KR20170128236A

KR20170128236A - 두개내압의 비-침습적 평가 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20170128236A
Application number: KR1020177022840A
Authority: KR
Inventors: 제이콥 핀드 멍크 마드센
Original assignee: 스타투마누 아이씨피 에이피에스
Priority date: 2015-01-19
Filing date: 2016-01-15
Publication date: 2017-11-22
Also published as: WO2016116370A1; US10376166B2; JP6716604B2; US20170367598A1; CN107427210A; KR102444791B1; CN107427210B; EP3247257A1; JP2018507079A

Abstract

두개내압의 비-침습적 평가를 위한 방법이 개시된다. 상기 방법은, 이미지 기록 디바이스를 제공하는 단계와; 상기 이미지 기록 디바이스를 사용하여 사람의 눈의 망막 부분의 적어도 하나의 이미지를 기록하는 단계(101)와; 상기 적어도 하나의 이미지에서, 적어도 하나의 동맥 및 상기 동맥과 관련된 적어도 하나의 정맥을 식별하는 단계(104, 108)와; 상기 이미지에서, 상기 식별되는 동맥에 대한 제1 특성 직경 값을 결정하는 단계(106)와; 상기 이미지에서, 상기 식별되는 정맥에 대한 제2 특성 직경 값을 결정하는 단계(106)와; 상기 제1 특성 직경 값 및 상기 제2 특성 직경 값에 기초하여 동정맥 비(arteriovenous ratio)인, A/V 비를 계산하는 단계(107)와; 그리고 두개내압을 추정(109)하기 위해 상기 동정맥 비와 임계값을 비교하는 단계를 포함한다.

Description

두개내압의 비-침습적 평가 방법 및 장치

본 발명은 두개내압(intracranial pressure)의 비-침습적 평가 방법 및 장치에 관한 것이다.

과도한 압력(overpressure)은 잠재적으로 치명적이기 때문에, 두개내압(ICP)의 측정은, 머리 부상, 뇌졸중 부종, 두개내 출혈(intracranial hemorrhage)과 같은 상이한 건강 장애들을 진단하는 것과 관련하여 중요한 도구이다. 전통적으로, 두개골에 구멍을 뚫고 압력계를 삽입함으로써 두개내압이 판정된다. 그와 같은 침습적 방법은 잠재적으로 위험할 뿐만 아니라, 감염의 위험 때문에 간접적으로 위험하다는 것은 말할 필요도 없다. 따라서, ICP의 비-침습적 측정을 위한 다양한 종래 기술의 방법이 제안되었고, 그 중 일부는 혈액을 눈들에 공급하는 눈의 동맥들의 검사에 의존한다. 이러한 동맥들은, 두개골 안쪽에서 눈들까지 어어지고, 따라서, 두개골 내의 압력에 의해 영향을 받는다.

그와 같은 비-침습적인 방법의 한 유형은 WO-A-99/18386에 개시된다. WO-A-99/18386에서, 초음파 변환기는 눈과 접촉되고, 눈은 약간의 압력하에 놓여지며, 그리고 혈류 속도는 도플러 측정을 사용하여 동맥의 두개내 부분 및 외두개 부분(extracranial part)에서 측정된다.

다른 비-침습적인 방법은 WO-A-2006/091811에 개시된다. 이 방법에서, 압력이 점차적으로 눈에 가해지는 동안 동맥이 관찰되고, 그리고 동맥이 그러한 압력하에서 수축될 때가 결정된다.

비-침습적인지만, 이러한 방법들은 눈에 압력을 가하게 되어 환자에게 불편함을 주게되지만, 전체적으로는 위험하지 않다.

이러한 종래의 기술에 기초하여, 본 발명의 목적은 종래 기술의 방법들의 위험 및 불편함 없이 두개내압(ICP)을 평가하기 위한 비-침습적인 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 양상에 따라, 이러한 목적은, 두개내압의 비-침습적 평가 방법에 의해 달성되고, 상기 방법은, 이미지 기록 디바이스를 제공하는 단계와; 상기 이미지 기록 디바이스를 사용하여 사람의 눈의 망막 부분의 적어도 하나의 이미지를 기록하는 단계와; 상기 적어도 하나의 이미지에서, 적어도 하나의 동맥 및 상기 동맥과 관련된 적어도 하나의 정맥을 식별하는 단계와; 상기 이미지에서, 상기 식별되는 동맥에 대한 제1 특성 직경 값을 결정하는 단계와; 상기 이미지에서, 상기 식별되는 정맥에 대한 제2 특성 직경 값을 결정하는 단계와; 상기 제1 특성 직경 값 및 상기 제2 특성 직경 값에 기초하여 동정맥 비(A/V ratio)를 계산하는 단계와; 그리고 두개내압을 추정(109)하기 위해 상기 동정맥 비와 임계값을 비교하는 단계를 포함한다.

이것은, 치료할 필요가 있는 비정상적으로 높은 두개내압이 있는지에 대한 평가를 가능하게 한다. 그러나, 치료 자체는, 의사가 진단한 대로 두개내압의 상승의 실제 원인에 따라 달라질 것이다.

