WO2015130124A1 - 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치 및 시스템 - Google Patents

헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치 및 시스템 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a helmet type low intensity ultrasound focused stimulation device, and more particularly, to a device for stimulating a head of a user using focused ultrasound.
  • a method of activating brain cells through drugs an electrical stimulation method using a probe, and a transcranial magnetic stimulation method.
  • Transcranial magnetic stimulation is a non-invasive way to control brain function, which generates a strong magnetic field from the outside of the skull to flow induced currents into the cerebral cortex to control brain function.
  • the area of the brain cortex that is stimulated by the brain is wide (more than 2 cm to 3 cm), and it can be stimulated only on the skull and the surface of the brain cortex from 1 cm to 2 cm. There was a problem that it is difficult to precisely adjust precisely.
  • the present invention provides a structure capable of precise position control of the transducer in the focused stimulation device using ultrasonic waves, which is a non-invasive method.
  • the present invention provides a helmet-type low-intensity ultrasound focused stimulation device having a structure for facilitating the delivery of the ultrasound.
  • the present invention provides a helmet-type low-intensity ultrasound focused stimulation system capable of easily ultrasound focused stimulation by managing the stimulation position and the ultrasonic stimulation method of the ultrasonic wave including a depth.
  • the present invention also provides a helmet-type low intensity ultrasound focused stimulation system in which the ultrasound stimulation sequence for the patient can be automatically performed according to the lesion.
  • the present invention provides a helmet type low-intensity ultrasound focused stimulation system that can be precisely irradiated by tracking and reflecting even when the patient's wearing state changes slightly to reflect the position control of the transducer.
  • the present invention provides a helmet-type low-intensity ultrasound focused stimulation system capable of precise irradiation of ultrasound using MRI images provided from an external device.
  • Helmet type low intensity ultrasonic focusing apparatus is formed in an arc shape, the first guide portion provided in the longitudinal direction; A second guide portion formed in an arc shape and connected in a lateral direction to be orthogonal to the first guide portion; An ultrasonic module connected to the second guide part and including a transducer configured to generate ultrasonic waves traveling inwardly; And a support part which is worn on the head of the user, the first guide part is fixed and both ends of the second guide part are rotatably fixed.
  • the second guide part has a point guided along the first guide part. Rotating in the longitudinal direction, the transducer is movable transversely along the second guide portion.
  • the ultrasonic module may include a distance adjusting unit for moving the transducer in the traveling direction side or the reverse direction of the ultrasonic wave.
  • a first rack gear may be formed in the first guide part along a length direction, and the second guide part may include a first pinion corresponding to the first rack gear.
  • the second guide part may include an extension part protruding upward to include a first motor configured to drive the first pinion therein.
  • a second rack gear may be formed in the second guide part along a length direction, and the ultrasonic module may include a second pinion corresponding to the second rack gear.
  • the ultrasound module may include a fixing part including a second motor driving the second pinion inside.
  • the distance adjusting unit may further include a third rack gear formed inward from the fixing part; A third pinion that moves inward or outward to correspond to the third rack gear to adjust a radial distance of the transducer; And a third motor driving the third pinion.
  • the transmission unit for storing the ultrasonic medium, and interposed between the head and the transducer of the user to mediate ultrasonic transmission may include.
  • the transmission unit may be fixed to the lower end of the transducer producer.
  • the transfer unit may be formed of a synthetic resin material.
  • the mediator may be digas water.
  • the helmet-type low-intensity ultrasound focused stimulation system includes a brain map database for storing the three-dimensional relative coordinate values for each part of the standard human head including the brain; Associated with stimulus control including an ultrasonic stimulation method comprising at least one of an ultrasonic stimulation intensity, an ultrasonic stimulation time, the number of ultrasonic stimuli, and a period of the ultrasonic stimulation, and a relative coordinate value of a specific part of the brain to which the ultrasonic stimulation method is to be applied A sequence database in which sequence data are stored; A helmet-type low intensity ultrasound focusing stimulator including a transducer for generating ultrasound and a support mounted to the head of the patient and supporting the transducer so as to be movable on the head of the patient; Sequence control means for selecting any one of the sequence data to control the position of the transducer in accordance with the relative coordinates and stimulation method corresponding to the sequence data stored in the sequence database and to control the operation of the transducer at the position It includes;
  • the sequence database may further include sequence data formed by a combination of sets including the ultrasonic stimulation method and the relative coordinate value.
  • sequence data may be stored in the sequence database corresponding to a specific therapy including any one of alleviating and treating a specific disease, alleviating and treating a particular pain.
  • sequence control means receives data about a specific treatment from the outside, inquires sequence data corresponding to the specific treatment from the sequence database, and controls the position and operation of the transducer according to the inquired sequence data. Can be.
  • the image data of the head of the patient is received from an external device that performs any one of CT, MRI, and fMRI methods, and matched with a standard three-dimensional relative coordinate value stored in the brain map database.
  • sequence control means may control the position of the transducer using the relative coordinate value converted to correspond to the head of the patient by the matching means.
  • the helmet-type low-intensity ultrasound focused stimulation system includes a transducer for generating an ultrasound and a support mounted to the head of the patient, the support for supporting the transducer to be moved on the head of the patient Helmet type low intensity ultrasonic focusing stimulator; Position setting means for setting initial coordinates of the transducer; Position control is performed based on the initial coordinates of the transducer, and control is performed according to the ultrasonic actuation method including at least one of stimulus intensity, stimulation time, number of stimuli, and stimulation period of the ultrasonic wave generated by the transducer.
  • Sequence control means At least one optical camera fixed to the helmet type low intensity ultrasonic focusing stimulation apparatus and configured to photograph a third marker attached to the head of the patient; And position correction means for acquiring position change information of the helmet-type low intensity ultrasound focusing stimulator for the head of the patient based on the position change of the third marker on the image photographed by the optical camera.
  • the brain map database for storing the three-dimensional relative coordinate data for each part of the standard human head including the brain; And matching means for receiving image data of the head of the patient from an external device that performs any one of CT, MRI, and fMRI, and matching the 3D relative coordinate values of a standard human head stored in the brain map database.
  • the position setting means may set initial coordinates of the transducer by linking a coordinate system of the matched image data of the head of the patient with a coordinate system for the control region of the transducer.
  • the matching means receives image data of the head of the patient attached with a plurality of first markers detectable by the selected photographing method from the external device, and the optical camera is a second marker provided at a position of the first marker.
  • the photographing unit may associate the coordinate system of the matched image data of the head of the patient with the coordinate system for the control region of the transducer based on the positions of the first marker and the second marker.
  • the position correction means calculates the movement distance according to the positional change of any one marker selected as the reference marker among the third markers between specific frames of the image photographed by the optical camera, and the other agent not selected as the reference marker.
  • An angle rotated about the reference marker may be calculated from at least one of three markers.
  • the position correction means transmits the calculated movement distance of the reference marker and the rotation angle around the reference marker to the positioning means, and the positioning means is based on the movement distance and the reference marker of the transmitted reference marker
  • the initial coordinates of the transducer may be reset by reflecting one rotation angle.
  • the position correction means transmits the calculated movement distance of the reference marker and the rotation angle around the reference marker to the sequence control means, the sequence control means of the position control of the transducer of the transmitted reference marker It can reflect the moving distance and the rotation angle around the reference marker.
  • the second marker and the third marker may be light reflective.
  • the first marker may be attached to the crown, forehead, and the back of the head adjacent to the patient, respectively.
  • the second marker may also be attached to at least the forehead and the occipital side adjacent to the ear, respectively.
  • the second marker may be attached on the first marker after taking an image by the external device.
  • the third marker may include a marker selected from two or more of the second markers.
  • a precise position control of the transducer is possible by introducing a structure using a polar coordinate system or a spherical coordinate system similar to the position of the transducer in a focused stimulation apparatus using ultrasonic waves, which is a non-invasive method.
  • the present invention can be worn directly on the head of the patient, or attached to the transducer to provide a compact size delivery unit and the like moving with the transducer, the desired part without intervening air during the irradiation of ultrasound Precise delivery is possible.
  • the ultrasonic focused stimulation is easily managed by managing the stimulation position and the ultrasonic stimulation method of the ultrasonic wave including the depth as a single sequence and automatically applying the same to a patient in a plurality of such sequences. It is possible.
  • the ultrasound stimulation of the patient can be easily performed by allowing the ultrasound stimulation sequence to be automatically performed according to the lesion.
  • the helmet-type low-intensity ultrasound focused stimulation device even when the patient moves while wearing or an external force acts on the helmet-type low-intensity ultrasound focused stimulation device, even if the patient's wearing state changes slightly, this can be precisely irradiated by tracking and reflecting it in the position control of the transducer. Do.
  • an image such as CT, MRI and fMRI provided from an external device is matched to the head relative coordinates of the standard human body has the effect of enabling the precise irradiation of ultrasound reflecting the characteristics of the individual.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a helmet-type low intensity ultrasound focusing stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view showing a state of the helmet-type low-intensity ultrasound focusing stimulation apparatus according to an embodiment.
  • FIG 3 is a side view showing a state of the helmet-type low-intensity ultrasonic focusing stimulation apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a partial cutaway perspective view showing a state in which a portion of the helmet-type low-intensity ultrasound focusing stimulation apparatus according to an embodiment is cut out.
  • FIG. 5 is a longitudinal cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional view for explaining the ultrasonic module.
