KR101572898B1 - Ultrasonic module and helmet type stimulating apparatus using low intensity ultrasonic focused having the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초음파 모듈 및 이를 구비하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치에 관한 것으로서, 구체적으로 본 발명에 따른 초음파 모듈은 모듈 지지부; 상기 모듈 지지부에 회전 가능하도록 고정되는 회전부; 및 상기 회전부에 적어도 둘 이상 구비되는 트랜스 듀서;를 포함하고, 상기 트랜스 듀서들 중 어느 하나는 환자의 두부에 초음파를 조사하거나 상기 환자의 두부로부터 반사되는 초음파를 감지할 수 있는 작동 위치에 배열되고, 상기 트랜스 듀서들은 상기 회전부가 회전함에 따라 상기 작동 위치에 순환 배치된다.
본 발명에 따르면 다수의 트랜스 듀서를 회전 순환 교체방식 구조를 갖는 초음파 모듈을 구비함으로써 용이하게 각각의 트랜스 듀서간의 교체를 용이하게 할 수 있다.[0001] The present invention relates to an ultrasonic module and a helmet type low-intensity ultrasound focusing and stimulating device having the same. More particularly, the ultrasonic module according to the present invention comprises a module supporting part; A rotating part rotatably fixed to the module supporting part; And at least one transducer disposed on the rotating part, wherein one of the transducers is arranged in an operating position capable of irradiating ultrasonic waves to the head of the patient or detecting ultrasonic waves reflected from the head of the patient , The transducers are circulated to the operating position as the rotating part rotates.
According to the present invention, since a plurality of transducers are provided with an ultrasonic module having a rotary-circulation interchangeable structure, it is easy to easily exchange between the transducers.
Description
본 발명은 초음파 모듈 및 이를 구비하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다양한 주파수의 초음파를 조사하고 반사 초음파를 감지하는 다수의 트랜스 듀서를 구비하는 초음파 모듈 및 이를 구비하는 집속 초음파를 이용한 자극장치에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to an ultrasonic module and a helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus having the same, and more particularly, to an ultrasound module including a plurality of transducers for irradiating ultrasonic waves of various frequencies and sensing reflected ultrasonic waves, To a stimulation apparatus using focused ultrasound.
뇌기능을 조절하기 위해서는 약물을 통한 뇌세포 활성화 방식, 탐침을 이용한 전기적 자극 방식 및 경두개 자기자극(Transcranial magnetic stimulation)방식 등을 들 수 있다.In order to control the brain function, there are a brain cell activation method through a drug, an electrical stimulation method using a probe, and a transcranial magnetic stimulation method.
그러나 약물을 통한 뇌세포 활성화 방식의 경우 약물로는 원하는 특정부위만을 조절하는 것이 불가능한 문제가 있으며, 탐침을 이용한 전기적 자극의 경우 뇌수술에 사용되는 뇌파도(Electrocorticogram)나 뇌심부 자극술(Deep brain stimulation: DBS)로 뇌의 특정위치에 탐침을 이식 또는 삽입하여 전기자극을 주어 뇌의 기능을 일시적으로나 영구적으로 변환시키는 것이 가능하나 침습적 방식에 따른 위험성이 뒤 따른다. 또한 경두개 자기자극 방식은 뇌기능을 조절하는 비침습식인 방식으로서 두개골 외부에서 강한 자기장을 발생시켜 뇌피질에 유도전류를 흐르게 하여 뇌기능을 조정하는 방식이나, 이러한 경두개 자기자극장치는 비침습적으로 자극되는 뇌피질의 지역이 광범위(2㎝ ~ 3㎝ 이상)할 뿐 아니라, 두개골 및 1㎝ ~ 2㎝ 깊이의 뇌피질 표면에만 자극이 가능하고 더 깊은 뇌 속에 위치하는 지역에서는 자기장의 크기가 급격히 감소하여 정밀한 조절이 힘든 문제점이 있었다.However, in the case of a brain cell activation method using drugs, there is a problem that it is impossible to control only a desired specific site as a drug. In the case of electrical stimulation using a probe, an electrocardiogram or deep brain stimulation : DBS) can implant or insert a probe at a specific location in the brain to provide electrical stimulation to temporarily or permanently convert brain function, but the risk is invariably followed by an invasive approach. In addition, the transthoracic magnetic stimulation system is a non-humidifying system that controls the brain function. It generates a strong magnetic field outside the skull to induce an induced current in the brain cortex to adjust brain function. However, (2 ㎝ ~ 3 ㎝). In addition, it is possible to stimulate only the surface of the cortex and the brain cortex of 1 ㎝ ~ 2 ㎝ deep. In the region located in the deeper brain, the size of the magnetic field And it is difficult to precisely control it.
본 발명은 다수의 트랜스 듀서의 교체가 용이한 초음파 모듈 및 이를 구비하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치를 제공한다.The present invention provides an ultrasonic module in which a plurality of transducers can be easily replaced, and a helmet type low intensity ultrasound focusing and stimulating apparatus having the same.
또한 본 발명은 다수의 트랜스 듀서를 통하여 초음파의 집속의 정밀도를 향상시킬 수 있는 초음파 모듈 및 이를 구비하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치를 제공한다.The present invention also provides an ultrasonic module capable of improving the focusing accuracy of ultrasonic waves through a plurality of transducers and a helmet type low intensity ultrasound focusing and stimulating apparatus having the same.
본 발명에 따른 초음파 모듈은 모듈 지지부; 상기 모듈 지지부에 회전 가능하도록 고정되는 회전부; 및 상기 회전부에 적어도 둘 이상 구비되는 트랜스 듀서;를 포함하고, 상기 트랜스 듀서들 중 어느 하나는 환자의 두부에 초음파를 조사하거나 상기 환자의 두부로부터 반사되는 초음파를 감지할 수 있는 작동 위치에 배열되고, 상기 트랜스 듀서들은 상기 회전부가 회전함에 따라 상기 작동 위치에 순환 배치된다.The ultrasonic module according to the present invention includes a module supporting part; A rotating part rotatably fixed to the module supporting part; And at least one transducer disposed on the rotating part, wherein one of the transducers is arranged in an operating position capable of irradiating ultrasonic waves to the head of the patient or detecting ultrasonic waves reflected from the head of the patient , The transducers are circulated to the operating position as the rotating part rotates.
또한 상기 트랜스 듀서들은 상기 작동 위치에 배치 시 동일한 초음파의 진행 경로 상에 위치하도록 배열될 수 있다.Further, the transducers may be arranged so as to be positioned on the same path of the ultrasonic wave when the transducers are placed in the operating position.
또한 상기 트랜스 듀서는, 고강도 집속 초음파(high intensity focused ultrasound, HIFU)를 조사하는 제1 트랜스 듀서; 상기 이용자의 두부의 영상을 획득하는 제2 트랜스 듀서; 및 저강도 집속 초음파(low intensity focused ultrasound, LIFU)를 조사하는 제3 트랜스 듀서;를 포함할 수 있다.The transducer may further include: a first transducer for irradiating high intensity focused ultrasound (HIFU); A second transducer for acquiring an image of the head of the user; And a third transducer for illuminating low intensity focused ultrasound (LIFU).
또한 상기 제1 트랜스 듀서, 제2 트랜스 듀서 및 제3 트랜스 듀서의 단부에는, 내측에 초음파 매개물질을 저장하고, 상기 이용자의 두부에 초음파가 전달되도록 매개하는 전달부가 각각 구비될 수 있다.
In addition, the end portions of the first transducer, the second transducer, and the third transducer may be provided with a transfer portion for storing an ultrasonic wave mediator inside and mediating ultrasonic waves to the head portion of the user.
한편, 본 발명에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치는 이용자의 두부에 착용되는 지지부; 모듈 지지부와, 상기 모듈 지지부에 회전 가능하도록 고정되는 회전부와, 상기 회전부에 적어도 둘 이상 구비되는 트랜스 듀서를 포함하는 초음파 모듈; 및 상기 지지부에 연결되고, 상기 초음파 모듈의 위치를 이동시키는 위치 제어부;를 포함하고, 상기 트랜스 듀서들 중 어느 하나는 환자의 두부에 초음파를 조사하거나 상기 환자의 두부로부터 반사되는 초음파를 감지할 수 있는 작동 위치에 배열되고, 상기 트랜스 듀서들은 상기 회전부가 회전함에 따라 상기 작동 위치에 순환 배치된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a helmet-type low-intensity ultrasound focusing apparatus, comprising: a support unit mounted on a head of a user; An ultrasonic module including a module supporting part, a rotation part rotatably fixed to the module supporting part, and a transducer provided at least in the rotation part; And a position controller connected to the supporter and configured to move the position of the ultrasonic module, wherein one of the transducers irradiates ultrasonic waves to the head of the patient or detects ultrasonic waves reflected from the head of the patient And the transducers are arranged in a circulating manner in the operating position as the rotating part rotates.
