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KR101462024B1 - Method and Apparatus for Controlling Output Power of Tranducer based on Blood Flow Change Information - Google Patents

Method and Apparatus for Controlling Output Power of Tranducer based on Blood Flow Change Information Download PDF

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KR101462024B1
KR101462024B1 KR20130053031A KR20130053031A KR101462024B1 KR 101462024 B1 KR101462024 B1 KR 101462024B1 KR 20130053031 A KR20130053031 A KR 20130053031A KR 20130053031 A KR20130053031 A KR 20130053031A KR 101462024 B1 KR101462024 B1 KR 101462024B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ultrasonic
blood flow
transducer
ppg
skin
Prior art date
Application number
KR20130053031A
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Korean (ko)
Inventor
손건호
강국진
김태호
전석환
김종훈
Original Assignee
알피니언메디칼시스템 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to KR20130053031A priority patent/KR101462024B1/en
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Abstract

혈류량의 변화 정보에 기초한 초음파 트랜스듀서의 출력 조절 방법 및 장치를 개시한다. 본 발명의 일측면에 의하면, 초음파 치료 등의 경우에 화상 등의 피부 손상을 방지하기 위하여 트랜스듀서가 접촉하는 인체부위의 혈류량의 변화 정보에 기초하여 트랜스듀서의 출력을 조절하는 방법 및 장치를 제공한다.A method and apparatus for adjusting the output of an ultrasonic transducer based on information of change in blood flow volume. According to an aspect of the present invention, there is provided a method and an apparatus for adjusting the output of a transducer based on information of change in blood flow volume of a human body portion to which a transducer is contacted to prevent skin damage such as an image in the case of ultrasonic treatment or the like do.

Description

혈류량의 변화 정보에 기초한 트랜스듀서의 출력 조절 방법 및 장치{Method and Apparatus for Controlling Output Power of Tranducer based on Blood Flow Change Information}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method and apparatus for adjusting output of a transducer based on information on change in blood flow volume,

본 실시예는 혈류량의 변화 정보에 기초한 고강도 집속 초음파 트랜스듀서의 출력 조절 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 고강도 집속 초음파(High Intensity Focused Ultrasound: HIFU) 치료시 화상 등의 피부 손상을 방지하기 위하여 트랜스듀서가 접촉하는 인체부위의 혈류량의 변화 정보에 기초하여 트랜스듀서의 출력을 조절하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present embodiment relates to a method and apparatus for adjusting the output of a high-intensity focused ultrasonic transducer based on information on the change in blood flow volume. More particularly, the present invention relates to a method of adjusting the output of a transducer based on information of change in blood flow volume in a human body region to which a transducer is contacted in order to prevent damage to skin such as an image during high intensity focused ultrasound (HIFU) And apparatus.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the present embodiment and do not constitute the prior art.

일반적으로 초음파를 이용한 인체의 진단 및 치료는 메스(Scalpel)의 사용으로 인한 절개와 그에 따른 외과적 흉터의 발생이 없고, 2차 감염의 우려도 없다는 점에서 연구 및 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 초음파를 의료 분야에 응용한 예로는 태아 진단이나 암조직 진단과 같은 진단 분야와 지방 제거나 암조직 또는 악성 종양 파괴와 같은 치료 분야 등이 있다.In general, the diagnosis and treatment of the human body using ultrasound is not limited to the incision due to the use of scalpel and the subsequent occurrence of surgical scar, and there is no fear of secondary infection, Examples of applications of ultrasound to the medical field include diagnostic fields such as fetal diagnosis and cancer tissue diagnosis, and therapeutic fields such as fat removal, cancer tissue or malignant tumor destruction.

그 중 고강도 집속 초음파(High Intensity Focused Ultrasound: 이하 'HIFU 라고 약칭함) 치료는 종양, 혈전, 뇌경색 등의 병변부에 초음파를 조사하고, 그러한 병변부를 온열에 의하여 변성(예컨대, 소작 또는 파괴)하여 치료하는 시술이다. HIFU 치료는 전립선암 치료를 위해 개발되었지만 점차 간암과 유방암, 췌장암 등의 고형암을 포함해 뇌암, 자궁근종, 부정맥과 같은 비고형암으로 응용범위를 넓혀 가고 있다. 특히 HIFU 치료는 간암 치료와 외과적 수술이 불가한 췌장암 치료에 뛰어난 결과를 나타내고 있다.Among them, high intensity focused ultrasound (hereinafter abbreviated as HIFU) treatment is performed by irradiating a lesion part such as a tumor, thrombus, or cerebral infarction with ultrasonic waves and denaturing (for example, cauterizing or destroying) the lesion part by heat It is a treatment to treat. HIFU therapy has been developed for the treatment of prostate cancer, but it has been gradually expanded to include non-solid tumors such as brain cancer, myoma, and arrhythmia, including solid tumors such as liver cancer, breast cancer and pancreatic cancer. In particular, HIFU treatment has shown excellent results in the treatment of pancreatic cancer which can not be treated with liver cancer and surgical operation.

HIFU 치료의 효과로는 열 효과, 공동화 효과, 기계적 효과, 종양 주변 모세혈관 파괴, 면역 효과가 있다. 여기서 열 효과는 혈관 응고를 유발하고 종양세포를 65도 이상의 열로 괴사시키는 것이고, 공동화 효과는 세포 속의 압력을 상승시켜 세포의 단백질 구조를 변성시키며 종양의 DNA를 파괴하는 것이다. 또한 기계적 효과는 암세포 간의 화학적 연결고리를 파괴하는 것이고, 종양 주변 모세혈관 파괴는 치료 병변뿐만 아니라 종양에 영양을 공급하는 주변 모세 혈관을 파괴함으로 해서 종양의 증식을 방지하는 것이며, 면역 효과는 시술 이후 파괴된 종양세포를 항원으로 인식하여 임파구가 증가하는 등의 면역력을 증가시키는 것을 의미한다. 이 가운데에서 열 효과에 의한 HIFU 이용 치료 효과가 가장 대표적이다.The effects of HIFU treatment include thermal effects, cavitation effects, mechanical effects, tumor surrounding capillary damage, and immune effects. The heat effect induces vascular coagulation and necroses tumor cells to more than 65 degrees. The cavitation effect increases the pressure in the cell, denaturing the protein structure of the cell and destroying the tumor DNA. The mechanical effect is to destroy the chemical link between cancer cells. The destruction of the surrounding capillaries is to prevent tumor growth by destroying the surrounding capillaries that nourish the tumor as well as the therapeutic lesion. It means to recognize the destroyed tumor cells as an antigen and to increase immunity such as an increase in lymphocyte. Among these, HIFU treatment effect by heat effect is the most representative.

