KR20230059441A - 종양 부피 치료 제어 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 종양 부피 치료 제어 방법 및 장치를 공개한다. 이 방법은 (a) 제어부가 초음파의 이동 궤적, 시술 유닛 및 스폿 중 어느 하나 이상에 관한 기본 정보를 설정하고, 대응되는 트랜스듀서 제어 신호를 출력하는 단계; (b) 트랜스듀서가 상기 트랜스듀서 제어 신호에 동기화되어 상기 기 설정된 이동 궤적에 따라 이동하면서 하나 이상의 스폿에 초음파를 조사하고, 상기 조사된 스폿에 대해 영상 스캐닝하는 단계; 및 (c) 상기 제어부가 상기 영상 스캐닝된 영상을 전송받아 치료영역에 종양의 잔류 여부를 판단하고, 상기 잔류가 판단된 경우 기계학습부가 학습한 후에, 상기 제어부가 기 학습된 종양의 잔류 가능 정보를 인가받아 추가적인 부피 치료를 수행시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 부피 치료 제어 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 초음파 치료시 복수개의 치료 유닛을 설정하여 열중첩 현상을 유도하고, 최초 시술 후 잔류하는 종양에 대해서도 기계학습 기법을 이용하여 추가적인 부피 치료를 수행할 수 있는 종양 부피 치료 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 고강도 집속 초음파(High-Intensity Focused Ultrasound; HIFU) 치료는 고강도의 초음파 에너지를 한 곳에 모을 때 초점에서 발생하는 섭씨 65~100 도의 고열을 이용해서 신체 속의 병변 조직을 태워 없애는 시술이다.
즉, 진단할 때 사용하는 초음파의 세기보다 약 십만 배 정도로 강한 초음파를 한 곳에 집속시키면 초점 부위에서 열이 발생하는데, 이 열을 이용해서 신체 속의 병변 조직을 태워 없앨 수 있다.
초음파 자체는 인체에 무해하고 초음파가 집중되는 초점에서만 열이 발생하므로, 외과수술이나 화학적인 치료(Chemotherapy) 방식 등에 비하여 환자의 외상을 덜 손상시키고 비침습성(non-invasive)으로 신체 속의 병변을 치료할 수 있다.
이에 따라, 고강도 집속 초음파 치료는 췌장암, 자궁근종, 간암 등에 가능하며, 전립선암, 자궁내막암, 신장암, 유방암, 연조직 종양, 뼈 종양 등에 대해서도 활발한 연구가 이루어지고 있다.
특히, 혐기성 종양 세포에 대해 좀더 민감한 파괴 효과를 가진다.
그런데, 인간 몸체의 자연적인 열전도율 및 혈액 공급으로 인해, 치료 타겟 영역은 고강도 집속 초음파가 가열됨에 따라 열을 소비한다.
신체의 부드러운 조직의 음향학적 및 생물 물리학적인 평균 파라미터로부터, 고강도 집속 초음파에 의한 피하 연조직(subcutaneous soft tissue)의 병변(niduse)을 평균 최대 효과로 치료할 수 있는 깊이는 다양한 센티미터가 된다는 것으로 알려져 있다.
또한, 고강도 집속 초음파는 치료 속도가 매우 낮아, 중간 크기의 병변에 대해서도 환자에게 있어서 치료하는데 필요한 시간을 견디기란 힘들다.
우수한 초점 실행을 통해 KW-레벨 고강도 집속 초음파를 안정적으로 방출할 수 있는 기술에 대한 연구는 고강도 집속 초음파로 "일회성 비침습 수술" 개념을 실현하기 위한 열쇠가 된다.
이를 구현하기 위하여, 종래의 고강도 집속 초음파 치료 헤드는 단부에 고강도 집속 초음파 트랜스듀서를 구비한다.
고강도 집속 초음파 트랜스듀서는 고강도 집속 초음파를 방사하도록 구성된다.
또한, 멤브레인(membrane)은 고강도 집속 초음파 트랜스듀서의 고강도 초음파 방사면을 덮도록 고강도 집속 초음파 트랜스듀서에 장착된다.
이 상태에서, 초음파 전달 매질이 고강도 초음파 방사면과 멤브레인 사이의 수용 공간에 채워진다.
일반적으로, 초음파 전달매질로는 탈기된 물이 이용되고 있다.
추가로, 고강도 집속 초음파 치료 헤드에는 진단 영상을 획득하기 위한 이미징 트랜스듀서(imaging transducer)가 구비될 수 있다.
이러한 고강도 집속 초음파 치료 헤드는 환자 상부에 위치되어 멤브레인을 환자 피부에 접촉시킨 상태에서 고강도 초음파 방사면을 통해 고강도 집속 초음파를 방사한다.
그런데, 인체 내 종양의 크기는 다양하게 발병될 수 있으며, 이러한 병변 조직 전체를 괴사 소멸시켜야만 치료가 완료된다.
따라서, 특정 조건없이 치료 경로(pathway)를 따라 초음파 조사를 할 경우, 부피 치료가 이루어지지 않아, 병변 조직의 부피가 크면 클수록 초음파 치료 시간이 오래 걸리게 된다.
이러할 경우, 환자의 시술 시간이 길어져 환자에게 불편을 야기할 뿐만 아니라, 치료방법을 수행하는 피시술자의 번거로움과 피로도가 높아질 수 있는 문제점이 있었다.
한편, 인공 지능(Artificial Intelligence, AI)은 인간의 뇌와 뉴런 신경망을 모방해 언젠가는 컴퓨터나 로봇들이 인간처럼 사고하고 행동하게 하는 것이다.