또한 상기 초음파 모듈은, 고강도 집속 초음파(high intensity focused ultrasound, HIFU)를 조사하는 제1 트랜스 듀서; 상기 이용자의 두부의 영상을 획득하는 제2 트랜스 듀서; 및 저강도 집속 초음파(low intensity focused ultrasound, LIFU)를 조사하는 제3 트랜스 듀서;를 포함할 수 있다.The ultrasonic module may further include: a first transducer for irradiating high intensity focused ultrasound (HIFU); A second transducer for acquiring an image of the head of the user; And a third transducer for illuminating low intensity focused ultrasound (LIFU).
또한 상기 제1 트랜스 듀서가 상기 이용자의 두부 중 기 설정된 목적 지점에 고강도 집속 초음파를 일정 시간 조사하도록 제어하고, 상기 제1 트랜스 듀서의 초음파 조사에 의하여 체온이 상승한 목적 지점의 영상을 획득하도록 제2 트랜스 듀서를 제어하고, 상기 기설정된 목적 지점의 데이터와 상기 제2 트랜스 듀서에 의하여 획득한 영상 데이터를 비교하여 산출된 오차를 상기 트랜스 듀서의 초기 위치 설정에 반영하는 위치 설정수단을 포함할 수 있다.The first transducer controls the high-intensity focusing ultrasonic wave to irradiate a predetermined destination point of the user's head for a predetermined period of time. The second transducer controls the second transducer And position setting means for controlling the transducer to compare the data of the predetermined destination point with the image data acquired by the second transducer and reflecting the calculated error to the initial position setting of the transducer .
또한 상기 위치 제어부는, 호형으로 형성되고, 상기 지지부에 종방향으로 구비 및 고정되는 제1 가이드부; 호형으로 형성되고, 상기 제1 가이드부와 직교하도록 상기 지지부에 횡방향으로 연결되며, 상기 초음파 모듈을 지지하는 제2 가이드부; 상기 제2 가이드부는 일 지점이 상기 제1 가이드부를 따라 가이드되어 종방향으로 회동하고, 상기 초음파 모듈은 상기 제2 가이드부를 따라 횡방향으로 이동가능할 수 있다.The position control unit may include a first guide unit formed in an arc shape and provided and fixed to the support unit in the longitudinal direction; A second guide part formed in an arc shape and laterally connected to the support part so as to be perpendicular to the first guide part and supporting the ultrasonic module; One end of the second guide part is guided along the first guide part and rotates in the longitudinal direction, and the ultrasonic module is movable in the lateral direction along the second guide part.
또한 상기 초음파 모듈은 상기 트랜스듀서를 상기 초음파의 진행방향측 또는 역방향으로 이동시키는 거리 조절부를 포함할 수 있다.Further, the ultrasonic module may include a distance adjusting unit for moving the transducer in the direction of travel of the ultrasonic wave or in the opposite direction.
또한 내측에 초음파 매개물질을 저장하고, 상기 이용자의 두부와 상기 트랜스 듀서의 사이에 개재되어 초음파 전달을 매개하는 전달부;를 포함할 수 있다.And a transfer part for storing the ultrasonic wave mediating material inside and mediating ultrasound transmission interposed between the head of the user and the transducer.
또한 상기 전달부는 상기 트랜스 듀서들의 단부측에 각각 별도로 구비될 수 있다.In addition, the transfer unit may be provided separately on the end sides of the transducers.
또한 상기 매개물질은 디가스 워터(de-gas water)일 수 있다.The intermediate material may also be de-gas water.
본 발명에 따르면 다수의 트랜스 듀서를 회전 순환 교체방식 구조를 갖는 초음파 모듈을 구비함으로써 용이하게 각각의 트랜스 듀서간의 교체를 용이하게 할 수 있다.According to the present invention, since a plurality of transducers are provided with an ultrasonic module having a rotary-circulation interchangeable structure, it is easy to easily exchange between the transducers.
또한 본 발명에 따르면 용이하게 다수의 트랜스 듀서를 교체하면서, 목표에 대한 표지, 영상 획득 및 초음파 집속 자극을 효율적으로 수행할 수 있도록 한다.Also, according to the present invention, it is possible to efficiently perform marking, image acquisition, and ultrasound focusing stimulation on a target while easily replacing a plurality of transducers.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 정면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 측면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 일부를 절개한 모습을 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 5는 도 1의 A-A선을 잘라본 종단면도이다.
도 6은 초음파 모듈을 설명하기 위한 종단면도이다.
도 7은 도 6의 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 측면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 종방향 위치 제어 모습을 나타내는 사시도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 횡방향 위치 제어 모습을 나타내는 사시도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 초음파 모듈의 거리 제어 모습을 나타내는 개략도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 초음파 모듈의 거리 제어 모습을 나타내는 사시도이다.
도 12는 다른 실시예에 따른 초음파 모듈이 구비된 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 13은 도 12의 실시예에 따른 초음파 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템의 모습을 나타내는 블록도이다.
도 15 및 도 16은 일 실시예 따른 제1 마커의 부착 위치를 나타내는 개략도이다.
도 17은 제3 마커가 부착된 고글의 모습을 나타내는 개략도이다.
도 18은 도 17의 고글을 환자가 착용한 모습을 나타내는 개략도이다.
도 19 및 도 20은 정면 및 측면의 제3 마커가 촬영되는 모습을 나타내는 개략도이다.
도 21 및 도 22는 제3 마커를 촬영한 연속 프레임의 일 예를 나타내는 개락도이다.
도 23 및 도 24는 다른 실시예에 따른 초음파 모듈이 구비된 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 사시도 및 측면도이다.
도 25는 도 23의 초음파 모듈을 나타내는 개략적인 측면도이다.
도 26 및 도 27은 또 다른 실시예에 따른 초음파 모듈이 구비된 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 사시도 및 측면도이다.
도 28은 도 26의 초음파 모듈을 나타내는 개략적인 측면도이다.
도 29는 다른 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템의 모습을 나타내는 블록도이다.1 is a perspective view showing a helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a front view showing a helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a side view showing a helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing an incision of a part of a helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus according to an embodiment.
5 is a longitudinal sectional view taken along the line AA in Fig.
6 is a longitudinal sectional view for explaining the ultrasonic module.
FIG. 7 is a side view showing the helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus of FIG. 6; FIG.
FIG. 8 is a perspective view illustrating a longitudinal position control of the helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus according to the embodiment.
FIG. 9 is a perspective view showing a state of lateral position control of the helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus according to an embodiment.
10 is a schematic view showing a state of distance control of an ultrasonic module according to an embodiment.
11 is a perspective view showing a state of distance control of an ultrasonic module according to an embodiment.
FIG. 12 is a perspective view illustrating a helmet type low intensity ultrasound focusing and stimulating apparatus having an ultrasonic module according to another embodiment.
13 is a cross-sectional view illustrating an ultrasonic module according to the embodiment of FIG.
FIG. 14 is a block diagram illustrating a helmet type low intensity ultrasound focusing system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
15 and 16 are schematic views showing attachment positions of the first marker according to one embodiment.
17 is a schematic view showing a state of the goggles to which the third marker is attached.
18 is a schematic view showing a state in which a patient wears the goggles of Fig.
19 and 20 are schematic views showing a state in which the third marker on the front side and the side face are photographed.
Figs. 21 and 22 are schematic diagrams showing an example of a continuous frame photographed with the third marker. Fig.
23 and 24 are a perspective view and a side view showing a helmet type low-intensity ultrasound focusing apparatus having an ultrasonic module according to another embodiment.
25 is a schematic side view showing the ultrasonic module of Fig.
26 and 27 are a perspective view and a side view showing a helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus having an ultrasound module according to another embodiment of the present invention.
