KR20230113246A - 신경 감시 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 신경 감시 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 감시 장치에 있어서, 적어도 하나의 관리자 단말과 적어도 하나의 정보 또는 데이터를 송수신하는 통신모듈; 환자의 적어도 하나의 부위에 부착된 각각의 전극으로 미리 설정된 자극신호를 인가하는 자극인가모듈; 상기 각각의 전극에 인가된 자극신호에 의해 발생하는 운동유발전위 및 체성감각유발전위 중 적어도 하나를 검출 및 증폭하는 검출모듈; 상기 증폭된 운동유발전위 및 상기 증폭된 체성감각유발전위 중 적어도 하나를 디지털 신호화하고 잡음 신호를 제거하여 각각의 감시신호를 생성하는 처리모듈; 상기 생성된 감시신호를 기반으로 상기 환자의 이상 여부를 확인하여 적어도 하나의 부위 별 감시주기를 생성하는 생성모듈; 각종 데이터 또는 정보를 저장하고, 상기 환자의 신경을 감시하기 위해 필요한 적어도 하나의 프로세스를 저장하는 저장모듈; 및 상기 적어도 하나의 프로세스를 기반으로, 상기 환자의 신경을 감시하기 위한 동작을 수행하는 제어모듈을 포함하며, 상기 제어모듈은, 외부로부터의 입력신호에 의해 검사모드가 설정되면, 상기 환자의 적어도 하나의 부위에 부착된 각각의 전극을 통해 각 부위 별 운동유발전위 및 체성감각유발전위를 검사하여 이상 여부를 확인함으로써 감시주기를 상기 각 부위 별로 설정하고, 외부로부터의 입력신호에 의해 감시모드가 설정되면, 상기 설정된 상기 각 부위 별 감시주기를 기반으로 상기 환자의 적어도 하나의 부위에 부착된 전극을 통해 상기 각 부위 별 체성감각유발전위를 검사하여 이상 여부를 확인할 수 있다.
Description
본 발명은 신경 감시 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각성된 상태에서 환자의 신경 감시를 지속적으로 할 수 있는 신경 감시 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 신경 감시 장치는 신경 관련 수술 시 환자의 신경생리학적 변화에 관한 정보를 실시간으로 제공하는 시스템으로 척추 질환, 뇌혈관 질환, 뇌종양 수술 시 필수적인 장비이다.
다수의 대학 병원이나 전문병원에서 이미 구입하였거나 구입 예정이며 미국에서는 신경 관련 수술 시 신경 감시 장치를 강력히 권고하고 있다. 이 신경 감시 장치는 12개 뇌신경 감시 및 MEP(motor evoked potentials), SSEP(somatosensory evoked potentials), AEP(auditory evoked potentials), EMG(electromyography), ECOG(electrocorticography), EEG (electroencephalogram) 등 다양한 기능을 수행할 수 있다. 이를 통해 수술 시 신경계나 감각계 등에 이상 반응이 나타나면 술자에게 바로 피드백 되어 수술의 진행 여부를 결정하도록 도움을 줌으로써 수술 후 합병증을 최소화하는데 매우 유용하다.
실제 환자를 수술하고 치료하는 임상 의사 입장에서 수술 후에도 신경감시 시스템의 필요성을 절실하게 느끼고 있다. 또한, 수술 후 부종이나 혈종으로 인해 신경 조직을 압박하게 되면 신경 마비가 진행되거나 의식이 나빠지게 되는데, 이를 의료진이 신속히 발견하여 적절한 조치를 하는 경우도 있지만, 환자의 가족에 의해 발견되거나 이미 신경학적으로 악화된 상태에서 발견되면 영구적인 신경학적 결손을 남길 가능성이 높다. 최근에는 이런 문제로 인한 의료 분쟁이 늘어나면서 의료비 외적인 지출 및 사회적 낭비가 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 수술 중 신경 감시에 대한 임상 정보를 분석하여 질환별, 병변 위치별, 신경학적 상태와의 관련성을 규명하여 각성 시에 가능한 척도 및 범위를 제시할 수 있고, 이를 통해 각성된 상태에서 환자의 신경 감시를 지속적으로 할 수 있도록 하는 기술이 개발될 필요가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 수술 중 신경 감시에 대한 임상 정보를 분석하여 질환별, 병변 위치별, 신경학적 상태와의 관련성을 규명하여 각성 시에 가능한 척도 및 범위를 제시할 수 있고, 이를 통해 각성된 상태에서 환자의 신경 감시를 지속적으로 할 수 있도록 하는 신경 감시 장치 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 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 실시예에 따른 신경 감시 장치는, 환자의 적어도 하나의 신체 부위에 부착된 전극으로 미리 설정된 자극신호를 인가하는 자극인가 모듈; 상기 자극신호에 의해 발생하여 검출되는 유발전위에 대한 감시 신호를 생성하는 처리 모듈; 상기 생성된 감시 신호를 미리 설정된 기준 신호와 비교하여 상기 환자의 이상 여부를 확인하고, 상기 확인 결과를 기반으로 상기 적어도 하나의 신체 부위별 감시주기를 생성하는 생성 모듈; 및 상기 환자의 신경을 감시하기 위한 동작을 수행하는 제어 모듈을 포함한다.