기계 학습(Machine Learning)은 인공 지능 분야에서 다루는 다양한 문제를 정의하고 그것을 해결하는 방법론을 연구하는 분야를 의미한다.
인공 신경망(ANN: Artificial Neural Network)은 기계 학습에서 사용되는 모델로서, 시냅스의 결합으로 네트워크를 형성한 인공 뉴런(노드)들로 구성되는, 문제 해결 능력을 가지는 모델 전반을 의미할 수 있다.
인공 신경망은 입력층(Input Layer), 출력층(Output Layer), 그리고 선택적으로 하나 이상의 은닉층(Hidden Layer)를 포함할 수 있다.
기계 학습은 학습 방식에 따라 지도 학습(Supervised Learning), 비지도 학습(Unsupervised Learning), 강화 학습(Reinforcement Learning)으로 분류할 수 있다.
지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블(label)이 주어진 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미하며, 레이블이란 학습 데이터가 인공 신경망에 입력되는 경우 인공 신경망이 추론해 내야 하는 정답(또는 결과 값)을 의미할 수 있다.
비지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블이 주어지지 않는 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미할 수 있다.
강화 학습은 어떤 환경 안에서 정의된 에이전트가 각 상태에서 누적 보상을 최대화하는 행동 혹은 행동 순서를 선택하도록 학습시키는 학습 방법을 의미할 수 있다.
일반적으로 입력으로부터 값을 계산하는 뉴런 시스템의 상호 연결로 표현되고 적응성이 있어 패턴 인식과 같은 기계 학습을 수행할 수 있다.
데이터로부터 학습하는 다른 기계 학습과 같이, 신경망은 일반적으로 규칙 기반 프로그래밍으로 풀기 어려운 이미지 인식 또는 음성 인식과 같은 다양한 범위의 문제를 푸는 데 이용된다.
즉, 훈련 과정에서 구성한 다수의 결정 트리로부터 부류(분류) 또는 평균 예측치(회귀 분석)를 출력하는 랜덤 포레스트(random forest), 이전까지의 오차를 보정하도록 예측기를 순차적으로 추가하여 강한 학습기를 만드는 익스트림 그레이디언트 부스팅(XGBoost), 회귀 계수의 절대값을 페널티항으로 가지고 가중치를 '0'으로 만드는 라소 회귀(LASSO Regression)와 같은 다양한 기계 학습 기법들이 이미지 인식 등의 분야에 적용되어 우수한 성능의 기계학습 기법들이 개발되고 있다.
이에 본 발명자들은 초음파 치료시 복수개의 치료 유닛을 설정하여 열중첩 현상을 유도하고, 최초 시술 후 잔류하는 종양에 대해서도 기계학습 기법을 이용하여 과거에 해당 치료영역에 대해 기 학습한 종양의 잔류 가능 정보를 인가받아 추가적인 부피 치료를 수행함으로써, 빠른 시간 안에 병변 조직 전체를 안전하게 괴사시킬 수 있는 종양 부피 치료 제어 방법 및 장치를 발명하기에 이르렀다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 초음파 치료 포인트 내에 초음파가 집속되어 치료가 수행되는 복수개의 치료 유닛을 설정하여 열중첩 현상을 유도하고, 최초 시술 후 잔류하는 종양에 대하여 기계학습 기법을 이용하여 추가적인 부피 치료를 수행함으로써, 빠른 시간 안에 병변 조직 전체를 괴사시킬 수 있는 종양 부피 치료 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 과제를 달성하기 위한 종양 부피 치료 제어 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 종양 부피 치료 제어 방법은 (a) 제어부가 초음파의 이동 궤적, 시술 유닛 및 스폿 중 어느 하나 이상에 관한 기본 정보를 설정하고, 대응되는 트랜스듀서 제어 신호를 출력하는 단계; (b) 트랜스듀서가 상기 트랜스듀서 제어 신호에 동기화되어 상기 기 설정된 이동 궤적에 따라 이동하면서 하나 이상의 스폿에 초음파를 조사하고, 상기 조사된 스폿에 대해 영상 스캐닝하는 단계; 및 (c) 상기 제어부가 상기 영상 스캐닝된 영상을 전송받아 치료영역에 종양의 잔류 여부를 판단하고, 상기 잔류가 판단된 경우 기계학습부가 학습한 후에, 상기 제어부가 기 학습된 종양의 잔류 가능 정보를 인가받아 추가적인 부피 치료를 수행시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 종양 부피 치료 제어 방법의 상기 (a) 단계는 상기 제어부가 초음파의 조사되는 이동 궤적을 1 시술 유닛으로 설정하는 단계; 상기 제어부가 최대 시술 유닛의 수 및 시술 유닛 당 조사되는 초음파의 스폿 수를 설정하는 단계; 및 상기 제어부가 한 스폿 당 조사되는 초음파의 펄스 수 및 스폿들 간의 간격을 설정하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 종양 부피 치료 제어 방법의 상기 (b) 단계는 상기 트랜스듀서 내 영상 획득용 트랜스듀서부가 상기 제어부의 제어에 응답하여 영상용 초음파 신호를 피사체에 송신하고 상기 피사체로부터 반사되는 초음파 신호를 수신하여 상기 피사체에 대한 영상을 스캐닝하는 단계; 상기 제어부가 일정한 시간 간격을 가진 상기 트랜스듀서 제어 신호를 생성하는 단계; 상기 트랜스듀서가 상기 생성된 트랜스듀서 제어 신호에 