KR20220075187A - 플라크 측정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 혈관 내 플라크 측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 혈관 내에 광프로브를 삽입하여 흡수 스펙트럼으로부터 콜레스테롤 및 지질의 혼합물인 플라크의 두께, 혈관(벽)에서부터의 거리, 그리고 콜레스테롤 및 지질의 비율을 측정할 수 있는 플라크 측정방법에 관한 것이다.

Description

플라크 측정방법{Measuring method of plaque}
본 발명은 혈관 내 플라크 측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 혈관 내에 광프로브를 삽입하여 흡수 스펙트럼으로부터 콜레스테롤 및 지질의 혼합물인 플라크의 두께, 혈관(벽)에서부터의 거리, 그리고 콜레스테롤 및 지질의 비율을 측정할 수 있는 플라크 측정방법에 관한 것이다.
LDL 콜레스테롤과 중성지방에 의해 만들어져 혈관 내벽에 쌓여 있는 지방 덩어리를 혈관 플라크라고 한다.
혈관 플라크는 혈관을 좁게 만들고, 혈관 벽에서 떨어질 경우 뇌혈관을 막아 뇌경색 또는 뇌출혈과 같은 뇌졸중을 유발할 수 있다.
또한, 혈청, 혈장 또는 혈액 내의 총 콜레스테롤의 양은 고혈압, 당뇨병 및 동맥경화증의 위험을 나타내는 지표 중 하나로 알려져 있다.
이에 혈중 콜레스테롤의 농도 분석을 통해 동맥 경화 등의 질환의 발생 여부 및 발생 가능성 등을 진단하여 이를 예방하고 있다.
콜레스테롤의 양을 측정하는 방식에는 콜레스테롤 성분의 양에 따른 전기 저항값의 변화를 이용하는 전기 화학 방식과 스트립의 발색을 변화시켜 그 변화 정도를 이용하는 방식인 발색 방식 등이 있다.
콜레스테롤 성분의 양에 따른 전기 저항값의 변화를 이용하는 전기 화학 방식의 콜레스테롤 측정 장치의 경우, 수분량에 따라 전기가 통과하는 정도 즉, 전기 저항이 달라지는 것을 원리로 미세한 교류전류를 흘려 보내는 방식을 통해 콜레스테롤의 양을 측정한다.
스트립의 발색 정도를 이용하여 혈중 콜레스테롤의 양을 측정하는 발색 방식의 콜레스테롤 측정 장치의 경우, 측정기 본체에서 측정 스트립에 발색된 색에 맞추어 특정 파장대의 엘이디(LED)를 발색된 부분에 조사한 후 반사된 빛의 양을 포토 다이오드(PD, Photo Diode)에서 검출하며, 이 때 반사되는 빛의 양은 체크 스트립의 반사면 발색 정도와 빛의 조사량에 따라 변화한다.
그러나, 상술한 방식으로 콜레스테롤의 양만을 복잡한 방식으로 측정할 수 있을 뿐, 콜레스테롤의 위치나 구체적으로 지질과 콜레스테롤의 비율 등을 확인하기 어려운 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2020-0053352호 (발명의 명칭:콜레스테롤 측정장치, 공개일: 2020.05.18)
이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 혈관 내에 광프로브를 삽입하여 흡수 스펙트럼을 측정한 뒤, 기 제작된 플라크 모사 장치를 통하여 획득한 데이터셋으로부터 플라크의 두께, 플라크까지의 거리, 그리고 플라크 내에서 콜레스테롤과 지질의 비율을 측정하는 플라크 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 플라크 측정방법은, 광프로브를 생체 내 혈관에 삽입하는 단계와, 상기 광프로브로부터 조사된 빛의 흡수 스펙트럼을 획득하는 단계와, 상기 흡수 스펙트럼으로부터 콜레스테롤 흡수 스펙트럼의 피크 파장대의 평균값을 계산하는 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값 계산 단계와, 상기 흡수 스펙트럼으로부터 지질 흡수 스펙트럼의 피크 파장대의 평균값을 계산하는 지질 흡수 스펙트럼 평균값 계산 단계 및 상기 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값과 상기 지질 흡수 스펙트럼 평균값으로부터 플라크의 두께를 도출하는 플라크 두께 도출단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 플라크 두께 도출단계는, 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값을 상기 지질 흡수 스펙트럼 평균값으로 나누어 스펙트럼 비율값을 도출하는 스펙트럼 비율값 도출단계 및 상기 스펙트럼 비율값으로부터 상기 플라크의 콜레스테롤 및 지질의 비율을 도출하는 콜레스테롤 지질 비율 도출단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플라크 두께 도출단계는, 상기 전체 흡수 스펙트럼의 평균값을 계산하는 전체 스펙트럼 평균값 계산단계와, 상기 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값과 상기 지질 흡수 스펙트럼 평균값의 합을 계산하는 플라크 스펙트럼 합 계산단계 및 상기 전체 스펙트럼 평균값과 상기 플라크 스펙트럼 합으로부터 상기 플라크의 두께를 계산하는 플라크 두께 계산단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플라크 두께 도출단계는, 상기 전체 스펙트럼 평균값과 상기 플라크 스펙트럼 합으로부터 상기 플라크까지의 거리를 계산하는 플라크 거리 계산단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 플라크 측정 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 본 발명의 플라크 측정방법에 따르면 혈관 내에 광프로브를 삽입하여 어느 부위에 어떠한 플라크가 위치해 있는지 쉽게 알 수 있는 이점이 있다.
둘째, 플라크의 두께를 손쉽게 계산할 수 있어 어느 부위에 문제점이 있는지 쉽게 파악할 수 있어 수술이나 진단에 도움을 줄 수 있다.
셋째, 플라크 내에서 콜레스테롤과 지질의 비율을 쉽게 측정할 수 있어 정확한 콜레스테롤의 양을 알 수 있는 이점이 있다.
넷째, 혈관 벽으로부터 어느 지점에 플라크가 위치되어 있는지 정확하게 알 수 있으므로 수술의 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1(a)본 발명에 따른 생체 외 플라크 모사 장치를 설명하기 위하여 생체와 비교한 도면이다.
