KR20030066621A - 통신망을 통한 원격 전기임피던스 단층촬영 방법 및 장치 - Google Patents
통신망을 통한 원격 전기임피던스 단층촬영 방법 및 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20030066621A KR20030066621A KR10-2003-7003911A KR20037003911A KR20030066621A KR 20030066621 A KR20030066621 A KR 20030066621A KR 20037003911 A KR20037003911 A KR 20037003911A KR 20030066621 A KR20030066621 A KR 20030066621A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- image
- tissue
- eit
- location
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 91
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000002593 electrical impedance tomography Methods 0.000 title claims description 21
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 46
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000003325 tomography Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 20
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 19
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 18
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 238000010237 hybrid technique Methods 0.000 claims description 3
- 230000008520 organization Effects 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 claims 2
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 38
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 12
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 6
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 5
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000012285 ultrasound imaging Methods 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 2
- 238000002940 Newton-Raphson method Methods 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 230000036210 malignancy Effects 0.000 description 1
- 238000012067 mathematical method Methods 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000002600 positron emission tomography Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 238000007794 visualization technique Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
- A61B5/0015—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system
- A61B5/0022—Monitoring a patient using a global network, e.g. telephone networks, internet
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H10/00—ICT specially adapted for the handling or processing of patient-related medical or healthcare data
- G16H10/40—ICT specially adapted for the handling or processing of patient-related medical or healthcare data for data related to laboratory analysis, e.g. patient specimen analysis
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H30/00—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images
- G16H30/40—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images for processing medical images, e.g. editing
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H40/00—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices
- G16H40/60—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices
- G16H40/67—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices for remote operation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
- A61B5/053—Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body
- A61B5/0536—Impedance imaging, e.g. by tomography
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S128/00—Surgery
- Y10S128/92—Computer assisted medical diagnostics
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
전기임피던스 단층촬영을 이용하여 원격 위치로부터 생체조직의 내부구조를 영상화하는 방법 및 장치. 본 방법과 장치는 처리 및 영상화 기능으로부터 데이터 획득기능을 분리하고, 데이터 획득, 처리, 및 영상화 요소를 통신망을 통하여 연결함으로써 이를 수행하여, 데이터 획득, 처리 및 영상화 기능이 상기 통신망 내의 이격된 위치에서 실행되도록 한다.
Description
의료 진단 및 연구분야에서, 파괴적인 시술 없이는 관측될 수 없는 생체 피험개체 또는 환자의 내부 조직구조를 시각화하는 것이 종종 필요하다. 그러한 시각화가 유용한 영역은 예를 들면, 피험개체 또는 환자의 연조직 내부에 숨겨진 종양과 기타 악성종양의 검출, 모니터링, 및 분석이다. 살아있는 피험개체 또는 환자를 다룰 때, 종양과 같은 구체적인 특징이 검사될 조직에 존재한다는 사전 징후가 나타나지 않는다면 진단 목적을 위하여 파괴적인 시술을 수행하는 것은 통상 의학적으로 권할만하거나 바람직하지 않다. 또한, 심지어는 표적 특징이 존재한다는 것을 알거나 의심이 드는 경우에도, 그러한 특징은 때로 파괴적 시술을 통해 도달될 수 없거나 파괴적 시술이 시도된다면 피험개체 또는 환자를 과도한 의학적 위험으로 노출시키는 영역에 위치된다. 게다가, 파괴적 시술은 피험개체 또는 환자를 전염, 출혈, 및 기타 다른 합병증과 같은 보다 일반화된 위험에 노출시키는데, 이러한 위험이 비파괴적인 시각화 기술에서는 존재하지 않는다. 마지막으로, 파괴적 시술은 비파괴적 시술보다 거의 불변으로 현저하게 더 비싸고 더 많은 시간이 소비된다.
여러 가지 비파괴 시술이 생체 조직에서 발견되는 내부구조의 모니터링 및 시각화에 도움을 주고자 개발되어 왔다. 그러한 기법의 예는 엑스레이, 초음파 영상술, 자기 공명 영상술("MRI"), 컴퓨터 단층촬영("CT"), 및 양전자 방출 단층촬영("PET")이다. 본 발명이 관련된 또 다른 그러한 영상기법은 전기 임피던스 단층촬영("EIT")이다. EIT는 표적조직 내부의 생체전기 특성에서의 차이에 의존하여 표적조직 내부의 상이한 영역들을 특징지우고, 그 다음에 그러한 특징과 관련된 영상을 출력한다. 일반적으로, EIT 스캔은 영상화될 조직과 전기적으로 접촉하도록 일련의 전극을 예정된 구조로 배치함으로써 수행된다. 낮은 정현파 전류가 하나 이상의 전극을 통해 주사되고 결과 전압은 나머지 전극들에서 측정된다. 이 공정은 다른 입력 전극을 사용하고, 다른 주파수의 전류를 사용하여 반복될 수 있다. 다양한 입력 전류와 이들의 대응하는 결과 전압을 비교함으로써, 연구될 조직의 내부 영역의 전기 임피던스 특성 지도가 영상화될 수 있다. 또한, 전압을 입력으로 하고 결과 전류를 측정하거나, 전압과 전류의 조합을 입력하고 측정함으로써 조직의 임피던스 특성의 지도를 그릴 수도 있다. EIT 스캔을 통하여 얻어진 임피던스 지도를 서로 상이한 형태의 조직과 구조에 대하여 알려진 임피던스 값과 상관시킴으로써, 결과 영상에 있어서의 불연속한 영역은 특정 형태의 조직(즉, 악성종양, 근육, 지방 등)으로 식별될 수 있다.