동기화되어 상기 기 설정된 이동 궤적에 따라 이동하는 단계; 고강도 집속 초음파 신호가 상기 기 설정된 이동 궤적 상 하나의 초점에 모이도록 상기 트랜스듀서 내 치료용 트랜스듀서부가 포커싱하여 하나 이상의 스폿에 초음파를 조사하는 단계; 및 상기 트랜스듀서 내 상기 영상 획득용 트랜스듀서부가 상기 제어부의 제어에 응답하여 상기 조사된 하나 이상의 스폿과 주위의 치료영역을 영상 스캐닝하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 종양 부피 치료 제어 방법의 상기 (b) 단계는 상기 제어부가 상기 트랜스듀서와 치료 타겟까지의 거리를 계산하는 단계; 상기 제어부가 제1 제어신호를 본체에 인가하여 상기 계산된 거리만큼 상기 본체를 병진 운동시켜 치료영역 주변으로 상기 트랜스듀서를 이동시키는 단계; 상기 제어부가 제2 제어신호를 상기 본체에 인가하여 상기 트랜스듀서를 피사체의 상기 치료 타겟을 향해 워블링 및 회전시켜 상기 치료 타겟과 정렬시키는 단계; 상기 트랜스듀서 내 치료용 트랜스듀서부가 고강도 집속 초음파 신호를 상기 정렬된 치료 타겟의 위치에 포커싱하여 하나 이상의 스폿에 초음파를 조사하는 단계; 및 상기 트랜스듀서 내 영상 획득용 트랜스듀서부가 상기 제어부의 제어에 응답하여 상기 조사된 하나 이상의 스폿과 주위의 치료영역을 영상 스캐닝하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 종양 부피 치료 제어 방법의 상기 (c) 단계는 상기 제어부가 상기 영상 스캐닝된 영상을 인가받아 상기 종양의 잔류 여부를 판단하는 단계; 상기 잔류가 있는 것으로 판단된 경우 상기 기계학습부가 기계학습 기법을 통해 잔류 가능한 종양의 예상되는 3차원 위치 및 크기에 대한 종양의 잔류 가능 정보를 생성하여, 빅 데이터베이스에 저장하는 단계; 상기 제어부가 해당 부위에 대해 상기 기 학습된 종양의 잔류 가능 정보를 상기 빅 데이터베이스를 통해 인가받아 종양의 잔류 가능 위치로 본체를 이동시키는 단계; 및 상기 본체와 연동되는 상기 트랜스듀서가 상하 좌우로 이동 및 회전하여 상기 잔류 가능 위치에 대한 상기 추가적인 부피 치료를 수행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 종양 부피 치료 제어 방법의 상기 기계학습 기법은 익스트림 그레이디언트 부스팅 기법인 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 종양 부피 치료 제어 방법의 상기 제어부가 1 시술 유닛으로 설정하는 이동 궤적의 줄 수는 1 내지 5 줄인 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 종양 부피 치료 제어 방법의 상기 제어부는 시술 유닛 당 조사되는 초음파의 스폿 수를 1 내지 7 개로 설정하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 종양 부피 치료 제어 방법의 상기 제어부는 한 스폿 당 조사되는 초음파의 펄스 수를 20 내지 50 개 이내로 설정하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 종양 부피 치료 제어 방법의 상기 제어부는 스폿들 간의 간격을 1 내지 5 mm 로 설정하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 종양 부피 치료 제어 방법은 (a) 제어부가 초음파의 이동 궤적, 시술 유닛 및 스폿 중 어느 하나 이상에 관한 기본 정보를 설정하고, 대응되는 트랜스듀서 제어 신호를 출력하는 단계; (b) 트랜스듀서가 상기 트랜스듀서 제어 신호에 동기화되어 상기 기 설정된 이동 궤적에 따라 이동하면서 하나 이상의 스폿에 초음파를 조사하고, 상기 조사된 스폿에 대해 영상 스캐닝하는 단계; 및 (c) 상기 제어부가 상기 영상 스캐닝된 영상을 전송받아 치료영역에 종양의 잔류 여부를 판단하고, 상기 잔류가 판단된 경우 기계학습부가 학습한 후에, 상기 제어부가 기 학습된 종양의 잔류 가능 정보를 인가받아 추가적인 부피 치료를 수행시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 면에 따른 종양 부피 치료 제어 장치는 초음파의 이동 궤적, 시술 유닛 및 스폿 중 어느 하나 이상에 관한 기본 정보를 설정하고, 대응되는 트랜스듀서 제어 신호를 출력하는 제어부; 상기 트랜스듀서 제어 신호에 동기화되어 상기 기 설정된 이동 궤적에 따라 이동하면서 하나 이상의 스폿에 초음파를 조사하고, 상기 조사된 스폿에 대해 영상 스캐닝하는 트랜스듀서; 및 상기 제어부가 상기 영상 스캐닝된 영상을 전송받아 종양의 잔류로 판단한 치료영역에 대하여 기계학습하고, 잔류 가능한 종양의 예상되는 3차원 위치 및 크기에 대한 종양의 잔류 가능 정보를 생성하는 기계학습부; 를 포함하고, 상기 제어부는 상기 기계학습부로부터 기 학습된 종양의 잔류 가능 정보를 인가받아 추가적인 부피 치료를 수행시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 의할 경우, 초음파 조사시에 발생되는 열의 확산 및 중첩 현상을 이용하여, 초음파 포인트의 이동 궤적 상에서 첫번째 포인트에서 발생되는 열이 3차원 입체 형태로 확산되며 마지막 초음파 포인트까지 유지됨으로써, 빠른 시간 내에 병변 조직을 괴사시킬 수 있는 부피 치료가 가능하게 된다.
