WO2024058562A1 - 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법 및 장치 - Google Patents

전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법 및 장치 Download PDF

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WO2024058562A1
WO2024058562A1 PCT/KR2023/013787 KR2023013787W WO2024058562A1 WO 2024058562 A1 WO2024058562 A1 WO 2024058562A1 KR 2023013787 W KR2023013787 W KR 2023013787W WO 2024058562 A1 WO2024058562 A1 WO 2024058562A1
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marker
electrode array
proposed
image
display
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PCT/KR2023/013787
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김종현
박상민
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주식회사 필드큐어
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    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
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    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N2/00—Magnetotherapy

Definitions

  • the present invention relates to a method and device for providing electrode array position and direction information in an electrode array, and more specifically, to an electrode array position and an electrode array capable of attaching an electrode array including at least one individual electrode at a precise position and angle. Pertains to a method and device for providing direction information.
  • tDCS Transcranial Direct Current Stimulation
  • TMS Transcranial Magnetic Stimulation
  • TTFields Tumor Treatment Fields
  • hyperthermia Treatment is a non-invasive treatment method and is widely used to treat various diseases depending on the location and intensity of stimulation.
  • tDCS, TMS, TTFields, and Hyperthermia treatments can create optimal treatment plans tailored to individual patient characteristics through treatment planning system software.
  • the purpose of the present invention to solve the above problems is to provide a method and device for providing electrode array position and direction information that can attach an electrode array at an accurate position and direction.
  • a method of providing electrode array position and direction information according to an embodiment of the present invention to solve the above problem includes the center position and reference of the electrode array. Mounting a first display marker for indicating a direction on the surface of the object; Attaching an image marker to the surface of the object to match the center position and reference direction of the first display marker; Taking a medical image of the object to which the image marker is attached; providing the captured medical images to an external treatment planning system; Receiving a proposed position and proposed direction of the electrode array based on the image marker from the external treatment planning system; and reflecting the proposed position and proposed direction based on the image marker, and mounting a second display marker on the surface of the object to match the proposed position and direction. there is.
  • the electrode array may include at least one individual electrode.
  • the first display marker may be used to indicate the reference position and direction of the electrode array to be used in the electrical stimulation treatment.
  • the method may further include mounting a third boundary marker on the surface of the object to indicate a boundary for a surface area of the object that should not be used for the electrical stimulation treatment.
  • the first display marker may be equal to or greater than the number of image markers.
  • the first display marker and the second display marker are formed by at least one method of tattooing (temporary tattoo), skin dyeing (henna), pigment injection (pigment), sticker (Sticker), and skin marker (Skin Marker). It may be possible.
  • the medical image includes at least one of CT, MRI, PET, SPECT, and FMRI (Functional MRI), and the image marker may be formed as a marker that can be read from the medical image.
  • CT computed tomography
  • MRI Magnetic tomography
  • PET PET
  • SPECT positron emission tomography
  • FMRI Fluorescence MRI
  • the electrical stimulation treatment includes Tumor Treatment Fields, Transcranial Direct Current Stimulation, Transcranial Alternating Current Stimulation, Transcranial Magnetic Stimulation, and high frequency. It may be at least one of the following: Radiofrequency Hyperthermia.
  • a method of reflecting the proposed position and proposed direction to match the proposed position and proposed direction to the surface of the object may be to follow a projection line projected on the surface of the object.
  • the method of matching the proposed position and proposed direction to the surface of the object is by following a projection line projected on the surface of the object or by laser marking using a global coordinate system (patient-based coordinate system) outside the object.
  • the location and direction of the second display marker may be identified by performing translation and rotation from the first display marker using the device.
  • a method of providing electrode array position and direction information according to another embodiment of the present invention to solve the above problem is a method of providing electrode array position and direction information for electrical stimulation treatment of a subject, including the center position of the electrode array and Mounting a plurality of first display markers for indicating a reference direction on the surface of the object at predetermined intervals; attaching a plurality of image markers to the surface of the object to match the center positions and reference directions of the plurality of first display markers; Taking a medical image of the object to which the plurality of image markers are attached; providing the captured medical images to an external treatment planning system; Receiving a proposed position and proposed direction of the electrode array based on the image marker from the external treatment planning system; and reflecting the proposed position and proposed direction based on the image marker, and mounting a second display marker on the surface of the object to match the proposed position and direction.
  • An apparatus for providing electrode array position and direction information is an apparatus for providing electrode array position and direction information for electrical stimulation treatment of a subject (1000) of the electrode array.
  • a display marker unit 1100 that mounts a first display marker 1120 for displaying the center position and reference direction on the surface of the object; an image marker unit 1200 that attaches an image marker 1220 to the surface of the object to match the center position and reference direction of the first display marker; And taking a medical image for the object to which the image marker 1220 is attached, providing the captured medical image to an external treatment planning system, and using an electrode based on the image marker from the external treatment planning system.
  • a proposed position and direction determination unit 1300 that receives the proposed position and direction of the array; wherein the display marker unit 1100 is based on the image marker provided by the proposed position and direction determination unit 1300.
  • the second display marker 1140 may be mounted on the surface of the object to match the proposed position and proposed direction.
  • the electrode array may include at least one individual electrode.
  • the first display marker 1120 may be used to indicate the reference position and direction of the electrode array to be used in the electrical stimulation treatment.
  • the display marker unit 1100 may further mount a third boundary display marker 1160 on the surface of the object, indicating the boundary of the surface area of the object that should not be used for the electrical stimulation treatment. .
  • the number of first display markers 1120 may be equal to or greater than the number of image markers 1220.
  • the first display marker 1120 and the second display marker 1140 are one of tattoo (temporary tattoo), skin dyeing (henna), pigment injection (pigment), sticker (Sticker), and skin marker (Skin Marker). It may be formed in at least one way.
  • the medical image includes at least one of CT, MRI, CT, PET, SPECT, and FMRI (Functional MRI), and the image marker 1220 may be formed as a marker that can be read from the medical image.
  • CT computed tomography
  • MRI Magnetic MRI
  • CT computed tomography
  • PET PET
  • SPECT positron emission tomography
  • FMRI Fluorescence MRI
  • the electrical stimulation treatment includes Tumor Treatment Fields, Transcranial Direct Current Stimulation, Transcranial Alternating Current Stimulation, Transcranial Magnetic Stimulation, and high frequency. It may be at least one of the following: Radiofrequency Hyperthermia.
  • the method of mounting the second display marker 1140 on the surface of the object in accordance with the proposed position and proposed direction based on the image marker provided by the proposed position direction determination unit 1300 is applied to the surface of the object. It may be following a projected projection line.
  • the method of mounting the second display marker 1140 on the surface of the object to match the proposed position and proposed direction based on the image marker provided by the proposed position direction determination unit 1300 is a method of mounting the second display marker 1140 on the surface of the object.
  • the position and direction of the second display marker 1140 can be identified by performing .
  • An apparatus for providing electrode array position and direction information is a device for providing position and direction information for a plurality of electrode arrays for electrical stimulation treatment of a subject, comprising: the electrodes a display marker unit 1100 that mounts a plurality of first display markers 1120 for displaying the center position and reference direction of the array at predetermined intervals on the surface of the object; an image marker unit 1200 that attaches a plurality of image markers 1220 to the surface of the object to match the center positions and reference directions of the plurality of first display markers; And taking a medical image of the object to which the plurality of image markers 1220 are attached, providing the captured medical image to an external treatment planning system, and receiving the plurality of image markers from the external treatment planning system.
  • the second display marker 1140 may be mounted on the surface of the object to match the proposed position and proposed direction based on the image marker.
  • a position indicator-based stereotactic device that provides information about the center coordinates and angles of the electrode is used, and medical images taken for each object are acquired, and based on this, electrodes for the object are selected. Since array position and angle information is derived, the position and angle of the electrode array according to the treatment plan can be attached to the exact position and angle of the actual patient.
  • a position and direction indicator to display not only the coordinates of the electrode but also the angle of the electrode array, more precise electrode array position and direction information can be utilized.
  • the accuracy of the procedure can be improved during electrical stimulation procedures, and electrodes can be attached visually and intuitively.
  • the optimal stimulation position and direction are shown on a coordinate system, so that not only medical staff but also patients or guardians can effectively determine the location. Electrodes can be attached at precise locations.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an apparatus for providing electrode array position and direction information according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a diagram for explaining a method of providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a configuration diagram of a method for providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram to explain the problems of the prior art.
  • Figure 5 is a diagram for explaining a marker in a method for providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a diagram for explaining a method of attaching a marker in a method of providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating identifying a display marker and an image marker in a method for providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a method of identifying coordinates of the location once the location of the electrode array is determined in the method of providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a diagram of selecting one electrode array based on electrode array position and angle information output in a method for providing electrode array position and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating that markers can be attached at various angles in a method of providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing positions and angles at which the electrode array should not be attached in a method of providing electrode array position and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 12 shows various methods of markers that can be generated in a method of providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 13 shows a wearable device in the form of a vest 800 and a belly band 900 that can be worn with markers pre-arranged in a method for providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • first, second, and third are used to describe, but are not limited to, various parts, components, regions, layers, and/or sections. These terms are used only to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, the first part, component, region, layer or section described below may be referred to as the second part, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an apparatus for providing electrode array position and direction information according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a diagram for explaining a method of providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a configuration diagram of a method for providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a diagram to explain the problems of the prior art.