각각의 상기 언급된 영상기법은 다른 해결책과 다른 속도로 다른 형태의 조직과 구조를 영상화하는 다양한 능력을 포함하여, 상대적인 이점과 단점을 가진다. 그러나, 모든 현대 영상 시술은 하나의 기본적인 특징을 공유한다: 즉, 이들은 크고, 값비싸고 대개는 이동할 수 없는 장비를 요하는데, 피험개체 또는 환자가 영상 장비에 접근하기 위하여 영상 장비를 수용하는 설비로 이동될 것을 필요로 한다.
본원에서 그 일부가 언급된 여러 이유들로 인해, 원격 위치에서 환자의 EIT 스캔을 수행하고, 다른 위치에서 영상을 생성하고, 그 영상을 환자의 위치나 제3의 장소에 위치될 수 있는 의사 또는 기술자에게 재전송하는 것이 바람직하다. 거의 모든 상황에서, 피험개체 또는 환자에 대하여 영상화가 수행되는 것이 보다 편리한 원격 장소로 전류 영상화 장비를 이송하는 것은 경제적 관점 및 논리적 관점 모두로부터 비실용적이다. 또한, 때로는 환자 또는 피험개체의 건강과 다른 이유 때문에 피험개체 또는 환자를 영상화 장비를 수용하는 설비로 이송하는 것은 불가능한 동시에 현재 이용가능한 장비 및 기법을 사용하여 영상화를 수행하는 것을 전적으로 불가능하게 한다. 또한, 세계의 일부 영역에는, EIT와 같은 진보된 영상화 장비로의 접근과, 진단한 스캔의 결과를 해석할 수 있는 자질 있는 의사 및/또는 기술자로의 접근이 매우 제한된다. 그러한 지역에 위치한 환자에 대해서는, 존재하는 장비를 이용하여 이러한 형태의 진단 기구의 혜택을 받는 것은 불가능하다. 마지막으로, 원격으로 EIT 스캔을 수행하고, 영상을 국부적으로 처리하고, 결과 영상을 환자, 기술자 및/또는 의사에게 전송하는 능력이 있다면, 서버와 원격 위치 사이에 데이터 및 영상을 전송하기 위하여 사용되는 통신망의 범위 내의 어떤 곳에 분산된 다중 스캐닝 위치에 대하여 단일 서버가 중앙 처리 위치로써 동작할 수 있는 부가적인 이득을 누린다. EIT 영상화에 사용되는 스캐닝 장비는 영상 처리 및 발생 장비와 비교하여 상대적으로 값이 싸기 때문에, 하나의 서버를 사용하여 다중 스캐너를 서비스하는 능력은 엄청난 비용 절감과 효율 이득을 발생시키는 잠재력을 가진다.
원격 설비를 생체 조직 및 구조의 영상화를 위해 사용되는 장비에 제공하기 위한 종래의 시도가 McEvoy 등에게 허여된 미국특허 No.6,044,131('131 특허); DiRienzo 등에게 허여된 미국특허 No.6,006,191('191 특허); Wood 등에게 허여된 미국특허 No.5,851,186('186 특허) 등에서 시도되어 왔으며; 이들 모두는 참조에 의해 본원에 합체된다.