  • FIG. 7 is a side view illustrating a state of the helmet type low intensity ultrasonic focusing stimulator of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a perspective view illustrating a longitudinal position control of the helmet-type low intensity ultrasound focusing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating a lateral position control of the helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a distance control view of an ultrasonic module according to an embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a distance control of the ultrasound module, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 12 is a perspective view showing the appearance of a helmet-type low-intensity ultrasonic focusing stimulator equipped with an ultrasonic module according to another embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating an ultrasonic module according to the exemplary embodiment of FIG. 12.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating a helmet type low intensity ultrasound focused stimulation system according to an exemplary embodiment.
  • 15 and 16 are schematic diagrams illustrating an attachment position of a first marker according to an embodiment.
  • 17 is a schematic view showing a state of goggles with a third marker attached thereto.
  • FIG. 18 is a schematic view illustrating a patient wearing the goggles of FIG. 17.
  • 19 and 20 are schematic views illustrating a state in which the front and side third markers are photographed.
  • 21 and 22 are schematic diagrams illustrating an example of a continuous frame in which a third marker is photographed.
  • Helmet type low intensity ultrasonic focusing apparatus is formed in an arc shape, the first guide portion provided in the longitudinal direction; A second guide portion formed in an arc shape and connected in a lateral direction to be orthogonal to the first guide portion; An ultrasonic module connected to the second guide part and including a transducer configured to generate ultrasonic waves traveling inwardly; And a support part which is worn on the head of the user, the first guide part is fixed and both ends of the second guide part are rotatably fixed.
  • the second guide part has a point guided along the first guide part. Rotating in the longitudinal direction, the transducer is movable transversely along the second guide portion.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a state of the helmet-type low-intensity ultrasonic focusing stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a front view showing the state of the helmet-type low-intensity ultrasonic focusing apparatus according to an embodiment
  • 3 is a side view showing the appearance of a helmet-type low-intensity ultrasound focusing apparatus according to an embodiment.
  • Figure 4 is a partial cutaway perspective view showing a part of the helmet type low-intensity ultrasonic focusing stimulation apparatus according to an embodiment
  • Figure 5 is a longitudinal cross-sectional view taken along the line AA of Figure 1
  • Figure 6 is an ultrasonic module It is a longitudinal cross-sectional view for demonstrating this.
  • the helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus 100 includes a support 10, a delivery unit 60, a first guide 20, a second guide 30, and an ultrasound module 40. Include.
  • the support 10 again includes a support body 11, a longitudinal extension arm 13 and a lateral extension arm 15.
  • the support body 11 is formed in a circular band shape and mounted to the head of the human body. At this time, the rear side of the human head may be formed in a shape bent downward to secure the ultrasonic irradiation area of the back of the head.
  • longitudinally extending arms 13 extend radially, respectively.
  • both sides of the support body 11 are radially extended in the lateral extension arm 15, respectively.
  • the first guide part 20 has a first guide part body 21.
  • the first guide part body 21 is formed in an arc shape, and both ends are fixed to the end side of the longitudinal extension arm 13 described above.
  • One side of the first guide part body 21 is formed with a first cutout 211 cut along the longitudinal direction.
  • the second guide part 30 has a second guide part body 31.
  • the second guide part body 31 is formed in an arc shape, and both ends thereof are rotatably fixed to the end side of the lateral extension arm 15 described above. That is, the second guide part 30 rotates in the longitudinal direction, which is the longitudinal direction of the first guide part 20, about the rotation shaft 151.
  • One side of the second guide body 31 is formed with a guide groove 311 along the longitudinal direction.
  • An extension part 33 is formed at the central side of the upper surface of the second guide part 30.
  • the extension part 33 is formed in a shape protruding upward from the upper surface of the second guide part 30, and is vertically guided in a state connected to the first guide part 20 to terminate the second guide part 30. Rotate in the direction.
  • an inner space 23 is formed inside the first guide part body 21.
  • the inner space portion 23 is formed in the shape of the longitudinal section in the H shape. Both side bottom surfaces of the inner space portion 23 are formed with a guide rail 231 having a step difference lower than that of the central portion, and a rack gear 233 is formed at the center portion of the guide rail 231.
  • a first motor (not shown) is provided inside the extension part 33, and the first rotating shaft 331 extending from the first motor has the above-described inner space part (1) through the first cutout 211. 23) flows into.
  • the first rotation shaft 331 is connected to the first pinion gear 39.
  • the first pinion gear 39 has a cylindrical wheel 391 formed on both sides to move while rotating along the above-described guide rail 231, the radius of the wheel 391 is smaller than the wheel 391 in the center portion And a gear portion 393 formed on the outer circumferential surface thereof. The gear 393 moves while rotating in engagement with the rack gear 233 of the inner space 23.
  • the inner structure of the second guide portion 30 is also the same as the inner structure of the first guide portion 20.
  • the second guide part 30 is different in that the above-described guide groove 311 is further formed on the other side of the surface where the cutout is formed.
  • the guide groove 311 functions to improve structural stability such that the ultrasonic module 40 is sufficiently supported and movable.
  • a second pinion gear 49 is also provided inside the second guide part 30.
  • the second pinion gear 49 is connected to the second motor 432 and the rotating shaft 431 provided in the fixing portion 43, and rotates together as the second motor 432 rotates. In this way, the second pinion gear 49 moves along the longitudinal direction of the second guide part 30, that is, in the transverse direction, in the same manner as the first pinion gear 39.
  • the fixing part 43, the distance adjusting part 45, and the transducer 47 are collectively referred to as an ultrasonic module.
  • the second guide part 30 has guide grooves 313 formed on the other side of the fixing part 43.
  • a third rack gear 433 extending downwardly is formed at the lower end of the fixing part 43.
  • a fixing part extension arm 435 extending from the top of the third rack gear 433 toward the second guide part 30 is formed, and the fixing part extension arm 435 is provided at the lower part of the second guide part 30.
  • Protruding portion 4331 is formed to extend so as to be received in the guide groove 313 described above. By moving the protrusion 4431 in a state accommodated in the guide groove 313, the structural stability of the fixing portion 43 may be improved.
  • the distance adjusting part 45 includes a third pinion gear 451 and a third motor (not shown) connected to the third pinion gear 451 by a rotation shaft.
  • the third motor rotates
  • the third pinion gear 451 rotates
  • the distance adjusting part 45 moves up and down along the third rack gear 433.
  • the helmet-type low-intensity ultrasonic focusing apparatus according to the present embodiment is moved inward or outward.
  • the transducer 47 converts electricity into vibration energy to generate ultrasonic waves.
  • the transducer 47 advances the ultrasonic waves downward in the drawing, that is, in the inner direction of the helmet type low intensity ultrasonic focusing stimulation apparatus according to the present embodiment.
  • the transducer 47 is fixed to the above-described distance adjuster 45 to move together in the direction in which the distance adjuster 45 moves.
  • FIG. 7 is a side view illustrating the helmet type low intensity ultrasonic focusing apparatus of FIG. 6, and FIG. 8 is a perspective view illustrating the longitudinal position control of the helmet type low intensity ultrasonic focusing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a distance control of an ultrasonic module according to an embodiment
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a distance control of an ultrasonic module according to an embodiment.
  • the extension 33 is first used to first move the ultrasound module 40 to a specific distance from a specific location, for example, a specific latitude, a specific longitude and a center. Control to move in the longitudinal direction along the guide portion (20). At this time, the ultrasonic module 40 is also moved to the longitudinal direction in a state fixed to the second guide portion 30, and is positioned on a specific latitude.
  • the ultrasonic module 40 is moved laterally along the second guide part 30.
  • the ultrasonic module 40 moves to a specific longitude position to be controlled while moving along the specific latitude phase described above.
  • the ultrasonic module 40 is controlled in the manner described above to adjust the height of the transducer 47, that is, the distance from the center.
  • the transducer 47 descends to contact the transfer unit 60. Since the ultrasonic wave has a characteristic of reflecting when it comes into contact with the air, the ultrasonic wave must be prevented from interfering with the air. For this reason, the transducer 47 is in close contact with the delivery unit 60.
  • the ultrasonic waves generated from the transducer 47 are transmitted to the head of the human body through the delivery unit 60 and the media material inside the delivery unit 60, for example, degas water.
  • the transmission unit 60 may be formed of a synthetic resin material such as polyethylene.
  • FIGS. 12 and 13 are perspective views showing the appearance of a helmet-type low-intensity ultrasonic focusing stimulation apparatus equipped with an ultrasonic module according to another embodiment
  • FIG. 13 is a sectional view showing the ultrasonic module according to the embodiment of FIG. 12.
  • the helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus according to the present embodiment is different from the above-described embodiment in terms of the configuration of the transmission unit 60a. That is, in the case of the transmission unit described above, if the method is directly worn on the head of the human body, the transmission unit 60a according to the present embodiment has a difference in that it is attached to the transducer 47 and moves together.
  • the transmission part in the above-described embodiment in the state in which the support 10 is worn on the head of the human body is not worn.
  • the transmission unit 60a according to the present embodiment is attached to the lower end of the transducer 47.
  • the transmission unit 60a may be fixed to the lower end of the transducer 47 using the coupler 471.
  • the transfer unit 60a moves together as the position of the transducer 47 moves, and then descends together when the transducer 47 descends to contact the head of the human body.
  • the delivery unit 60a stores a medium such as degas water in the same manner as described above.
