KR20180033878A - 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법에 관한 것으로서, 흉벽 종양의 위치까지 조사되는 근적외선을 체내에서 체외로 상기 흉벽을 통과해서 투영 입사시키는 단계와, 이를 검출하여 상기 흉벽 종양의 음영을 영상화하는 단계를 포함하여 수행되며, 흉벽 종양으로써 악성종피종을 조기 진단하기 위해서 석면 노출 전력이 있는 고위험군에 대하여 정기적으로 스크리닝을 할 필요가 있는데, 본 발명에 의한 진단방법으로 악성중피종의 조기 진단이 가능해지는 효과가 있다.
Description
본 발명은 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법에 관한 것으로서, 상세히는 흉벽 종양까지 조사되는 근적외선 또는 복수의 근적외선이 체내에서 체외를 통해 흉벽을 통과하여 투영 입사되도록 한 후, 상기 흉벽 종양으로부터 투영 입사되는 근적외선을 카메라로 검출하여 음영으로 영상화하거나, 혈관을 통해 주입된 형광염료와 함께 카메라로 검출하여 영상화하거나, 또는 분광기로 복수 파장의 근적외선의 흡수도의 차이를 통해 영상화하여 흉벽 종양의 유무 및 퍼짐 정도를 확인하도록 한 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법에 관한 것이다.
세계보건기구 산하 국제암연구소(WHO/IARC)에서 1급 발암물질로 분류하고 있는 석면은 흉막에 발생하는 폐종양인 악성중피종의 대표적인 원인물질 중 하나로, 상기 악성중피종은 석면에 처음 노출된 후 약 15∼40년의 잠복기를 가진다.
한편 도 1에서 보는 바와 같이, 흉막은 벽측 흉막(parietal pleura)과 장측 흉막(visceral pleura)으로 구성되며, 상기 흉막에 발생하는 흉막반(pleural plaques)도 석면노출에 의해 발생하고 있다. 그러나 이러한 흉막반은 결핵에 의해서도 발생하므로 국내의 높은 결핵 유병률과 흉막반의 임상적 증상에 대한 근거 부족으로 석면 유래 흉막반과 결핵 유래 흉막반의 차이를 규명하지 못하고 있어 석면관련 보상 근거가 부족하다.
또한 악성중피종은 치료면에서 예후가 불량(진단 후 생존율 1년 미만)하고, 발생율과 사망률은 지속적 증가하고 있는 상태에 있는데, 이렇게 되는 이유는 조기진단이 매우 어렵기 때문이다.
현재 실시되는 X선 흉부검사는 보통 암의 크기가 5∼10mm 이상 되어야 이상 부위를 확인할 수 있으며, 갈비뼈에 의해 보호되고 있고 심장의 위치와 겹쳐있는 폐의 특성상 다른 장기들에 의해 가려져 이상 부위를 확인할 수 없는 경우가 많은 한계점이 있다. 또한 X선 흉부검사에 의해 이상 부위가 확인된다고 하여도 폐 조직은 공기와 직접 접촉하면서 혈관과 밀접하게 연결되어 있어 이미 전이가 이루어지고 있는 등 악성화 되어 있을 가능성이 높다. 따라서 X선 흉부검사는 폐종양의 조기진단법으로서의 효용성이 매우 낮은 상태에 있다.
특히 얇은 흉막 또는 복막중피에 발생하는 악성중피종의 특성상 도 2에서 보는 바와 같이, 전산단층 촬영이나 PET-CT의 해상도가 충분치 못하여 이들은 조기 진단에 도움이 되지 않고 있다.
한편 조기 진단을 위한 혈액 내의 암 바이오마커에 대한 연구가 있었지만, 비특이도를 극복하기 어려워 진단율의 향상이 잘 이뤄지지 않고 있는 실정에 있다. 최근 도 2에서 보는 바와 같이, 흉강경이나 복강경 기술이 발전함에 따라 이들을 이용한 최소 침습적 악성중피종 검사에 대한 연구가 동물을 대상으로 진행되고 있으나, 이들은 침습적 방법이므로 조기 진단용으로 사용되기에는 한계가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 흉막의 흉벽 종양의 위치까지 조사되는 근적외선을 체내에서 체외로 흉벽을 통과하여 투영 입사한 후, 이를 검출하여 음영으로 영상화함으로써 흉벽 종양의 유무 및 퍼짐 정도를 확인하도록 한 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법을 제공함에 있다.