또한, 상기 제어 모듈은, 상기 환자가 수술 중인 경우, 운동 유발전위 및 체성감각 유발전위에 대한 감시 신호를 생성하도록 상기 처리 모듈을 제어하고, 상기 환자가 수술 후인 경우, 상기 생성된 감시주기를 기반으로 상기 전극 중 감각 신경계에 부착된 전극으로 특정 자극신호를 인가하고, 상기 특정 자극신호에 의해 발생하여 검출되는 체성감각 유발전위에 대한 감시 신호를 생성하도록 상기 처리 모듈을 제어할 수 있다.
또한, 환자의 운동신경계에 부착되는 제1 전극부 및 감각신경계에 부착되는 제2 전극부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유발전위를 검출 및 증폭하는 검출 모듈; 상기 처리 모듈은, 상기 검출 모듈에 의해 증폭된 유발전위를 디지털 신호화하고 잡음 신호를 제거하여 상기 감시 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 감시 신호는 상기 환자의 수술 중이나 수술 후의 신경계 상태를 파악하기 위해 사용되는 결합 변수인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 처리 모듈은, 유발전위의 피크(peak)들의 발생 시간 및 상기 피크들의 진폭을 상기 유발전위로부터 추출하고, 상기 피크들의 발생 시간에 대한 상기 진폭의 비율을 기반으로 상기 감시 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 제어 모듈은, 상기 생성된 감시 신호의 파형과 그에 대응하는 기준 파형을 비교하여 상기 환자의 이상 여부를 확인하며, 상기 신경 감시 장치는 각 부위별로 미리 설정된 상기 기준 파형이 저장된 저장 모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어 모듈은, 상기 환자의 특정 신체 부위에서 측정된 유발전위에 이상 반응이 존재하는 경우, 상기 특정 신체 부위에 대하여 생성된 상기 감시 주기가 더 짧은 주기로 변경되도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 감시 장치를 수행하기 위한 제어 방법은, 신경 감시 장치에 의해 수행되는 방법으로, 환자의 적어도 하나의 신체 부위에 부착된 전극으로 미리 설정된 자극신호를 인가하는 단계; 상기 자극신호에 의해 발생하여 검출되는 유발전위에 대한 감시 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 감시 신호를 미리 설정된 기준 신호와 비교하여 상기 환자의 이상 여부를 확인하고, 상기 확인 결과를 기반으로 상기 적어도 하나의 신체 부위별 감시주기를 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 의하면, 수술 중 신경 감시에 대한 임상 정보를 분석하여 질환별, 병변 위치별, 신경학적 상태와의 관련성을 규명하여 각성 시에 가능한 척도 및 범위를 제시할 수 있고, 이를 통해 각성된 상태에서 환자의 신경 감시를 지속적으로 할 수 있도록 한다.
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 실시예에 따른 신경 감시 시스템의 네트워크 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 신경 감시 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 신경 감시 장치를 수행하기 위한 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 감시 시스템에서 신경 감시 장치의 디스플레이부를 통해 표시된 검사정보의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 감시 시스템에서 관리자 단말의 디스플레이부를 통해 표시된 감시정보의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 신경 감시 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 신경 감시 장치를 수행하기 위한 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 감시 시스템에서 신경 감시 장치의 디스플레이부를 통해 표시된 검사정보의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 감시 시스템에서 관리자 단말의 디스플레이부를 통해 표시된 감시정보의 일 예를 나타내는 도면이다.
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.
명세서에서 사용되는 "부" 또는 "모듈"이라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부" 또는 "모듈"은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부" 또는 "모듈"은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부" 또는 "모듈"은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부" 또는 "모듈"은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부" 또는 "모듈"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부" 또는 "모듈"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부" 또는 "모듈"들로 더 분리될 수 있다.
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.