  • Figure 5 is a diagram for explaining a marker in a method for providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a diagram for explaining a method of attaching a marker in a method of providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating identifying a display marker and an image marker in a method for providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a method of identifying coordinates of the location once the location of the electrode array is determined in the method of providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a diagram of selecting one electrode array based on electrode array position and angle information output in a method for providing electrode array position and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating that markers can be attached at various angles in a method of providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing positions and angles at which the electrode array should not be attached in a method of providing electrode array position and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 12 shows various methods of markers that can be generated in a method of providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates a wearable device in the form of a vest 800 and a belly band 900 that can be worn with markers pre-arranged in a method for providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • a method of providing electrode array position and direction information for electrical stimulation treatment of a subject includes the center position of the electrode array. and mounting a first display marker for indicating a reference direction on the surface of the object (S2100); Attaching an image marker to the surface of the object to match the center position and reference direction of the first display marker (S2200); Taking a medical image of the object to which the image marker is attached (S2300); Providing the captured medical image to an external treatment planning system (S2400); Receiving a proposed position and proposed direction of the electrode array based on the image marker from the external treatment planning system (S2500); and reflecting the proposed position and direction based on the image marker, and mounting a second display marker on the surface of the object to match the proposed position and direction on the surface of the object (S2600). It may be.
  • the electrode array may include at least one individual electrode.
  • the first display marker is used to indicate the center position and reference direction of the electrode array, and is a standard for the electrode array to be used in the electrical stimulation treatment. It may be used to indicate location and direction.
  • the step of attaching the image marker to the surface of the object may be attaching the image marker to the surface of the object in alignment with the center position and reference direction of the first display marker.
  • the method may further include mounting a third boundary marker on the surface of the object (S2250), which indicates a boundary for a surface area of the object that should not be used for the electrical stimulation treatment.
  • the step of mounting the third boundary marking marker on the surface of the object (S2250) is to mark the border of the surface area of the object that should not be used in the electrical stimulation treatment, such as skin rash on the surface of the object, medical implants, etc. This may indicate the boundary of an area where it is not appropriate to attach an electrode array for electrical stimulation due to the presence of devices, other electrodes, etc.
  • the number of first display markers may be equal to or greater than the number of image markers.
  • the first display marker can be used to display all locations where the image marker can be attached, and the image marker can be attached by selecting only the optimal location from all of the attachable locations.
  • the step of capturing a medical image of the object (S2300) may involve capturing a medical image with the image marker attached. Since the image marker can be identified in a medical image, it will be possible to obtain a medical image reflecting the location of the image marker.
  • the step of providing the captured medical image to an external treatment planning system (S2400) and the step of receiving a suggested position and suggested direction for the image marker from the external treatment planning system (S2500) include reflecting the position of the image marker.
  • a medical image may be provided to an external treatment planning system, and a proposed location and direction based on the image marker, i.e., an optimal electrode array location and direction, may be provided from the external treatment planning system.
  • the step of mounting a second display marker on the surface of the object to match the proposed position and proposed direction (S2600) reflects the proposed position and proposed direction based on the image marker, and determines the proposed position. and mounting a second display marker on the surface of the object in accordance with the proposed direction. That is, the second display marker is an electrode array mounted on the surface of the object in accordance with the optimal position and direction provided by the external treatment planning system, and may be mounted so that it can be used in subsequent treatment.
  • the first display marker and the second display marker are formed by at least one method of tattooing (temporary tattoo), skin dyeing (henna), pigment injection (pigment), sticker (Sticker), and skin marker (Skin Marker). It may be.
  • the first display marker may be attached temporarily because it can be maintained only for a certain period of time, but the second display marker is continuously used during the subsequent treatment process, so it can remain attached during the treatment process. It would be recommended.
  • the medical image may include at least one of CT, MRI, PET, SPECT, and FMRI (Functional MRI), and the image marker may be formed as a marker that can be read from the medical image.
  • CT computed tomography
  • MRI magnetic resonance imaging
  • SPECT positron emission tomography
  • FMRI Fluorescence MRI
  • the electrical stimulation treatment includes Tumor Treatment Fields, Transcranial Direct Current Stimulation, Transcranial Alternating Current Stimulation, Transcranial Magnetic Stimulation, and High Frequency Heat. It may be at least one of the treatments (Radiofrequency Hyperthermia).
  • a method of reflecting the proposed position and proposed direction to match the proposed position and proposed direction to the surface of the object may be to follow a projection line projected on the surface of the object. Since the surface of the object is usually not flat, in order to match the proposed position and direction to the surface of the object, it is necessary to attach a second display marker to the surface of the object along the projection line. It would be reasonable.
  • the method of matching the proposed position and proposed direction to the surface of the object is by following a projection line projected on the surface of the object or using a laser display device using a global coordinate system (patient-based coordinate system) outside the object.
  • the position and direction of the second display marker may be identified by performing translation and rotation from the first display marker.
  • a method of providing electrode array position and direction information for electrical stimulation treatment of a subject includes a method for displaying the center position and reference direction of the electrode array. Mounting a plurality of 1-markers at predetermined intervals on the surface of the object; attaching a plurality of image markers to the surface of the object to match the center positions and reference directions of the plurality of first display markers; Taking a medical image of the object to which the plurality of image markers are attached; providing the captured medical images to an external treatment planning system; Receiving a proposed position and proposed direction of the electrode array based on the image marker from the external treatment planning system; and reflecting the proposed position and proposed direction based on the image marker, and mounting a second display marker on the surface of the object to match the proposed position and direction. there is.
  • an electrode array position and direction information providing device is an electrode array position and direction information providing device 1000 for electrical stimulation treatment of a subject, wherein the electrode array a display marker unit 1100 that mounts a first display marker 1120 for displaying the center position and reference direction on the surface of the object; an image marker unit 1200 that attaches an image marker 1220 to the surface of the object to match the center position and reference direction of the first display marker 1120; And taking a medical image for the object to which the image marker 1220 is attached, providing the captured medical image to an external treatment planning system, and using an electrode based on the image marker from the external treatment planning system.
  • the electrode array a display marker unit 1100 that mounts a first display marker 1120 for displaying the center position and reference direction on the surface of the object; an image marker unit 1200 that attaches an image marker 1220 to the surface of the object to match the center position and reference direction of the first display marker 1120; And taking a medical image for the object to which the image marker 1220 is attached, providing the captured medical image to an external
  • a proposed location and direction determination unit 1300 that receives the proposed position and direction of the array; wherein the display marker unit 1100 uses the image marker 1220 provided by the proposed location and direction determination unit 1300.
  • the second display marker 1140 may be mounted on the surface of the object to match the reference proposed position and proposed direction.
  • the electrode array may include at least one individual electrode.
  • the display marker unit 1100 may mount a first display marker 1120 on the surface of the object to indicate the center position and reference direction of the electrode array.
  • the first display marker 1120 may indicate the reference position and direction of the electrode array to be used in the electrical stimulation treatment.
  • the display marker unit 1100 may further include a third boundary display marker 1160 that marks the boundary of the surface area of the object, and the third boundary display marker 1160 is the electrical stimulation treatment. It may indicate a boundary for an area of the object's surface that should not be used. Ultimately, the third boundary display marker 1160 may be further mounted on the surface of the object.
  • the image marker unit 1200 may further attach an image marker 1220 to the surface of the object to match the center position and reference direction of the first display marker 1120.
  • the number of first display markers 1120 may be equal to or greater than the number of image markers 1220.
  • the first display marker 1120 can be used to display all locations where the image marker 1220 can be attached, and the image marker 1220 selects only the optimal location from all of the attachable locations. This is because it can be attached.
  • the proposed position direction determination unit 1300 captures a medical image for the object to which the image marker 1220 is attached, provides the captured medical image to an external treatment planning system, and provides the external treatment planning system with the image marker 1220.
  • the proposed location and proposed direction based on the image marker 1220 may be provided from .
  • the display marker unit 1100 applies a second display marker 1140 to the object to match the proposed position and proposed direction based on the image marker 1220 provided by the proposed position and direction determination unit 1300. It may be mounted on the surface of.
  • the first display marker 1120 and the second display marker 1140 are one of tattoo (temporary tattoo), skin dyeing (henna), pigment injection (pigment), sticker (Sticker), and skin marker (Skin Marker). It may be formed in at least one way.
  • the first display marker 1120 may be attached temporarily because it can be maintained for only a certain period of time, but the second display marker 1140 is continuously used during the subsequent treatment process, so it can be attached during the treatment process. It would be advisable to maintain the condition.
  • the display marker unit 1100 may further include a third boundary display marker 1160 that marks the boundary of the surface area of the object that should not be used for the electrical stimulation treatment.
  • the third boundary marking marker 1160 marks the boundary of the area on the surface of the object that should not be used in the electrical stimulation treatment, due to reasons such as skin rash, implantable medical devices, or the presence of other electrodes on the surface of the object. This may mark the boundaries of areas where it is not appropriate to attach electrode arrays for electrical stimulation.
  • the medical image includes at least one of CT, MRI, PET, SPECT, and FMRI (Functional MRI), and the image marker 1220 may be formed as a marker that can be read from the medical image.
  • CT computed tomography
  • MRI magnetic resonance imaging
  • PET PET
  • SPECT positron emission tomography
  • FMRI Fluorescence MRI
  • the electrical stimulation treatment includes Tumor Treatment Fields, Transcranial Direct Current Stimulation, Transcranial Alternating Current Stimulation, Transcranial Magnetic Stimulation, and High Frequency Heat. It may be at least one of the treatments (Radiofrequency Hyperthermia).
  • a method of mounting the second display marker 1140 on the surface of the object in accordance with the proposed position and proposed direction based on the image marker 1220 provided by the proposed position direction determination unit 1300 is applied to the surface of the object. It may be following a projected projection line. Since the surface of the object is often not flat, it would be appropriate to attach a marker to the surface of the object along a projection line in order to match the proposed position and direction to the surface of the object. .