다른 목적은 형광염료를 혈관에 주입하여 흉벽 종양에 침착되면, 흉막의 흉벽 종양 위치까지 조사되는 근적외선이 상기 형광염료에 의해 흉벽 종양에서 형광을 방출함에 따라 이를 검출하여 흉벽 종양의 신생 혈관을 영상화함으로써, 흉벽 종양의 유무를 확인하도록 한 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법을 제공함에 있다.
또 다른 목적은 흉막의 흉벽 종양 위치까지 동시에 또는 순차적으로 조사되는 서로 다른 파장대의 다수의 근적외선의 빛의 세기를 측정하거나 영상화하여 흡수도의 차이를 통해 흉벽 종양의 유무를 확인하도록 한 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법은, 흉벽 종양의 위치까지 조사되는 근적외선을 체내에서 체외로 상기 흉벽을 통과해서 투영 입사시키는 단계와, 이를 검출하여 상기 흉벽 종양의 음영을 영상화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
또 상기 근적외선의 투영 입사 단계에서 흉벽 종양의 위치까지 삽입되는 광섬유를 통해 상기 근적외선을 조사하고, 투영 입사되는 상기 근적외선을 검출하는 단계에서 근적외선 검출 카메라에 의해 검출하는 것이 바람직하다.
또 상기 광섬유의 삽입 이후 근적외선의 조사 단계 이전에, 기관지경의 작업채널로 내로 가이드 시스를 흉벽 종양의 위치까지 삽입하는 단계를 더 포함하여, 상기 가이드 시스 내로 광섬유를 삽입하는 것이 바람직하다.
또 상기 근적외선은 780∼2000nm 영역 파장대의 근적외선인 것이 바람직하다.
또 상기 근적외선의 조사 단계 이전에, 형광염료를 혈관에 주입하는 단계를 더 포함하여, 상기 형광염료가 흉벽 종양 주변의 미성숙 혈관에서 누출되면서 상기 ??벽 종양에 침착되는 것을 통해, 상기 근적외선의 조사로 형광을 방출하는 흉벽 종양의 신생혈관을 영상화하는 것을 다른 특징으로 하고 있다.
또 상기 형광염료는 인도시아닌 그린(Indocyanine green:ICG)인 것이 바람직하다.
또 상기 근적외선 검출 카메라의 전면에 배치되는 방사 필터를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또 상기 근적외선 광원 전면에 배치되는 여기 필터를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또 상기 근적외선은 서로 다른 다수의 파장대의 근적외선으로 조사되어, 흉벽을 통과한 각각의 근적외선의 빛의 세기를 측정하거나 영상화하여 흡수도의 차이를 통해 흉벽 종양의 유무를 확인하는 것을 또 다른 특징으로 하고 있다.
또 상기한 흡수도의 차이를 통해 흉벽 종양의 유무를 확인하는 것은 분광기나 하이퍼스펙트럼 카메라에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법에 의하면, 흉벽 종양으로써 악성종피종을 조기 진단하기 위해서 석면 노출 전력이 있는 고위험군에 대하여 정기적으로 스크리닝을 할 필요가 있는데, 본 발명에 의한 스크리닝 방법으로 악성중피종의 조기 진단이 가능해지는 효과가 있다.
도 1은 벽측 흉막(parietal pleura)과 장측 흉막(visceral pleura)으로 구성되는 흉막을 보여주는 해부이미지
도 2는 PET/CT에서는 정상소견 결과를 보였지만 흉강경(thoracoscopy)을 사용해서는 악성중피종임의 확진을 보여주는 PET/CT 사진 및 내시경 사진 (Roca E, Laroumagne S, Vandemoortele T, Berdah S, Dutau H, Maldonado F, Astoul P., "18F-fluoro-2-deoxy-d-glucose positron emission tomography/computed tomography fused imaging in malignant mesothelioma patients: looking from outside is not enough", Lung Cancer. 2013 Feb;79(2):187-90. doi: 10.1016/j.lungcan.2012.10.017. Epub 2012 Dec 1.)
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법을 보여주는 개념도
도 4는 상기 도 3의 주요부 확대도
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법을 보여주는 개념도
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법을 보여주는 개념도
도 7은 본 발명에 따른 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법을 동물모델에 적용한 예
도 8은 본 발명에 따른 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법을 동물모델에 적용하여 정상 흉벽을 나타낸 예를 보여주는 이미지
도 9는 본 발명에 따른 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법을 동물모델에 적용하여 흉벽 종양을 나타낸 예를 보여주는 이미지
도 2는 PET/CT에서는 정상소견 결과를 보였지만 흉강경(thoracoscopy)을 사용해서는 악성중피종임의 확진을 보여주는 PET/CT 사진 및 내시경 사진 (Roca E, Laroumagne S, Vandemoortele T, Berdah S, Dutau H, Maldonado F, Astoul P., "18F-fluoro-2-deoxy-d-glucose positron emission tomography/computed tomography fused imaging in malignant mesothelioma patients: looking from outside is not enough", Lung Cancer. 2013 Feb;79(2):187-90. doi: 10.1016/j.lungcan.2012.10.017. Epub 2012 Dec 1.)
