KR102277779B1

KR102277779B1 - 림프부종 진단을 위한 정보제공 방법

Info

Publication number: KR102277779B1
Application number: KR1020190102986A
Authority: KR
Inventors: 허진영; 홍기현; 김윤진
Original assignee: (주)에스원바이오
Priority date: 2019-08-22
Filing date: 2019-08-22
Publication date: 2021-07-15
Anticipated expiration: 2039-08-22
Also published as: KR20210023164A

Abstract

본 발명은 림프부종 진단을 위한 정보제공 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 ICG(인도시아닌그린, Indocyanine green) 조영술과 신체 3D 부피 측정을 융합하여 림프부종 진단의 민감성 및 정확도를 향상시킨 림프부종 진단을 위한 정보제공 방법에 관한 것이다.

Description

림프부종 진단을 위한 정보제공 방법 {Methods for providing information for the diagnosis of lymphedema}

림프계는 다량의 림프구를 포함하는 특수한 망상연결조직의 형태인 림프조직을 포함하는 다수의 조직 및 기관과 함께 림프액을 운반하는 림프관으로 구성된다. 비록 여러 림프기관의 흉선성분이 상피세망조직으로 구성되어 있기는 하나 림프조직의 간질과 외곽구조는 일반적으로 망상섬유(결합조직형성세포)와 망상세포(고정대식세포)의 복잡한 망상조직으로 되어 있고 조직의 간질로부터 간질액을 조직과 혈관 사이로 이동시키고 항상성 유지, 물질 대사와 면역 기능에서 중요한 기능을 담당한다. 특히, 림프관은 악성종양, 림프부종 및 염증성 질환의 병태 생리학적 기전에 있어 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

림프관은 구조가 혈관과 유사하나 벽이 얇고 판이 많은 대형 림프도관(림프관)에 결합하고 신체를 통하여 여러 곳에 림프절을 포함하는 림프모세관을 포함한다. 림프절이 가장 밀집한 곳은 얼굴과 목, 겨드랑이, 흉강, 내장과 서혜부, 팔꿈치와 무릎에서 찾아 볼 수 있다. 일반적으로 표피의 얕은 림프관은 정맥을 따라 연장되었지만 깊은 림프관은 동맥을 따라 연장된다. 림프관은 신체를 통하여 림프를 공급하고 단백질이 모세혈관으로부터 새어나올때 단백질을 심장혈관계로 되돌려 보내는 기능을 한다. 또한, 림프관은 위장으로부터 지방을 혈액으로 운반한다. 암환자에 있어서는 림프관조직이 이질세포, 세균 및 암세포를 감시하고 방어하는 기능을 갖는다. 어떤 림프구(T세포)가 여러 물질을 방출하여 직접 또는 간접적으로 이들 침입자를 파괴한다. 다른 림프구(B세포)는 이물질을 제거하는데 도움이 되도록 이물질에 대하여 항체를 분비하는 형질세포로 분화한다. 림프절은 이들의 망상섬유조직에 의하여 림프에 의해 운반된 이물질의 필터로서 작용한다. 그리고 대식세포가 식작용으로 이물질을 파괴한다. 또한, 림프절은 림프구를 생성하고 그 일부가 림프에서 그 면역방어계의 일부로서 신체의 다른 부분으로 운반된다. 비장, 흉선 및 편도선이 림프계의 면역방어선을 완성하기 위하여 각각 항체와 함께 B-세포,T-세포 및 림프구를 생성하는 림프기관이다.

이렇듯 조직의 간질로부터 조직액을 배액시키는 역할을 하는 림프관은 면역학적 방어기전에 중요한 역할을 하며, 이러한 림프관 생성의 장애에는 악성종양, 림프부종 및 염증성 질환의 병태생리학적 기전이 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