위와 같은 HIFU 치료 시에는 병변부를 가열하기 위해 환자의 체내에 상당량의 에너지를 가하게 되는데, 환자의 피부와 커플링제(예컨대 히드로겔) 간에 음향 임피던스 불일치로 인해 환자의 피부가 가열되는 부작용이 발생할 수 있다. 이러한 음향 임피던스 불일치로 인해 환자는 피부 표면에 상당한 가열을 받게 되고, 이는 때때로 환자를 불편하게 만드는 것은 물론 피부나 점막에 화상을 초래하기도 한다. 이러한 부작용은 피부와 커플링제 사이에 존재할 수 있는 기포나, 피부의 털로 인해 더욱 악화될 수 있다. 따라서 HIFU 치료에는 이러한 환자의 조직(예컨대, 피부 또는 점막)의 과열을 효율적으로 예방할 수 있는 방법이 요구된다.In the HIFU treatment described above, a considerable amount of energy is applied to the patient's body in order to heat the lesion. A side effect of heating the patient's skin due to the acoustic impedance mismatch between the patient's skin and the coupling agent (e.g., hydrogel) . These acoustic impedance mismatches cause the patient to be significantly heated on the surface of the skin, which sometimes makes the patient uncomfortable, and may cause burns to the skin or mucous membranes. Such side effects can be exacerbated by the bubbles that may be present between the skin and the coupling agent, or the fur of the skin. Therefore, HIFU treatment requires a method that can effectively prevent overheating of such patients' tissues (e.g., skin or mucosa).

피부 온도를 모니터링하기 위해 열전쌍(Thermocouple) 모니터링과 피부 붉어짐을 육안으로 검사하는 방법이 있을 수 있다. 그러나 열전쌍 접근법은 열전쌍 전극이 음향적으로 불투명하여 음향 경로를 방해할 수 있기 때문에 HIFU 치료의 경우에 불완전한 방법이다. 피부 색깔 변화를 모니터링하는 것도 HIFU 치료시 피부 온도를 모니터링하는 방법으로 적절하지 못하다. 사람마다 피부색이 다를 뿐만 아니라, 환자의 피부가 어떤 피해를 입기 전까지는 피부 색깔이 변화하지 않기 때문이다. 즉, 피부 조직의 붉어짐을 발견한 후에는 이미 피부 조직이 화상을 입은 상태일 것이다. 또한, 피부 가열에 대해 피부 조직에서 붉어짐이 나타나는 것은 상대적으로 느린 반응에 속하기 때문에, HIFU 치료시 피부 가열에 대한 빠른 피드백 제어가 용이하지 않다. There may be thermocouple monitoring and visual inspection of skin redness to monitor skin temperature. However, the thermocouple approach is incomplete in the case of HIFU treatment because the thermocouple electrode is acoustically opaque and can interfere with the acoustic path. Monitoring skin color changes is not a suitable way to monitor skin temperature during HIFU treatment. Not only does skin color differ from person to person, but skin color does not change until the patient's skin is damaged. In other words, after the redness of the skin tissue is found, the skin tissue is already burned. In addition, rapid feedback control of skin heating during HIFU treatment is not easy because the appearance of redness in the skin tissue against skin heating is a relatively slow reaction.

한편, 광전용적맥파(Photoplethysmography: PPG)는 비침습적으로 말초 혈관에서 주로 혈류의 변화를 관찰하기 위해 사용될 수 있는 간편하고 저렴한 광학적 기술을 말한다. PPG 신호는 말초 동맥에서 동맥혈의 용적 변화를 추적함으로써 동맥 혈류 순환에 영향을 미치는 말초 혈관의 질병을 검출하거나, 말초 혈관과 대동맥 탄성도 평가, 혈관계의 혈류 저항, 혈압과 심박출량의 기능 평가, 산소포화도 측정 등 의료기기 분야에 널리 사용되고 있다.Photoplethysmography (PPG), on the other hand, is a simple and inexpensive optical technique that can be used non-invasively to observe changes in blood flow primarily in peripheral blood vessels. The PPG signal can be used to detect peripheral vascular disease that affects the arterial blood circulation by tracking the volume change of the arterial blood in the peripheral artery, to evaluate peripheral vascular and aortic elasticity, blood flow resistance of the vascular system, functional evaluation of blood pressure and cardiac output, Saturation measurement, and so on.

이 측정 기술의 원리는 Hertzman(1938)의해 처음으로 사용되었는데, 광원과 광검출기를 피부에 접촉시키고 투과, 반사, 분산, 흡수에 의해 광원으로부터의 빛의 양의 변화를 광검출기를 통해 전기적인 DC 전압으로 변화시킨다. 검출된 빛의 강도는 고형 조직, 피부, 뼈, 혈관계의 총량 등의 요소들에 의해 변화한다. 혈액은 다른 조직의 구성물들보다 높은 흡수 계수(Absorption Coefficient)를 가진다. 따라서 조직에서 혈액 부피의 펄스 변화는 빛의 투과 또는 반사로부터 관찰할 수 있다고 잘 알려져 있다.The principle of this measurement technique was first used by Hertzman (1938), in which the light source and photodetector are brought into contact with the skin and the change in the amount of light from the light source by transmission, reflection, dispersion, Voltage. The intensity of the detected light changes by factors such as solid tissue, skin, bone, total amount of blood vessels, and the like. Blood has a higher Absorption Coefficient than other tissue components. Thus, it is well known that pulse changes in blood volume in tissues can be observed from the transmission or reflection of light.

본 실시예는, HIFU 치료시 화상 등 피부손상을 방지하기 위하여 트랜스듀서가 접촉하는 인체부위의 혈류량의 변화 정보에 기초하여 트랜스듀서의 출력을 조절하는 방법 및 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.The main object of the present invention is to provide a method and an apparatus for adjusting the output of a transducer based on information on the change in blood flow volume of a human body portion to which a transducer is contacted in order to prevent skin damage such as an image during HIFU treatment.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 복수의 트랜스듀서 엘리먼트들을 구비하는 초음파 트랜스듀서, 상기 초음파 트랜스듀서에 연결되며, 타깃 부위에 초음파를 방사하도록 상기 복수의 트랜스듀서 엘리먼트들을 구동시키는 구동부 및 상기 초음파가 투과하는 피부 조직 내의 혈류량 변화에 대응하여 상기 복수의 트랜스듀서 엘리먼트들 중 일부 또는 전부의 출력을 조절하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 초음파 치료 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic transducer including: an ultrasonic transducer having a plurality of transducer elements; a driving unit connected to the ultrasonic transducer for driving the plurality of transducer elements to emit ultrasonic waves to a target portion; And controlling the driving unit to adjust the output of some or all of the plurality of transducer elements in response to changes in blood flow in the skin tissue.

상기 제어부는 상기 혈류량 변화가 정상상태와 다른 양상을 보이는 것으로 판단되는 경우, 상기 복수의 트랜스듀서 엘리먼트 중 일부 또는 전부의 구동을 정지하거나 출력의 강도를 낮추도록 상기 구동부를 제어할 수 있다. The controller may control the driving unit to stop the driving of some or all of the plurality of transducer elements or lower the intensity of the output when it is determined that the blood flow change is different from the steady state.