28 is a schematic side view showing the ultrasonic module of Fig. 26;
29 is a block diagram showing a helmet type low intensity ultrasound focusing system according to another embodiment.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다. 한편, 도면상에서 표시되는 각 구성은 설명의 편의를 위하여 그 두께나 치수가 과장될 수 있으며, 실제로 해당 치수나 구성간의 비율로 구성되어야 함을 의미하지는 않는다.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the absence of special definitions or references, the terms used in this description are based on the conditions indicated in the drawings. The same reference numerals denote the same members throughout the embodiments. For the sake of convenience, the thicknesses and dimensions of the structures shown in the drawings may be exaggerated, and they do not mean that the dimensions and the proportions of the structures should be actually set.
도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 사시도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 정면도이며, 도 3은 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 측면도이다. 또한 도 4는 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 일부를 절개한 모습을 나타내는 부분 절개 사시도이고, 도 5는 도 1의 A-A선을 잘라본 종단면도이며, 도 6은 초음파 모듈을 설명하기 위한 종단면도이다.1 to 6, a helmet type low intensity ultrasound focusing and stimulating apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view showing a helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view showing a helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus according to an embodiment, 3 is a side view showing a state of a helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus according to an embodiment. 4 is a partially cutaway perspective view showing a part of the helmet type low-intensity ultrasound focusing and stimulating apparatus according to the embodiment of the present invention, FIG. 5 is a vertical sectional view cut along the line AA in FIG. 1, Fig.
본 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치(100)는 지지부(10), 전달부(60), 제1 가이드부(20), 제2 가이드부(30) 및 초음파 모듈(40)을 포함한다.The helmet type low intensity
도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 지지부(10)는 다시 지지부 몸체(11), 종방향 연장암(13) 및 횡방향 연장암(15)을 포함한다. 지지부 몸체(11)는 원형의 띠 형상으로 형성되어 인체의 두부에 장착된다. 이 때 인체 두부 중 후두부의 초음파 조사 영역을 확보하기 위하여 후면측이 아래로 휘어진 형상으로 형성될 수 있다. 지지부 몸체(11)의 전면 및 후면에는 각각 방사상으로 종방향 연장암(13)이 연장형성된다. 또한 지지부 몸체(11)의 양 측면에는 각각 방사상으로 횡방향 연장암(15)이 연장형성된다.Referring to Figs. 1 to 3, the
제1 가이드부(20)는 제1 가이드부 몸체(21)를 구비한다. 제1 가이드부 몸체(21)는 호형으로 형성되며, 양 단부가 상술한 종방향 연장암(13)의 단부측에 고정된다. 제1 가이드부 몸체(21)의 일 측면에는 길이방향을 따라 절개된 제1 절개부(211)가 형성된다.The
제2 가이드부(30)는 제2 가이드부 몸체(31)를 구비한다. 제2 가이드부 몸체(31)는 호형으로 형성되며, 양 단부가 상술한 횡방향 연장암(15)의 단부측에 회동가능하도록 고정된다. 즉, 제2 가이드부(30)는 회동축(151)을 중심으로 제 1가이드부(20)의 길이방향인 종방향으로 회동한다. 제2 가이드부 몸체(31)의 일 측면에는 길이방향을 따라 가이드홈(311)이 형성된다.The
제2 가이드부(30)의 상부면 중앙측에는 연장부(33)가 형성된다. 연장부(33)는 제2 가이드부(30)의 상부면으로부터 상향 돌출된 형상으로 형성되며, 제1 가이드부(20)에 연결된 상태로 종방향으로 가이드됨으로써 제2 가이드부(30)를 종방향으로 회동시킨다.An extension part (33) is formed at the center of the upper surface of the second guide part (30). The
도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 제1 가이드부 몸체(21)의 내측에는 내측 공간부(23)가 형성된다. 내측 공간부(23)는 종 단면 상의 형상이 H형으로 형성된다. 내측 공간부(23)의 양 측 저면은 중앙부에 비하여 낮게 단차가 형성된 가이드 레일(231)이 형성되고, 가이드 레일(231)의 중앙부에는 렉 기어(233)가 형성된다.Referring to FIGS. 4 and 5, an
한편, 연장부(33)의 내측에는 제1 모터(미도시)가 구비되어 있으며, 제1 모터로부터 연장된 제1 회전축(331)은 제1 절개부(211)를 통하여 상술한 내측 공간부(23) 내로 유입된다. 제1 회전축(331)은 제1 피니언 기어(39)에 연결된다. 제1 피니언 기어(39)는 양측에 상술한 가이드 레일(231)을 따라 회전하면서 이동가능하도록 원통형의 휠(391)이 형성되고, 휠(391)의 중앙부에는 반경이 휠(391)에 비하여 작게 형성되고 외주면에 기어 산이 형성된 기어부(393)가 구비된다. 기어부(393)는 내측 공간부(23)의 랙 기어(233)와 맞물린 상태로 회전하면서 이동하게 된다.The first
즉, 연장부(33) 내의 제1 모터가 회전하게 되면, 제1 피니언 기어(39)가 회전하게 된다. 제1 피니언 기어(39)가 회전하면, 제1 피니언 기어(39) 자체가 제1 랙 기어(233)를 따라 이동하게 됨으로써 연장부(33)가 제1 가이드부(20)의 길이 방향(D1 또는 D2)을 따라 이동하게 된다.That is, when the first motor in the extended
제2 가이드부(30)의 내측 구조 또한 제1 가이드부(20)의 내측 구조와 동일하다. 다만, 제2 가이드부(30)는 절개부가 형성되는 면의 타측에 상술한 가이드홈(311)이 더 형성된다는 점에서 차이가 있다. 가이드홈(311)는 초음파 모듈(40)가 충분히 지지되면서 이동가능하도록 구조적 안정성을 향상시키는 기능을 한다.The inner structure of the
도 6을 참조하여 설명하면, 제2 가이드부(30) 또한 내측에 제2 피니언 기어(49)가 구비된다. 제2 피니언 기어(49)는 고정부(43) 내에 구비되는 제2 모터(432)와 회전축(431)으로 연결되어 있으며, 제2 모터(432)가 회전함에 따라 함께 회전하게 된다. 이와 같이 제2 피니언 기어(49)는 제1 피니언 기어(39)와 동일한 방식으로 제2 가이드부(30)의 길이방향, 즉 횡방향을 따라 이동하게 된다.Referring to FIG. 6, the
한편, 설명의 편의를 위하여 이하에서는 고정부(43), 거리 조절부(45) 및 트랜스 듀서(47)을 통칭하여 초음파 모듈이라 한다.For convenience of explanation, the fixing
앞서 설명한 바와 같이 제2 가이드부(30)는 고정부(43)의 타측면에 가이드홈(313)이 형성된다. 고정부(43)의 하단에는 하향 연장형성되는 제3 랙기어(433)이 형성된다. 또한 제3 랙기어(433)의 상부로부터 제2 가이드부(30) 측으로 연장되는 고정부 연장암(435)이 형성되고, 고정부 연장암(435)는 제2 가이드부(30)의 하부를 지나도록 연장되며 상술한 가이드홈(313)에 수용되는 돌출부(4351)이 형성된다. 돌출부(4351)가 가이드홈(313)에 수용된 상태로 이동함으로써 고정부(43)의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.As described above, in the
거리 조절부(45)는 내측에 제3 피니언 기어(451) 및 제3 피니언 기어(451)와 회전축으로 연결되는 제3 모터(미도시)를 포함한다. 제3 모터가 회전하면, 제3 피니언 기어(451)가 회전하게 되고, 제3 피니언 기어(451)가 회전함에 따라 거리 조절부(45)가 제3 랙기어(433)를 따라 상하운동, 즉 본 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 내측 방향 또는 외측방향으로 이동하게 된다.The
트랜스 듀서(47)는 전기를 진동 에너지로 변환하여 초음파를 생성한다. 트랜스 듀서(47)는 도면 상에서 아래 방향, 즉 본 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 내측 방향으로 초음파를 진행시킨다. 또한 트랜스 듀서(47)는 상술한 거리 조절부(45)에 고정되어 거리 조절부(45)가 이동하는 방향으로 함께 이동하게 된다.