  • the ultrasonic waves generated from the transducer 47 travel to the head of the human body through the delivery unit 60a and the mediator in the delivery unit 60a.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating a helmet type low intensity ultrasound focused stimulation system according to an exemplary embodiment.
  • the database 700 includes a brainmap database 710 and a sequence database 720.
  • the brain map database 710 stores three-dimensional relative coordinate values of parts of a standard human head including the brain.
  • the brain map database 710 may store relative coordinate values for each part based on a specific position in the head shape of the human body determined as a standard.
  • the sequence database 720 includes an ultrasonic stimulation method and a relative coordinate value of a specific part of the brain to which the ultrasonic stimulation method is to be applied.
  • the ultrasonic stimulation method may include the intensity of the ultrasonic wave, the ultrasonic stimulation time, the number of ultrasonic stimuli, and the cycle of the ultrasonic stimulus.
  • sequence data may correspond to a plurality of combinations of the sets as well as the relative coordinate value sets for the ultrasonic stimulation method and the application portion.
  • the sequence data may be stored in a format corresponding to a specific treatment such as alleviation and treatment of a specific disease, alleviation and treatment of a specific pain.
  • sequence data stored in the sequence database is subjected to three times by irradiating ultrasonic waves of the first intensity to the first position of the brain for about 3 seconds and putting a 1 second pause to treat the hand movement phenomenon.
  • Two times of irradiation with the second intensity ultrasound at the second position for about 2 seconds and a 2 second rest period can be stored as a series of treatment sequences.
  • the controller 800 includes a matching means 810, a sequence control means 820, a position correction means 830, and a position setting means 840.
  • the matching unit 810 receives image data of a specific patient from medical imaging equipment such as CT, MRI, and fMRI and matches the head relative coordinate values of the standard human body stored in the brain map database 710. At this time, the matching means 800 receives a patient image in a state where a first marker attached to the matching means 800 can be detected by medical imaging equipment such as CT, MRI, and fMRI.
  • the brain structure of the human being varies in size, shape, etc. for each individual, reliability is lowered when ultrasound is irradiated using the relative coordinates of the standard human body. Therefore, by matching the head relative coordinate values of the standard human body stored in the brain map database 710 with the image of the head of a particular patient taken from medical imaging equipment such as CT, MRI and fMRI to calculate the relative coordinate values optimized for the individual do.
  • medical imaging equipment such as CT, MRI and fMRI
  • the sequence control means 820 selects any one of the sequence data and controls the position of the transducer described above according to the relative coordinates and the stimulus method corresponding to the sequence data stored in the sequence database and operates the transducer at the position. To control. At this time, any one of the sequence data may be selected in various ways. For example, if an identification number of a specific patient is inputted, the patient's medical records can be queried to automatically select specific sequence data, or a specific sequence can be directly selected according to a manager's operation.
  • the sequence control means 820 is a transformer through the control of the position control unit 300, such as the first motor 332, the second motor 432, and the third motor 452 of the helmet-type low-intensity ultrasonic focusing stimulator described above.
  • the position of the producer 47 is controlled.
  • the position correcting means 830 obtains position change information of the helmet type low intensity ultrasound focusing stimulator for the head of the patient based on the position change of the third marker on the image photographed by the optical camera 900.
  • the change of the position of the helmet type low intensity ultrasound focused stimulation device relative to the head of the patient means that the helmet worn by the patient is twisted due to the movement of the patient or the action of external force.
  • the helmet is twisted, a problem arises in that the accuracy is lowered by changing the initial position of the transducer 47. Meanwhile, a method of obtaining the third marker and the position change information will be described in detail with reference to the accompanying drawings below.
  • the position setting means 840 sets initial coordinates of the transducer 47.
  • the coordinate system formed by the relative coordinates of the brain map database 710 should be associated with a coordinate system necessary for controlling the helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus around a specific position. That is, when a specific part of the patient's brain needs to be stimulated, the initial position of the transducer should be set while the patient wears a helmet to link the initial position to a specific position in the brain coordinate system of the patient.
  • the optical camera 900 photographs the second marker and the third marker attached to the head of the patient while being fixed to the helmet type low intensity ultrasound focused stimulation device.
  • the helmet type low intensity ultrasound focused stimulation system described above is merely a name for distinguishing the helmet type low intensity ultrasound focused stimulation apparatus corresponding to a mechanical configuration, and is not intended to distinguish a physical configuration.
  • the database 700 and the controller 800 may be integrally formed with the helmet type low intensity ultrasound focusing stimulation device, or may be implemented in a separate device.
  • FIGS. 15 and 16 are schematic diagrams illustrating an attachment position of a first marker
  • FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a state of goggles to which a third marker is attached.
  • FIG. 18 is a schematic view showing the patient wearing the goggles of FIG. 17,
  • FIGS. 19 and 20 are schematic views showing the front and side of the third marker is photographed, and
  • FIGS. 21 and 22 are the third markers. It is a schematic diagram showing an example of a continuous frame photographed.
  • the second marker M2 may be formed of a light reflective material reflecting light used by a corresponding optical camera.
  • the second marker M2 may be formed of a material that reflects infrared rays so that the infrared camera can detect the infrared rays emitted from the infrared camera.
  • markers used for motion capture, etc. use a spherical marker to allow uniform reflection in any direction.
  • a uniform curved surface such as a hemispherical shape or a semi-cylindrical shape in that the position variation between the optical camera and the marker is not large. Any marker can be used if it is a projecting shape.
  • a plurality of second markers M2 may be provided on the forehead of the patient as shown in FIG. 15, and may be attached to the back of both ears, that is, the rear head side adjacent to the ear, as shown in FIG. 16.
  • the second marker (M2) should be attached to the position of the first marker that was attached when the head image of the patient using the medical equipment such as CT, MRI and fMRI described above.
  • the first marker should also be attached at the position including the attachment position of the second marker M2 shown in FIGS. 15 and 16. Since the first marker is preferably attached to the parietal, the forehead, and the occipital region adjacent to the patient, the second marker may also be attached to the parietal, the forehead, the occipital region adjacent to the ear, etc. according to the position of the first marker. Since the photographing by the optical camera according to the present embodiment should be easy, it is preferable that the crown is excluded.
  • the coordinates of the matched brain of the patient and the coordinate system for controlling the transducer should be linked to each other based on a specific point.
  • the first marker and the second marker serve as a specific point for linking the two coordinate systems.
  • the third marker is used for the purpose of position correction.
  • the second marker described above may be used.
  • a separate marker attached to the patient may be used as the third marker, and the markers M3-1 and M3-2 attached on the goggles 80 worn by the patient as shown in FIG. 17. It is also possible to use.
  • the third markers M3-1 and M3-2 newly attached together with the second marker M2 may be used together for the purpose of position correction.
  • the optical cameras 900-1 and 900-2 may be attached to the front and both sides of the support 10 as shown in FIGS. 19 and 20.
  • the front optical camera 900-1 may photograph the third marker M3 attached on the goggles 80 or the second marker attached to the forehead of the patient.
  • the optical camera 900-2 on both sides may photograph the second marker attached to the back of the head adjacent to the patient's ear.
  • At least two markers should be used as the third marker.
  • One of the third markers M3-1 is used as a reference marker for calculating a moving distance of a specific point, and the other third markers M3-2 are used to calculate a rotation angle around the reference marker. Is used.
  • the position correction means continuously photographs the third marker to detect the movement of the third marker, thereby correcting the error due to the twist of the helmet type low intensity ultrasound focusing stimulator worn by the patient.
  • the third marker determines whether there is a change in position of the third marker between frames continuously photographed, and when there is a change, the reference marker M3-1 among the third markers.
  • the above-described position correction means transmits the calculated movement distance of the reference marker and the rotation angle around the reference marker to the position setting means to reset initial coordinates of the transducer, or the calculated movement distance and reference marker of the reference marker. By transmitting a rotation angle around the sequence control means to reflect the error calculated during the position control of the transducer.

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Abstract

본 발명에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치는 호형으로 형성되고, 종방향으로 구비되는 제1 가이드부; 호형으로 형성되고, 상기 제1 가이드부와 직교하도록 횡방향으로 연결되는 제2 가이드부; 상기 제2 가이드부에 연결되고, 내측방향으로 진행하는 초음파를 생성하는 트랜스 듀서를 포함하는 초음파 모듈; 및 이용자의 두부에 착용되고, 상기 제1 가이드부가 고정되며, 상기 제2 가이드부의 양단부가 회동가능하도록 고정되는 지지부;를 포함하고, 상기 제2 가이드부는 일 지점이 상기 제1 가이드부를 따라 가이드되어 종방향으로 회동하고, 상기 트랜스 듀서는 상기 제2 가이드부를 따라 횡방향으로 이동가능하다.

Description

헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치 및 시스템
본 발명은 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 집속 초음파를 이용하여 이용자의 두부(頭部)에 자극을 주는 장치에 관한 것이다.
뇌기능을 조절하기 위해서는 약물을 통한 뇌세포 활성화 방식, 탐침을 이용한 전기적 자극 방식 및 경두개 자기자극(Transcranial magnetic stimulation)방식 등을 들 수 있다.