  • Mounting the second display marker 1140 on the surface of the object to match the proposed position and proposed direction based on the image marker 1220 provided by the proposed position direction determination unit 1300 is projected onto the surface of the object.
  • a laser display device using a global coordinate system (patient-based coordinate system) external to the object. This may identify the location and direction of the second display marker 1140.
  • An apparatus for providing electrode array position and direction information is an apparatus 1000 for providing position and direction information of a plurality of electrode arrays for electrical stimulation treatment of a subject, including the center position and reference direction of the electrode array.
  • a display marker unit 1100 that mounts a plurality of first display markers 1120 for displaying at predetermined intervals on the surface of the object; an image marker unit 1200 that attaches a plurality of image markers 1220 to the surface of the object to match the center positions and reference directions of the plurality of first display markers; And taking a medical image of the object to which the plurality of image markers 1220 are attached, providing the captured medical image to an external treatment planning system, and receiving the plurality of image markers from the external treatment planning system.
  • a proposed location and direction determination unit 1300 that receives the proposed location and proposed direction based on The second display marker 1140 may be mounted on the surface of the object to match the proposed position and proposed direction.
  • an electrical stimulation system performs treatment by attaching an electrode array including at least one individual electrode directly to the human body to form an electromagnetic field inside the human body.
  • various treatment plans can be created depending on the location and angle of the attached electrode array.
  • electrical stimulation simulation based on the patient's medical image is performed using treatment planning software (Treatment Planning System (TPS)). creates the optimal treatment plan for the patient.
  • TPS Treatment Planning System
  • the electrode array In order to determine the optimal treatment plan, it is necessary to find the position and angle of the electrode array that provides maximum electrical stimulation to the target target while providing minimal stimulation to others other than the target target.
  • the electrode array After obtaining the optimal position and angle information of the electrode array through simulation using treatment planning software, the electrode array must be attached to the actual patient based on the obtained position and direction information, but there are many difficulties.
  • a position and direction indicator is displayed on the subject, and a position and direction marker is attached to the position and direction indicator to identify the patient in the medical image, thereby creating a connection between the treatment planning software (TPS) and the actual patient.
  • the electrode array can be accurately attached to the surface of the target by matching the reference coordinates and angles and outputting the 'position and direction of the electrode array based on the position direction indicator' determined in the treatment planning software (Treatment Planning System (TPS)). .
  • Figure 3 is a configuration diagram of a method for providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • the method and device for providing electrode array position and direction information displays a position and direction indicator 100 on the surface of the object.
  • the position direction indicator 100 displayed above is a marker displayed on an object, and its types include temporary tattoo, henna, pigment injection, sticker, and skin marker. It can be used, etc.
  • Methods for drawing such position indicators include a direct measurement method using natural markers of the human body (Nasion, Inion, Right ear, Left ear) and an indirect measurement method using a laser.
  • a stereotaxic device corresponding 1:1 to the position direction indicator created in this way is attached (200).
  • the stereotactic device is used for identification in medical images, and the medical images can use CT, MRI, SPECT, Ultra Sound, etc., and the material used in the stereotactic device to display these medical images is MR-marker. , It becomes a marker that can be identified in medical images such as CT-marker.
  • the subject and stereotactic device image acquisition unit 200 acquires medical images for using electrical stimulation simulation.
  • a medical image that can identify the subject and two stereotaxic devices attached to the subject is acquired, and an optimal electrical stimulation treatment plan is generated through the step (300) of inputting the acquired medical image into the treatment planning system.
  • the position of the electrode array is received through step 400 of receiving the electrode array position data of the generated treatment plan.
  • location data that can be attached to the target's body is set based on the stereotaxic device attached to the target (500).
  • step 600 of determining and outputting the direction of the electrode array based on the set position data the position and direction are output to the user.
  • the output array position and direction information can be output by selecting one of several stereotactic devices set on the subject's surface, and the position coordinates and angular direction can be set based on the selected stereotactic device. there is. Through this, the angle of the electrode array can be output and applied to a treatment plan that takes direction into account.
  • the electrode array is attached directly to the patient based on the output position coordinates and angular direction information, and is placed on the output stereotactic device and the actual patient. The position and direction of the electrode array can be matched through the displayed position and direction indicator.
  • Figure 4 is a diagram to explain the problems of the prior art. If a medical image is obtained after attaching an image marker that provides location information to the human body, the location of the marker can be identified within the medical image. However, after obtaining the marker location from the medical image, it is difficult to accurately identify the location to the patient. It shows the following. To solve this problem, a marker must be attached to the patient's skin along with an image marker.
  • Figure 5 is a diagram for explaining a marker in a method for providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention. It shows a position direction indicator 110 to solve this technology, and the position direction indicator is divided into a coordinate indicator 101 indicating the coordinates of the center and an angle indicator 102 indicating the direction. By attaching such a position and direction indicator, it can serve as a reference point for the electrode array to be attached to the target surface.
  • the position direction indicator is information that allows the patient or expert to refer to the position and direction of the stimulator and attach it to the optimal stimulation point in the optimal direction.
  • Figure 6 is a diagram for explaining a method of attaching a marker in a method of providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention. It is a method of attaching a stereotactic device on the generated position direction indicator.
  • the stereotactic device is basically divided into two types: a coordinate marker indicating the center position of the electrode array and an angle marker indicating the center angle of the electrode array.
  • the coordinate marker 210 based on the position indicator 101 and the angle marker 211 based on the angle indicator 112 can be attached to the center point of the electrode to identify the coordinate marker 210 based on the position indicator 101, and can be attached to the center point of the electrode in various ways (cross net, etc.). It can be attached.
  • the shape and size of each marker can be changed to distinguish between the coordinate marker and the angle marker.
  • the size and shape of the coordinate marker and the angle marker can be different.
  • the SP1 (Stereotactic Position) created in this way refers to the coordinates where the stereotactic device is attached.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating identifying a display marker and an image marker in a method for providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • Treatment planning software creates a 3D model based on medical images.
  • coordinate markers 320 and angle markers 330 can be identified in the medical image, so coordinates and angle markers can also be expressed as a 3D model.
  • Figure 8 shows that in the method of providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention, when the location of the electrode array (second display marker, P2) is determined, the coordinates of the location are identified from the first display marker (P1).
  • P1 and P2 represent the local coordinate system with the origin at the center of the array.
  • P2 can be identified by expressing it as a distance and angle from P1 along this axis.
  • P2 can be identified by performing rotational movement ( ⁇ ) after translation of P1 projected onto the surface of the object by ⁇ u along the u-axis and ⁇ v along the v-axis.
  • P2 can be identified as a transformation of P1 in the global coordinate system (patient-based coordinate system).
  • This method may identify the position and direction of P2 by performing translation and rotation from P1 using a laser display device that uses a patient-based coordinate system external to the object. These movements and rotations can be described as follows using an affine transformation matrix, as shown in FIG. 8(B).
  • Figure 9 is a diagram of selecting one electrode array based on electrode array position and direction information output in a method for providing electrode array position and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 9 (A) shows the position direction indicators P1, P2, P3, and P4, and
  • Figure 9 (B) shows the electrode array 620 considering the coordinates and angle of the center point of the selected position direction indicator P4. It shows how to attach .
  • FIG. 10 is a diagram illustrating that markers can be attached at various angles in a method of providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention. It shows that when attaching the electrode array 720 to the position indicator 710, it can be attached at various angles.
  • the number of angle indicators of the position indicator is expressed as 12, indicating a total of 6 angles, but it is not limited to this.
  • the angle can be expressed by matching the angle indicator and the center line based on the center line of the electrode array.
  • FIG. 11 is a diagram showing positions and angles at which the electrode array should not be attached in a method of providing electrode array position and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • a stereotactic device 720 is also used. can be used. The position and angle of the site are determined using the stereotaxic device 720. For example, in this embodiment, the compartment 730 was divided using four stereotactic devices. After identification, the position and angle of the electrode array 620 can be determined in the treatment planning software.
  • Figure 12 shows various methods of markers that can be generated in a method of providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • the method (A) for expressing various angles has been described, but it can be created in various ways as well.
  • the long axis (102) and short axis (103) are displayed separately.
  • a method of expressing the minimum position and angle with at least two markers B), a method of different shapes of the coordinate marker and angle marker (C), and a method of displaying the major and minor directions of the angle marker with straight lines.
  • Figure 13 shows a wearable device in the form of a vest 800 and a belly band 900 that can be worn with indicators and markers pre-arranged in a method of providing electrode array location and direction information according to another embodiment of the present invention.
  • a vest 800 or belly band (900) in which position indicators and angle indicators indicating the location of the electrode array are pre-arranged. Since position markers and angle markers can be identified in the captured medical images, a treatment plan based on the position markers and angle markers can be created. By identifying the location of the electrode array used in the generated treatment plan, the electrode array of the treatment plan can be attached using a wearable device in the form of a vest or belly band without displaying a location indicator on the target.

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법은 대상체에 대한 전기 자극 치료를 위한 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에 있어서, 전극 어레이의 중심 위치 및 기준 방향을 표시하기 위한 제1표시마커를 대상체의 표면에 장착하는 단계, 제1표시마커의 중심 위치와 기준 방향에 정합되게 영상마커를 대상체의 표면에 부착하는 단계, 영상마커가 부착된 대상체에 대한 의료영상을 촬영하는 단계, 촬영한 의료영상을 외부의 치료계획시스템에 제공하는 단계, 외부의 치료계획시스템으로부터 영상마커를 기준으로 한 전극 어레이의 제안 위치 및 제안 방향을 제공받는 단계 및 영상마커에 대한 제안 위치 및 제안 방향을 반영하여, 대상체의 표면에 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 제2표시마커를 대상체의 표면에 장착하는 단계를 포함하고, 이에 따르면, 치료계획에 따른 전극 어레이의 위치 및 각도를 실제 환자의 정확한 위치 및 각도에 전극 어레이를 부착할 수 있는 효과가 있다.