수술중신경계감시(intraoperative neurophysiological monitoring, INM)은 수술 중 신경계 손상을 방지하기 위하여 신경생리학적인 검사를 시행하는 방법이다. 이 중에서도 운동유발전위(motor evoked potential, MEP) 및 체성감각유발전위(somatosensory evoked potential, SSEP) 검사는 대부분의 INM에서 가장 많이 쓰이고 있다.
이때, 많은 기계가 좁은 공간에 있는 수술실 특성상 전기코드와 전선 관리가 중요한데, 잘못 위치한 전극은 잘못된 정보를 줄 뿐만 아니라, 눌리는 곳에 위치한 전극으로 욕창이 발생할 수 있으므로 정확한 전극위치를 결정하여 INM을 시행해야 한다.
여기서, 운동유발전위 검사는 두피에 설치한 자극전극을 통해 뇌 운동경로를 자극해서 양팔(엄지와 새끼손가락벌림근)과 양다리(전경골근과 엄지발가락벌림근)에 설치한 기록전극을 통해 근육 반응을 파형으로 기록하는 검사로서, 운동 유발 전위는 대뇌피질, 뇌척수로로 연결되는 전반적인 운동신경계의 활동정도를 나타낸다. 즉, 자기자 극이 대뇌운동피질과 연결된 여러 개의 뇌척수로를 직, 간접적으로 흥분시키면 자극된 뇌척수로의 흥분이 해당척 수에서 알파운동신경을 통해 말단근육을 수축시키면서 발생하는 전위이다. 8 따라서 운동유발전위는 대뇌피질의 흥분도와 연관되어 있으며 적절한 자기자극 시 운동유발전 위가 유발되지 않는 것은 신경세포나 신경줄기가 죽었거나 아주 높은 운동 역치를 가지고 있다는 것을 의미한다.
한편, 체성감각유발전위 검사는 손목 부위의 정중(正中) 신경과 발목 부위의 후경골 신경을 자극하여 두피에 설치한 기록전극을 통해 감각 영역의 반응을 파형으로 기록하는 검사로서, INM의 여러 방법 중 가장 많이 사용되는 방법 중 하나이다. 이는 감각신경계를 평가하지만, 운동신경계와 감각신경계의 위치가 근접해 있는 경우가 많아서 감각신경계만을 평가하는 것이 아니라, 운동신경계의 변화를 감지하는 데에도 사용한다. SSEP는 MEP보다 자주 측정할 수 있고, 파형도 안정적으로 얻을 수 있으며, 병변 위치에 대한 평가에도 도움을 주기 때문에 많이 사용된다.
본 발명은 기본적으로 운동유발전위를 통해 뇌의 운동계를 담당하는 피질 영역의 검사를 위한 것이지만, 수술 후에는 이러한 검사를 수행하기 어렵기 때문에 체성유발검사를 통하여 감각계 피질의 검사를 수행함으로써 간접적으로 운동계를 담당하는 피질 검사를 수행하고자 하는 것이다. 이는 앞서 설명한 바와 같이 운동신경계와 감각신경계의 위치가 근접한 특징을 이용하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은 수술 중 운동유발전위(motor evoked potential) 검사 및 체성감각유발전위(somatosensory evoked potentials) 검사를 수행하고, 그 수행 결과를 기반으로 감시주기를 설정하여 수술 후 그 설정된 주기 마다 환자에 대한 감시를 수행한다. 나아가, 그 감시정보를 적어도 하나의 관리자에게 송신하여 이상 증상에 대한 신속한 대처가 가능하도록 한다. 이때, 관리자는 의료진, 보호자, 기기 관리자 등이 될 수 있으며, 이를 한정하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 신경 감시 시스템의 네트워크 구조를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 신경 감시 시스템(10)은 신경 감시 장치(100), 전극모듈(200) 및 적어도 하나의 관리자 단말(300)을 포함할 수 있다.
신경 감시 장치(100)는 수술이 진행되는 동안 환자의 신체에 부착된 적어도 하나의 전극을 통해 주기적으로 또는 지속적으로 운동유발전위 검사 및 체성감각유발전위를 감시하여 환자의 이상 여부를 확인하고, 그 확인 결과에 따라 각 부위 별 감시주기를 설정한다. 이후, 신경 감시 장치(100)는 수술 후 환자의 신체에 부착된 적어도 하나의 전극을 통해 주기적으로 또는 지속적으로 체성감각유발전위를 감시하여 환자의 이상 여부를 확인하고, 그 확인 결과를 기반으로 감시정보를 생성하여 적어도 하나의 관리자 단말(300)로 송신한다. 이때, 감시정보를 송신하는 적어도 하나의 관리자 단말(300)은 미리 등록된 단말일 수 있다.