그러나 약물을 통한 뇌세포 활성화 방식의 경우 약물로는 원하는 특정부위만을 조절하는 것이 불가능한 문제가 있으며, 탐침을 이용한 전기적 자극의 경우 뇌수술에 사용되는 뇌파도(Electrocorticogram)나 뇌심부 자극술(Deep brain stimulation: DBS)로 뇌의 특정위치에 탐침을 이식 또는 삽입하여 전기자극을 주어 뇌의 기능을 일시적으로나 영구적으로 변환시키는 것이 가능하나 침습적 방식에 따른 위험성이 뒤 따른다. 또한 경두개 자기자극 방식은 뇌기능을 조절하는 비침습식인 방식으로서 두개골 외부에서 강한 자기장을 발생시켜 뇌피질에 유도전류를 흐르게 하여 뇌기능을 조정하는 방식이나, 이러한 경두개 자기자극장치는 비침습적으로 자극되는 뇌피질의 지역이 광범위(2㎝ ~ 3㎝ 이상)할 뿐 아니라, 두개골 및 1㎝ ~ 2㎝ 깊이의 뇌피질 표면에만 자극이 가능하고 더 깊은 뇌 속에 위치하는 지역에서는 자기장의 크기가 급격히 감소하여 정밀한 조절이 힘든 문제점이 있었다.
본 발명은 비침습적인 방법인 초음파를 이용한 집속 자극장치에서 트랜스 듀서의 정밀한 위치제어가 가능한 구조를 제공한다.
또한 본 발명은 초음파의 전달을 용이하게 하는 구조를 구비한 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치를 제공한다.
또한 본 발명은 깊이를 포함하는 초음파의 자극 위치 및 초음파 자극방법을 하나의 시퀀스로 관리하여 용이하게 초음파 집속 자극가 가능한 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 병변에 따라 환자에 대한 초음파 자극 시퀀스가 자동적으로 수행될 수 있는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 환자의 착용 상태가 다소 변하는 경우에도 이를 트래킹하여 트랜스 듀서의 위치제어에 반영함으로써 정밀한 초음파의 조사가 가능한 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 외부 장치로부터 제공되는 MRI 영상 등을 이용하여 정밀한 초음파의 조사가 가능한 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치는 호형으로 형성되고, 종방향으로 구비되는 제1 가이드부; 호형으로 형성되고, 상기 제1 가이드부와 직교하도록 횡방향으로 연결되는 제2 가이드부; 상기 제2 가이드부에 연결되고, 내측방향으로 진행하는 초음파를 생성하는 트랜스 듀서를 포함하는 초음파 모듈; 및 이용자의 두부에 착용되고, 상기 제1 가이드부가 고정되며, 상기 제2 가이드부의 양단부가 회동가능하도록 고정되는 지지부;를 포함하고, 상기 제2 가이드부는 일 지점이 상기 제1 가이드부를 따라 가이드되어 종방향으로 회동하고, 상기 트랜스 듀서는 상기 제2 가이드부를 따라 횡방향으로 이동가능하다.
또한 상기 초음파 모듈은 상기 트랜스듀서를 상기 초음파의 진행방향측 또는 역방향으로 이동시키는 거리 조절부를 포함할 수 있다.
또한 상기 제1 가이드부에는 길이방향을 따라 제1 랙기어가 형성되고, 상기 제2 가이드부는 상기 제1 랙기어에 대응하는 제1 피니언을 구비할 수 있다.
또한 상기 제2 가이드부는 상향 돌출되어 상기 제1 피니언을 구동하는 제1 모터를 내측에 구비하는 연장부를 포함할 수 있다.
또한 상기 제2 가이드부에는 길이방향을 따라 제2 랙기어가 형성되고, 상기 초음파 모듈은 상기 제2 랙기어에 대응하는 제2 피니언을 포함할 수 있다.
또한 상기 초음파 모듈은 상기 제2 피니언을 구동하는 제2 모터를 내측에 포함하는 고정부를 포함할 수 있다.
또한 상기 거리 조절부는, 상기 고정부로부터 내측방향으로 형성되는 제3 랙기어; 상기 제3 랙기어에 대응하여 내측 방향 또는 외측방향으로 이동하여 상기 트랜스 듀서의 방사상 거리를 조절하는 제3 피니언; 및 상기 제3 피니언을 구동하는 제3 모터;를 포함할 수 있다.
또한 내측에 초음파 매개물질을 저장하고, 상기 이용자의 두부와 상기 트랜스 듀서의 사이에 개재되어 초음파 전달을 매개하는 전달부;를 포함할 수 있다.
또한 상기 전달부는 상기 트랜서 듀서의 하단에 고정될 수 있다.
또한 상기 전달부는 합성수지 재질로 형성될 수 있다.
또한 상기 매개물질은 디 가스 워터일 수 있다.
다른 한편, 본 발명에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템은 뇌를 포함하는 표준 인체 두부의 부분별 3차원 상대좌표 값이 저장되는 브레인 맵 데이터 베이스; 초음파 자극의 세기, 초음파 자극 시간, 초음파 자극의 회수 및 초음파 자극의 주기 중 적어도 어느 하나를 포함하는 초음파 자극방법과 상기 초음파 자극방법이 적용될 뇌의 특정 부분의 상대좌표 값을 포함하는 자극 제어와 관련된 시퀀스 데이터들이 저장되는 시퀀스 데이터베이스; 초음파를 생성하는 트랜스 듀서와, 환자의 두부에 장착되고, 상기 트랜스 듀서가 상기 환자의 두부 상에서 위치이동이 가능하도록 지지하는 지지부를 포함하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치; 상기 시퀀스 데이터들 중 어느 하나를 선택하여 상기 시퀀스 데이터베이스에 저장된 해당 시퀀스 데이터에 대응하는 상대좌표 및 자극방법에 따라 상기 트랜스 듀서의 위치를 제어하고 해당 위치에서 상기 트랜스 듀서의 작동을 제어하는 시퀀스 제어수단;을 포함한다.
또한 상기 시퀀스 데이터베이스에는 상기 초음파 자극방법과 상기 상대좌표값을 포함하는 세트들의 조합으로 형성되는 시퀀스 데이터들을 더 포함할 수 있다.
또한 상기 시퀀스 데이터들은 특정 질병의 완화와 치료, 특정 통증의 완화와 치료 중 어느 하나를 포함하는 특정 치료법에 대응하여 상기 시퀀스 데이터베이스에 저장될 수 있다.
또한 상기 시퀀스 제어수단은 외부로부터 특정 치료법에 대한 데이터를 전송받고, 상기 특정 치료법에 대응하는 시퀀스 데이터를 상기 시퀀스 데이터베이스로부터 조회하며, 상기 조회된 시퀀스 데이터에 따라 상기 트랜스 듀서의 위치 및 작동을 제어할 수 있다.
또한 CT, MRI 및 fMRI 중 선택된 어느 하나의 촬영방법을 수행하는 외부 장치로부터 상기 환자의 두부의 영상 데이터를 전송받아 상기 브레인 맵 데이터 베이스에 저장된 표준 3차원 상대좌표 값과 매칭시켜 표준 인체 두부의 좌표값을 상기 환자의 두부에 대응하는 좌표값으로 변환시키는 매칭 수단을 포함할 수 있다.
또한 상기 시퀀스 제어수단은 상기 매칭 수단에 의하여 상기 환자의 두부에 대응하도록 변환된 상대좌표값을 이용하여 상기 트랜스 듀서의 위치를 제어할 수 있다.
다른 한편, 본 발명에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극시스템은 초음파를 생성하는 트랜스 듀서와, 환자의 두부에 장착되고, 상기 트랜스 듀서가 상기 환자의 두부 상에서 위치이동이 가능하도록 지지하는 지지부를 포함하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치; 상기 트랜스 듀서의 초기 좌표를 설정하는 위치 설정수단; 상기 트랜스 듀서의 초기 좌표를 기준으로 위치제어를 수행하고, 상기 트랜스 듀서에 의하여 생성되는 초음파의 자극 세기, 자극 시간, 자극 회수 및 자극 주기 중 적어도 어느 하나를 포함하는 초음파 작극 방법에 따른 제어를 수행하는 시퀀스 제어수단; 상기 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치에 고정되고, 상기 환자의 두부에 부착된 제3 마커를 촬영하는 적어도 하나 이상의 광학 카메라; 및 상기 광학 카메라에 의하여 촬영된 이미지 상의 상기 제3 마커의 위치 변화를 기반으로 상기 환자의 두부에 대한 상기 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 위치 변경 정보를 획득하는 위치 보정수단;을 포함한다.
또한 뇌를 포함하는 표준 인체 두부의 부분별 3차원 상대좌표 데이터가 저장되는 브레인 맵 데이터 베이스; 및 CT, MRI 및 fMRI 중 선택된 어느 하나의 촬영방법을 수행하는 외부 장치로부터 상기 환자 두부의 영상 데이터를 전송받아 상기 브레인 맵 데이터 베이스에 저장된 표준 인체 두부의 3차원 상대좌표 값과 매칭시키는 매칭 수단;을 포함하고, 상기 위치 설정수단은 상기 매칭된 환자 두부의 영상 데이터의 좌표계와 상기 트랜스 듀서의 제어영역을 위한 좌표계를 연계하여 상기 트랜스 듀서의 초기 좌표를 설정할 수 있다.
또한 상기 매칭 수단은 상기 외부 장치로부터 상기 선택된 촬영방법에 의하여 감지가능한 제1 마커 복수개를 부착한 상기 환자 두부의 영상 데이터를 전송받고, 상기 광학 카메라는 상기 제1 마커의 위치에 구비되는 제2 마커를 촬영하고, 상기 위치 설정수단은 상기 제1 마커 및 상기 제2 마커의 위치를 기준으로 상기 매칭된 환자 두부의 영상 데이터의 좌표계와 상기 트랜스 듀서의 제어영역을 위한 좌표계를 연계할 수 있다.