도 1(b)는 본 발명에 따른 생체 외 플라크 모사 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 생체 외 플라크 모사 장치의 샘플 블럭과 이의 단면 및 특징을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 생체 외 플라크 모사 장치의 광파이버 고정 블럭과 이의 단면 및 특징을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시한 생체 외 플라크 모사 장치의 수조와 이의 특징을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 생체 외 플라크 모사 장치를 제작하여 스펙트럼을 측정하는 방법의 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 생체 외 플라크 모사 장치의 지질코어 모형을 제작하는 단계를 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명에 따른 생체 외 플라크 모사 장치의 혈관 모형을 제작하는 단계를 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명에 따른 생체 외 플라크 모사 장치를 이용하여 스펙트럼을 측정하는 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라크 측정방법의 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라크 측정방법의 플라크 두께 도출단계의 구체적인 단계에 대한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라크 측정방법의 플라크 두께 도출단계의 구체적인 단계에 대한 순서도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라크 측정방법을 설명하기 위한 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에 첨부된 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의성을 위하여 과장되게 도시될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기술의 기능 및 구성에 관한 상세한 설명은 생략될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 또는 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 상단, 하단, 상면, 저면 또는 상부, 하부 등의 용어는 구성 요소들에 있어서 상대적인 위치를 구별하기 위해 사용되는 것이다. 도면상의 위쪽을 상부, 도면상의 아래쪽을 하부로 명명하나 이는 편의상 구성 요소들의 상대적인 위치를 구별하기 위해 사용되는 것일 뿐 실제에 있어서는 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 상부는 하부로 명명될 수 있고, 하부는 상부로 명명될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 플라크 측정방법에 대하여 도면들을 참고하여 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 플라크 측정방법을 설명하기 전에 생체 내에 광프로브를 삽입하여 측정한 흡수 스펙트럼의 값에 매칭하여 실제 플라크의 두께, 거리, 그리고 콜레스테롤과 지질의 비율을 확인하기 위하여 제작되는 생체 외 플라크 모사 장치에 대하여 설명한다.
이하, 실시예에 의한 생체 외 플라크 모사 장치 및 이의 제작 방법을 설명하기 위하여 도면들을 참고하여 설명하도록 한다.
도 1(a)본 발명에 따른 생체 외 플라크 모사 장치를 설명하기 위하여 생체와 비교한 도면이다.
도 1(a)를 참조하면, 일반적으로 혈관에 콜레스테롤이 쌓이면 도 1(a)의 왼편 그림과 같이 콜레스테롤이 혈관벽 근처에 형성이 된다. 이러한 생체 내의 콜레스테롤을 모사하기 위해서는 생체조직인 혈관과 혈액, 그리고 콜레스테롤 각각의 모형이 필요하다. 콜레스테롤은 일반적으로 지질과 혼합된 형태로 별도로 형성되는 것이 아니기 때문에 콜레스테롤과 지질이 섞여있는 플라크에 대한 모형을 사용하게 되며, 콜레스테롤과 지질의 비율만을 알 수 있게 된다.
따라서, 도 1(a)의 오른편 그림과 같이 플라크(플라크는 콜레스테롤과 지질의 혼합물이다.)을 모사하는 지질코어 모형(100), 혈관을 모사하는 혈관모형(200), 그리고 혈액을 모사하는 혈액모형(210)이 필요하게 된다.
즉, 지질코어 모형(100)은 생체 내의 플라크를 모사하게 되는데, 일반적으로 ‘콜레스테롤’이라고 지칭하지만, 실제로는 지질과 콜레스테롤이 혼합되어 있어 이를 구별하기 쉽지 않다. 여기서 지질코어 모형(100)은 흔히 ‘콜레스테롤’이라고 불리우는 콜레스테롤 덩어리, 즉 플라크를 모사하는 용어이다. 실제로 콜레스테롤 덩어리(플라크)는 지질과 콜레스테롤이 혼합되어 있어 지질코어 모형(100)도 지질과 콜레스테롤을 혼합한 것으로 모사한다. 이에 대한 성분은 후술하기로 한다.
한편, 혈관모형(200)은 생체 내의 혈관을 모사한 것으로 여기서는 콜라겐 혼합물을 사용한다. 물론 모사할 수 있는 다른 조합도 가능하다.
혈액모형(210)은 생체 내의 혈액, 즉 피를 모사하는 것으로 여기서는 식염수를 사용하나, 실제 혈액을 사용하거나 다른 조합을 사용하여도 된다.
도 1(b)는 본 발명에 따른 생체 외 플라크 모사 장치를 도시한 도면이다.
도 1(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 생체 외 플라크 모사 장치는 지질코어 모형(100), 혈관 모형(200), 샘플 블럭(300), 광파이버 고정 블럭(400), 수조(500) 및 광파이버(미도시)를 포함하고, 혈액모형(210) 및 스펙트로미터(미도시)를 더 포함할 수 있다.
지질코어 모형(100)은 생체 내의 플라크(콜레스테롤+지질)을 모사하는 모형으로, 다양한 두께의 상기 지질코어 모형(100)이 후술할 샘플 블럭(300)에 배치될 수 있다.
혈관 모형(200)은 생체 내의 혈관을 모사하는 모형으로, 상기 지질코어 모형(100)의 상부에 다양한 두께의 상기 혈관 모형(200)이 후술할 샘플 블럭(300)에 배치될 수 있다. 여기서 혈관 모형(200)은 혈관벽을 모사한 것을 의미한다. 즉, 도 1(a)의 도면에 도시된 바와 같이 플라크까지의 거리에 해당하는 혈관벽을 모사한 것을 의미한다.
상기 지질코어 모형(100) 및 상기 혈관 모형(200)의 제작 방법은 도 6 내지 도 7을 참조하여 후술한다.
샘플 블럭(300)은 복수 개의 홈이 형성되어 상기 지질코어 모형(100)이 적어도 2개 이상의 서로 다른 두께로 상기 홈에 배치될 수 있다.
또한, 상기 샘플 블럭(300)은 상기 지질코어 모형(100)이 삽입되는 홈의 상부에 또다른 넓은 홈이 형성되어 상기 혈관 모형(200)이 상기 샘플 블럭(300)의 상기 또다른 홈에 배치될 수 있다.
광파이버 고정 블럭(400)은 상기 샘플 블럭(300)의 상부로 이격되어 배치되며, 복수 개의 홈이 형성되어 광파이버(미도시)가 삽입 및 고정될 수 있고, 상기 광파이버가 고정됨으로써 상기 지질코어 모형(100)의 흡수 스펙트럼이 측정되는 위치가 변하지 않도록 할 수 있다.
수조(500)는 내부에 공간이 형성돼, 결합된 상기 샘플 블럭(300) 및 광파이버 고정 블럭(400)이 상기 수조(500)의 내부에 배치될 수 있고, 상기 수조(500)에 혈액모형(210)이 수용되어 상기 수조(500)의 내부에 배치된 상기 결합된 샘플 블럭(300) 및 광파이버 고정 블럭(400)이 상기 혈액모형(210)에 잠기도록 할 수 있다.
혈액모형(210)이 잠길 경우에 상기 광파이버 고정 블럭(400)에 형성된 복수 개의 홈을 따라서 혈액모형(210)이 흘러 들어가고, 복수 개의 홈에 채워지게 된다. 즉, 이렇게 채워진 혈액모형(210)은 도 1(a)와 같이 실제 혈액을 모사하게 된다.
