KR20210137327A - 수술 장치 - Google Patents

Abstract

수술 장치가 제공된다. 상기 수술 장치는 환자의 머리에 장착되는 헤드 클램프; 상기 헤드 클램프에 조립되는 아크암 기구; 상기 아크암을 따라 움직이며 설정 위치에서 상기 환자의 머리에 삽입되는 중공의 프로브; 상기 프로브의 일단부가 상기 환자의 머리에 삽입되면, 상기 머리의 외부에 노출된 상기 프로브의 타단부를 통해 상기 중공에 삽입되는 가이드부; 외부에 노출된 상기 프로브의 타단부를 통해 상기 중공에 투입되고 상기 중공을 따라 슬라이딩되며 상기 환자의 머리에 삽입된 상기 프로브의 일단부를 통해 출력되고, 상기 환자의 머리 속에 배치되는 제1 진동자 또는 제2 진동자;를 포함할 수 있다.

Description

수술 장치{Surgical device}

본 발명은 뇌 속에 진동자를 투입하는 수술 장치에 관한 것이다.

인간의 기대수명 증가로 인해 노년층의 인구가 급증하고 있고, 그에 따라 치매환자도 지속적으로 늘고 있음. 알츠하이머병은 치매의 주요 원인으로, 베타아밀로이드 단백질 등이 축적되어 세포독성을 유발함으로써 신경세포가 퇴행되어 인지 능력을 상실하는 퇴행성 뇌질환의 일종이다.

알츠하이머병의 원인은 아직 완전히 밝혀지지 않았지만, 베타아밀로이드 단백질, 타우 단백질 및 아포이(ApoE) 단백질 등의 관련성이 보고되었다. 상기 베타아밀로이드 단백질은 뇌에서 아밀로이드베타전구단백질(APP)이 베타-시크리테이즈(beta-secretase)와 감마시크리테이즈(gamma-secretase)에 의해 절단되어 노인반점(senile plaques)이 형성된다. 또한, 베타아밀로이드가 뇌에 축적되면 타우 단백질의 변성과 축적을 유발하여 신경섬유다발(neurofibrillary tangle)이 형성된다. 노인반점과 신경섬유다발은 알츠하이머병의 특징적인 병변이다.

알츠하이머병을 육안으로 관찰시 신경세포 소실로 인해 전반적인 뇌 위축 소견이 보이며, 질병 초기에는 뇌위축이 주로 기억력을 담당하는 뇌 부위인 해마와 내후각뇌피질 부위에 국한되어 나타나지만, 점차 두정엽, 전두엽 등을 거쳐 뇌 전체로 퍼져나감을 알 수 있다. 알츠하이머병의 치료제로는 도네페질, 갈란타민, 리바스티그민과 같은 아세틸콜린에스터라제 억제제, 메만틴과 같은 NMDA 수용체 길항제가 시판되어 있으나, 아밀로이드베타 및/또는 타우 단백질의 응집을 원천적으로 제거하지 못하는 한계가 있어, 대안적인 치료법이 강력히 요구되는 실정이다.

한편, 수두증(hydrocephalus)는 뇌척수액이 뇌 안에 비정상적으로 축적되는 질병으로 1,000명 당 0.9~1.8명 꼴로 발생하며 50%는 1년 이내, 75%는 10년 이내 사망에 이르게 된다. 수두증은 뇌척수액 생성 과다로 인한 고열 발생, 바이러스, 세균감염을 야기하고, 뇌척수액의 흐름장애로 인한 수도관 협착, 뇌실 배출구 협착, 지주막하 낭종, 뇌종양, 뇌출혈, 조직기형을 야기할 수 있으며, 뇌척수액의 흡수장애로 인한 뇌출혈, 지주막 융모의 염증을 야기할 수 있다. 수두증으로 인한 두개골 내 두개내압 증가는 나이가 어릴 경우 머리가 점진적으로 커질 수 있는데 경련, 터널시, 정신적 장애를 야기할 수 있다. 수두증은 인간뿐만 아니라 개나 고양이 등의 반려동물에서도 특정 확률로 발병하는 질환으로, 반려동물에 대한 관심이 증가하고 있어, 수두증 치료대상의 범위가 증가하고 있다.

뇌척수액(cerebrospinal fluid; CSF)은 뇌실과 척수를 따라 순환하는 무색투명한 액체로, 하루에 약 500 mL 생성되고, 뇌실과 지주막하 공간에 평균 100~150 mL 유지된다. 뇌척수액은 뇌와 척수의 무게를 줄여주고, 외부충격으로부터 뇌를 보호하며, 온도의 급격한 병화 완충 및 호르몬, 노폐물 운반 등의 역할을 담당한다.

알츠하이머병과 같은 뇌질환 예방 또는 치료를 위해 뇌척수액의 국소 정체를 개선하는 방법이 공개특허공보 10-2010-0126425에 일부 개시되어 있다. 그러나, 선행기술은 대상자의 상악골에 진동 혹은 음파 에너지를 전달함으로써 뇌척수액을 간접적으로 진동시키는 것이다.

한국공개특허공보 제10-2010-0126425호

본 발명은 진동의 소스가 되는 진동자를 뇌 속에 직접 투입하는 수술 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 수술 장치는 환자의 머리에 장착되는 헤드 클램프; 상기 헤드 클램프에 조립되는 아크암 기구; 상기 아크암을 따라 움직이며 설정 위치에서 상기 환자의 머리에 삽입되는 중공의 프로브; 상기 프로브의 일단부가 상기 환자의 머리에 삽입되면, 상기 머리의 외부에 노출된 상기 프로브의 타단부를 통해 상기 중공에 삽입되는 가이드부; 외부에 노출된 상기 프로브의 타단부를 통해 상기 중공에 투입되고 상기 중공을 따라 슬라이딩되며 상기 환자의 머리에 삽입된 상기 프로브의 일단부를 통해 출력되고, 상기 환자의 머리 속에 배치되는 제1 진동자 또는 제2 진동자;를 포함할 수 있다.

상기 가이드부에는 상기 제1 진동자 또는 상기 제2 진동자를 상기 프로브의 타단부를 향해 물리적으로 움직이거나 설치 위치를 조절하는 조절 수단, 상기 제1 진동자 또는 상기 제2 진동자에 전력을 공급하는 도선, 상기 프로브의 타단부를 통해 출력된 상기 제1 진동자 또는 상기 제2 진동자를 상기 프로브에 동축인 가상선을 중심으로 회전시키는 회전 수단 중 적어도 하나가 마련될 수 있다.

본 발명의 수술 장치는 환자의 머리뼈층 또는 코 속의 접형동을 통과해서 상기 환자의 뇌 속까지 침투하는 중공의 프로브; 상기 환자의 뇌 속에 삽입된 상기 프로브의 일단부측 말단이 타겟 위치에 도달하면, 상기 환자의 머리 외부에 노출된 상기 프로브의 타단부를 통해 상기 중공에 삽입되는 가이드부; 외부에 노출된 상기 프로브의 타단부를 통해 상기 중공에 투입되고, 상기 가이드부에 의해 상기 프로브의 일단부측 말단을 통해 상기 환자의 뇌 속에 방출되는 제1 진동자 또는 제2 진동자;를 포함할 수 있다.

상기 제1 진동자에는 진동을 유발하는 제1 진동부, 상기 제1 진동부가 탑재되는 제1 하우징부, 상기 환자의 지주막하공간(Subarachnoid space)에 방출되면 상기 제1 하우징부로부터 사방으로 펼쳐지는 복수의 제1 고정부가 마련될 수 있다.

상기 제2 진동자에는 진동을 유발하는 제2 진동부, 상기 제2 진동부가 탑재되는 제2 하우징부, 상기 환자의 뇌실(cerebral ventricle)에 방출되면 상기 제2 하우징부로부터 사방으로 펼쳐지는 복수의 제2 고정부가 마련될 수 있다.