The
도 7 내지 도 11을 참조하여 트랜스 듀서의 위치 제어 방법을 설명한다. 도 7은 도 6의 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 측면도이고, 도 8은 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 종방향 위치 제어 모습을 나타내는 사시도이며, 도 9는 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 횡방향 위치 제어 모습을 나타내는 사시도이다. 또한 도 10은 일 실시예에 따른 초음파 모듈의 거리 제어 모습을 나타내는 개략도이고, 도 11은 일 실시예에 따른 초음파 모듈의 거리 제어 모습을 나타내는 사시도이다.The position control method of the transducer will be described with reference to Figs. 7 to 11. Fig. FIG. 7 is a side view showing a helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus of FIG. 6, FIG. 8 is a perspective view showing a longitudinal position control of a helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus according to an embodiment, Is a perspective view showing a state of lateral position control of the helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus according to an embodiment of the present invention. 10 is a schematic view showing a distance control state of an ultrasonic module according to an embodiment, and FIG. 11 is a perspective view showing a state of distance control of an ultrasonic module according to an embodiment.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 앞서 설명한 바와 같이 초음파 모듈(40)을 특정 위치, 예를 들어 특정 위도, 특정 경도 및 중심으로부터 특정 거리로 이동시키기 위해서 먼저 연장부(33)가 제1 가이드부(20)를 따라 종방향으로 이동하도록 제어한다. 이 때 초음파 모듈(40) 또한 제2 가이드부(30)에 고정된 상태로 종방향으로 이동하여, 특정 위도 상에 위치하게 된다.As shown in FIGS. 7 and 8, in order to move the
이 후 도 9에 도시된 바와 같이 초음파 모듈(40)을 제2 가이드부(30)를 따라 횡방향으로 이동시킨다. 이 경우 초음파 모듈(40)은 상술한 특정 위도 상을 따라 이동하면서 제어하고자 하는 특정 경도상의 위치로 이동한다. 이 후 앞서 설명한 방식으로 초음파 모듈(40)을 제어하여 트랜스 듀서(47)의 높낮이, 즉 중심으로부터의 거리를 조절하게 된다.Thereafter, as shown in FIG. 9, the
도 10 및 도 11을 참조하여 구체적으로 설명하면, 트랜스 듀서(47)는 하강하여 전달부(60)에 접촉하게 된다. 초음파는 공기와 접촉하게 되면 반사되는 특성을 갖고 있기 때문에 초음파의 진행 경로 상에 공기가 끼어들지 못하도록 하여야 한다. 이러한 이유로 트랜스 듀서(47)는 전달부(60)에 밀착된다.10 and 11, the
트랜스 듀서(47)로부터 생성된 초음파는 전달부(60) 및 전달부(60) 내측의 매개 물질, 예를 들면 디가스 워터를 통하여 인체의 두부에 전달된다. 전달부(60)는 폴리 에틸렌과 같은 합성수지 재질로 형성될 수 있다.
Ultrasonic waves generated from the
도 12 및 도 13을 참조하여 다른 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치를 설명한다. 도 12는 다른 실시예에 따른 초음파 모듈이 구비된 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 사시도이고, 도 13은 도 12의 실시예에 따른 초음파 모듈을 나타내는 단면도이다.12 and 13, a helmet type low intensity ultrasound focusing and stimulating apparatus according to another embodiment will be described. FIG. 12 is a perspective view showing a helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus with an ultrasonic module according to another embodiment, and FIG. 13 is a sectional view showing an ultrasonic module according to the embodiment of FIG.
도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치는 전달부(60a)의 구성면에서 앞서 설명한 실시예와 차이가 있다. 즉, 앞서 설명한 전달부의 경우 인체의 두부에 직접 착용하는 방식이었다면, 본 실시예에 따른 전달부(60a)는 트랜스 듀서(47)에 부착되어 함께 이동한다는 점에서 차이가 있다.As shown in FIGS. 12 and 13, the helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus of this embodiment differs from the above-described embodiment in the construction of the transmitting
구체적으로, 지지부(10)가 인체의 두부에 착용된 상태에서 앞서 설명한 실시예에서의 전달부는 착용하지 않는다. 다만, 트랜스 듀서(47)의 하단에 본 실시예에 따른 전달부(60a)가 부착된다. 전달부(60a)는 커플러(471)를 이용하여 트랜스 듀서(47)의 하단에 고정될 수 있다.Specifically, in the state in which the
전달부(60a)는 트랜스 듀서(47)의 위치가 이동함에 따라 함께 이동한 후 트랜스 듀서(47)의 하강 시 함께 하강하여 인체의 두부에 접촉하게 된다. 한편, 전달부(60a)는 앞서 설명한 바와 동일하게 내측에 디가스 워터와 같은 매개물질을 저장한다.The transmitting
또한 동일한 방식으로 트랜스 듀서(47)로부터 생성된 초음파는 전달부(60a) 및 전달부(60a) 내의 매개물질을 통하여 인체의 두부로 진행한다.
In addition, the ultrasonic waves generated from the
도 14를 참조하여 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템을 설명한다. 도 14는 일 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템의 모습을 나타내는 블록도이다.Referring to FIG. 14, a helmet type low intensity ultrasound focusing stimulation system according to an embodiment will be described. FIG. 14 is a block diagram illustrating a helmet type low intensity ultrasound focusing system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
데이터 베이스(700)는 브레인맵 데이터 베이스(710)와 시퀀스 데이터 베이스(720)를 포함한다.The
브레인 맵 데이터 베이스(710)는 뇌를 포함하는 표준 인체 두부의 부분별 3차원 상대좌표 값이 저장된다. 예를 들어 브레인 맵 데이터 베이스(710)는 표준으로 정한 인체의 두부 형상에서 특정 위치를 기준으로 한 각 부분 별 상대적인 좌표값이 저장될 수 있다.The
시퀀스 데이터베이스(720)에는 초음파 자극방법과 해당 초음파 자극방법이 적용될 뇌의 특정 부분의 상대 좌표값을 포함한다. 이 때 초음파 자극방법이라 함은 초음파의 세기, 초음파 자극 시간, 초음파 자극의 회수 및 초음파 자극의 주기 등이 포함될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 이러한 초음파 자극방법 및 적용 부분에 대한 상대 좌표값의 세트를 시퀀스 데이터라 칭한다. 한편, 시퀀스 데이터에는 이러한 초음파 자극방법 및 적용 부분에 대한 상대 좌표값 세트 뿐 아니라 이러한 세트 들의 복수 개의 조합 또한 해당될 수 있다. 또한 시퀀스 데이터들은 특정 질병의 완화와 치료, 특정 통증의 완화와 치료 등의 특정 치료법에 대응하는 형식으로 저장될 수 있다.The
예를 들면, 시퀀스 데이터 베이스에 저장되는 시퀀스 데이터는 손저림 현상을 치료하기 위하여 뇌의 제1 위치에 제1 세기의 초음파를 약 3초간 조사하고, 1초의 휴지기를 두는 방식으로 3회 실시하고, 제2 위치에 제2 세기의 초음파를 약 2초간 조사하고 2초의 휴지기를 두는 방식으로 2회 실시하는 것을 일련의 치료 시퀀스로 하여 저장할 수 있다.
For example, sequence data stored in a sequence database is processed three times in a manner of irradiating a first-intensity ultrasound at a first position of the brain for about 3 seconds and putting a resting period of 1 second in order to treat a blush phenomenon, 2 < / RTI > sites of the second-intensity ultrasound for about 2 seconds and a 2 second pause for the second time can be stored as a series of treatment sequences.