또한, 상기 제어부는 하나 이상의 광용적맥파(Photoplethysmography: 이하 'PPG'라고 약칭함) 신호를 이용하여 상기 혈류량 변화를 모니터링할 수 있다. In addition, the controller may monitor the blood flow change using one or more photoplethysmography (PPG) signals.

또한, 상기 PPG 신호는 상기 복수의 트랜스듀서 엘리먼트로부터 방사되는 초음파의 음향 경로를 방해하지 않도록, 상기 초음파가 투과하는 피부조직에 인접한 영역에서 측정되는 것일 수 있다.In addition, the PPG signal may be measured in a region adjacent to the skin tissue that the ultrasound transmits, so as not to disturb the acoustic path of the ultrasonic waves radiated from the plurality of transducer elements.

또한, 상기 제어부는 상기 PPG 신호에 포함된 AC 성분의 피크 투 피크(Peak-to-Peak) 값, 상기 PPG 신호에 포함된 DC 성분의 첨두값(DC Peak) 및 상기 PPG 신호에 포함된 DC 성분의 바닥값(DC Foot) 중 적어도 어느 하나를 산출하고, 산출된 값의 변화 추이를 모니터링할 수 있다. Also, the controller may calculate a peak-to-peak value of an AC component included in the PPG signal, a peak value (DC Peak) of a DC component included in the PPG signal, and a DC component And a bottom value (DC Foot) of the calculated value, and monitor the change in the calculated value.

또한, 상기 제어부는 상기 산출된 값의 변화 추이가 정상상태와 다른 양상을 보이는 것으로 판단되는 경우, 상기 복수의 트랜스듀서 엘리먼트 중 일부 또는 전부를 정지시키거나 출력의 강도를 낮추도록 상기 구동부를 제어할 수 있다.The control unit may control the driving unit to stop some or all of the plurality of transducer elements or lower the output intensity when it is determined that the change in the calculated value is different from the steady state .

더불어, 상기 초음파 치료 장치는 초음파 치료시 피부 조직에 근접 또는 접촉하도록 상기 초음파 트랜스듀서에 구비된 멤브레인 또는 하우징에 결합된 복수 개의 PPG 센서를 포함할 수 있다.In addition, the ultrasound therapy apparatus may include a plurality of PPG sensors coupled to a membrane or a housing of the ultrasound transducer to contact or contact the skin tissue during ultrasound therapy.

본 실시예의 다른 측면에 의하면, 타깃 부위에 집속형 초음파를 방사하는 과정, 상기 초음파가 투과하는 피부 조직의 혈류량 변화를 모니터링하는 과정 및 상기 혈류량 변화가 정상상태와 다른 양상을 보이는 경우, 상기 피부 조직에 방사되는 초음파의 출력을 조절하는 과정을 포함하는 초음파 치료 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for measuring a blood flow of a skin tissue, the method comprising the steps of irradiating a focused ultrasound wave to a target site, monitoring a blood flow rate change of skin tissue permeated by the ultrasound wave, And adjusting the output of the ultrasonic wave radiated to the ultrasonic wave.

상기 혈류량 변화를 모니터링하는 과정은 상기 초음파가 투과하는 피부 조직에 인접한 영역에서 측정되는 하나 이상의 PPG 신호를 이용하는 것일 수 있다.The process of monitoring the blood flow change may be one using at least one PPG signal measured in a region adjacent to the skin tissue that the ultrasound transmits.

또한, 상기 초음파의 출력을 조절하는 과정은 상기 하나 이상의 PPG 신호 중에서 정상상태와 다른 양상의 변화를 보이는 PPG 신호가 측정된 영역에 대응하는 초음파의 방사를 중지하거나 방사되는 초음파의 강도를 낮추는 것일 수 있다.The process of controlling the output of the ultrasonic wave may include stopping the emission of the ultrasonic wave corresponding to the measured region of the PPG signal showing a change of the state of the at least one PPG signal from the steady state and lowering the intensity of the radiated ultrasonic wave have.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 초음파 치료시 초음파 치료 장치의 멤브레인과 직접 접촉하는 조직부위의 모세혈관의 혈류량을 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 초음파 치료를 제어함으로써 피부 화상을 예방할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present embodiment, the blood flow rate of the capillary blood vessels in the tissue region in direct contact with the membrane of the ultrasound therapy apparatus during the ultrasound therapy can be monitored, and the ultrasound therapy can be controlled according to the monitoring result, .

특히, 혈류량은 초음파가 직접 투과하는 피부조직과 직접 투과하지 않는 인접 피부조직에서 매우 유사한 값을 나타내므로, 초음파의 음향 경로를 방해하지 않는 피부 부위에서 측정한 PPG 정보를 이용하여 초음파가 직접 투과하는 피부조직의 혈류량을 추정하는 것이 가능하다.In particular, the blood flow is very similar to the skin tissue directly transmitted by the ultrasonic wave and the adjacent skin tissue which is not directly transmitted. Therefore, by using the PPG information measured at the skin region which does not disturb the acoustic path of the ultrasonic wave, It is possible to estimate the blood flow of the skin tissue.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 치료 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 전형적인 PPG 측정 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 투과방식으로 측정한 PPG 신호의 형태를 예시한 도면이다.
도 4는 PPG 신호로부터 추출된 AC 성분과 DC 성분을 예시한 도면이다.
도 5는 피부 조직의 온도 변화에 따른 모세혈관에서 측정된 PPG 성분의 변화를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 치료 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
1 is a schematic view of an ultrasound therapy apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figs. 2A, 2B and 2C are diagrams showing a schematic configuration of a typical PPG measurement system.
3 is a diagram illustrating a form of a PPG signal measured by a transmission method.
4 is a diagram illustrating an AC component and a DC component extracted from the PPG signal.
5 is a graph showing changes in PPG components measured in capillaries according to changes in temperature of skin tissue.
FIG. 6 is a flowchart schematically illustrating an ultrasonic treatment method according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals whenever possible, even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as being "comprising" or "comprising", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise . In addition, '... Quot ;, " module ", and " module " refer to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 치료 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a schematic view of an ultrasound therapy apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 초음파 치료 장치는 초음파 트랜스듀서(110), 초음파 트랜스듀서(110)에 접속되는 구동부(120) 및 구동부(120)에 접속되는 제어부(130)를 포함한다.1, the ultrasound therapy apparatus includes an ultrasound transducer 110, a driving unit 120 connected to the ultrasonic transducer 110, and a controller 130 connected to the driving unit 120. As shown in FIG. do.