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법을 보여주는 개념도
도 4는 상기 도 3의 주요부 확대도
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법을 보여주는 개념도
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법을 보여주는 개념도
도 7은 본 발명에 따른 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법을 동물모델에 적용한 예
도 8은 본 발명에 따른 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법을 동물모델에 적용하여 정상 흉벽을 나타낸 예를 보여주는 이미지
도 9는 본 발명에 따른 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법을 동물모델에 적용하여 흉벽 종양을 나타낸 예를 보여주는 이미지
이하, 본 발명에 따른 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법을 보여주는 개념도이고, 도 4는 상기 도 3의 주요부 확대도를 도시한 것이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법은, 흉벽 종양을 간단히 스크리닝(screening)하여 진단하기 위해 근적외선을 이용한 투영법을 사용하여 흉벽 종양의 영상을 획득하는 방법을 제시한 것이다. 근적외선은 780∼2000nm 영역의 파장을 가진 전자기파로서 조직 내 투과도가 높아 생체진단용으로 흔히 사용되고 있다.
이러한 근적외선 투영법에 의한 흉벽 종양의 스크리닝은 도 3에서 보는 바와 같이, 근적외선(NIR source)을 흉벽 종양(tumor)의 위치까지 조사하고, 조사된 근적외선이 체내에서 체외로 흉벽을 통과하여 투영 입사될 때, 이렇게 흉벽을 통과한 근적외선을 체외에 위치시킨 근적외선 검출 카메라(camera)로 검출하여 영상화하도록 한 것이다. 이때 근적외선을 검출한 영상에서 흉벽 종양의 음영이 상기 근적외선 검출 카메라에 의해 획득되어 상기 흉벽 종양의 유무 및 퍼짐 정도를 알 수 있게 된다.
상기 근적외선은 광섬유에 의해 흉벽 종양의 위치에 조사되는데, 도 4에서 보는 바와 같이, 기관지경(endoscope)의 작업 채널(working channel) 내로 가이드 시스(guide sheath)를 삽입하여 흉벽 종양이 있는 부분의 투영하고자 하는 위치를 정한 후, 상기 가이드 시스 내부로 광섬유를 삽입하여 상기 광섬유를 통해 근적외선을 흉벽 종양의 위치에 조사하고 체내에서 체외로 흉벽을 통과해서 투영 입사시키게 된다. 이렇게 흉벽을 통과한 근적외선은 상기한 바와 같은 과정을 거쳐 흉벽 종양의 유무 및 퍼짐정도를 확인하게 된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법을 보여주는 개념도를 도시한 것이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법은, 근적외선에 의해 형광을 방출하는 형광염료인 인도시아닌 그린(Indocyanine green:ICG)을 이용한 형광 이미징을 이용하는 방법을 제시한 것이다. 인도시아닌 그린(ICG)은 혈장 단백질에 쉽게 결합하여 혈관 이미징에 흔히 사용되고, 780nm의 빛을 최대로 흡수하여 820nm의 형광을 방출하는 특성이 있다.
본 발명에서는 도 5에서 보는 바와 같이, 흉벽 종양이 진행되면 종양 주변에 신생혈관이 발생하게 되는데, 이런 경우에 상기 ICG와 같은 형광염료를 혈관으로 주입하여 흉벽 종양 주변의 미성숙 혈관에서 새어나온 형광염료가 상기 흉벽 종양에 침착되는 것을 이용하는 것으로, 상기한 바와 같이 흉벽 종양의 위치로 조사된 후 체내에서 체외로 통과하는 근적외선에 의해 형광을 방출하는 흉벽 종양의 신생혈관을 근적외선 검출 카메라로 영상화하여 상기 흉벽 종양의 유무와 퍼짐정도를 확인하게 된다. 이때 흉벽 종양으로부터 방출하는 형광을 영상화하기 위해 상기 근적외선 검출 카메라의 전면에는 820nm의 방사 필터(emission filter)를 배치하고 근적외선 광원 전면에는 780 nm의 여기 필터(excitation filter)를 배치하도록 한다.