Description

전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법 및 장치
본 발명은 전극 어레이에서의 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 적어도 하나의 개별전극을 포함하는 전극 어레이를 정확한 위치 및 각도에 부착할 수 있는 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법 및 장치에 관한 것이다.
경두개 직류 자극술(Transcranial Direct Current Stimulation, 이하 tDCS), 경두개 자기 자극술(Transcranial Magnetic Stimulation, 이하 TMS), 전기장 종양 치료술(Tumor Treating Fields, 이하 TTFields) 및 고주파 온열 암치료술(Hyperthermia) 등의 전기 자극 요법은 비침습적 치료 방법으로, 자극을 가하는 위치 및 자극의 세기에 따라 다양한 질환을 치료하는 데 널리 이용되고 있다. tDCS, TMS, TTFields, Hyperthermia 치료는 치료계획시스템 소프트웨어를 통하여 환자 개인 특성에 맞춘 최적의 치료계획을 생성할 수 있다. 하지만 치료계획시스템에서 결정된 치료계획 상의 전극 어레이의 위치와 각도를 실제 환자에게 부착될 위치와 각도에 정확하게 매핑할 수 있는 수단이 부재하여 의사가 정확한 위치와 각도에 전극 어레이를 부착하여 시술하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 치료 효과를 높이고, 안전성을 높이고, 위험을 낮추기 위해서는 전극 어레이의 위치와 각도를 동시에 고려하여, 전극 어레이를 치료계획과 맞게 정확하게 부착하는 방법이 필요한 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 정확한 위치 및 방향에 전극 어레이를 부착할 수 있는 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법은 대상체에 대한 전기 자극 치료를 위한 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에 있어서, 전극 어레이의 중심 위치 및 기준 방향을 표시하기 위한 제1표시마커를 상기 대상체의 표면에 장착하는 단계; 상기 제1표시마커의 중심 위치와 기준 방향에 정합되게 영상마커를 대상체의 표면에 부착하는 단계; 상기 영상마커가 부착된 상기 대상체에 대한 의료영상을 촬영하는 단계; 상기 촬영한 의료영상을 외부의 치료계획시스템에 제공하는 단계; 상기 외부의 치료계획시스템으로부터 상기 영상마커를 기준으로 한 전극 어레이의 제안 위치 및 제안 방향을 제공받는 단계; 및 상기 영상마커를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향을 반영하여, 상기 대상체의 표면에 상기 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 제2표시마커를 상기 대상체의 표면에 장착하는 단계;를 포함하는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 전극 어레이는 적어도 하나의 개별전극을 포함하는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 제1표시마커는 상기 전기 자극 치료에 사용되어야 하는 전극 어레이의 기준 위치 및 방향을 나타내는 것으로 사용되는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 전기 자극 치료에 사용되지 말아야 하는 상기 대상체 표면 부위에 대한 경계를 표시하는 제3경계표시마커를 상기 대상체의 표면에 장착하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 제1표시마커는 상기 영상마커의 수와 같거나 많은 것일 수 있다.
여기에서, 상기 제1표시마커 및 제2표시마커는 문신(Temporary Tattoo), 피부 염색(Henna), 색소 주입(Pigment), 스티커(Sticker) 및 스킨 마커(Skin Marker) 중 적어도 하나의 방법으로 형성되는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 의료영상은 CT, MRI, PET, SPECT 및 FMRI(Functional MRI) 중에서 적어도 하나를 포함하고, 상기 영상마커는 상기 의료영상에서 판독될 수 있는 마커로 형성되는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 전기 자극 치료는 전기장종양치료법(Tumor Treating Fields), 경두개직류자극법(Transcranial Direct Current Stimulation), 경두개교류자극법(Transcranial Alternating Current Stimulation), 경두개자기자극법(Transcranial Magnetic Stimulation) 및 고주파온열치료법(Radiofrequency Hyperthermia) 중 적어도 하나인 것일 수 있다.
여기에서, 상기 제안 위치 및 제안 방향을 반영하여, 상기 대상체의 표면에 상기 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 하는 방법은 대상체 표면에 투영된 투사선(projection line)을 따라가는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 대상체의 표면에 상기 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 하는 방법은 대상체 표면에 투영된 투사선(projection line)을 따라가거나, 대상체 외부의 글로벌 좌표계(patient-based coordinate system)를 사용한 레이저 표시 장치를 이용하여 제1표시마커로부터 이동(translation)과 회전(rotation)을 수행함으로써 제2표시마커의 위치 및 방향을 식별하는 것일 수 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법은 대상체에 대한 전기 자극 치료를 위한 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에 있어서, 상기 전극 어레이의 중심 위치 및 기준 방향을 표시하기 위한 제1표시마커를 상기 대상체의 표면에 미리 정해진 간격으로 복수개를 장착하는 단계; 상기 복수의 제1표시마커의 중심 위치와 기준 방향에 정합되게 복수의 영상마커를 대상체의 표면에 부착하는 단계; 상기 복수의 영상마커가 부착된 상기 대상체에 대한 의료영상을 촬영하는 단계; 상기 촬영한 의료영상을 외부의 치료계획시스템에 제공하는 단계; 상기 외부의 치료계획시스템으로부터 상기 영상마커를 기준으로 한 전극 어레이의 제안 위치 및 제안 방향을 제공받는 단계; 및 상기 영상마커를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향을 반영하여, 상기 대상체의 표면에 상기 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 제2표시마커를 상기 대상체의 표면에 장착하는 단계;를 포함하는 것일 수 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치는 대상체에 대한 전기 자극 치료를 위한 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치(1000)에 있어서, 상기 전극 어레이의 중심 위치 및 기준 방향을 표시하기 위한 제1표시마커(1120)를 상기 대상체의 표면에 장착하는 표시마커부(1100); 상기 제1표시마커의 중심 위치와 기준 방향에 정합되게 상기 대상체의 표면에 영상마커(1220)를 부착하는 영상마커부(1200); 및 상기 영상마커(1220)가 부착된 상기 대상체에 대하여 의료영상을 촬영하고, 상기 촬영된 의료영상을 외부의 치료계획시스템에 제공하고, 상기 외부의 치료계획시스템으로부터 상기 영상마커를 기준으로 한 전극 어레이의 제안 위치 및 제안 방향을 제공받는 제안위치방향결정부(1300);를 포함하되, 상기 표시마커부(1100)는 상기 제안위치방향결정부(1300)에서 제공받은 상기 영상마커를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 제2표시마커(1140)를 상기 대상체의 표면에 장착하는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 전극 어레이는 적어도 하나의 개별전극을 포함하는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 제1표시마커(1120)는 상기 전기 자극 치료에 사용되어야 하는 전극 어레이의 기준 위치 및 방향을 나타내는 것으로 사용되는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 표시마커부(1100)는 상기 전기 자극 치료에 사용되지 말아야 하는 상기 대상체 표면 부위에 대한 경계를 표시하는 제3경계표시마커(1160)를 상기 대상체의 표면에 더 장착하는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 제1표시마커(1120)는 상기 영상마커(1220)의 수와 같거나 많은 것일 수 있다.
여기에서, 상기 제1표시마커(1120) 및 제2표시마커(1140)는 문신(Temporary Tattoo), 피부 염색(Henna), 색소 주입(Pigment), 스티커(Sticker) 및 스킨 마커(Skin Marker) 중 적어도 하나의 방법으로 형성되는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 의료영상은 CT, MRI, CT, PET, SPECT 및 FMRI(Functional MRI) 중에서 적어도 하나를 포함하고, 상기 영상마커(1220)는 상기 의료영상에서 판독될 수 있는 마커로 형성되는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 전기 자극 치료는 전기장종양치료법(Tumor Treating Fields), 경두개직류자극법(Transcranial Direct Current Stimulation), 경두개교류자극법(Transcranial Alternating Current Stimulation), 경두개자기자극법(Transcranial Magnetic Stimulation) 및 고주파온열치료법(Radiofrequency Hyperthermia) 중 적어도 하나인 것일 수 있다.
여기에서, 상기 제안위치방향결정부(1300)에서 제공받은 상기 영상마커를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 제2표시마커(1140)를 상기 대상체의 표면에 장착하는 방법은 대상체 표면에 투영된 투사선(projection line)을 따라가는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 제안위치방향결정부(1300)에서 제공받은 상기 영상마커를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 제2표시마커(1140)를 상기 대상체의 표면에 장착하는 방법은 상기 대상체 표면에 투영된 투사선(projection line)을 따라가거나, 대상체 외부의 글로벌 좌표계(patient-based coordinate system)를 사용한 레이저 표시 장치를 이용하여 제1표시마커로(1120)부터 이동(translation)과 회전(rotation)을 수행함으로써 제2표시마커(1140)의 위치 및 방향을 식별하는 것일 수 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치는 대상체에 대한 전기 자극 치료를 위한 복수의 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치(1000)에 있어서, 상기 전극 어레이의 중심 위치 및 기준 방향을 표시하기 위한 제1표시마커(1120)를 상기 대상체의 표면에 미리 정해진 간격으로 복수개를 장착하는 표시마커부(1100); 상기 복수의 제1표시마커의 중심 위치와 기준 방향에 정합되게 상기 대상체의 표면에 복수의 영상마커(1220)를 부착하는 영상마커부(1200); 및 상기 복수의 영상마커(1220)가 부착된 상기 대상체에 대하여 의료영상을 촬영하고, 상기 촬영된 의료영상을 외부의 치료계획시스템에 제공하고, 상기 외부의 치료계획시스템으로부터 상기 복수의 영상마커를 기준으로 한 전극 어레이의 제안 위치 및 제안 방향을 제공받는 제안위치방향결정부(130);를 포함하되, 상기 표시마커부(1100)는 상기 제안위치방향결정부(1300)에서 제공받은 상기 복수의 영상마커를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 제2표시마커(1140)를 상기 대상체의 표면에 장착하는 것일 수 있다.