상기 가이드부는 상기 제1 진동부가 상기 지주막하공간에 방출되면, 복수의 상기 제1 고정부가 지주막잔기둥(Arachnoid trabecula)에 록킹되도록 상기 프로브에 동축인 가상선을 중심으로 상기 제1 하우징을 제1 설정 각도만큼 회전시킬 수 있다.

상기 가이드부는 상기 제2 진동부가 상기 뇌실에 방출되면, 복수의 상기 제2 고정부가 상기 환자의 뇌실 일측 내벽면과 타측 내벽면에 각각 지지되도록 상기 프로브에 동축인 가상선을 중심으로 상기 제2 하우징을 제2 설정 각도만큼 회전시킬 수 있다.

본 발명의 진동자 설치 방법은 환자의 머리뼈층 또는 코 속의 접형동을 통과해서 상기 환자의 뇌 속까지 중공의 프로브를 삽입하는 단계; 진동자를 가이드부에 장착한 상태로 상기 프로브의 중공에 삽입하는 단계; 상기 프로브에 상기 가이드부를 밀어넣어 상기 진동자를 상기 환자의 뇌 속에 방출시키는 단계; 상기 가이드부를 통해 상기 진동자에 탑재된 진동부의 동작 개시 신호를 제공하거나, 상기 가이드부를 통해 상기 진동부의 구동 전력을 제공하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명은 두개골 내측에 진동자를 설치하고, 진동자의 진동을 통해 연질막 내측의 뇌세포에 진동을 가할 수 있다.

두개골 내측에 진동자가 위치하는 것을 기본으로, 진동자는 두개골과 연질막의 사이에 배치될 수 있다. 일 예로, 두개골 내측에 설치된 진동자는 지주막하공간 또는 뇌실에 배치될 수 있다.

두개골 내측에 설치된 진동자는 두개골의 내측에 고정될 수 있다.

두개골 내측에 배치된 진동자는 두개골 외부의 전원 수단에 유선으로 연결될 수 있다.

본 발명의 수술 장치 및 진동자 설치 방법에 따르면, 각종 뇌질환을 유발하는 유해 단백질을 진동을 통해 소거할 수 있는 진동자를 뇌 속에 직접 투입할 수 있다.

본 발명의 수술 장치 및 진동자 설치 방법은 머리뼈를 통과하는 방식, 비강을 통과하는 방식으로 세분화될 수 있다.

도 1은 본 발명의 진동 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 진동자의 설치 위치를 나타낸 제1 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제1 진동자의 설치 위치를 나타낸 제2 개략도이다.
도 4는 제1 고정부를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제2 진동자의 설치 위치를 나타낸 개략도이다.
도 6은 뇌실에 설치된 제2 진동자를 나타낸 개략도이다.
도 7은 머리 앞부분을 통해 뇌 속에 제1 진동자 또는 제2 진동자를 투입하는 수술 장치를 나타낸 개략도이다.
도 8은 머리 뒷부분을 통해 뇌 속에 제1 진동자 또는 제2 진동자를 투입하는 수술 장치를 나타낸 개략도이다.
도 9는 뇌실까지 삽입된 프로브를 나타낸 개략도이다.
도 10은 비강을 통해 뇌 속에 투입되는 내시경을 나타낸 개략도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 장치를 나타낸 개략도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.

또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.

또한 본 명세서에서, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.

도 1은 본 발명의 진동 장치를 나타낸 개략도이다.

도 1에 도시된 진동 장치는 음파, 초음파, 물리적 진동을 유발하는 각종 진동자를 포함할 수 있다.

본 발명의 진동 장치는 뇌 속에 직접 투입되고, 뇌 속에서 직접 진동하는 진동의 원천(source)이 될 수 있다.

본 발명의 진동 장치는 연질막의 외면으로부터 머리 피부 외면까지의 제1 구간 내에 직접 설치되는 제1 진동자(500), 뇌실의 일측 내벽면으로부터 뇌실의 타측 내벽면까지의 제2 구간 내에 직접 설치되는 제2 진동자(600) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일 예로, 제1 진동자(500)는 연질막, 지주막하공간, 지주막, 경막, 머리뼈, 머리 피부 중 적어도 어느 하나에 설치될 수 있다. 제2 진동자(600)는 뇌실에 설치될 수 있다.

제1 진동자(500)는 제1 구간 내에 존재하는 뇌척수액을 진동시키는 소스가 될 수 있다. 제1 진동자(500)는 지주막하공간을 흐르는 뇌척수액을 진동시키는 제1 에너지를 생성할 수 있다. 제1 에너지는 음파 에너지, 초음파 에너지, 물리적 진동 에너지를 포함할 수 있다. 일 예로, 머리뼈(두개골)의 내면에 설치된 제1 진동자(500)는 지주막하공간을 흐르는 뇌척수액을 타겟으로 하는 주파수의 진동을 생성할 수 있다. 제1 진동자(500)에서 생성된 진동은 경막, 지주막을 순서대로 경유해서 뇌척수액까지 전파될 수 있다. 머리뼈의 외면 또는 머리 피부의 외면에 설치된 제1 진동자(500)는 머리뼈를 따라 전파되는 골전도 진동을 생성하고, 해당 골전도 진동을 이용해 지주막하공간 등을 따라 흐르는 뇌척수액을 진동시킬 수 있다.

제2 진동자(600)는 제2 구간 내에 존재하는 뇌척수액을 진동시키는 소스가 될 수 있다. 제2 진동자(600)는 뇌실을 흐르는 뇌척수액을 진동시키는 제2 에너지를 생성할 수 있다. 제2 에너지는 음파 에너지, 초음파 에너지, 물리적 진동 에너지를 포함할 수 있다.

일 측면에서, 본 발명은 뇌척수액에 접촉된 1개 이상의 진동자를 포함하는 뇌질환 예방 또는 치료용 뇌척수액 진동 장치를 제공한다.

본 발명에서 뇌척수액(cerebrospinal fluid; CSF)은 뇌와 척수 내부에 위치한 투명한 액체로, 뇌실(cerebral ventricle)의 맥락총(choroid plexus)에서 생성되어 뇌실을 차례로 순환한 뒤 거미막과립(archnoid granulation)을 통해 빠져나가 정맥 순환계로 흡수된다. 뇌척수액은 창문모세혈관(fenestrated capillary)를 통해 혈장이 정수압(hydrostatic pressure) 차이에 의해 간질(interstitial space)로 이동하게 되며, 맥락총의 간질에서 뇌실 방향으로 액체가 삼투압 차이로 이동하게 된다.

본 발명의 뇌척수액 진동 장치에서, 1개 이상의 진동자는 뇌실(cerebral ventricle) 또는 지주막하공간(Subarachnoid space)에 설치될 수 있다. 뇌실은 좌측뇌실, 우측뇌실, 제3 뇌실, 제4 뇌실로 구성된 군에서 선택된 1개 이상일 수 있다.

본 발명에서 뇌실은 뇌 안에 존재하는 네 개의 서로 연결된 빈 공간을 일컫는 용어로, 뇌척수액이 뇌실 안에서 생산되어 순환하며 뇌실을 채운다. 뇌실의 네 공간은 위치에 따라 각각 양쪽 측뇌실(lateral ventricle), 제3 뇌실(third ventricle), 제4 뇌실(fourth ventricle)로 부른다. 각 뇌실은 좁은 통로를 통하여 서로 연결되어 있는데, 상기 통로는 양쪽 측뇌실과 제3 뇌실을 연결하는 뇌실사이 구멍(interventricular foram; 또는 몬로 구멍(foramen of Monro)로도 불림), 제3 뇌실과 제4 뇌실을 연결하는 중뇌 수도(cerebral aqueduct; 또는 실비우스 수도(aqueduct of Sylvius)로도 불림), 제4 뇌실과 거미막하공간을 연결하는 정중 구멍(median aperture; 또는 마겐디 구멍(foramen of Magendie)로도 불림) 및 가쪽 구멍(lateral aperture; 또는 루시카 구멍(foramen of Luschka)로도 불림)으로 구성되어 있다.