또한 상기 위치 보정수단은 상기 광학 카메라에 의하여 촬영된 영상의 특정 프레임 간에 상기 제3 마커 중 기준마커로 선정된 어느 한 마커의 위치 변동에 따른 이동 거리를 산출하고, 기준마커로 선정되지 않은 다른 제3 마커 중 적어도 어느 하나 이상의 마커로부터 상기 기준마커를 중심으로 회전한 각도를 산출할 수 있다.
또한 상기 위치 보정수단은 상기 산출된 기준마커의 이동 거리 및 기준마커를 중심으로 한 회전 각도를 상기 위치 설정수단에 전송하고, 상기 위치 설정수단은 전송된 기준마커의 이동 거리 및 기준마커를 중심으로 한 회전 각도를 반영하여 상기 트랜스 듀서의 초기 좌표를 재설정할 수 있다.
또한 상기 위치 보정수단은 상기 산출된 기준마커의 이동 거리 및 기준마커를 중심으로 한 회전 각도를 상기 시퀀스 제어수단에 전송하고, 상기 시퀀스 제어수단은 상기 트랜스 듀서의 위치 제어 시 상기 전송된 기준마커의 이동 거리 및 기준마커를 중심으로 한 회전 각도를 반영할 수 있다.
또한 상기 제2 마커 및 상기 제3 마커는 광반사성일 수 있다.
또한 상기 제1 마커는 상기 환자의 정수리, 이마, 귀에 인접한 후두부에 각각 부착될 수 있다.
또한 상기 제2 마커는 적어도 상기 이마 및 상기 귀에 인접한 후두부 측에 각각 부착될 수 있다.
또한 상기 제2 마커는 상기 외부장치에 의한 영상촬영 후 상기 제1 마커 상에 부착될 수 있다.
또한 상기 제3 마커는 상기 제2 마커에서 둘 이상 선정되는 마커를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 비침습적인 방법인 초음파를 이용한 집속 자극장치에서 트랜스 듀서의 위치를 극좌표계 또는 그와 유사한 구면 좌표계를 이용한 구조를 도입함으로써 트랜스 듀서의 정밀한 위치제어가 가능하다.
또한 본 발명에 따르면 환자의 두부에 직접 착용이 가능하거나, 트랜스 듀서에 부착되어 트랜스 듀서와 함께 이동하는 컴팩트한 사이즈의 전달부 등을 제공함으로써 초음파의 조사 시에 공기가 개재됨이 없이 목적하는 부분까지 정밀하게 전달이 가능하다.
또한 본 발명에 따르면 깊이를 포함하는 초음파의 자극 위치 및 초음파 자극방법을 하나의 시퀀스로 관리하고 또한 이러한 시퀀스 등이 복수개로 조합된 상태로 환자에게 자동적으로 적용이 가능하도록 함으로써 용이하게 초음파 집속 자극이 가능하다.
또한 본 발명에 따르면 병변에 따라 환자에 대한 초음파 자극 시퀀스가 자동적으로 수행될 수 있도록 함으로써 용이하게 환자에 대한 초음파 자극이 수행될 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 착용 중에 환자가 움직이거나 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치에 외력이 작용하여 환자의 착용 상태가 다소 변하는 경우에도 이를 트래킹하여 트랜스 듀서의 위치제어에 반영함으로써 정밀한 초음파의 조사가 가능하다.
또한 본 발명에 따르면 외부 장치로부터 제공되는 CT, MRI 및 fMRI 등의 영상 등을 제공받아 표준 인체의 두부 상대좌표에 매칭함으로써 개개인의 특성을 반영하여 정밀한 초음파의 조사가 가능하도록 하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면 매칭된 개인의 뇌구조에 대한 좌표와 트랜스 듀서의 제어를 위한 공간의 좌표계를 연계함으로써 정밀한 초음파의 조사가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 정면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 측면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 일부를 절개한 모습을 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 5는 도 1의 A-A선을 잘라본 종단면도이다.
도 6은 초음파 모듈을 설명하기 위한 종단면도이다.
도 7은 도 6의 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 측면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 종방향 위치 제어 모습을 나타내는 사시도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 횡방향 위치 제어 모습을 나타내는 사시도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 초음파 모듈의 거리 제어 모습을 나타내는 개략도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 초음파 모듈의 거리 제어 모습을 나타내는 사디도이다.
도 12는 다른 실시예에 따른 초음파 모듈이 구비된 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 13은 도 12의 실시예에 따른 초음파 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템의 모습을 나타내는 블록도이다.
도 15 및 도 16은 일 실시예 따른 제1 마커의 부착 위치를 나타내는 개략도이다.
도 17은 제3 마커가 부착된 고글의 모습을 나타내는 개략도이다.
도 18은 도 17의 고글을 환자가 착용한 모습을 나타내는 개략도이다.
도 19 및 도 20은 정면 및 측면의 제3 마커가 촬영되는 모습을 나타내는 개략도이다.
도 21 및 도 22는 제3 마커를 촬영한 연속 프레임의 일 예를 나타내는 개락도이다.
본 발명에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치는 호형으로 형성되고, 종방향으로 구비되는 제1 가이드부; 호형으로 형성되고, 상기 제1 가이드부와 직교하도록 횡방향으로 연결되는 제2 가이드부; 상기 제2 가이드부에 연결되고, 내측방향으로 진행하는 초음파를 생성하는 트랜스 듀서를 포함하는 초음파 모듈; 및 이용자의 두부에 착용되고, 상기 제1 가이드부가 고정되며, 상기 제2 가이드부의 양단부가 회동가능하도록 고정되는 지지부;를 포함하고, 상기 제2 가이드부는 일 지점이 상기 제1 가이드부를 따라 가이드되어 종방향으로 회동하고, 상기 트랜스 듀서는 상기 제2 가이드부를 따라 횡방향으로 이동가능하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 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.
도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 사시도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 정면도이며, 도 3은 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 측면도이다. 또한 도 4는 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 일부를 절개한 모습을 나타내는 부분 절개 사시도이고, 도 5는 도 1의 A-A선을 잘라본 종단면도이며, 도 6은 초음파 모듈을 설명하기 위한 종단면도이다.
본 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치(100)는 지지부(10), 전달부(60), 제1 가이드부(20), 제2 가이드부(30) 및 초음파 모듈(40)을 포함한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 지지부(10)는 다시 지지부 몸체(11), 종방향 연장암(13) 및 횡방향 연장암(15)을 포함한다. 지지부 몸체(11)는 원형의 띠 형상으로 형성되어 인체의 두부에 장착된다. 이 때 인체 두부 중 후두부의 초음파 조사 영역을 확보하기 위하여 후면측이 아래로 휘어진 형상으로 형성될 수 있다. 지지부 몸체(11)의 전면 및 후면에는 각각 방사상으로 종방향 연장암(13)이 연장형성된다. 또한 지지부 몸체(11)의 양 측면에는 각각 방사상으로 횡방향 연장암(15)이 연장형성된다.
제1 가이드부(20)는 제1 가이드부 몸체(21)를 구비한다. 제1 가이드부 몸체(21)는 호형으로 형성되며, 양 단부가 상술한 종방향 연장암(13)의 단부측에 고정된다. 제1 가이드부 몸체(21)의 일 측면에는 길이방향을 따라 절개된 제1 절개부(211)가 형성된다.
제2 가이드부(30)는 제2 가이드부 몸체(31)를 구비한다. 제2 가이드부 몸체(31)는 호형으로 형성되며, 양 단부가 상술한 횡방향 연장암(15)의 단부측에 회동가능하도록 고정된다. 즉, 제2 가이드부(30)는 회동축(151)을 중심으로 제 1가이드부(20)의 길이방향인 종방향으로 회동한다. 제2 가이드부 몸체(31)의 일 측면에는 길이방향을 따라 가이드홈(311)이 형성된다.
제2 가이드부(30)의 상부면 중앙측에는 연장부(33)가 형성된다. 연장부(33)는 제2 가이드부(30)의 상부면으로부터 상향 돌출된 형상으로 형성되며, 제1 가이드부(20)에 연결된 상태로 종방향으로 가이드됨으로써 제2 가이드부(30)를 종방향으로 회동시킨다.
도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 제1 가이드부 몸체(21)의 내측에는 내측 공간부(23)가 형성된다. 내측 공간부(23)는 종 단면 상의 형상이 H형으로 형성된다. 내측 공간부(23)의 양 측 저면은 중앙부에 비하여 낮게 단차가 형성된 가이드 레일(231)이 형성되고, 가이드 레일(231)의 중앙부에는 렉 기어(233)가 형성된다.
한편, 연장부(33)의 내측에는 제1 모터(미도시)가 구비되어 있으며, 제1 모터로부터 연장된 제1 회전축(331)은 제1 절개부(211)를 통하여 상술한 내측 공간부(23) 내로 유입된다. 제1 회전축(331)은 제1 피니언 기어(39)에 연결된다. 제1 피니언 기어(39)는 양측에 상술한 가이드 레일(231)을 따라 회전하면서 이동가능하도록 원통형의 휠(391)이 형성되고, 휠(391)의 중앙부에는 반경이 휠(391)에 비하여 작게 형성되고 외주면에 기어 산이 형성된 기어부(393)가 구비된다. 기어부(393)는 내측 공간부(23)의 랙 기어(233)와 맞물린 상태로 회전하면서 이동하게 된다.