수술 중에는 환자로부터 운동유발전위 및 체성감각유발전위를 모두 감시하여 수술 후에 적용될 감시주기를 설정하고, 수술 후의 환자로부터 운동유발전위를 감시하는 것은 불가능하기 어렵기 때문에, 수술 후에는 그 설정된 감시주기를 기반으로 체성감각유발전위만을 감시하는 것이다.
전극모듈(200)은 환자의 적어도 하나의 부위에 부착되는 적어도 하나의 전극부를 포함할 수 있다. 이때, 전극모듈(200)은 운동신경계에 부착되는 제1 전극부(201) 및 감각신경계에 부착되는 제2 전극부(202)를 포함할 수 있다.
비록, 도 1에는 운동신경계에 부착되는 제1 전극부(201) 및 감각신경계에 부착되는 제2 전극부(202)를 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 운동신경계 및/또는 감각신경계에 해당하는 다양한 부위의 유발전위를 감시하기 위해 제1 전극부 및/또는 제2 전극부를 각각 다수개 구비할 수 있다.
여기서, 자극이 인가되는 전극은 나선형 코르크모양 전극, 침전극, 뇌파컵 전극 등을 쓸 수 있다. 두피에서는 양극(anode) 자극을 사용하고 피질하 자극을 위해서는 음극(cathode) 자극을 사용한다. TES를 위한 전극 위치는 국제 10-20 뇌파 체계(international 10-20 system for electroencephalography)를 약간 수정한 10-10 뇌파 체계(10-10 system)로 표현한다. C3 및 C4를 사용하여 자극을 가하면(C3/C4) 양극의 반대쪽 팔과 다리의 운동유발전위를 모두 기록한다. C3/C4 자극은 움직임이 크고 깊은 위치까지 자극이 전달된다. C1/C2를 사용하면 C3/C4와 비슷하지만 움직임 정도가 약하고 자극 깊이도 얕아진다. Cz에서 1 cm 뒤쪽과 6 cm 앞쪽을 자극하면(Cz-1/Cz+6) 양쪽 다리를 자극하게 되고, C3/Cz 혹은 C4/Cz 위치를 사용하면 주로 반대쪽 얼굴과 팔에 국한되어 운동유발전위가 형성된다.
체성감각유발전위는 표면전극이나 바늘전극을 사용하여 기록할 수 있고, 상지에서는 정중신경(median nerve)을, 하지는 경골신경(tibial nerve)을 자극하여 시행한다. 상지에서 C8-T1 등 하부 경부에 대한 모니터링이 필요한 경우 척골신경(ulnar nerve)을 자극한다. 하지에서 경골신경 자극이 어려운 경우 비골신경(peroneal nerve)이나 무릎오금(popliteal fossa)의 경골신경을 자극할 수 있다. 전기자극은 0.2-0.3ms의 일정한 전류가 흐르는 사각형모양의 자극을 주는데, 최대상 자극강도는 감각신경의 자극 문턱값의 3배 혹은 운동신경 자극 문턱값의 2배 정도이다. 일반적으로 반복적인 자극의 부작용은 없으나, 다리오금의 정중신경의 반복자극은 종아리앞칸증후군(anterior tibial compartment syndrome)을 일으킬 수 있어 주의가 필요하다. 60Hz 간섭 잡파(artifact)를 줄이기 위해 자극 빈도는 60Hz의 인수를 피한다. 일반적으로 추천되는 자극 빈도는 4.7 및 5.1Hz 등이다.
한편, 적어도 하나의 관리자 단말(300)은 관리자가 사용하는 단말일 수 있으며, 신경 감시 장치(100)로부터 수신되는 감시정보를 디스플레이함으로써, 관리자가 환자의 상태를 확인하도록 한다.
각각 이동 단말기, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라 북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display) 등과 같은 컴퓨터 장치 또는 전기 통신 장치일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 신경 감시 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 감시 장차(100)는 통신모듈(110), 자극인가모듈(120), 검출모듈(130), 처리모듈(140), 생성모듈(150), 저장모듈(160) 및 제어모듈(170)을 포함하여 구성된다.
통신모듈(110)은 적어도 하나의 관리자 단말(300)과 적어도 하나의 정보 또는 데이터를 송수신한다. 또한, 이 통신모듈(110)은 그 외 다른 서버 또는 장치들과의 통신을 수행할 수도 있는 것으로, 무선 인터넷 기술들에 따른 통신망에서 무선 신호를 송수신하도록 한다.
무선 인터넷 기술로는, 예를 들어 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등이 있으며, 조건 설정 장치(100)는 앞에서 나열되지 않은 인터넷 기술까지 포함한 범위에서 적어도 하나의 무선 인터넷 기술에 따라 데이터를 송수신하게 된다.