본 발명에서 지주막하공간(subarachnoid space)은 지주막과 연질막(pia mater) 사이에서 뇌척수액을 채우는 공간을 지칭한다.

본 발명의 뇌척수액 진동 장치는 천공된 두개골을 통해 삽입되는 프로브(20)를 더 포함할 수 있다. 프로브(20)는 내시경을 포함할 수 있다. 상기 내시경을 통해 뇌척수액 진동 장치의 1개 이상의 진동자를 뇌 속의 적절한 위치에 설치시켜 뇌척수액과 접촉하게 할 수 있다.

본 발명의 뇌척수액 진동 장치는 천공된 두개골을 통해 삽입되는 카테터 또는 스텐트를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 뇌척수액 진동 장치에서, 1개 이상의 진동자는 초음파(ultrasonic wave), 음파(sonic wave), 초음속(supersonic) 및 피에조(piezo)로 구성된 군에서 선택된 1 이상의 진동부를 통해 뇌척수액의 진동을 유발할 수 있다.

본 발명의 뇌척수액 진동 장치는 뇌척수액의 진동을 통해 뇌질환을 예방 또는 치료할 수 있다. 구체적으로, 상기 뇌질환은 신경퇴행성 질환 또는 수두증일 수 있다.

본 발명에서 신경퇴행성 질환은 신경세포가 퇴행하는 병태를 지칭한다. 신경퇴행성 질환의 예로는 알츠하이머병, 파킨슨병, 루이소체병, 전두측두엽 변성, 헌팅톤병, 척수성 근위축, 근위축성 측색경화증 등을 들 수 있으며, 공통적으로 뇌의 특정 부위에서 구조가 변형된 단백질 응집이 관찰된다. 바람직하게는 본 발명에서 신경퇴행성 질환은 알츠하이머병이다.

본 발명의 뇌척수액 진동 장치는 뇌척수액 진동을 통해 신경퇴행성 질환에서 이상 단백질의 축적을 제거 또는 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 뇌척수액 진동 장치는 뇌척수액의 진동을 통해 알츠하이머병에서 뇌 내(예컨대, 측두엽, 해마 등) 아밀로이드 베타 또는 타우 단백질 축적을 제거 또는 감소시킬 수 있다.

본 발명에서 수두증은 뇌 안의 뇌척수액이 축적되는 현상으로, 두개골내압 상승을 동반한다. 예컨대, 출혈성 뇌졸중 등에 의해 중뇌수도 또는 뇌실사이구멍이 좁아지거나 막히게 되어 외측 뇌실에서 생성된 뇌척수액 순환에 장애가 유발될 수 있다. 이와 같은 이유로 측뇌실 또는 제3 뇌실에 뇌척수액의 양이 과다해지게 되면 뇌실 내 압력이 증가하게 된다.

본 발명의 뇌척수액 진동 장치는 뇌척수액 진동을 통해 수두증에서 뇌척수액 정체를 완화 또는 개선할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 뇌척수액 진동 장치는 뇌실 내 압력을 줄일 수 있는 장치, 예컨대 뇌실복막강단락(ventriculoperitoneal shunt)에 사용되는 뇌척수액을 흡입할 수 있는 도관 등을 더 포함할 수 있다.

일 측면에서, 본 발명은 두개골을 천공하는 단계; 및 천공된 두개골을 통해 1개 이상의 진동자를 뇌척수액과 접촉시키는 단계를 포함하는 뇌질환 예방 또는 치료용 뇌척수액 진동 장치의 설치 방법을 제공한다.

두개골은 뇌머리뼈, 얼굴뼈, 혀의 뼈, 귓속뼈로 크게 네 부분으로 구성되며, 두개골 천공 전에 1개 이상의 진동자의 목적하는 뇌 속 위치를 고려하여 두개골 상에 정확한 좌표를 구한 후, 천공을 실시할 수 있다.

본 발명에 따른 뇌척수액 진동 장치의 설치 방법에서, 1 개 이상의 진동자는 뇌실 s2 또는 지주막하공간 s2에 설치될 수 있다. 뇌실 s2 또는 지주막하공간 s1에 진동자를 접근시키는 방법은 당업계에 공지된 뇌수술 방법을 참고로 하여 시행할 수 있으며, 예컨대 문헌[Shim, Kyu-Won, et al. "Transventricular endoscopic fenestration of intrasellar arachnoid cyst." Neurosurgery 72.4 (2013): 520-528.] 등을 참고할 수 있다.

본 발명에 따른 뇌척수액 진동 장치의 설치 방법은 천공된 두개골을 통해 내시경을 삽입하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 뇌척수액 진동 장치의 설치 방법은 천공된 두개골을 통해 카테터 또는 스텐트를 삽입하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 측면에서, 본 발명은 본 발명은 두개골을 천공하는 단계; 천공된 두개골을 통해 1개 이상의 진동자를 뇌척수액과 접촉시키는 단계; 및 상기 설치된 진동 장치 내 1개 이상의 진동자를 통해 초음파, 음파, 피에조로 구성된 군에서 선택된 1 이상을 뇌척수액에 전달하는 단계를 포함하는 뇌질환 예방 또는 치료 방법을 제공한다.

상기 뇌질환 예방 또는 치료방법은 인간을 포함한 포유류에게 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 예방 또는 치료방법은 인간 또는 인간을 제외한 포유류에게 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 뇌질환 예방 또는 치료 방법은 천공된 두개골을 통해 내시경을 삽입하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 뇌질환 예방 또는 치료 방법은 천공된 두개골을 통해 카테터 또는 스텐트을 삽입하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 뇌질환 예방 또는 치료 방법은 뇌심부자극술, 뇌실복막강단락(ventriculoperitoneal shunt) 또는 내시경을 이용한 뇌실막 절개술(endoscopic ventriculostomy) 등 1종 이상의 종래의 뇌질환 수술 방법과 함께 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 뇌질환 예방 또는 치료 방법은 뇌척수액으로부터 뇌질환 관련 바이오마커의 발현수준을 측정함으로써, 뇌질환 진행 수준을 판별하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 뇌질환 진행 수준을 판별하는 단계는 뇌척수액 시료를 채취하는 단계; 상기 뇌척수액 시료에서 뇌질환 관련 바이오마커의 발현 수준을 측정하는 단계; 정상 대조군 시료에서 상기 바이오마커의 발현 수준을 측정하는 단계; 및 상기 정상 대조군 시료에서 측정된 상기 바이오마커의 발현 수준 대비 상기 뇌척수액 시료에서 측정된 상기 바이오마커의 발현 수준을 비교하여 뇌질환의 진행 수준을 판별하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 뇌척수액 시료 내 바이오마커는 예컨대 타우 단백질(인산화된/되지 않은 타우 단백질을 각각 포함), 아밀로이드 베타40, 42, Gap43, 유비퀴틴, AD7C-NTP일 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 당업계에 뇌척수액 내 알츠하이머병 바이오마커로 공지된 단백질이라면 제한되지 않고 포함된다. 예컨대, 대규모 환자군 분석을 통해 CR1, BIN1, CD2AP, EPHA1, CLU, MS4A6A, PICALM, ABCA7, CD33, HLA-DRB5, PTK2B, SORL1, SLC24A4, DSG2, INPP5D, MEF2C, NME8, ZCWPW1, CELF1, FERMT2, CASS4 유전자가 노인성 알츠하이머병(late-onset Alzheimer’s disease)과 연관되어 있음이 밝혀졌다(Lambert et al., Nature Genetics, 2013). 또한, 정상인과 알츠하이머 환자들의 뇌 영상 사진과 유전자들 대한 연관성 연구를 통해서 ABCA7, CLU, DSG2, EPHA1, FERMT2, PICALM, PTK2B, SORL1, ZCWPW1 유전자 상의 변이가 뇌의 아밀로이드 축적과 연관되어 있음이 보고되었다(Apostolova et al., JAMA Neurology, 2018). 또한, 루이소체병에서 보여지는 알파-시누클레인 단백질과 근위축성 측색경화증에서 보여지는 TDP-43 등 공지된 단백질이라면 제한되지 않고 포함된다.