본 발명에 따르면, 전극의 중심 좌표와 각도에 대한 정보를 제공하는 위치방향표시자 기반 정위적(stereotactic) 장치를 사용하고 각 대상체에 대해 촬영한 의료 영상을 획득하여 이를 기초로 해당 대상체에 대한 전극 어레이 위치 및 각도 정보를 도출하므로, 치료계획에 따른 전극 어레이의 위치 및 각도를 실제 환자의 정확한 위치 및 각도에 전극 어레이를 부착할 수 있다.
또한, 위치방향표시자를 이용하여 전극의 좌표 뿐만 아니라 전극 어레이의 각도를 표시함으로써, 더욱더 정교한 전극 어레이 위치 및 방향 정보를 활용할 수 있다. 이런 정위적 장치를 이용한 전극 어레이의 위치 및 방향 정보 제공 방법 및 시스템을 통해, 전기 자극 시술 시에 시술의 정확성을 높일 수 있으며, 시각적으로 직관적으로 전극을 부착할 수 있다.
본 발명에 따르면, 정위적 장치를 이용한 전극 어레이의 위치 및 각도 정보 제공 방법 및 시스템을 이용함으로써 좌표계 상에 최적 자극 위치와 방향을 도시함으로써 의료진들 뿐만 아니라 환자 또는 보호자가 해당 위치를 파악하기 효과적이고 정확한 위치에 전극을 부착할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법의 구성도이다.
도 4는 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 마커를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 마커를 부착하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 표시마커와 영상마커를 식별하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 전극 어레이의 위치가 결정되면, 해당 위치의 좌표를 식별하는 방법에 대한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 출력된 전극 어레이 위치 및 각도 정보를 바탕으로 하나의 전극 어레이를 선택하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 마커를 다양한 각도로 부착할 수 있는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 전극 어레이를 부착하면 안 되는 위치 및 각도를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 생성될 수 있는 마커의 다양한 방법을 도시한다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 마커가 미리 배치되어 있어, 입을 수 있는 조끼(800)와 복대(900) 형태의 웨어러블 디바이스를 도시한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90도 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법의 구성도이다. 도 4는 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 마커를 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 마커를 부착하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 표시마커와 영상마커를 식별하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 전극 어레이의 위치가 결정되면, 해당 위치의 좌표를 식별하는 방법에 대한 도면이다. 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 출력된 전극 어레이 위치 및 각도 정보를 바탕으로 하나의 전극 어레이를 선택하는 도면이다. 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 마커를 다양한 각도로 부착할 수 있는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 전극 어레이를 부착하면 안 되는 위치 및 각도를 나타내는 도면이다. 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 생성될 수 있는 마커의 다양한 방법을 도시한다. 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 마커가 미리 배치되어 있어, 입을 수 있는 조끼(800)과 복대(900) 형태의 웨어러블 디바이스를 도시한다.
먼저, 도 2를 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법은 대상체에 대한 전기 자극 치료를 위한 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에 있어서, 전극 어레이의 중심 위치 및 기준 방향을 표시하기 위한 제1표시마커를 상기 대상체의 표면에 장착하는 단계(S2100); 상기 제1표시마커의 중심 위치와 기준 방향에 정합되게 영상마커를 대상체의 표면에 부착하는 단계(S2200); 상기 영상마커가 부착된 상기 대상체에 대한 의료영상을 촬영하는 단계(S2300); 상기 촬영한 의료영상을 외부의 치료계획시스템에 제공하는 단계(S2400); 상기 외부의 치료계획시스템으로부터 상기 영상마커를 기준으로 한 전극 어레이의 제안 위치 및 제안 방향을 제공받는 단계(S2500); 및 상기 영상마커를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향을 반영하여, 상기 대상체의 표면에 상기 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 제2표시마커를 상기 대상체의 표면에 장착하는 단계(S2600);를 포함하는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 전극 어레이는 적어도 하나의 개별전극을 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1표시마커를 상기 대상체의 표면에 장착하는 단계(S2100)에서 상기 제1표시마커는 전극 어레이의 중심 위치 및 기준 방향을 표시하기 위한 것으로, 상기 전기 자극 치료에 사용되어야 하는 전극 어레이의 기준 위치 및 방향을 나타내는 것으로 사용되는 것일 수 있다.
상기 영상마커를 대상체의 표면에 부착하는 단계(S2200)는 상기 제1표시마커의 중심 위치와 기준 방향에 정합되게 영상마커를 대상체의 표면에 부착하는 것일 수 있다.
한편, 상기 전기 자극 치료에 사용되지 말아야 하는 상기 대상체 표면 부위에 대한 경계를 표시하는 제3경계표시마커를 상기 대상체의 표면에 장착하는 단계(S2250);를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 제3경계표시마커를 상기 대상체의 표면에 장착하는 단계(S2250)는 상기 전기 자극 치료에서 사용되지 말아야 하는 상기 대상체 표면 부위에 대한 경계를 표시하는 것으로, 대상체의 표면에 피부 발진, 이식용 의료기기, 다른 전극의 존재 등의 이유로 전기 자극을 위한 전극 어레이를 부착하는 것이 적합하지 않은 부위에 대한 경계를 표시하는 것일 수 있다.
상기 영상마커를 대상체의 표면에 부착하는 단계(S2200)에서 상기 제1표시마커는 상기 영상마커의 수와 같거나 많은 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1표시마커는 상기 영상마커가 부착 가능한 모든 위치를 표시하기 위해 사용될 수 있으며, 영상마커는 상기 부착 가능한 모든 위치에서 최적의 위치만을 선정하여 부착될 수 있기 때문이다.
상기 대상체에 대한 의료영상을 촬영하는 단계(S2300)는 상기 영상마커가 부착된 상태에서 의료영상을 촬영하는 것일 수 있다. 상기 영상마커는 의료영상에서 식별이 가능한 것이므로, 영상마커의 위치가 반영된 의료영상을 획득할 수 있을 것이다.
상기 촬영한 의료영상을 외부의 치료계획시스템에 제공하는 단계(S2400) 및 상기 외부의 치료계획시스템으로부터 상기 영상마커에 대한 제안 위치 및 제안 방향을 제공받는 단계(S2500)는 영상마커의 위치가 반영된 의료영상을 외부의 치료계획시스템으로 제공하고, 상기 외부의 치료계획시스템으로부터 상기 영상마커를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향, 즉, 최적의 전극 어레이 위치 및 방향을 제공받는 것일 수 있다.
상기 대상체의 표면에 상기 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 제2표시마커를 상기 대상체의 표면에 장착하는 단계(S2600)는 상기 영상마커를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향을 반영하여, 상기 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 제2표시마커를 상기 대상체의 표면에 장착하는 것일 수 있다. 즉, 상기 제2표시마커는 상기 외부의 치료계획시스템으로부터 제공받은 최적의 위치 및 방향에 맞게 상기 대상체의 표면에 전극 어레이를 장착하는 것으로, 이후의 치료에 활용될 수 있도록 장착하는 것일 수 있다.
더불어, 상기 제1표시마커 및 제2표시마커는 문신(Temporary Tattoo), 피부 염색(Henna), 색소 주입(Pigment), 스티커(Sticker) 및 스킨 마커(Skin Marker) 중 적어도 하나의 방법으로 형성되는 것일 수 있다. 상기 제1표시마커는 일정 기간 동안만 유지되어도 무방하기 때문에 임시로 부착되는 것일 수 있으나, 상기 제2표시마커는 이후의 치료 과정에서 계속적으로 이용되는 것이므로, 치료 과정 동안에 부착 상태를 유지할 수 있는 것이 권장될 것이다.
한편, 상기 의료영상은 CT, MRI, PET, SPECT 및 FMRI(Functional MRI) 중에서 적어도 하나를 포함하고, 상기 영상마커는 상기 의료영상에서 판독될 수 있는 마커로 형성되는 것일 수 있다.
더불어, 상기 전기 자극 치료는 전기장종양치료법(Tumor Treating Fields), 경두개직류자극법(Transcranial Direct Current Stimulation), 경두개교류자극법(Transcranial Alternating Current Stimulation), 경두개자기자극법(Transcranial Magnetic Stimulation) 및 고주파온열치료법(Radiofrequency Hyperthermia) 중 적어도 하나인 것일 수 있다.
특히, 상기 제안 위치 및 제안 방향을 반영하여, 상기 대상체의 표면에 상기 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 하는 방법은 대상체 표면에 투영된 투사선(projection line)을 따라가는 것일 수 있다. 상기 대상체의 표면은 평면이 아닌 경우가 대부분이므로, 상기 대상체의 표면에 상기 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 하기 위하여는 투사선(projection line)을 따라서 상기 대상체의 표면에 제2표시마커를 부착하는 것이 타당할 것이다.