또한, 최초의 초음파 시술로 병변 조직 전체가 완전히 괴사하지 못하는 경우에도, 치료영역에서의 종양의 잔류 여부를 판단하고 기계학습 기법을 이용하여 추가적인 부피 치료를 수행함으로써, 병변 조직 전체를 안전하게 괴사시킬 수 있게 된다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 부피 치료 제어 방법을 구현하기 위한 치료 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 부피 치료 제어 방법의 전반적인 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 종양 부피 치료 제어 방법을 구현하는 치료 장치 내 트랜스듀서의 워블링 동작을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 종양 부피 치료 장치의 초음파 스폿 거리 조정 동작을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 5는 도 3에 도시된 종양 부피 치료 장치 내 트랜스듀서의 워블링 동작을 통해 이동 궤적에 따라 3차원 상에 포커싱하여 복수개의 열적 병변을 형성하는 실시예를 순차적으로 보여주는 구성도이다.
도 6은 도 2에 도시된 종양 부피 치료 제어 방법 중 단계(S100)의 세부적인 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 도 2에 도시된 종양 부피 치료 제어 방법 중 단계(S200)의 세부적인 제1 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 도 2에 도시된 종양 부피 치료 제어 방법 중 단계(S200)의 세부적인 제2 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 도 2에 도시된 종양 부피 치료 제어 방법 중 단계(S300 내지 S500)의 세부적인 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 도 5에 도시된 실시예에 따른 트랜스듀서의 워블링 동작을 통해 이동 궤적에 따라 형성된 복수개의 열적 병변의 열중첩 현상을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 실제 부피 치료시 설정된 이동 궤적과 초음파가 조사된 복수개의 포인트가 표시된 초음파 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 부피 치료 제어 방법의 전반적인 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 종양 부피 치료 제어 방법을 구현하는 치료 장치 내 트랜스듀서의 워블링 동작을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 종양 부피 치료 장치의 초음파 스폿 거리 조정 동작을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 5는 도 3에 도시된 종양 부피 치료 장치 내 트랜스듀서의 워블링 동작을 통해 이동 궤적에 따라 3차원 상에 포커싱하여 복수개의 열적 병변을 형성하는 실시예를 순차적으로 보여주는 구성도이다.
도 6은 도 2에 도시된 종양 부피 치료 제어 방법 중 단계(S100)의 세부적인 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 도 2에 도시된 종양 부피 치료 제어 방법 중 단계(S200)의 세부적인 제1 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 도 2에 도시된 종양 부피 치료 제어 방법 중 단계(S200)의 세부적인 제2 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 도 2에 도시된 종양 부피 치료 제어 방법 중 단계(S300 내지 S500)의 세부적인 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 도 5에 도시된 실시예에 따른 트랜스듀서의 워블링 동작을 통해 이동 궤적에 따라 형성된 복수개의 열적 병변의 열중첩 현상을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 실제 부피 치료시 설정된 이동 궤적과 초음파가 조사된 복수개의 포인트가 표시된 초음파 사진이다.
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 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 부피 치료 제어 방법을 구현하기 위한 치료 장치의 블록도로서, 치료 헤드(100), 제어부(200), 기계학습부(300) 및 빅 데이터베이스(400)를 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 부피 치료 제어 방법의 전반적인 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 종양 부피 치료 제어 방법을 구현하는 치료 장치 내 트랜스듀서의 워블링 동작을 설명하기 위한 개략적인 구성도로서, 치료 헤드(100) 및 제어부(200)를 포함한다.
치료 헤드(100)는 본체(110) 및 트랜스듀서(120)를 포함하고, 트랜스듀서(120)는 영상 획득용 트랜스듀서부 및 치료용 트랜스듀서부를 포함한다.
영상 획득용 트랜스듀서부는 피사체의 치료영역에 대한 영상을 스캐닝하기 위해 영상용 초음파 신호를 송수신하고, 치료용 트랜스듀서부는 고강도 집속 초음파 신호를 치료영역 내 초점 한 곳에 모이도록 포커싱하여 열적 병변을 형성한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 부피 치료 제어 방법의 동작을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제어부(200)가 초음파의 이동 궤적, 시술 유닛 및 스폿 중 어느 하나 이상에 관한 기본 정보를 설정하고, 이에 대응되는 트랜스듀서 제어 신호를 출력한다(S100).
여기에서, 이동 궤적은 초음파가 조사되는 스폿들을 연속적으로 연결한 선, 시술 유닛은 초음파 시술이 수행되는 이동 궤적의 최소 단위, 스폿은 초음파 시술 중 치료 부위 중 초음파가 조사되는 것에 의해 생기는 밝은 영역을 의미한다.
즉, 제어부(200)가 초음파의 조사되는 이동 궤적을 1 시술 유닛으로 설정하고(S110), 최대 시술 유닛의 수 및 시술 유닛 당 조사되는 초음파의 스폿 수를 설정하며(S120), 한 스폿 당 조사되는 초음파의 펄스 수 및 스폿들 간의 간격을 설정한다(S130).
다음으로, 트랜스듀서(120)가 제어부(200)의 트랜스듀서 제어 신호에 동기화되어 제어부(200)에서 기 설정된 이동 궤적에 따라 이동하면서 하나 이상의 스폿에 초음파를 조사하고, 조사된 스폿에 대해 영상 스캐닝한다(S200).
