KR20190004818A - 스마트 분자추적 멀티 프로브 - Google Patents

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KR20190004818A
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Abstract

본 발명은 실시간으로 분자를 추적하여 종양의 위치를 판정하는 스마트 분자추적 멀티 프로브로서, 방사성 의약품 또는 광학영상용 화합물이 결합된 방사성 의약품이 주입된 종양으로부터 방출되는 체렌코프 광 혹은 근적외선을 검출하는 광학 검출부와, 방사성 의약품이 주입된 종양으로부터 방출되는 감마선에 의해 발생되는 광을 검출하는 감마선 검출부를 포함함으로써, 실시간 종양 추적 및 잔존암의 확인 성능을 더욱 향상시키고 종래의 감마 프로브를 소형 경량화할 수 있다.

Description

스마트 분자추적 멀티 프로브{SMART MULTI-PROBE CAPABLE OF TRACKING MOLECULES}
본 발명은 실시간으로 분자(molecules)를 추적하는 멀티 프로브(multi-probe)에 관한 것으로서, 특히 종양(tumor)에 섭취(uptake)된, 방사성 의약품(radiopharmaceuticals)에서 방출되는 감마선(gamma ray) 신호를 검출하는 감마 프로브(gamma probe)에, 방사성 의약품에서 방출되는 체렌코프 광(Cerenkov light)이나 광학영상용 화합물이 결합된 방사성 의약품에서 방출되는 근적외선(near-infrared, NIR)과 같은 광학 신호를 검출할 수 있는 광학 프로브(optical probe)를 결합하여, 암 수술 시 분자수준(molecular level)에서 실시간으로 종양 추적과 잔존암의 확인이 가능한 새로운 개념의 스마트 분자추적 멀티 프로브(smart multi-probe capable of tracking molecules)에 관한 것이다.
암 수술시에는 일반적으로 수술 의사의 촉진(palpation)과 시진(visual inspection)에 의존한다. 암 조직의 위치와 그 고유한 특성을 확인하는데 있어서 촉진은 의사가 직접 암 조직을 만져서 촉감(tactile sense)으로 진단하는 것이고, 시진은 육안으로 진단하는 것이다.
그러나, 의사의 촉감이나 육안만으로는 미세한 암세포를 정확히 확인하는데에 한계가 있으므로, 최근에는 분자 영상(molecular imaging) 기기를 수술 전 진단에 많이 사용하고 있다.
분자영상은 생체 내에서 일어나는 유전자 수준 혹은 생화학 및 생리학적 수준의 생명현상을 영상화하는 것으로, 암 진단에 있어서 현재 임상에서는 F-18 FDG PET/CT가 활발히 이용되고 있으며, 일반적으로 CT 등과 같은 기존 해부학적인 영상에 비해 암 진단의 민감도와 특이도가 더 높은 것으로 알려져 있다. 최근 암 진단에 이용되는 방사성 의약품은 기존 F-18 FDG 외에도 F-18 FLT, Ga-68 PSMA, F-18 NaF가 개발되어 임상에 적용되고 있으며 특정 암에서는 F-18 FDG보다 민감도와 특이도가 더 높은 결과를 나타내고 있다.
그러나, 상기한 분자 영상 기기는 의사가 수술을 시행하면서 동시에 영상을 모니터링하기가 곤란하다. 따라서, 최근에는 의사가 실시간으로 종양을 직접 추적하면서 바로 수술을 실행 가능하게 하는 감마 프로브(gamma probe)와 같은 기기를 활용하려는 시도가 있어 왔다.
감마 프로브는 일반적으로 암 수술 중 전초 림프절 생검(sentinel lymph node biopsy)시 환자의 림프절에서 방출되는 감마선에서 감마 카운트(gamma count)를 획득함으로써 생검할 림프절을 용이하게 찾는데 사용된다.
종래의 감마 프로브의 일례로서, 대한민국공개특허 제10-2016-0012391호(특허문헌 1)에 의하면, 방사선 검출기 및 무선통신 제어부를 내장하여 방사선 수술부에 조사되는 방사선량을 탐지할 수 있는 방사유도 수술용 무선 프로브에 대해 기재하고 있다.