근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다. 이러한, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 신경 감시 장치(100) 및 적어도 하나의 관리자 단말(300) 간 무선 통신을 지원할 수 있다. 이때, 근거리 무선 통신망은 근거리 무선 개인 통신망(Wireless Personal Area Networks)일 수 있다.
한편, 자극인가모듈(120)은 환자의 적어도 하나의 부위에 부착된 각각의 전극으로 미리 설정된 자극신호를 인가한다. 여기서, 자극신호는 전기적인 전류를 발생시켜 전달함으로써 인가될 수 있다.
이때, 자극인가모듈(120)은 운동신경계에 부착되는 제1 자극부(201) 및 감각신경계에 부착된 제2 자극부(202)로 각각 상이한 자극신호를 인가할 수 있다.
그러나, 이는 하나의 실시예일 뿐, 운동신경계나 감각신경계 외 다른 신경계를 감시하기 위한 다른 자극신호를 더 발생시키도록 구성될 수 있으며, 이를 한정하지 않는다.
검출모듈(130)은 각각의 전극에 인가된 자극신호에 의해 발생하는 유발전위를 검출 및 증폭한다.
구체적으로, 검출모듈(130)은 제1 자극부(201)로부터 운동유발전위를 검출하여 증폭하고, 제2 자극부(202)로부터 체성감각유발전위를 검출하여 증폭한다.
처리모듈(140)은 증폭된 운동유발전위 및/또는 증폭된 체성감각유발전위를 디지털 신호화하고 잡음 신호를 제거하여 각각의 감시신호를 생성한다.
여기서, 감시신호는 수술 중 또는 수술 후 환자의 신경계 상태를 알기 위해 신경 감시 장치(100)에 사용된 결합 변수로서, 유발전위의 피크(peak)들의 발생 시간(Latency)과 그 피크들의 진폭(Amplitude) 값을 이용하여 생성된다.
즉, 처리모듈(140)은 자극이 인가된 후 발생한 유발전위의 피크(peak)들의 발생 시간(Latency)과 그 피크들의 진폭(Amplitude)를 유발전위로부터 추출하고, 피크들의 발생 시간에 대한 진폭의 비율을 감시신호로 생성한다.
생성모듈(150)은 각각의 감시신호를 미리 설정된 기준신호와 비교하여 이상 여부를 확인하고, 그 확인 결과를 기반으로 각 부위 별 감시주기를 생성(설정)한다.
여기서, 환자의 이상 여부는 각각의 감시신호의 파형과 그에 대응하는 기준 파형(기본 파형)을 비교함으로써 확인할 수 있다. 이때, 기준 파형은 각 부위 별로 미리 설정(저장)되는 것일 수 있다.
저장모듈(160)은 신경 감시 장치(100)로 수신되거나 신경 감지 장치(100)에 의해 생성 또는 획득(측정)되는 각종 데이터(정보)를 저장하고, 환자의 신경을 감시하기 위해 필요한 적어도 하나의 프로세스를 저장한다.
제어모듈(170)은 저장모듈(160)에 저장된 적어도 하나의 프로세스를 기반으로 모든 구성요소들을 통해 환자의 신경을 감시하기 위한 동작을 수행하도록 제어한다.
구체적으로, 제어모듈(170)은 수술 중인 환자의 운동신경계에 부착된 제1 전극부(201) 및 감각신경계에 부착된 제2 전극부(202) 각각으로 미리 설정된 자극신호를 인가하고, 그 인가된 자극신호에 의해 제1 전극부(201) 및 제2 전극부(202) 각각으로부터 발생하는 운동유발전위 및 체성감각유발전위를 검출 및 증폭시킨 후, 그 증폭된 유발전위를 디지털 신호화하고 잡음 신호를 제거하여 각각의 감시신호를 생성하고, 각각의 감시신호를 미리 설정된 기준신호와 비교하여 이상 여부를 확인함으로써 각 부위 별 감시주기를 설정(저장)하도록 제어한다.
또한, 제어모듈(170)은 관리자의 입력신호를 통해 감시 모드가 설정되면, 수술 후의 환자로부터 앞서 설정된 감시주기를 기반으로 제2 전극부(202)로 미리 설정된 자극신호를 인가하고, 그 인가된 자극신호에 의해 제2 전극부(202)로부터 발생하는 체성감각유발전위를 검출 및 증폭시킨 후, 그 증폭된 체성감각유발전위를 디지털 신호화하고 잡음 신호를 제거하여 감시신호를 생성하도록 제어한다. 이때, 제어모듈(170)이 체성감각유발전위만을 검사하는 것은 수술 후의 환자로부터 운동유발전위를 검사하는 것은 불가능하기 때문이다.