스펙트로미터(미도시)는 상기 광파이버(미도시)와 연결되어, 상기 광파이버가 상기 지질코어 모형(100) 및 혈관 모형(200) 샘플에 조사한 빛이 반사되는 정도를 측정하여 상기 샘플의 흡수 스펙트럼 데이터를 획득할 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하여 상술한 생체 외 플라크 모사 장치에 대해 더 자세히 설명한다.
도 2는 도 1에 도시한 생체 외 플라크 모사 장치의 샘플 블럭(300)과 이의 단면 및 특징을 도시한 도면으로, 도 2의 (a)는 상기 샘플 블럭(300)의 지질코어 모형 고정 홈(310)을 확대한 도면이고, 도 2의 (b)는 상기 샘플 블럭(300)의 혈관 모형 고정 홈(320)을 확대한 도면이며, 도 2의 (c)는 상기 샘플 블럭(300)의 광파이버 고정 블럭 결합 홈(330)을 확대한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 샘플 블럭(300)은 상기 지질코어 모형(100)이 배치되는 지질코어 모형 고정 홈(310) 및 상기 혈관 모형(200)이 배치되는 혈관 모형 고정 홈(320)을 포함하고, 광파이버 고정 블럭 결합 홈(330)을 더 포함할 수 있다.
도 2 및 도 2의 (a)와 같이 지질코어 모형 고정 홈(310)은 후술하는 혈관 모형 고정 홈(320)으로부터 서로 다른 깊이로 적어도 2개 이상 파여 형성될 수 있고, 상기 지질코어 모형 고정 홈(310)의 개수는 실험하고자 하는 지질코어 모형(100)의 두께의 개수일 수 있다.
상기 지질코어 모형 고정 홈(310)의 개수가 3개 이상일 때, 바람직하게는 각각의 상기 지질코어 모형 고정 홈(310)의 깊이는 일정 간격으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
생체 내에서의 일반적인 플라크의 양 또는 두께를 고려할 때, 상기 샘플 블럭(300)에는 0.5 mm 부터 7.5 mm 까지 0.5 mm 간격의 깊이로 15개의 상기 지질코어 모형 고정 홈(310)이 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2 및 도 2의 (b)와 같이 혈관 모형 고정 홈(320)은 상기 샘플 블럭(300)의 상단으로부터 특정 깊이로 파여 형성될 수 있으며, 상기 특정 깊이는 생체의 혈관 두께에 따른 것으로, 바람직하게는 0.1 mm 부터 0.5 mm 까지 0.1 mm 간격으로 상기 혈관 모형 고정 홈(320)이 형성될 수 있다.
하나의 상기 샘플 블럭(300)에는 하나의 상기 혈관 모형 고정 홈(320)이 형성된다.
여기서 상기 지질코어 모형 고정 홈(310) 및 혈관 모형 고정 홈(320)의 단면의 형태는 원형 또는 다각형일 수 있다.
도 1에서 상술한 스펙트로미터(미도시)는 광파이버(미도시)와 연결되어 상기 지질코어 모형 및 혈관 모형의 두께 별로 흡수 스펙트럼을 측정할 수 있다.
도 2 및 도 2의 (c)와 같이 광파이버 고정 블럭 결합 홈(330)은 도 3을 참조하여 후술할 광파이버 고정 블럭(도 3의 400)이 상기 샘플 블럭(300)의 상측에 안착할 수 있도록 상기 샘플 블럭(300)의 네 가장자리에 돌출되어 형성될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시한 생체 외 플라크 모사 장치의 광파이버 고정 블럭(400)과 이의 단면 및 특징을 도시한 도면으로, 도 3의 (a)는 상기 광파이버 고정 블럭(400)의 광파이버 고정 홈(410)을 확대한 도면이고, 도 3의 (b)는 상기 광파이버 고정 블럭(400)의 샘플 블럭 결합 홈(420)을 확대한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 광파이버 고정 블럭(400)은 광파이버 고정 홈(410) 및 샘플 블럭 결합 홈(420)을 포함할 수 있다.
도 3 및 도 3의 (a)와 같이 광파이버 고정 홈(410)은 상기 광파이버 고정 블럭(400)의 상단으로부터 일정 깊이로 적어도 2개 이상 파여 형성될 수 있고, 상기 광파이버 고정 홈(410)의 개수는 상술한 도 2의 지질코어 모형 고정 홈(도 2의 310)의 개수에 대응될 수 있으며, 상기 광파이버 고정 홈(410)의 위치 및 크기 또한 상기 지질코어 모형 고정 홈(310)의 위치 및 크기에 대응되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 광파이버 고정 홈(410)은 상기 광파이버 고정 홈(410)의 하단으로부터 상기 광파이버 고정 블럭(400)의 하단을 관통하여 형성되는 측정 홀(411)을 포함할 수 있다.
상기 광파이버 고정 홈(410) 및 측정 홀(411)이 형성되는 깊이 및 크기는 광파이버(미도시)의 규격에 따른 것이다.
상기 광파이버 고정 홈(410)은 상기 광파이버의 삽입 위치를 가이드 할 수 있고, 상기 측정 홀(411)은 상기 광파이버가 지질코어 모형(도 1의 100) 흡수 스펙트럼을 측정하는 위치를 가이드 할 수 있다.
이 때, 상기 광파이버 고정 홈(410)에 상기 광파이버가 수직으로 삽입되어 고정됨으로써 상기 측정 홀(411)에서 상기 광파이버가 광을 조사하는 위치 및 상기 광파이버가 상기 지질코어 모형(100)이 반사하는 빛을 받는 위치가 변하지 않도록 할 수 있다.
여기서 상기 지질코어 모형(100)이 반사하는 빛을 받는 위치는 상기 지질코어 모형(100)의 상기 흡수 스펙트럼을 측정하는 위치를 의미할 수 있다.
도 3 및 도 3의 (b)와 같이 샘플 블럭 결합 홈(420)은 도 2에서 상술한 샘플 블럭(도 2의 300)의 상측에 상기 광파이버 고정 블럭(400)이 안착할 수 있도록 상기 샘플 블럭(300)의 상기 광파이버 고정 블럭 결합 홈(도 2의 330)의 위치에 대응하여 네 가장자리에 아래로 돌출되어 형성될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시한 생체 외 플라크 모사 장치의 수조(500)와 이의 특징을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 수조(500)는 블럭 고정 홈(510)이 형성될 수 있다.
상기 수조(500)는 도 1에서 상술한 샘플 블럭(도 1의 300) 및 광파이버 고정 블럭(도 1의 400)이 결합되어 배치될 수 있도록 내부에 공간이 형성될 수 있다.