림프관의 기능 장애 중 림프부종(lymphedema)은 림프관이 손상되거나 막혀서 단백질이 비정상적으로 축적되어 부종과 염증을 유발시키는 것으로서, 림프관의 폐색으로 인해 림프액이 피하에 저류한 상태를 말하며, 세포소멸의 퇴화산물에 의한 림프조직영역의 림프배출이 폐색되는 결과이다. 대식세포에 의한 이러한 폐색조직의 침투는 상당한 시간에 걸쳐 폐색단백질의 단백질분해를 통한 림프흐름의 제거를 유도한다. 이렇듯 림프관의 기능 장애가 생기면 세포외액과 거대분자물질의 이동에 문제가 생기며, 결국 조직의 부종, 면역기능장애 및 간질조직의 섬유화가 발생하게 된다. 림프부종은 유전성 또는 이차성 원인으로 발생하고, 이차성 원인으로 발생하는 림프부종은 수술, 방사선치료 등을 동반하는 악성종양의 치료 후에 자주 발생한다. 후천성 부종은 여성암 발생률 1위인 유방암 환자의 45% 이상에게 발생하고 전체 암환자의 10% 이상에게 발생하는 것으로 보고되어 있다.

이러한 림프부종은 오래되어 피하조직의 섬유화가 진행되면 치료가 어려우므로 예방과 조기진단이 중요하다. 부종 환자가 오면, 병력청취나 신체진찰 및 기본 선별검사를 통해 부종의 원인이 되거나 악화시킬 수 있는 전신질환과 약물 등을 찾아야 한다. 림프부종의 원인이 모호한 경우 생체전기저항 검사, 도플러 초음파검사, 유전자검사, 피부사상충 감염검사 등을 실시하여 부종의 원인을 감별해야 한다. 그러나, 이러한 모든 진단 방법은 비용 및 시간적 측면에서 피검자에게 많은 어려움을 주고, 다수의 검사를 진행하여야 함에도 불구하고 정성적 진단만 가능한 것으로, 림프부종이 진행됨에 있어서 정량적 분석을 수행하기에 어려움이 있는 것이 현재 실정이다.

따라서, 전술한 문제점을 보완하기 위해 본 발명가들은 정량적 분석이 가능한 림프부종의 진단 방법에 대한 개발이 시급하다 인식하여, 본 발명을 완성하였다.

대한민국 등록특허공보 제10-1956291호 대한민국 등록특허공보 제10-1539180호

Alitalo K, Tammela T, Petrova TV. Nature 2005;438:946-953

본 발명의 목적은 ICG(인도시아닌그린, Indocyanine green) 조영술과 신체 3D 부피 측정을 융합하여 림프부종 진단의 민감성 및 정확도를 향상시킨 림프부종을 진단하기 위한 정보를 제공하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 정량적 분석이 가능한 림프부종 진단을 위한 정보제공 방법을 제공한다.

이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명은 하기의 단계를 포함하는 림프부종 진단을 위한 정보제공 방법을 제공한다.
(S1) 마커가 부착되고, ICG(인도시아닌그린, Indocyanine green)가 0.02 내지 0.05 nM의 농도로 주입된 피검자의 신체에 적외선을 조사하여 카메라를 통해 상기 피검자의 신체 내의 ICG 이미지를 획득하고, 3D 스캐너를 이용하여 상기 피검자 신체3D 이미지를 동시에 획득하는 단계;
(S2) 상기 ICG 이미지 및 피검자 신체 3D 이미지를 openCV 또는 openGL 프로그램을 이용하여 정합하는 단계; 및
(S3) 상기 정합된 이미지에 openCV 또는 openGL 프로그램을 이용하여 좌표를 설정하고, 상기 좌표를 기준으로 부피를 계산하는 단계.

삭제

본 발명에 있어서, 상기 (S1) 단계는 상기 마커는 반사 필름으로, 상기 피검자의 신체 촬영 부위의 양단에 부착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 (S2) 단계는 하기의 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 (S2) 단계는,
(S2A) 상기 카메라를 통해 획득한 2D ICG 이미지에서 ICG 주입 부분 이외 이미지를 제거하는 단계; 및

(S2B) 상기 ICG 주입 이외의 부분이 제거된 2D ICG 이미지 및 3D 이미지를 openCV 또는 openGL 프로그램을 이용하여 정합하는 단계.

삭제

본 발명에 있어서, 상기 (S3) 단계는 하기의 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
(S3A) 상기 정합된 이미지에 openCV 또는 openGL 프로그램을 이용하여 좌표를 설정하는 단계; 및

(S3B) 상기 좌표를 기준으로 부피를 계산하는 단계.