초음파 트랜스듀서(110)는 환자(150)의 체내에 있는 표적조직(151)을 향하여 초음파 빔(Beam; 140)을 방사하도록 구성된다. 초음파 빔(140)은 장기 또는 다른 조직 내의 종양 등의 표적조직을 응고, 괴사, 가열 등의 방법에 의한 치료에 사용된다. 초음파 트랜스듀서(110)는 기계적 링크(Rink) 기구(미도시)에 의해 환자(150)의 지지대(160)에 장착되고, 환자(150)의 지지대(160)에 대해 초음파 트랜스듀서(110)의 위치가 조정될 수 있다. 이와 달리, 초음파 트랜스듀서(110)를 환자(150)의 지지대(160)로부터 독립한 기계적 암(Arm)에 설치하는 것도 가능하다.The ultrasonic transducer 110 is configured to emit an ultrasonic beam 140 toward the target tissue 151 in the body of the patient 150. The ultrasound beam 140 is used to treat target tissues such as tumors in organs or other tissues by methods such as coagulation, necrosis, and heating. The ultrasonic transducer 110 is mounted on the support 160 of the patient 150 by a mechanical link mechanism and the ultrasonic transducer 110 is mounted on the support 160 of the patient 150 The position can be adjusted. Alternatively, the ultrasonic transducer 110 may be mounted on a mechanical arm independent of the support 160 of the patient 150.

도시된 실시예에서, 초음파 트랜스듀서(110)는 구조체(112) 및 구조체(112)에 고정되는 복수의 트랜스듀서 엘리먼트(111)를 포함하고 있다. 이 구조체(112)는 곡선 형상을 가지는 것으로 도시되어 있다. 다른 실시예에서는, 구조체(112)가 트랜스듀서 엘리먼트(111)를 고정 가능한 면을 제공하는 것이면, 다른 형상이나 외형, 구조를 가지는 것도 가능하다. 경우에 따라서, 초음파 트랜스듀서(110)는 결합막(Membrane; 미도시)을 구비하여, 집속 초음파 빔을 방출 시 트랜스듀서 엘리먼트(111)에서 발생하는 열을 제거하면서 트랜스듀서 엘리먼트(111)와 환자(150)의 피부 간의 음향 임피던스 결합을 개선할 수도 있다.In the illustrated embodiment, the ultrasonic transducer 110 includes a structure 112 and a plurality of transducer elements 111 that are secured to the structure 112. This structure 112 is shown as having a curved shape. In other embodiments, it is also possible for the structure 112 to have a different shape, contour, or structure as long as it provides a surface on which the transducer element 111 can be fixed. In some cases, the ultrasonic transducer 110 may include a membrane (not shown) to remove heat from the transducer element 111 when the focused ultrasound beam is emitted, It may improve the acoustic impedance coupling between the skin of the skin 150.

트랜스듀서 엘리먼트(111)는 구동부(120) 및 제어부(130)에 연결되어, 방사되는 초음파 빔(140)의 발생 및/또는 강도가 제어된다. 예컨대, 구동부(120)는 제어부(130)에 의하여 제어되는 1 이상의 전기적인 구동 신호를 발생할 수 있다. 트랜스듀서 엘리먼트(111)는 구동부(120)로부터 입력된 구동 신호를 초음파 에너지로 변환한다. 제어부(130) 및 구동부(120)는 각각 또는 일체의 부품으로 구현될 수 있다.The transducer element 111 is connected to the driving unit 120 and the control unit 130 so that generation and / or intensity of the irradiated ultrasonic beam 140 is controlled. For example, the driving unit 120 may generate one or more electrical driving signals controlled by the controller 130. The transducer element 111 converts the driving signal input from the driving unit 120 into ultrasonic energy. The control unit 130 and the driving unit 120 may be implemented as separate or integral parts.

구동부(120)는 전기 발진기로 구성 가능하며, 예컨대, 50 KHz 정도 또는 10 MHz 정도의 초음파의 주파수 스펙트럼의 구동 신호를 생성한다. 트랜스듀서 엘리먼트(111)에 구동 신호가 출력되면, 트랜스듀서 엘리먼트(111)는 각 노출면으로부터 초음파를 방사한다.The driving unit 120 may be configured as an electric oscillator and generates driving signals of a frequency spectrum of ultrasonic waves of about 50 KHz or 10 MHz, for example. When a driving signal is output to the transducer element 111, the transducer element 111 emits ultrasonic waves from the respective exposed surfaces.

제어부(130)는 신호의 진폭을 제어함으로써 트랜스듀서 엘리먼트(111)에서 방사되는 초음파의 강도 또는 출력을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 각 트랜스듀서 엘리먼트(111)로 입력되는 구동 신호의 위상 성분을 제어하는 것을 통해, 예컨대, 트랜스듀서 엘리먼트(111)에 의하여 형성되는 초점영역의 형상 또는 크기를 제어하고, 또한 원하는 위치에 초점영역을 이동시키는 것도 가능하다. 예를 들어, 제어부(130)는 구동신호의 위상 시프트(Phase Shift)를 통해 초점 거리를 조정하는 것도 가능하다.The control unit 130 can control the intensity or the output of the ultrasonic wave radiated from the transducer element 111 by controlling the amplitude of the signal. The control unit 130 controls the shape or size of the focus area formed by the transducer element 111, for example, by controlling the phase component of the drive signal input to each transducer element 111, It is also possible to move the focus area to a desired position. For example, the control unit 130 may adjust the focal distance through phase shift of a driving signal.

또한, 제어부(130)는 복수의 트랜스듀서 엘리먼트(111) 중 일부 또는 전부를 정지시키거나 각 트랜스듀서 엘리먼트(111)의 진폭 및/또는 위상을 제어하여 일부 또는 전부에서 방사되는 초음파의 강도를 낮출 수 있다. 특히, 제어부(130)는 초음파가 투과하는 피부조직에 의도하지 않은 온도 상승으로 인한 조직 손상이 예측되는 경우에, 해당 피부조직에 초음파 빔이 투과되지 않도록 트랜스듀서 엘리먼트(111)를 정지하거나, 해당 피부조직을 투과하는 초음파 빔의 강도를 낮추도록 구동부(120)를 제어할 수 있다. 실시형태에 따라서는, 이 경우 초음파 치료효율을 높이기 위해, 해당 피부조직이외의 조직에 초음파를 방사하는 다른 엘리먼트들은 반대로 초음파의 강도를 높일 수 있다.In addition, the controller 130 may stop some or all of the plurality of transducer elements 111 or control the amplitude and / or phase of each transducer element 111 to lower the intensity of the ultrasonic waves radiated from some or all of the transducer elements 111 . Particularly, when the tissue damage due to an unintentional temperature rise in the skin tissue transmitted through the ultrasonic wave is predicted, the controller 130 stops the transducer element 111 so that the ultrasonic beam is not transmitted to the skin tissue, The driving unit 120 can be controlled so as to lower the intensity of the ultrasonic beam passing through the skin tissue. According to the embodiment, in order to increase the ultrasonic treatment efficiency in this case, other elements that emit ultrasonic waves to tissues other than the skin tissue can increase the intensity of the ultrasonic waves conversely.

