능할 수 있으며, 히스토그램의 변화에 따른 혈류량 변화의 계산 방법이 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
하나 이상의 예들에서, 설명된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 그것들의 임의의 조합으로도 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현된다면, 이러한 기능들은 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 컴퓨터-판독 가능 매체 상에 저장되거나 송신될 수 있으며, 하드웨어 기초의 처리 유닛에 의해 실행될 수도 있다. 컴퓨터-판독 가능 매체는 데이터 저장 매체와 같은 컴퓨터-판독가능 매체나, 또는 예를 들어 통신 프로토콜에 따라, 한 장소에서 다른 장소로의 컴퓨터 프로그램의 전달을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체를 포함할 수도 있다. 이러한 방법으로, 컴퓨터-판독 가능 매체는 일반적으로 (1) 비-일시적인 유형의 컴퓨터-판독가능 매체 또는 (2) 신호 또는 반송파와 같은 통신 매체에 대응할 수도 있다. 데이터 저장 매체는 이 개시물에서 설명된 기법들의 구현을 위한 명령들, 코드들 및/또는 데이터 구조들을 취출하기 위해 하나 이상의 컴퓨터들 또는 하나 이상의 프로세서들에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용가능한 매체일 수도 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터-판독 가능 매체를 포함할 수도 있다.
한정하는 것이 아니라 예시적인 예로서, 이러한 컴퓨터-판독가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 기타의 광 디스크 스토리지, 자기 디스크 스토리지, 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 플래시 메모리, 또는 원하는 프로그램 코드를 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 저장하는데 사용될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 접속도 적절하게 컴퓨터-판독가능 매체라고 칭한다. 예를 들어, 명령들이 웹사이트, 서버, 또는 다른 원격 자원으로부터 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선 (twisted pair), 디지털 가입자 회선 (DSL), 또는 무선 기술들 이를테면 적외선, 라디오, 및/또는 마이크로파를 이용하여 전송된다면, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, DSL, 또는 적외선, 라디오, 및 마이크로파와 같은 무선 기술이 매체의 정의에 포함된다. 그러나, 컴퓨터-판독 가능 저장 매체 및 데이터 저장 매체가, 연결들, 반송파들, 신호들 또는 다른 일시적 매체를 포함하지 않고, 대신에 비일시적이며 유형적인 저장 매체에 관한 것이라는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용될 때, 디스크 (Disk) 및 디스크 (disc) 는 콤팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광 디스크, 디지털 다용도 디스크 (DVD), 플로피 디스크 및 블루레이 디스크를 포함하는데, 디스크 (disk) 들은 보통 데이터를 자기적으로 재생하지만, 디스크 (disc) 들은 레이저들로써 광학적으로 데이터를 재생한다. 상기한 것들의 조합들도 컴퓨터 판독가능 매체의 범위 내에 포함되어야 한다.
*명령들은 하나 이상의 프로세서들, 이를테면 하나 이상의 디지털 신호 프로세서들 (DSPs), 범용 마이크로프로세서들, 주문형 집적회로들 (ASICs), 필드 프로그램가능 로직 어레이들 (FPGAs), 또는 기타 동등한 집적 또는 개별 로직 회로에 의해 실행될 수 있다. 이에 상응하여, 본 명세서에서 사용된 용어 "프로세서"는 앞서의 구조 또는 본 명세서에서 설명된 기법들의 구현에 적합한 임의의 다른 구조 중의 어느 것이라도 지칭할 수도 있다. 또한, 일부 양태들에서, 본 명세서에서 설명된 기능은 인코딩 및 디코딩을 위해 구성되는 전용 하드웨어 및/또는 소프트웨어 모듈들 내에 제공되거나, 또는 조합된 코덱 (codec) 내에 통합될 수도 있다. 또한, 그 기법들은 하나 이상의 회로들 또는 로직 요소들 내에서 완전히 구현될 수 있다.
