KR20220108305A - Focused ultrasound sonication device for experimental animals using image data - Google Patents

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KR20220108305A
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Abstract

The present invention relates to a focused ultrasonic wave irradiation device for experimental animals using three-dimensional image data. The focused ultrasonic wave irradiation device for experimental animals, according to the present invention, comprises: a base frame (110); one or more first fixing units (120); one or more second fixing units (130); a plurality of first markers (140); a plurality of optical cameras (150); a movement unit (160); one or more second markers (170); and a control device (180). According to the present invention, a specific location to be irradiated with focused ultrasonic waves can be accurately irradiated with focused ultrasonic waves despite differences in shapes of experimental animals.

Description

3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사장치{Focused ultrasound sonication device for experimental animals using image data}Focused ultrasound sonication device for experimental animals using image data

본 발명은 실험동물용 집속초음파 조사 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 실험동물의 대뇌 내 특정 부위에 집속초음파를 조사함에 있어, 두피를 절개하지 않고 3차원 해부학적 영상을 통해 얻어진 정보를 통해 특정 위치에 트랜스듀서(Tranceducer)를 자동으로 위치시키고 집속초음파를 조사할 수 있는 3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사장치에 관한 것이다.The present invention relates to a focused ultrasound irradiation apparatus for laboratory animals, and more particularly, when irradiating focused ultrasound waves to a specific region in the brain of an experimental animal, a specific location through information obtained through a three-dimensional anatomical image without cutting the scalp It relates to a focused ultrasound irradiation device for laboratory animals using three-dimensional image data that can automatically position a transducer on a pole and irradiate focused ultrasound waves.

뇌혈관은 신체의 다른 혈관과는 달리 뇌혈관장벽이라는 구조물이 존재한다. 뇌혈관장벽의 세포들은 혈액 내 독성 물질이 뇌질실 내로 침투하는 것을 막고, 대사 등의 생리작용은 유지하게 하여 뇌의 항상성을 유지하는 중요한 방어막 역할을 한다. 하지만, 뇌질환 상태의 경우 혈액 내 약물이나 유전자 등 여러 치료 물질을 뇌실질 내로 투여하는데 장애물로 작용되어 치료를 어렵게 한다.Unlike other blood vessels in the body, blood vessels in the brain have a structure called the blood-brain barrier. The cells of the blood-brain barrier function as an important barrier to maintain brain homeostasis by preventing toxic substances in the blood from penetrating into the cerebral parenchyma and maintaining physiological functions such as metabolism. However, in the case of a brain disease state, it acts as an obstacle to administering various therapeutic substances such as drugs or genes in the blood into the brain parenchyma, making treatment difficult.

이러한 뇌혈관장벽을 일시적으로 개방하여 뇌질환 치료를 가능하게 하려는 연구는 과거부터 계속되어 왔으며 그 중 최근 가능성 높은 기술로 집속초음파의 비관성 공동화 현상을 이용한 뇌혈관장벽조절이 있다. 이는 뇌조직의 손상없이 일시적으로 뇌혈관장벽을 개방시켜 혈액 내 다양한 크기의 분자량을 가진 물질을 쉽게 뇌실질로 유입시킬 수 있는 기술이다. 이러한 일시적 뇌혈관장벽개방은 보통 24시간 내에 다시 정상으로 회복되기 때문에, 집속초음파로 인한 뇌혈관장벽의 개방은 원하는 부위와 시기에 비침습적으로 원하는 물질만 안전하게 뇌실질로 전달할 수 있다는 점에서 그 임상적 이점이 매우 크다.Research to enable treatment of brain diseases by temporarily opening the blood-brain barrier has been ongoing since the past, and one of the most promising technologies recently is the control of the blood-brain barrier using the non-inertial cavitation phenomenon of focused ultrasound. This is a technology that can temporarily open the blood-brain barrier without damaging the brain tissue so that substances with various molecular weights in the blood can easily flow into the brain parenchyma. Since this temporary opening of the blood-brain barrier usually returns to normal within 24 hours, the opening of the blood-brain barrier by focused ultrasound is clinically useful in that only the desired substance can be safely delivered to the brain parenchyma non-invasively at the desired site and time. The advantage is great.

그러나, 현재 임상으로 진입하기 전에 먼저 시행되고 있는 전임상 단계의 연구들에서 개체별 뇌구조적 차이 및 정확한 영상학적 정보획득기술 융합의 부재로 인해, 비침습적인 집속초음파를 조사하기 위해 결국 두피를 절개하여 브레그마(Bregma)를 직접 육안으로 확인 후 접근해야 한다는 점과 수동으로 트랜스듀서(Tranceducer) 위치를 이동시키는 기술적 문제로 인한 정밀성 및 재현성의 부정확성이 문제되고 있다.However, in the preclinical studies that are being conducted before entering the current clinical trial, due to differences in individual brain structure and the absence of accurate imaging information acquisition technology convergence, the scalp was eventually incised to investigate non-invasive focused ultrasound. Inaccuracy of precision and reproducibility due to the fact that the bregma must be approached after directly checking it with the naked eye and the technical problem of manually moving the transducer position is a problem.

본 발명은 실험동물을 이용한 전임상단계의 연구 시, 집속초음파 에너지를 원하는 부위에 정밀하고 비침습적으로 조사하기 위하여 집속초음파 조사 전 미리 획득된 해부학적영상데이터의 전처리를 통해 집속초음파 조사 영역 설정 및 트랜스듀서 위치의 자동고정이 가능하고, 두피를 절개하지 않아도 되는 비침습성을 가진 3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.In order to accurately and non-invasively irradiate focused ultrasound energy to a desired site during preclinical research using experimental animals, the present invention sets up a focused ultrasound irradiation area through preprocessing of anatomical image data obtained in advance prior to focused ultrasound irradiation An object of the present invention is to provide a focused ultrasound irradiation device for laboratory animals using 3D image data that can automatically fix the position of the deucator and has non-invasiveness that does not require scalp incision.

본 발명에 의한 실험동물을 이용한 전임상단계의 연구 시 사용되는 실험동물용 집속초음파 조사 장치에 있어서, 상측에 실험동물이 위치하는 베이스프레임; 상기 베이스프레임 상측에 설치되되, 상기 실험동물을 고정하는 적어도 하나 이상의 제1고정부; 상기 베이스프레임 상측에 설치되되, 상기 실험동물의 두부를 고정하는 적어도 하나 이상의 제2고정부; 상기 실험동물의 두부에 부착되며, CT, MRI, fMRI 및 초음파 중 선택되는 어느 하나의 촬영방법을 수행하는 외부의 촬영장치에 의하여 감지가능한 복수개의 제1마커; 복수개의 상기 제1마커를 촬영하는 복수개의 광학카메라; 집속초음파를 발생시키는 트랜스듀서가 설치되고, 상기 베이스프레임 상측에서 이동가능하도록 설치되어, 상기 트랜스듀서를 상기 실험동물 두부의 특정부위에 밀착시키는 이동부; 상기 트랜스듀서의 측면에 부착되어 상기 광학카메라에 의해 촬영되는 적어도 하나 이상의 제2마커; 및 매칭부 및 제어부를 포함하는 제어장치를 포함할 수 있다.In the focused ultrasound irradiation apparatus for laboratory animals used in preclinical studies using laboratory animals according to the present invention, the base frame in which the laboratory animals are located on the upper side; at least one first fixing part installed on the upper side of the base frame and fixing the experimental animal; at least one second fixing part installed on the upper side of the base frame and fixing the head of the experimental animal; a plurality of first markers attached to the head of the experimental animal and detectable by an external imaging device that performs any one imaging method selected from CT, MRI, fMRI, and ultrasound; a plurality of optical cameras for photographing a plurality of the first markers; A transducer for generating a focused ultrasound is installed, and is installed so as to be movable on the upper side of the base frame, and a moving unit for attaching the transducer to a specific part of the head of the experimental animal; at least one or more second markers attached to the side of the transducer and photographed by the optical camera; and a control device including a matching unit and a control unit.