본 발명에 따른 뇌질환 예방 또는 치료 방법에서, 뇌질환은 신경퇴행성 질환 또는 수두증이며, 구체적인 설명은 상술한 바와 같다.

본 발명의 진동 장치는 지주막하공간 s1에 설치되는 제1 진동자(500), 뇌실 s2에 설치되는 제2 진동자(600) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 진동자(500)의 설치 위치를 나타낸 제1 개략도이다. 도 3은 본 발명의 제1 진동자(500)의 설치 위치를 나타낸 제2 개략도이다.

제1 진동자(500)는 지주막하공간(Subarachnoid space)에 배치될 수 있다. 지주막하공간은 지주막(Arachnoid mater)과 연질막(Pia mater) 사이의 공간으로 지주막 및 연질막은 기둥 모양의 섬유성 구조를 갖는 지주막잔기둥(Arachnoid trabecula)에 의해 연결되어 있다.

제1 진동자(500)는 지주막하공간을 흐르는 뇌척수액에 대면 접촉된 상태에서 뇌척수액을 직접 진동시킬 수 있다. 또는, 제1 진동자(500)는 지주막(Arachnoid mater)과 지주막잔기둥(Arachnoid trabecula)과 연질막(Pia mater) 중 적어도 어느 하나에 해당하는 대상물에 대면 접촉된 상태에서 해당 대상물을 진동시킬 수 있다.

일 예로, 연질막의 제1 위치 t1에 퇴적된 유해 단백질을 제거하기 위해, 제1 위치 t1을 진동시키는 방안이 시도될 수 있다.

제1 위치 t1을 진동시키기 위해 진동을 유발하는 제1 진동자(500)는 제1 위치 t1에 직접 맞닿는 연질막 위치 Pp에 설치될 수 있다. 연질막 위치 Pp에 대면 접촉된 상태로 진동하는 제1 진동자(500)는 제1 위치 t1에 형성된 유해 단백질을 쉽게 떼어낼 수 있다. 또한, 지주막에 대면되는 제1 진동자(500)의 일면은 지주막하공간을 따라 흐르는 뇌척수액에 대면 접촉되고, 진동을 통해 뇌척수액을 유동시킬 수 있다.

연질막 위치 Pp에 설치된 제1 진동자(500)는 뇌에 대해 새로운 유해 성분으로 작용할 가능성이 있다. 따라서, 연질막 위치 Pp에 대한 제1 진동자(500)의 설치는 수술시에만 행해지고 수술 완료 전에 뇌로부터 제거되는 것이 유리할 수 있다. 한편, 뇌 속에 제1 진동자(500)를 삽입한 상태에서 수술이 완료되고, 제1 진동자(500)는 장기간 뇌 속에서 작용할 수 있다. 이 경우, 제1 진동자(500)에 의해 뇌에 대한 직접적인 압박이 가해지는 것을 회피하기 위해 지주막에 대면 접촉되게 지주막 위치 Pa에 제1 진동자(500)가 설치될 수 있다. 또는, 지주막과 연질막 사이의 공간 위치 Pt에 제1 진동자(500)가 설치될 수 있다.

공간 위치 Pt에 설치된 제1 진동자(500)는 제1 위치 t1에 가까우므로, 제1 위치 t1에 존재하는 유해 단말질의 제거가 용이하다. 또한, 지주막에 대면되는 제1 진동자(500)의 일면 및 연질막에 대면되는 제1 진동자(500)의 타면 전체가 모두 뇌척수액에 대면 접촉되므로, 뇌척수액에 효과적으로 진동이 전파될 수 있다. 그 결과, 뇌척수액의 순환이 보다 순조롭게 이루어질 수 있다.

제1 진동자(500)에는 제1 하우징부(510), 제1 진동부(530), 제1 제어부(550), 제1 전원부(570)가 마련될 수 있다.

제1 하우징부(510)는 지주막하공간 s1에 배치될 수 있다. 제1 하우징부(510)는 캡슐 등의 다면체, 구, 곡면 형상으로 형성될 수 있다. 제1 하우징부(510)의 내부에는 제1 진동부(530), 제1 제어부(550), 제1 전원부(570) 등이 탑재될 수 있는 빈 공간이 형성될 수 있다.

뇌 손상을 방지하기 위해 제1 하우징부(510)의 외면은 완막한 곡률을 갖게 형성될 수 있다. 마찬가지 이유로, 제1 하우징부(510)의 외면은 탄력적이고 부드러운 재질, 예를 들어 고무, 실리콘, 연질의 합성 수지 등으로 형성될 수 있다.

제1 진동부(530)는 제1 하우징부(510)의 내부 빈 공간에 설치될 수 있다. 제1 진동부(530)는 뇌척수액를 진동시킬 수 있다. 또는, 제1 진동부(530)는 지주막(Arachnoid mater), 지주막잔기둥(Arachnoid trabecula) 및 연질막(Pia mater) 중 적어도 어느 하나를 진동시킬 수 있다.

제1 진동부(530)는 초음파, 음파, 물리적인 진동 중 적어도 하나를 발생시킬 수 있다. 일 예로, 제1 진동부(530)는 피에조, 보이스 코일 모터, 음파 발생기, 초음파 발생기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

제1 제어부(550)는 제1 하우징부(510)의 내부 빈 공간에 설치될 있다. 제1 제어부(550)는 제1 진동부(530)를 제어할 수 있다. 일 예로, 제1 제어부(550)는 설정 주기마다 제1 진동부(530)가 동작하도록 제어할 수 있다. 또는, 제1 제어부(550)는 설정 주기마다 제1 진동부(530)의 진동 형식을 변경할 수 있다. 예를 들어, 제1 제어부(550)는 제1 주기에 제1 방향을 따라 제1 진동부(530)를 진동시킬 수 있다. 제1 제어부(550)는 제2 주기에 제2 방향을 따라 제1 진동부(530)를 진동시킬 수 있다. 제1 방향은 지주막 또는 연질막에 수직한 방향을 포함할 수 있다. 제2 방향은 지주막 또는 연질막에 평행한 방향을 포함할 수 있다. 진동 방향의 변경을 통해 조직 표면에 퇴적된 유해 단백질의 용이한 분리가 가능하다.

제1 전원부(570)는 제1 진동부(530) 및 제1 제어부(550) 중 적어도 하나에 전력을 공급할 수 있다.

제1 전원부(570)는 제1 하우징부(510)에 내장된 제1 배터리를 포함할 수 있다. 또는, 제1 전원부(570)는 제1 하우징부(510)에 전기적으로 연결된 상태에서 지주막, 경막(Dura mater), 머리뼈(Skull)를 순서대로 관통한 제1 도선에 연결되는 제1 전력 공급 수단을 포함할 수 있다. 제1 하우징부(510) 외부에 마련된 배터리, 각종 상용 전원이 제1 전력 공급 수단에 해당될 수 있다.

제1 배터리의 적용이나 제1 전력 공급 수단의 적용이 수술 시점에만 요구되는 경우, 양 방식 모두 별다른 무리가 없다.