본 발명의 제2 실시예에서 근적외선의 조사는 상기한 바와 같은 광섬유에 의해 이루어지며, 상기 광섬유가 작업채널의 가이드 시스 내로 삽입되어 흉벽 종양의 위치를 정하는 것은 상기한 바와 동일하다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법을 보여주는 개념도를 도시한 것이다.
도 6에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법은, 근적외선 대의 서로 다른 두 파장 또는 다수의 파장의 근적외선(Multi-wavelength NIR source)을 동시에 또는 순차적으로 상기한 바와 같은 내시경적 방법으로 조사한 후, 체내에서 체외로 흉벽을 통과한 각각의 근적외선 빛의 세기를 측정하거나 영상화하여 흡수도의 차이를 통하여 종양의 유무를 확인하는 근적외선 분광 방법을 제시한 것이다. 이때 상기 근적외선 빛의 세기를 측정하거나 영상화하여 흡수도를 차이를 구하는 것은 체외의 위치하고 있는 분광기(Spectroscope)나 하이퍼스펙트럼 카메라 (Hyperspectral camera)등의 근적외선 검출기에 의해 이루어진다.
도 7은 본 발명에 따른 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법을 동물모델에 적용한 것으로 내시경적 방법으로 체내에서 체외로 근적외선을 흉벽을 통과해서 투영 입사시키는 예를 보여주는 이미지이다.
도 7에서 보는 바와 같이, 동물 모델로 실험 토끼인 정상 뉴질랜드 백색가토를 이용하여 상기한 제1 실시예의 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법으로 흉벽 근적외선 투영법을 실시하여 나타낸 결과 이미지이다. 이 이미지에서 보면 적색으로 보이는 부분에서 상당량의 근적외선이 흉벽을 통과하여 외부로 투영되고 있음을 잘 알 수 있다.
도 8은 뉴질랜드 백색가토의 정상 흉벽을 통과하여 투영되는 근적외선을 보여주는 이미지이며 도 9는 종양 흉벽을 통과하여 투영되는 근적외선을 보여주는 이미지이다.
도 8과 도 9에서 보는 바와 같이, 정상 흉벽 투영이미지는 흉골을 따라 음영이 평행하게 발생하지만 종양 흉벽 투영이미지는 종양의 음영이 추가됨에 따라 어둡게 보이고 있음을 잘 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
Claims (9)
- 흉벽 종양의 위치까지 조사되는 근적외선을 체내에서 체외로 상기 흉벽을 통과해서 투영 입사시키는 단계와, 이를 검출하여 상기 흉벽 종양의 음영을 영상화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 근적외선의 투영 입사 단계에서 흉벽 종양의 위치까지 삽입되는 광섬유를 통해 상기 근적외선을 조사하고, 투영 입사되는 상기 근적외선을 검출하는 단계에서 근적외선 검출 카메라에 의해 검출하는 것을 특징으로 하는 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법. - 제2항에 있어서,
상기 광섬유의 삽입 이후 근적외선의 조사 단계 이전에, 기관지경의 작업채널로 내로 가이드 시스를 흉벽 종양의 위치까지 삽입하는 단계를 더 포함하여, 상기 가이드 시스 내로 광섬유를 삽입하는 것을 특징으로 하는 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법. - 제1항에 있어서,
상기 근적외선은 780∼2000nm 영역 파장대의 근적외선인 것을 특징으로 하는 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법. - 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 근적외선의 조사 단계 이전에, 형광염료를 혈관에 주입하는 단계를 더 포함하여, 상기 형광염료가 흉벽 종양 주변의 미성숙 혈관에서 누출되면서 상기 ??벽 종양에 침착되는 것을 통해, 상기 근적외선의 조사로 형광을 방출하는 흉벽 종양의 신생혈관을 영상화하는 것을 특징으로 하는 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법. - 제5항에 있어서,
상기 형광염료는 인도시아닌 그린(Indocyanine green:ICG)인 것을 특징으로 하는 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법. - 제5항에 있어서,
상기 근적외선 검출 카메라의 전면에 배치되는 방사 필터와 상기 근적외선 광원 전면에 배치되는 여기 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법. - 제1항에 있어서,
상기 근적외선은 서로 다른 다수의 파장대의 근적외선으로 조사되어, 흉벽을 통과한 각각의 근적외선의 빛의 세기를 측정하거나 영상화하여 흡수도의 차이를 통해 흉벽 종양의 유무를 확인하는 것을 특징으로 하는 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법. - 제8항에 있어서,
상기한 흡수도의 차이를 통해 흉벽 종양의 유무를 확인하는 것은 분광기에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 근적외선을 이용한 폐종양 스크리닝 방법.
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