또한, 상기 매칭부는, 상기 촬영장치로부터 상기 제1마커를 부착한 상기 실험동물 두부의 3차원 영상데이터를 전송받아 상기 광학카메라에 의해 촬영되는 복수개의 제1마커의 위치를 기준으로 상기 제1마커와 제2마커의 위치를 상기 영상데이터의 좌표계와 매칭시킬 수 있다.In addition, the matching unit receives the 3D image data of the head of the experimental animal to which the first marker is attached from the photographing device, and based on the positions of the plurality of first markers photographed by the optical camera, the first marker and the position of the second marker may be matched with the coordinate system of the image data.

또한, 상기 제어부는, 입력장치에서 상기 특정부위 및 상기 트랜스듀서가 상기 특정부위에 밀착되도록 상기 이동부를 제어할 수 있다.In addition, the control unit may control the moving unit so that the specific portion and the transducer are in close contact with the specific portion of the input device.

또한, 상기 트랜스듀서는, 상기 입력장치가 입력받은 깊이와 초점을 가지는 집속초음파를 발생시킬 수 있다.Also, the transducer may generate a focused ultrasound wave having a depth and focus received by the input device.

또한, 상기 이동부는 상기 베이스프레임 상측에 위치하는 제1이동프레임; 상기 제1이동프레임의 상측에서 상기 제1이동프레임의 길이방향을 따라 양방향으로 슬라이딩 이동가능하도록 설치되는 제2이동프레임; 상기 제2이동프레임의 일측면에서 상기 제2이동프레임의 길이방향을 따라 양방향으로 슬라이딩 이동가능하도록 설치되는 제3이동프레임; 및 제3이동프레임의 하부의 일측면에 고정되어 설치되되, 상기 제3이동프레임이 이동함에 따라 상측 또는 하측으로 이동하는 회동부를 포함할 수 있다.In addition, the moving unit a first moving frame located above the base frame; a second moving frame installed to be slidably movable in both directions along the longitudinal direction of the first moving frame from an upper side of the first moving frame; a third moving frame installed to be slidably movable in both directions along the longitudinal direction of the second moving frame from one side of the second moving frame; and a rotating part fixed to one side of the lower portion of the third moving frame and installed, and moving upward or downward as the third moving frame moves.

또한, 상기 트랜스듀서는 상기 회동부의 하부에 상기 실험동물의 두부의 특정부위와 일정한 각도를 이루면서 집속초음파가 조사되도록 회동 가능하게 설치될 수 있다.In addition, the transducer may be rotatably installed at a lower portion of the rotating part so that the focused ultrasound is irradiated while forming a predetermined angle with a specific part of the head of the experimental animal.

또한, 상기 회동부는 상기 베이스프레임에 수평한 회전축인 제1관절; 및 상기 베이스프레임에 수직한 회전축인 제2관절을 포함하고, 상기 제1관절 및 제2관절 각각이 상기 제어부에 의해 제어되어 회동가능됨에 따라 상기 트랜스듀서는 상기 실험동물의 두부와 특정 각도를 이루면서 밀착할 수 있다.In addition, the first joint is a rotation axis horizontal to the base frame, the rotation unit; and a second joint that is a rotational axis perpendicular to the base frame, wherein each of the first joint and the second joint is controlled by the controller and can be rotated so that the transducer forms a specific angle with the head of the experimental animal. can be adhered to.

또한, 상기 베이스프레임에는 복수개의 통공이 형성되어 있고, 상기 제2고정부는 상기 베이스프레임의 상측에 설치되도록 평평한 몸체; 상기 몸체의 일단과 타단이 하측으로 절곡되어 형성되는 한 쌍의 끼움기둥; 상기 몸체의 상측으로 돌출되어 형성되는 돌출기둥; 일단이 상기 돌출기둥 내부의 일측면에 일단이 고정되는 탄성소재의 스프링; 및 일단이 상기 스프링의 타단과 결합하고 타단은 상기 실험동물의 두부를 고정하는 조절막대;를 포함할 수 있다.In addition, the base frame is formed with a plurality of through holes, the second fixing portion is a flat body to be installed on the upper side of the base frame; a pair of fitting posts formed by bending one end and the other end of the body downward; a protruding pillar formed to protrude upward from the body; One end of the spring of an elastic material is fixed to one side of the inside of the protruding pillar; and a control bar having one end coupled to the other end of the spring and the other end fixing the head of the experimental animal.

또한, 상기 제2고정부는 상기 조절막대의 타단에 부착되어 상기 실험동물의 두부와 밀착되는 접촉대를 더 포함할 수 있다.In addition, the second fixing part may further include a contact bar attached to the other end of the control bar to be in close contact with the head of the experimental animal.

또한, 상기 접촉대는 탄성력을 가지는 스펀지 또는 가죽으로 제작될 수 있다.In addition, the contact band may be made of a sponge or leather having an elastic force.

본 발명의 3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사장치는 MRI, CT 또는 fMRI 및 초음파와 같은 3차원 해부학적 영상을 이용하여 실험동물의 형상의 차이에도 불구하고 집속초음파를 조사하고자 하는 특정 위치에 정확하게 집속초음파를 조사할 수 있다.The apparatus for irradiating focused ultrasound for laboratory animals using 3D image data of the present invention uses 3D anatomical images such as MRI, CT or fMRI and ultrasound to irradiate focused ultrasound despite differences in the shape of laboratory animals. Focused ultrasound can be accurately irradiated to the location.

또한, 실제 집속초음파를 조사하기 전에 영상표시장치에 표시되는 집속초음파 조사 위치를 확인한 다음에 트랜스듀서를 집속초음파 조사 위치에 이동시킴으로서 집속초음파 조사를 위한 과정이 단순화될 수 있다.In addition, by confirming the focused ultrasound irradiation position displayed on the image display device before irradiating the actual focused ultrasound, and then moving the transducer to the focused ultrasound irradiation position, the process for the focused ultrasound irradiation can be simplified.

또한, 집속초음파 조사 위치를 영상표시장치를 이용하여 확인한 다음에 집속초음파 조사 위치로 트랜스듀서를 자동으로 위치시킴으로써 정확한 위치에 집속초음파를 조사하여 정밀한 실험을 수행할 수 있다.In addition, after confirming the focused ultrasound irradiation position using an image display device, by automatically positioning the transducer to the focused ultrasound irradiation position, it is possible to conduct a precise experiment by irradiating the focused ultrasound at the correct position.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스프레임을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2고정부를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회동부의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사장치의 주요구성을 간략하게 도시한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스듀서가 실험동물의 두부의 특정부위에 밀착된 모습을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 실험동물의 두부에 집속초음파를 조사하는 방법을 도시한 것이다.1 is a perspective view of a focused ultrasound irradiation apparatus for laboratory animals using three-dimensional image data according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing a base frame according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view illustrating a second fixing part according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a rotating part according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram schematically illustrating the main configuration of a focused ultrasound irradiation apparatus for laboratory animals using three-dimensional image data according to an embodiment of the present invention.
6 is a perspective view illustrating a state in which the transducer according to an embodiment of the present invention is in close contact with a specific part of the head of an experimental animal.
7 shows a method of irradiating focused ultrasound to the head of an experimental animal according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용 하는 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다. 한편, 도면상에서 표시되는 각 구성은 설명의 편의를 위하여 그 두께나 치수가 과장될 수 있으며, 실제로 해당 치수나 구성간의 비율로 구성되어야 함을 의미하지는 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Unless there is a special definition or reference, the terms indicating the direction used in this description are based on the state indicated in the drawings. In addition, the same reference numerals refer to the same members throughout each embodiment. On the other hand, each component shown in the drawings may have an exaggerated thickness or dimension for convenience of description, and does not mean that it should actually be configured in a ratio between the corresponding dimensions or components.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사장치(100)의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스프레임(110)을 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2고정부(130)를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회동부(164)의 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사장치(100)의 주요구성을 간략하게 도시한 개념도이다.1 is a perspective view of a focused ultrasound irradiation apparatus 100 for laboratory animals using three-dimensional image data according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a base frame 110 according to an embodiment of the present invention. 3 is a perspective view showing the second fixing part 130 according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a perspective view of the rotating part 164 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is It is a conceptual diagram briefly illustrating the main configuration of the focused ultrasound irradiation apparatus 100 for laboratory animals using three-dimensional image data according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실험동물을 이용한 전임상단계의 연구 시 사용되는 실험동물용 집속초음파 조사장치(100)에 있어서, 베이스프레임(110), 제1고정부(120), 제2고정부(130), 복수개의 제1마커(140), 복수개의 광학카메라(150), 이동부(160), 적어도 하나 이상의 제2마커(170) 및 제어장치(180)를 포함한다.1 to 5, in the focused ultrasound irradiation apparatus 100 for laboratory animals used in preclinical studies using laboratory animals according to an embodiment of the present invention, the base frame 110, the first high Government 120 , second fixing unit 130 , a plurality of first markers 140 , a plurality of optical cameras 150 , a moving unit 160 , at least one or more second markers 170 , and a control device 180 . ) is included.