삭제

본 발명에 있어서, 상기 좌표는 상기 정합된 이미지에서 x축 및 y축을 기준으로 원점(0,0)을 설정하고, 상기 원점을 기준으로 양단에 부착된 마커 사이의 거리(d)를 좌표화하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 ICG(인도시아닌그린, Indocyanine green) 조영술과 신체 3D 부피 측정을 융합하였기 때문에 림프부종 진단의 민감성 및 정확도를 향상시켜 림프부종을 진단하기 위한 정보를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 ICG(인도시아닌그린, Indocyanine green) 조영술과 신체 3D 부피 측정이 동시에 수행되기 때문에 시간적 및 비용적 측면에서 종래 진단 방법과 비교하여 우수함을 나타낼 수 있어 다수의 피검자들에게 도움이 될 수 있다.

도 1은 본 발명의 림프부종 진단을 위한 정보제공 방법을 대략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 (S1) 단계에서 촬영한 2D 이미지(a) 및 3D 이미지(b)를 나타낸 도면이다.
도 3은 ICG 촬영으로 획득한 2D 이미지에서 ICG 주입 부분 이외 이미지를 제거하는 단계(S2A)를 수행한 도면이다.
도 4는 ICG 주입 이외의 부분이 제거된 2D 이미지 및 3D 이미지를 정합하는 단계(S2B)를 수행한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예를 설명하면서, 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려졌고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성요소들 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명은 하기의 단계를 포함하는 림프부종 진단을 위한 정보제공 방법을 제공한다.
(S1) 마커가 부착되고, ICG(인도시아닌그린, Indocyanine green)가 0.02 내지 0.05 nM의 농도로 주입된 피검자의 신체에 적외선을 조사하여 카메라를 통해 상기 피검자의 신체 내의 ICG 이미지를 획득하고, 3D 스캐너를 이용하여 상기 피검자 신체3D 이미지를 동시에 획득하는 단계;
(S2) 상기 ICG 이미지 및 피검자 신체 3D 이미지를 openCV 또는 openGL 프로그램을 이용하여 정합하는 단계; 및

(S3) 상기 정합된 이미지에 openCV 또는 openGL 프로그램을 이용하여 좌표를 설정하고, 상기 좌표를 기준으로 부피를 계산하는 단계.

삭제

본 발명에 사용된 용어 “피검자(subject)”는, 검사는 받는 사람을 의미하며, 본 발명에 적용된 피검자는 림프부종 환자 또는 림프부종이 의심되는 사람이 림프부종 진단을 위해 ICG 및 3D 촬영을 수행하는 사람을 의미한다.

본 발명에 사용된 용어 “ICG”는, 암록색 형광 염료(시약)로서 수용성 단백질인 알부민과 결합한다.

본 발명에 있어서, 상기 (S1) 단계는 마커가 부착되고, ICG(인도시아닌그린, Indocyanine green)가 0.02 내지 0.05 nM의 농도로 주입된 피검자의 신체에 적외선을 조사하여 카메라를 통해 상기 피검자의 신체 내의 ICG 이미지를 획득하고, 3D 스캐너를 이용하여 상기 피검자 신체3D 이미지를 동시에 획득하는 단계;일 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 (S1) 단계는 피검자의 신체 내 혈관을 통해 상기 ICG가 주입될 수 있으며, 상기 ICG는 0.02 내지 0.05 nM의 농도로 주입될 수 있다. 상기 ICG를 피검자의 신체 내에 주입함으로써, 피검자의 림프계 이상에 의한 림프부종의 발현에 따른 내부 림프계 변화를 시각적으로 확인할 수 있다.

상기 마커는 빛을 흡수할 수 있는 흑색 계열의 마커로서, 상기 피검자의 신체 촬영 부위의 양단에 부착되어 상기 피검자의 팔과 상기 마커 사이의 경계선을 찾을 수 있는 상기 피검자의 피부 밝기 색 이하의 빛 흡수 가능한 흑색 계열의 마커라면 용이하게 적용될 수 있다.

상기 마커는 빛을 흡수할 수 있어 적외선의 조사에 의한 이미지 촬영이 용이하고 이로 인해 좌표 설정이 가능하게 되어 림프부종을 보다 정확히 진단할 수 있게 된다.