상기 수조(500)의 높이는 상기 결합된 샘플 블럭(300) 및 광파이버 고정 블럭(400)이 상기 수조(500)의 내부에 배치된 뒤 상기 수조(500)에 혈액모형(210)이 수용될 때, 상기 결합된 샘플 블럭(300) 및 광파이버 고정 블럭(400)이 상기 혈액 모형에 모두 잠길 수 있도록 형성될 수 있다.
여기서 상기 혈액모형(210)은 생리식염수일 수 있으며, 상기 결합된 샘플 블럭(300) 및 광파이버 고정 블럭(400)이 상기 생리식염수에 완전히 1cm 이상 잠길 수 있도록 상기 수조(500)의 높이가 형성되는 것이 바람직하다.
상기 혈액모형(210)이 상기 수조(500)에 채워질 경우, 상기 광파이버 고정 블럭(400)의 광파이버 고정 홈(410)내부로 흘러 들어가게 되고, 측정홈(411)에도 채워지게 된다. 즉, 도 1(a), (b)에 도시된 것과 같이 혈액모형(210)이 모사 장치 상에서 실제 혈관 내의 혈액의 위치와 동일한 위치에 위치하게 된다.
블럭 고정 홈(510)은 상기 수조(500)의 내측 바닥 상단으로부터 일정 깊이로 파여 형성되되, 상기 수조(500)의 바닥면을 관통하지 않도록 하고, 상기 블럭 고정 홈(510)에 상기 결합된 샘플 블럭(300) 및 광파이버 고정 블럭(400)의 상기 샘플 블럭(300) 바닥면이 안착할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 생체 외 플라크 모사 장치를 제작하여 흡수 스펙트럼을 측정하는 방법의 순서도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 생체 외 플라크 모사 장치를 제작하는 방법은 지질코어모형제작단계(S100), 혈관모형제작단계(S200), 혈액모형채우기단계(S300), 광원의 스펙트럼측정단계(S400), 샘플의 흡수스펙트럼측정단계(S500) 및 정량화단계(S600)를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 광원의 스펙트럼측정단계(S400), 샘플의 흡수스펙트럼측정단계(S500) 및 정량화단계(S600)는 도 1에서 상술한 지질코어 모형(도 1의 100) 및 혈관 모형(도 1의 200)의 두께에 따른 흡수 스펙트럼의 측정과 이를 정량화하는 것을 포함할 수 있다.
지질코어모형제작단계(S100)는 생체 내의 플라크를 모사하는 지질코어 모형(도 1의 100)을 복수 개의 서로 다른 높이로 제작하는 것을 포함한다.
또한, 상기 지질코어모형제작단계(S100)는 상기 지질코어 모형(100)을 제작하여 도 1에서 상술한 샘플 블럭(도 1의 300)에 배치하는 것을 포함한다.
혈관모형제작단계(S200)는 생체 내의 혈관을 모사하는 혈관 모형(도 1의 200)을 제작하는 것을 포함한다.
또한, 상기 혈관모형제작단계(S200)는 상기 혈관 모형(200)을 제작하여 상기 샘플 블럭(300)에 배치된 상기 지질코어 모형(100)의 상부에 배치하는 것을 포함한다.
상기 지질코어모형제작단계(S100) 및 혈관모형제작단계(S200)는 도 6 내지 도 7을 참조하여 후술한다.
혈액모형채우기단계(S300)는 상기 지질코어 모형(100) 및 혈관 모형(200)을 혈액 모형에 잠기도록 혈액 모형을 채우는 것을 포함하며, 도 1 내지 도 4에서 상술한 본 발명에 따른 일 실시예로 상기 지질코어 모형(100) 및 혈관 모형(200)이 배치된 상기 샘플 블럭(300)의 상부에 광파이버 고정 블럭(도 1의 400)을 안착시키고 수조(도 1의 500)의 내부에 배치하여 상기 혈액 모형을 채우는 것을 포함할 수 있다.
이 때, 상기 혈액 모형은 상기 결합된 샘플 블럭(300) 및 광파이버 고정 블럭(400)이 완전히 잠기도록 1cm 가량 높게 채워지는 것이 바람직하다.
광원의 스펙트럼측정단계(S400)는 반사판을 이용해서 광원의 스펙트럼을 측정하는 것을 포함한다.
일 실시예로 도 1 내지 도 4에서 상술한 본 발명에 따른 생체 외 플라크 모사 장치를 이용하면, 상기 광원의 스펙트럼은 상기 반사판의 상부에 광파이버를 수직으로 고정한 후 스펙트로미터에 연결하여 측정할 수 있으며, 상기 광파이버로부터 나오는 빛을 상기 반사판이 반사하는 양을 감지해 상기 스펙트로미터가 흡수 스펙트럼을 측정할 수 있다.
이 때, 상기 광원의 스펙트럼은 근적외선 영역의 범위 내에서, 바람직하게는 900nm 에서 1700nm 의 범위 안에서 측정할 수 있다.
샘플의 흡수스펙트럼측정단계(S500)는 상기 지질코어 모형(100) 및 혈관 모형(200)의 두께에 따른 흡수 스펙트럼을 측정하는 것을 포함한다.
여기서 흡수 스펙트럼은 상기 지질코어 모형(100) 및 혈관 모형(200)의 두께에 따른 광 흡수도에 따라 그 값이 달라질 수 있다.
일 실시예로 도 1 내지 도 4에서 상술한 본 발명에 따른 생체 외 플라크 모사 장치를 이용하면, 상기 샘플의 흡수 스펙트럼은 상기 고정된 광파이버의 하부에 상기 지질코어 모형(100) 및 혈관 모형(200)이 위치하도록 한 후 상기 광파이버로부터 나오는 빛을 상기 지질코어 모형(100) 및 혈관 모형(200)이 반사하는 양을 감지해 상기 스펙트로미터가 흡수 스펙트럼을 측정할 수 있다.
상기 지질코어 모형(100) 및 혈관 모형(200) 샘플의 스펙트럼 또한 근적외선 영역의 범위 내에서 측정할 수 있다.
정량화단계(S600)는 상기 샘플의 흡수스펙트럼측정단계(S500)를 복수 개의 특정 두께의 상기 지질코어 모형(100) 및 혈관 모형(200) 샘플 상에서 반복 진행한 후 얻은 흡수 스펙트럼 데이터들을 정량화하는 것을 포함한다.
상기와 같이 정량화된 데이터를 통해 생체 내 플라크의 양 또는 두께를 추정하는 기준이 생성될 수 있다.