본 발명에 제2 양상에 따라, 본 발명의 목적은 비-침습적인 두개내의 압력 측정들을 수행하는 장치를 제공함으로써 달성되고, 상기 장치는: 사람의 눈의 망막 부분의 적어도 하나의 이미지를 기록하도록 하는 이미지 기록 디바이스와; 상기 적어도 하나의 이미지에서, 적어도 하나의 동맥 및 상기 동맥과 관련되는 적어도 하나의 정맥을 식별하고, 그리고 상기 이미지에서, 상기 식별되는 동맥에 대한 제1 특성 직경 값 및 상기 식별되는 정맥에 대한 제2 특성 직경 값을 결정하도록 하는 이미지 프로세싱 디바이스와; 상기 제1 특성 직경 값 및 제2 특성 직경 값에 기초하여 동정맥 비를 계산하고 그리고 상기 동정맥 비와 미리결정된 임계값을 비교하도록 하는 데이터 프로세싱 디바이스와; 그리고 상기 미리결정된 임계값이 초과되는지 여부를 결정할 수 있는 것에 기초하여, 정보를 출력하는 출력 디바이스를 포함한다.

따라서, 잠재적인 두개내의 과도한 압력의 비-침습적인 평가가 용이하게 수행될 수 있는 장치가 제공된다. 이러한 평가는, 예를 들어, 두부 외상이 의심되는 사고 현장에서 구급 요원들에 의해 수행될 수 있다.

이와 관련하여, 기록된 눈의 이미지들에 기초한 동정맥 비의 자동적인 검출에 대한 종래의 방법들이 존재하며, 그리고 WO-A-2012/100221, JP-A-2000-166876 및 JP-A-10-71125와 같은 특허 공보들에서 서술된다.

본 발명의 제1 양상의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 망막 부분은 시신경 원판을 포함한다. 시신경 원판을 스캐닝하는 것은, 눈의 치수와 같은 가치있는 정보를 얻을 수 있고, 그리고 정맥 및 동맥에 대한 관심 위치들을 결정하기 위한 기준으로서 제공할 수 있다.

본 발명의 제1 양상의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 방법은: 상기 사람의 적어도 하나의 심장 박동 사이클(heart pulse cycle)에 대한 정보를 기록하는 단계와; 그리고 상기 사람의 심장 박동 사이클 동안 미리결정된 시간에 기록된 이미지에 기초하여 상기 계산을 수행하는 단계를 더 포함한다. 동맥의 직경을 증가시킬 가능성이 있는 증가된 압력을 동맥이 받는, 심장 박동의 발생 시간을 식별하는 것은, 잠재적인 에러의 원인으로서 억제할 수 있다.

본 발명의 제1 양상의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 심장 박동 사이클에 관한 상기 정보는, 상기 이미지 기록 디바이스를 사용하여 상기 사람의 눈의 망막 부분의 다수의 이미지들을 기록함으로써 기록된다. 이로써, 이미지 기록 디바이스로부터의 이미지 데이터에 기초하여 심장 박동들의 발생의 검출을 수행하는 것이 가능해지고, 결과적으로, 전기 심전도를 기록하기 위한 전극들 및 다른 디바이스들과 같은 외부 디바이스들이 필요없게 된다.

본 발명의 제1 양상의 바람직한 실시예에 또한 따르면, 상기 방법은, 상기 사람에 대한 적어도 하나의 호흡 사이클에 관한 정보를 기록하는 단계와; 상기 사람의 호흡 사이클 동안 미리결정된 시간에 기록된 이미지에 기초하여 상기 계산을 수행하는 단계를 더 포함한다. 수행하는 동안, 호흡 주기 동안, 미리결정된 시간에서의 측정은, 호흡으로부터 발생할 수 있는 두개내압에서의 어떤 변화가 잠재적인 에러 원인으로서 억제되도록 할 수 있다. 이는, 결과적으로, 환자에게 호흡을 유지할 것을 요구하지 않고도 두개내압을 평가할 수 있게 한다. 바람직하게, 상기 적어도 하나의 호흡 사이클에 관한 정보는 상기 이미지 기록 디바이스를 사용하여 상기 사람의 눈의 망막 부분의 다수의 이미지를 기록함으로써 기록되어, 전기 심전도 기록을 위한 전극들 및 다른 디바이스들과 같은 외부 디바이스들에 대한 필요성을 제거한다.

본 발명의 제2 양상의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 장치는, 상기 사람의 심장 박동 사이클을 결정하는 수단을 더 포함하고, 그리고 상기 동정맥비와 상기 미리결정된 임계값을 비교할 때, 상기 데이터 프로세싱 디바이스는, 상기 심장 박동 사이클에 관한 시간적인 정보 및 상기 적어도 하나의 이미지의 기록을 더 고려하도록 한다. 이미지 기록 디바이스로부터의 이미지 데이터에 기초하여 심장 박동들의 발생의 검출을 수행하는 것이 가능해지고, 결과적으로, 전기 심전도를 기록하기 위한 전극들 및 다른 디바이스들과 같은 외부 디바이스들이 필요없게 된다.

본 발명의 제2 양상의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 장치는, 상기 환자의 호흡 사이클을 결정하는 수단을 더 포함하고, 그리고 상기 동정맥비와 상기 미리결정된 임계값을 비교할 때, 상기 데이터 프로세싱 디바이스는, 상기 호흡 사이클에 관한 시간적인 정보 및 상기 이미지의 기록을 더 고려하도록 한다. 이는, 두개내압에서의 어떤 변화들도 호흡으로부터 발생할 가능성이 없는 호흡 주기 동안 미리결정된 시간에서 수행되는 두개내압의 평가를 가능하게 하여, 그 결과, 잠재적인 에러 원인으로 억제된다. 이는, 환자에게 호흡을 유지할 것을 요구하지 않고도 두개내압을 평가할 수 있게 한다.