본 발명에 있어서, 상기 (S1) 단계는 상기 피검자의 신체를 ICG 및 3D 촬영을 동시에 수행하여 이미지를 획득하는 단계;일 수 있다.

도 2는 본 발명의 (S1) 단계에서 촬영한 2D 이미지(a) 및 3D 이미지(b)를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 상기 (S1) 단계는 상기 ICG가 주입된 피검자의 신체에 적외선(Infrared ray, IR)을 조사하고, 이때 상기 ICG와 반응하여 반사되어 방출되는 적외선을 카메라를 통해 촬영하여 이미지(도 2a)화할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 (S1) 단계는 상기 ICG가 주입된 피검자의 신체에 750 내지 780 nm의 적외선을 조사하고, 이때 상기 ICG와 반응하여 반사되어 방출되는 800 내지 820 nm 파장 범위의 적외선을 800 nm 이하의 파장을 제거하는 필터가 포함된 카메라를 통해 촬영하여 이미지화할 수 있다.

상기 (S1) 단계에 사용된 카메라는 고감도 전하결합 소자 카메라(intensified charge coupled device cameram ICCD camara)일 수 있으며, 상기 에 포함된 필터는 IR CUT filter일 수 있다.

또한, 상기 ICG 촬영이 수행됨과 동시에, 3차원 스캐너를 이용하여 레이저 또는 백색광을 상기 마커가 부착된 피검자의 신체를 투사하여 상기 피검자의 신체를 3D 이미지(도 2b)로 촬영할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 (S2) 단계는 상기 ICG 및 3D 이미지를 정합하는 단계로서, 하기의 단계로 구성될 수 있다.
(S2A) 상기 카메라를 통해 획득한 2D ICG 이미지에서 ICG 주입 부분 이외 이미지를 제거하는 단계; 및

삭제

상기 (S2A) 단계는 상기 (S1) 단계에서 ICG 촬영으로 획득한 2D 이미지에서 ICG가 주입된 혈관 이미지 부분을 제외한 이외의 부분을 투명 처리하여 상기 ICG가 주입된 혈관 이미지만 추출해 내는 단계일 수 있다.

도 2는 상기 (S1) 단계에서 ICG 촬영으로 획득한 2D 이미지에서 ICG 주입 부분 이외 이미지를 제거하는 단계(S2A)를 수행한 도면이다.

도 2를 참조하면, 상기 (S2A) 단계는 상기 (S1) 단계에서 ICG 촬영으로 획득한 2D 이미지(도 2a)에서 150 밝기 미만의 2D 이미지를 투명 처리하여 상기 ICG가 주입된 혈관 이미지(도 2b)만 추출할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 (S1) 단계에서 ICG 촬영으로 획득한 2D 이미지(도 2a)는 0 내지 255 사이의 밝기를 가지고 있으며, 상기 밝기 가운데 150 밝기 미만의 2D 이미지를 투명 처리하여 상기 ICG가 주입된 혈관 이미지(도 2b)만 추출할 수 있다.

상기 (S2B) 단계는 상기 추출된 ICG가 주입된 혈관 2D 이미지와 상기 (S1) 단계에서 획득한 피검자의 3D 이미지를 정합하는 단계;일 수 있다.

도 3은 상기 (S2A) 단계에서 ICG 주입 이외의 부분이 제거된 2D 이미지 및 3D 이미지를 정합하는 단계(S2B)를 수행한 도면이다.

도 3을 참조하면, 상기 (S2B) 단계는 openCV 또는 openGL 프로그램으로 이용하여 상기 3D 이미지를 2D 형태의 4면(좌측면, 우측면, 상부면 및 하부면) 전개도 이미지로 전환(도 3a)하고, 이를 상기 (S2A) 단계에서 추출된 ICG가 주입된 혈관 2D 이미지에 상기 마커를 기준으로 점 대 점으로 상응하도록 맵핑함으로써 투영(도 3b)할 수 있다. 그리고, 상기 맵핑되어 투영된 이미지를 3D 플리곤 데이터화함으로써 3D 이미지로 모델링하여 하나의 이미지로 정합할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 (S3) 단계는 상기 정합된 이미지에 좌표를 설정하여 상기 좌표를 기준으로 부피를 계산하는 단계;로서, 하기의 단계로 구성될 수 있다.
(S3A) 상기 정합된 이미지에 openCV 또는 openGL 프로그램을 이용하여 좌표를 설정하는 단계; 및

(S3B) 상기 좌표를 기준으로 부피를 계산하는 단계.