상기 대상체의 표면에 상기 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 하는 방법은 대상체 표면에 투영된 투사선(projection line)을 따라가거나, 대상체 외부의 글로벌 좌표계(patient-based coordinate system)를 사용한 레이저 표시 장치를 이용하여 제1표시마커로부터 이동(translation)과 회전(rotation)을 수행함으로써 제2표시마커의 위치 및 방향을 식별하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법은 대상체에 대한 전기 자극 치료를 위한 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에 있어서, 상기 전극 어레이의 중심 위치 및 기준 방향을 표시하기 위한 제1표시마커를 상기 대상체의 표면에 미리 정해진 간격으로 복수개를 장착하는 단계; 상기 복수의 제1표시마커의 중심 위치와 기준 방향에 정합되게 복수의 영상마커를 대상체의 표면에 부착하는 단계; 상기 복수의 영상마커가 부착된 상기 대상체에 대한 의료영상을 촬영하는 단계; 상기 촬영한 의료영상을 외부의 치료계획시스템에 제공하는 단계; 상기 외부의 치료계획시스템으로부터 상기 영상마커를 기준으로 한 전극 어레이의 제안 위치 및 제안 방향을 제공받는 단계; 및 상기 영상마커를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향을 반영하여, 상기 대상체의 표면에 상기 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 제2표시마커를 상기 대상체의 표면에 장착하는 단계;를 포함하는 것일 수 있다.
도 1을 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치는 대상체에 대한 전기 자극 치료를 위한 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치(1000)에 있어서, 상기 전극 어레이의 중심 위치 및 기준 방향을 표시하기 위한 제1표시마커(1120)를 상기 대상체의 표면에 장착하는 표시마커부(1100); 상기 제1표시마커(1120)의 중심 위치와 기준 방향에 정합되게 상기 대상체의 표면에 영상마커(1220)를 부착하는 영상마커부(1200); 및 상기 영상마커(1220)가 부착된 상기 대상체에 대하여 의료영상을 촬영하고, 상기 촬영된 의료영상을 외부의 치료계획시스템에 제공하고, 상기 외부의 치료계획시스템으로부터 상기 영상마커를 기준으로 한 전극 어레이의 제안 위치 및 제안 방향을 제공받는 제안위치방향결정부(1300);를 포함하되, 상기 표시마커부(1100)는 상기 제안위치방향결정부(1300)에서 제공받은 상기 영상마커(1220)를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 제2표시마커(1140)를 상기 대상체의 표면에 장착하는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 전극 어레이는 적어도 하나의 개별전극을 포함하는 것일 수 있다.
상기 표시마커부(1100)는 상기 전극 어레이의 중심 위치 및 기준 방향을 표시하기 위한 제1표시마커(1120)를 상기 대상체의 표면에 장착하는 것일 수 있다. 특히, 상기 제1표시마커(1120)는 상기 전기 자극 치료에 사용되어야 하는 전극 어레이의 기준 위치 및 방향을 나타내는 것일 수 있다.
한편, 상기 표시마커부(1100)는 상기 대상체 표면 부위에 대한 경계를 표시하는 제3경계표시마커(1160)를 더 포함하는 것일 수 있으며, 상기 제3경계표시마커(1160)는 상기 전기 자극 치료에 사용되지 말아야 하는 상기 대상체 표면 부위에 대한 경계를 표시하는 것일 수 있다. 결국, 상기 제3경계표시마커(1160)를 상기 대상체의 표면에 더 장착하는 것일 수 있다.
상기 영상마커부(1200)는 상기 제1표시마커(1120)의 중심 위치와 기준 방향에 정합되게 상기 대상체의 표면에 영상마커(1220)를 더 부착하는 것일 수 있다. 특히, 상기 제1표시마커(1120)는 상기 영상마커(1220)의 수와 같거나 많은 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1표시마커(1120)는 상기 영상마커(1220)가 부착 가능한 모든 위치를 표시하기 위해 사용될 수 있으며, 상기 영상마커(1220)는 상기 부착 가능한 모든 위치에서 최적의 위치만을 선정하여 부착될 수 있기 때문이다.
상기 제안위치방향결정부(1300)는 상기 영상마커(1220)가 부착된 상기 대상체에 대하여 의료영상을 촬영하고, 상기 촬영된 의료영상을 외부의 치료계획시스템에 제공하고, 상기 외부의 치료계획시스템으로부터 상기 영상마커(1220)를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향을 제공받는 것일 수 있다.
한편, 상기 표시마커부(1100)는 상기 제안위치방향결정부(1300)에서 제공받은 상기 영상마커(1220)를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 제2표시마커(1140)를 상기 대상체의 표면에 장착하는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 제1표시마커(1120) 및 제2표시마커(1140)는 문신(Temporary Tattoo), 피부 염색(Henna), 색소 주입(Pigment), 스티커(Sticker) 및 스킨 마커(Skin Marker) 중 적어도 하나의 방법으로 형성되는 것일 수 있다. 상기 제1표시마커(1120)는 일정 기간 동안만 유지되어도 무방하기 때문에 임시로 부착되는 것일 수 있으나, 상기 제2표시마커(1140)는 이후의 치료 과정에서 계속적으로 이용되는 것이므로, 치료 과정 동안에 부착 상태를 유지할 수 있는 것이 권장될 것이다.
한편, 상기 표시마커부(1100)는 상기 전기 자극 치료에 사용되지 말아야 하는 상기 대상체 표면 부위에 대한 경계를 표시하는 제3경계표시마커(1160)를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 제3경계표시마커(1160)는 상기 전기 자극 치료에서 사용되지 말아야 하는 상기 대상체 표면 부위에 대한 경계를 표시하는 것으로, 대상체의 표면에 피부 발진, 이식용 의료기기, 다른 전극의 존재 등의 이유로 전기 자극을 위한 전극 어레이를 부착하는 것이 적합하지 않은 부위에 대한 경계를 표시하는 것일 수 있다.
한편, 상기 의료영상은 CT, MRI, PET, SPECT 및 FMRI(Functional MRI) 중에서 적어도 하나를 포함하고, 상기 영상마커(1220)는 상기 의료영상에서 판독될 수 있는 마커로 형성되는 것일 수 있다.
또한, 상기 전기 자극 치료는 전기장종양치료법(Tumor Treating Fields), 경두개직류자극법(Transcranial Direct Current Stimulation), 경두개교류자극법(Transcranial Alternating Current Stimulation), 경두개자기자극법(Transcranial Magnetic Stimulation) 및 고주파온열치료법(Radiofrequency Hyperthermia) 중 적어도 하나인 것일 수 있다.
상기 제안위치방향결정부(1300)에서 제공받은 상기 영상마커(1220)를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 제2표시마커(1140)를 상기 대상체의 표면에 장착하는 방법은 대상체 표면에 투영된 투사선(projection line)을 따라가는 것일 수 있다. 상기 대상체의 표면은 평면이 아닌 경우가 대부분이므로, 상기 대상체의 표면에 상기 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 하기 위하여는 투사선(projection line)을 따라서 상기 대상체의 표면에 마커를 부착하는 것이 타당할 것이다.
상기 제안위치방향결정부(1300)에서 제공받은 상기 영상마커(1220)를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 제2표시마커(1140)를 상기 대상체의 표면에 장착하는 것은 대상체 표면에 투영된 투사선(projection line)을 따라가거나, 대상체 외부의 글로벌 좌표계(patient-based coordinate system)를 사용한 레이저 표시 장치를 이용하여 제1표시마커(1120)로부터 이동(translation)과 회전(rotation)을 수행함으로써 제2표시마커(1140)의 위치 및 방향을 식별하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치는 대상체에 대한 전기 자극 치료를 위한 복수의 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치(1000)에 있어서, 상기 전극 어레이의 중심 위치 및 기준 방향을 표시하기 위한 제1표시마커(1120)를 상기 대상체의 표면에 미리 정해진 간격으로 복수개를 장착하는 표시마커부(1100); 상기 복수의 제1표시마커의 중심 위치와 기준 방향에 정합되게 상기 대상체의 표면에 복수의 영상마커(1220)를 부착하는 영상마커부(1200); 및 상기 복수의 영상마커(1220)가 부착된 상기 대상체에 대하여 의료영상을 촬영하고, 상기 촬영된 의료영상을 외부의 치료계획시스템에 제공하고, 상기 외부의 치료계획시스템으로부터 상기 복수의 영상마커를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향을 제공받는 제안위치방향결정부(1300);를 포함하되, 상기 표시마커부(1100)는 상기 제안위치방향결정부(1300)에서 제공받은 상기 복수의 영상마커에 대한 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 제2표시마커(1140)를 상기 대상체의 표면에 장착하는 것일 수 있다.
일반적으로 전기 자극 시스템은 적어도 하나의 개별전극을 포함하는 전극 어레이를 인체에 직접 부착하여 인체 내부에 전자기장을 형성시켜 치료를 수행한다. 이 경우 부착된 전극 어레이의 위치 및 각도에 따라 다양한 치료계획이 생성될 수 있는데, 최적의 치료계획을 만들기 위해서 치료계획소프트웨어(Treatment Planning System. TPS)를 이용하여 환자의 의료 영상에 기반한 전기 자극 시뮬레이션을 통해 환자에게 최적의 치료계획을 생성한다.
최적의 치료계획을 결정하기 위해서는 목표 타겟에 최대의 전기 자극을 줌과 동시에 목표 타겟 외에는 최소한의 자극을 주는 전극 어레이의 위치 및 각도를 찾아야 한다. 하지만 치료계획소프트웨어를 이용한 시뮬레이션을 통해 최적의 전극 어레이의 위치 및 각도 정보를 획득한 후 상기 획득한 위치 및 방향 정보에 기반하여 실제 환자에게 전극 어레이를 부착해야 하지만, 많은 어려움이 있다.
전극 어레이의 위치, 방향 등 치료계획소프트웨어 상의 전극 어레이 좌표 및 각도와 환자의 실제 전기 자극 어레이의 좌표 및 각도를 일치시키는 것은 매우 어려운 일이다.