이후, 제어모듈(170)은 그 감시신호에 대한 이상 여부를 확인하고, 확인 결과, 이상이 있는 경우에는 감시정보를 생성하여 미리 등록된 적어도 하나의 관리자 단말(300)로 송신한다.
다시 말해, 제어모듈(170)은 수술 중인 환자에 전극을 부착하여 각 부위 별 운동유발전위 및 체성감각유발전위를 검사하고, 그 검사 결과에 따른 이상 여부를 기반으로 수술 후에 적용할 감시주기를 각 부위 별로 설정 및 저장한 후, 감시 모드로 설정되면, 앞서 설정된 감시주기를 기반으로 각 부위 별 체성감각유발전위를 검사하도록 제어한다.
이를 위해, 신경 감시 장치(100)는 검사모드 또는 감시모드가 설정되도록 구성될 수 있으며, 각 모드는 관리자로부터의 입력신호에 따라 설정될 수 있다. 제어모듈(170)은 검사모드가 설정되면 환자의 적어도 하나의 부위에 부착된 전극을 통해 각 부위 별 운동유발전위 및 체성감각유발전위를 검사하여 이상 여부를 확인함으로써 감시모드 시에 적용할 감시주기를 각 부위 별로 설정하고, 감시모드가 설정되면 환자의 적어도 하나의 부위에 부착된 전극을 통해 각 부위 별 체성감각유발전위를 검사하여 이상 여부를 확인함으로써 이를 감시정보를 통해 미리 등록된 적어도 하나의 관리자 단말(300)에 알릴지를 판단할 수 있다.
한편, 도 2에는 도시하지 않았으나, 신경 감시 장치(100)는 입력모듈, 촬상모듈 및 디스플레이모듈 등을 더 구비할 수 있다. 이 디스플레이모듈을 통해 감시신호는 물론, 촬상모듈을 통해 획득되는 영상 또는 이미지를 디스플레이 하여 관리자가 시각적으로 데이터를 확인하도록 하고, 입력모듈을 통해 정보(데이터) 또는 각종 신호를 입력받도록 할 수 있다.
또한, 신경 감시 장치(100)는 도 2에 도시된 구성요소 외에도 더 많거나 적은 구성요소를 포함하도록 구성될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 신경 감시 장치를 수행하기 위한 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
신경 감시 장치(100)는 수술 중인 환자의 운동신경계에 부착된 제1 전극부(201) 및 감각신경계에 부착된 제2 전극부(202) 각각으로 미리 설정된 자극신호를 인가하고(S301), 그 인가된 자극신호에 의해 제1 전극부(201) 및 제2 전극부(202) 각각으로부터 발생하는 운동유발전위 및 체성감각유발전위를 검출 및 증폭시킨다(S303).
이후, 신경 감시 장치(100)는 S303 단계에 의해 증폭된 두 유발전위를 디지털 신호화하고 잡음 신호를 제거하여 각각의 감시신호를 생성한 후(S305), 각각의 감시신호를 미리 설정된 기준신호와 비교함으로써 이상 여부를 확인하여 수술 후에 적용하기 위한 감시주기를 설정한다(S307).
여기서, 감시주기는 하기 <표 1>과 같이 설정될 수 있다.
| 운동유발전위 | 체성감각유발전위 | 감시주기 | |
| 이상 여부 | ○ | ○ | T1 |
| ○ | × | T2 | |
| × | ○ | T3 | |
| × | × | T4 |
즉, 감시주기는 운동유발전위 및 체성감각유발전위에 모두 이상이 있는 경우, 운동유발전위 또는 체성감각유발전위에 이상이 있는 경우, 운동유발전위 및 체성감각유발전위에 모두 이상이 없는 경우로 구분되어 각 부위 별로 상이하게 설정될 수 있다. 이 감시주기는 이상이 있는 부위에 대해 보다 집중적인 관리가 필요하므로, T1<T2≤T3<T4 또는 T1<T3≤T2<T4 순으로 설정될 수 있다. 즉, 이상이 확인된 경우에 감시주기를 보다 짧게 설정하여 보다 집중적으로 감시하도록 한다.
그 다음으로, 신경 감시 장치(100)는 관리자의 입력신호를 통해 감시모드가 설정되면, 수술 후의 환자로부터 S307 단계에 의해 설정된 감시주기를 기반으로 제2 전극부(202)로 미리 설정된 자극신호를 인가하고(S309), 그 인가된 자극신호에 의해 제2 전극부(202)로부터 발생하는 체성감각유발전위를 검출 및 증폭시킨다(S311).