상기 베이스프레임(110)은 평평한 사각형상으로 상측에는 마취된 실험동물(60)이 움직이지 않도록 하나 이상의 상기 제1고정부(120) 및 제2고정부(130)를 이용하여 고정될 수 있다. 또한, 상기 베이스프레임(110)에는 상기 제1고정부(120)가 관통하여 결속되거나 상기 제2고정부(130)가 끼움결합가능한 복수개의 통공(111)이 형성될 수 있다.The base frame 110 may be fixed to the upper side in a flat rectangular shape using one or more of the first fixing part 120 and the second fixing part 130 so that the anesthetized experimental animal 60 does not move. In addition, a plurality of through-holes 111 through which the first fixing part 120 penetrates and is bound or the second fixing part 130 can be fitted may be formed in the base frame 110 .

적어도 하나 이상의 상기 제1고정부(120)는 베이스프레임(110) 상측에 설치되어 상기 실험동물(60)의 몸체를 고정하는데, 본 발명의 일 실시예와 같이 실험동물(60)이 생쥐일 경우, 앞다리와 뒷다리가 제1고정부(120)에 의해 결박되어 고정된다. 상기 제1고정부(120)는 실험동물(60)의 팔 및 다리를 조일 수 있는 가죽 또는 섬유소재의 끈일 수 있으며, 이 때, 상기 제1고정부(120)는 일단이 베이스프레임(110)의 상측에서 상기 복수개의 통공(111) 중 어느 하나를 관통하여 들어가고 복수개의 통공(111) 중 다른 하나를 관통하여 다시 상측으로 나와서 타단과 버클로 결속되거나 매듭지어져 상기 실험동물(60)의 팔 또는 다리가 들어갈 수 있는 고정공간(121)이 형성될 수 있다. 상기 고정공간(121)에 상기 실험동물(60)의 팔 또는 다리가 들어가고 상기 버클로 조여지거나 매듭을 만들어 조여지면서 상기 실험동물(60)의 팔다리는 상기 베이스프레임(110)상에 고정될 수 있다.At least one or more of the first fixing part 120 is installed on the upper side of the base frame 110 to fix the body of the experimental animal 60, when the experimental animal 60 is a mouse as in an embodiment of the present invention. , the front legs and the hind legs are bound and fixed by the first fixing part (120). The first fixing part 120 may be a string made of leather or textile material that can tighten the arms and legs of the experimental animal 60 , and in this case, the first fixing part 120 has one end of the base frame 110 . It enters through any one of the plurality of through-holes 111 from the upper side and comes out again through the other one of the plurality of through-holes 111 and is bound or knotted with the other end with a buckle, the arm of the experimental animal 60 or A fixed space 121 into which the legs can enter may be formed. The arms or legs of the experimental animal 60 enter the fixing space 121 and the arms or legs of the experimental animal 60 may be fixed on the base frame 110 while being tightened with the buckle or by making a knot. .

적어도 하나 이상의 상기 제2고정부(130)는 상기 베이스프레임(110) 상측에 설치되어 집속초음파의 조사부위가 움직이지 않도록 상기 실험동물(60)의 두부를 고정한다.At least one second fixing part 130 is installed on the upper side of the base frame 110 to fix the head of the experimental animal 60 so that the irradiation part of the focused ultrasound does not move.

도 3을 참조하면, 상기 제2고정부(130)는 상기 베이스프레임(110)의 상측에 설치되도록 평평한 몸체(131), 상기 몸체(131)의 일단과 타단이 하측으로 절곡되어 형성되는 한 쌍의 끼움기둥(132)과 상기 몸체(131)의 상측으로 돌출되어 형성되는 돌출기둥(133)과 돌출기둥(133) 내부의 일측면에 일단이 고정되는 탄성소재의 스프링(134) 및 일단이 상기 스프링(134)의 타단과 결합하고 타단은 상기 실험동물(60)의 두부를 고정하는 조절막대(135) 및 상기 조절막대(135)의 타단에 부착되어 상기 실험동물(60)의 두부와 밀착되는 접촉대(136)를 포함할 수 있다. 상기 접촉대(136)는 탄성력을 가지는 스펀지 또는 가죽으로 제작되어 상기 실험동물(60)의 두부가 미끄러지는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the second fixing part 130 includes a flat body 131 to be installed on the upper side of the base frame 110 , and a pair formed by bending one end and the other end of the body 131 downward. A spring 134 and one end of an elastic material having one end fixed to one side of the fitting column 132 and the protruding column 133 protruding upward of the body 131 and the protruding column 133 of the It is coupled to the other end of the spring 134 and the other end is attached to the control rod 135 for fixing the head of the experimental animal 60 and the other end of the control rod 135 to be in close contact with the head of the experimental animal 60 . It may include a contact stand 136 . The contact table 136 may be made of a sponge or leather having elasticity to prevent the head of the experimental animal 60 from sliding.

상기 끼움기둥(132)이 상기 베이스프레임(110)에 형성되는 상기 복수개의 통공(111) 중 어느 하나와 다른 하나에 삽입되면서 끼움결합됨에 따라 상기 제2고정부(130)는 상기 베이스프레임(110) 상측에 고정될 수 있다.As the fitting post 132 is fitted while being inserted into any one of the plurality of through-holes 111 formed in the base frame 110 and the other one, the second fixing part 130 is formed in the base frame 110 . ) can be fixed on the upper side.

서로 상이한 크기를 가지는 실험동물(60)의 팔다리의 위치에 대응하여 제1고정부(120)가 베이스프레임(110)과 결속되고, 상기 제1고정부(120)에 의하여 상기 실험동물(60)의 팔다리가 베이스프레임(110)상에 고정되며 상기 실험동물(60)의 두부의 크기에 대응하여 제2고정부(130)의 끼움기둥(132)이 베이스프레임(110)의 통공(111)과 끼움결합하고, 스프링(134)과 조절막대(135)에 의하여 상기 실험동물(60)의 두부와 접촉대(136)가 밀착되면서 상기 실험동물(60)의 두부가 움직이지 않도록 고정될 수 있다.The first fixing part 120 is bound to the base frame 110 in response to the position of the limbs of the experimental animal 60 having different sizes, and the experimental animal 60 by the first fixing part 120 of the limbs are fixed on the base frame 110 , and the fitting post 132 of the second fixing part 130 corresponds to the size of the head of the experimental animal 60 , and the through hole 111 of the base frame 110 and After fitting, the head of the experimental animal 60 and the contact rod 136 are brought into close contact with each other by the spring 134 and the control rod 135 , and the head of the experimental animal 60 may be fixed so as not to move.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 제2고정부(130) 2개를 사용하여 실험동물(60)의 두부를 고정하고 있는데, 2개의 상기 제2고정부(130) 중 어느 하나는 실험동물(60) 두부의 일측과 밀착하고, 2개의 상기 제2고정부(130) 중 다른 하나는 실험동물(60) 두부의 타측과 밀착함으로써, 실험동물(60)의 두부가 제2고정부(130)에 의해 고정되고 있다.In one embodiment of the present invention, the head of the experimental animal 60 is fixed by using two of the second fixing units 130 , and any one of the two second fixing units 130 is the experimental animal 60 . ) in close contact with one side of the head, and the other of the two second fixing parts 130 is in close contact with the other side of the head of the experimental animal 60, so that the head of the experimental animal 60 is in close contact with the second fixing part 130 is fixed by

이를 통하여 서로 상이한 크기를 가지는 실험동물(60)을 효과적이면서 용이하게 베이스프레임(110)상에 고정시킬 수 있어, 집속초음파를 대뇌 내 특정부위(40)에 조사함에 있어 실험동물(60)의 움직임을 최소화할 수 있다.Through this, the experimental animals 60 having different sizes can be effectively and easily fixed on the base frame 110, so that the movement of the experimental animal 60 in irradiating the focused ultrasound to a specific region 40 in the brain can be minimized.