다만, 제1 진동자(500)를 뇌 속에 집어넣고 머리(90)를 봉합하는 고정식 방식에 따르면, 제1 진동자(500)는 일상 생활을 영위하는 환자의 머리(90) 속에 머물면서 지속적으로 동작해야 한다.

고정식 방식에서 제1 하우징부(510)에 내장되는 제1 배터리가 적용된 경우, 제1 배터리의 교체, 충전을 위해 재수술이 요구될 수 있다. 제1 하우징부(510)의 외부에 배치되는 제1 전력 공급 수단이 적용된 경우, 경막 외측에 배터리 등의 전력 소스가 배치될 수 있으므로 재충전, 교체 등이 용이할 수 있다.

제1 전력 공급 수단은 머리뼈와 머리 피부 사이에 배치되는 무선 충전 패드를 포함할 수 있다. 무선 충전 패드는 도선을 통해 지주막하공간 또는 뇌실에 배치된 제1 하우징부(510) 내부의 배터리에 전기적으로 연결될 수 있다.

무선 충전 패드를 머리 피부로 덮어 놓은 상태에서 배터리의 충전이 요구되면, 머리 피부 외부에 무선 충전기를 대면 배치하는 것을 통해 하우징 내부의 제1 배터리가 충전될 수 있다. 그 결과, 배터리에 의해 구동되는 제1 진동부(530) 또는 제1 제어부(550)가 장기간 동작할 수 있다. 열로부터 환자를 보호하기 위해 무선 충전 패드는 방열 패드 내부에 밀봉될 수 있다.

한편, 고정식의 경우, 뇌 속에 설치된 제1 진동자(500)는 뇌척수액의 흐름에 의해 다른 곳으로 흘러가지 않고 초기 설치 위치에 고정될 필요가 있다.

도 4는 제1 고정부(590)를 나타낸 개략도이다.

초기 설치 위치를 고수하기 위해 제1 진동자(500)에는 복수의 제1 고정부(590)가 마련될 수 있다. 제1 고정부(590)는 지주막하공간 s1에 배치된 제1 하우징부(510)로부터 돌출 형성될 수 있다.

각 제1 고정부(590)의 단부에는 지주막잔기둥에 감기는 제1 록킹 수단(591)이 마련될 수 있다.

제1 진동부(530)는 지주막잔기둥에 감긴 제1 록킹 수단(591)에 의해 제1 하우징부(510)와 함께 지주막하공간의 설정 위치에 고정된 상태에서 동작할 수 있다.

제1 고정부(590)는 제1 하우징부(510)를 중심으로 방사 방향으로 연장되는 가느다란 돌기 형상 또는 막대 형상으로 형성될 수 있다. 제1 고정부(590)의 단부는 정방향으로 굴곡된 고리를 형성할 수 있다. 이때, 제1 고정부(590)의 단부에 형성된 고리가 제1 록킹 수단(591)에 해당될 수 있다.

제1 고정부(590)의 연장 방향은 지주막에 평행할 수 있다. 이때, 지주막에 수직한 축을 따라 제1 하우징부(510)를 바라봤을 때, 정방향은 시계 방향 또는 반시계 방향 중 하나일 수 있다. 제1 하우징부(510)로부터 돌출 형성된 복수의 제1 고정부(590)의 단부에 형성된 제1 록킹 수단(591)은 모두 정방향으로 굴곡될 수 있다. 정방향을 시계 방향과 반시계 방향 중 하나일 수 있다. 일 예로, 도 4에서 복수의 제1 록킹 수단(591)은 반시계 방향으로 굴곡된 고리 형상으로 형성될 수 있다.

제1 록킹 수단(591)은 고무, 실리콘, 연질 합성 수지 등과 같이 탄성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 제1 하우징부(510)가 반시계 방향으로 회전하면, 제1 록킹 수단(591)은 지주막에 기울어지게 형성된 지주막잔기둥에 걸리거나 감길 수 있다.

제1 록킹 수단(591)이 지주막잔기둥에 걸리게 되면, 제1 하우징부(510) 및 제1 진동부(530)는 뇌척수액의 유동에 상관없이 현재 위치에 머무를 수 있다.

제1 하우징부(510)가 역방향, 예를 들어 시계 방향으로 회전하면, 제1 록킹 수단(591)은 회전력에 굴복해서 지주막잔기둥에 감긴 형상이 변형되면서 지주막잔기둥으로부터 벗어날 수 있다. 지주막잔기둥으로부터 제1 록킹 수단(591)이 벗어난 해제 상태가 되면, 제1 하우징부(510)는 지주막하공간 내의 다른 위치로 옮겨지거나 환자의 뇌로부터 외부로 배출될 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 진동자(600)의 설치 위치를 나타낸 개략도이다. 도 6은 뇌실에 설치된 제2 진동자(600)를 나타낸 개략도이다.

제2 진동자(600)는 뇌실(cerebral ventricle) s2에 배치될 수 있다. 제2 진동자(600)는 뇌실을 흐르는 뇌척수액에 대면 접촉된 상태에서 뇌척수액을 진동시킬 수 있다. 또는, 제2 진동자(600)는 뇌실의 내벽면에 대면 접촉된 상태에서 뇌실을 진동시킬 수 있다.

일 예로, 뇌실 내벽면의 제2 위치 t2에 퇴적된 유해 단백질을 제거하기 위해, 제2 위치 t2를 진동시키는 방안이 시도될 수 있다.

제2 위치 t2를 진동시키기 위해 진동을 유발하는 제2 진동자(600)는 제2 위치 t2에 직접 맞닿는 뇌실 내벽면 위치 Pl에 설치될 수 있다. 내벽면 위치 Pl에 대면 접촉된 상태로 진동하는 제2 진동자(600)는 제2 위치 t2에 형성된 유해 단백질을 떼어낼 수 있다. 또한, 뇌실의 빈 공간에 노출된 제2 진동자(600)의 일면은 뇌실을 따라 흐르는 뇌척수액을 진동시키고 유동시킬 수 있다.

제2 위치 t2를 진동시키거나 뇌척수액을 유동시키기 위해 제2 진동자(600)는 제2 위치 t2로부터 이격되고 제2 위치 t2에 대면되는 공간 위치 Ps 상에 설치될 수 있다. 공간 위치 Ps에 배치되도록 제2 진동자(600)에는 제2 고정부가 마련될 수 있다.

제1 진동자(500)와 유사하게 뇌실 내벽면 위치 Pl에 설치된 제2 진동자(600)는 뇌를 부정적으로 압박할 가능성이 있다. 따라서, 뇌실 내벽면 위치 Pl에 대한 제2 진동자(600)의 설치는 수술 도중에만 일시적으로 행해지고 수술 완료 전에 뇌로부터 제거되는 것이 유리할 수 있다. 일시적으로 제2 진동자(600)의 투입 상태를 유지하는 경우, 막대 형상의 가이드부 등을 통해 제2 진동자(600)의 위치가 적절하게 조절될 수 있다.

제2 진동자(600)를 뇌실에 투입한 상태로 수술이 종료되는 고정식의 경우에도, 제2 진동자(600)의 설치 위치는 가이드부 등에 의해 조절될 수 있다.

제2 진동자(600)에는 제2 하우징부(610), 제2 진동부, 제2 제어부, 제2 전원부가 마련될 수 있다.

제2 하우징부(610)는 뇌실에 배치될 수 있다. 제2 하우징부는 제1 하우징부(510)와 유사하게 다면체, 구, 곡면 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 뇌실의 경우, 제2 진동자(600)의 설치 공간이 지주막하공간과 대비하여 수십배 이상 클 수 있다. 이는 곳 뇌척수액을 유동시키기 위해 지주막하공간 대비 막대한 에너지가 요구됨을 의미할 수 있다.