즉, 트랜스듀서(120) 내 영상 획득용 트랜스듀서부가 제어부(200)의 제어에 응답하여 영상용 초음파 신호를 피사체에 송신하고 피사체로부터 반사되는 초음파 신호를 수신하여 피사체에 대한 영상을 스캐닝한다(S210).
또한, 제어부(200)가 일정한 시간 간격을 가진 트랜스듀서 제어 신호를 생성하면(S220), 트랜스듀서(120)가 제어부(200)에서 생성된 트랜스듀서 제어 신호에 동기화되어 제어부(200)에서 기 설정된 이동 궤적에 따라 이동한다(S230).
그 후에, 고강도 집속 초음파 신호가 제어부(200)에서 기 설정된 이동 궤적 상 하나의 초점에 모이도록 트랜스듀서(120) 내 치료용 트랜스듀서부가 포커싱하여 하나 이상의 스폿에 초음파를 조사(S240)하고, 트랜스듀서(120) 내 영상 획득용 트랜스듀서부가 제어부(200)의 제어에 응답하여 조사된 하나 이상의 스폿과 주위의 치료영역을 영상 스캐닝한다(S250).
다음으로, 제어부(200)가 트랜스듀서(120)에서 영상 스캐닝된 영상을 전송받아 치료영역에 종양의 잔류 여부를 판단하고, 종양의 잔류가 판단된 경우 기계학습부(300)가 학습한 후에, 제어부(200)가 기 학습된 종양의 잔류 가능 정보를 인가받아 추가적인 부피 치료를 수행시킨다(S300).
즉, 제어부(200)가 트랜스듀서(120)에서 영상 스캐닝된 영상을 인가받아 종양의 잔류 여부를 판단한다(S310).
만일, 종양의 잔류가 없다고 판단된 경우(S320) 초음파 시술 동작을 종료하고(S330), 잔류가 있는 것으로 판단된 경우 기계학습부(300)가 기계학습 기법을 통해 잔류 가능한 종양의 예상되는 3차원 위치 및 크기에 대한 종양의 잔류 가능 정보를 생성하여, 빅 데이터베이스(400)에 저장한다(S410).
그 후에, 제어부(200)가 해당 부위에 대해 기 학습한 종양의 잔류 가능 정보를 빅 데이터베이스(400)를 통해 인가받아 종양의 잔류 가능 위치로 본체를 이동시키고(S510), 본체와 연동되는 트랜스듀서(120)가 상하 좌우로 이동 및 회전하여 잔류 가능 위치에 대한 추가적인 부피 치료를 수행한다(S520).
도 4는 도 3에 도시된 종양 부피 치료 장치의 초음파 스폿 거리 조정 동작을 설명하기 위한 개략적인 구성도로서, 치료 헤드(100) 및 제어부(200)를 포함한다.
치료 헤드(100)는 본체(110) 및 트랜스듀서(120)를 포함하고, 트랜스듀서(120)는 영상 획득용 트랜스듀서부 및 치료용 트랜스듀서부를 포함한다.
도 5는 도 3에 도시된 종양 부피 치료 장치 내 트랜스듀서의 워블링 동작을 통해 이동 궤적에 따라 3차원 상에 포커싱하여 복수개의 열적 병변을 형성하는 실시예를 순차적으로 보여주는 구성도로서, 본체(110) 및 트랜스듀서(120)를 포함한다.
도 6은 도 2에 도시된 종양 부피 치료 제어 방법 중 단계(S100)의 세부적인 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 도 2에 도시된 종양 부피 치료 제어 방법 중 단계(S200)의 세부적인 제1 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 도 2에 도시된 종양 부피 치료 제어 방법 중 단계(S200)의 세부적인 제2 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 도 2에 도시된 종양 부피 치료 제어 방법 중 단계(S300 내지 S500)의 세부적인 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 도 5에 도시된 실시예에 따른 트랜스듀서의 워블링 동작을 통해 이동 궤적에 따라 형성된 복수개의 열적 병변의 열중첩 현상을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 실제 부피 치료시 설정된 이동 궤적과 초음파가 조사된 복수개의 포인트가 표시된 초음파 사진이다.
도 1 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 부피 치료 제어 방법의 유기적인 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3을 참조하면, 트랜스듀서(120) 내 영상 획득용 트랜스듀서부는 영상용 초음파 신호를 피사체에 송신하고 피사체로부터 반사되는 초음파 신호를 수신함에 따라 피사체에 대한 영상을 스캐닝하고, 치료용 트랜스듀서부는 고강도 집속 초음파 신호가 치료영역 내 하나의 초점에 모이도록 포커싱하여 열적 병변(thermal lesion)을 형성한다.
즉, 치료 헤드(100)의 트랜스듀서(120)가 워블링 축을 중심으로 워블링하면서 피사체의 치료영역을 3 차원 영상 스캐닝하고 치료영역에 고강도 집속 초음파 신호를 4 차원 포커싱하여 복수개의 열적 병변을 형성한다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 트랜스듀서(120)가 이동 궤적(시계 방향 또는 반시계 방향)을 따라 피사체의 치료영역 내 치료 타겟(10a, 10b, 10c, 10d)에 고강도 집속 초음파 신호가 모이도록 포커싱하여 4 개의 열적 병변을 형성할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제어부(200)는 트랜스듀서(120)를 전자적으로 제어하여 피사체의 치료영역에 조사되는 초음파 스폿의 거리를 조정한다.
예를 들어, 트랜스듀서(120)와 치료 타겟(20a, 20b, 20c)까지의 거리를 계산하여 계산된 거리의 치료 타겟에 고강도 집속 초음파 신호를 포커싱하도록 전자적으로 트랜스듀서(120)의 위치를 조정할 수 있다.