이후, 신경 감시 장치(100)는 S311 단계에 의해 증폭된 체성감각유발전위를 디지털 신호화하고 잡음 신호를 제거하여 감시신호를 생성하고(S313), 그 생성된 감시신호의 파형과 기준 파형(기본 파형)을 비교함으로써 환자의 이상 여부를 확인한다(315).
이후, 신경 감시 장치(100)는 S315 단계에서 환자에게 이상이 있는 것으로 판단한 경우, S313 단계에 의해 생성된 감시신호를 기반으로 감시정보를 생성하여 미리 등록된 적어도 하나의 관리자 단말(300)로 송신한다(S317). 이때, 317 단계는 환자에게 이상이 있는 것으로 판단한 경우에만 수행되는 것으로, 이상이 없는 것으로 판단한 경우에는 생략될 수 있다. 이때, 317 단계는 환자에게 이상이 있는 것으로 판단한 경우에만 수행되는 것으로, 이상이 없는 것으로 판단한 경우에는 생략될 수 있다.
여기서, 감시정보는 환자의 인적정보, 이상 증상에 대한 정보 및 감시신호 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 미리 등록된 적어도 하나의 관리자 단말(300)의 디스플레이부를 통해 시각화되어 표시될 수 있다. 또한, 감시정보 상 환자의 이상 정도에 따라 환자군(예를 들어, 초고위험군, 고위험군 등)을 분류할 수 있다.
한편, 신경 감시 장치(100)는 적어도 하나의 관리자 단말(300)로부터 그 설정된 주기에 대한 변경을 위한 변경정보가 되면, 그 변경정보를 기반으로 설정된 주기를 변경할 수도 있다. 예를 들어, 관리자가 감시정보를 통해 특정 부위에서 측정된 체성감각유발전위에 심각한 이상 반응이 있다고 판단한 경우, 그 특정 부위에 대한 보다 집중적인 감시를 위해 앞서 설정된 주기보다 더 짧은 주기로 감시주기를 변경하도록 할 수 있는 것이다.
또한, 특정 관리자가 그 감시정보에 대한 소견 또는 조치사항을 입력하여 기록하면, 그 기록된 소견 또는 조치사항이 다른 관리자에게 공유될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 감시 장치의 디스플레이부를 통해 표시된 검사정보의 일 예를 나타내는 도면이다.
신경 감시 장치(100)는 디스플레이부를 포함하여 구성되거나, 별도의 디스플레이 장치를 연결하여 구비할 수 있으며, 이 디스플레이부(디스플레이 장치)를 통해 신경 감시 장치(100)를 통해 생성된 검사정보 또는 감시정보들이 표시될 수 있다.
구체적으로, 신경 감시 장치(100)는 수술 중에 검사모드로 동작함에 따라, 그 검사결과들, 즉, 운동유발전위 및 체성감각유발전위 각각에 대한 감시신호 및 그 측정값들이 검사정보로서 표시될 수 있으며, 수술 부위를 촬영한 이미지(영상)는 물론 해당 환자의 현재 상태와 관련한 각종 데이터(혈압, 심박수, 호흡, 산소포화도 등)가 디스플레이부(180)에 함께 표시될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 감시 시스템에서 관리자 단말의 디스플레이부를 통해 표시된 감시정보의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5a를 참조하면, 관리자 단말(300)은 신경 감시 장치(100)로부터 수신된 감시정보를 디스플레이부(310)에 시각화하여 표시한다.
구체적으로, 해당 환자의 인적정보와 수술정보 등이 표시되고, 이상이 감지된 감시신호의 파형을 통해 관리자가 그 이상 반응에 대해 확인하도록 할 수 있다.
또한, 도 5b를 참조하면, 관리자 단말(300)은 그 감시정보를 확인한 관리자가 해당 환자의 감시주기를 체크하고, 이상 반응에 대한 자신의 소견은 물론 그에 따른 조치사항 등을 입력하여 기록할 수 있도록 사용자 인터페이스를 구성한다.
한편, 도 5c를 참조하면, 관리자 단말(300)은 감시정보에 복수의 환자에 대한 유발전위 관련 데이터들을 리스트 형태로 포함시켜 제공할 수 있으며, 이를 통해 관리자가 복수의 환자에 대한 수술 중 유발전위의 이상 발생 원인은 물론, 조치(관리)에 따른 수술 후의 경과를 확인하도록 할 수 있다.