본 발명은 비-한정적인 실시예들에 기초하여 그리고 도면을 참조하여 더 상세하게 기술될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하는 단계들을 도시하는 블록도이다.
도 2는 해부학적 피처들을 보여주는 눈의 개략적인 부분 이미지이다.
도 3a 및 도 3b는 발살바 조작(Valsalva maneuver)을 수행하는 2명의 피실험자의 서로 다른 두개내압(intracranial pressure)들에서 정맥 및 동맥 직경의 실험적인 데이터를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 장치의 개략도이다.

먼저 도 1의 블록도를 참조하면, 본 발명에 따른 방법은, 증가된 두개내압(intracranial pressure: ICP)을 갖는 것으로 의심되는 환자의 준비로서 참조 번호 100에서 시작한다. 보다 구체적으로, 환자의 눈의 안저(fundus)의 양호한 이미지들(1)을 기록하기 위해 환자의 눈의 동공을 확장하는 것이 바람직하다. 증가된 두개내압의 원인을 이러한 방법에 의해 진단할 수 있는 것은 아니지만, 의심되는 원인 및 특히, 상황들은 이미지들(1)의 기록을 위한 준비로서 환자의 동공을 확장시키는 것에 영향을 미칠 수 있다. 특히, 의사 및 간호사들이 병원 환경에서 가질 수 있는 가능성들은, 사고 현장에서 구급차 대원들, 구급 요원들 등이 가질 수 있는 가능성들과 다를 수 있다. 병원 환경에서, 예를 들어, 환자의 눈에 벨라돈나(belladonna)를 떨어뜨림으로써 동공을 화학적으로 확장시키는 시간 및 직원이 존재할 수 있다. 이는, 예를 들어, 뇌수종 환자들, 신경외과적 상태들을 가진 환자들, 간 환자들, 신장 환자들, 또는 뇌진탕으로 관찰되는 환자들과 같은 특정 상태들로 고통받고 있는 환자들인 경우일 수 있다. 반면에, 환자가 사고의 희생자이며 그리고 구할 수 있는 시간이 거의 없지만, 구급차 대원들 또는 구급 요원들이 발병 혈종과 같은 두부 손상(head trauma)을 의심할 경우, 단지 환자를 어두운 환경에 두는 시간이 존재할 수 있고, 예를 들어, 환자에게 이미지를 기록하는 사람의 어깨 너머의 어두움을 들여다 볼 것을 요청할 수 있다.

환자를 준비하면, 다음 단계는, 참조 번호 101에서, 환자의 눈(8)의 하나 이상의 이미지들(1)을 기록하는 것이다. 원칙적으로, 눈(8)의 단일 이미지(1)로 충분할 것이다. 보다 구체적으로, 동맥 및 정맥이 각각 시신경을 따라 들어오고 나가는 그리고 동맥 및 정맥이 안저(2)를 통해 모든 방향들로 분기하는 중간 부분에 있는 시신경 원판(3)과 함께 눈(8)의 안저(2)에 존재해야 한다. 후술되는 바와 같이, 에러 소스들을 최소화하기 위해 특정 시간 간격에 걸쳐 복수의 순차적 이미지들(1)을 기록하는 것이 유리할 수 있지만, 원칙적으로, 양호한 품질의 단일 이미지(1), 주로, 선명한 이미지(1)로 충분하다.

원칙적으로, 이미지(1)는 어떤 적절한 디바이스를 사용하여 기록될 수 있다. 상기 적절한 디바이스는 특정 목적을 위한 전용 디바이스일 수 있다. 또한, 특히, 본 발명의 방법에 따라 이미지 데이터를 처리하고 그리고 기록된 이미지들(1)을 위한 저장 용량을 적어도 일시적으로 제공하는 것을 가능하게 하도록, 바람직하게 개인용 컴퓨터, PC와 같은 데이터 프로세싱 디바이스와 조합하여 적합한 광학 장치들을 갖는 디지털 카메라일 수 있다. 하지만, 특히, 이미지 기록 디바이스는, 도 4에 도시된 바와 같이 적합한 렌즈 어댑터(7)가 장착된 스마트 폰(6)의 내장형 카메라일 수 있다. 따라서, 스마트 폰(6)은, 이미지들(1)의 기록 및 본 발명의 방법에 따른 후속 이미지 데이터 프로세싱을 위한 것뿐 아니라, 기록된 이미지들(1)에 대한 저장 용량을 제공하는 것 둘 모두를 위해 사용될 수 있다. 눈의 이미지들(1)을 기록하기 위한 적절한 렌즈 어댑터들(7)은, 미국, NY 13153, 스캐니틀리스 폴스, 스테이트 로드 4341 소재의 웰치 앨린, 인크(Welch Allyn, Inc.)의 iExaminer ™와 같이 상업적으로 이용가능하다. 일반적으로, 이미지 기록 디바이스로서 스마트 폰(6)을 사용할 경우, 상기 이미지 기록 디바이스는, 비트맵(.bmp), 태그된 이미지 파일(.tiff), JPEG2000과 같은 압축되지 않은 포맷으로, 무손실 설정(.JP2, .JPF, .JPX)에서, 이미지들(1)을 기록해야 함을 알아야 한다. 압축은 이미지들(1)을 흐리게 만들 수 있으며, 따라서 본 발명에 따른 방법의 후속 이미지 데이터 프로세싱에 악영향을 줄 수 있으므로, 바람직하지 않다.