도 6 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 지질코어 모형(도 1의 100) 및 혈관 모형(도 2의 200)을 제작하는 방법을 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 생체 외 플라크 모사 장치의 지질코어 모형(도 1의 100)을 제작하는 단계를 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 지질코어모형제작단계(S100)는 콜레스테롤 혼합물(플라크) 제작 단계(S110), 아가로스 2% 용액 제작 단계(S120), 상기 콜레스테롤 혼합물(플라크) 및 아가로스 2% 용액을 혼합한 지질코어 모형 제작 단계(S130), 상기 지질코어 모형 고정 단계(S140) 및 상기 지질코어 모형을 평평하게 굳히는 단계(S150)를 포함할 수 있다.
상기 지질코어 모형(100)은 콜레스테롤과 지질의 혼합물(플라크)로, 상기 콜레스테롤 혼합물 제작 단계(S110)는 콜레스테롤(Cholesterol), 콜레스테롤 올리에이드(Cholesterol oleate), 콜레스테롤 리놀리에이트(Cholesterol linoleate), 콜레스테롤 팔미테이트(Cholesterol palmitate), 리소포스파티딜콜린(lysophosphatidylcholine) 및 트리글리세리드 혼합물(Triglyceride mixtures)의 비율을 24:10:10:10:5.3:3.6 로 섞어 콜레스테롤 혼합물을 만드는 것을 포함한다.
상기 아가로스 2% 용액 제작 단계(S120)는 아가로스 파우더(Agarose powder) 0.4g과 초순수(Deionized water) 20ml를 섞어 전자레인지에서 40초 가량 가열하여 아가로스 2% 용액을 만드는 것을 포함한다.
상기 지질코어 모형 제작 단계(S130)는 상기 콜레스테롤 혼합물 1g과 상기 아가로스 2% 용액 1ml를 3분 동안 섞어 상기 지질코어 모형(도 1의 100)을 만드는 것을 포함한다.
상기 지질코어 모형 고정 단계(S140)는 상기 지질코어 모형(100)을 복수 개의 특정 두께로 배치하는 것을 포함한다.
일 실시예로 도 1 내지 도 4에서 상술한 본 발명에 따른 생체 외 플라크 모사 장치를 이용하면, 상기 지질코어 모형 고정 단계(S140)는 샘플 블럭(도 2의 300)의 복수 개의 지질코어 모형 고정 홈(도 2의 310)에 각각 상기 지질코어 모형(100)을 배치하는 것을 포함할 수 있다.
상기 지질코어 모형을 평평하게 굳히는 단계(S150)는 상기 복수 개의 지질코어 모형(100)의 상부에 부착식 필름을 부착하여 상기 지질코어 모형(100)의 표면을 평평하게 만든 후 상기 부착식 필름을 제거하는 것을 포함한다.
일 실시예로 도 1 내지 도 4에서 상술한 본 발명에 따른 생체 외 플라크 모사 장치를 이용하면, 상기 지질코어 모형을 평평하게 굳히는 단계(S150)는 상기 배치된 복수 개의 지질코어 모형(100)의 상측에 상기 부착식 필름을 부착하여 상기 지질코어 모형(100)을 평평하게 한 후 상기 부착식 필름을 제거하는 것을 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 생체 외 플라크 모사 장치의 혈관 모형(도 1의 200)을 제작하는 단계를 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 혈관모형제작단계(S200)는 아가로스 1% 용액 제작 단계(S210), 콜라겐 혼합물 및 상기 아가로스 1% 용액을 혼합한 혈관 모형 제작 단계(S220), 상기 혈관 모형 고정 단계(S230) 및 상기 혈관 모형을 평평하게 굳히는 단계(S240)를 포함할 수 있다.
상기 아가로스 1% 용액 제작 단계(S210)는 아가로스 파우더(Agarose powder) 0.2g과 초순수(Deionized water) 20ml를 섞어 전자레인지에서 40초 가량 가열하여 아가로스(Agarose) 1% 용액을 만드는 것을 포함한다.
상기 혈관 모형 제작 단계(S220)는 콜라겐 혼합물(Collagen mixtures) 3.22ml와 상기 아가로스 1% 용액 6.78ml를 섞어 혈관 모형(도 1의 200)을 만드는 것을 포함한다.
상기 혈관 모형 고정 단계(S230)는 도 6에서 상술한 배치된 복수 개의 지질코어 모형(도 1의 100) 위에 상기 혈관 모형(200)을 일정 두께로 덮는 것을 포함한다.
이 때, 상기 혈관 모형(200)은 상기 고정된 복수 개의 지질코어 모형(100)을 동시에 덮는다.
일 실시예로 도 1 내지 도 4에서 상술한 본 발명에 따른 생체 외 플라크 모사 장치를 이용하면, 상기 혈관 모형 고정 단계(S230)는 도 6에서 상술한 상기 지질코어 모형(도 1의 100)이 삽입 및 고정된 샘플 블럭(도 2의 300)의 혈관 모형 고정 홈(도 2의 320)에 상기 혈관 모형(200)을 배치하는 것을 포함할 수 있다.
따라서 상기 혈관 모형(200)은 상기 샘플 블럭(300)에 배치된 상기 지질코어 모형(100)의 상부에 채워질 수 있다.
상기 혈관 모형을 평평하게 굳히는 단계(S240)는 상기 고정된 혈관 모형(200)의 상부에 부착식 필름을 부착하고, 무겁고 평평한 물체를 올려놓아 상기 혈관 모형(200)의 표면을 평평하게 하여 굳힌 뒤 상기 부착식 필름 및 평평한 물체를 제거하는 것을 포함한다.
일 실시예로 도 1 내지 도 4에서 상술한 본 발명에 따른 생체 외 플라크 모사 장치를 이용하면, 상기 혈관 모형을 평평하게 굳히는 단계(S240)는 상기 배치된 혈관 모형(200)의 상측에 상기 부착식 필름을 부착하고, 무겁고 평평한 물체를 올려놓아 상기 혈관 모형(200)을 평평하게 한 후 상기 부착식 필름 및 물체를 제거하는 것을 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 생체 외 플라크 모사 장치를 이용하여 스펙트럼을 측정하는 일 실시예를 나타낸 도면으로, 도 5에서 상술한 것을 참고하여 설명한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 생체 내의 콜레스테롤 및 지질 혼합물(플라크)을 모사하는 지질코어 모형(100)을 제작한 후 샘플 블럭(300)에 배치하고, 생체 내의 혈관을 모사하는 혈관 모형(200)을 제작한 후 상기 샘플 블럭(300)에 배치된 상기 지질코어 모형(100)의 상부에 배치하여 흡수 스펙트럼을 측정할 샘플을 제작할 수 있다.
상기 제작이 완료된 샘플 블럭(300)의 상부에 광파이버(600)를 고정하기 위한 광파이버 고정 블럭(400)이 안착되어 결합되고, 상기 결합된 샘플 블럭(300) 및 광파이버 고정 블럭(400)이 수조(500) 내부에 배치된 후 혈액모형(210)이 상기 수조(500)에 채워져 상기 샘플 블럭(300) 및 광파이버 고정 블럭(400)이 완전히 잠기도록 할 수 있다.