따라서, 후술하는 본 발명의 실시예에서는 대상자에 위치방향표시자를 표시하고, 상기 위치방향표시자에 위치 및 방향 마커를 부착하여 의료 영상에서 식별함으로써 치료계획소프트웨어(Treatment Planning System. TPS)와 실제 환자의 기준 좌표 및 각도를 일치시키고, 치료계획소프트웨어(Treatment Planning System. TPS)에서 결정된 '위치방향표시자에 기반한 전극 어레이의 위치 및 방향'을 출력하여 대상의 표면에 전극 어레이를 정확하게 부착할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법 및 장치에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법 및 장치는, 대상체 표면에 위치방향표시자(100)를 표시한다. 상기 표시된 위치방향표시자(100)는 대상체에 표시되는 마커로, 그 종류는 일시적인 문신(Temporary tattoo), 피부 염색(henna), 색소 주입(pigment), 스티커(Sticker), 마킹펜(Skin Marker) 등으로 사용할 수 있다. 이러한 위치표시자를 그리는 방법으로, 인체의 자연 마커(Nasion, Inion, Right ear, Left ear)을 사용하는 직접측정 방법과 레이저를 사용한 간접측정법 등이 있다. 이렇게 생성된 위치방향표시자에 1:1로 대응하는 정위적 장치를 부착(200)한다. 상기 정위적 장치는 의료영상에서 식별하기 위함이며, 상기 의료영상은 CT, MRI, SPECT, Ultra Sound등을 사용할 수 있으며, 이러한 의료영상에 표시하기 위한 정위적 장치에 사용되는 물질로써, MR-marker, CT-marker등 의료영상에서 식별이 가능한 마커가 된다.
대상자 및 정위적 장치 영상 획득부(200)에서는 전기 자극 시뮬레이션을 사용하기 위한 의료 영상을 획득한다. 대상자와 대상자에 부착된 정위적 장치 2가지를 식별할 수 있는 의료 영상을 획득하게 되며, 상기 획득한 의료 영상을 치료계획시스템에 입력하는 단계(300)를 통해 최적의 전기 자극 치료계획을 생성하게 되며, 상기 생성된 치료계획의 전극 어레이 위치 데이터를 수신하는 단계(400)를 거쳐 전극 어레이의 위치를 수신한다. 이때, 대상에 부착되었던 정위적 장치를 기반으로 하여 대상의 몸에 부착할 수 있는 위치 데이터로 설정한다(500). 상기 설정된 위치 데이터를 기반으로 전극 어레이의 방향을 결정하고 출력하는 단계(600)에서 위치 및 방향을 사용자에게 출력된다. 상기 출력되는 어레이 위치 및 방향 정보는 대상자 표면에 설정된 여러 개의 정위적 장치 중 한 가지를 선택하여 위치 및 방향이 출력될 수 있으며, 상기 선택된 정위적 장치를 기준으로 위치좌표 및 각도방향이 설정될 수 있다. 이를 통해 전극 어레이의 각도가 출력되어 방향까지 고려한 치료계획에 적용할 수 있다. 상기 출력된 정보를 기초로 대상 체의 표면에 전극 어레이를 부착하는 단계(700)에서는 출력된 위치좌표 및 각도방향 정보를 기반으로 환자에게 직접 부착하는 단계로, 출력된 정위적 장치와 실제 환자 위에 표시된 위치방향표시자를 통하여 전극 어레이의 위치 및 방향을 일치시킬 수 있다.
도 4는 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 도면이다. 인체에서 위치정보를 제공하는 영상마커만 부착 후 의료 영상을 획득하면, 마커의 위치를 의료 영상 내에서 식별 가능하지만, 의료 영상에서 마커 위치를 획득 후 환자에게 정확하게 그 위치를 식별하는 것은 많은 어려움이 따름을 도시한다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 영상마커와 함께 환자 피부에 표시자를 부착하여야 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 마커를 설명하기 위한 도면이다. 이러한 기술을 해결하기 위한 위치방향표시자(110)를 나타내고 있으며, 위치방향표시자는 중심의 좌표를 나타내는 좌표 표시자(101)와 방향을 나타내는 각도 표시자(102)로 구분된다. 이러한 위치방향표시자를 부착함으로써, 대상 표면에 부착될 전극 어레이의 참조 점 역할을 할 수 있다. 위치방향표시자는 환자나 전문가가 참고하여 자극기의 위치 및 방향을 자극 최적 지점에 최적 방향으로 부착할 수 있게 하는 정보이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 마커를 부착하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 생성된 위치방향표시자 위에 정위적 장치를 부착하는 방법으로, 정위적 장치는 기본적으로 전극 어레이의 중심위치를 나타내는 좌표 마커, 전극 어레이의 중심 각도를 나타내는 각도 마커 2가지로 구분된다. 위치표시자(101)에 기반한 좌표 마커(210)와 각도 표시자(112)에 기반한 각도 마커(211)를 식별하기 위해 전극의 중심점에 부착할 수 있으며, 그 외에도 다양한 방법(십자망 등)으로 부착할 수 있다. 이때 좌표 마커와 각도 마커를 구분하기 위해 각 마커의 모양과 크기를 변경할 수 있는데, 좌표 마커와 각도 마커의 크기를 다르게 할 수 있으며, 모양을 다르게 할 수 있다. 이렇게 생성된 SP1(Stereotactic Position)은 정위적 장치가 부착된 좌표를 의미한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 표시마커와 영상마커를 식별하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
치료계획시스템에서 좌표 마커와 각도 마커를 식별한 것을 도시하며, 환자와 정위적 장치가 표현될 수 있다. 치료계획소프트웨어에서는 의료 영상에 기반하여 3D 모델을 만드는데, 이때 의료 영상에 좌표 마커(320)와 각도 마커(330)를 식별할 수 있으므로, 좌표, 각도 마커 역시 3D모델로 표현할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 전극 어레이의 위치(제2표시마커, P2)가 결정되면, 해당 위치의 좌표를 제1표시마커(P1)로부터 식별하는 방법에 대한 도면이다. 이 방법은 다음 두 가지 접근법을 포함하고 있다. 여기서 P1과 P2는 어레이의 중심에 원점을 가지는 로컬 좌표계를 대표한다.
첫째, 도 8(A)에 도시한 것처럼 대상체 표면에 투영된 투사선(projection line)을 따라가는 것으로 이는 전극 어레이의 2차원 좌표계의 두 축(u축과 v축)을 대상체에 프로젝션(projection)하고, 이 축을 따라 P1으로부터의 거리 및 각도로 표현함으로써 P2를 식별할 수 있다. 도 8(A)에서 보이는 것처럼 대상체의 표면에 프로젝션한 P1의 u축을 따라 Δu, v축을 따라 Δv 만큼의 평행이동(translation) 후에 회전이동(θ)을 함으로써 P2를 식별할 수 있다.
둘째, 글로벌 좌표계(patient-based coordinate system)에서 P2를 P1의 변환(transformation)으로 식별할 수 있다. 이 방법은 대상체 외부의 기준 좌표계(patient-based coordinate system)를 사용하는 레이저 표시 장치를 이용하여 P1으로부터 이동(translation)과 회전(rotation)을 수행함으로써 P2의 위치 및 방향을 식별하는 것일 수 있다. 이러한 이동과 회전은 도 8(B)에서 보이는 것처럼 아핀 변환 행렬(affine transformation matrix)를 이용하여 아래와 같이 기술할 수 있다.
Figure PCTKR2023013787-appb-img-000001
여기서,
Figure PCTKR2023013787-appb-img-000002
및
Figure PCTKR2023013787-appb-img-000003
는 각 좌표계를 나타내는 4x4 행렬로 표현되고,
Figure PCTKR2023013787-appb-img-000004
은
Figure PCTKR2023013787-appb-img-000005
행렬의 역행렬을 의미한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 출력된 전극 어레이 위치 및 방향 정보를 바탕으로 하나의 전극 어레이를 선택하는 도면이다. 실시예에서 도 9 (A)는 위치방향표시자 P1, P2, P3, P4 를 보여주고 있으며 도 9 (B)는 선택된 위치방향표시자 P4에 중심점의 좌표와 각도를 고려해서 전극 어레이(620)를 붙이는 모습을 보여준다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 마커를 다양한 각도로 부착할 수 있는 것을 설명하기 위한 도면이다. 위치 표시자(710)에 전극 어레이(720)를 부착할 때, 다양한 각도로 부착할 수 있음을 보여준다. 본 실시 예에서는 위치표시자의 앵글 표시자의 개수를 12개로 표현하여 총 6개의 각도를 나타내고 있지만, 이에 한정하지 않는다. 전극 어레이의 중심선을 기준으로 앵글 표시자와 중심선을 일치시킴으로써 각도를 표현할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 전극 어레이를 부착하면 안 되는 위치 및 각도를 나타내는 도면이다. 인체의 다양한 이유 예를 들어, 피부 발진, 이식용 의료기기, 다른 전극의 존재 등의 이유로 부착될 수 없는 부위(730)가 존재하는데, 이를 치료계획소프트웨어에서 식별하기 위해서는 마찬가지로 정위적 장치(720)를 사용할 수 있다. 정위적 장치(720)를 사용하여 부위의 위치 및 각도를 정한다. 예를 들어 본 실시 예에서는 4개의 정위적 장치를 사용하여 구획(730)을 나누었다. 치료계획소프트웨어에서 식별 후 전극 어레이(620)의 위치 및 각도를 결정할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 생성될 수 있는 마커의 다양한 방법을 도시한다. 본 실시 예에서는 다양한 각도를 표현하는 방법(A)으로 설명되었으나, 이 뿐만 아니라 다양한 방법으로 생성될 수 있다. 기본적으로 장축(102)과 단축(103)을 구별하여 표시한다.