다만, 도 5c에는 그 리스트가 운동유발전위에 대한 데이터들만을 포함하는 것으로 도시하였으나, 이는 하나의 실시예 일 뿐, 체성감각유발전위에 대한 데이터 뿐만 아니라, 그 외 다른 데이터들을 더 포함하도록 구성될 수도 있다.
도 5a 내지 도 5c는 한 화면 상에 표시될 수도 있으며, 스크롤을 통해 부분적으로 확인하도록 구성될 수 있다.
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 : 신경 감시 장치 200: 전극모듈
201: 제1 전극부 202: 제2 전극부
300: 적어도 하나의 관리자 단말 110: 통신모듈
120: 자극인가모듈 130: 검출모듈
140: 처리모듈 150: 생성모듈
160: 저장모듈 170: 제어모듈
201: 제1 전극부 202: 제2 전극부
300: 적어도 하나의 관리자 단말 110: 통신모듈
120: 자극인가모듈 130: 검출모듈
140: 처리모듈 150: 생성모듈
160: 저장모듈 170: 제어모듈
Claims (10)
- 환자의 적어도 하나의 신체 부위에 부착된 전극으로 미리 설정된 자극신호를 인가하는 자극인가 모듈;
상기 자극신호에 의해 발생하여 검출되는 유발전위에 대한 감시 신호를 생성하는 처리 모듈;
상기 생성된 감시 신호를 미리 설정된 기준 신호와 비교하여 상기 환자의 이상 여부를 확인하고, 상기 확인 결과를 기반으로 상기 적어도 하나의 신체 부위별 감시주기를 생성하는 생성 모듈;
상기 환자의 신경을 감시하기 위한 동작을 수행하는 제어 모듈을 포함하는,
신경 감시 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제어 모듈은,
상기 환자가 수술 중인 경우, 운동 유발전위 및 체성감각 유발전위에 대한 감시 신호를 생성하도록 상기 처리 모듈을 제어하고,
상기 환자가 수술 후인 경우, 상기 생성된 감시주기를 기반으로 상기 전극 중 감각 신경계에 부착된 전극으로 특정 자극신호를 인가하고, 상기 특정 자극신호에 의해 발생하여 검출되는 체성감각 유발전위에 대한 감시 신호를 생성하도록 상기 처리 모듈을 제어하는 것을 특징으로 하는,
신경 감시 장치.
- 제2항에 있어서,
환자의 운동신경계에 부착되는 제1 전극부 및 감각신경계에 부착되는 제2 전극부를 포함하는,
신경 감시 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 유발전위를 검출 및 증폭하는 검출 모듈;
상기 처리 모듈은,
상기 검출 모듈에 의해 증폭된 유발전위를 디지털 신호화하고 잡음 신호를 제거하여 상기 감시 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는,
신경 감시 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 감시 신호는 상기 환자의 수술 중이나 수술 후의 신경계 상태를 파악하기 위해 사용되는 결합 변수인 것을 특징으로 하는,
신경 감시 장치.
- 제5항에 있어서,
상기 처리 모듈은, 유발전위의 피크(peak)들의 발생 시간 및 상기 피크들의 진폭을 상기 유발전위로부터 추출하고,
상기 피크들의 발생 시간에 대한 상기 진폭의 비율을 기반으로 상기 감시 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는,
신경 감시 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제어 모듈은, 상기 생성된 감시 신호의 파형과 그에 대응하는 기준 파형을 비교하여 상기 환자의 이상 여부를 확인하며,
상기 신경 감시 장치는 각 부위별로 미리 설정된 상기 기준 파형이 저장된 저장 모듈을 더 포함하는,
신경 감시 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제어 모듈은,
상기 환자의 특정 신체 부위에서 측정된 유발전위에 이상 반응이 존재하는 경우, 상기 특정 신체 부위에 대하여 생성된 상기 감시 주기가 더 짧은 주기로 변경되도록 제어하는 것을 특징으로 하는,
신경 감시 장치.
- 신경 감시 장치에 의해 수행되는 방법으로,
환자의 적어도 하나의 신체 부위에 부착된 전극으로 미리 설정된 자극신호를 인가하는 단계;
상기 자극신호에 의해 발생하여 검출되는 유발전위에 대한 감시 신호를 생성하는 단계; 및
상기 생성된 감시 신호를 미리 설정된 기준 신호와 비교하여 상기 환자의 이상 여부를 확인하고, 상기 확인 결과를 기반으로 상기 적어도 하나의 신체 부위별 감시주기를 생성하는 단계를 포함하는,
신경 감시 방법.
- 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된, 프로그램.
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