위와 같은 조직 손상을 야기할 수 있는 피부조직의 가열 여부를 모니터링하기 위해, 제어부(130)는 초음파가 투과하는 음향 경로 부근의 피부조직으로부터 측정된 광용적맥파(Photoplethysmography: PPG) 신호를 이용할 수 있다. 이하 PPG 신호의 측정 및 그 해석 방법을 상술하기로 한다.In order to monitor the heating of the skin tissue that may cause tissue damage as described above, the controller 130 may use a photoplethysmography (PPG) signal measured from the skin tissue in the vicinity of the acoustic path through which ultrasonic waves are transmitted . Hereinafter, the measurement and analysis method of the PPG signal will be described in detail.

도 2a, 도 2b 및 도 2c는 전형적인 PPG 측정 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.Figs. 2A, 2B and 2C are diagrams showing a schematic configuration of a typical PPG measurement system.

PPG 측정 시스템은 크게 광원과 피부조직에서 투과 또는 반사된 광을 광검출 소자를 이용하여 전기적인 전류 신호로 변환하는 광검출기(Photo Detector)와 광검출기의 출력을 신호처리하는 신호처리회로로 구성된다.The PPG measurement system mainly consists of a photo detector (Photo Detector) that converts the light transmitted or reflected from the light source and the skin tissue into an electric current signal by using the photo detector, and a signal processing circuit that processes the output of the photo detector .

도 2a는 적색광과 근적외선 파장에서 동작할 수 있는 두 개의 발광 소자(211, 212)로 구성된 광원을 예시한 것으로, 광원을 구성하는 두 개의 발광 소자(211, 212)는 정전류원(Constant Current Source; 213)에 의해 구동되어 일정한 휘도의 광을 출력한다. 일반적으로 광원에는 적색광과 근적외선 파장에서 동작하는 LED 발광 소자가 주로 사용한다. 2A illustrates a light source composed of two light emitting devices 211 and 212 capable of operating in a red light and a near infrared light wavelength. The two light emitting devices 211 and 212 constituting the light source are a constant current source. 213 to output light having a constant luminance. Generally, a light source is a LED light emitting device that operates in red light and near infrared light.

도 2b는 광검출기(220)의 출력 전류를 증폭기 출력전압으로 변환하는 트랜스임피던스 증폭기(Transimpedance; 231)를 나타낸 것이다. 광검출기(220)는 광다이오드(Photo Diode: PD)로 구성될 수 있으며, 빛에너지를 전기적 신호 즉, 전류로 변환한다. 변환된 전류는 트랜스임피던스 증폭기(231)를 거쳐 DC 전압으로 변환된 후 신호처리된다.2B shows a transimpedance amplifier 231 that converts the output current of the photodetector 220 to an amplifier output voltage. The photodetector 220 may be a photodiode (PD), which converts light energy into an electrical signal, or current. The converted current is converted into a DC voltage via the transimpedance amplifier 231 and then subjected to signal processing.

도 2c는 PPG 신호의 신호처리회로(230)를 기능블록으로 예시한 것으로, 트랜스임피던스 증폭기(231)의 출력신호로부터 소정의 차단 주파수(예컨대, 대략 20 Hz)를 갖는 저역통과필터(Low Pass Filter; 232)을 거쳐 추출된 DC 성분이 소정의 인터페이스(236)을 통해 분리된다. 또한, 소정의 차단 주파수(예컨대, 대략 0.05 Hz)를 갖는 고역통과필터(High Pass Filter; 233)을 거쳐 AC 성분이 추출된다. AC 성분의 경우 증폭기(Amplifier; 234)을 거쳐 일정 크기로 증폭되며, 반전/인터페이스(Inverter/Interface; 235)를 거쳐 증폭된 신호가 반전되어 소정의 인터페이스 를 통해 최종적인 AC 성분의 신호로 분리된다. PPG 신호를 신호처리하여 AC 성분과 DC 성분을 추출하는 과정은 당해 기술분야에서 일반적으로 알려진 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.2C illustrates a signal processing circuit 230 of the PPG signal as a functional block. A low pass filter (LPF) having a predetermined cutoff frequency (for example, about 20 Hz) is connected to the output signal of the transimpedance amplifier 231, 232 are separated via a predetermined interface 236. Further, an AC component is extracted via a high pass filter 233 having a predetermined cutoff frequency (e.g., approximately 0.05 Hz). In case of the AC component, the amplified signal is amplified to a predetermined magnitude through an amplifier 234, and the amplified signal is inverted through an inverter / interface 235 and separated into a final AC component signal through a predetermined interface . The process of signal processing the PPG signal to extract the AC component and the DC component is a technique generally known in the art, and thus a detailed description thereof will be omitted.

PPG를 측정하는 방식에는 발광 소자에서 나온 빛 중 조직을 투과한 빛을 반대편에 있는 광검출 소자에서 검출하는 투과방식(Transmission Mode)과 발광 소자에서 나온 빛 중 조직에서 반사되어 다시 되돌아오는 빛을 광검출 소자에서 검출하는 반사방식(Reflection mode)이 있다. 투과방식에서는 조직(예컨대, 손가락)이 광원과 광검출기 사이에 위치하며, 반사방식에서는 광원과 광검출기가 나란히 위치한다. 초음파 치료는 통상 인체 장기 내의 병변부를 대상으로 하므로, 손가락에서 PPG 신호를 측정하는 경우와는 달리, 반사방식이 보다 바람직하다. 통상 PPG 센서는 신호처리회로를 제외한 발광 소자와 광검출 소자가 구비된 장치를 말한다.In the method of measuring the PPG, there are a transmission method (transmission mode) in which light transmitted through the tissue among the light emitted from the light emitting element is detected by the photodetecting element on the opposite side, and light reflected from the tissue, And a reflection mode (detection mode) which is detected by the detecting element. In the transmissive system, the tissue (e.g., a finger) is positioned between the light source and the photodetector, and in the reflective mode, the light source and the photodetector are located side by side. Since ultrasound therapy usually targets a lesion in a human organ, unlike the case of measuring a PPG signal on a finger, a reflection method is more preferable. Usually, the PPG sensor refers to a device including a light emitting element and a light detecting element except a signal processing circuit.

도 3은 투과방식으로 측정한 PPG 신호의 형태를 예시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a form of a PPG signal measured by a transmission method.

도 3에서 볼 수 있듯이, 광검출기에서 획득된 전기적 신호는 심장 박동에 기인한 맥동성 동맥혈의 흡수를 나타내는 AC 성분과 맥동하지 않는 동맥혈, 정맥혈, 피부, 뼈, 조직 등의 흡수에 의한 DC 성분으로 구분할 수 있다.As shown in FIG. 3, the electrical signal obtained from the photodetector is an AC component indicating absorption of pulsed arterial blood due to a heartbeat, and a DC component absorbed by arterial blood, venous blood, skin, bone, .