제어부(800)는 매칭수단(810), 시퀀스 제어수단(820), 위치 보정수단(830) 및 위치 설정수단(840)을 포함한다.The control unit 800 includes a
매칭수단(810)은 CT, MRI 및 fMRI 등의 의료 촬영 장비로부터 특정 환자의 영상 데이터를 전송받아 브레인 맵 데이터 베이스(710)에 저장된 표준 인체의 두부 상대좌표값과 매칭시킨다. 이 때 매칭수단(800)은 CT, MRI 및 fMRI 등의 의료 촬영 장비에 의하여 감지될 수 있는 제1 마커를 부착한 상태의 환자 영상을 전송받는다.The
인간의 뇌 구조는 개인마다 크기, 형상 등의 차이가 있기 때문에 표준 인체의 상대 좌표를 그대로 이용하여 초음파를 조사하는 경우 신뢰도가 떨어지게 된다. 따라서, CT, MRI 및 fMRI 등의 의료 촬영 장비로부터 촬영된 특정 환자의 두부의 영상과 브레인 맵 데이터 베이스(710)에 저장된 표준 인체의 두부 상대 좌표값을 매칭시켜서 개인에 최적화된 상대좌표 값을 산출한다.Since the human brain structure differs in size and shape from individual to individual, reliability is lowered when ultrasonic waves are irradiated using the relative coordinates of a standard human body as it is. Accordingly, the head relative image of the standard human body stored in the
시퀀스 제어수단(820)은 시퀀스 데이터들 중 어느 하나를 선택하여 시퀀스 데이터베이스에 저장된 해당 시퀀스 데이터에 대응하는 상대좌표 및 자극방법에 따라 앞서 설명한 트랜스 듀서의 위치를 제어하고 해당 위치에서 트랜스 듀서의 작동을 제어한다. 이 때 시퀀스 데이터들 중 어느 하나의 선택은 다양한 방법으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 특정 환자의 식별번호를 입력하면, 해당 환자의 진료 기록을 조회하여 자동으로 특정 시퀀스 데이터를 선정하도록 하거나, 관리자의 조작에 따라 특정 시퀀스를 직접 선정하는 것도 가능하다.The sequence control means 820 selects any one of the sequence data to control the position of the transducer described above according to the relative coordinates and the stimulus method corresponding to the corresponding sequence data stored in the sequence database, . At this time, selection of any one of the sequence data may be performed in various ways. For example, when the identification number of a specific patient is inputted, it is possible to automatically select specific sequence data by inquiring the patient's medical record or directly select a specific sequence according to the operation of the manager.
시퀀스 제어수단(820)은 앞서 설명한 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치 중 제1 모터(332), 제2 모터(432) 및 제3 모터(452) 등의 위치 제어부(300)의 제어를 통하여 트랜스 듀서(47)의 위치를 제어한다. 이하에서는 위치 제어부(300)는 설명의 편의를 위하여 제1 모터(332), 제2 모터(432) 및 제3 모터(452) 등 트랜스 듀서(47)의 위치 제어와 관련하여 작동하는 구성부들 뿐 아니라 이러한 구성부들을 지지하기 위한 지지부(10), 제1 가이드부(20) 및 제2 가이드부(30)들 또한 모두 포함하는 개념으로 정의한다.The sequence control means 820 controls the position control unit 300 such as the
위치 보정수단(830)은 광학 카메라(900)에 의하여 촬영된 이미지 상의 제3 마커의 위치 변화를 기반으로 환자의 두부에 대한 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 위치 변경 정보를 획득한다. 이 때 환자의 두부에 대한 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 위치 변경이란 환자가 움직이거나 외력에 의한 작용으로 환자가 착용하고 있는 헬멧이 비틀리는 것을 의미한다. 헬멧이 비틀리는 경우 트랜스 듀서(47)의 초기 위치가 변경됨으로써 정확도가 저하되는 문제점이 발생한다. 한편, 제3 마커 및 위치 변경 정보의 획득 방법은 이하에서 관련 도면을 참조하여 상세히 설명한다.The position correcting means 830 obtains the position change information of the helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus on the head of the patient based on the positional change of the third marker on the image photographed by the
위치 설정수단(840)은 트랜스 듀서(47)의 초기 좌표를 설정한다. 브레인 맵 데이터베이스(710)의 상대 좌표들이 형성하는 좌표계는 특정 위치를 중심으로 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 제어에 필요한 좌표계와 연계되어야 한다. 즉, 환자의 뇌 중 특정 부분에 자극이 필요한 경우 환자가 헬멧을 착용한 상태에서 트랜스 듀서의 초기 위치를 설정함으로써 해당 초기 위치를 환자의 뇌 좌표계에서의 특정 위치에 연계시켜야 한다.The position setting means 840 sets the initial coordinates of the
광학 카메라(900)는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치에 고정된 상태에서 환자의 두부에 부착된 제2 마커 및 제3 마커를 촬영한다.
The
한편, 이러한 데이터 베이스(700) 및 제어부(800)가 형성되는 위치에는 제한이 없다. 즉, 앞서 설명한 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템은 기계적 구성에 해당하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치와 구분하기 위한 명칭에 불과할 뿐 물리적인 구성을 구분하기 위한 것은 아니다. 데이터 베이스(700)와 제어부(800)는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치와 일체형으로 형성되는 것도 가능하고, 별도의 장치에 구현되는 것도 가능하다.
On the other hand, there is no limitation on the position where the
도 15 내지 도 22을 참조하여 본 발명에 따른 마커들 및 마커들을 이용하여 트랜스 듀서의 위치를 제어하는 방법을 구체적으로 설명한다. 도 15 및 도 16은 일 실시예 따른 제1 마커의 부착 위치를 나타내는 개략도이고, 도 17은 제3 마커가 부착된 고글의 모습을 나타내는 개략도이다. 또한 도 18은 도 17의 고글을 환자가 착용한 모습을 나타내는 개략도이고, 도 19 및 도 20은 정면 및 측면의 제3 마커가 촬영되는 모습을 나타내는 개략도이며, 도 21 및 도 22는 제3 마커를 촬영한 연속 프레임의 일 예를 나타내는 개락도이다.15 to 22, a method for controlling the position of the transducer using markers and markers according to the present invention will be described in detail. FIGS. 15 and 16 are schematic views showing attachment positions of the first marker according to one embodiment, and FIG. 17 is a schematic view showing a state of the goggles to which the third marker is attached. 19 and 20 are schematic views showing a state in which a third marker on the front side and a side face are photographed, and Figs. 21 and 22 are schematic views showing a state in which the third marker FIG. 2 is a block diagram showing an example of a continuous frame photographed.
제2 마커(M2)는 대응하는 광학 카메라가 이용하는 광을 반사하는 광반사성 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어 적외선 카메라로부터 조사되는 적외선을 반사함으로써 적외선 카메라가 감지할 수 있도록 제2 마커(M2)는 적외선을 반사하는 재질로 형성될 수 있다. 일반적으로 모션 캡쳐 등에 이용되는 마커는 어느 방향에서도 균일한 반사가 가능하도록 구형의 마커를 이용하나, 본 실시예의 경우에는 광학 카메라와 마커 간의 위치 변동이 크지 않다는 점에서 반구형, 반원통형 등 균일한 곡면으로 돌출된 형상의 마커라면 모두 이용할 수 있다.The second marker M2 may be formed of a light reflective material reflecting the light used by the corresponding optical camera. For example, the second marker M2 may be formed of a material reflecting infrared rays so that the infrared camera can detect the infrared ray reflected from the infrared camera. Generally, a marker used for motion capture or the like uses a spherical marker so that uniform reflection is possible in any direction. However, in this embodiment, since the positional change between the optical camera and the marker is not large, a uniform curved surface A marker having a shape protruding from the surface can be used.
제2 마커(M2)는 예를 들어 도 15에 도시된 바와 같이 환자의 이마에 복수개 구비되고, 도 16에 도시된 바와 같이 양쪽 귀의 뒤, 즉 귀에 인접한 후두부 측에 부착될 수 있다.The second marker M2 may be provided on the forehead of the patient as shown in Fig. 15, for example, and may be attached to the back of both ears, i.e., the occiput side adjacent to the ear, as shown in Fig.
한편, 제2 마커(M2)는 앞서 설명한 CT, MRI 및 fMRI 등의 의료 장비를 이용하여 환자의 두부 영상을 촬영할 때 부착했던 제1 마커의 위치에 부착하여야 한다. 본 실시예에서의 경우에는 제1 마커 또한 도 15 및 도 16에 도시된 제2 마커(M2)의 부착 위치를 포함하는 위치에 부착되었어야 한다. 제1 마커는 환자의 정수리, 이마, 귀에 인접한 후두부에 각각 부착되는 것이 바람직하므로, 제2 마커 또한 제1 마커의 위치에 따라 환자의 정수리, 이마, 귀에 인접한 후두부 등의 위치에 부착될 수 있으나, 본 실시예에 따른 광학 카메라에 의한 촬영이 용이하여야 하므로 정수리는 제외되는 것이 바람직하다.On the other hand, the second marker M2 should be attached to the position of the first marker which was attached when capturing the head image of the patient by using medical equipment such as CT, MRI and fMRI described above. In the case of this embodiment, the first marker should also be attached at a position including the attachment position of the second marker M2 shown in Figs. 15 and 16. Since the first marker is preferably attached to the parietal region of the patient, the forehead, and the occiput adjacent to the ear, the second marker may also be attached to the position of the parietal region, the forehead, and the occipital region adjacent to the ear according to the position of the first marker, Since it is easy to take a picture by the optical camera according to the present embodiment, it is preferable that the top of the head is excluded.