그러나, 종래의 감마 프로브는 방사성 의약품에서 방출되는 감마선만을 검출할 수 있는데, 이 감마선은 투과력이 높고 조직 내에서 감쇄(attenuation)가 적게 발생하기 때문에 검출 민감도는 높으나, 암 조직의 깊이(depth)에 대한 위치 정보를 보다 정확히 제공하는 수단으로는 한계가 있다.
또한, 종래의 감마 프로브는 원하지 않는 방향에서 입사하는 감마선을 차단하기 위해 텅스텐 조준기(collimator)를 반드시 일정 두께 이상 유지해야 하므로 프로브가 무거워져서 다루기가 힘든 단점이 있다.
따라서, 상기와 같은 종래의 감마 프로브의 문제점을 개선하여, 암 수술 시 분자 수준에서 실시간으로 종양 추적과 잔존암의 확인을 가능하게 하고, 또한 프로브의 소형화 및 경량화를 가능하게 하는 신개념의 융복합 멀티 프로브를 개발할 필요성이 있다.
KR 10-2016-0012391 A
본 발명은 상기한 종래의 감마 프로브의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 감마 프로브에 체렌코프 광(Cerenkov light)이나 근적외선 등을 검출할 수 있는 광학 프로브(optical probe)를 결합하여, 실시간 종양 추적 및 잔존암의 확인 성능을 더욱 향상시킬 수 있으며, 동시에 프로브의 소형 경량화도 도모할 수 있는 스마트 분자추적 멀티 프로브를 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 실시간으로 분자를 추적하여 종양의 위치를 판정하는 스마트 분자추적 멀티 프로브로서,
종양에 주입된, 방사성 의약품으로부터 방출되는 체렌코프 광 또는 광학영상용 화합물이 결합된 방사성 의약품에서 방출되는 근적외선을 검출하여 전기신호로 변환하는 광학 검출부와,
방사성 의약품이 주입된 종양으로부터 방출되는 감마선을 받아 발광하는 섬광체와,
원하지 않는 방향에서 들어오는 감마선을 차단하는 조준기와,
상기 섬광체로부터 발생되는 광을 검출하여 전기신호로 변환하는 감마선 검출부와,
상기 광학 검출부와 감마선 검출부로부터 전기신호를 각각 입력받아 증폭하고 디지털 신호로 변환하여 수치화하는 신호 처리부와,
상기 신호 처리부의 수치화에 근거하여, 종양의 위치를 판정하는 제어부와,
상기 제어부에서 판정된 종양의 위치와 신호의 수치를 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 분자추적 멀티 프로브를 제공한다.
상기 광학 검출부는 체렌코프 광 검출부인 것이 바람직하다.
상기 광학 검출부는 근적외선 검출부인 것이 바람직하다.
상기 섬광체와 상기 감마선 검출부는 상기 광학 검출부의 후방에 위치하는 것이 바람직하다.
상기 광학 검출부와 상기 섬광체 사이에는, 자외선, 가시광선 및 적외선을 차단하는 차단막이 추가로 설치된 것이 바람직하다.
상기 광학 검출부 및 상기 감마선 검출부는 광을 전자로 변환하여 출력하는 광증배관(PMT)으로 각각 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 광증배관은 실리콘 광증배관(SIPM)인 것이 바람직하다.
상기 신호 처리부는 상기 입력된 전기신호를 증폭하기 위한 전치증폭기와, 상기 증폭된 전기신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기(ADC)와, 상기 디지털화된 전기신호를 수치화하는 계수기를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제어부는 상기 신호 처리부에 의한 수치값이 기준값 이상일 때 종양이 발견된 것으로 판정하되, 상기 광학 검출부와 감마선 검출부 둘 다를 통해서 종양이 발견된 것으로 판정되면, 종양의 위치가 현재 프로브의 환부와의 접촉점에서 가까운 얕은 깊이인 것으로 추정하고, 상기 감마선 검출부를 통해서만 종양이 발견된 것으로 판정되면, 종양의 위치가 현재 프로브의 환부와의 접촉점에서 먼 깊은 깊이인 것으로 추정할 수 있다.