복수개의 상기 제1마커(140)는 상기 실험동물(60)의 두부에 부착되며, CT, MRI, fMRI 및 초음파 중 선택되는 어느 하나의 촬영장치(20)에 의하여 감지가능할 수 있다. 또한, 상기 제1마커(140) 각각은 상기 광학카메라(150)가 이용하는 광을 반사하는 광반사성 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어 적외선 카메라로부터 조사되는 적외선을 반사함으로써 적외선 카메라가 감지할 수 있도록 제1마커(140)는 적외선을 반사하는 재질로 형성될 수 있다. 일반적으로 모션 캡쳐 등에 이용되는 마커는 어느 방향에서도 균일한 반사가 가능하도록 구형의 마커를 이용하나, 본 실시예의 경우에는 광학카메라(150)와 마커 간의 위치 변동이 크지 않다는 점에서 반구형, 반원통형 등 균일한 곡면으로 돌출된 형상의 마커라면 모두 이용할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제1마커(140) 각각은 실험동물(60)의 두부 전방에 일정 거리 서로 이격되어 부착될수 있으며, 상기 실험동물(60) 두부의 정밀한 위치 측정을 위하여 실험동물(60)의 두부의 양측면과 후방에 더 부착될 수 있다.The plurality of first markers 140 may be attached to the head of the experimental animal 60 and detectable by any one imaging device 20 selected from CT, MRI, fMRI, and ultrasound. In addition, each of the first markers 140 may be formed of a light reflective material that reflects the light used by the optical camera 150 . For example, the first marker 140 may be formed of a material that reflects infrared rays so that the infrared camera can detect the infrared rays by reflecting the infrared rays irradiated from the infrared camera. In general, a marker used for motion capture, etc. uses a spherical marker to enable uniform reflection in any direction, but in the present embodiment, a hemispherical, semi-cylindrical, etc. Any marker with a shape protruding from a uniform curved surface can be used. As shown in FIG. 1, each of the first markers 140 may be attached to the front of the head of the experimental animal 60 at a predetermined distance from each other, and in order to measure the precise position of the head of the experimental animal 60, the experimental animal ( 60) can be further attached to both sides and rear of the head.

복수개의 상기 광학카메라(150) 각각은 3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사장치(100)에 고정된 상태에서 실험동물(60)의 두부에 부착된 상기 제1마커(140)를 촬영한다. 본 발명의 일 실시예에서 복수개의 광학카메라(150)는 5개의 광학카메라(150)를 사용하여 제1마커(140) 및 제2마커(170)를 촬영하고 있는데, 상기 복수개의 광학카메라(150) 중 어느 하나는 상기 실험동물(60)의 두부의 정면과 일정 거리 이격되어 설치되어 제1마커(140) 중 상기 실험동물(60)의 두부 전방에 부착된 제1마커(140)를 촬영할 수 있도록 3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사장치(100)에 고정되도록 설치되었고, 나머지 광학카메라(150)는 상기 베이스프레임(110) 상에 대각선방향에 각각 설치되어 제1마커(140) 및 제2마커(170)를 촬영하고 있다.Each of the plurality of optical cameras 150 photographed the first marker 140 attached to the head of the experimental animal 60 in a state of being fixed to the focused ultrasound irradiation apparatus 100 for an experimental animal using three-dimensional image data. do. In an embodiment of the present invention, the plurality of optical cameras 150 are photographing the first marker 140 and the second marker 170 using the five optical cameras 150 , and the plurality of optical cameras 150 . ) is installed to be spaced apart from the front of the head of the experimental animal 60 by a predetermined distance, and the first marker 140 attached to the front of the head of the experimental animal 60 among the first markers 140 can be photographed. It was installed to be fixed to the focused ultrasound irradiation apparatus 100 for laboratory animals using three-dimensional image data so that the remaining optical cameras 150 are respectively installed in a diagonal direction on the base frame 110 to the first marker 140. and the second marker 170 is being photographed.

이 때, 광학카메라(150)의 개수가 많을수록 상기 제1마커(140) 및 제2마커(170)의 위치를 정확하게 추적이 가능하지만 최소한 복수개의 광학카메라(150) 중 어느 하나는 상기 실험동물(60)의 두부 전방에 부착된 제1마커(140)를 촬영할 수 있도록 3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사장치(100)에 고정되도록 설치됨이 바람직하다.At this time, as the number of optical cameras 150 increases, the positions of the first marker 140 and the second marker 170 can be accurately tracked, but at least one of the plurality of optical cameras 150 is 60) is preferably installed to be fixed to the focused ultrasound irradiation apparatus 100 for laboratory animals using three-dimensional image data so that the first marker 140 attached to the front of the head can be photographed.

상기 이동부(160)는 집속초음파를 발생시키는 트랜스듀서(Tranceducer ,190)가 설치되고, 상기 베이스프레임(110) 상측에서 이동가능하도록 설치되어, 상기 제어장치(180)에 의해 제어되어 상기 트랜스듀서(190)를 상기 실험동물(60) 두부의 특정부위(40)에 밀착시킬 수 있다.The moving unit 160 is provided with a transducer 190 that generates a focused ultrasound, is installed to be movable on the upper side of the base frame 110, and is controlled by the control device 180 to control the transducer. (190) can be in close contact with a specific part (40) of the head of the experimental animal (60).

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사장치(100)에서 상기 이동부(160)는 3개의 모터를 이용하여 제어되는 제1이동프레임(161), 제2이동프레임(162), 제3이동프레임(163)과 상기 트랜스듀서(190)가 실험동물의 특정부위(40)에 밀착되는 특정각도(θ) 및 위치를 정밀하게 제어할 수 있는 회동부(164)를 포함할 수 있다.In the focused ultrasound irradiation apparatus 100 for laboratory animals using three-dimensional image data according to an embodiment of the present invention, the moving unit 160 is a first moving frame 161, a second controlled using three motors. The moving frame 162, the third moving frame 163 and the transducer 190 are in close contact with the specific part 40 of the experimental animal a specific angle (θ) and a rotating part 164 that can precisely control the position ) may be included.

상기 제1이동프레임(161)은 상기 베이스프레임(110) 상측에 설치될 수 있다. 또한, 상기 제1이동프레임(161) 상부에는 상기 제2이동프레임(162)의 이동을 가이드하는 제1이동가이드(1611)가 형성되고, 상기 제1이동가이드(1611)를 따라 제1이동프레임(161)의 상측에서 제1이동프레임(161)의 길이방향을 따라 양방향(D1)으로 슬라이딩 이동가능한 제1이동조립체(1612)가 설치되고, 상기 제1이동프레임(161)의 일단에 설치되어 상기 제어장치(180)에 의해 제어되어 구동력을 발생시키는 제1모터(1613)의 구동에 따라 제1이동프레임(161)의 길이방향을 따라 양방향(D1)으로 이동가능한 제1레일(미도시, 1614)이 제1이동프레임(161)의 내부에 설치될 수 있다.The first moving frame 161 may be installed above the base frame 110 . In addition, a first moving guide 1611 for guiding the movement of the second moving frame 162 is formed on the first moving frame 161, and the first moving frame along the first moving guide 1611. A first movable assembly 1612 slidable in both directions D1 along the longitudinal direction of the first moving frame 161 from the upper side of the 161 is installed, and is installed at one end of the first moving frame 161, A first rail (not shown, 1614 ) may be installed inside the first moving frame 161 .