앞서 설명한 바와 같이 매칭된 환자의 뇌의 좌표와 트랜스 듀서의 제어를 위한 좌표계는 특정 지점을 기준으로 서로 연계되어야 한다. 이 때 제1 마커 및 제2 마커가 두 좌표계를 연계시키는 특정 지점으로서 기능한다.As described above, the coordinates of the patient's brain and the coordinate system for controlling the transducer should be linked to each other based on a specific point. At this time, the first marker and the second marker function as specific points connecting the two coordinate systems.
한편, 제3 마커는 위치 보정을 위한 용도로 이용된다. 제3 마커로는 앞서 설명한 제2 마커를 이용할 수 있다. 또한 제3 마커로는 환자에 부착된 별도의 마커를 이용할 수도 있으며, 도 17에 도시된 바와 같이 환자가 착용할 수 있는 고글(80) 상에 부착된 마커들(M3-1, M3-2)을 이용하는 것도 가능하다.On the other hand, the third marker is used for position correction. As the third marker, the second marker described above can be used. In addition, the third marker may be a separate marker attached to the patient, and the marker M3-1, M3-2 attached on the
또한 도 18에 도시된 바와 같이 제2 마커(M2)와 함께 새로이 부착된 제3 마커(M3-1, M3-2)들을 위치 보정을 위한 용도로 함께 이용할 수도 있다.Also, as shown in FIG. 18, the third markers M3-1 and M3-2 newly attached together with the second marker M2 may be used together for the purpose of position correction.
한편, 광학 카메라(900-1, 900-2)는 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이 지지부(10)의 전면 및 양측면에 부착될 수 있다. 전면의 광학 카메라(900-1)는 고글(80) 상에 부착된 제3 마커(M3)나 환자의 이마에 부착된 제2 마커를 촬영할 수 있다. 또한 양 측면의 광학 카메라(900-2)는 환자의 귀측에 인접한 후두부에 부착된 제2 마커를 촬영할 수 있다.On the other hand, the optical cameras 900-1 and 900-2 can be attached to the front surface and both side surfaces of the
제3 마커로는 적어도 둘 이상의 마커를 이용하여야 한다. 제3 마커 중 어느 하나(M3-1)는 특정 지점의 이동 거리를 산출하기 위한 기준 마커로 이용되며, 나머지 제3 마커들(M3-2)들은 기준 마커를 중심으로 한 회전 각도를 산출하기 위하여 이용된다.At least two markers shall be used as the third marker. One of the third markers M3-1 is used as a reference marker for calculating the movement distance of a specific point and the remaining third markers M3-2 are used for calculating the rotation angle about the reference marker .
앞서 설명한 바와 같이 위치 보정수단은 제3 마커를 연속적으로 촬영하여 제3 마커의 이동을 감지함으로써 환자가 착용한 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 비틀어짐에 의한 오차를 보정한다. 구체적으로 제3 마커는 도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이 연속적으로 촬영된 프레임 간의 제3 마커의 위치 변동이 있는지의 여부를 판단하고, 변동이 있는 경우 제3 마커 중 기준 마커(M3-1)가 이동한 거리(R(a1, a2))와 나머지 제3 마커들(M3-2)이 기준 마커를 중심으로 회전한 각도(q)를 산출하여 헬멧의 움직임으로 인하여 발생한 오차를 산출할 수 있다.As described above, the position correcting unit continuously measures the third marker and detects the movement of the third marker, thereby correcting the error caused by the twisting of the helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus. Specifically, as shown in FIGS. 21 and 22, the third marker determines whether there is a change in the position of the third marker between consecutively photographed frames. If there is a change, the third marker has the reference marker M3-1 (A1, a2) of the third marker M3-2 and the angle q of the third marker M3-2 rotated about the reference marker are calculated to calculate an error caused by the motion of the helmet have.
일반적으로 카메라를 기준으로 마커들의 움직임이 큰 경우에는 마커들의 스와핑이 일어날 수 있다. 즉 연속된 프레임 간에 마커의 위치가 뒤 바뀌는 경우에는 두 마커들의 식별이 어려울 수 있다. 그러나 본 실시예에서의 경우에는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치를 착용한 상태에서의 위치 변동은 마커들의 위치를 뒤 바꿀만한 정도로 심하지 않으므로 단순히 두 개만의 마커를 이용하는 것도 가능하며, 별도의 마커 식별이 필요하지 않다.In general, when the motion of the markers is large based on the camera, the swapping of the markers may occur. That is, if the position of the marker is reversed between consecutive frames, identification of the two markers may be difficult. However, in the case of this embodiment, since the positional change in the state of wearing the helmet type low-intensity ultrasound focusing apparatus is not so severe as to change the positions of the markers, it is also possible to use only two markers, Is not required.
상술한 위치 보정수단은 산출된 기준마커의 이동 거리 및 기준마커를 중심으로 한 회전 각도를 위치 설정수단에 전송하여 상기 트랜스 듀서의 초기 좌표를 재설정하도록 하거나, 산출된 기준마커의 이동 거리 및 기준마커를 중심으로 한 회전 각도를 시퀀스 제어수단에 전송하여 트랜스 듀서의 위치 제어 시에 산출된 오차를 반영하도록 할 수 있다.
The position correcting means may be configured so that the movement distance of the calculated reference marker and the rotation angle around the reference marker are transmitted to the position setting means to reset the initial coordinates of the transducer, Can be transmitted to the sequence control means so as to reflect the error calculated during the position control of the transducer.
도 23 내지 도 25를 참조하여 다른 실시예에 따른 초음파 모듈을 설명한다. 도 23 및 도 24는 다른 실시예에 따른 초음파 모듈이 구비된 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 사시도 및 측면도이고, 도 25는 도 23의 초음파 모듈을 나타내는 개략적인 측면도이다.23 to 25, an ultrasonic module according to another embodiment will be described. FIGS. 23 and 24 are a perspective view and a side view showing a helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus with an ultrasonic module according to another embodiment, and FIG. 25 is a schematic side view showing the ultrasonic module of FIG.
