KR20190078076A

KR20190078076A - 비침습적 뇌압측정기

Info

Publication number: KR20190078076A
Application number: KR1020170179787A
Authority: KR
Inventors: 홍지만
Original assignee: 아주대학교산학협력단
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2019-07-04
Also published as: US20200367774A1; KR102114350B1; WO2019132469A1

Abstract

본 발명은, 사람의 뇌압을 측정하는 것으로서, 사람의 안면에 착용되는 고글; 상기 고글에 설치되며, 시신경초(Optic nerve sheath)로 초음파를 발산하여 시신경초의 직경을 측정하는 제1탐침; 상기 고글에 설치되며, 안동맥(Ophthalmic artery)으로 초음파를 발산하여 안동맥의 박동지수(Pulsatility index)를 측정하는 제2탐침; 및 상기 제1탐침과 제2탐침으로부터 전달받은 측정값에 기초하여 뇌압을 산출하는 제어부를 포함하는 비침습적 뇌압측정기를 제공한다.
본 발명에 따른 비침습적 뇌압측정기에 의하면, 고글 및 이에 고정되는 탐침고정체를 구비함으로써 조작자의 숙련도에 관계없이 환자의 뇌압을 정확하게 측정할 수 있으며, 제1탐침, 제2탐침 및 제3탐침을 구비함으로써 다양한 데이터를 기초로 뇌압을 산출하여 산출된 뇌압 값의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 비침습적 뇌압측정기에 의하면, 뼈가 없는 안구 부위의 혈관을 이용함으로써, 두개골에 의해 두 개내 동맥혈류를 측정할 수 없었던 경우에도 두 개내를 통과하는 혈류를 고해상도로 측정할 수 있으며, 안구에서 뇌압을 추측할 수 있게 하는 시신경초를 동시에 고해상도로 측정함으로써, 뇌압을 보다 정밀하게 측정할 수 있다.

Description

비침습적 뇌압측정기{Non-invasive Apparatus for measuring intracranial pressure}

본 발명은 비침습적 뇌압측정기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 사람의 뇌압을 비침습적으로 측정하는 기기에 관한 것이다.

일반적으로, 뇌압측정기란 사람의 뇌압을 측정하는 기기를 의미한다. 사람의 뇌는, 해부학적으로 두개골이라는 견고한 뼈 안에 존재하고 있어, 외부로부터 가해지는 충격으로부터 안전하게 보호되고 있다. 하지만 뇌가 심하게 충격을 받거나 손상을 입게 되면 뇌가 부어오르는 뇌부종 현상이 발생하는데, 이러한 상태에서는 두개골이라는 보호장치에 의해 부어오르는 뇌가 밀폐된 두개 안에서 눌려 오히려 뇌압을 높이게 되어, 환자를 사망에 이르게 하는 결과를 초래한다. 따라서 사람의 뇌압을 측정하여 뇌압이 갑작스럽게 높아지는 것을 억제하고 또 그에 맞는 적절한 의학적 조치를 취하는 것은, 중환자를 치료하고 관리하는 데 있어 신경학적으로 가장 기본적인 사항이라고 할 수 있다.

한편, 뇌압측정기는, 뇌압을 측정하는 탐침을 사람의 두개골 내부로 삽입시키는 침습식과, 탐침을 두개골 내부로 삽입시키지 않고 뇌압을 측정하는 비침습식이 존재한다. 사람의 뇌는 매우 민감한 기관이므로, 외부의 환경에 노출되는 경우 환자에게 악영향을 미칠 수 있다. 따라서 사람의 뇌압 측정에 있어서는, 침습식 뇌압측정기보다는 비침습식 뇌압측정기가 보다 다빈도로 사용된다고 볼 수 있다.

이러한 비침습적 뇌압측정기와 관련된 것으로서, 대한민국 공개특허 제10-2005-0056100호에서는, 충전용 무선제어기를 사용한 초음파 뇌혈류 측정장치에 관해 개시하고 있다. 상기 종래의 뇌혈류 측정장치는, 주로 중대뇌동맥 뇌혈관에 초음파를 발산시켜 되돌아오는 파형을 분석하여 뇌압을 산출하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 종래의 뇌혈류 측정장치는, 사람이 직접 측정장치를 파지한 상태에서 사람의 두부에 접촉시켜 환자의 뇌압을 측정해야 하며, 오로지 뇌혈관으로부터 얻은 정보만을 기초로 환자의 뇌압을 산출해야 한다는 한계가 있다. 따라서 종래의 뇌혈류 측정장치에 의하면, 숙달되지 않은 조작자가 측정장치를 조작하는 경우 뇌압의 측정오차가 크게 나타나며, 숙달된 조작자가 측정장치를 조작한다 하더라도 뇌혈관으로부터 측정된 정보만을 기초로 뇌압을 산출해야 하므로 정확한 뇌압값을 산출할 수 없다는 문제가 있다.