제2 진동부는 제2 하우징부의 내부 빈 공간에 설치될 수 있다. 제2 진동부는 뇌척수액을 진동시킬 수 있다. 또는, 제2 진동부는 뇌실의 내벽면을 직접 진동시킬 수 있다.

제2 진동부는 초암파, 음파, 물리적인 진동 중 적어도 하나를 발생시킬 수 있다. 일 예로, 제2 진동부는 피에조, 보이스 코일 모터, 음파 발생기, 초음파 발생기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

뇌척수액을 효과적으로 유동시키기 위해, 제2 진동부는 뇌척수액을 움직이는 스크류를 포함할 수 있다. 스크류를 회전시키는 모터 등의 액추에이터가 제2 진동부에 마련될 수 있다.

스크류에 의해 뇌가 손상되지 않도록, 제2 하우징부는 스크류를 덮는 커버를 포함할 수 있다.

커버는 뇌척수액이 통과할 수 있는 복수의 구멍을 갖는 메쉬 구조로 형성될 수 있다. 커버에 의해 둘러싸인 스크류는 뇌실 내벽면에 직접 접촉하지 않으면서, 커버의 구멍을 통해 소통되는 뇌척수액을 유동시킬 수 있다.

제2 제어부는 제2 하우징부의 내부 빈 공간에 설치될 수 있다. 제2 제어부는 제2 진동부를 제어할 수 있다. 일 예로, 제2 제어부는 설정 주기마다 제2 진동부를 진동시킬 수 있다. 또는, 제2 제어부는 설정 주기마다 제2 진동부의 진동 형식을 변경할 수 있다.

제2 전원부는 제2 진동부 및 제2 제어부 중 적어도 하나에 전력을 공급할 수 있다.

제2 전원부는 제2 하우징부에 내장된 제2 배터리를 포함할 수 있다. 또는, 제2 전원부는 제2 하우징부에 전기적으로 연결된 상태에서 머리뼈(skull) 층까지 관통한 도선에 연결된 제2 전력 공급 수단을 포함할 수 있다. 제2 하우징부 외부에 마련된 배터리, 상용 전원 등이 제2 전력 공급 수단에 해당될 수 있다.

스크류의 정상적인 구동을 위해 대용량의 배터리가 요구될 수 있다. 대용량의 배터리는 부피 문제로 인해 뇌실까지 투입되기도 어렵고, 재충전의 문제가 있다. 따라서, 배터리는 머리뼈 층과 머리 피부 사이에 배치될 수 있다. 제2 하우징 외부에 배치된 배터리는 도선에 의해 제2 하우징 내에 설치된 제2 진동부에 전기적으로 연결될 수 있다.

제2 전력 공급 수단은 머리뼈와 머리 피부 사이에 배치되는 무선 충전 패드를 포함할 수 있다. 무선 충전 패드는 도선을 통해 뇌실에 배치된 제2 하우징부 내부의 제2 배터리 또는 머리뼈와 머리 피부 사이에 배치된 배터리를 무선 충전할 수 있다. 무선 충전 패드는 도선을 통해 제2 배터리에 전기적으로 연결되거나, 경막과 머리 피부 사이에 배치된 제2 전력 공급 수단에 전기적으로 연결될 수 있다.

지속적으로 제2 진동자(600)의 투입 상태를 유지해야 하는 고정식 시술이 필요할 수 있다. 이 경우, 수술이 완료되고 머리 피부가 봉합된 이후에도 제2 진동자(600)는 뇌실에 머물면서 뇌실을 진동시킬 수 있다. 이때, 뇌실에 배치된 제2 진동자(600)는 초기 배치 위치를 벗어나지 않고 고정될 필요가 있다. 만약, 제2 진동자(600)가 유동된다면, 뇌실과 뇌실을 연결하는 구멍 등이 제2 진동자(600)에 의해 막힐 염려가 있다. 따라서, 제2 진동자(600)의 현재 위치 유지는 매우 중요할 수 있다.

제2 진동부는 뇌실에 배치된 제2 하우징에 설치되고, 뇌척수액 또는 뇌실을 진동시킬 수 있다. 이때, 초기 설정 위치에 제2 진동부 및 제2 하우징을 고정시키는 복수의 제2 고정부(690)가 마련될 수 있다.

복수의 제2 고정부(690)는 제2 하우징부로부터 돌출 형성될 수 있다. 제2 고정부(690)는 곤충 다리와 같은 형상으로 형성될 수 있다.

제2 고정부(690)는 제2 하우징부가 뇌실 내벽면에 접촉되지 않고 뇌실 가운데에 부유하도록 제2 하우징부를 지지할 수 있다.

일 예로, 복수의 제2 고정부(690) 중 특정 제2 고정부는 뇌실의 일측 내벽면에 지지되게 연장될 수 있다. 복수의 제2 고정부(690) 중 다른 제2 고정부는 뇌실의 타측 내벽면에 지지되게 연장될 수 있다. 복수의 제2 고정부(690)에 의해 제2 하우징부는 소위 양팔보 상태와 유사하게 뇌실에 지지될 수 있다. 제2 하우징부를 중심으로 복수의 양팔보 상태가 생성되도록, 제2 고정부(690)는 6개 이상 형성될 수 있다.

서로 다른 방향을 향해 연장되는 특정 제2 고정부 및 다른 제2 고정부에 의해 뇌실의 설정 위치에 제2 하우징부 및 제2 진동부가 고정될 수 있다. 제2 진동부는 복수의 제2 고정부(690)에 의해 설정 위치에 고정된 상태에서 동작하고, 뇌척수액을 진동 또는 유동시킬 수 있다.

뇌실 내벽면에 지지되는 제2 고정부(690)의 단부가 뾰족하게 형성되면, 뇌에 손상이 발생될 수 있다. 뇌 손상을 방지하기 위해 제2 고정부(690)는 플렉시블하며 탄력적인 고무, 실리콘, 합성 수지 재질을 포함할 수 있다. 추가로, 제2 고정부(690)에서 뇌실에 대면 접촉되는 지지 수단(691)은 뇌실을 손상시키는 않는 구조로 형성될 수 있다. 지지 수단(691)은 제2 고정부(690)에 일체로 형성될 수 있다.

일 예로, 지지 수단(691)은 곤충 다리처럼 제2 하우징부로부터 연장된 제2 고정부(690)의 말단으로부터 완만하게 굴곡지게 연장될 수 있다.

완막하게 굴곡진 지지 수단(691)에서 뾰족한 단부가 다니라 완만하게 굴곡진 가운데 부분이 전지 지지 수단(691) 중에서 뇌실 내벽면을 향해 가장 많이 돌출되게 형성될 수 있다. 따라서, 뇌실에는 지지 수단(691)의 단부가 아니라 둥글게 말린 가운데 부분이 선접촉 또는 면접촉되고, 뇌실이 보호될 수 있다.

도 7은 머리 앞부분을 통해 뇌 속에 제1 진동자(500) 또는 제2 진동자(600)를 투입하는 수술 장치(1)를 나타낸 개략도이다. 도 8은 머리 뒷부분을 통해 뇌 속에 제1 진동자(500) 또는 제2 진동자(600)를 투입하는 수술 장치(1)를 나타낸 개략도이다.

수술 장치(1)에는 머리뼈 층을 통과해서 외부로부터 뇌 속으로 진입하는 프로브(20)가 마련될 수 있다.

프로브(20)에는 축 방향을 따라 연장되는 중공이 형성될 수 있다. 해당 중공에는 비디오 신호가 소통되는 비디오 포트와 뇌 속을 밝게 비춰주는 조명에 전력을 공급하는 조명 포트가 구비된 카메라 포트가 삽입될 수 있다. 해당 중공에는 제1 진동자(500) 또는 제2 진동자(600)를 투입하는 가이드부가 삽입될 수 있다. 해당 중공에는 공기 또는 혈액을 흡입하는 석션 포트가 삽입될 수 있다.