최소한의 위치, 각도를 표시를 위한 방법으로 최소 2개 이상의 표시자로 표현하는 방법(B), 좌표 표시자와 앵글 표시자의 모양을 다르게 하는 방법(C), 앵글 표시자의 장, 단축을 직선으로 표시하는 방법(D), 앵글 표시자의 세기(강도)를 다르게 하는 방법(F) 등이 있다. 이러한 여러 가지 방법을 이용하여 환자 개인에 맞는 위치 표시자를 선택하여 활용할 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에서 표시자와 마커가 미리 배치되어 있어, 입을 수 있는 조끼(800)과 복대(900) 형태의 웨어러블 디바이스를 도시한다.
전기 자극 치료의 목표지점이 흉부, 복부에 위치할 때, 전극 어레이의 위치를 나타내는 위치표시자와 각도 표시자가 미리 배치되어 있는 조끼 형태(800), 복대 형태(900)을 입고 의료 영상을 획득한다. 상기 촬영한 의료 영상에서 위치 마커와 각도 마커가 식별이 가능함으로, 위치 마커와 각도 마커에 기반한 치료계획을 생성할 수 있다. 상기 생성된 치료계획에 사용된 전극 어레이의 위치를 식별하여, 대상에 위치표시자를 표시하지 않고도 조끼, 복대 형태의 웨어러블 디바이스를 사용하여 치료계획의 전극 어레이를 부착할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 개시된 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안 되며, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
1000: 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치
1100: 표시마커부
1120: 제1표시마커
1140: 제2표시마커
1160: 제3경계표시마커
1200: 영상마커부
1220: 영상마커
1300: 제안위치방향결정부

Claims (20)

  1. 대상체에 대한 전기 자극 치료를 위한 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에 있어서,
    전극 어레이의 중심 위치 및 기준 방향을 표시하기 위한 제1표시마커를 상기 대상체의 표면에 장착하는 단계;
    상기 제1표시마커의 중심 위치와 기준 방향에 정합되게 영상마커를 대상체의 표면에 부착하는 단계;
    상기 영상마커가 부착된 상기 대상체에 대한 의료영상을 촬영하는 단계;
    상기 촬영한 의료영상을 외부의 치료계획시스템에 제공하는 단계;
    상기 외부의 치료계획시스템으로부터 상기 영상마커를 기준으로 한 전극 어레이의 제안 위치 및 제안 방향을 제공받는 단계; 및
    상기 영상마커를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향을 반영하여, 상기 대상체의 표면에 상기 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 제2표시마커를 상기 대상체의 표면에 장착하는 단계;
    를 포함하는 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극 어레이는 적어도 하나의 개별전극을 포함하는
    것을 특징으로 하는 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전기 자극 치료에 사용되지 말아야 하는 상기 대상체 표면 부위에 대한 경계를 표시하는 제3경계표시마커를 상기 대상체의 표면에 장착하는 단계를 더 포함하는
    것을 특징으로 하는 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1표시마커는 상기 영상마커의 수와 같거나 많은
    것을 특징으로 하는 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1표시마커 및 제2표시마커는 문신(Temporary Tattoo), 피부 염색(Henna), 색소 주입(Pigment), 스티커(Sticker) 및 스킨 마커(Skin Marker) 중 적어도 하나의 방법으로 형성되는
    것을 특징으로 하는 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 의료영상은 CT, MRI, PET, SPECT 및 FMRI(Functional MRI) 중에서 적어도 하나를 포함하고,
    상기 영상마커는 상기 의료영상에서 판독될 수 있는 마커로 형성되는
    것을 특징으로 하는 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전기 자극 치료는 전기장종양치료법(Tumor Treating Fields), 경두개직류자극법(Transcranial Direct Current Stimulation), 경두개교류자극법(Transcranial Alternating Current Stimulation), 경두개자기자극법(Transcranial Magnetic Stimulation) 및 고주파온열치료법(Radiofrequency Hyperthermia) 중 적어도 하나인
    것을 특징으로 하는 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제안 위치 및 제안 방향을 반영하여, 상기 대상체의 표면에 상기 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 하는 방법은 대상체 표면에 투영된 투사선(projection line)을 따라가는
    것을 특징으로 하는 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 대상체의 표면에 상기 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 하는 방법은 대상체 외부의 글로벌 좌표계(patient-based coordinate system)를 사용한 레이저 표시 장치를 이용하여 제1표시마커로부터 이동(translation)과 회전(rotation)을 수행함으로써 제2표시마커의 위치 및 방향을 식별하는
    것을 특징으로 하는 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법.
  10. 대상체에 대한 전기 자극 치료를 위한 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법에 있어서,
    상기 전극 어레이의 중심 위치 및 기준 방향을 표시하기 위한 제1표시마커를 상기 대상체의 표면에 미리 정해진 간격으로 복수개를 장착하는 단계;
    상기 복수의 제1표시마커의 중심 위치와 기준 방향에 정합되게 복수의 영상마커를 대상체의 표면에 부착하는 단계;
    상기 복수의 영상마커가 부착된 상기 대상체에 대한 의료영상을 촬영하는 단계;
    상기 촬영한 의료영상을 외부의 치료계획시스템에 제공하는 단계;
    상기 외부의 치료계획시스템으로부터 상기 영상마커를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향을 제공받는 단계; 및
    상기 영상마커를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향을 반영하여, 상기 대상체의 표면에 상기 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 제2표시마커를 상기 대상체의 표면에 장착하는 단계;
    를 포함하는 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 방법.
  11. 대상체에 대한 전기 자극 치료를 위한 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치(1000)에 있어서,
    상기 전극 어레이의 중심 위치 및 기준 방향을 표시하기 위한 제1표시마커(1120)를 상기 대상체의 표면에 장착하는 표시마커부(1100);
    상기 제1표시마커의 중심 위치와 기준 방향에 정합되게 상기 대상체의 표면에 영상마커(1220)를 부착하는 영상마커부(1200); 및
    상기 영상마커(1220)가 부착된 상기 대상체에 대하여 의료영상을 촬영하고, 상기 촬영된 의료영상을 외부의 치료계획시스템에 제공하고, 상기 외부의 치료계획시스템으로부터 상기 영상마커를 기준으로 한 전극 어레이의 제안 위치 및 제안 방향을 제공받는 제안위치방향결정부(1300);를 포함하되,
    상기 표시마커부(1100)는 상기 제안위치방향결정부(1300)에서 제공받은 상기 영상마커를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 제2표시마커(1140)를 상기 대상체의 표면에 장착하는
    전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전극 어레이는 적어도 하나의 개별전극을 포함하는
    것을 특징으로 하는 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 표시마커부(1100)는 상기 전기 자극 치료에 사용되지 말아야 하는 상기 대상체 표면 부위에 대한 경계를 표시하는 제3경계표시마커(1160)를 상기 대상체의 표면에 더 장착하는
    것을 특징으로 하는 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1표시마커(1120)는 상기 영상마커(1220)의 수와 같거나 많은
    것을 특징으로 하는 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1표시마커(1120) 및 제2표시마커(1140)는 문신(Temporary Tattoo), 피부 염색(Henna), 색소 주입(Pigment), 스티커(Sticker) 및 스킨 마커(Skin Marker) 중 적어도 하나의 방법으로 형성되는
    것을 특징으로 하는 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 의료영상은 CT, MRI, PET, SPECT 및 FMRI(Functional MRI) 중에서 적어도 하나를 포함하고,
    상기 영상마커(1220)는 상기 의료영상에서 판독될 수 있는 마커로 형성되는
    것을 특징으로 하는 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 전기 자극 치료는 전기장종양치료법(Tumor Treating Fields), 경두개직류자극법(Transcranial Direct Current Stimulation), 경두개교류자극법(Transcranial Alternating Current Stimulation), 경두개자기자극법(Transcranial Magnetic Stimulation) 및 고주파온열치료법(Radiofrequency Hyperthermia) 중 적어도 하나인
    것을 특징으로 하는 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 제안위치방향결정부(1300)에서 제공받은 상기 영상마커를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 제2표시마커(1140)를 상기 대상체의 표면에 장착하는 방법은 대상체 표면에 투영된 투사선(projection line)을 따라가는
    것을 특징으로 하는 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제안위치방향결정부(1300)에서 제공받은 상기 영상마커를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 제2표시마커(1140)를 상기 대상체의 표면에 장착하는 방법은 대상체 외부의 글로벌 좌표계(patient-based coordinate system)를 사용한 레이저 표시 장치를 이용하여 제1표시마커로(1120)부터 이동(translation)과 회전(rotation)을 수행함으로써 제2표시마커(1140)의 위치 및 방향을 식별하는
    것을 특징으로 하는 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치.
  20. 대상체에 대한 전기 자극 치료를 위해 적어도 하나의 개별전극을 포함하는 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치(1000)에 있어서,
    상기 전극 어레이의 중심 위치 및 기준 방향을 표시하기 위한 제1표시마커(112)를 상기 대상체의 표면에 미리 정해진 간격으로 복수개를 장착하는 표시마커부(1100);
    상기 복수의 제1표시마커의 중심 위치와 기준 방향에 정합되게 상기 대상체의 표면에 복수의 영상마커(1220)를 부착하는 영상마커부(1200); 및
    상기 복수의 영상마커(1220)가 부착된 상기 대상체에 대하여 의료영상을 촬영하고, 상기 촬영된 의료영상을 외부의 치료계획시스템에 제공하고, 상기 외부의 치료계획시스템으로부터 상기 복수의 영상마커를 기준으로 한 전극 어레이의 제안 위치 및 제안 방향을 제공받는 제안위치방향결정부(1300);를 포함하되,
    상기 표시마커부(1100)는 상기 제안위치방향결정부(1300)에서 제공받은 상기 복수의 영상마커를 기준으로 한 제안 위치 및 제안 방향에 정합되게 제2표시마커(1140)를 상기 대상체의 표면에 장착하는
    것을 특징으로 하는 전극 어레이 위치 및 방향 정보 제공 장치.
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