이미지들(1)의 품질을 보장하기 위해, 참조 번호 102에서, 이미지들(1)이 선명한지를 결정하기 위해 이미지 품질 사전-추정이 수행된다. 이는, 이미지들(1)에서 영역들을 분류함으로써 행해질 수 있다. 일반적인 이미지(1)는 서로 다른 영역들 및 피처들을 포함할 것이다. 보다 구체적으로, 눈(8)의 기록된 이미지(1)에서, 과다 노출 영역들, 노출 부족 영역들, 안저(2)의 배경 영역들, 시신경 원판(3) 및 혈관들, 즉, 동맥(4) 및 정맥이 통상적으로 존재할 것이다. 이미지(1)가 선명하면, 변환들은 용이하게 식별될 수 있다. 이것은, 이미지(1)를 시각적으로 검사하는 사람에 의해 행해질 수 있지만, 본 발명에 따르면, 이는 바람직하게, 전용 디바이스, 관련 컴퓨터 또는 스마트 폰(6) 상에서 실행하는 이미지 프로세싱 소프트웨어에 의해 자동화된 프로세스에서 수행된다. 이것을 행하는 바람직한 방법은, 에지들만을 나타내는 에지 필터링된 이미지를 남기는 에지 필터링 방법을 사용하는 것이다. 이는, 압축에 의해 인위적으로 흐려지지 않는 이미지들(1)에서의 전환에서 선명한 에지들을 원하는 것이 명백하므로, 압축된 이미지들(1)이 요구되지 않는 이유들 중 하나이다. 동일한 이유로, 카메라에서의 어떤 자동 필터링 및 에지 개선은 처리되거나, 억제되거나 또는 피해져야 한다. 이것은, 특히, 카메라가 스마트 폰(6)의 내장형 카메라인 경우에 해당하며, 그와 같은 피처들은 평범한 것이다.

평균 필터링은, 이후, 에지 필터링된 이미지에 적용된다. 평균 필터링에서, 에지 필터링된 이미지는, 예를 들어, 50x50 픽셀들의 블록들로 분해된다. 이러한 블록들에서, 이미지 프로세싱 소프트웨어는 각 블록 내에서 에지들의 빈도를 결정한다. 이후, 상기 이미지는 낮은 빈도의 에지들을 갖는 블록들과 높은 빈도의 에지들을 갖는 블록들 간의 분포에 따라 분류될 수 있다. 기록된 이미지(1)가 흐려지면, 에지 필터링된 이미지들(1)이 높은 빈도의 에지들을 갖는 블록들을 거의 또는 전혀 생성하지 않을 것이며, 따라서, 참조 번호 103에서, 이미지 프로세싱 소프트웨어에 의해 거부될 수 있다. 결과적으로, 본 방법은, 새로운 이미지(1)가 기록되는 참조 번호 101로 리턴된다. 이후, 참조 번호 102에서, 새로운 이미지(1)에 대해 사전-추정이 수행되고, 그리고 이 프로세스는, 이미지(1)가 참조 번호 103에서 받아 들여질 때까지 필요한 만큼 반복된다.

기록된 이미지(1)의 품질이 적절하다고 결정한 후에, 참조 번호 104에서, 혈관들은 기록된 이미지(1)의 다른 피처들 사이에서 식별된다. 이미지 품질 사전-추정과 마찬가지로, 혈관들의 이러한 식별은 이미지(1)를 시각적으로 검사하는 사람에 의해 또한 수행될 수 있다. 하지만, 본 발명에 따르면, 식별은, 바람직하게는, 전용 디바이스, 관련 컴퓨터 또는 스마트 폰(6) 상에서 실행하는 이미지 프로세싱 소프트웨어에 의해 자동화된 프로세스에서 수행된다.

다른 피처들 중 혈관들의 식별은, 알려진 이미지 분석 방법들에 기초하여 또는 이미지(1)의 시각적 검사에 의해 다양한 방식들로 수행될 수 있다. 일반적으로, 사람은 기록된 이미지들(1)에서 혈관들을 식별하는 문제점들을 가지지 않을 것이다. 이미지(1)의 상이한 영역들은 이미지 품질의 사전-추정에서 이미 결정되었고, 그리고 사람에 의해 혈관들로서 식별된 영역들은, 그 사람이 디스플레이상에서 기록된 이미지(1)를 볼 때, 단순히 마우스 클릭 또는 유사한 것으로 표시될 수 있다. 그러나, 디바이스에서 구현될 수 있는 완전 자동화된 방법이 요구되기 때문에, 현재 가우스 라인 분석을 사용하는 것이 바람직하다. 가우스 라인 분석은 잘 알려져 있으며, 그리고 MVTec Software GmbH의 Halcon 12와 같은 기존 이미지 프로세싱 소프트웨어에서 구현된다.