제어부(200)가 치료영역 주변으로 치료 헤드(100)를 이동시킨 후에, 치료 헤드(100)의 트랜스듀서(120)를 정밀하게 기계적으로 조정(워블링 및 회전)하여 치료영역에 대한 3차원 영상 스캐닝 및 4 차원 포커싱을 통한 치료를 수행하게 한다.
예를 들어, 제어부(200)는 제1 제어신호를 치료 헤드(100)에 인가하여 치료 헤드(100)의 본체(110)를 계산된 거리만큼 병진 운동시켜 체내의 치료영역 주변으로 트랜스듀서(120)를 이동시킨다.
그 후에, 제2 제어신호를 치료 헤드(100)에 인가하여 트랜스듀서(120)를 피사체의 치료 타겟을 향해 워블링 및 회전시켜 치료 타겟과 정렬시킨 후, 영상 획득용 트랜스듀서부가 피사체의 3차원 영상을 스캐닝하거나 치료용 트랜스듀서부가 치료영역에 고강도 집속 초음파 신호를 4 차원 포커싱한다.
이때, 피사체의 3차원 영상을 스캐닝하는 이유는 최초의 초음파 시술로 병변 조직 전체가 완전히 괴사하지 못하는 경우가 발생할 수 있는데, 이를 대비하여 제어부(200)가 트랜스듀서(120) 내 영상 획득용 트랜스듀서부에서 스캐닝된 피사체의 3차원 영상을 인가받아 치료영역에 종양이 아직 잔류해 있는지 여부를 확인하기 위함이다.
상기 실시예에서는 제어부(200)가 트랜스듀서(120)를 전자적으로 제어하여 초음파 스폿의 거리를 조정하는 것으로 예시하였으나, 트랜스듀서(120)를 기계적으로 제어할 수도 있다.
도 6을 참조하면, 제어부(200)가 초음파가 조사되는 이동 궤적(pathway)의 한 줄을 1 시술 유닛으로 설정하였다고 가정한다.
제어부(200)는 일정한 시간 간격, 에너지량 및 ON/Off 시간 중 어느 하나 이상을 가지는 복수개의 펄스를 생성하고, 종양 크기 등으로 인하여 설정되는 음향 전력(Acoustic power), 초음파 처리 시간(sonication time) 등을 결정하여 이에 대응되는 트랜스듀서 제어 신호를 출력한다.
트랜스듀서(120)는 제어부(200)의 트랜스듀서 제어 신호에 응답하여 기 설정된 1 시술 유닛 당 이동 궤적(pathway)에 따라 이동하면서 생성된 트랜스듀서 제어 신호에 동기화되어 일정한 시간 간격으로 하나 이상의 스폿에 초음파를 조사한다.
이 때, 본 발명은 열중첩 현상을 이용하여 빠른 시간 내에 병변 조직 전체를 괴사시키기 위하여, 다음의 조건들에 따른 초음파 치료를 수행한다.
즉, 제어부(200)는 초음파가 조사되는 이동 궤적(pathway)의 한 줄을 1 시술 유닛으로 설정하고, 최대 시술 유닛의 수는 10 줄로 설정한다.
다만, 초음파가 6줄 이상으로 조사되는 경우 화상의 위험이 있으므로, 1 내지 5줄이 바람직하다.
특히, 자궁근종 치료의 경우, 최대 시술 유닛의 수는 1 내지 4줄이 가장 바람직하다.
여기에서, 제어부(200)는 프로세서(Processor), 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 호칭될 수 있으며, 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다.
트랜스듀서(120)는 제어부(200)의 제어에 응답하여 1 시술 유닛 당 1~10 스폿에 조사한다.
다만, 초음파가 8 스폿 이상에 조사되는 경우 화상의 위험이 있으므로, 1 내지 7 스폿이 바람직하다.
특히, 자궁근종 치료의 경우, 시술 유닛 당 조사되는 초음파의 스폿 수는 5 스폿이 가장 바람직하다.
초음파의 스폿 수의 범위는 병변의 크기에 따라 조절될 수 있다.
트랜스듀서(120)는 한 스폿 당 5~50 펄스의 초음파를 조사한다.
한 스폿 당 조사되는 초음파의 펄스 수는 20~50 개 이내가 바람직하고, 자궁근종 치료의 경우 35~45 개 이내가 가장 바람직하다.
트랜스듀서(120)는 한 펄스 당 20~70 J의 에너지를 가지는 초음파를 조사한다.
초음파 스폿의 에너지량은 30~60 J이 바람직하고, 자궁근종 치료의 경우 40~60 J이 가장 바람직하다.
트랜스듀서(120)에서 초음파가 조사되는 ON/Off 시간에서 ON 시간은 1~1500 ms, OFF시간은 3~20 ms인 것이 바람직하다.
조사되는 ON 시간은 1~1000 ms 이내가 바람직하고, Off 시간은 5~15 ms 가 바람직하다.
트랜스듀서(120)는 일정한 시간 간격을 이격시켜 초음파를 조사한다.
각 스폿들 간의 간격은 0.1~10 mm 이내이며, 1~5 mm가 바람직하고, 자궁근종 치료의 경우 1.5~2.5 mm가 가장 바람직하다.
또한, 상기 조건들에 따라 초음파를 정확하게 조사하였을지라도 최초의 초음파 시술로 병변 조직 전체가 완전히 괴사하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.