또한, 65세 이상의 환자의 경우 초음파가 두개 부위를 통과하지 않는 경우가 30% 이상 존재하며, 두개의 손상으로 인해 두개골이 파괴된 환자의 경우 뇌압을 측정할 수 없다는 한계가 있다. 따라서 상기 종래의 뇌혈류 측정장치에 의하면, 모든 환자에 대하여 뇌압을 다 측정할 수는 없다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 조작자의 숙련도에 관계없이 환자의 뇌압을 정확하게 측정하며, 다양한 데이터를 기초로 뇌압을 산출하여 산출된 뇌압 값의 정확도를 향상시킬 수 있는 비침습적 뇌압측정기를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은, 사람의 뇌압을 측정하는 것으로서, 사람의 안면에 착용되는 고글; 상기 고글에 설치되며, 시신경초(Optic nerve sheath)로 초음파를 발산하여 시신경초의 직경을 측정하는 제1탐침; 상기 고글에 설치되며, 안동맥(Ophthalmic artery)으로 초음파를 발산하여 안동맥의 박동지수(Pulsatility index)를 측정하는 제2탐침; 및 상기 제1탐침과 제2탐침으로부터 전달받은 측정값에 기초하여 뇌압을 산출하는 제어부를 포함하는 비침습적 뇌압측정기를 제공한다.

상기 비침습적 뇌압측정기는, 상기 고글에 설치되며, 안동맥과 두 개강 외 동맥(Extracranial artery)으로 각각 초음파를 발산하여 안동맥과 두 개강 외 동맥의 직경을 각각 측정하는 제3탐침을 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 제1 내지 제3탐침으로부터 전달받은 측정값에 기초하여 뇌압을 산출할 수 있다.

상기 비침습적 뇌압측정기는, 상기 제1탐침의 각도를 변화시키는 각도변경수단을 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 제1탐침으로부터 전달받은 시신경초의 직경 중 최대값을 선택하여 제1뇌압을 산출하고, 상기 제2탐침으로부터 전달받은 측정값에 기초하여 제2뇌압을 산출할 수 있다.

상기 비침습적 뇌압측정기는, 사람의 안구에 압력을 가하며, 그 압력값에 관한 정보를 상기 제어부로 전달하는 가압수단을 더 포함하며, 상기 제어부는, 안동맥의 직경과 두 개강 외 동맥의 직경이 일치될 때의 상기 가압수단의 압력값에 기초하여 제3뇌압을 산출할 수 있다.

상기 비침습적 뇌압측정기는, 상기 제어부로부터 상기 제1 내지 제3뇌압의 평균값에 관한 정보를 전달받아, 이를 외부로 표시하는 뇌압표시부를 더 포함할 수 있다.

상기 비침습적 뇌압측정기는, 상기 고글에 설치되며, 상기 제1 내지 제3탐침을 상기 고글에 고정시키는 탐침고정체를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 비침습적 뇌압측정기에 의하면, 고글 및 이에 고정되는 탐침고정체를 구비함으로써 조작자의 숙련도에 관계없이 환자의 뇌압을 정확하게 측정할 수 있으며, 제1탐침, 제2탐침 및 제3탐침을 구비함으로써 다양한 데이터를 기초로 뇌압을 산출하여 산출된 뇌압 값의 정확도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 비침습적 뇌압측정기에 의하면, 뼈가 없는 안구 부위의 혈관을 이용함으로써, 두개골에 의해 두 개내 동맥혈류를 측정할 수 없었던 경우에도 두 개내를 통과하는 혈류를 고해상도로 측정할 수 있으며, 안구에서 뇌압을 추측할 수 있게 하는 시신경초를 동시에 고해상도로 측정함으로써, 뇌압을 보다 정밀하게 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비침습적 뇌압측정기를 도시한 도면이다.
도 2는 안구 뒤편의 혈관계 및 신경계를 도시한 도면이다.
도 3은 안구의 횡단면을 도시한 도면이다.
도 4는 두 개강 내외의 혈관계를 도시한 도면이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 비침습적 뇌압측정기에 관해 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비침습적 뇌압측정기를 도시한 도면이고, 도 2는 안구 뒤편의 혈관계 및 신경계를 도시한 도면이며, 도 3은 안구의 횡단면을 도시한 도면이고, 도 4는 두 개강 내외의 혈관계를 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 비침습적 뇌압측정기(100)는, 사람의 뇌압을 비침습적으로 측정하는 것으로서, 고글(110), 제1 내지 제3 탐침(120,130,140), 탐침고정체(150), 제어부(160) 및 뇌압표시부(170)를 포함한다.