본 발명의 스마트 분자추적 멀티 프로브에 의하면, 첫째, 감마선을 이용한 종양 추적과 체렌코프 광 또는 근적외선을 이용한 종양 추적을 동시에 실행 가능하게 함으로써, 암 수술시 의사의 시진 및 촉진과 더불어 실시간으로 종양추적을 가능하게 하고, 종양의 깊이 정보도 확인이 가능하다. 따라서, 종양 추적의 정확성과 신속성을 향상시키고 수술시간 및 마취시간을 줄임으로써, 암수술의 성적 향상과 수술 합병증 및 부작용 발생 감소를 동시에 달성할 수 있다. 둘째, 체렌코프 광 또는 근적외선을 이용한 종양 추적의 경우 광학 프로브에 도달하는 신호의 직진성을 확보할 수 있으므로, 이를 이용하여 감마선을 이용한 종양 추적의 오류를 보완함으로써, 감마선 조준기의 두께를 얇게 할 수 있다. 따라서, 광학 프로브를 소형화 및 경량화시켜 사용 및 조작 편의성을 향상시킬 수 있다. 셋째, 종양제거 수술 후, 조직 검사처럼 수술 부위 일부만 확인하는 것이 아니라, 멀티 프로브를 이용하여 수술 부위 전체를 스캔하여 남아있는 암조직을 조직검사 없이 확인할 수 있으므로, 신속하고 정확한 종양제거 수술을 가능하게 한다. 넷째, 본 발명의 멀티 프로브를 기존 수술 기구에 결합하여 사용할 수 있으므로, 실시간으로 종양을 추적하면서 동시에 절개 등의 수술을 실행할 수 있다. 즉, 암 수술 시 수술기구와 멀티 프로브를 번갈아 사용하지 않고 동시에 사용함으로써 종양추적의 신속성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스마트 분자추적 멀티 프로브의 기능을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스마트 분자추적 멀티 프로브의 기능을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예 또는 제 2 실시예에 따른 스마트 분자추적 멀티 프로브에서 신호 처리부의 상세 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스마트 분자추적 멀티 프로브의 외형을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스마트 분자추적 멀티 프로브의 변형례로서, 여러 방향으로 꺾여서 회전할 수 있는 볼 형태의 연결구가 설치된 경우의 외형을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스마트 분자추적 멀티 프로브의 변형례로서, 다른 수술 도구를 부착할 수 있는 결합용 플레이트가 설치된 경우의 외형을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
방사성 의약품에서는 감마선 뿐만 아니라 주로 자외선 영역에 분포하는 체렌코프 광(Cerenkov light)도 방사된다. 체렌코프 발광(Cerenkov luminescence)은 하전 입자가 매질에서의 광속보다 더 빨리 움직일 때 원추형의 체렌코프 광을 발생시키는 것으로서, 일정 에너지 이상의 하전 입자에 의해 발생된다.
체렌코프 광은 투과력이 약한 단점은 있으나, 투과력이 약하기 때문에 광 검출을 위해 텅스텐 조준기가 필요하지 않고, 검출 깊이의 차이를 인식하기가 쉬운 장점이 있다.
기존의 F-18 FDG와 같이 널리 이용되는 방사성 의약품은 감마선 뿐만 아니라 체렌코프 광도 방출하고 있으므로, 본 발명자는 이에 착안하여 감마선과 체렌코프 광을 동시에 검출할 수 있는 멀티 프로브를 설계하였다. 본 발명의 멀티 프로브는 감마선 검출과 체렌코프 광 검출의 단점을 상호 보완하면서 실시간 종양 추적 성능을 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 체렌코프 광의 검출 이외에도 근적외선을 방출할 수 있는 광학영상용 화합물이 추가적으로 결합된 방사성 의약품을 암조직에 섭취시키면, 근적외선과 감마선을 동시에 검출할 수 있는 멀티 프로브로도 사용할 수 있다. 근적외선 검출은 체렌코프 광 검출에 비해 민감도와 투과력에서 상대적으로 우수하므로 실시간 종양 추적 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 스마트 분자추적 멀티 프로브는 종양의 제거를 위한 절제술 또는 복강경 수술 뿐만 아니라 죽상경화반(atheroscerotic plaque), 혈전(thrombus), 육아종(granuloma), 농양(abscess), 염증(inflammation) 등과 같은 비종양성(nonneoplastic) 병변의 절제술에도 적용 가능하다.