상기 제2이동프레임(162)은 상기 제1이동프레임(161)의 상측에서 상기 제1이동프레임(161)의 길이방향을 따라 양방향(D1)으로 슬라이딩 이동가능하도록 설치될 수 있다. 이를 위하여 상기 제2이동프레임(162)은 상기 제1이동조립체(1612)의 일측면에 설치되며, 상기 제1이동조립체(1612)가 상기 제1이동가이드(1611)를 따라 제1이동프레임(161)의 길이방향으로 이동함에 따라 함께 제2이동프레임(162)이 제1이동프레임(161)의 상측에서 슬라이딩 이동가능하게 된다.The second moving frame 162 may be installed above the first moving frame 161 to be slidably movable in both directions D1 along the longitudinal direction of the first moving frame 161 . To this end, the second moving frame 162 is installed on one side of the first moving assembly 1612, and the first moving assembly 1612 is a first moving frame along the first moving guide 1611 ( As it moves in the longitudinal direction of 161 , the second moving frame 162 is slidably movable on the upper side of the first moving frame 161 .

상기 제2이동프레임(162) 일측에는 상기 제3이동프레임(163)의 이동을 가이드하는 제2이동가이드(1621)가 형성되고, 상기 제2이동가이드(1621)를 따라 제2이동프레임(162)의 일측면에서 상기 제2이동프레임(162)의 길이방향을 따라 양방향(D2)으로 슬라이딩 이동가능한 제2이동조립체(1622)가 설치되고, 상기 제2이동프레임(162)의 일단에 설치되어 상기 제어장치(180)에 의해 제어되어 구동력을 발생시키는 제2모터(1625)의 구동에 따라 상기 제2이동가이드(1621)를 따라 양방향(D2)으로 이동가능한 제2레일(미도시, 1626)이 상기 제2이동프레임(162)의 내부에 설치될 수 있다.A second moving guide 1621 for guiding the movement of the third moving frame 163 is formed on one side of the second moving frame 162 , and a second moving frame 162 is formed along the second moving guide 1621 . ) from one side of the second moving frame 162 along the longitudinal direction, a second moving assembly 1622 that is slidable in both directions (D2) is installed, and is installed at one end of the second moving frame 162, A second rail (not shown, 1626) that is movable in both directions (D2) along the second movement guide 1621 according to the driving of the second motor 1625 that is controlled by the control device 180 to generate a driving force. It may be installed inside the second moving frame 162 .

상기 제3이동프레임(163)은 상기 제2이동프레임(162)의 일측면에서 상기 제2이동프레임(162)의 길이방향을 따라 상측(D3) 또는 하측(D4)으로 슬라이딩 이동가능하도록 설치될 수 있다. 이를 위하여 상기 제3이동프레임(163)은 상기 제2이동조립체(1622)의 일측면에 설치되고, 제2이동조립체(1622)에는 상기 제어장치(180)에 의해 제어되어 구동력을 발생시키는 제3모터(1623)가 설치되며, 상기 제2이동조립체(1622)의 일측면에는 상기 제3이동프레임(163)의 상측(D3) 또는 하측(D4)으로의 이동을 가이드하는 가이드결합체(1624)가 형성되어 있다. 또한, 상기 제3모터(1623)는 상기 제3이동프레임(163)의 내부 또는 외부에 설치되는 제3레일(미도시, 1632)을 상측(D3) 또는 하측(D4)으로 이동시킬 수 있다. 상기 제3이동프레임(163)의 일측면에서 상기 가이드결합체(1624)가 삽입되는 제3이동가이드(1631)가 상기 제3이동프레임(163)의 길이방향을 따라 형성될 수 있다.The third moving frame 163 is installed to be movable from one side of the second moving frame 162 to the upper side (D3) or the lower side (D4) in the longitudinal direction of the second moving frame 162 to be movable. can To this end, the third moving frame 163 is installed on one side of the second moving assembly 1622, and the second moving assembly 1622 is controlled by the control device 180 to generate a driving force. A motor 1623 is installed, and on one side of the second moving assembly 1622, a guide assembly 1624 for guiding the movement to the upper side (D3) or the lower side (D4) of the third moving frame 163 is provided. is formed In addition, the third motor 1623 may move the third rail (not shown, 1632 ) installed inside or outside the third moving frame 163 to the upper side D3 or the lower side D4 . At one side of the third moving frame 163 , a third moving guide 1631 into which the guide assembly 1624 is inserted may be formed along the longitudinal direction of the third moving frame 163 .

도 4를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 회동부(164)는 상기 제3이동프레임(163)의 하부의 일측면에 고정되어 설치되며, 상기 제3이동프레임(163)이 이동함에 따라 상측(D3) 또는 하측(D4)으로 이동할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the rotating part 164 according to an embodiment of the present invention is fixed to one side of the lower portion of the third moving frame 163 and installed, and as the third moving frame 163 moves, It can move upward (D3) or downward (D4).

상기 트랜스듀서(190)는 상기 회동부(164)의 하부에 상기 실험동물(60)의 두부의 특정부위(40)와 특정각도(θ)를 이루면서 집속초음파가 조사되도록 회동 가능하게 설치될 수 있는데, 이를 위해 상기 회동부(164)는 상기 제어장치(180)에 의해 제어되는 상기 베이스프레임(110)에 수평한 회전축인 제1관절(1641) 및 상기 베이스프레임(110)에 수직한 회전축인 제2관절(1642)을 포함할 수 있다. 상기 제1관절(1641) 및 제2관절(1642) 각각이 회동가능됨에 따라 상기 트랜스듀서(190)는 상기 실험동물(60)의 두부에 특정각도(θ)를 이루면서 밀착가능할 수 있다.The transducer 190 may be installed rotatably so that the focused ultrasound is irradiated while forming a specific angle θ with a specific part 40 of the head of the experimental animal 60 at the lower part of the rotating part 164. , for this purpose, the rotating part 164 is a first joint 1641 which is a rotation axis horizontal to the base frame 110 controlled by the control device 180 and a first joint 1641 which is a rotation axis perpendicular to the base frame 110 . It may include two joints 1642 . As each of the first joint 1641 and the second joint 1642 is rotatable, the transducer 190 may be in close contact with the head of the experimental animal 60 while forming a specific angle θ.

적어도 하나 이상의 상기 제2마커(170)는 회동부(164)에 설치되는 트랜스듀서(190)의 외면에 부착될 수 있으며, 광학카메라(150)에 의하여 감지가능할 수 있다. 상기 제2마커(170) 각각은 상기 제1마커(140)와 마찬가지로 광학카메라(150)가 이용하는 광을 반사하는 광반사성 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어 적외선 카메라로부터 조사되는 적외선을 반사함으로써 적외선 카메라가 감지할 수 있도록 제2마커(170)는 적외선을 반사하는 재질로 형성될 수 있다. 일반적으로 모션 캡쳐 등에 이용되는 마커는 어느 방향에서도 균일한 반사가 가능하도록 구형의 마커를 이용하나, 본 실시예의 경우에는 광학카메라(150)와 마커 간의 위치 변동이 크지 않다는 점에서 반구형, 반원통형 등 균일한 곡면으로 돌출된 형상의 마커라면 모두 이용할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제2마커(170)는 상기 회동부(164)에 설치되는 트랜스듀서(190)의 외면에 부착될 수 있으며, 상기 실험동물(60) 두부의 정밀한 위치 측정을 위하여 적어도 하나 이상의 제2마커(170)가 상기 트랜스듀서(190)의 외면에 부착되어 광학카메라(150)에 의하여 설치될 수 있다.At least one or more of the second markers 170 may be attached to the outer surface of the transducer 190 installed in the rotating part 164 and may be detectable by the optical camera 150 . Each of the second markers 170 may be formed of a light reflective material that reflects the light used by the optical camera 150 , like the first marker 140 . For example, the second marker 170 may be formed of a material that reflects infrared rays so that the infrared camera can detect the infrared rays by reflecting the infrared rays irradiated from the infrared camera. In general, a marker used for motion capture, etc. uses a spherical marker to enable uniform reflection in any direction, but in the present embodiment, a hemispherical, semi-cylindrical, etc. Any marker with a shape protruding from a uniform curved surface can be used. As shown in FIG. 1 , the second marker 170 may be attached to the outer surface of the transducer 190 installed on the rotating part 164 , and for precise position measurement of the head of the experimental animal 60 . At least one or more second markers 170 may be attached to the outer surface of the transducer 190 and installed by the optical camera 150 .