가우시안 라인 분석은 완전히 자동화될 수 있고 그리고 이미지들(1)에서 라인들을 찾기 위해 이미지 프로세싱 소프트웨어에 의해 수행될 수 있다. 용어 라인들은 1차원 직선들과 같은 좁은 수학적 의미에서 이해되어서는 안되며, 곡선 및 다른 피처들과 같은 특정 폭을 갖는 선들을 이해해야 한다는 것을 알아야한다. 상기 폭은, 결국, 본 발명의 방법이 A/V 비를 계산하기 위해 결정할 필요가 있는 혈관의 직경에 대응한다. 동맥(4) 및 정맥 둘 다 존재하고 그리고 이러한 두 유형의 혈관들 모두가 분기되어 있기 때문에, 연속선들이 아닌 일정한 폭의 선분들이 식별될 것이다. 가우시안 라인 분석은, 이러한 모든 선분들을 따라 각 점에서의 폭을 산출한다. 하지만, 가우시안 라인 분석은, 동맥(4)과 정맥 사이를 구별하지 않으며, 별도의 단계로 수행해야 할 것이다.

가우시안 라인 분석에 대한 제1 대안으로서, WO2006/042543에 기술된 바와 같이 후속의 판별 분석을 이용한 텍스처 분석은, 주요한 혈관들 및 작은 혈관들, 이미지 영역들 밖의 안저(2), 시신경 원판(3), 그리고 예를 들어, 시신경 원판(3)과 안저(2) 사이의 에지들 등과 같은 다른 피처들을 식별하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 참조 번호 104에서, 시신경 원판(3)의 식별은 본 발명에 따른 방법의 별도의 후속 단계로서 수행될 필요가 없음을 이해해야 한다. 텍스처 외에도, 다른 파라미터들, 색상들(R, G, B)의 평균값 및 색상들(R, G, B)의 분산은 이미지 데이터를 클래스들로 변환하기 위해 사용될 수 있다. 하지만, 이러한 분석 자체는, 동맥(4) 및 정맥 사이의 어떠한 구별도 발생시키지 않고, 그리고 여전히 별도의 단계에서 수행되어야 할 것이다.

제2 대안은, 참조 번호 104에서, 스크린상의 이미지(1)를 시각적으로 검사하고 그리고 컴퓨터 마우스 및 포인터, 터치 스크린 상의 스타일러스 등과 같은 그 자체로 알려진 적합한 마커를 사용하여 혈관들을 만드는 사람에 의한, 수동적인 선택이다.

더 많은 대안들이 존재하며, 그리고 실제로, Halcon 12 소프트웨어의 라이브러리들은 혈관 탐지를 위해 다수의 사전 프로그래밍된 소프트웨어 알고리즘들을 포함한다.

이미지(1)에서 혈관들을 발견하기 위한 다양한 이미지 프로세싱 방법들의 효율성 및 신뢰성은, 실제 이미지(1) 또는 실제 이미지(1)의 품질에 의존할 수 있다. 즉, 하나의 방법은, 하나의 이미지(1) 상에서 실행될 때, 믿을 수 있는 결과를 제공할 수 있고, 그리고 다른 이미지(1) 상에서 사용될 때, 모호한 결과와 같이 신뢰성이 떨어지는 결과를 제공하거나 또는 완전히 실패할 수도 있다. 따라서, 각 이미지(1)에 몇 개의 이용가능한 이미지 분석 방법들을 적용하고, 그리고 안전성을 높이기 위해 결과들을 결합하는 것이 바람직하다.

이러한 방식으로 상기 혈관들을 식별하면, 시신경 원판(3)은, 참조 번호 105에서, 마커를 사용하여 유사한 방식으로 식별될 수 있다. 시신경 원판(3)은 매우 쉽게 구별될 수 있는데, 이는 시신경 원판(3)이 안저(2)보다 훨씬 더 밝기 때문이다. 명백하게, 이 경우에서, 도 1의 다이어그램의 참조 번호 104 및 105의 순서가 바뀔 수 있다. 즉, 시신경 원판(3)이 먼저 식별되고 그리고 혈관들이 두 번째로 식별된다.

시신경 원판(3)은 안저(2)의 나머지보다 훨씬 밝기 때문에, 시신경 원판(3)을 식별하는 것은 이미지 프로세싱 소프트웨어를 사용하는 자동화된 프로세스에서 매우 용이하게 구별된다.

제1 대안에서, 시신경 원판(3) 또는 적어도 시신경 원판(3)의 대표적인 위치는, 혈관들에 기초하여 식별될 수 있고, 이 혈관들 모두는 시신경 원판(3)의 중심에서 광 신경을 따라 눈(8)으로 들어간다.

제2 대안에서, 시신경 원판(3)은 이미지 프로세싱 소프트웨어에 의한 형상 탐색에 의해 발견될 수 있다.

제3 대안에서, 시신경 원판(3)은 이미지 상관에 의해 발견될 수 있고, 이미지 프로세싱 소프트웨어는 시신경 원판의 이미지를 갖는 이미지(1)에서 최상의 상관을 탐색한다.

혈관들의 식별과 같이, 여러 상이한 이미지 프로세싱 방법들이 각 이미지(1) 상에서 사용될 수 있으며 그리고 결합된 결과를 사용한다.