PPG신호의 AC 성분은 심장 박동에 의한 동적인 혈액의 변화량을 나타내며, 동맥 혈관에서 혈액량의 유동에 의해 발생하므로 동맥 혈관의 상태를 반영할 수 있다. 또한 PPG신호의 DC 성분은 동맥 혈관뿐만 아니라 정맥과 모세혈관의 정적인 혈액의 부피를 반영할 수 있다. 따라서 DC 성분의 변화는 혈액 부피와 직접적인 반비례관계를 가진다.The AC component of the PPG signal represents the amount of dynamic blood change due to the heartbeat, which is caused by the flow of blood in the arterial blood vessel, which can reflect the arterial blood vessel status. The DC component of the PPG signal can also reflect the volume of static blood in the veins and capillaries as well as arterial blood vessels. Therefore, the change in the DC component has a direct inverse relationship with the blood volume.

도 4는 PPG 신호로부터 추출된 AC 성분과 DC 성분을 예시한 도면이다.4 is a diagram illustrating an AC component and a DC component extracted from the PPG signal.

앞서 설명한 바와 같이, PPG 신호로부터 추출된 AC 성분의 신호는 심장 박동에 의한 혈액의 변화량을 나타내며, 따라서, AC 성분에서 피크 투 피크(Peak to Peak) 전압을 나타내는 AC Gap은 동맥 혈관의 상태를 반영하게 된다. 또한, PPG 신호로부터 추출된 DC 성분의 첨두값(DC Peak)과 바닥값(DC Foot)은 측정 부위의 혈액 부피 정보를 반영하게 된다.As described above, the signal of the AC component extracted from the PPG signal represents the amount of blood change due to the heartbeat, and therefore, the AC Gap showing the peak-to-peak voltage in the AC component reflects the state of the arterial blood vessel . Also, the peak value (DC Peak) and the bottom value (DC Foot) of the DC component extracted from the PPG signal reflect the blood volume information of the measurement site.

도 5는 피부 조직의 온도 변화에 따른 모세혈관에서 측정된 PPG 성분의 변화를 도시한 도면이다.5 is a graph showing changes in PPG components measured in capillaries according to changes in temperature of skin tissue.

잘 알려진 바와 같이, 초음파 에너지가 음향 경로상의 피부조직에서 열에너지로 전환됨에 따라 조직의 온도가 상승하고 세포의 기능이 증진된다. 조직의 온도가 상승하면 모세혈관이 확장되고 조직의 혈류량이 증가하게 된다. 조직온도 상승의 초기에는 신진대사가 증진되지만 일정 한계 이상으로 온도가 상승하게 되면 오히려 신진대사가 감소한다. 이는 온도가 상승함에 따라 화학반응이 일어나 효소활성이 변화하기 때문이며, 특히 조직의 온도가 대략 45℃를 넘어가면 단백질 변성이 일어나게 된다.As is well known, as the ultrasound energy is converted from skin tissue to thermal energy on the acoustic path, the temperature of the tissue rises and the function of the cell is enhanced. As the temperature of the tissue rises, the capillaries expand and the tissue blood flow increases. At the beginning of tissue temperature elevation, metabolism is promoted, but when the temperature rises above a certain limit, metabolism decreases. This is because the chemical reaction occurs as the temperature rises and the enzyme activity changes. Especially when the temperature of the tissue exceeds about 45 ° C, protein denaturation occurs.

이와 같은 온도에 따른 조직의 신진대사에 대응하여, 조직으로부터 측정된 PPG 신호에도 조직의 온도에 따라 변화가 나타나게 된다.In response to such metabolism of the tissue according to the temperature, the PPG signal measured from the tissue also changes according to the temperature of the tissue.

실험적으로 얻은 결과에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이, 조직 온도가 상승함에 따라 PPG 신호에 포함된 AC 성분의 AC Gap 값이 증가함을 알 수 있다. 이는 AC Gap 값이 측정 부위의 유동성 혈류량, 다시 말해 측정부위의 모세혈관의 상태를 반영하기 때문이다. 또한, 온도 상승에 의한 모세혈관의 확장과 그에 따른 혈류량의 증가에 따라 PPG 신호의 DC 성분은 감소하게 된다. 반면, 정상적인 신진대사 범위를 벗어나 조직의 온도가 일정 한계 이상(대략 40℃)으로 상승하면, 모세혈관의 혈류량이 감소하게 되고, 그에 따라 PPG 신호에 포함된 AC 성분의 AC Gap 값이 오히려 감소하며 DC 성분의 DC Peak와 DC Foot가 증가함을 알 수 있다.According to the experimentally obtained results, as shown in FIG. 5, the AC Gap value of the AC component included in the PPG signal increases as the tissue temperature rises. This is because the AC Gap value reflects the flowable blood flow at the site of measurement, that is, the state of the capillaries in the measurement site. In addition, the DC component of the PPG signal is decreased due to the capillary expansion due to the temperature rise and the increase of the blood flow. On the other hand, if the temperature of the tissue rises above a certain limit (approximately 40 ° C) beyond the normal metabolic range, the capillary blood flow decreases and the AC Gap value of the AC component contained in the PPG signal decreases rather The DC peak and DC foot of the DC component are increased.

따라서, 초음파 치료 시, 초음파 트랜스듀서와 타깃 부위 사이에 초음파가 투과하는 음향 경로 상에 위치한 조직, 특히, 초음파 트랜스듀서와 직접 접촉하는 피부 조직의 비정상적인 온도 상승을 추정하는 데, 해당 조직으로부터 측정한 PPG 신호에 포함된 AC 성분의 AC Gap, DC 성분의 DC Peak 또는 DC Foot의 변화 양상을 이용할 수 있다.Therefore, in the ultrasonic treatment, the abnormal temperature rise of the tissue located in the acoustic path through which the ultrasonic wave passes between the ultrasonic transducer and the target region, in particular, the skin tissue in direct contact with the ultrasonic transducer, is estimated. The AC Gap of the AC component included in the PPG signal, the DC peak of the DC component, or the change pattern of the DC foot can be used.