광파이버 지지 장치(700)로 상기 광파이버(600)를 지지하고, 상기 광파이버 고정 블럭(400)에 상기 광파이버(600)를 삽입 및 고정하여 상기 광파이버(600)의 위치가 변하지 않도록 하고, 스펙트로미터(미도시)를 상기 광파이버(600)와 연결하여 상기 지질코어 모형(100) 및 혈관 모형(200) 샘플의 흡수 스펙트럼을 측정할 수 있다.
상기 샘플은 복수 개로 구성되며, 하나의 샘플에 대한 흡수 스펙트럼 측정이 종료되면, 상기 광파이버(600)의 위치가 변하지 않도록 상기 광파이버(600)를 이동시키는 대신 랩잭(800)을 이용하여 상기 수조(500) 전체를 위아래로 이송시켜 다른 샘플에 대한 흡수 스펙트럼 측정이 진행되도록 할 수 있다.
이하에서는 상기 생체 외 플라크 모사 장치를 이용하여 생체 내의 플라크를 측정하는 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 생체 외 플라크 모사 장치로부터 데이터셋을 획득하기 위하여 상술한 방법으로 실험을 진행한다.
즉, 플라크를 모사하는 지질코어 모형(100)을 여러가지 두께에 따라서 모사 장치에 삽입한다. 상술한 바와 같이 15개의 두께에 대해서 할 수 있는데, 일 실시예로 0.5 mm부터 7.5 mm까지 0.5 mm 간격으로 지질코어 모형(100)을 만들어서 플라크 모사 장치에 삽입한다. 이때 혈관 모형(200)은 0.1 mm로 고정한다.
이후에 동일한 지질코어 모형(100)에 대하여 혈관 모형(200)이 0.2 mm인 경우, 0.3 mm인 경우, 0.4 mm인 경우, 0.5 mm인 경우 등 혈관 모형(200)의 두께를 변화시키면서 광파이버로 흡수 스펙트럼을 측정한다. 혈관 모형(200)은 상술한 바와 같이 도 1(a)에서 처럼 혈관벽으로부터 플라크까지의 거리(혈관 두께)에 해당한다.
또한, 이후에 지질코어 모형(100)에서 콜레스테롤과 지질의 비율을 변화시켜 가면서 상술한 방법을 반복하여 수행한다. 즉, 콜레스테롤과 지질의 비율이 1:9부터 5:5, 9:1까지 변화시켜서 제작된 지질코어 모형(100)에 대하여 위에서 실행한 순서대로 지질코어 모형(100)의 두께별로, 그리고 혈관모형(200)의 두께별로 흡수 스펙트럼을 측정하게 된다.
이렇게 실험을 하게 되면, 지질코어 모형(100)의 두께에 따라서, 그리고 혈관모형(200)의 두께(즉, 지질코어 모형(100)까지의 거리)에 따라서, 그리고 지질코어 모형(100) 중 콜레스테롤과 지질의 비율에 따라서 흡수 스펙트럼이 얻어지게 된다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라크 측정방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 12 중 도 12(a)는 지질코어 모형(100)의 두께가 1 mm이고, 혈관모형(200)의 두께, 즉 지질코어 모형(100)까지의 거리가 0.1 mm인 경우의 흡수 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
콜레스테롤의 흡수 스펙트럼의 피크 파장은 1193nm이며 이를 기준으로 피크 파장대역을 1193nm ± 5nm로 한다.
또한, 지질의 흡수 스펙트럼의 피크 파장은 1210nm이며 이를 기준으로 피크 파장대역을 1210nm ± 5nm로 한다.
도 12(a)에서는 콜레스테롤과 지질의 비율이 1:9 부터 9:1까지 변화할 때의 흡수 스펙트럼을 도시했으며, 콜레스테롤이나 지질의 양이 적을수록 피크 파장대의 스펙트럼 값의 반사되어 측정되는 스펙트럼 값은 커지게 된다. 이를 흡수 스펙트럼의 흡수율로 표현하게 되면 반대로 표현될 수도 있다.
이렇게 지질코어 모형(100)의 두께별로, 그리고 지질코어 모형(100)의 콜레스테롤과 지질의 비율에 따라서, 그리고 혈관모형(200)의 두께에 따라서 데이터셋이 완성되며, 이후에 실제 흡수 스펙트럼이 측정되면, 데이터셋과 비교하여 실제 플라크의 두께, 플라크까지의 거리(혈관벽으로부터 플라크까지의 거리), 플라크 내에서 콜레스테롤과 지질의 비율을 구할 수 있다.
한편, 이렇게 형성된 데이터셋은 중복된 값을 가질 수 있으므로 추가적인 정보가 더 있어야 유일한 값을 매칭할 수 있다. 즉, 콜레스테롤과 지질의 흡수 스펙트럼값은 두 개의 물리량에 해당하므로 상술한 세가지 물리량을 얻어내기 위해서는 한 개의 입력변수가 더 필요하게 된다.
도 12(b)는 지질코어 모형(100)에서 콜레스테롤과 지질의 비율이 5:5인 경우의 흡수 스펙트럼에 대하여 혈관모형(200)의 두께는 동일하게 두고, 지질코어 모형(100)의 두께를 변화시켜 측정한 흡수 스펙트럼을 같이 도시한 도면이다.
지질코어 모형(100)의 두께만 더 두꺼워졌으므로 흡수 스펙트럼이 측정되는 값은 콜레스테롤과 지질의 피크 파장대에서 작아지게 된다(흡수율은 높아지게 된다. 여기서는 측정값을 기준으로 도시했다.).
한편, 혈관모형(200)의 두께는 동일하므로 혈관모형(200)의 영향으로 인하여 흡수 스펙트럼이 측정되는 값은 영향을 받지 않는다. 즉, 콜레스테롤과 지질의 피크 파장대에만 영향을 받고 나머지 값은 영향을 받지 않게 된다.
도 12(c)는 지질코어 모형(100)에서 콜레스테롤과 지질의 비율이 5:5인 경우의 흡수 스펙트럼에 대하여 지질코어 모형(100)의 두께는 동일하게 두고, 혈관모형(200)의 두께를 변화시켜 측정한 흡수 스펙트럼을 같이 도시한 도면이다.
지질코어 모형(100의 두께는 변화가 없으므로 콜레스테롤과 지질의 피크 파장대에서 영향은 없고, 혈관모형(200)의 두께가 두꺼워짐으로 인하여 흡수 스펙트럼의 측정값이 전체적으로 낮아짐을 알 수 있다.