따라서, 본 발명은 실시간으로 분자를 추적하여 종양의 위치를 판정하는 스마트 분자추적 멀티 프로브로서,
방사성 의약품 또는 광학영상용 화합물이 결합된 방사성의약품이 주입된 종양으로부터 방출되는 광을 검출하여 전기신호로 변환하는 광학 검출부와,
방사성 의약품이 주입된 종양으로부터 방출되는 감마선을 받아 발광하는 섬광체와, 원하지 않는 방향에서 들어오는 감마선을 차단하는 조준기와, 상기 섬광체로부터 발생되는 광을 검출하여 전기신호로 변환하는 감마선 검출부와,
상기 광학 검출부와 감마선 검출부로부터 전기신호를 각각 입력받아 증폭하고 디지털 신호로 변환하여 수치화하는 신호 처리부와,
상기 신호 처리부의 수치화에 근거하여, 종양의 위치를 판정하는 제어부와,
상기 제어부에서 판정된 종양의 위치와 신호의 수치를 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 분자추적 멀티 프로브를 제공한다.
상기 광학 검출부는 체렌코프 광 검출부인 것이 바람직하다.
상기 광학 검출부는 근적외선 검출부인 것이 바람직하다.
상기 섬광체와 상기 감마선 검출부는 상기 광학 검출부의 후방에 위치하는 것이 바람직하다.
상기 광학 검출부와 상기 섬광체 사이에는, 자외선, 가시광선 및 적외선을 차단하는 차단막이 추가로 설치된 것이 바람직하다.
상기 광학 검출부 및 상기 감마선 검출부는 광을 전자로 변환하여 출력하는 광증배관(PMT)으로 각각 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 광증배관은 실리콘 광증배관(SIPM)인 것이 바람직하다.
상기 신호 처리부는 상기 입력된 전기신호를 증폭하기 위한 전치증폭기와, 상기 증폭된 전기신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기(ADC)와, 상기 디지털화된 전기신호를 수치화하는 계수기를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제어부는 상기 신호 처리부에 의한 수치값이 기준값 이상일 때 종양이 발견된 것으로 판정하되, 상기 광학 검출부와 감마선 검출부 둘 다를 통해서 종양이 발견된 것으로 판정되면, 종양의 위치가 현재 프로브의 환부와의 접촉점에서 가까운 얕은 깊이인 것으로 추정하고, 상기 감마선 검출부를 통해서만 종양이 발견된 것으로 판정되면, 종양의 위치가 현재 프로브의 환부와의 접촉점에서 먼 깊은 깊이인 것으로 추정할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
(제 1 실시예)
도 1에 본 발명의 제1 실시예에 따른 스마트 분자추적 멀티 프로브의 구성을 개략적으로 나타내었으며, 도 4에 멀티 프로브의 외형을 개략적으로 나타내었다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 멀티 프로브는 체렌코프 광과 감마선을 동시에 검출할 수 있도록 체렌코프 광검출부(100)와 감마선 검출부(200)를 포함하고 있다.
먼저, 체렌코프 광검출부(100)는 방사성 의약품이 주입된 종양으로부터 방출되는 체렌코프 광을 검출한다. 이러한 검출을 위해 체렌코프 광검출부(100)는 체렌코프 광을 전자로 변환하여 출력하는 광증배관(PMT: photomultiplier tube)으로 구현할 수 있으며, 광증배관은 진공관 광증배관보다는 실리콘 광증배관(SIPM: Silicon photomultiplier)을 사용하는 것이 바람직하다. 체렌코프 광검출부(100)는 검출된 광을 전기신호로 변환하여 신호 처리부(500)로 출력한다.
다음으로, 감마선 검출부(200)는 종양으로부터 감마선을 검출하는 것으로서, 체렌코프 광검출부(100)의 후방에 위치한다. 감마선은 투과율이 높기 때문에 종양에서 방출된 감마선은 체렌코프 광검출부(100)를 투과하여 감마선 검출부(200)까지 도달할 수 있다.
감마선 검출부(200)는 감마선을 효과적으로 검출할 수 있도록, 조준기(collimater)(300)와 섬광체(400)가 전방에 설치된다.
조준기(300)는 감마선과 같은 높은 에너지의 방사선이 원하지 않는 방향에서 들어오는 것을 차단하는 집속 장치이며 텅스텐(tungsten)이 주로 이용된다.