이를 대비하여, 본 발명은 기계학습부(300)가 익스트림 그레이디언트 부스팅(XGBoost) 등과 같은 기계학습 기법을 이용하여 최초의 초음파 시술에서의 오차를 보정하도록 예측기를 순차적으로 추가할 수 있다.
즉, 최초의 초음파 시술 후에 제어부(200)는 종양이 아직 잔류해 있는지 여부를 판단한다.
만일, 종양이 전부 괴사되어 잔류해 있지 않다고 판단된 경우에는 초음파 시술 동작을 종료한다.
반면, 종양이 전부 괴사되지 않고 잔류해 있다고 판단된 경우에는 기계학습부(300)가 익스트림 그레이디언트 부스팅(XGBoost) 등의 기계학습 기법을 이용하여 기계학습한다.
즉, 최초의 초음파 시술 과정에서의 오차(종양의 잔류)를 보정하여 종양이 전부 괴사되도록 잔류 가능한 종양의 예상되는 3차원 위치 및 크기 등의 종양의 잔류 가능 정보를 순차적으로 추가함으로써, 해당 치료 부위의 치료 타겟 주변에 종양이 잔류할 수 있는 종양의 잔류 가능 정보를 정확하게 판단하고, 빅 데이터베이스(400)에 저장한다.
또한, 제어부(200)는 익스트림 그레이디언트 부스팅 기법을 통해 과거에 해당 부위에 대해 기 학습한 종양의 잔류 가능 정보를, 빅 데이터베이스(400)를 통해 인가받아 종양의 잔류 가능 위치로 본체(110)를 이동시킨다.
이에 따라, 본체(110)와 연동되는 트랜스듀서(120)가 상하 좌우로 이동 및 회전하여 잔류 가능 위치에 대한 추가적인 부피 치료(Volumetric treatment)를 수행한다.
도 10을 참조하면, 파란색 원은 초음파를 조사하는 포인트를 의미하고, XYZ 축 방향의 화살표는 트랜스듀서(120)가 초음파 조사시에 발생되는 열의 확산 방향을 의미한다.
이동 궤적을 따라 초음파를 조사할 경우, 예를 들어, 5 개의 각 포인트에서 발생되는 열의 확산이 중첩을 일으켜, 연노란색으로 표시된 바와 같이 부피 치료가 이루어지게 된다
이를 통하여, 본 발명은 이동 궤적 상에서 첫번째 포인트(P1)에서 발생되는 열이 4D로 중첩 및 확산되면서 온도가 마지막 포인트(P5)까지 유지됨으로써, 빠른 시간 내에 병변 조직 전체를 괴사시킬 수 있는 부피 치료를 가능하게 한다.
이때, 열이 3D로 중첩 및 확산되는 이유는 트랜스듀서(120)가 상하 좌우로 이동 및 회전하면서 추가적인 부피 치료를 4차원적 실시간 이동하며 수행하기 때문이다.
도 11을 참조하면, 실제 부피 치료시 설정된 이동 궤적은 사진의 우측하단 검은 바탕에 빨간색 선(T)으로 표시되고, 초음파가 조사된 복수개의 포인트는 빨간색 점(P)으로 표시된다.
이때, 이동 궤적인 빨간색 선의 각도는 큰 병변인 경우 커질 수 있으며, 작은 병변인 경우 좁은 영역에 집중 치료를 하기 위하여 작게 설정될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 초음파 치료 포인트 내에 초음파가 집속되어 치료가 수행되는 복수개의 치료 유닛을 설정하여 열중첩 현상을 유도하고, 최초 시술 후 잔류하는 종양에 대하여 기계학습 기법을 이용하여 추가적인 부피 치료를 수행함으로써, 빠른 시간 안에 병변 조직 전체를 괴사시킬 수 있는 종양 부피 치료 제어 방법 및 장치를 제공한다.
이를 통하여, 본 발명은 초음파 조사시에 발생되는 열의 확산 및 중첩 현상을 이용하여, 초음파 포인트의 이동 궤적 상에서 첫번째 포인트에서 발생되는 열이 3차원 입체 형태로 확산되며, 마지막 초음파 포인트까지 유지됨으로써, 빠른 시간 내에 병변 조직을 괴사시킬 수 있는 부피 치료가 가능하게 된다.