다시 도 1의 초음파 치료 장치를 참조하면, 제어부(130)는 초음파가 투과하는 피부조직 부근에서 측정된 PPG 신호를 이용하여, 초음파가 투과하는 피부조직의 비정상적인 온도 상승을 추정할 수 있다. 보다 상세하게는, 제어부(130)는, 초음파 치료 중 지속적으로, 초음파가 투과하는 피부조직 부근에서 측정되는 PPG 신호로부터 AC 성분과 DC 성분을 추출하고, 추출된 AC 및 DC 성분으로부터 AC Gap, DC Peak 및 DC Foot 중 적어도 어느 하나의 변화 추이를 모니터링할 수 있다. 그 결과 모니터링되는 값의 변화 추이가 정상상태와 상이한 양상을 보이는 것으로 판단되는 경우, 해당 조직에 손상을 줄 수 있는 비정상적인 온도 상승이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 이에 따라, 조직의 비정상적인 온도 상승을 제거하기 위해 복수의 트랜스듀서 엘리먼트(111) 중 일부 또는 전부를 정지시키거나 일부 또는 전부의 출력 강도를 낮추도록 구동부(120)를 제어할 수 있다.Referring to FIG. 1 again, the controller 130 can estimate an abnormal temperature rise of the skin tissue transmitted by the ultrasonic waves using the PPG signal measured in the vicinity of the skin tissue permeated by the ultrasonic waves. More specifically, the control unit 130 extracts the AC component and the DC component from the PPG signal measured in the vicinity of the skin tissue that the ultrasound transmits continuously during the ultrasound therapy, extracts the AC component and the DC component from the extracted AC component and the DC component, Peak, and DC Foot can be monitored. As a result, if it is determined that the change in the monitored value is different from the normal state, it can be judged that an abnormal temperature rise has occurred, which may damage the tissue. Accordingly, it is possible to control the driving unit 120 to stop some or all of the plurality of transducer elements 111, or to lower the output intensity of some or all of the plurality of transducer elements 111 to eliminate the abnormal temperature rise of the tissue.

PPG 신호를 측정하는 PPG 센서는 초음파가 진행하는 음향 경로를 방해하지 않도록, 초음파가 투과하는 피부조직 부근에서 적절한 피부 영역에 위치하는 것이 바람직하다. PPG 센서는 직접 피부에 접촉하는 형태일 수 있으며, 피부에 근접하는 형태일 수도 있다. 또한, PPG 센서는 초음파 치료를 위해 초음파 트랜스듀서(110) 전면에 구비된 멤브레인이 피부에 접촉할 때 동시에 피부에 접촉할 수 있도록, 멤브레인 또는 하우징에 결합된 형태로 구성될 수 있다. It is preferable that the PPG sensor for measuring the PPG signal is located in an appropriate skin area in the vicinity of the skin tissue through which ultrasonic waves are transmitted so as not to interfere with the acoustic path of the ultrasonic wave. The PPG sensor may be in direct contact with the skin or in close proximity to the skin. In addition, the PPG sensor may be configured to be coupled to the membrane or the housing so that the membrane provided on the front surface of the ultrasonic transducer 110 can contact the skin at the same time when the membrane contacts the skin.

실시 형태에 따라, 제어부(130)는 복수의 PPG 신호를 이용하여, 초음파가 투과하는 피부조직 중 어느 부위에서 비정상적인 온도 상승으로 인한 혈류량 변화가 발생하는지 여부를 판단할 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 초음파가 투과하는 피부조직 부근의 복수의 부위에 PPG 센서들을 배치하고, 제어부(130)가 복수의 PPG 센서로부터 수신하는 PPG 신호를 각각 분석하여 비정상적인 변화를 보이는 PPG 센서의 배치 부위에 대응되는 트랜스듀서 엘리먼트(111)만을 선택적으로 제어하도록 구성할 수 있다. 실시형태에 따라서는, 이 경우 초음파 치료효율을 높이기 위해, 해당 피부조직이외의 조직에 초음파를 방사하는 다른 엘리먼트들은 반대로 초음파의 강도를 높일 수 있다. 또다른 실시형태에서는, 초음파가 투과하는 피부조직의 온도상승 범위가 정상적인 범위 이내인 경우 트랜스듀서 엘리먼트(111)들의 출력 강도를 단계적으로 높이는 것도 가능하다. 즉, PPG 신호에 적응적으로 트랜스듀서 엘리먼트(111)들의 출력 강도를 조절함으로써, 피부조직의 손상없이 초음파 치료 등의 효율성을 높일 수 있다.According to the embodiment, the controller 130 may be configured to determine whether a change in blood flow due to an abnormal temperature rise occurs in any part of the skin tissue transmitted through the ultrasonic waves using a plurality of PPG signals. That is, the PPG sensors are disposed in a plurality of sites near the skin tissue that the ultrasound transmits, and the controller 130 analyzes the PPG signals received from the plurality of PPG sensors, It is possible to selectively control only the transducer element 111. According to the embodiment, in order to increase the ultrasonic treatment efficiency in this case, other elements that emit ultrasonic waves to tissues other than the skin tissue can increase the intensity of the ultrasonic waves conversely. In another embodiment, it is also possible to step-up the output intensity of the transducer elements 111 when the temperature rise range of the skin tissue transmitted by the ultrasonic waves is within a normal range. That is, by adjusting the output intensity of the transducer elements 111 adaptively to the PPG signal, the efficiency of ultrasonic treatment can be improved without damaging the skin tissue.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 치료 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 도 6의 과정들은 도 1의 초음파 치료 장치를 함께 참조하여 설명한다.FIG. 6 is a flowchart schematically illustrating an ultrasonic treatment method according to an embodiment of the present invention. The processes of FIG. 6 will be described together with the ultrasonic treatment apparatus of FIG.

도 6에 도시된 바와 같이, 먼저 복수의 트랜스듀서 엘리먼트(111)로부터 타깃 부위에 초음파를 방사하여 병변부를 치료하게 된다(S610).As shown in FIG. 6, first, a plurality of transducer elements 111 are irradiated with ultrasound to the target region to treat the lesion (S610).

제어부(130)는, 초음파 방사 중에 지속적으로, 초음파가 투과하는 피부 조직의 혈류량 변화를 모니터링한다(S620). 즉, 초음파가 투과하는 피부조직 부근에서 측정되는 PPG 신호로부터 피부 조직의 혈류량 변화를 관찰한다. 앞서 설명한 바와 같이, 제어부(130)는, PPG 신호로부터 AC 성분과 DC 성분을 추출하고, 추출된 AC 및 DC 성분으로부터 AC Gap, DC Peak 및 DC Foot 중 적어도 어느 하나의 변화 추이를 모니터링할 수 있다.The control unit 130 continuously monitors the change in the blood flow of the skin tissue that is transmitted by the ultrasonic waves during the ultrasonic wave radiation (S620). That is, the change in the blood flow of the skin tissue is observed from the PPG signal measured in the vicinity of the skin tissue permeated by the ultrasonic waves. As described above, the control unit 130 can extract the AC component and the DC component from the PPG signal, and monitor the change in at least one of AC Gap, DC Peak, and DC Foot from the extracted AC and DC components .