도 5를 참조하면, 상기 제어장치(180)는 매칭부(181)와 제어부(182)를 포함할 수 있다. 상기 제어장치(180)는 베이스프레임의 일측에 마련될 수도 있으며, 유선으로 상기 광학카메라, 이동부 및 트랜스듀서와 연결되어 외부에 마련될 수도 있다.Referring to FIG. 5 , the control device 180 may include a matching unit 181 and a control unit 182 . The control device 180 may be provided on one side of the base frame, or connected to the optical camera, the moving unit, and the transducer by wire, and may be provided outside.

상기 매칭부(181)는 CT, MRI, fMRI 및 초음파 중 선택되는 어느 하나의 촬영방법을 수행하는 외부의 촬영장치(20)로부터 상기 제1마커(140)를 부착한 상기 실험동물(60) 두부의 3차원 영상데이터를 전송받아 상기 광학카메라(150)에 의해 촬영되는 복수개의 제1마커(140)의 위치를 기준으로 상기 제1마커(140)와 제2마커(170)의 위치를 상기 영상데이터의 좌표계와 매칭시킨다.The matching unit 181 is the head of the experimental animal 60 to which the first marker 140 is attached from an external imaging device 20 that performs any one imaging method selected from CT, MRI, fMRI, and ultrasound. The position of the first marker 140 and the second marker 170 based on the positions of the plurality of first markers 140 photographed by the optical camera 150 by receiving the 3D image data of the image Match the coordinate system of the data.

이를 통하여 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사장치(100)는 광학카메라(150)를 통해 촬영되는 제1마커(140)를 통하여 상기 실험동물(60)의 두부의 위치를 감지하고, 상기 광학카메라(150)에 의해 촬영된 제1마커(140)의 위치를 상기 선택되는 촬영장치(20)에 의해 촬영된 영상데이터에 나타나는 상기 제1마커(140)에 매칭시킴으로써 상기 영상데이터가 3차원으로 표시되는 외부의 영상표시장치(70, 미도시) 및 입력장치(50)를 통해 집속초음파가 조사되는 실험동물(60)의 대뇌 내 특정부위(40)가 선택될 수 있으며, 집속초음파가 조사되는 실제 실험동물(60)의 대뇌 내 특정부위(40)의 위치를 인식할 수 있게 되는 것이다.Through this, the focused ultrasound irradiation apparatus 100 for laboratory animals using three-dimensional image data according to an embodiment of the present invention uses the first marker 140 photographed through the optical camera 150 through the experimental animal 60. The position of the first marker 140 photographed by the optical camera 150 is detected by the position of the head of A specific region 40 in the brain of the experimental animal 60 to which the focused ultrasound is irradiated through an external image display device 70 (not shown) and an input device 50 in which the image data is displayed in three dimensions by matching with It can be selected, and it is possible to recognize the location of a specific region 40 in the brain of the actual experimental animal 60 to which the focused ultrasound is irradiated.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사장치(100)는 광학카메라(150)를 통해 촬영되는 상기 제1마커(140)와 제2마커(170)를 통하여 상기 제1마커(140)의 위치를 기준으로 하여 제2마커(170)의 상대좌표가 계산되어 상기 제1마커(140)의 위치를 기준으로 하여 상기 트랜스듀서(190)의 상대적인 위치가 계산되어 추척될 수 있다.In addition, the focused ultrasound irradiation apparatus 100 for laboratory animals using three-dimensional image data according to an embodiment of the present invention is the first marker 140 and the second marker 170 photographed through the optical camera 150. The relative coordinates of the second marker 170 are calculated based on the position of the first marker 140 through It can be calculated and tracked.

상기 매칭부(181)를 통해 상기 선택되는 촬영장치(20)에 촬영된 영상데이터와 실제 상기 실험동물(60)의 두부의 위치 및 트랜스듀서(190)의 위치가 매칭되고, 실제 상기 실험동물(60)의 두부의 위치 및 트랜스듀서(190)의 위치가 추척될 수 있게 된다.The image data captured by the selected photographing device 20 through the matching unit 181 matches the actual position of the head of the experimental animal 60 and the position of the transducer 190, and the actual experimental animal ( The position of the head of 60 and the position of the transducer 190 can be tracked.

상기 제어부(182)는 입력장치(50)에서 상기 특정부위(40) 및 상기 트랜스듀서(190)가 상기 특정부위(40)에 밀착되도록 상기 이동부(160)를 제어할 수 있다. The controller 182 may control the moving unit 160 so that the specific part 40 and the transducer 190 are in close contact with the specific part 40 in the input device 50 .

다시 말해, 상기 선택되는 촬영장치(20)에 의해 촬영된 영상데이터가 3차원으로 영상표시장치(70, 미도시)에 표시되고, 임상실험 전 단계의 실험수행자가 상기 3차원 영상표시장치(70, 미도시)에 표시되는 상기 선택되는 촬영장치(20)에 의해 촬영된 3차원 영상데이터를 보면서 집속초음파가 조사되는 실험동물(60)의 대뇌 내 특정부위(40)를 입력장치(50)를 통해 선택할 수 있다. In other words, the image data captured by the selected photographing device 20 is displayed on the image display device 70 (not shown) in three dimensions, and the experimenter of the pre-clinical test stage is the three-dimensional image display device 70 , not shown), while viewing the three-dimensional image data taken by the selected imaging device 20 displayed on the input device 50, a specific part 40 in the brain of the experimental animal 60 to which the focused ultrasound is irradiated can be selected through

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스듀서(190)가 실험동물(60)의 두부의 특정부위(40)에 밀착된 모습을 도시한 사시도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사 장치는 상기 입력장치(50)에 의해 집속초음파가 조사되는 실험동물(60)의 대뇌 내 특정부위(40)가 입력되면, 제어부(182)는 상기 제1마커(140)를 통해 계산되는 상기 실험동물(60)의 두부의 위치 및 상기 제2마커(170)를 통해 계산되는 상기 제1마커(140)의 위치를 기준으로 하는 상대적인 상기 트랜스듀서(190)의 좌표를 이용하여 상기 트랜스듀서(190)를 상기 특정부위(40)로 이동하기 위하여 제1모터(1613), 제2모터(1625) 및 제3모터(1623)를 제어하여 상기 트랜스듀서(190)를 상기 실험동물의 특정부위(40)의 상측에 이동시키게 된다. 또한, 상기 제어부(182)는 상기 특정부위(40)에 트랜스듀서(190)를 밀착시키기 위하여 상기 트랜스듀서(190)가 상기 특정부위(40)에 밀착되는 특정각도(θ)를 계산하여 상기 특정각도(θ)로 상기 회동부(164)를 제어하고 제3모터(1623)를 제어하여 상기 특정부위(40)에 상기 특정각도(θ)를 이루면서 트랜스듀서(190)가 밀착되도록 할 수 있다.6 is a perspective view illustrating a state in which the transducer 190 according to an embodiment of the present invention is in close contact with a specific part 40 of the head of the experimental animal 60 . 5 and 6, the focused ultrasound irradiation apparatus for laboratory animals using three-dimensional image data according to an embodiment of the present invention is a laboratory animal 60 to which the focused ultrasound is irradiated by the input device 50. When a specific region 40 in the cerebrum is input, the controller 182 controls the position of the head of the experimental animal 60 calculated through the first marker 140 and the position of the head of the experimental animal 60 calculated through the second marker 170 . In order to move the transducer 190 to the specific region 40 using the relative coordinates of the transducer 190 based on the position of the first marker 140 , the first motor 1613 and the second By controlling the motor 1625 and the third motor 1623, the transducer 190 is moved above the specific part 40 of the experimental animal. In addition, the control unit 182 calculates a specific angle θ at which the transducer 190 is in close contact with the specific part 40 in order to make the transducer 190 in close contact with the specific part 40, By controlling the rotation unit 164 at the angle θ and controlling the third motor 1623, the transducer 190 may be in close contact with the specific portion 40 while forming the specific angle θ.