혈관들을 식별하는 프로세스에서, 숙련된 사람은 정맥(5) 및 동맥(4)을 동시에 구별할 수 있고 그리고 대응하는 정맥(5) 및 동맥(4)의 쌍을 식별할 수 있다. 그렇게 함으로써, 시각적 검사뿐 아니라 어떤 자동화된 프로세스에서도 도움이 되는 몇 가지 일반적인 규칙들이 존재한다. 이미지(1)의 가장 큰 쌍의 정맥(5) 및 동맥(4)은, 대부분의 사람들에서, 중심 시신경 원판(3)에서 위쪽으로 일반적으로 수직 방향으로 연장되며, 정맥(5) 및 동맥(4)은 시신경을 따라 눈(8)으로 들어가고 그리고 두번째로 큰 쌍은 시신경 원판(3)의 중심으로부터 아래로 연장된다. 이것은 일반적인 규칙이고, 사람들 사이에 개인차가 존재하며 그리고 예외도 존재한다. 정맥(5) 및 동맥(4)의 각 쌍들에서, 정맥(5)은 일반적으로 동맥(4)보다 큰 직경을 가질 것이고, 따라서, 이미지(1)에서 더 넓을 것이다. 동맥(4) 및 정맥(5)은 어느 정도 부채꼴 모양으로 나뉘며, 이는, 동맥 혈관들이 이미지(1)에서 서로 교차하지 않고 그리고 정맥 혈관들이 이미지(1)에서 서로 교차하지 않음을 의미한다. 따라서, 혈관들이 교차하는 경우, 하나는 동맥(4)이어야 하고, 다른 하나는 정맥(5)이어야 하거나 또는 그 반대이어야 한다. 시신경 원판(3)의 중심으로부터 시신경 원판(3)의 수직 상하 방향으로 위 및 아래로 연장하는 주요 정맥(5) 및 동맥(4)에 대해서는, 일반적으로, 적어도 하나의 세그먼트에 걸쳐 서로 상대적으로 가깝고 한 쌍으로 쉽게 식별할 수 있다.

하지만, 자동화된 시스템의 대해, 일반적으로, 정맥(5)이 대응하는 동맥(4)보다 더 큰 직경을 갖는다는 사실을 가지고 시작하는 것이 편리하다. 따라서, 참조 번호 106에서, 혈관들의 직경은 시신경 원판(3)의 중심으로부터의 하나 이상의 거리들에서 결정되거나, 또는 대안으로, 정맥(5) 및 동맥(4)이 일반적으로 수렴하는 시신경 상의 지점으로부터 결정된다.

정맥(5) 및 동맥(4)에 대해 결정된 혈관 직경들에 기초하여, 시신경 원판(3)으로부터의 주어진 거리들에서 직경 비(들)이 계산될 수 있다. 이러한 비들의 일부는, 참조 번호 107에서 표시된 것처럼, A/V 비들이 될 것이다. 다른 것들은, A/A 비들, V/V 비들 및 V/A 비들과 같은 잘못된 결과들이며, 그리고 이러한 것들의 일부는 정맥(5) 및 동맥(4)의 매칭되지 않는 쌍들로부터 발생할 수 있다.

하지만, 참조 번호 108에서 표시된 것처럼, 정맥(5) 및 동맥(4)을 구별하기 위해, 때로는 비율의 간단한 평가로 충분할 것이다. 비율이 1.0에 매우 가까우면, 두 혈관들 모두 정맥(5) 또는 동맥(4) 중 하나일 가능성이 높고, 비율이 1.0보다 너무 높거나 또는 낮으면, 그때, 혈관들은 매칭하는 쌍이 될 가능성이 없다. 상기 비율이 적절하게 1.0보다 높으면, 일반적으로 정맥(5)이 동맥(4)보다 큰 직경을 가지기 때문에, 그 결과는 매칭하는 쌍의 V/A 비일 가능성이 높다. 이 경우, 역수의 값은 원하는 A/V 비를 산출할 것이다. 상기의 비율이 1.0보다 적절하게 아래이고 0.0보다 적절하게 위이면, 그때, 상기 결과는 유용한 A/V 비가 될 가능성이 높다. 이미지(1)에서 적절한 수의 위치들에 대해 반복될 때, 통계적 분석이 적절한 매칭 쌍들에 대해 수행되어 적합한 A/V 비를 산출할 수 있다.

다수의 순차적 이미지들(1)이 짧은 시간, 예를 들어, 1초 또는 2초 내에 촬영되고, 그리고 A/V 비가 결정되어, 순차적 이미지들(1)에서 동일한 위치들에 바람직하게 결정되면, 정맥(5) 및 동맥(4)은 심박주기 동안의 압력 변화와 다르게 반응하여, A/V 비가 시간에 지남에 따라 특징적인 방식으로 변하기 때문에, 정맥(5) 및 동맥(4)은 식별이 가능할 수 있다. 현재의 카메라들 및 심지어 표준 스마트 폰 카메라들은, 초당 최대 30개의 이미지들을 갖는 고속 카메라들로서 매우 잘 작동하며, 이러한 A/V 비의 변경들을 식별하기 위해 충분한 수의 이미지들(1)을 제공한다. iPhone 6와 같은 고성능 스마트폰들은 초당 240개의 이미지들을 기록할 수 있으며, 이러한 목적을 위해 필요한 것보다 훨씬 크다. 더욱이, 최종적으로 결정된 A/V 비가, 평균값보다는, 모든 이미지들(1)의 모든 점들로부터 중앙값에 기초하는 경우, 상기 심박으로부터의 A/V 비에 대한 변화들은 무시할 수 있다.