즉, 연장부(33) 내의 제1 모터가 회전하게 되면, 제1 피니언 기어(39)가 회전하게 된다. 제1 피니언 기어(39)가 회전하면, 제1 피니언 기어(39) 자체가 제1 랙 기어(233)를 따라 이동하게 됨으로써 연장부(33)가 제1 가이드부(20)의 길이 방향(D1 또는 D2)을 따라 이동하게 된다.
제2 가이드부(30)의 내측 구조 또한 제1 가이드부(20)의 내측 구조와 동일하다. 다만, 제2 가이드부(30)는 절개부가 형성되는 면의 타측에 상술한 가이드홈(311)이 더 형성된다는 점에서 차이가 있다. 가이드홈(311)는 초음파 모듈(40)가 충분히 지지되면서 이동가능하도록 구조적 안정성을 향상시키는 기능을 한다.
도 6을 참조하여 설명하면, 제2 가이드부(30) 또한 내측에 제2 피니언 기어(49)가 구비된다. 제2 피니언 기어(49)는 고정부(43) 내에 구비되는 제2 모터(432)와 회전축(431)으로 연결되어 있으며, 제2 모터(432)가 회전함에 따라 함께 회전하게 된다. 이와 같이 제2 피니언 기어(49)는 제1 피니언 기어(39)와 동일한 방식으로 제2 가이드부(30)의 길이방향, 즉 횡방향을 따라 이동하게 된다.
한편, 설명의 편의를 위하여 이하에서는 고정부(43), 거리 조절부(45) 및 트랜스 듀서(47)을 통칭하여 초음파 모듈이라 한다.
앞서 설명한 바와 같이 제2 가이드부(30)는 고정부(43)의 타측면에 가이드홈(313)이 형성된다. 고정부(43)의 하단에는 하향 연장형성되는 제3 랙기어(433)이 형성된다. 또한 제3 랙기어(433)의 상부로부터 제2 가이드부(30) 측으로 연장되는 고정부 연장암(435)이 형성되고, 고정부 연장암(435)는 제2 가이드부(30)의 하부를 지나도록 연장되며 상술한 가이드홈(313)에 수용되는 돌출부(4351)이 형성된다. 돌출부(4351)가 가이드홈(313)에 수용된 상태로 이동함으로써 고정부(43)의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.
거리 조절부(45)는 내측에 제3 피니언 기어(451) 및 제3 피니언 기어(451)와 회전축으로 연결되는 제3 모터(미도시)를 포함한다. 제3 모터가 회전하면, 제3 피니언 기어(451)가 회전하게 되고, 제3 피니언 기어(451)가 회전함에 따라 거리 조절부(45)가 제3 랙기어(433)를 따라 상하운동, 즉 본 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 내측 방향 또는 외측방향으로 이동하게 된다.
트랜스 듀서(47)는 전기를 진동 에너지로 변환하여 초음파를 생성한다. 트랜스 듀서(47)는 도면 상에서 아래 방향, 즉 본 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 내측 방향으로 초음파를 진행시킨다. 또한 트랜스 듀서(47)는 상술한 거리 조절부(45)에 고정되어 거리 조절부(45)가 이동하는 방향으로 함께 이동하게 된다.
도 7 내지 도 11을 참조하여 트랜스 듀서의 위치 제어 방법을 설명한다. 도 7은 도 6의 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 측면도이고, 도 8은 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 종방향 위치 제어 모습을 나타내는 사시도이며, 도 9는 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 횡방향 위치 제어 모습을 나타내는 사시도이다. 또한 도 10은 일 실시예에 따른 초음파 모듈의 거리 제어 모습을 나타내는 개략도이고, 도 11은 일 실시예에 따른 초음파 모듈의 거리 제어 모습을 나타내는 사디도이다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 앞서 설명한 바와 같이 초음파 모듈(40)을 특정 위치, 예를 들어 특정 위도, 특정 경도 및 중심으로부터 특정 거리로 이동시키기 위해서 먼저 연장부(33)가 제1 가이드부(20)를 따라 종방향으로 이동하도록 제어한다. 이 때 초음파 모듈(40) 또한 제2 가이드부(30)에 고정된 상태로 종방향으로 이동하여, 특정 위도 상에 위치하게 된다.
이 후 도 9에 도시된 바와 같이 초음파 모듈(40)을 제2 가이드부(30)를 따라 횡방향으로 이동시킨다. 이 경우 초음파 모듈(40)은 상술한 특정 위도 상을 따라 이동하면서 제어하고자 하는 특정 경도상의 위치로 이동한다. 이 후 앞서 설명한 방식으로 초음파 모듈(40)을 제어하여 트랜스 듀서(47)의 높낮이, 즉 중심으로부터의 거리를 조절하게 된다.
도 10 및 도 11을 참조하여 구체적으로 설명하면, 트랜스 듀서(47)는 하강하여 전달부(60)에 접촉하게 된다. 초음파는 공기와 접촉하게 되면 반사되는 특성을 갖고 있기 때문에 초음파의 진행 경로 상에 공기가 끼어들지 못하도록 하여야 한다. 이러한 이유로 트랜스 듀서(47)는 전달부(60)에 밀착된다.
트랜스 듀서(47)로부터 생성된 초음파는 전달부(60) 및 전달부(60) 내측의 매개 물질, 예를 들면 디 가스 워터를 통하여 인체의 두부에 전달된다. 전달부(60)는 폴리 에틸렌과 같은 합성수지 재질로 형성될 수 있다.
도 12 및 도 13을 참조하여 다른 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치를 설명한다. 도 12는 다른 실시예에 따른 초음파 모듈이 구비된 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 사시도이고, 도 13은 도 12의 실시예에 따른 초음파 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치는 전달부(60a)의 구성면에서 앞서 설명한 실시예와 차이가 있다. 즉, 앞서 설명한 전달부의 경우 인체의 두부에 직접 착용하는 방식이었다면, 본 실시예에 따른 전달부(60a)는 트랜스 듀서(47)에 부착되어 함께 이동한다는 점에서 차이가 있다.
구체적으로, 지지부(10)가 인체의 두부에 착용된 상태에서 앞서 설명한 실시예에서의 전달부는 착용하지 않는다. 다만, 트랜스 듀서(47)의 하단에 본 실시예에 따른 전달부(60a)가 부착된다. 전달부(60a)는 커플러(471)를 이용하여 트랜스 듀서(47)의 하단에 고정될 수 있다.
전달부(60a)는 트랜스 듀서(47)의 위치가 이동함에 따라 함께 이동한 후 트랜스 듀서(47)의 하강 시 함께 하강하여 인체의 두부에 접촉하게 된다. 한편, 전달부(60a)는 앞서 설명한 바와 동일하게 내측에 디 가스 워터와 같은 매개물질을 저장한다.
또한 동일한 방식으로 트랜스 듀서(47)로부터 생성된 초음파는 전달부(60a) 및 전달부(60a) 내의 매개물질을 통하여 인체의 두부로 진행한다.
도 14를 참조하여 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템을 설명한다. 도 14는 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템의 모습을 나타내는 블록도이다.
데이터 베이스(700)는 브레인맵 데이터 베이스(710)와 시퀀스 데이터 베이스(720)를 포함한다.
브레인 맵 데이터 베이스(710)는 뇌를 포함하는 표준 인체 두부의 부분별 3차원 상대좌표 값이 저장된다. 예를 들어 브레인 맵 데이터 베이스(710)는 표준으로 정한 인체의 두부 형상에서 특정 위치를 기준으로 한 각 부분 별 상대적인 좌표값이 저장될 수 있다.
시퀀스 데이터베이스(720)에는 초음파 자극방법과 해당 초음파 자극방법이 적용될 뇌의 특정 부분의 상대 좌표값을 포함한다. 이 때 초음파 자극방법이라 함은 초음파의 세기, 초음파 자극 시간, 초음파 자극의 회수 및 초음파 자극의 주기 등이 포함될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 이러한 초음파 자극방법 및 적용 부분에 대한 상대 좌표값의 세트를 시퀀스 데이터라 칭한다. 한편, 시퀀스 데이터에는 이러한 초음파 자극방법 및 적용 부분에 대한 상대 좌표값 세트 뿐 아니라 이러한 세트 들의 복수 개의 조합 또한 해당될 수 있다. 또한 시퀀스 데이터들은 특정 질병의 완화와 치료, 특정 통증의 완화와 치료 등의 특정 치료법에 대응하는 형식으로 저장될 수 있다.
예를 들면, 시퀀스 데이터 베이스에 저장되는 시퀀스 데이터는 손저림 현상을 치료하기 위하여 뇌의 제1 위치에 제1 세기의 초음파를 약 3초간 조사하고, 1초의 휴지기를 두는 방식으로 3회 실시하고, 제2 위치에 제2 세기의 초음파를 약 2초간 조사하고 2초의 휴지기를 두는 방식으로 2회 실시하는 것을 일련의 치료 시퀀스로 하여 저장할 수 있다.
제어부(800)는 매칭수단(810), 시퀀스 제어수단(820), 위치 보정수단(830) 및 위치 설정수단(840)을 포함한다.