상기 고글(110)은, 상기 제1 내지 제3탐침(120,130,140) 및 탐침고정체(150)가 설치되는 것으로서, 사람의 안면에 착용되어 상기 제1 내지 제3탐침(120,130,140)이 사람의 신체 내부를 비침습적으로 탐지할 수 있도록 한다.

상기 제1탐침(120)은, 사람의 안구 뒤편에 존재하는 시신경초(1;Optic nerve sheath)로 초음파를 발산하며, 시신경초(1)로부터 반사된 초음파를 감지하여 시신경초(1)의 직경을 측정한다. 시신경초(1)로부터 반사된 초음파는 주파수가 변하는데, 상기 제1탐침(120)은 이렇게 발생되는 초음파의 주파수 변위를 감지하여 시신경초(1)의 직경을 측정하게 된다.

상기 제2탐침(130)은, 시신경초(1)와 인접하게 위치한 안동맥(2;Ophthalmic artery)으로 초음파를 발산하며, 안동맥(2)으로부터 반사된 초음파를 감지하여 안동맥(2)의 박동지수(Pulsatility index)를 측정한다. 박동지수란, 혈관 내에서의 혈류 속도의 변화량을 나타내는 것으로, 심장 수축기에서의 혈관 내 최대 혈류속도와 심장 이완기에서의 혈관 내 최소 혈류속도를 심박동 주기 동안의 혈관 내 평균 혈류속도로 나눈 값을 의미한다.

이때, 상기 제2탐침(130)으로부터 발산되는 초음파는 이중 B-mode 초음파에 해당될 수 있다. 이중 B-mode 초음파란, 혈관의 구조를 보는 B-방식(밝기 방식;Brightness mode)과 혈류속도와 파형을 검사하는 펄스파 도플러(Pulse wave doppler)를 합한 것을 의미한다. B-방식은 혈관 벽이나 혈관 내강에 대한 형태학적 정보를 얻는 데 주로 사용되며, 펄스파 도플러는 혈류의 속도나 방향 등에 대한 혈류의 기능적 정보를 얻는데 주로 사용된다. 따라서 상기 제2탐침(130)으로부터 발산되는 이중 B-mode 초음파는, B-방식에 비해 펄스파 도플러가 보다 지배적으로 나타나는 것에 해당될 수 있다.

상기 제3탐침(140)은, 안동맥(2)과 두 개강 외 동맥(3;Extracranial artery)으로 각각 초음파를 발산하며, 안동맥(2)과 두 개강 외 동맥(3)으로부터 반사된 초음파를 감지하여 안동맥(2)과 두 개강 외 동맥(3)의 직경을 각각 측정한다. 여기서, 두 개강(頭蓋腔;Cranial cavity)이란, 뇌를 수용하기 위해 만들어진 두 개(頭蓋)의 강소(腔所)를 의미하며, 두 개강 외 동맥(3)이란, 두 개강의 내부(ICC;Intracranial cavity)에 존재하는 두 개강 내 동맥과 구분되는 것으로서 두 개강의 외부(ECC;Extracranial cavity)에 존재하는 동맥을 의미한다. 상기 두 개강 외 동맥(3)은, 내경동맥(ICA;Internal carotid artery), 외경동맥(ECA;External carotid artery), 후방섬모동맥(Posterior ciliary artery), 중심망막동맥(Central retinal artery) 등에서 선택된 어느 하나에 해당될 수 있다. 이때, 상기 제3탐침(140)이 발산하는 초음파 역시 이중 B-mode 초음파에 해당될 수 있다. 다만, 이때의 이중 B-mode 초음파는, 상기 제2탐침(130)이 발산하는 것과는 다르게, 펄스파 도플러보다 B-방식이 보다 지배적으로 나타나는 것에 해당될 수 있다.