이 개시물의 기법들은 무선 핸드셋, 집적회로 (IC) 또는 한 세트의 IC들 (예컨대, 칩 셋) 을 포함하는 매우 다양한 디바이스들 또는 장치들에서 구현될 수도 있다. 다양한 구성요소들, 모듈들, 또는 유닛들이 개시된 기법들을 수행하도록 구성되는 디바이스들의 기능적 양태들을 강조하기 위하여 이 개시물에서 설명되지만, 상이한 하드웨어 유닛들에 의해 반드시 구현되어야 하는 것은 아니다. 오히려, 위에서 설명된 바와 같이, 다양한 유닛들은, 적합한 소프트웨어 및/또는 펌웨어와 연계하여, 위에서 설명된 바와 같은 하나 이상의 프로세서들을 포함하는, 상호운용적 하드웨어 유닛들의 컬렉션에 의해 제공되거나 코덱 하드웨어 유닛 내에 조합될 수도 있다.
다양한 예들이 설명되어 왔다. 이들 예들 및 다른 예들은 다음의 청구의 특허청구범위 내에 속한다.
Claims (4)
- 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 방법으로서,
적외선 광원을 이용하여 적외선을 피부에 조사하는 단계;
상기 피부로부터 반사된 상기 적외선에 기초하여, 피하 혈관을 포함하는 영상들을 획득하는 단계;
상기 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들의 밝기를 보정하는 단계;
상기 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들 각각으로부터 상기 피하 혈관 영역 영상들을 분리하는 단계;
상기 분리된 피하 혈관 영역 영상들의 각각의 픽셀들을 이용하여, 상기 픽셀들의 밝기에 따른, 상기 분리된 피하 혈관 영역 영상들의 히스토그램들을 생성하는 단계;
상기 분리된 피하 혈관 영역 영상들의 히스토그램들의 분포 변화를 계산하는 단계; 및
상기 분리된 피하 혈관 영역 영상들의 히스토그램들의 분포 변화에 기초하여, 상기 피하 혈관의 혈류량 변화를 계산하는 단계를 포함하고,
상기 보정하는 단계는, 상기 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들에서 상기 피하 혈관 영역을 제외한 나머지 영역의 밝기에 기초하여, 상기 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들의 밝기를 보정하는 것으로서, 피하 혈관 영역을 제외한 나머지 영역에 해당되는 소정의 픽셀을 선택하여, 혈류량의 변화를 측정하고자 하는 이전 시점 (t1) 과 이후 시점 (t2) 에서의 픽셀의 밝기의 차이가 일정 범위 내에서 유지되도록 보정하는, 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 히스토그램의 x축은 픽셀의 밝기를 나타내고, y축은 픽셀의 수를 나타내는, 피하 혈관의 혈류량의 변화를 측정하는 방법. - 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 장치로서,
적외선을 피부에 조사하는 적외선 광원;
상기 피부로부터 반사된 상기 적외선에 기초하여, 피하 혈관을 포함하는 영상들을 획득하는 영상 획득부;
상기 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들의 밝기를 보정하는 보정 계산부;
상기 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들 각각으로부터 상기 피하 혈관 영상들을 분리하는 영상 분리부;
상기 분리된 피하 혈관 영역 영상들의 각각의 픽셀들을 이용하여, 상기 픽셀들의 밝기에 따른 상기 분리된 피하 혈관 영역 영상들의 히스토그램들을 생성하는 신호 처리부;
상기 분리된 피하 혈관 영역 영상들의 히스토그램들의 분포 변화를 계산하는 히스토그램 계산부; 및
상기 분리된 피하 혈관 영역 영상들의 히스토그램들의 분포 변화에 기초하여, 상기 피하 혈관의 혈류량 변화를 계산하는 혈류량 계산부를 포함하고,
상기 보정 계산부는, 상기 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들에서 상기 피하 혈관 영역을 제외한 나머지 영역의 밝기에 기초하여, 상기 획득된 피하 혈관을 포함하는 영상들의 밝기를 보정하는 것으로서, 피하 혈관 영역을 제외한 나머지 영역에 해당되는 소정의 픽셀을 선택하여, 혈류량의 변화를 측정하고자 하는 이전 시점 (t1) 과 이후 시점 (t2) 에서의 픽셀의 밝기의 차이가 일정 범위 내에서 유지되도록 보정하는, 피하 혈관의 혈류량 변화를 측정하는 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 히스토그램의 x축은 픽셀의 밝기를 나타내고, y축은 픽셀의 수를 나타내는, 피하 혈관의 혈류량의 변화를 측정하는 장치.
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| KR101716667B1 (ko) | 2017-03-15 |
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