매칭수단(810)은 CT, MRI 및 fMRI 등의 의료 촬영 장비로부터 특정 환자의 영상 데이터를 전송받아 브레인 맵 데이터 베이스(710)에 저장된 표준 인체의 두부 상대좌표값과 매칭시킨다. 이 때 매칭수단(800)은 CT, MRI 및 fMRI 등의 의료 촬영 장비에 의하여 감지될 수 있는 제1 마커를 부착한 상태의 환자 영상을 전송받는다.
인간의 뇌 구조는 개인마다 크기, 형상 등의 차이가 있기 때문에 표준 인체의 상대 좌표를 그대로 이용하여 초음파를 조사하는 경우 신뢰도가 떨어지게 된다. 따라서, CT, MRI 및 fMRI 등의 의료 촬영 장비로부터 촬영된 특정 환자의 두부의 영상과 브레인 맵 데이터 베이스(710)에 저장된 표준 인체의 두부 상대 좌표값을 매칭시켜서 개인에 최적화된 상대좌표 값을 산출한다.
시퀀스 제어수단(820)은 시퀀스 데이터들 중 어느 하나를 선택하여 시퀀스 데이터베이스에 저장된 해당 시퀀스 데이터에 대응하는 상대좌표 및 자극방법에 따라 앞서 설명한 트랜스 듀서의 위치를 제어하고 해당 위치에서 트랜스 듀서의 작동을 제어한다. 이 때 시퀀스 데이터들 중 어느 하나의 선택은 다양한 방법으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 특정 환자의 식별번호를 입력하면, 해당 환자의 진료 기록을 조회하여 자동으로 특정 시퀀스 데이터를 선정하도록 하거나, 관리자의 조작에 따라 특정 시퀀스를 직접 선정하는 것도 가능하다.
시퀀스 제어수단(820)은 앞서 설명한 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치 중 제1 모터(332), 제2 모터(432) 및 제3 모터(452) 등의 위치 제어부(300)의 제어를 통하여 트랜스 듀서(47)의 위치를 제어한다.
위치 보정수단(830)은 광학 카메라(900)에 의하여 촬영된 이미지 상의 제3 마커의 위치 변화를 기반으로 환자의 두부에 대한 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 위치 변경 정보를 획득한다. 이 때 환자의 두부에 대한 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 위치 변경이란 환자가 움직이거나 외력에 의한 작용으로 환자가 착용하고 있는 헬멧이 비틀리는 것을 의미한다. 헬멧이 비틀리는 경우 트랜스 듀서(47)의 초기 위치가 변경됨으로써 정확도가 저하되는 문제점이 발생한다. 한편, 제3 마커 및 위치 변경 정보의 획득 방법은 이하에서 관련 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
위치 설정수단(840)은 트랜스 듀서(47)의 초기 좌표를 설정한다. 브레인 맵 데이터베이스(710)의 상대 좌표들이 형성하는 좌표계는 특정 위치를 중심으로 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 제어에 필요한 좌표계와 연계되어야 한다. 즉, 환자의 뇌 중 특정 부분에 자극이 필요한 경우 환자가 헬멧을 착용한 상태에서 트랜스 듀서의 초기 위치를 설정함으로써 해당 초기 위치를 환자의 뇌 좌표계에서의 특정 위치에 연계시켜야 한다.
광학 카메라(900)는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치에 고정된 상태에서 환자의 두부에 부착된 제2 마커 및 제3 마커를 촬영한다.
한편, 이러한 데이터 베이스(700) 및 제어부(800)가 형성되는 위치에는 제한이 없다. 즉, 앞서 설명한 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템은 기계적 구성에 해당하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치와 구분하기 위한 명칭에 불과할 뿐 물리적인 구성을 구분하기 위한 것은 아니다. 데이터 베이스(700)와 제어부(800)는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치와 일체형으로 형성되는 것도 가능하고, 별도의 장치에 구현되는 것도 가능하다.
도 15 내지 도 22을 참조하여 본 발명에 따른 마커들 및 마커들을 이용하여 트랜스 듀서의 위치를 제어하는 방법을 구체적으로 설명한다. 도 15 및 도 16은 일 실시예 따른 제1 마커의 부착 위치를 나타내는 개략도이고, 도 17은 제3 마커가 부착된 고글의 모습을 나타내는 개략도이다. 또한 도 18은 도 17의 고글을 환자가 착용한 모습을 나타내는 개략도이고, 도 19 및 도 20은 정면 및 측면의 제3 마커가 촬영되는 모습을 나타내는 개략도이며, 도 21 및 도 22는 제3 마커를 촬영한 연속 프레임의 일 예를 나타내는 개락도이다.
제2 마커(M2)는 대응하는 광학 카메라가 이용하는 광을 반사하는 광반사성 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어 적외선 카메라로부터 조사되는 적외선을 반사함으로써 적외선 카메라가 감지할 수 있도록 제2 마커(M2)는 적외선을 반사하는 재질로 형성될 수 있다. 일반적으로 모션 캡쳐 등에 이용되는 마커는 어느 방향에서도 균일한 반사가 가능하도록 구형의 마커를 이용하나, 본 실시예의 경우에는 광학 카메라와 마커 간의 위치 변동이 크지 않다는 점에서 반구형, 반원통형 등 균일한 곡면으로 돌출된 형상의 마커라면 모두 이용할 수 있다.
제2 마커(M2)는 예를 들어 도 15에 도시된 바와 같이 환자의 이마에 복수개 구비되고, 도 16에 도시된 바와 같이 양쪽 귀의 뒤, 즉 귀에 인접한 후두부 측에 부착될 수 있다.
한편, 제2 마커(M2)는 앞서 설명한 CT, MRI 및 fMRI 등의 의료 장비를 이용하여 환자의 두부 영상을 촬영할 때 부착했던 제1 마커의 위치에 부착하여야 한다. 본 실시예에서의 경우에는 제1 마커 또한 도 15 및 도 16에 도시된 제2 마커(M2)의 부착 위치를 포함하는 위치에 부착되었어야 한다. 제1 마커는 환자의 정수리, 이마, 귀에 인접한 후두부에 각각 부착되는 것이 바람직하므로, 제2 마커 또한 제1 마커의 위치에 따라 환자의 정수리, 이마, 귀에 인접한 후두부 등의 위치에 부착될 수 있으나, 본 실시예에 따른 광학 카메라에 의한 촬영이 용이하여야 하므로 정수리는 제외되는 것이 바람직하다.
앞서 설명한 바와 같이 매칭된 환자의 뇌의 좌표와 트랜스 듀서의 제어를 위한 좌표계는 특정 지점을 기준으로 서로 연계되어야 한다. 이 때 제1 마커 및 제2 마커가 두 좌표계를 연계시키는 특정 지점으로서 기능한다.
한편, 제3 마커는 위치 보정을 위한 용도로 이용된다. 제3 마커로는 앞서 설명한 제2 마커를 이용할 수 있다. 또한 제3 마커로는 환자에 부착된 별도의 마커를 이용할 수도 있으며, 도 17에 도시된 바와 같이 환자가 착용할 수 있는 고글(80) 상에 부착된 마커들(M3-1, M3-2)을 이용하는 것도 가능하다.
또한 도 18에 도시된 바와 같이 제2 마커(M2)와 함께 새로이 부착된 제3 마커(M3-1, M3-2)들을 위치 보정을 위한 용도로 함께 이용할 수도 있다.
한편, 광학 카메라(900-1, 900-2)는 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이 지지부(10)의 전면 및 양측면에 부착될 수 있다. 전면의 광학 카메라(900-1)는 고글(80) 상에 부착된 제3 마커(M3)나 환자의 이마에 부착된 제2 마커를 촬영할 수 있다. 또한 양 측면의 광학 카메라(900-2)는 환자의 귀측에 인접한 후두부에 부착된 제2 마커를 촬영할 수 있다.
제3 마커로는 적어도 둘 이상의 마커를 이용하여야 한다. 제3 마커 중 어느 하나(M3-1)는 특정 지점의 이동 거리를 산출하기 위한 기준 마커로 이용되며, 나머지 제3 마커들(M3-2)들은 기준 마커를 중심으로 한 회전 각도를 산출하기 위하여 이용된다.
앞서 설명한 바와 같이 위치 보정수단은 제3 마커를 연속적으로 촬영하여 제3 마커의 이동을 감지함으로써 환자가 착용한 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 비틀어짐에 의한 오차를 보정한다. 구체적으로 제3 마커는 도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이 연속적으로 촬영된 프레임 간의 제3 마커의 위치 변동이 있는지의 여부를 판단하고, 변동이 있는 경우 제3 마커 중 기준 마커(M3-1)가 이동한 거리(R(a1, a2))와 나머지 제3 마커들(M3-2)이 기준 마커를 중심으로 회전한 각도(q)를 산출하여 헬멧이 움직임으로 인하여 발생한 오차를 산출할 수 있다.
일반적으로 카메라를 기준으로 마커들의 움직임이 큰 경우에는 마커들의 스와핑이 일어날 수 있다. 즉 연속된 프레임 간에 마커의 위치가 뒤 바뀌는 경우에는 두 마커들의 식별이 어려울 수 있다. 그러나 본 실시예에서의 경우에는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치를 착용한 상태에서의 위치 변동은 마커들의 위치를 뒤 바꿀만한 정도로 심하지 않으므로 단순히 두 개만의 마커를 이용하는 것도 가능하며, 별도의 마커 식별이 필요하지 않다.