상기 탐침고정체(150)는, 상기 고글(110)에 설치되며, 상기 제1 내지 제3탐침(120,130,140)을 상기 고글(110)에 고정시킨다. 종래에는, 조작자가 탐촉을 파지하여 이를 직접 신체에 접촉시키는 방식으로 사람의 뇌압을 측정하였다. 따라서 종래의 경우, 조작자의 숙련도에 따라 측정되는 뇌압의 오차가 크게 나타나는 문제가 있었다. 하지만 본 발명의 실시예에 따른 비침습적 뇌압측정기(100)의 경우, 상기 제1 내지 제3탐침(120,130,140)이 상기 탐침고정체(150)에 의해 상기 고글(110)에 고정되고, 상기 고글(110)이 환자의 두부에 직접 착용됨으로써, 조작자의 파지와는 관계없이 환자의 뇌압을 측정할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 비침습적 뇌압측정기(100)에 의하면, 의료진의 숙련도에 관계없이 오차가 적은 뇌압 측정결과를 얻을 수 있다.

상기 제어부(160)는, 상기 제1 내지 제3 탐침(120,130,140)과 연결되어, 상기 제1 내지 제3탐침(120,130,140)으로부터 측정값에 관한 정보를 전달받는다. 그리고 상기 제어부(160)는, 상기 제1탐침(120)이 측정한 시신경초(1)의 직경에 관한 데이터를 기초로 하여 제1뇌압을 산출하고, 상기 제2탐침(130)이 측정한 안동맥(2)의 박동지수에 관한 데이터를 기초로 하여 제2뇌압을 산출하고, 상기 제3탐침(140)이 측정한 안동맥(2)과 두 개강 외 동맥(3)의 직경에 관한 데이터를 기초로 하여 제3뇌압을 산출한다.

상기 제1뇌압과 관련하여, 본 발명의 실시예에 따른 비침습적 뇌압측정기(100)는 각도변경수단(121)을 더 포함할 수 있다. 상기 각도변경수단(121)은, 상기 제1탐침(121)의 배치된 각도를 자동으로 미세하게 변환시켜, 상기 제1탐침(121)으로부터 발산되어 시신경초(1)로 향하는 초음파의 입사각을 가변시킨다. 그에 따라 상기 각도변경수단(121)은, 상기 제1탐침(121)으로 하여금 시신경초(1)의 다양한 직경값이 측정될 수 있도록 한다.

상기 제어부(160)는, 상기 제1탐침(120)으로부터 전달받은 시신경초(1)의 다양한 직경값 중 가장 큰 값을 선택한다. 그리고 상기 제어부(160)는, 시신경초(1)의 최대 직경값을 기초로 하여 제1뇌압을 산출한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 시신경초(1)는 안구 뒤편에 노란색으로 표시된 시신경과, 검은색으로 표시되어 이를 둘러싸고 있는 뇌척수액(CSF;Cerebrospinal fluid)으로 이루어져 있는데, 뇌부종이 발생하면 뇌압이 증가함과 동시에 뇌척수액의 비율이 높아져 도 3에 도시된 검은 부위가 확대되게 된다. 이러한 뇌압의 증가에 의한 뇌척수액의 확장은 수분 혹은 수시간 내에 일어나며, 증가된 뇌압을 반영하게 된다. 따라서 망막의 경계(안구의 뒤쪽 면)로부터 3mm 안쪽 부위의 최대 직경을 구하는 것이 시신경초(1)의 직경을 구하는 표준적인 방법이라고 할 수 있으며, 이렇게 구한 시신경초(1)의 최대 직경값을 기초로 하여 산출된 제1뇌압은 증가된 뇌압을 반영하고 있으므로 다른 측정방법에 의해 측정된 뇌압값에 비해 보다 더 정확한 뇌압값을 나타내게 된다.

상기 제3뇌압과 관련하여, 본 발명의 실시예에 따른 비침습적 뇌압측정기(100)는 가압수단(141)을 더 포함할 수 있다. 상기 가압수단(141)은, 사람의 안구에 압력을 가하며, 그 압력값에 관한 정보를 상기 제어부(160)로 전달한다. 이때, 상기 가압수단(141)은, 사람의 눈꺼풀에 압력을 가할 수도 있고, 사람의 안구에 직접 접촉되어 안구에 직접 압력을 가할 수도 있다. 또한, 상기 가압수단(141)은, 공기의 압력을 이용하여 사람의 안구에 압력을 가할 수도 있고, 사람의 눈꺼풀 또는 안구와 기계적인 접촉을 하여 사람의 안구에 압력을 가할 수도 있다.