피부 조직의 혈류량 변화를 모니터링한 결과, 혈류량 변화가 정상상태와 상이한 양태를 보이는 경우(S630의 '예'), 제어부(130)는 조직의 비정상적인 온도 상승을 제거하기 위해 복수의 트랜스듀서 엘리먼트(111) 중 일부 또는 전부를 정지시키거나 일부 또는 전부의 출력 강도를 낮추도록 구동부(120)를 제어한다(S640). 반면, 모니터링 결과 혈류량 변화가 정상상태로 판단되면(S630의 '아니오'), 초음파가 투과하는 피부조직의 혈류량 변화를 지속적으로 모니터링하면서 타깃 부위에 초음파 방사를 통한 초음파 치료를 계속하여 수행하게 된다.If the blood flow change is different from the normal state (Yes in S630) as a result of monitoring the blood flow change of the skin tissue, the controller 130 controls the plurality of transducer elements 111 (Step S640). The control unit 120 controls the driving unit 120 so as to stop some or all of the output power. On the other hand, if the change in the blood flow rate is determined to be a normal state (NO in S630), the ultrasound treatment through the ultrasound emission is continuously performed on the target site while continuously monitoring the change in the blood flow rate of the skin tissue penetrated by the ultrasound waves.

도 6에서는 과정 S610 내지 과정 S640을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 6에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 과정 S610 내지 과정 S640 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 6은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.Although it is described in FIG. 6 that the processes S610 to S640 are sequentially executed, this is merely illustrative of the technical idea of an embodiment of the present invention. In other words, those skilled in the art will recognize that the present invention can be implemented by changing the order described in FIG. 6 without departing from the essential characteristics of an embodiment of the present invention, or by executing one of steps S610 to S640 6 is not limited to the time-series order because it can be variously modified and modified by being executed in parallel.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and various modifications and changes may be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the embodiments. Therefore, the present embodiments are to be construed as illustrative rather than restrictive, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예은 초음파 치료 등의 경우에 트랜스듀서가 접촉하는 인체부위의 혈류량의 변화 정보에 기초하여 트랜스듀서의 출력을 조절하는 방법 및 장치에 적용되어, 화상 등의 피부 손상을 방지할 수 있는 유용한 발명이다.As described above, the present embodiment is applied to a method and an apparatus for adjusting the output of a transducer based on information on the change in blood flow volume of a human body portion to which a transducer is contacted in the case of ultrasonic treatment or the like, It is a useful invention to do.

110: 초음파 트랜스듀서 111: 트랜스듀서 엘리먼트
112: 구조체 120: 구동부
130: 제어부 211: 발광소자
212: 발광소자 213: 정전류원
220: 광검출기 231: 트랜스임피던스 증폭기
232: 저역통과필터 233: 고역통과필터
234: 증폭기 235: 반전/인터페이스
236: 인터페이스
110: ultrasonic transducer 111: transducer element
112: Structure 120:
130: control unit 211:
212: light emitting element 213: constant current source
220: photodetector 231: transimpedance amplifier
232: Low-pass filter 233: High-pass filter
234: amplifier 235: inverting / interface
236: Interface

Claims (10)

복수의 트랜스듀서 엘리먼트들을 구비하는 초음파 트랜스듀서;
상기 초음파 트랜스듀서에 연결되며, 타깃 부위에 초음파를 방사하도록 상기 복수의 트랜스듀서 엘리먼트들을 구동시키는 구동부; 및
상기 초음파가 투과하는 피부 조직 내의 혈류량 변화에 대응하여 상기 복수의 트랜스듀서 엘리먼트들 중 일부 또는 전부의 출력을 조절하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하되,
상기 제어부는 상기 혈류량 변화가 정상상태와 다른 양상을 보이는 것으로 판단되는 경우, 상기 복수의 트랜스듀서 엘리먼트 중 일부 또는 전부의 구동을 정지하거나 출력의 강도를 낮추도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 초음파 치료 장치.
An ultrasonic transducer having a plurality of transducer elements;
A driving unit connected to the ultrasonic transducer and driving the plurality of transducer elements to emit ultrasonic waves to a target portion; And
And a controller for controlling the driving unit to adjust the output of some or all of the plurality of transducer elements in response to changes in blood flow in the skin tissue that the ultrasound transmits,
Wherein the controller controls the driving unit to stop the driving of a part or the whole of the plurality of transducer elements or to lower the intensity of the output when the blood flow variation is determined to be different from the steady state. Treatment device.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
하나 이상의 광용적맥파(Photoplethysmography: 이하 'PPG'라고 약칭함) 신호를 이용하여 상기 혈류량 변화를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 초음파 치료 장치.
The method according to claim 1,
Wherein,
Wherein the blood flow monitoring unit monitors the blood flow change using at least one photoluminescence pulse signal (PPG) signal.
제3항에 있어서,
상기 PPG 신호는,
상기 복수의 트랜스듀서 엘리먼트로부터 방사되는 초음파의 음향 경로를 방해하지 않도록, 상기 초음파가 투과하는 피부조직에 인접한 영역에서 측정되는 것임을 특징으로 하는 초음파 치료 장치.
The method of claim 3,
The PPG signal,
Wherein the ultrasonic wave is measured in a region adjacent to the skin tissue through which the ultrasonic waves are transmitted so as not to disturb the acoustic path of the ultrasonic waves radiated from the plurality of transducer elements.
제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 PPG 신호에 포함된 AC 성분의 피크 투 피크(Peak-to-Peak) 값, 상기 PPG 신호에 포함된 DC 성분의 첨두값(DC Peak) 및 상기 PPG 신호에 포함된 DC 성분의 바닥값(DC Foot) 중 적어도 어느 하나를 산출하고, 산출된 값의 변화 추이를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 초음파 치료 장치.
The method of claim 3,
Wherein,
A Peak-to-Peak value of an AC component included in the PPG signal, a peak value (DC Peak) of a DC component included in the PPG signal, and a floor value DC of a DC component included in the PPG signal Foot), and monitors the change in the calculated value.
제5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 산출된 값의 변화 추이가 정상상태와 다른 양상을 보이는 것으로 판단되는 경우, 상기 복수의 트랜스듀서 엘리먼트 중 일부 또는 전부를 정지시키거나 출력의 강도를 낮추도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 초음파 치료 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein,
And controls the driving unit to stop some or all of the plurality of transducer elements or to reduce the intensity of the output when it is determined that the change in the calculated value is different from the steady state. Treatment device.
제1항에 있어서,
상기 초음파 치료 장치는,
초음파 치료시 피부 조직에 근접 또는 접촉할 수 있도록 상기 초음파 트랜스듀서에 구비된 멤브레인 또는 하우징에 결합된 하나 이상의 PPG 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 치료 장치.

The method according to claim 1,
The ultrasonic treatment apparatus comprises:
And at least one PPG sensor coupled to the membrane or housing of the ultrasonic transducer so as to be in proximity to or in contact with the skin tissue during ultrasonic treatment.

삭제delete 삭제delete 삭제delete
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