또한, 최초의 초음파 시술로 병변 조직 전체가 완전히 괴사하지 못하는 경우에도, 치료영역에서의 종양의 잔류 여부를 판단하고 기계학습 기법을 이용하여 추가적인 부피 치료를 수행함으로써, 병변 조직 전체를 안전하게 괴사시킬 수 있게 된다.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 치료 헤드
110: 본체
120: 트랜스듀서
200: 제어부
300: 기계학습부
400: 빅 데이터베이스
110: 본체
120: 트랜스듀서
200: 제어부
300: 기계학습부
400: 빅 데이터베이스
Claims (11)
- (a) 제어부가 초음파의 이동 궤적, 시술 유닛 및 스폿 중 어느 하나 이상에 관한 기본 정보를 설정하고, 대응되는 트랜스듀서 제어 신호를 출력하는 단계;
(b) 트랜스듀서가 상기 트랜스듀서 제어 신호에 동기화되어 상기 기 설정된 이동 궤적에 따라 이동하면서 하나 이상의 스폿에 초음파를 조사하고, 상기 조사된 스폿에 대해 영상 스캐닝하는 단계; 및
(c) 상기 제어부가 상기 영상 스캐닝된 영상을 전송받아 치료영역에 종양의 잔류 여부를 판단하고, 상기 잔류가 판단된 경우 기계학습부가 학습한 후에, 상기 제어부가 기 학습된 종양의 잔류 가능 정보를 인가받아 추가적인 부피 치료를 수행시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는,
종양 부피 치료 제어 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 (a) 단계는
상기 제어부가 초음파의 조사되는 이동 궤적을 1 시술 유닛으로 설정하는 단계;
상기 제어부가 최대 시술 유닛의 수 및 시술 유닛 당 조사되는 초음파의 스폿 수를 설정하는 단계; 및
상기 제어부가 한 스폿 당 조사되는 초음파의 펄스 수 및 스폿들 간의 간격을 설정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는,
종양 부피 치료 제어 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계는
상기 트랜스듀서 내 영상 획득용 트랜스듀서부가 상기 제어부의 제어에 응답하여 영상용 초음파 신호를 피사체에 송신하고 상기 피사체로부터 반사되는 초음파 신호를 수신하여 상기 피사체에 대한 영상을 스캐닝하는 단계;
상기 제어부가 일정한 시간 간격을 가진 상기 트랜스듀서 제어 신호를 생성하는 단계;
상기 트랜스듀서가 상기 생성된 트랜스듀서 제어 신호에 동기화되어 상기 기 설정된 이동 궤적에 따라 이동하는 단계;
고강도 집속 초음파 신호가 상기 기 설정된 이동 궤적 상 하나의 초점에 모이도록 상기 트랜스듀서 내 치료용 트랜스듀서부가 포커싱하여 하나 이상의 스폿에 초음파를 조사하는 단계; 및
상기 트랜스듀서 내 상기 영상 획득용 트랜스듀서부가 상기 제어부의 제어에 응답하여 상기 조사된 하나 이상의 스폿과 주위의 치료영역을 영상 스캐닝하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는,
종양 부피 치료 제어 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계는
상기 제어부가 상기 트랜스듀서와 치료 타겟까지의 거리를 계산하는 단계;
상기 제어부가 제1 제어신호를 본체에 인가하여 상기 계산된 거리만큼 상기 본체를 병진 운동시켜 치료영역 주변으로 상기 트랜스듀서를 이동시키는 단계;
상기 제어부가 제2 제어신호를 상기 본체에 인가하여 상기 트랜스듀서를 피사체의 상기 치료 타겟을 향해 워블링 및 회전시켜 상기 치료 타겟과 정렬시키는 단계;
상기 트랜스듀서 내 치료용 트랜스듀서부가 고강도 집속 초음파 신호를 상기 정렬된 치료 타겟의 위치에 포커싱하여 하나 이상의 스폿에 초음파를 조사하는 단계; 및
상기 트랜스듀서 내 영상 획득용 트랜스듀서부가 상기 제어부의 제어에 응답하여 상기 조사된 하나 이상의 스폿과 주위의 치료영역을 영상 스캐닝하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는,
종양 부피 치료 제어 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 (c) 단계는
상기 제어부가 상기 영상 스캐닝된 영상을 인가받아 상기 종양의 잔류 여부를 판단하는 단계;
상기 잔류가 있는 것으로 판단된 경우 상기 기계학습부가 기계학습 기법을 통해 잔류 가능한 종양의 예상되는 3차원 위치 및 크기에 대한 종양의 잔류 가능 정보를 생성하여, 빅 데이터베이스에 저장하는 단계;
상기 제어부가 해당 부위에 대해 상기 기 학습된 종양의 잔류 가능 정보를 상기 빅 데이터베이스를 통해 인가받아 종양의 잔류 가능 위치로 본체를 이동시키는 단계; 및
상기 본체와 연동되는 상기 트랜스듀서가 상하 좌우로 이동 및 회전하여 상기 잔류 가능 위치에 대한 상기 추가적인 부피 치료를 수행하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는,
종양 부피 치료 제어 방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 기계학습 기법은
익스트림 그레이디언트 부스팅 기법인 것을 특징으로 하는,
종양 부피 치료 제어 방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제어부가
1 시술 유닛으로 설정하는 이동 궤적의 줄 수는 1 내지 5 줄인 것을 특징으로 하는,
종양 부피 치료 제어 방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제어부는
시술 유닛 당 조사되는 초음파의 스폿 수를 1 내지 7 개로 설정하는 것을 특징으로 하는,
종양 부피 치료 제어 방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제어부는
한 스폿 당 조사되는 초음파의 펄스 수를 20 내지 50 개 이내로 설정하는 것을 특징으로 하는,
종양 부피 치료 제어 방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제어부는
스폿들 간의 간격을 1 내지 5 mm 로 설정하는 것을 특징으로 하는,
종양 부피 치료 제어 방법.
- 초음파의 이동 궤적, 시술 유닛 및 스폿 중 어느 하나 이상에 관한 기본 정보를 설정하고, 대응되는 트랜스듀서 제어 신호를 출력하는 제어부;
상기 트랜스듀서 제어 신호에 동기화되어 상기 기 설정된 이동 궤적에 따라 이동하면서 하나 이상의 스폿에 초음파를 조사하고, 상기 조사된 스폿에 대해 영상 스캐닝하는 트랜스듀서; 및
상기 제어부가 상기 영상 스캐닝된 영상을 전송받아 종양의 잔류로 판단한 치료영역에 대하여 기계학습하고, 잔류 가능한 종양의 예상되는 3차원 위치 및 크기에 대한 종양의 잔류 가능 정보를 생성하는 기계학습부; 를 포함하고,
상기 제어부는 상기 기계학습부로부터 기 학습된 종양의 잔류 가능 정보를 인가받아 추가적인 부피 치료를 수행시키는 것을 특징으로 하는,
종양 부피 치료 제어 장치.
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