삭제

상기 (S3A) 단계는 상기 (S2) 단계에서 정합된 이미지에 좌표를 설정하는 단계;로서, 상기 좌표는 상기 정합된 이미지에서 x축 및 y축을 기준으로 원점(0,0)을 설정하고, 상기 원점을 기준으로 양단에 부착된 마커 사이의 거리(d)를 좌표화할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 openCV 또는 openGL 프로그램을 이용하여 좌측 및 우측 좌표값을 (X1,Y1) 및 (X2,Y2)로 설정할 때, 상기 정합된 이미지를 (X1-500,Y1-750) 지점을 원점(0,0)으로 설정하고, 최종 좌표값을 (X2+500,Y2+750)으로 설정할 수 있다. 이때, 상기 좌표값에서 좌측 원의 중심값은 (500,750)이 되며, 상기 Y좌표값은 (750)으로 동일하게 적용되어 상기 마커 사이의 거리(d)는 상기 X좌표값에서 X2-X1일 수 있고, 우측 상단 최종 좌표값은 (1000+(X2-X1),1500)일 수 있다.

상기 (S3B) 단계는 상기 좌표를 기준으로 부피를 계산하여 림프부종을 판단하는 단계;로서, 상기 부피 계산은 상기 (S2) 단계에서 3D 플리곤 데이터화된 이미지에 의해 계산될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 (S1) 단계에서 3D 폴리곤 데이터화된 이미지를 한 축을 기준으로 하여 단면의 부피를 계산할 수 있다.

상기와 같은 방법에 의해 촬영되고 계산된 피검자의 양팔 또는 양다리의 부피 값의 차가 2 cm를 초과하는 경우 림프부종을 진단할 수 있다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

(S1) 마커가 부착되고, ICG(인도시아닌그린, Indocyanine green)가 0.02 내지 0.05 nM의 농도로 주입된 피검자의 신체에 적외선을 조사하여 카메라를 통해 상기 피검자의 신체 내의 ICG 이미지를 획득하고, 3D 스캐너를 이용하여 상기 피검자 신체3D 이미지를 동시에 획득하는 단계;
(S2) 상기 ICG 이미지 및 피검자 신체 3D 이미지를 openCV 또는 openGL 프로그램을 이용하여 정합하는 단계; 및
(S3) 상기 정합된 이미지에 openCV 또는 openGL 프로그램을 이용하여 좌표를 설정하고, 상기 좌표를 기준으로 부피를 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 림프부종 진단을 위한 정보제공 방법.
제1항에 있어서,
상기 (S1) 단계에서,
상기 마커는 반사 필름으로, 상기 피검자의 신체 촬영 부위의 양단에 부착되는 것을 특징으로 하는 림프부종 진단을 위한 정보제공 방법.
제1항에 있어서,
상기 (S2) 단계는,
(S2A) 상기 카메라를 통해 획득한 2D ICG 이미지에서 ICG 주입 부분 이외 이미지를 제거하는 단계; 및
(S2B) 상기 ICG 주입 이외의 부분이 제거된 2D ICG 이미지 및 3D 이미지를 openCV 또는 openGL 프로그램을 이용하여 정합하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 림프부종 진단을 위한 정보제공 방법.
제1항에 있어서,
상기 (S3) 단계는,
(S3A) 상기 정합된 이미지에 openCV 또는 openGL 프로그램을 이용하여 좌표를 설정하는 단계; 및
(S3B) 상기 좌표를 기준으로 부피를 계산하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 림프부종 진단을 위한 정보제공 방법.
제4항에 있어서,
상기 좌표는,
상기 정합된 이미지에서 x축 및 y축을 기준으로 원점(0,0)을 설정하고, 상기 원점을 기준으로 양단에 부착된 마커 사이의 거리(d)를 좌표화하는 것을 특징으로 하는 림프부종 진단을 위한 정보제공 방법.