드릴, 칼 등의 도구를 이용해서 머리 피부를 걷어내고, 머리뼈를 절삭 또는 연마하면 경막 등으로 둘러싸인 뇌가 외부에 노출될 수 있다.

제1 진동자(500)의 투입시 프로브(20)의 말단은 지주막하공간까지 투입될 수 있다.

제2 진동자(600)의 투입시 프로브(20)의 말단은 뇌실까지 투입될 수 있다.

도 9는 뇌실까지 삽입된 프로브(20)를 나타낸 개략도이다.

프로브(20)의 말단이 뇌실에 진입하면, 프로브(20)를 고정하고, 프로브(20)의 중공을 통해 제2 진동자(600) 및 가이드부가 삽입될 수 있다. 프로브(20)에 가이드부를 밀어넣으면 제2 진동자(600)가 가이드부에 의해 밀려서 뇌실로 투입될 수 있다.

도 10은 비강을 통해 뇌 속에 투입되는 내시경을 나타낸 개략도이다.

콧구멍을 통해 비강 z1으로 투입된 내시경(80)은 접형동 z2를 뚫고 뇌 속으로 진입할 수 있다. 위치상 접형동을 통과한 내시경(80)은 뇌실에 용이하게 진입할 수 있다. 반면, 지주막하공간에 대한 접근은 바람직하지 못할 수 있다. 따라서, 비강을 통해 삽입되는 내시경을 이용한 수술 장치(1)는 제2 진동자(600)의 설치에 적합할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 장치(1)를 나타낸 개략도이다.

본 발명의 수술 장치(1)는 헤드 클램프(3), 아크암 기구(4), 프로브(20), 가이드부, 제1 진동자(500) 또는 제2 진동자(600)를 포함할 수 있다.

헤드 클램프(3)는 환자의 머리(90)에 장착될 수 있다.

아크암 기구(4)는 헤드 클램프(3)에 조립될 수 있다.

프로브(20)는 길이 방향을 따라 연장되는 중공을 가지며, 아크암을 따라 움직이며 설정 위치에서 환자의 머리(90)에 삽입될 수 있다.

가이드부는 프로브(20)의 일단부가 환자의 머리(90)에 삽입되면, 머리(90)의 외부에 노출된 프로브(20)의 타단부를 통해 프로브(20)의 중공에 삽입될 수 있다.

제1 진동자(500) 및 제2 진동자(600)는 외부에 노출된 프로브(20)의 타단부를 통해 중공에 투입될 수 있다. 제1 진동자(500) 및 제2 진동자(600)는 중공을 따라 슬라이딩되며, 환자의 머리(90)에 삽입된 프로브(20)의 일단부를 통해 환자의 뇌 속으로 출력될 수 있다. 프로브(20)로부터 빠져나온 제1 진동자(500) 및 제2 진동자(600)는 환자의 머리(90) 속에 배치될 수 있다.

가이드부에는 조절 수단, 도선, 회전 수단 중 적어도 하나가 마련될 수 있다.

조절 수단은 제1 진동자(500) 또는 상기 제2 진동자(600)를 프로브(20)의 타단부를 향해 물리적으로 움직이거나 설치 위치를 조절할 수 있다. 조절 수단은 각 진동자를 밀어내는 가느다란 막대, 진동자를 그랩하는 가느다란 막대 등을 포함할 수 있다. 일 예로, 프로브(20)의 중공에 진동자를 투입한 다음 가이드부를 프로브(20)에 삽입하고 밀면, 가이드부의 앞에 위치한 진동자는 가이드부에 밀려서 환자의 뇌 속을 향해 밀려날 수 있다.

도선은 제1 진동자(500) 또는 제2 진동자(600)에 전력을 공급할 수 있다. 가이드부의 일단 측에 각 진동자에 배치된 경우, 가이드부의 타단 측에 진동자에 전력을 제공하는 전력 소스가 배치될 수 있다. 진동자와 전력 소스는 가이드부에 마련된 도선을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 전력 소스의 전력은 도선을 통해 진동자에 구비된 진동부에 전달되고 진동부를 동작시킬 수 있다.

회전 수단은 프로브(20)의 타단부를 통해 출력된 제1 진동자(500) 또는 제2 진동자(600)를 프로브(20)에 동축인 가상선을 중심으로 회전시키는 회전 수단이 마련될 수 있다.

제1 진동자(500)에는 제1 진동부(530)가 탑재된 제1 하우징부(510)로부터 복수의 제1 고정부(590)가 돌출될 수 있다. 제1 고정부(590)에는 지주막하공간에 존재하는 지주막잔기둥에 록킹되는 제1 록킹 수단(591)이 마련될 수 있다.

제2 진동자(600)에는 제2 진동부가 탑재된 제2 하우징부로부터 복수의 제2 고정부(690)가 돌출될 수 있다. 제2 고정부(690)에는 뇌실 내벽면에 지지되는 지지 수단(691)이 마련될 수 있다.

복수의 제1 록킹 수단(591)을 지주막하공간에 록킹시키거나 복수의 지지 수단(691)을 뇌실 내벽면에 지지시키기 위해서는 제1 하우징부(510)나 제2 하우징부를 설정 각도만큼 회전시킬 필요가 있다. 회전 수단은 프로브(20)에 동축인 가상선을 중심으로 하는 회전에 구속되게 제1 하우징부(510) 또는 제2 하우징부에 연결될 수 있다. 해당 구속을 통해 회전 수단은 제1 진동자(500) 또는 제2 진동자(600)와 함께 회전할 수 있다. 회전 수단은 의료진의 수작업에 의해 회전하거나 별도의 액추에이터를 이용해 회전할 수 있다.

헤드 클램프(3)를 환자(7)의 머리(90)에 장착한 후 MRI를 통해 수술부위를 측정 및 파악하는 과정이 수행될 수 있다. 수술 직전 헤드 클램프(3)를 침대에 고정한 다음 헤드 클램프(3)에 아크암 기구(4)가 조립될 수 있다. 아크암 기구(4)의 아크 경로에는 수술부위를 조절할 수 있는 위치조절수단(6)이 마련될 수 있다. 프로브(20)는 아크암 기구(4)의 아크 경로를 따라 움직이며, 위치조절수단의 눈금을 통해 정확한 수술부위 상에 고정될 수 있다.

프로브(20)는 머리뼈층을 통과해서 뇌 속에 삽입되는 방식 외에도 환자의 코를 통해서 뇌 속에 삽입될 수 있다. 구체적으로, 중공의 프로브(20)는 환자의 머리뼈층 또는 코 속의 접형동을 통과해서 환자의 뇌 속까지 침투할 수 있다.

환자의 뇌 속에 삽입된 프로브(20)의 일단부측 말단이 타겟 위치에 도달하면, 가이드부는 환자의 머리 외부에 노출된 프로브(20)의 타단부를 통해 중공에 삽입될 수 있다.

제1 진동자(500) 또는 제2 진동자(600)는 외부에 노출된 프로브(20)의 타단부를 통해 중공에 투입되고, 가이드부에 의해 프로브(20)의 일단부측 말단을 통해 환자의 뇌 속에 방출될 수 있다.

제1 진동자(500)에는 진동을 유발하는 제1 진동부(530), 제1 진동부(530)가 탑재되는 제1 하우징부(510), 환자의 지주막하공간(Subarachnoid space)에 방출되면 제1 하우징부(510)로부터 사방으로 펼쳐지는 복수의 제1 고정부(590)가 마련될 수 있다.

제2 진동자(600)에는 진동을 유발하는 제2 진동부, 제2 진동부가 탑재되는 제2 하우징부, 환자의 뇌실(cerebral ventricle)에 방출되면 제2 하우징부로부터 사방으로 펼쳐지는 복수의 제2 고정부(690)가 마련될 수 있다.