'131 특허는 디지털 카세트로 엑스레이 영상을 갈무리하기 위한 보안 시스템을 기재하고 있는데, 영상을 컴퓨터로 다운로드 할 수 있고 이들을 전자 서명에 할당한다. 상기 컴퓨터는 또한 모뎀을 경유하여 다른 컴퓨터에 직접 연결될 수 있거나, 사설 통신링크를 경유하여 컴퓨터의 디지털 네트워크에 직접 연결될 수도 있다. 이러한 시스템에서의 영상은, 적절한 인증 코드를 가지고 있으며 사설 통신링크로 접속하는 컴퓨터를 가진 자에 의해 원격 위치로부터 접속가능하다. 이러한 시스템에 의해 영상이 원격 위치에 전기적으로 배포될 수 있지만, 이와 같은 엑스레이 시스템은 피험개체나 환자를 스캔하고 스캔된 데이터를 일단 디지털화 한 이후에 처리하기 위하여 본질적으로 크고, 비싸고, 이동 불가능한 장비에 의존한다. 결과적으로, 이 발명은 피험개체 또는 환자가 스캔되어질 고정된 위치로 이동할 것을 요하는 것과 관련된 문제를 해결하지는 못하고 있다. 또한, 이 시스템은 데이터 획득과 처리 기능을 분리하지 않기 때문에, 다중 데이터 획득 요소에 서비스하기 위하여 중앙집중된 데이터 처리 요소를 사용하는 경제적 이점을 얻을 수 없다. 마지막으로, '131 특허에 기재된 발명은 근육 및 다른 연조직을 시각화하는 것에 있어 EIT만큼 효율적이지 않은 엑스레이 영상화에 제한된다. 따라서, '131 특허에 기재된 발명은 현존하는 영상술에 존재하는 상기 열거된 문제점을 언급하거나 극복하지 못하고 있다.
'191 특허는 전기적 의료영상을 전송하고, 저장하고, 재전송하고 수신하는 시스템을 기재하며, 휴지기간동안 의사가 보다 효과적인 진단해석을 할 수 있게 한다. 이 특허에 기재된 시스템은 전기적 의료영상의 저장 및 배포를 분산시키고, 해석을 필요로 하는 엑스레이, MRI, CT 스캔 등과 같은 영상을 이들의 해석에 기초하여 영상과 진단 상태를 해독하는 의료 전문가에게 보내기 위하여 사용된다. 이를 성취하기 위해, 상기 발명은 자질 있는 의사가 저장된 영상을 읽고 해독할 기회를 얻을 수 있게 하는 시스템뿐만 아니라, 디지털 형태로 의료 영상을 저장하는 방법도 약술한다. 그러나, '191 특허는 의료 영상의 원격 접속 및 배포에 대해서만기재하며, 의료 영상의 원격 생성에 대해서는 기재하지 않는다. 영상을 시스템에 입력하기 위해서, 환자는 영상 장비를 수용하고 있는 설비로 이동할 것을 필요로하는 전통적인 영상술에 의존해야 한다. 따라서, '191 특허에 기재된 발명은 현존하는 영상술에 존재하는 상기 열거된 문제점을 언급하거나 극복하지 못하고 있다.
'186 특허는 인터넷과 같은 데이터 통신망으로 접속될 수 있는 의료 초음파 진단 영상 시스템을 기재한다. '186 특허에 기재된 시스템은 초음파 영상기기를 인터넷을 통해 원격제어할 수 있고 초음파 영상기기로부터 영상을 가져올 수 있게 해준다. 그러나, 이 발명의 원격 능력은 초음파 장비의 제어와 영상의 다운로드에 한정된다. 상기에 기재된 모든 전통적인 영상술에 있어서, 데이터 획득(즉, 스캐닝)과 데이터의 처리는 모두 동일한 위치에서 발생한다. 결과적으로, 이러한 기능을 수행하는데 필요한 장비는 부피가 크고 비싸므로, 가정에서의 사용 가능성 또는 경제적 조건 때문에 그러한 장비를 소유할 수 없는 지역에서의 사용의 가능성을 배척한다. 또한, 비록 '186 특허가 다중 초음파 영상기기가 연결되어 원격으로 접속가능한 발명의 네트워크 방식의 구체예를 기재하고 있지만, 데이터 획득 및 데이터 처리 기능이 모두 국부적으로 행해지므로, 그러한 기능을 위해 필요한 장비는 통신망의 모든 노드에서 중복되어야 하고, 비용절감이 되지 않는다. 따라서, '186 특허에 기재된 발명은 현존하는 영상술에 존재하는 상기 열거된 문제점을 언급하거나 극복하지 못하고 있다.
상기 언급된 발명의 어느 것도 원 자료를 획득하고, 통신망을 통하여 원격 컴퓨터로 이를 전송하고, 원격 컴퓨터에서 원 EIT자료를 처리하고, 자료 획득 위치또는 기타 다른 위치에서 생체 조직의 내부구조의 영상을 디스플레이함으로써 생체 조직의 내부구조를 원격으로 영상화하기 위한 장치 또는 방법을 기재하지 않는다.
결과적으로, 당해 기술분야에는 고정된 위치로 피험개체 또는 환자를 이동시킬 필요 없이, 원격 장소에서 생체 조직의 EIT 영상화 수행을 가능하게 하는 방법 및 장치에 대한 필요성이 존재한다.