본 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치는 앞서 설명한 실시예에 비하여 초음파 모듈(40a)의 구성에서 차이가 있다.The helmet type low-intensity ultrasound focusing apparatus of this embodiment differs from the above-described embodiment in the configuration of the
구체적으로 본 실시예에 따른 초음파 모듈(40a)은 도 23 및 도 24에 도시된 바와 같이 제2 가이드부(30)에 고정된다. 초음파 모듈(40a)이 고정된 제2 가이드부(30)는 앞서 설명한 바와 같이 제1 가이드부(20)에 연결된 상태로 종방향으로 회동하며, 초음파 모듈(40a)은 제2 가이드부(20) 상에서 횡방향으로 이동함으로써 특정 좌표의 위치로 이동한다. 초음파 모듈(40a)은 전달부(60)를 통하여 인체의 두부에 초음파를 조사하게 된다. 초음파 모듈(40a)의 위치 제어와 관련된 구성은 앞서 설명한 실시예와 동일하다.Specifically, the
본 실시예에 따른 초음파 모듈(40a)은 도 25에 도시된 바와 같이 복수개의 트랜스 듀서(47a)들, 즉 제1 트랜스 듀서(47a-1), 제2 트랜스 듀서(47a-2) 및 제3 트랜스 듀서(47a-3)을 포함한다. 다만, 트랜스 듀서의 개수는 이에 한정되지 않으며, 목적 또는 필요에 따라 개수를 달리하여 구비하는 것도 가능하다.25, the
제1 트랜스 듀서(47a-1)는 고강도 집속 초음파(high intensity focused ultrasound, HIFU)를 조사하고, 제2 트랜스 듀서(47a-2)는 환자의 두부의 영상을 획득하며, 제3 트랜스 듀서(47a-3)는 저강도 집속 초음파(low intensity focused ultrasound, LIFU)를 조사한다.The
이 때 제1 트랜스 듀서(47a-1)는 초음파를 조사하기 위한 위치 또는 초음파의 초기 위치를 설정하기 위한 영점 위치 상에 고강도 집속 초음파를 조사한다. 일반적으로 고강도 집속 초음파를 이용한 치료는 고강도의 초음파에너지를 한 곳에 모을 때 초점에서 발생하는 65~100?의 고열을 이용해 조직을 태워 없애는 시술이다. 진단할 때 사용하는 초음파의 세기보다 약 십만 배 정도 강한 초음파를 한곳에 집속시키면 초점 부위에서 발생하는 열을 이용하여 치료를 진행하게 된다. 초음파 자체는 인체에 무해하고 초음파가 집중되는 초점에서만 열이 발생하므로 칼이나 바늘을 사용하지 않고 전신 마취가 필요 없이 몸 속에 있는 병변을 치료할 수 있다. 다만, 본 실시예에서의 제1 트랜스 듀서(47a-1)는 인체 내의 한 조직을 태우는 것이 아니라 목적하는 일 부분의 온도를 단순히 상승시키는 데에만 이용된다. 즉, 제1 트랜스 듀서(47a-1)는 생성하는 초음파의 강도 및 조사 시간을 조절하여 일 조직의 온도를 상승시킨다.At this time, the
제2 트랜스 듀서(47a-2)는 제1 트랜스 듀서(47a-1)에 의하여 일 부분의 온도가 상승한 인체의 두부 영상을 획득한다. 제2 트랜스 듀서(47a-2)는 초음파를 인체의 두부에 조사한 후 반사되는 초음파를 받아 들여 인체의 두부 내측의 영상정보를 획득한다.The
초음파를 이용한 영상 정보의 표시 방법에는 A 모드, B 모드, M 모드 및 D 모드로 구분된다. A 모드는 가장 기초적인 형태로서 반사파의 강도를 진폭의 크기로 표시하는 방법으로서, 하나의 빔으로 반사파의 모든 정보를 제공하는 데에는 한계가 있다. B 모드는 A 모드이 에코 강도에 비교하여 점의 밝기, 즉 휘도로 변환하여 표시하는 방법으로서, 각 점들의 휘도는 반사신호의 진폭에 비례하며, 작은 반사음에서 큰 반사음까지의 차이를 256가지 다른 휘도 레벨로 제공한다. B 모드는 현재 대부분의 초음파장비에서 사용된다. M 모드는 A 모드의 변형된 형태로서 움직이는 반사체의 거리를 시간적 변화로 표시하고, 움직이는 장기로부터 나온 반사파를 B 모드와 함께 나타낸다. 다만, 심장판막이나 복부의 스캔시 대동맥의 운동이나 태아의 심음을 기록하는데 사용되며, 내부 조직의 움직임이 크지 않은 인체 두부의 영상 데이터 획득에는 적합하지 않다. D 모드는 도플러 효과를 이용하여 혈류의 속도 및 방향을 측정하기 위하여 이용된다. 즉, D 모드는 심장 판막에서 혈류의 역류, 판막의 협착, 선청성 심장질환 등의 진단에 이용된다. 본 실시예에서는 다양한 방식의 영상 표시방법을 이용할 수 있으나 B 모드를 이용하는 것이 바람직하다.A method of displaying image information using ultrasound is classified into A mode, B mode, M mode, and D mode. The A mode is the most basic form of displaying the intensity of the reflected wave by the magnitude of the amplitude, and there is a limit to providing all the information of the reflected wave with one beam. The B mode is a method of converting the brightness of the point into brightness, that is, brightness, in comparison with the echo intensity in the A mode. The brightness of each point is proportional to the amplitude of the reflected signal, and the difference from a small reflection to a large reflection is divided into 256 different luminances Level. B mode is currently used in most ultrasonic equipment. The M mode is a modified form of the A mode, which displays the distance of the moving reflector in terms of time and shows the reflected wave from the moving organs together with the B mode. However, it is used to record the motion of the aorta and the heart sound of the fetus during the heart valve or abdominal scan, and is not suitable for acquiring image data of the human head that does not move the internal tissues. The D mode is used to measure the velocity and direction of blood flow using the Doppler effect. That is, the D mode is used to diagnose the backflow of the blood flow in the heart valve, the stenosis of the valve, and the heart disease. In this embodiment, a variety of image display methods can be used, but it is preferable to use the B mode.
제3 트랜스 듀서(47a-3)는 앞서 설명한 실시예에서의 트랜스 듀서와 동일하게 저강도 집속 초음파를 조사한다.
The
초음파 모듈(40a)은 모듈 지지부(475a) 및 회전부(473a)를 구비한다.The
모듈 지지부(475a)는 거리 조절부(45)의 하부에 고정되어 이하의 회전부(473a)와 트랜스 듀서들(47a)을 지지한다. 회전부(473a)는 모듈 지지부(475a)에 회전가능하도록 고정된다. 또한 회전부(473a)의 하부에는 트랜스 듀서들(47a)이 고정된다. 트랜스 듀서들(47a)은 길이 방향이 회전부(473a)로부터 하향 및 방사상으로 향하도록 구비된다.The
도 25에 도시된 바와 같이 트랜스 듀서들(47a) 중 제3 트랜스 듀서(47a-3)는 이른바 작동 위치, 즉 초음파를 생성하거나 영상을 획득하도록 작동하는 위치에 위치하고 있다. 이후 회전부(473a)가 회전하면 제1 트랜스 듀서(47a-1)나 제2 트랜스 듀서(47a-2)가 제3 트랜스 듀서(47a-3)가 위치하고 있는 작동 위치에 위치하게 된다. 이와 같이 회전부(473a)의 회전에 따라 제1 트랜스 듀서(47a-1), 제2 트랜스 듀서(47a-2) 및 제3 트랜스 듀서(47a-3)는 순환배치식으로 작동위치에 위치하여 저강도 또는 고강도 집속 초음파를 생성하거나 영상을 획득하도록 작동하게 된다.As shown in Fig. 25, the
한편, 회전부(473a)은 수동으로 회전시키거나 모듈 지지부(475a) 내에 별도의 모터를 구비하여 자동으로 회전 가능하도록 할 수 있다.Meanwhile, the
한편, 제1 트랜스 듀서(47a-1), 제2 트랜스 듀서(47a-2) 및 제3 트랜스 듀서(47a-3)들은 이러한 작동 위치에 배치되는 경우 동일한 초음파의 진행 경로 상에 위치하도록 배열된다.
On the other hand, the
도 26 내지 도 28을 참조하여 또 다른 실시예에 따른 초음파 모듈을 설명한다. 도 26 및 도 27은 또 다른 실시예에 따른 초음파 모듈이 구비된 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 모습을 나타내는 사시도 및 측면도이고, 도 28은 도 26의 초음파 모듈을 나타내는 개략적인 측면도이다.26 to 28, an ultrasonic module according to another embodiment will be described. FIGS. 26 and 27 are a perspective view and a side view showing a helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus with an ultrasonic module according to another embodiment, and FIG. 28 is a schematic side view showing the ultrasonic module of FIG.
본 실시예에 따른 초음파 모듈(40b)은 도 23의 초음파 모듈(40a)에 비하여 트랜스 듀서들 및 전달부의 구성면에서 차이가 있다. 즉 본 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치는 환자의 두부에 착용되는 전달부가 없으며, 도 28에 도시된 바와 같이 각 트랜스 듀서들(47b)의 단부에는 개별적인 전달부(60a)들이 구비된다. 이러한 전달부(60a)들은 초음파 모듈(40b)이 환자의 두부를 향하여 하강하는 경우 트랜스 듀서들(47b)과 환자의 두부 사이에 개재되어 초음파를 전달하게 된다.The
전달부(60a)의 내측에 구비되는 매개 물질은 앞서 설명한 바와 같이 디가스 워터가 이용될 수 있다.
As an intermediate material provided inside the
도 29를 참조하여 다른 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템을 설명한다. 도 29는 다른 실시예에 따른 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템의 모습을 나타내는 블록도이다.
A helmet type low intensity ultrasound focusing system according to another embodiment will be described with reference to FIG. 29 is a block diagram showing a helmet type low intensity ultrasound focusing system according to another embodiment.