또한, 이 때 트랜스듀서(190)를 통해 조사되는 집속초음파의 초점(Focus) 및 깊이(Depth)가 입력장치(50)를 통해 입력될 수 있으며, 상기 트랜스듀서(190)는 상기 특정부위(40)에 밀착된 후에 상기 입력장치(50)를 통해 입력된 초점(Focus)와 깊이(Depth)를 가지는 집속초음파를 상기 실험동물(60)의 대뇌 내 특정부위(40)로 조사할 수 있다.In addition, at this time, the focus and depth of the focused ultrasound irradiated through the transducer 190 may be input through the input device 50, the transducer 190 is the specific portion 40 ), the focused ultrasound waves having a focus and a depth input through the input device 50 can be irradiated to a specific region 40 in the brain of the experimental animal 60 .

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 실험동물(60)의 두부에 집속초음파를 조사하는 방법을 도시한 것이다. 도 7를 참조하면, 본 발명의 3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사 장치에 의해 실험동물(60)의 두부에 집속초음파를 조사하는 방법은 실험동물(60)의 두부에 제1마커(140)를 부착하는 단계, CT, MRI, fMRI 및 초음파 중 선택되는 어느 하나의 촬영장치(20)에 의해 실험동물(60)의 두부를 촬영하는 단계, 마취된 상기 실험동물(60)을 제1고정부(120)와 제2고정부(130)를 사용하여 베이스프레임(110)상에 고정하는 단계, 광학카메라(150)에 의해 제1마커(140) 및 제2마커(170)가 촬영되는 단계, 제어부(182)가 영상데이터 상에 나타나는 제1마커(140)가 표시되는 위치에 광학카메라(150)에 의해 촬영된 제1마커(140)를 매칭하는 단계, 제어부(182)가 영상데이터에 매칭된 제1마커(140)의 위치를 기준으로 제2마커(170)를 영상데이터에 매칭하는 단계, 입력장치(50)에 의해 집속초음파가 조사될 실험동물(60)의 대뇌 내 특정부위(40)가 선택되는 단계, 입력장치(50)에 의해 트랜스듀서(190)에서 조사되는 집속초음파의 초점 및 거리를 설정하는 단계, 제어부(182)에 의해 제어되어 이동부(160)에 설치되는 트랜드듀서가 실험동물(60)의 대뇌 내 특정부위(40)로 이동하는 단계, 제어부(182)에 의해 회동부(164)가 제어되어 트랜스듀서(190)가 실험동물(60)의 두부와 특정각도(θ)를 이루면서 밀착하는 단계, 트랜스듀서(190)에서 집속초음파가 조사되는 단계를 포함하여 이루어진다.7 shows a method of irradiating focused ultrasound to the head of the experimental animal 60 according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 7, the method of irradiating the focused ultrasound to the head of the experimental animal (60) by the focused ultrasound irradiation apparatus for laboratory animals using the three-dimensional image data of the present invention is a first marker on the head of the experimental animal (60) Attaching the 140, imaging the head of the experimental animal 60 by any one imaging device 20 selected from CT, MRI, fMRI and ultrasound, removing the anesthetized experimental animal 60 A step of fixing on the base frame 110 using the first fixing part 120 and the second fixing part 130, the first marker 140 and the second marker 170 are photographed by the optical camera 150 step, the control unit 182 matching the first marker 140 photographed by the optical camera 150 to the position where the first marker 140 appearing on the image data is displayed, the control unit 182 is the image Step of matching the second marker 170 to the image data based on the position of the first marker 140 matched to the data, the specific intracerebral of the experimental animal 60 to be irradiated with the focused ultrasound by the input device 50 The step of selecting the part 40, the step of setting the focus and distance of the focused ultrasound irradiated from the transducer 190 by the input device 50, and the step of being controlled by the controller 182 and installed in the moving unit 160 In the step of moving the transducer to be a specific part 40 in the brain of the experimental animal 60, the rotating unit 164 is controlled by the control unit 182 so that the transducer 190 moves with the head of the experimental animal 60 A step of close contact while forming a specific angle (θ) is made, including the step of irradiating the focused ultrasound from the transducer (190).

본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사 장치에 의하면, 전임상단계의 연구 시, 집속초음파 에너지를 원하는 부위에 정밀하고 비침습적으로 조사하기 위하여 집속초음파 조사 전 미리 획득된 해부학적영상데이터의 전처리를 통해 집속초음파 조사 영역 설정 및 트랜스듀서 위치의 자동고정이 가능하고, 두피를 절개하지 않아도 된다.According to the focused ultrasound irradiation apparatus for laboratory animals using three-dimensional image data according to an embodiment of the present invention, in the preclinical stage, in order to accurately and non-invasively irradiate the focused ultrasound energy to a desired area, prior to the focused ultrasound irradiation Through pre-processing of the acquired anatomical image data, it is possible to set the focused ultrasound irradiation area and to automatically fix the position of the transducer, and there is no need to cut the scalp.

또한, MRI, CT 또는 fMRI 및 초음파와 같은 3차원 해부학적 영상을 이용하여 실험동물의 형상의 차이에도 불구하고 집속초음파를 조사하고자 하는 특정 위치에 정확하게 집속초음파를 조사할 수 있으며, 집속초음파를 조사하기 전에 영상표시장치에 표시되는 집속초음파 조사 위치를 확인한 다음에 트랜스듀서를 집속초음파 조사 위치에 이동시킴으로서 집속초음파 조사를 위한 과정이 단순화될 수 있고, 집속초음파 조사 위치를 영상표시장치를 이용하여 확인한 다음에 집속초음파 조사 위치로 트랜스듀서를 제어부에 의해 제어되는 이동부에 의해 자동으로 실험동물의 특정부위에 위치시킴으로써 정확한 위치에 집속초음파를 조사하여 정밀한 실험을 수행할 수 있다.In addition, using 3D anatomical images such as MRI, CT or fMRI and ultrasound, it is possible to accurately irradiate the focused ultrasound to a specific location where the focused ultrasound is to be irradiated despite the difference in the shape of the experimental animal, and to irradiate the focused ultrasound The process for focused ultrasound irradiation can be simplified by moving the transducer to the focused ultrasound irradiation position after confirming the focused ultrasound irradiation position displayed on the image display device before Next, a precise experiment can be performed by irradiating the focused ultrasound to the exact position by automatically positioning the transducer at a specific site of the experimental animal by the moving unit controlled by the controller to the focused ultrasound irradiation position.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.The present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims, anyone with ordinary skill in the art to which the invention pertains can make various modifications. Of course, such modifications are intended to be within the scope of the claims.

100 : 실험동물용 집속초음파 조사장치
110 : 베이스프레임
120 : 제1고정부
130 : 제2고정부
140 : 제1마커
150 : 광학카메라
160 : 이동부
170 : 제2마커
180 : 제어장치
190 : 트랜스듀서100: focused ultrasound irradiation device for laboratory animals
110: base frame
120: first fixing part
130: second fixing part
140: first marker
150: optical camera
160: moving unit
170: second marker
180: control device
190: transducer

Claims (6)