즉, 종합하면 지질코어 모형(100)의 두께만 변화시켰을 때는 콜레스테롤과 지질의 피크 파장대에서만 영향을 받아 흡수 스펙트럼이 형성되고, 혈관모형(200)의 두께만 변화시켰을 때는 전체적인 흡수 스펙트럼이 영향을 받게 된다.
따라서, 콜레스테롤과 지질의 피크 파장대에서의 흡수 스펙트럼의 양과 전체 흡수 스펙트럼의 양을 추가적인 입력 변수로 넣을 경우에 지질코어 모형(100)의 두께와 혈관모형(200)의 두께를 분리할 수 있게 된다.
즉, 도 12(b)와 도 12(c)를 참조하여 설명하면, 지질코어 모형(100)의 두께를 계속 변경해 가면서 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 피크 파장대 평균값, 지질 흡수 스펙트럼 피크 파장대 평균값, 전체 흡수 스펙트럼 평균값 대비 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 피크 파장대 평균값과 지질 흡수 스펙트럼 피크 파장대 평균값의 합의 비를 도시하고, 또한 혈관모형(200)의 두께를 계속 변경해 가면서 동일한 값들을 도시한다. (도 12(b)와 도 12(c)는 한가지 예시만을 나타낸 것이다.)
도 12(b)와 도 12(c)에서의 전체 흡수 스펙트럼 평균값 대비 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 피크 파장대 평균값과 지질 흡수 스펙트럼 피크 파장대 평균값의 합의 비(향후 비율A로 칭한다.)는 다르게 나타남을 알 수 있다. 즉 비율A는 도 12(b)에서는 계속 변화하나, 도 12(c)에서는 동일한 값을 갖게 된다.
데이터셋은 입력변수에 해당하는 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 피크 파장대 평균값, 지질 흡수 스펙트럼 피크 파장대 평균값, 전체 흡수 스펙트럼 평균값 대비 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 피크 파장대 평균값과 지질 흡수 스펙트럼 피크 파장대 평균값의 합의 비(비율A)에 대하여, 출력변수에 해당하는 지질코어 모형(100)의 두께별, 혈관모형(200)의 두께별, 지질코어 모형(100)의 콜레스테롤과 지질의 비율별로 이루어지게 된다.
이하에서는 구체적으로 생체 내에서 측정된 흡수 스텍트럼의 값으로부터 플라크의 두께, 플라크까지의 거리, 그리고 플라크 내의 콜레스테롤과 지질의 비율을 계산하는 방법에 대하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라크 측정방법의 순서도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 플라크 측정방법은, 광프로브를 생체 내 혈관에 삽입하는 단계(S1000)와, 상기 광프로브로부터 조사된 빛의 흡수 스펙트럼을 획득하는 단계(S2000)와, 상기 흡수 스펙트럼으로부터 콜레스테롤 흡수 스펙트럼의 피크 파장대의 평균값을 계산하는 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값 계산 단계(S3000)와, 상기 흡수 스펙트럼으로부터 지질 흡수 스펙트럼의 피크 파장대의 평균값을 계산하는 지질 흡수 스펙트럼 평균값 계산 단계(S4000)와, 상기 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값과 상기 지질 흡수 스펙트럼 평균값으로부터 플라크의 두께를 도출하는 플라크 두께 도출단계(S5000)를 포함한다.
광프로브를 생체 내 혈관에 삽입하는 단계(S1000)는, 흡수 스펙트럼을 측정할 수 있는 광프로브를 혈관 내에 삽입한다. 일반적으로 빛을 조사하고 조사된 빛의 스펙트럼을 측정하게 되는데, 900nm~1700nm 범위를 모두 측정한다.
상기 광프로브로부터 조사된 빛의 흡수 스펙트럼을 획득하는 단계(S2000)는 설명한 바와 같이 전체 흡수 스펙트럼을 측정한다.
콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값 계산 단계(S3000)는 콜레스테롤 흡수 스펙트럼의 피크 파장인 1193nm를 기준으로 ±5nm의 스펙트럼 값의 평균값을 계산한다. 단일 파장대에서 오차를 줄이기 위하여 일정범위 내의 값으로 피크 파장대를 설정하고 피크파장대의 평균값을 구하여 이를 흡수 스펙트럼값으로 사용하게 된다. 상기 일정범위는 5nm 이외에 다른 값이 될 수도 있다.
지질 흡수 스펙트럼 평균값 계산 단계(S4000)는 지질 흡수 스펙트럼의 피크 파장인 1210nm를 기준으로 ±5nm의 스펙트럼 값의 평균값을 계산한다. 단일 파장대에서 오차를 줄이기 위하여 일정범위 내의 값으로 피크 파장대를 설정하고 피크파장대의 평균값을 구하여 이를 흡수 스펙트럼값으로 사용하게 된다. 상기 일정범위는 5nm 이외에 다른 값이 될 수도 있다.
플라크 두께 도출단계(S5000)는 상기 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값과 상기 지질 흡수 스펙트럼 평균값으로부터 플라크의 두께를 구할 수 있는데, 상술한 지질코어 모형(100)의 두께별, 혈관모형(200)의 두께별, 그리고 지질코어 모형(100)의 콜레스테롤과 지질의 비율에 따른 데이터셋으로부터 매칭값을 구할 수 있다.
구체적으로 먼저 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값을 지질 흡수 스펙트럼 평균값으로 나누면, 콜레스테롤과 지질의 비율이 도출된다. 콜레스테롤과 지질의 비율이 5:5라고 해서 앞에서 서술한 스펙트럼 평균값을 나눈값이 1이 되는 것은 아니고, 특정값이 될 수 있는데, 이것은 미리 지질코어 모형(100)으로부터 만들어 놓은 데이터셋에서 확인이 가능하다.
비율이 결정되면, 도 12(a)에 도시된 바와 같이 흡수 스펙트럼의 그래프의 형태가 결정된다. 즉, 비율에 따라서 그래프가 결정된다.
흡수 스펙트럼의 그래프의 형태가 결정되면, 전체 흡수 스펙트럼 평균값 대비 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값과 지질 흡수 스펙트럼 평균값의 합의 비(비율A)에 의하여 도 12(b) 또는 도 12(c)의 그래프의 형태가 결정된다. 그리고 나면, 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값 또는 지질 흡수 스펙트럼 평균값 중 어느 하나의 값으로 그래프가 하나로 결정되게 되고, 그 그래프의 플라크 두께 및 혈관 두께(플라크까지의 거리)를 찾아낼 수 있게 된다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라크 측정방법의 플라크 두께 도출단계의 구체적인 단계에 대한 순서도이다.
도 10을 참조하면, 상기 플라크 두께 도출단계(S5000)는, 상기 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값을 상기 지질 흡수 스펙트럼 평균값으로 나누어 스펙트럼 비율값을 도출하는 스펙트럼 비율값 도출단계(S5100) 및 상기 스펙트럼 비율값으로부터 상기 플라크의 콜레스테롤 및 지질의 비율을 도출하는 콜레스테롤 지질 비율 도출단계(S5200)를 포함한다.