보통의 두개내압을 가진 사람들의 A/V 비의 통계적 정규 분포는 모집단에 대해 일반적으로 알려져 있으며, 따라서, 결정된 A/V 비는 통계적 정규 분포와 비교될 수 있다. 발명가는, 두개내압이, 알코올, 니코틴 및 다른 약물들의 섭취, 고혈압, 맥박 및 호흡과 같은 다른 요인들을 훨씬 상회하는, 눈(8)에서의 A/V 비에 대한 가장 영향력 있는 단일 요인이라는 것을 발견하였다. 따라서, 참조 번호 109에서, 상기 A/V 비와 알려진 통계적 정규 분포를 비교하고, 그리고 참조 번호 110에서, 최종적으로 결정된 A/V 비가 주어진 임계치 아래, 예를 들어, 일반적인 인구의 정규 분포의 미리결정된 낮은 백분위수에 있으면, 주어진 임계치보다 높은 잠재적인 두개내압에 대해 표시 또는 경고가 주어질 수 있다. 경고는, 음향이거나 또는 시각적, 예를 들어, 본 발명에 따른 방법이 구현되는 장치의 디스플레이 상에서, 예를 들어, 스마트 폰(6)의 디스플레이 상에서 텍스트 포맷일 수 있다.

다른 요인들에 관해서는, 10 내지 15초와 같은 더 긴 시간에 걸쳐서 이미지들(1)을 취하는 것은 쉽게 식별될 수 있는 적어도 하나의 호흡 주기를 포함하기에 충분할 것이며, 그리고 심장 박동과 유사한 방식으로 에러 소스로서 배제될 수 있다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 다수의 발살바 조작(Valsalva maneuver)들을 수행하는 2명의 피실험자에 대한 정맥 및 동맥 직경의 변화들을 나타내는 테스트 결과들이 도시된다. 검출된 동맥 및 정맥 직경에서의 중앙값으로부터의 일부 편차가 수평 막대로 표시되는 다수의 그림들이 분석되고 있다.

도 3a는, 보통의 두개내압이 존재할 때, 그리고 발살바 조작들을 수행하는 피실험자들로 인해 높은 두개내압이 존재할 때, 2명의 피실험자 각각에 대한 정맥 직경을 도시한다. 알 수 있듯이, 2명의 피실험자 모두에 대해 압력이 증가함에 따라 정맥 직경이 증가한다. 피실험자 A보다 피실험자 B에 대한 증가가 더 현저함을 알 수 있다.

유사하게도, 도 3b는, 보통의 두개내압이 존재할 때, 그리고 발살바 조작들에 기인하여 높은 두개내압이 존재할 때, 2명의 피실험자 각각에 대한 동맥 직경을 명확하게 도시한다. 두개내압이 증가할 때, 동맥 직경들은 증가하는 것이 아니라 감소한다. 또한, 감소는, 피실험자 B에서보다 피실험자 A에게서 더 현저함을 알 수 있다.

하지만, 정맥 직경의 증가가 피실험자 B에 대해 더 현저하고, 그리고 동맥 직경의 감소가 피실험자 A에 대해 더 현저하다는 사실에 관계없이, 발생된 A/V 비들은 양쪽 모두에 대해 실질적으로 동일하게 나타난다. 보다 구체적으로 말하면, 2명의 피실험자들 모두에 대해, 중앙값들에 기초하여 계산된 A/V 비들은, 고압 상황에서는 대략 0.54 그리고 저압 상황에서는 대략 0.61인 것으로 밝혀진다. 이는, 일반적인 사람들 사이의 정규 분포에서 보통의 값들과 쉽게 구별될 수 있는 중요한 차이이며, 일반적인 사람들 모두가 상기 피실험자들이 공유하는 동일한 보통의 A/V 비 0.61을 가지지는 않을 것이다.

하지만, 이와 상관없이, 잠재적인 두개(頭蓋) 내의 과도한 압력에 대한 경고는 항상 충분하지 않다. 첫번째로, 하위 백분위 수에서 완전히 정상적인 A/V 비를 갖는 사람들이 명백하게 존재할 것이고, 이는 긍정 오류(false positive)들을 제공할 것이다. 두번째로, 예를 들어, 교통 사고로 인한 머리 부상과 같은 일부 경우들에서, 두개 내의 과도한 압력이 진화하는데는 시간이 필요하므로, 두개 내의 과도한 압력은 구급차 또는 구급요원이 도착했을 때 발생하지 않을 수도 있다.

따라서, 상기에서 서술한 방법에 따른 A/V 비 측정은, 바람직하게는, 이후, 즉, 병원에 도착한 후 그리고 모니터링 중 몇시간 후에 1회 이상 수행된다. 본 발명에 따른 방법은 비-침습적(non-invasive)이고 그리고 환자에게 불편함을 거의 주지 않기 때문에, 종래 기술의 방법과 비교하여 특히 적합하다. 동일한 이유로, 본 발명은, 다른 환자들, 예를 들어, 수두증 환자들, 신경 외상 환자들, 간 환자들, 신장 환자들과 같이 만성적인 질병으로 진단된 환자들을 모니터링하기에 적합하다. 그와 같은 환자들은, 하루에 한 번, 두 번 또는 세 번과 같은 규칙적인 간격으로 A/V 비를 기록하고 모니터링함으로써, 모니터링될 수 있다. 이러한 방식으로, 두개내압이 상승하는지 여부, 그에 따라, 잠재적으로 치명적인 두개내압이 발생하는지 여부를 결정할 수 있다.