섬광체(400)는 감마선에 의해 발광하는 소자로서, 조준기(300)로 입사된 감마선에 의해 광을 방출한다. 섬광체(400)는 광의 누설을 방지하기 위한 반사체(410)를 더 포함할 수도 있다.
감마선 검출부(200)는 섬광체(400)에서 방출된 빛을 검출하기 위해, 광증배관(PMT)으로 구현할 수 있으며, 체렌코프 광검출부(100)와 마찬가지로 실리콘 광증배관(SIPM)을 사용하는 것이 바람직하다. 감마선 검출부(200)는 검출된 광을 전기신호로 변환하여 신호 처리부(300)로 출력한다.
한편, 감마선 검출부(200)가 체렌코프 광을 검출하는 오동작을 일으키지 않도록 하기 위하여, 체렌코프 광검출부(100)와 섬광체(400) 사이에 광을 차단하는 차단막(110)을 추가로 설치할 수도 있다. 이러한 차단막은 자외선, 가시광선과 적외선을 모두 차단할 수 있는 재질 및 두께를 갖는 재료로 구성하는 것이 바람직하다.
체렌코프 광검출부(100)와 감마선 검출부(200)에서 검출된 광은 각각 전기신호로 변환되어 신호 처리부(500)로 입력된다. 도 3에 신호 처리부(500)의 세부 구성을 블록도로 나타내었다.
신호 처리부(500)는 체렌코프 광검출부(100)와 감마선 검출부(200)로부터 전기신호를 각각 입력받아 증폭하고 디지털 신호로 변환하여 체렌코프 광량 또는 감마 방사선량을 계수하여 수치화한다. 이러한 신호 처리 과정은 체렌코프 광검출부(100)와 감마선 검출부(200)에 대해 병렬로 진행된다.
이때 체렌코프 광검출부(100)에 의해 생성된 전기신호는 상기한 섬광체(400)와 감마선 검출부(200)를 통과하여 신호 처리부(500)에 입력되어야 한다. 이에 따라, 체렌코프 광검출부(100)의 출력과 신호 처리부(500)의 입력을 연결하는 전기 케이블은 섬광체(400)와 감마선 검출부(200)를 관통하여 지나가도록 설치되어야 한다. 본 발명의 멀티 프로브에서는 프로브의 내벽에 관통 홈(도시하지 않음)을 형성하여, 체렌코프 광검출부(100)의 출력과 신호 처리부(500)의 입력을 연결하는 전기 케이블을 상기 관통 홈에 삽입 설치한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 신호 처리부(500)는 신호 증폭을 위한 전치증폭기(510), 디지털 신호로의 변환을 위한 아날로그-디지털 변환기(ADC)(520) 및 방사선량을 계수하여 수치화하는 선량 처리부(530)를 포함한다.
도면에 도시하지는 않았으나, 신호 처리부(500)는 아날로그 신호 혹은 디지털 신호의 잡음을 제거하기 위한 노이즈 필터들을 더 포함할 수도 있다.
제어부(600)는 신호 처리부(500)에서 수치화된 방사선량에 근거하여, 종양의 발견 위치를 판정한다. 즉, 계수된 방사선량이 특정한 기준값 이상일 때 해당 광검출부로부터 종양이 발견된 것으로 판정한다. 여기서 기준값은 광증배관, 전치증폭기, 아날로그-디지털 변환기 등의 회로 특성에 따라 적정한 값으로 미리 설정될 수 있다.
이때, 체렌코프 광검출부(100)와 감마선 검출부(200) 둘 다를 통해서 종양이 발견된 것으로 판정되면, 종양의 위치는 현재 프로브의 환부와의 접촉점에서 가까운 “얕은 깊이”인 것으로 추정한다. 반면, 감마선 검출부(200)를 통해서만 종양이 발견된 것으로 판정되면, 종양의 위치는 현재 프로브의 접촉점에서 먼 “깊은 깊이”인 것으로 추정한다. 체렌코프 광검출부(100)만을 통해서만 종양이 발견된 것으로 판정된 경우, 검출 오류로 판정하여 재검출을 시도한다.