이와 같이 상기 가압수단(141)이 사람의 안구에 압력을 가하는 경우, 안동맥(2)의 직경은 변하게 된다. 상기 제어부(160)는, 상기 제3탐침(140)이 측정한 안동맥(2)의 직경과 두 개강 외 동맥(3)의 직경을 실시간으로 감지하여, 안동맥(2)의 직경과 두 개강 외 동맥(3)의 직경이 같아지는 때에 상기 가압수단(141)이 사람의 안구에 가하는 압력을 상기 제3뇌압으로 정의한다.

상기 제어부(160)는, 상기와 같이 얻은 제1 내지 제3뇌압의 평균값을 산출하여, 이를 상기 뇌압표시부(170)로 전달한다. 그리고 상기 뇌압표시부(170)는, 상기 제어부(160)로부터 얻은 제1 내지 제3뇌압의 평균값을 해당 환자의 뇌압인 것으로 하여, 이를 외부에 표시한다. 이렇듯, 본 발명의 실시예에 따른 비침습적 뇌압측정기(100)는, 각각 다른 방법과 측정치를 기초로 하여 서로 다른 뇌압값을 측정하고, 이러한 뇌압값들의 평균값을 해당 환자의 뇌압인 것으로 정의함으로써, 산출되는 뇌압값의 정확도를 향상시킬 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 비침습적 뇌압측정기(100)에 의하면, 고글(110) 및 이에 고정되는 탐침고정체(150)를 구비함으로써 조작자의 숙련도에 관계없이 환자의 뇌압을 정확하게 측정할 수 있으며, 제1탐침(120), 제2탐침(130) 및 제3탐침(140)을 구비함으로써 다양한 데이터를 기초로 뇌압을 산출하여 산출된 뇌압 값의 정확도를 향상시킬 수 있다.

100 : 비침습적 뇌압측정기 110 : 고글
120 : 제1탐침 130 : 제2탐침
140 : 제3탐침 150 : 탐침고정체
160 : 제어부 170 : 뇌압표시부

Claims

사람의 뇌압을 측정하는 비침습적 뇌압측정기에 있어서,
사람의 안면에 착용되는 고글;
상기 고글에 설치되며, 시신경초(Optic nerve sheath)로 초음파를 발산하여 시신경초의 직경을 측정하는 제1탐침;
상기 고글에 설치되며, 안동맥(Ophthalmic artery)으로 초음파를 발산하여 안동맥의 박동지수(Pulsatility index)를 측정하는 제2탐침; 및
상기 제1탐침과 제2탐침으로부터 전달받은 측정값에 기초하여 뇌압을 산출하는 제어부를 포함하는 비침습적 뇌압측정기.
청구항 1에 있어서,
상기 고글에 설치되며, 안동맥과 두 개강 외 동맥(Extracranial artery)으로 각각 초음파를 발산하여 안동맥과 두 개강 외 동맥의 직경을 각각 측정하는 제3탐침을 더 포함하며,
상기 제어부는, 상기 제1 내지 제3탐침으로부터 전달받은 측정값에 기초하여 뇌압을 산출하는 것을 특징으로 하는 비침습적 뇌압측정기.
청구항 2에 있어서,
상기 제1탐침의 각도를 변화시키는 각도변경수단을 더 포함하며,
상기 제어부는, 상기 제1탐침으로부터 전달받은 시신경초의 직경 중 최대값을 선택하여 제1뇌압을 산출하고, 상기 제2탐침으로부터 전달받은 측정값에 기초하여 제2뇌압을 산출하는 것을 특징으로 하는 비침습적 뇌압측정기.
청구항 3에 있어서,
사람의 안구에 압력을 가하며, 그 압력값에 관한 정보를 상기 제어부로 전달하는 가압수단을 더 포함하며,
상기 제어부는, 안동맥의 직경과 두 개강 외 동맥의 직경이 일치될 때의 상기 가압수단의 압력값에 기초하여 제3뇌압을 산출하는 것을 특징으로 하는 비침습적 뇌압측정기.
청구항 4에 있어서,
상기 제어부로부터 상기 제1 내지 제3뇌압의 평균값에 관한 정보를 전달받아, 이를 외부로 표시하는 뇌압표시부를 더 포함하는 비침습적 뇌압측정기.
청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고글에 설치되며, 상기 제1 내지 제3탐침을 상기 고글에 고정시키는 탐침고정체를 더 포함하는 비침습적 뇌압측정기.