본 실시예에 따른 제어부(800)는 위치 설정수단(840)의 기능 면에서 앞서 설명한 제어부(800)와 차이가 있다.The control unit 800 according to the present embodiment differs from the control unit 800 described above in terms of the function of the
위치 설정수단(840)은 앞서 설명한 바와 같이 트랜스 듀서(47a, 47b)의 초기 좌표를 설정한다. 브레인 맵 데이터베이스(710)의 상대 좌표들이 형성하는 좌표계는 특정 위치를 중심으로 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치의 제어에 필요한 좌표계와 연계되어야 한다. 즉, 환자의 뇌 중 특정 부분에 자극이 필요한 경우 환자가 헬멧을 착용한 상태에서 트랜스 듀서의 초기 위치를 설정함으로써 해당 초기 위치를 환자의 뇌 좌표계에서의 특정 위치에 연계시켜야 한다.The position setting means 840 sets the initial coordinates of the
이 경우 앞서 설명한 실시예에서는 외부의 영상 즉, CT, MRI 및 fMRI 등의 의료 촬영 장비로부터 특정 환자의 영상 데이터를 전송받아 브레인 맵 데이터 베이스(710)에 저장된 표준 인체의 두부 상대좌표값과 매칭시켰으나, 본 실시예의 경우 이러한 외부 장치로부터 전달되는 영상 데이터를 제2 트랜스 듀서(47a-2, 47b-2)가 획득하는 영상 정보를 이용하여 대체하거나 병행하는 것이 가능하다.In this case, in the embodiment described above, the image data of a specific patient is received from medical imaging equipment such as CT, MRI, and fMRI, and matched with the head relative coordinate value of the standard human body stored in the
즉, 제2 트랜스 듀서(47a-2, 47b-2)를 통하여 획득한 영상정보는 브레인 맵 데이터 베이스(710)에 저장된 표준 인체의 두부 상대좌표값과 매칭되도록 이용하거나, 매칭된 결과가 정확한지의 여부를 판단하는 데에 이용될 수 있다.That is, the image information acquired through the
위치 설정수단(840)은 먼저 제1 트랜스 듀서(47a-1, 47b-1)가 이용자의 두부 중 기 설정된 목적 지점에 고강도 집속 초음파를 일정 시간 조사하도록 제어하여 해당 목적 지점의 체온을 일정 온도 만큼 상승시킨다.The position setting means 840 controls the
이후 위치 설정수단(840)은 제1 트랜스 듀서(47a-1, 47b-1)의 초음파 조사에 의하여 체온이 상승한 목적 지점의 영상을 획득하도록 제2 트랜스 듀서를 제어한 후 기설정된 목적 지점의 데이터와 제2 트랜스 듀서에 의하여 획득한 영상 데이터를 비교하여 산출된 오차를 제3 트랜스 듀서(47a-3, 47b-3)의 초기 위치 설정에 반영하도록 할 수 있다.The position setting means 840 controls the second transducer so as to acquire an image of the target point whose body temperature has been raised by the ultrasonic wave irradiation of the
한편, 제1 트랜스 듀서(47a-1, 47b-1), 제2 트랜스 듀서(47a-2, 47b-2) 및 제3 트랜스 듀서(47a-3, 47b-3)들의 순환 배치는 앞서 설명한 바와 같이 수동으로 회전시켜 배치를 하거나, 위치 설정수단(84)의 제어에 따르는 모터 등을 이용하여 자동 제어 할 수 있다.
The circulation arrangement of the
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양하게 구현될 수 있다.
While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. have.
10: 지지부
20: 제1 가이드부
30: 제2 가이드부
40, 40a: 초음파 모듈
47, 47a, 47b: 트랜스 듀서
100: 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치
1000: 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극 시스템10: Support
20: first guide portion
30: second guide portion
40, 40a: ultrasonic module
47, 47a, 47b: transducer
100: helmet type low intensity ultrasound focusing stimulator
1000: helmet type low intensity ultrasound focusing stimulus system
Claims (12)
모듈 지지부와, 상기 모듈 지지부에 회전 가능하도록 고정되는 회전부와, 상기 회전부에 적어도 둘 이상 구비되는 트랜스 듀서를 포함하는 초음파 모듈; 및
상기 지지부에 연결되고, 상기 초음파 모듈의 위치를 이동시키는 위치 제어부;를 포함하고,
상기 트랜스 듀서들 중 어느 하나는 환자의 두부에 초음파를 조사하거나 상기 환자의 두부로부터 반사되는 초음파를 감지할 수 있는 작동 위치에 배열되고,
상기 트랜스 듀서들은 상기 회전부가 회전함에 따라 상기 작동 위치에 순환 배치되며,
상기 위치 제어부는,
호형으로 형성되고, 상기 지지부에 종방향으로 구비 및 고정되는 제1 가이드부;
호형으로 형성되고, 상기 제1 가이드부와 직교하도록 상기 지지부에 횡방향으로 연결되며, 상기 초음파 모듈을 지지하는 제2 가이드부;
상기 제2 가이드부는 일 지점이 상기 제1 가이드부를 따라 가이드되어 종방향으로 회동하고,
상기 초음파 모듈은 상기 제2 가이드부를 따라 횡방향으로 이동가능한 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치.A support portion worn on the head portion of the user;
An ultrasonic module including a module supporting part, a rotation part rotatably fixed to the module supporting part, and a transducer provided at least in the rotation part; And
And a position control unit connected to the support unit and configured to move the position of the ultrasonic module,
Wherein one of the transducers is arranged in an operating position capable of irradiating ultrasonic waves to the head of the patient or detecting ultrasonic waves reflected from the head of the patient,
The transducers are circulated in the operating position as the rotating part rotates,
The position control unit,
A first guide portion formed in an arc shape and provided and fixed to the support portion in the longitudinal direction;
A second guide part formed in an arc shape and laterally connected to the support part so as to be perpendicular to the first guide part and supporting the ultrasonic module;
The second guide portion is guided along the first guide portion at one point and rotates in the longitudinal direction,
And the ultrasonic module is movable in the lateral direction along the second guide unit.
상기 초음파 모듈은,
고강도 집속 초음파(high intensity focused ultrasound, HIFU)를 조사하는 제1 트랜스 듀서;
상기 이용자의 두부의 영상을 획득하는 제2 트랜스 듀서; 및
저강도 집속 초음파(low intensity focused ultrasound, LIFU)를 조사하는 제3 트랜스 듀서;를 포함하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치.6. The method of claim 5,
The ultrasonic module includes:
A first transducer for irradiating high intensity focused ultrasound (HIFU);
A second transducer for acquiring an image of the head of the user; And
And a third transducer for illuminating low intensity focused ultrasound (LIFU).
상기 제1 트랜스 듀서가 상기 이용자의 두부 중 기 설정된 목적 지점에 고강도 집속 초음파를 일정 시간 조사하도록 제어하고, 상기 제1 트랜스 듀서의 초음파 조사에 의하여 체온이 상승한 목적 지점의 영상을 획득하도록 제2 트랜스 듀서를 제어하고, 상기 기설정된 목적 지점의 데이터와 상기 제2 트랜스 듀서에 의하여 획득한 영상 데이터를 비교하여 산출된 오차를 상기 트랜스 듀서의 초기 위치 설정에 반영하는 위치 설정수단을 포함하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치.The method according to claim 6,
Wherein the first transducer controls the high intensity focused ultrasonic wave to irradiate a predetermined destination point of the user's head for a predetermined period of time and controls the second transducer to acquire an image of the target point whose body temperature has been raised by the ultrasonic irradiation of the first transducer, And a position setting means for controlling the ducer and comparing the calculated data with the image data obtained by the second transducer and reflecting the calculated error to the initial position setting of the transducer. Strength Ultrasonic Focusing Stimulation Device.
상기 초음파 모듈은 상기 트랜스듀서를 상기 초음파의 진행방향측 또는 역방향으로 이동시키는 거리 조절부를 포함하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치.6. The method of claim 5,
Wherein the ultrasonic module includes a distance adjusting unit for moving the transducer in the direction of travel of the ultrasonic wave or in a direction opposite to that of the ultrasonic wave.
내측에 초음파 매개물질을 저장하고, 상기 이용자의 두부와 상기 트랜스 듀서의 사이에 개재되어 초음파 전달을 매개하는 전달부;를 포함하는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치.6. The method of claim 5,
And a transmission part interposed between the head part of the user and the transducer for mediating ultrasonic wave transmission.
상기 전달부는 상기 트랜스 듀서들의 단부측에 각각 별도로 구비되는 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치.11. The method of claim 10,
Wherein the transducer is separately provided on an end side of the transducers.
상기 매개물질은 디가스 워터(de-gas water)인 헬멧형 저강도 초음파 집속 자극장치.11. The method of claim 10,
The helmet type low intensity ultrasound focusing apparatus of claim 1, wherein the mediator is de-gas water.
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