한편, 본 발명의 멀티 프로브는 체렌코프 광검출부(100)에 의해 종양의 위치를 보완해서 추적할 수 있으므로, 조준기(300)의 두께를 종래에 비해 얇게 구현할 수 있다. 즉, 프로브의 환부와의 접촉점에서 벗어난 부분으로부터 방사되는 감마선로 인하여, 감마선 검출부(100)에서 검출된 종양의 위치에 오류가 생길 수 있으나, 체렌코프 광검출부(100)는 멀티 프로브에 도달하는 신호의 직진성을 확보할 수 있으므로 이러한 오류를 보완할 수 있다. 따라서 어느 정도까지 조준기(300)의 두께를 얇게 하더라도 종양의 위치를 정확히 추적할 수 있다.
제어부(600)에서 판정된 종양 검출 결과는 디스플레이부(700)에 표시되어 수술 의사가 바로 확인할 수 있게 한다. 디스플레이부(700)는 검출 결과를 그래픽, 수치 또는 색상으로 표시할 수도 있고, 경우에 따라 별도의 음향 스피커를 내장하여, 특정 신호음이 발생하도록 할 수도 있다.
상기와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 멀티 프로브는, 종래의 방사선 영상 진단법에서와 같이 방사선을 검출해서 영상 정보로 변환한 후 원격으로 이용하는 것이 아니라, 감마선과 체렌코프 광을 계수하여 실시간으로 프로브 접촉 위치의 종양 유무를 판정할 수 있으므로, 수술 의사의 촉진이나 시진 정보와 동시에 멀티 프로브의 검출 결과를 실시간으로 활용할 수 있다.
추가적으로, 상기한 멀티 프로브의 몸체 표면에는 프로브를 조작하기 위한 조작 버튼(800)이 설치되어 있으며, 멀티 프로브에 전원을 공급하는 전원부(도시하지 않음)를 더 포함한다. 전원부는 멀티 프로브 내에 배터리 형태로 설치될 수도 있고, 멀티 프로브와 별도로 구성되어 케이블로 전원을 공급하도록 구성할 수도 있다.
또한, 멀티 프로브의 조작성을 높이기 위해, 도 5에 나타낸 바와 같이, 멀티 프로브의 전반부가 여러 방향으로 꺾여서 회전 가능하게 하는 볼 형태의 연결구(910)를 설치할 수도 있다. 이러한 연결구(910)에 의해 멀티 프로브의 선단을 원하는 위치에 보다 정확하게 접촉시킬 수 있다.
또한, 도시하지는 않았으나, 본 발명의 멀티 프로브를 신축 가능한 텔레스코픽(telescopic) 구조로 형성할 수도 있다. 즉, 멀티 프로브의 몸체 길이를 조절할 수 있도록 몸체를 다단 형태로 형성하면, 복강경 수술, 로봇 수술 등에서도 수술 부위에 최적화된 길이로 멀티 프로브를 사용할 수 있다.
또한, 도 6에 나타낸 바와 같이 본 발명의 멀티 프로브를 다른 수술 도구에 부착할 수 있게 하는 결합용 플레이트(920)를 프로브의 측면에 설치할 수도 있다. 이와 같이 함으로써, 수술 의사가 본 발명의 멀티 프로브와 다른 수술 도구를 동시에 사용할 수 있게 되어, 신속하게 종양추적을 할 수 있다.
(제 2 실시예)
도 2에 본 발명의 제2 실시예에 따른 스마트 분자추적 멀티 프로브의 구성을 개략적으로 나타내었다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 프로브는, 제1 실시예에서의 체렌코프 광검출부(100) 대신에, 근적외선 검출부(800)를 감마선 검출부(200) 앞에 설치하여, 근적외선을 감마선을 동시에 검출할 수 있도록 한 멀티 프로브이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 프로브는, 체렌코프 광검출부(100)를 대신하여 근적외선 검출부(800)가 설치된 점과, 기존 방사성 의약품 대신 근적외선을 방출하는 광학영상용 화합물이 추가적으로 결합된 방사성 의약품을 이용한다는 점에서만 차이가 있고, 나머지 구성은 앞서 설명한 제1 실시예와 동일하다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 근적외선 검출부(800)도 감마선 검출부(200)의 전방에 위치하고, 종양에서 방출된 감마선은 근적외선 검출부(800)를 투과하여 감마선 검출부(200)까지 도달할 수 있다.