통상의 기술자들은, 예시적인 바람직한 실시예들의 상기의 설명에서, 그 방법이, 특히, 적합한 렌즈 어댑터를 갖는 스마트 폰 상에서 실행되는 소프트웨어로 구현되는 실시예들에 참조되더라도, 다수의 다른 변형들 및 구현들이 청구 범위 내에서 가능할 것을 알 것이다. 특히, 렌즈 어댑터의 필요성을 제거하기에 충분한 이미징 품질을 갖는 스마트 폰들이 이미 시장에 존재할 수 있다고 여겨진다. 그와 같은 스마트 폰들을 발견하는 것은 창의력을 요구하지 않는다. 또한, 컴퓨터 파워가 부족한 경우, 데이터는 스마트 폰으로부터 원격 프로세싱 및 저장 사이트로 업로드될 수 있고, 이로부터 경보에 대한 발생된 정보가 다운로드될 수 있음을 통상의 기술자는 알 것이다.

Claims

두개내압(intracranial pressure)의 비-침습적(non-invasive) 평가 방법으로서,
이미지 기록 디바이스를 제공하는 단계와;
상기 이미지 기록 디바이스를 사용하여 사람의 눈의 망막 부분의 적어도 하나의 이미지를 기록하는 단계와;
상기 적어도 하나의 이미지에서, 적어도 하나의 동맥 및 상기 동맥과 관련된 적어도 하나의 정맥을 식별하는 단계와;
상기 이미지에서, 상기 식별되는 동맥에 대한 제1 특성 직경 값을 결정하는 단계와;
상기 이미지에서, 상기 식별되는 정맥에 대한 제2 특성 직경 값을 결정하는 단계와;
상기 제1 특성 직경 값 및 상기 제2 특성 직경 값에 기초하여 동정맥 비(arteriovenous ratio)를 계산하는 단계와; 그리고
상기 동정맥 비와 임계값을 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
두개내압의 비-침습적 평가 방법.
제1항에 있어서,
상기 망막 부분은 시신경 원판(optic disc)을 포함하는 것을 특징으로 하는
두개내압의 비-침습적 평가 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 사람의 적어도 하나의 심장 박동 사이클(heart pulse cycle)에 대한 정보를 기록하는 단계와; 그리고
상기 사람의 심장 박동 사이클 동안 미리결정된 시간에 기록된 이미지에 기초하여 상기 계산을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
두개내압의 비-침습적 평가 방법.
제3항에 있어서,
상기 적어도 하나의 심장 박동 사이클에 관한 상기 정보는, 상기 이미지 기록 디바이스를 사용하여 상기 사람의 눈의 망막 부분의 다수의 이미지들을 기록함으로써 기록되는 것을 특징으로 하는
두개내압의 비-침습적 평가 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 사람에 대한 적어도 하나의 호흡 사이클에 관한 정보를 기록하는 단계와; 그리고
상기 사람의 호흡 사이클 동안 미리결정된 시간에 기록된 이미지에 기초하여 상기 계산을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
두개내압의 비-침습적 평가 방법.
제5항에 있어서,
상기 적어도 하나의 호흡 사이클에 관한 정보는 상기 이미지 기록 디바이스를 사용하여 상기 사람의 눈의 망막 부분의 다수의 이미지를 기록함으로써 기록되는 것을 특징으로 하는
두개내압의 비-침습적 평가 방법.
비-침습적인 두개내의 압력 측정들을 수행하는 장치로서,
사람의 눈의 망막 부분의 적어도 하나의 이미지를 기록하도록 하는 이미지 기록 디바이스와;
상기 적어도 하나의 이미지에서, 적어도 하나의 동맥 및 상기 동맥과 관련되는 적어도 하나의 정맥을 식별하고, 그리고 상기 이미지에서, 상기 식별되는 동맥에 대한 제1 특성 직경 값 및 상기 식별되는 정맥에 대한 제2 특성 직경 값을 결정하도록 하는 이미지 프로세싱 디바이스와;
상기 제1 특성 직경 값 및 제2 특성 직경 값에 기초하여 동정맥 비를 계산하고 그리고 상기 동정맥 비와 미리결정된 임계값을 비교하도록 하는 데이터 프로세싱 디바이스와; 그리고
상기 미리결정된 임계값이 초과되는지 여부를 결정할 수 있는 것에 기초하여, 정보를 출력하는 출력 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는
두개내의 압력 측정들을 수행하는 장치.
제7항에 있어서,
상기 사람의 심장 박동 사이클을 결정하는 수단을 더 포함하고, 그리고 상기 동정맥비와 상기 미리결정된 임계값을 비교할 때, 상기 데이터 프로세싱 디바이스는, 상기 심장 박동 사이클에 관한 시간적인 정보 및 상기 적어도 하나의 이미지의 기록을 더 고려하도록 하는 것을 특징으로 하는
두개내의 압력 측정들을 수행하는 장치.
제7항에 있어서,
상기 환자의 호흡 사이클을 결정하는 수단을 더 포함하고, 그리고 상기 동정맥비와 상기 미리결정된 임계값을 비교할 때, 상기 데이터 프로세싱 디바이스는, 상기 호흡 사이클에 관한 시간적인 정보 및 상기 이미지의 기록을 더 고려하도록 하는 것을 특징으로 하는
두개내의 압력 측정들을 수행하는 장치.