가이드부는 제1 진동부(530)가 지주막하공간에 방출되면, 복수의 제1 고정부(590)가 지주막잔기둥(Arachnoid trabecula)에 록킹되도록 프로브(20)에 동축인 가상선을 중심으로 제1 하우징을 제1 설정 각도만큼 회전시킬 수 있다.

가이드부는 제2 진동부가 뇌실에 방출되면, 복수의 제2 고정부(690)가 환자의 뇌실 일측 내벽면과 타측 내벽면에 각각 지지되도록 프로브(20)에 동축인 가상선을 중심으로 제2 하우징을 제2 설정 각도만큼 회전시킬 수 있다.

본 발명의 수술 방법 또는 진동자 설치 방법은 환자의 머리뼈층 또는 코 속의 접형동을 통과해서 환자의 뇌 속까지 중공의 프로브(20)를 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 수술 방법 또는 진동자 설치 방법은 프로브(20)의 삽입이 완료되면, 진동자를 가이드부에 장착한 상태로 프로브(20)의 중공에 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 수술 방법 또는 진동자 설치 방법은 프로브(20)에 가이드부를 밀어넣어 진동자를 환자의 뇌 속에 방출시키는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 수술 방법 또는 진동자 설치 방법은 가이드부를 통해 진동자에 탑재된 진동부의 동작 개시 신호를 제공하거나, 가이드부를 통해 진동부의 구동 전력을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 진동을 유발하는 진동자가 직접 지주막하공간 또는 뇌실에 물리적으로 투입되고, 해당 공간에 직접적으로 진동을 전달할 수 있다.

한편, 뇌 속에 배치된 각 진동자를 교체하거나 제거하기 위한 수단이 마련될 수 있다.

일 예로, 프로브의 일단부측 말단이 뇌 속에 배치된 제1 진동자 또는 제2 진동자에 대면되는 위치에 도달하면, 환자의 머리 외부에 노출된 프로브의 타단부를 통해 중공에 삽입되는 그랩부가 마련될 수 있다.

프로브의 일단부를 통해 출력된 그랩부는 제1 진동자 또는 제2 진동자를 그랩할 수 있다. 그랩부에는 진동자를 사이에 두고 집는 복수의 핑거(finger), 매니퓰레이터 등이 마련될 수 있다.

뇌 속에 제1 진동자 또는 제2 진동자를 고정시키기 위한 가이드부의 회전 방향을 정방향으로 정의할 때, 그랩부는 역방향으로 회전할 수 있다. 일 예로, 제1 진동자 또는 제2 진동자에 대한 그랩이 완료되면, 그랩부는 정방향에 반대되는 역방향으로 회전하면서 환자의 머리 바깥을 향해 후퇴할 수 있다. 그랩부의 역방향 회전에 의해 각 고정부는 머리 조직으로부터 이탈될 수 있다. 그랩부의 후퇴에 의해 각 진동자의 고정부(제1 고정부 또는 제2 고정부)는 각 하우징부와 함께 프로브의 일단으로 유입되며 프로브의 타단을 통해 환자의 머리 바깥으로 배출될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1...수술 장치 3...헤드 클램프
4...아크암 기구 6...위치조절수단
7...환자 20...프로브
90...머리 500...제1 진동자
510...제1 하우징부 530...제1 진동부
550...제1 제어부 570...제1 전원부
590...제1 고정부 591...제1 록킹 수단
600...제2 진동자 610...제2 하우징부
690...제2 고정부 691...지지 수단

Claims (3)

1. 환자의 머리에 장착되는 헤드 클램프;
   상기 헤드 클램프에 조립되는 아크암 기구;
   상기 아크암을 따라 움직이며 설정 위치에서 상기 환자의 머리에 삽입되는 중공의 프로브;
   상기 프로브의 일단부가 상기 환자의 머리에 삽입되면, 상기 머리의 외부에 노출된 상기 프로브의 타단부를 통해 상기 중공에 삽입되는 가이드부;
   외부에 노출된 상기 프로브의 타단부를 통해 상기 중공에 투입되고 상기 중공을 따라 슬라이딩되며 상기 환자의 머리에 삽입된 상기 프로브의 일단부를 통해 출력되고, 상기 환자의 머리 속에 배치되는 제1 진동자 또는 제2 진동자;를 포함하고,
   상기 가이드부에는 상기 제1 진동자 또는 상기 제2 진동자를 상기 프로브의 타단부를 향해 물리적으로 움직이거나 설치 위치를 조절하는 조절 수단, 상기 제1 진동자 또는 상기 제2 진동자에 전력을 공급하는 도선, 상기 프로브의 타단부를 통해 출력된 상기 제1 진동자 또는 상기 제2 진동자를 상기 프로브에 동축인 가상선을 중심으로 회전시키는 회전 수단 중 적어도 하나가 마련된 수술 장치.
   
2. 환자의 머리뼈층 또는 코 속의 접형동을 통과해서 상기 환자의 뇌 속까지 침투하는 중공의 프로브;
   상기 환자의 뇌 속에 삽입된 상기 프로브의 일단부측 말단이 타겟 위치에 도달하면, 상기 환자의 머리 외부에 노출된 상기 프로브의 타단부를 통해 상기 중공에 삽입되는 가이드부;
   외부에 노출된 상기 프로브의 타단부를 통해 상기 중공에 투입되고, 상기 가이드부에 의해 상기 프로브의 일단부측 말단을 통해 상기 환자의 뇌 속에 방출되는 제1 진동자 또는 제2 진동자;를 포함하고,
   상기 제1 진동자에는 진동을 유발하는 제1 진동부, 상기 제1 진동부가 탑재되는 제1 하우징부, 상기 환자의 지주막하공간(Subarachnoid space)에 방출되면 상기 제1 하우징부로부터 사방으로 펼쳐지는 복수의 제1 고정부가 마련되며,
   상기 제2 진동자에는 진동을 유발하는 제2 진동부, 상기 제2 진동부가 탑재되는 제2 하우징부, 상기 환자의 뇌실(cerebral ventricle)에 방출되면 상기 제2 하우징부로부터 사방으로 펼쳐지는 복수의 제2 고정부가 마련되고,
   상기 가이드부는 상기 제1 진동부가 상기 지주막하공간에 방출되면, 복수의 상기 제1 고정부가 지주막잔기둥(Arachnoid trabecula)에 록킹되도록 상기 프로브에 동축인 가상선을 중심으로 상기 제1 하우징을 제1 설정 각도만큼 회전시키거나,
   상기 가이드부는 상기 제2 진동부가 상기 뇌실에 방출되면, 복수의 상기 제2 고정부가 상기 환자의 뇌실 일측 내벽면과 타측 내벽면에 각각 지지되도록 상기 프로브에 동축인 가상선을 중심으로 상기 제2 하우징을 제2 설정 각도만큼 회전시키는 수술 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 프로브의 일단부측 말단이 상기 뇌 속에 배치된 상기 제1 진동자 또는 상기 제2 진동자에 대면되는 위치에 도달하면, 상기 환자의 머리 외부에 노출된 상기 프로브의 타단부를 통해 상기 중공에 삽입되는 그랩부가 마련되고,
   상기 프로브의 일단부를 통해 출력된 상기 그랩부는 상기 제1 진동자 또는 상기 제2 진동자를 그랩하며,
   상기 뇌 속에 상기 제1 진동자 또는 상기 제2 진동자를 고정시키기 위한 상기 가이드부의 회전 방향을 정방향으로 정의할 때,
   상기 제1 진동자 또는 상기 제2 진동자에 대한 그랩이 완료되면, 상기 그랩부는 상기 정방향에 반대되는 역방향으로 회전하면서 상기 환자의 머리 바깥을 향해 후퇴하는 수술 장치.

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