실험동물을 이용한 전임상단계의 연구 시 사용되는 실험동물용 집속초음파 조사 장치에 있어서,
상측에 실험동물(60)이 위치하는 베이스프레임(110);
상기 베이스프레임(110) 상측에 설치되되, 상기 실험동물(60)을 고정하는 적어도 하나 이상의 제1고정부(120);
상기 베이스프레임(110) 상측에 설치되되, 상기 실험동물(60)의 두부를 고정하는 적어도 하나 이상의 제2고정부(130);
상기 실험동물(60)의 두부에 부착되며, CT, MRI, fMRI 및 초음파 중 선택되는 어느 하나의 촬영방법을 수행하는 외부의 촬영장치(20)에 의하여 감지가능한 복수개의 제1마커(140);
복수개의 상기 제1마커(140)를 촬영하는 복수개의 광학카메라(150);
집속초음파를 발생시키는 트랜스듀서(190)가 설치되고, 상기 베이스프레임(110) 상측에서 이동가능하도록 설치되어, 상기 트랜스듀서(190)를 상기 실험동물(60) 두부의 특정부위(40)에 밀착시키는 이동부(160);
상기 트랜스듀서(190)의 측면에 부착되어 상기 광학카메라(150)에 의해 촬영되는 적어도 하나 이상의 제2마커(170); 및
매칭부(181) 및 제어부(182)를 포함하는 제어장치(180)를 포함하고,
상기 매칭부(181)는, 상기 촬영장치(20)로부터 상기 제1마커(140)를 부착한 상기 실험동물(60) 두부의 3차원 영상데이터를 전송받아 상기 광학카메라(150)에 의해 촬영되는 복수개의 제1마커(140)의 위치를 기준으로 상기 제1마커(140)와 제2마커(170)의 위치를 상기 영상데이터의 좌표계와 매칭시키고,
상기 제어부(182)는, 입력장치(50)에서 상기 특정부위(40) 및 상기 트랜스듀서(190)가 상기 특정부위(40)에 밀착되도록 상기 이동부(160)를 제어하고,
상기 트랜스듀서(190)는, 상기 입력장치(50)가 입력받은 깊이(Depth)와 초점(Focus)을 가지는 집속초음파를 발생시키는 것을 특징으로 하는 3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사장치.
In the focused ultrasound irradiation apparatus for laboratory animals used in preclinical research using laboratory animals,
Base frame 110 on which the experimental animal 60 is located on the upper side;
Doedoe installed on the upper side of the base frame 110, at least one first fixing part 120 for fixing the experimental animal (60);
at least one second fixing part 130 installed on the upper side of the base frame 110 and fixing the head of the experimental animal 60;
a plurality of first markers 140 attached to the head of the experimental animal 60 and detectable by an external imaging device 20 that performs any one imaging method selected from CT, MRI, fMRI, and ultrasound;
a plurality of optical cameras 150 for photographing a plurality of the first markers 140;
A transducer 190 for generating a focused ultrasound is installed, and is installed to be movable on the upper side of the base frame 110, so that the transducer 190 is in close contact with a specific part 40 of the head of the experimental animal 60 a moving unit 160 to make it;
at least one second marker 170 attached to the side of the transducer 190 and photographed by the optical camera 150; and
and a control device 180 including a matching unit 181 and a control unit 182,
The matching unit 181 receives the 3D image data of the head of the experimental animal 60 to which the first marker 140 is attached from the photographing device 20 and is photographed by the optical camera 150 . Match the positions of the first marker 140 and the second marker 170 with the coordinate system of the image data based on the positions of the plurality of first markers 140,
The control unit 182 controls the moving unit 160 so that the specific part 40 and the transducer 190 in the input device 50 are in close contact with the specific part 40,
The transducer 190, a focused ultrasound irradiation apparatus for laboratory animals using 3D image data, characterized in that the input device 50 generates a focused ultrasound having a depth and a focus received by the input device 50 .
 제1항에 있어서,
상기 이동부(160)는,
상기 베이스프레임(110) 상측에 위치하는 제1이동프레임(161);
상기 제1이동프레임(161)의 상측에서 상기 제1이동프레임(161)의 길이방향을 따라 양방향(D1)으로 슬라이딩 이동가능하도록 설치되는 제2이동프레임(162); 및,
상기 제2이동프레임(162)의 일측면에서 상기 제2이동프레임(162)의 길이방향을 따라 양방향(D2)으로 슬라이딩 이동가능하도록 설치되는 제3이동프레임(163); 및,
제3이동프레임(163)의 하부의 일측면에 고정되어 설치되되, 상기 제3이동프레임(163)이 이동함에 따라 상측(D3) 또는 하측(D4)으로 이동하는 회동부(164)를 포함하고,
상기 트랜스듀서(190)는,
상기 회동부(164)의 하부에 상기 실험동물(60)의 두부의 특정부위(40)와 일정한 각도(θ)를 이루면서 집속초음파가 조사되도록 회동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사장치.
According to claim 1,
The moving unit 160,
a first moving frame 161 positioned above the base frame 110;
a second moving frame 162 installed from the upper side of the first moving frame 161 to be slidably movable in both directions D1 along the longitudinal direction of the first moving frame 161; and,
a third moving frame 163 installed to be slidably movable in both directions (D2) along the longitudinal direction of the second moving frame 162 from one side of the second moving frame 162; and,
It is fixed to one side of the lower portion of the third moving frame 163 and installed, and as the third moving frame 163 moves, it includes a rotating part 164 that moves to the upper side (D3) or the lower side (D4). ,
The transducer 190,
3D image data, characterized in that it is rotatably installed under the rotating part 164 to irradiate the focused ultrasound while forming a certain angle (θ) with the specific part 40 of the head of the experimental animal 60 A focused ultrasound irradiation device for laboratory animals.
 제2항에 있어서,
상기 회동부(164)는,
상기 베이스프레임(110)에 수평한 회전축인 제1관절(1641); 및
상기 베이스프레임(110)에 수직한 회전축인 제2관절(1642)을 포함하고,
상기 제1관절(1641) 및 제2관절(1642) 각각이 상기 제어부(182)에 의해 제어되어 회동가능됨에 따라 상기 트랜스듀서(190)는 상기 실험동물(60)의 두부와 특정 각도(θ)를 이루면서 밀착가능한 것을 특징으로 하는 3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사장치.
3. The method of claim 2,
The rotating part 164,
A first joint (1641) which is a horizontal axis of rotation on the base frame (110); and
and a second joint 1642, which is a rotation axis perpendicular to the base frame 110,
As each of the first joint 1641 and the second joint 1642 is controlled and rotatable by the control unit 182, the transducer 190 has a specific angle θ with the head of the experimental animal 60. Focused ultrasound irradiation device for laboratory animals using three-dimensional image data, characterized in that it can be closely adhered while forming.
 제1항에 있어서,
상기 베이스프레임(110)에는 복수개의 통공(111)이 형성되어 있고,
상기 제2고정부(130)는,
상기 베이스프레임(110)의 상측에 설치되도록 평평한 몸체(131);
상기 몸체(131)의 일단과 타단이 하측으로 절곡되어 형성되는 한 쌍의 끼움기둥(132);
상기 몸체(131)의 상측으로 돌출되어 형성되는 돌출기둥(133);
일단이 상기 돌출기둥(133) 내부의 일측면에 일단이 고정되는 탄성소재의 스프링(134);
일단이 상기 스프링(134)의 타단과 결합하고 타단은 상기 실험동물(60)의 두부를 고정하는 조절막대(135)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사장치.According to claim 1,
A plurality of through holes 111 are formed in the base frame 110,
The second fixing part 130,
a flat body 131 to be installed on the upper side of the base frame 110;
A pair of fitting posts 132 formed by bending one end and the other end of the body 131 downward;
a protruding pillar 133 protruding upward from the body 131;
One end of the spring 134 of an elastic material having one end fixed to one side of the inside of the protruding pillar 133;
Focused ultrasound irradiation device for laboratory animals using three-dimensional image data, characterized in that one end is coupled to the other end of the spring (134) and the other end includes an adjustment bar (135) for fixing the head of the experimental animal (60). . 제4항에 있어서,
상기 제2고정부(130)는,
상기 조절막대(135)의 타단에 부착되어 상기 실험동물(60)의 두부와 밀착되는 접촉대(136)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사장치.
5. The method of claim 4,
The second fixing part 130,
Focused ultrasound irradiation apparatus for laboratory animals using three-dimensional image data, characterized in that it further comprises a contact bar (136) attached to the other end of the control bar (135) is in close contact with the head of the experimental animal (60).
 제5항에 있어서,
상기 접촉대(136)는 탄성력을 가지는 스펀지 또는 가죽으로 제작되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상데이터를 이용한 실험동물용 집속초음파 조사장치.
6. The method of claim 5,
The contact table 136 is a focused ultrasound irradiation device for laboratory animals using three-dimensional image data, characterized in that made of a sponge or leather having elasticity.
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