스펙트럼 비율값 도출단계(S5100)는 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값을 상기 지질 흡수 스펙트럼 평균값으로 나누어 스펙트럼 비율값을 도출하며, 이러한 스펙트럼 비율값으로부터 콜레스테롤 지질 비율 도출단계(S5200)에서는 앞에서 설명한 바와 같이 데이터셋으로부터 매칭된 콜레스테롤 및 지질의 비율을 도출할 수 있다.
즉, 스펙트럼 비율값에 대하여 이미 데이터셋에 해당하는 콜레스테롤 지질 비율이 나와 있기 때문에 데이터셋에서 해당하는 값을 서치하면 된다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라크 측정방법의 플라크 두께 도출단계의 구체적인 단계에 대한 순서도이다.
도 11을 참조하면, 상기 플라크 두께 도출단계(S5000)는, 상기 전체 흡수 스펙트럼의 평균값을 계산하는 전체 스펙트럼 평균값 계산단계(S5300)와, 상기 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값과 상기 지질 흡수 스펙트럼 평균값의 합을 계산하는 플라크 스펙트럼 합 계산단계(S5400) 및 상기 전체 스펙트럼 평균값과 상기 플라크 스펙트럼 합으로부터 상기 플라크의 두께를 계산하는 플라크 두께 계산단계(S5500)를 포함한다.
전체 스펙트럼 평균값 계산단계(S5300)는 상술한 바와 같이 측정된 전체 스펙트럼의 평균값을 계산하며, 구체적으로는 900nm~1700nm 범위의 모든 흡수 스펙트럼의 평균값을 계산한다.
또한, 플라크 스펙트럼 합 계산단계(S5400)는 상기 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값과 상기 지질 흡수 스펙트럼 평균값의 합을 계산하며, 구체적으로는 피크 파장대의 스펙트럼의 평균값의 합을 계산한다.
플라크 두께 계산단계(S5500)에서는 상술한 바와 같이 전체 스펙트럼 평균값 대비 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값과 지질 흡수 스펙트럼 평균값의 합의 비(비율A)를 계산하고, 계산된 비율A로부터 그래프의 형태를 결정하게 되고, 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값 또는 지질 흡수 스펙트럼 평균값 또는 이들의 합에 매칭되는 플라크 두께를 데이터셋으로부터 도출한다.
또한, 상기 플라크 두께 도출단계(S5000)는, 상기 전체 스펙트럼 평균값과 상기 플라크 스펙트럼 합으로부터 상기 플라크까지의 거리를 계산하는 플라크 거리 계산단계(S5600)를 더 포함한다.
플라크 거리 계산단계(S5600)는 상술한 바와 같이 전체 스펙트럼 평균값 대비 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값과 지질 흡수 스펙트럼 평균값의 합의 비(비율A)를 계산하고, 계산된 비율A로부터 그래프의 형태를 결정하게 되고, 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값 또는 지질 흡수 스펙트럼 평균값 또는 이들의 합에 매칭되는 혈관모형의 두께, 즉 플라크까지의 거리를 데이터셋으로부터 도출한다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
100 : 지질코어 모형
200 : 혈관 모형
210 : 혈액 모형
300 : 샘플 블럭
310 : 지질코어 모형 고정 홈
320 : 혈관 모형 고정 홈
330 : 광파이버 고정 블럭 결합 홈
400 : 광파이버 고정 블럭
410 : 광파이버 고정 홈
411 : 측정 홀
420 : 샘플 블럭 결합 홈
500 : 수조
510 : 블럭 고정 홈
600 : 광파이버
700 : 광파이버 지지 장치
800 : 랩잭
S100 : 지질코어모형제작단계
S110 : 콜레스테롤 혼합물 제작 단계
S120 : 아가로스 2% 용액 제작 단계
S130 : 콜레스테롤 혼합물 및 아가로스 2% 용액을 혼합한 지질코어 모형 제작 단계
S140 : 지질코어 모형 고정 단계
S150 : 지질코어 모형을 평평하게 굳히는 단계
S200 : 혈관모형제작단계
S210 : 아가로스 1% 용액 제작 단계
S220 : 콜라겐 혼합물 및 아가로스 1% 용액을 혼합한 혈관 모형 제작 단계
S230 : 혈관 모형 고정 단계
S240 : 혈관 모형을 평평하게 굳히는 단계
S300 : 혈액모형채우기단계
S400 : 광원의 스펙트럼측정단계
S500 : 샘플의 흡수스펙트럼측정단계
S600 : 정량화단계
S1000 : 광프로브 삽입 단계
S2000 : 흡수 스펙트럼 획득 단계
S3000 : 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값 계산단계
S4000 : 지질 흡수 스펙트럼 평균값 계산단계
S5000 : 플라크 두께 도출단계

Claims (4)

  1. 광프로브를 생체 내 혈관에 삽입하는 단계;
    상기 광프로브로부터 조사된 빛의 흡수 스펙트럼을 획득하는 단계;
    상기 흡수 스펙트럼으로부터 콜레스테롤 흡수 스펙트럼의 피크 파장대의 평균값을 계산하는 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값 계산 단계;
    상기 흡수 스펙트럼으로부터 지질 흡수 스펙트럼의 피크 파장대의 평균값을 계산하는 지질 흡수 스펙트럼 평균값 계산 단계;
    상기 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값과 상기 지질 흡수 스펙트럼 평균값으로부터 플라크의 두께를 도출하는 플라크 두께 도출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라크 측정방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플라크 두께 도출단계는,
    상기 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값을 상기 지질 흡수 스펙트럼 평균값으로 나누어 스펙트럼 비율값을 도출하는 스펙트럼 비율값 도출단계; 및
    상기 스펙트럼 비율값으로부터 상기 플라크의 콜레스테롤 및 지질의 비율을 도출하는 콜레스테롤 지질 비율 도출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라크 측정방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 플라크 두께 도출단계는,
    전체 흡수 스펙트럼의 평균값을 계산하는 전체 스펙트럼 평균값 계산단계;
    상기 콜레스테롤 흡수 스펙트럼 평균값과 상기 지질 흡수 스펙트럼 평균값의 합을 계산하는 플라크 스펙트럼 합 계산단계; 및
    상기 전체 스펙트럼 평균값과 상기 플라크 스펙트럼 합으로부터 상기 플라크의 두께를 계산하는 플라크 두께 계산단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라크 측정방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 플라크 두께 도출단계는,
    상기 전체 스펙트럼 평균값과 상기 플라크 스펙트럼 합으로부터 상기 플라크까지의 거리를 계산하는 플라크 거리 계산단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라크 측정방법.
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