또한, 근적외선 검출부(800)의 신호 처리부도, 도 3에 나타낸 바와 같이, 신호 증폭을 위한 전치증폭기(510), 디지털 신호로의 변환을 위한 아날로그-디지털 변환기(ADC)(520) 및 방사선량을 계수하여 수치화하는 선량 처리부(530)를 포함한다.
근적외선은 체렌코프 광에 비해 신호 검출의 민감도와 투과력이 더 좋은 장점이 있으므로, 제1 실시예의 체렌코프 광 검출에 비해 근적외선 검출은 더욱 향상된 종양 추적 성능을 기대할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 분자추적 멀티 프로브에서는 감마선과 체렌코프 광 또는 근적외선을 이용하여 종양 추적을 할 수 있고, 촉진, 시진 및 멀티 프로브 검출 정보 모두를 실시간으로 바로 수술에 이용할 수 있다. 이러한 본 발명의 스마트 분자추적 멀티 프로브는 수술진단기기 분야에 광범위하게 활용될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기한 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.
100 --- 체렌코프 광 검출부
110 --- 차단막
200 --- 감마선 검출부
300 --- 조준기
400 --- 섬광체
410 --- 반사체
500 --- 신호 처리부
510 --- 전치증폭기
520 --- ADC
530 --- 선량 계수기
600 --- 제어부
700 --- 디스플레이부
800 --- 조작 버튼
910 --- 연결구
920 --- 결합용 플레이트

Claims (9)

  1. 실시간으로 분자를 추적하여 종양의 위치를 판정하는 스마트 분자추적 멀티 프로브로서,
    방사성 의약품 또는 광학영상용 화합물이 결합된 방사성 의약품이 주입된 종양으로부터 방출되는 광을 검출하여 전기신호로 변환하는 광학 검출부와,
    방사성 의약품이 주입된 종양으로부터 방출되는 감마선을 받아 발광하는 섬광체와,
    원하지 않는 방향에서 들어오는 감마선을 차단하는 조준기와,
    상기 섬광체로부터 발생되는 광을 검출하여 전기신호로 변환하는 감마선 검출부와,
    상기 광학 검출부와 감마선 검출부로부터 전기신호를 각각 입력받아 증폭하고 디지털 신호로 변환하여 수치화하는 신호 처리부와,
    상기 신호 처리부의 수치화에 근거하여, 종양의 위치를 판정하는 제어부와,
    상기 제어부에서 판정된 종양의 위치와 신호의 수치를 표시하는 디스플레이부를 포함하는 스마트 분자추적 멀티 프로브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 검출부는 체렌코프 광 검출부인 것을 특징으로 하는 스마트 분자추적 멀티 프로브.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 검출부는 근적외선 검출부인 것을 특징으로 하는 스마트 분자추적 멀티 프로브.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 섬광체와 상기 감마선 검출부는 상기 광학 검출부의 후방에 위치하는 것을 특징으로 하는 스마트 분자추적 멀티 프로브.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 검출부와 상기 섬광체 사이에는, 자외선, 가시광선 및 적외선을 차단하는 차단막이 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 스마트 분자추적 멀티 프로브.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 검출부 및 상기 감마선 검출부는 광을 전자로 변환하여 출력하는 광증배관(PMT)으로 각각 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트 분자추적 멀티 프로브.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 광증배관은 실리콘 광증배관(SIPM)인 것을 특징으로 하는 스마트 분자추적 멀티 프로브.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 입력된 전기신호를 증폭하기 위한 전치증폭기와,
    상기 증폭된 전기신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기(ADC)와,
    상기 디지털화된 전기신호를 수치화하는 계수기를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 분자추적 멀티 프로브.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 신호 처리부에 의한 수치값이 기준값 이상일 때 종양이 발견된 것으로 판정하되,
    상기 광학 검출부와 감마선 검출부 둘 다를 통해서 종양이 발견된 것으로 판정되면, 종양의 위치가 현재 프로브의 환부와의 접촉점에서 가까운 얕은 깊이인 것으로 추정하고,
    상기 감마선 검출부를 통해서만 종양이 발견된 것으로 판정되면, 종양의 위치가 현재 프로브의 환부와의 접촉점에서 먼 깊은 깊이인 것으로 추정하는 것을 특징으로 하는 스마트 분자추적 멀티 프로브.
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