상술한 위치 보정수단은 산출된 기준마커의 이동 거리 및 기준마커를 중심으로 한 회전 각도를 위치 설정수단에 전송하여 상기 트랜스 듀서의 초기 좌표를 재설정하도록 하거나, 산출된 기준마커의 이동 거리 및 기준마커를 중심으로 한 회전 각도를 시퀀스 제어수단에 전송하여 트랜스 듀서의 위치 제어 시에 산출된 오차를 반영하도록 할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양하게 구현될 수 있다.

Claims (28)

  1. 호형으로 형성되고, 종방향으로 구비되는 제1 가이드부;
    호형으로 형성되고, 상기 제1 가이드부와 직교하도록 횡방향으로 연결되는 제2 가이드부;
    상기 제2 가이드부에 연결되고, 내측방향으로 진행하는 초음파를 생성하는 트랜스 듀서를 포함하는 초음파 모듈; 및
    이용자의 두부에 착용되고, 상기 제1 가이드부가 고정되며, 상기 제2 가이드부의 양단부가 회동가능하도록 고정되는 지지부;를 포함하고,
    상기 제2 가이드부는 일 지점이 상기 제1 가이드부를 따라 가이드되어 종방향으로 회동하고,
    상기 트랜스 듀서는 상기 제2 가이드부를 따라 횡방향으로 이동가능한 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 모듈은 상기 트랜스듀서를 상기 초음파의 진행방향측 또는 역방향으로 이동시키는 거리 조절부를 포함하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 가이드부에는 길이방향을 따라 제1 랙기어가 형성되고,
    상기 제2 가이드부는 상기 제1 랙기어에 대응하는 제1 피니언을 구비하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 가이드부는 상향 돌출되어 상기 제1 피니언을 구동하는 제1 모터를 내측에 구비하는 연장부를 포함하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 가이드부에는 길이방향을 따라 제2 랙기어가 형성되고,
    상기 초음파 모듈은 상기 제2 랙기어에 대응하는 제2 피니언을 포함하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 초음파 모듈은 상기 제2 피니언을 구동하는 제2 모터를 내측에 포함하는 고정부를 포함하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 거리 조절부는,
    상기 고정부로부터 내측방향으로 형성되는 제3 랙기어;
    상기 제3 랙기어에 대응하여 내측 방향 또는 외측방향으로 이동하여 상기 트랜스 듀서의 방사상 거리를 조절하는 제3 피니언; 및
    상기 제3 피니언을 구동하는 제3 모터;를 포함하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치.
  8. 제1항에 있어서,
    내측에 초음파 매개물질을 저장하고, 상기 이용자의 두부와 상기 트랜스 듀서의 사이에 개재되어 초음파 전달을 매개하는 전달부;를 포함하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전달부는 상기 트랜서 듀서의 하단에 고정되는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 전달부는 합성수지 재질로 형성되는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 매개물질은 디 가스 워터인 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치.
  12. 뇌를 포함하는 표준 인체 두부의 부분별 3차원 상대좌표 값이 저장되는 브레인 맵 데이터 베이스;
    초음파 자극의 세기, 초음파 자극 시간, 초음파 자극의 회수 및 초음파 자극의 주기 중 적어도 어느 하나를 포함하는 초음파 자극방법과 상기 초음파 자극방법이 적용될 뇌의 특정 부분의 상대좌표 값을 포함하는 자극 제어와 관련된 시퀀스 데이터들이 저장되는 시퀀스 데이터베이스;
    초음파를 생성하는 트랜스 듀서와, 환자의 두부에 장착되고, 상기 트랜스 듀서가 상기 환자의 두부 상에서 위치이동이 가능하도록 지지하는 지지부를 포함하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치;
    상기 시퀀스 데이터들 중 어느 하나를 선택하여 상기 시퀀스 데이터베이스에 저장된 해당 시퀀스 데이터에 대응하는 상대좌표 및 자극방법에 따라 상기 트랜스 듀서의 위치를 제어하고 해당 위치에서 상기 트랜스 듀서의 작동을 제어하는 시퀀스 제어수단;을 포함하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 시퀀스 데이터베이스에는 상기 초음파 자극방법과 상기 상대좌표값을 포함하는 세트들의 조합으로 형성되는 시퀀스 데이터들을 더 포함하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 시퀀스 데이터들은 특정 질병의 완화와 치료, 특정 통증의 완화와 치료 중 어느 하나를 포함하는 특정 치료법에 대응하여 상기 시퀀스 데이터베이스에 저장되는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 시퀀스 제어수단은 외부로부터 특정 치료법에 대한 데이터를 전송받고, 상기 특정 치료법에 대응하는 시퀀스 데이터를 상기 시퀀스 데이터베이스로부터 조회하며, 상기 조회된 시퀀스 데이터에 따라 상기 트랜스 듀서의 위치 및 작동을 제어하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템.
  16. 제12항에 있어서,
    CT, MRI 및 fMRI 중 선택된 어느 하나의 촬영방법을 수행하는 외부 장치로부터 상기 환자의 두부의 영상 데이터를 전송받아 상기 브레인 맵 데이터 베이스에 저장된 표준 3차원 상대좌표 값과 매칭시키는 매칭 수단을 포함하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 시퀀스 제어수단은 상기 매칭 수단에 의하여 상기 환자의 두부에 대응하도록 변환된 상대좌표값을 이용하여 상기 트랜스 듀서의 위치를 제어하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템.
  18. 초음파를 생성하는 트랜스 듀서와, 환자의 두부에 장착되고, 상기 트랜스 듀서가 상기 환자의 두부 상에서 위치이동이 가능하도록 지지하는 지지부를 포함하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치;
    상기 트랜스 듀서의 초기 좌표를 설정하는 위치 설정수단;
    상기 트랜스 듀서의 초기 좌표를 기준으로 위치제어를 수행하고, 상기 트랜스 듀서에 의하여 생성되는 초음파의 자극 세기, 자극 시간, 자극 회수 및 자극 주기 중 적어도 어느 하나를 포함하는 초음파 작극 방법에 따른 제어를 수행하는 시퀀스 제어수단;
    상기 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치에 고정되고, 상기 환자의 두부에 부착된 제3 마커를 촬영하는 적어도 하나 이상의 광학 카메라; 및
    상기 광학 카메라에 의하여 촬영된 이미지 상의 상기 제3 마커의 위치 변화를 기반으로 상기 환자의 두부에 대한 상기 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 위치 변경 정보를 획득하는 위치 보정수단;을 포함하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    뇌를 포함하는 표준 인체 두부의 부분별 3차원 상대좌표 데이터가 저장되는 브레인 맵 데이터 베이스; 및
    CT, MRI 및 fMRI 중 선택된 어느 하나의 촬영방법을 수행하는 외부 장치로부터 상기 환자 두부의 영상 데이터를 전송받아 상기 브레인 맵 데이터 베이스에 저장된 표준 인체 두부의 3차원 상대좌표 값과 매칭시키는 매칭 수단;을 포함하고,
    상기 위치 설정수단은 상기 매칭된 환자 두부의 영상 데이터의 좌표계와 상기 트랜스 듀서의 제어영역을 위한 좌표계를 연계하여 상기 트랜스 듀서의 초기 좌표를 설정하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 매칭 수단은 상기 외부 장치로부터 상기 선택된 촬영방법에 의하여 감지가능한 제1 마커 복수개를 부착한 상기 환자 두부의 영상 데이터를 전송받고,
    상기 광학 카메라는 상기 제1 마커의 위치에 구비되는 제2 마커를 촬영하고,
    상기 위치 설정수단은 상기 제1 마커 및 상기 제2 마커의 위치를 기준으로 상기 매칭된 환자 두부의 영상 데이터의 좌표계와 상기 트랜스 듀서의 제어영역을 위한 좌표계를 연계하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 위치 보정수단은 상기 광학 카메라에 의하여 촬영된 영상의 특정 프레임 간에 상기 제3 마커 중 기준마커로 선정된 어느 한 마커의 위치 변동에 따른 이동 거리를 산출하고, 기준마커로 선정되지 않은 다른 제3 마커 중 적어도 어느 하나 이상의 마커로부터 상기 기준마커를 중심으로 회전한 각도를 산출하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 위치 보정수단은 상기 산출된 기준마커의 이동 거리 및 기준마커를 중심으로 한 회전 각도를 상기 위치 설정수단에 전송하고,
    상기 위치 설정수단은 전송된 기준마커의 이동 거리 및 기준마커를 중심으로 한 회전 각도를 반영하여 상기 트랜스 듀서의 초기 좌표를 재설정하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극시스템.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 위치 보정수단은 상기 산출된 기준마커의 이동 거리 및 기준마커를 중심으로 한 회전 각도를 상기 시퀀스 제어수단에 전송하고,
    상기 시퀀스 제어수단은 상기 트랜스 듀서의 위치 제어 시 상기 전송된 기준마커의 이동 거리 및 기준마커를 중심으로 한 회전 각도를 반영하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극시스템.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 제2 마커 및 상기 제3 마커는 광반사성인 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극시스템.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 제1 마커는 상기 환자의 정수리, 이마, 귀에 인접한 후두부에 각각 부착되는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극시스템.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제2 마커는 적어도 상기 이마 및 상기 귀에 인접한 후두부 측에 각각 부착되는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제2 마커는 상기 외부장치에 의한 영상촬영 후 상기 제1 마커 상에 부착되는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극시스템.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 제3 마커는 상기 제2 마커에서 둘 이상 선정되는 마커를 포함하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극시스템.
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