당해 기술분야에는 의사 또는 전문 의료기술자의 서비스에 대한 필요성 없이, 가정에서 환자가 자신에게 EIT 영상화를 수행할 수 있게 해주는 방법 및 장치에 대한 추가적 필요성이 존재한다.
당해 기술분야에는 어떤 원격 장소에 위치한 환자의 EIT 영상을 의사 또는 의료기술자가 다른 장소에서 검사하고 해석할 수 있게 해주는 방법 및 장치에 대한 추가적 필요성이 존재한다.
당해 기술분야에는 단일의 영상 처리 및 생성 서버가 이 서버와 원격 스캐닝 위치 사이에 데이터와 영상을 전송하기 위하여 사용되는 통신망의 범위 내에 있는 다중 스캐닝 위치에 중앙에서 서비스할 수 있게 해주는 방법 및 장치에 대한 추가적 필요성이 존재한다.
당해 기술분야에는 환자 또는 피험개체의 원격 EIT 스캔으로부터 국부적으로 발생된 영상을 다중 위치로 방송하기 위한 방법 및 장치에 대한 추가적 필요성이 존재한다.
마지막으로, 당해 기술분야에는 자질 있는 의사 또는 기술자에 의한 원격 EIT 영상 및 해석 서비스를 환자, 보험회사, 고용자, 및 기타 사람들에게 판매하는방법에 대한 추가적 필요성이 존재한다.
본 발명은 일반적으로 전기임피던스 단층촬영(electrical impedance tomography; "EIT")법을 통해 생체조직의 내부구조를 영상화하는 방법 및 장치에 관한 것이며, 구체적으로는, 원 자료(raw data)를 얻음으로써 생체조직의 내부구조를 원격으로 영상화하고, 이를 통신망을 통하여 원격 컴퓨터에 전송하고, 원격 컴퓨터에서 EIT 원 자료를 처리하고, 상기 원격 컴퓨터, 데이터 획득 위치, 또는 임의의 다른 위치에서 생체조직의 내부구조의 영상을 디스플레이하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
도1은 본 발명의 바람직한 실시예를 수행하는 컴퓨터 환경을 도시하는 개략도.
도2A 내지 2D는 본 발명의 바람직한 실시예를 수행하는 시스템에서의 절차를 도시하는 흐름도.
본 발명은 전기임피던스 단층촬영을 이용하여 원격 위치로부터 생체조직의 내부구조를 원격으로 영상화하는 방법 및 장치를 제공함으로써 당해 기술분야에서의 현저한 문제점을 극복한다. 본 발명의 방법 및 장치는 데이터 획득 기능을 처리 및 영상화 기능과 분리하고, 데이터 획득, 처리, 및 영상화 요소를 통신망을 통해 연결하여 이를 수행하므로, 데이터 획득, 처리, 영상화 기능이 상기 통신망 내의 본질적으로 다른 지역에서 수행될 수 있게 해준다.
일반적으로, 본 발명은 조직에 전기적으로 연결되어, 예정된 구조로 배치된 적어도 두 개의 전극과, 전극 중 적어도 하나에 예정된 값을 가진 전기적 입력 전류, 전압, 또는 이들의 조합을 인가하는 전원과, 하나 이상의 상기 전극에서 출력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값을 측정하는 전기 측정 하드웨어와, 선택적으로, 상기 입력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값 및 상기 출력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값을 통신망으로 전송하기에 적절한 형태로 변환하는 컴퓨터 프로그램과, 상기 입력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값과, 상기 출력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값을 통신망을 통해 원격 컴퓨터로 전송하는 통신 하드웨어 및 소프트웨어와, 상기 입력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값과, 상기 출력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값을 전단 트래킹 또는 혼성 알고리즘을 이용하여 분석함으로써 조직상의 하나 이상의 점의 전기임피던스 값을 상기 원격컴퓨터에서 계산하는 컴퓨터 프로그램과, 계산된 임피던스 값에 대응하는 조직의 내부구조의 영상을 생성하는 컴퓨터 프로그램과, 조직의 내부구조의 영상을 상기 원격 컴퓨터로부터 통신망을 통하여 상기 원격 컴퓨터가 아닌 다른 위치로 전송하는 컴퓨터 프로그램과, 그리고, 상기 다른 위치에서 영상을 디스플레이하는 컴퓨터 프로그램 및 모니터를 포함하는, 전기임피던스 단층촬영법(EIT)을 이용하여 생체조직의 내부구조를 원격으로 영상화하는 장치를 기재한다.
또한, 본 발명은 일반적인 용어로 말해서, 적어도 두 개의 전극을 조직에 전기적으로 연결하는 단계와, 예정된 값의 전기적 입력 전류, 전압, 또는 이들의 조합을 적어도 하나의 상기 전극에 인가하는 단계와, 출력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값을 하나 이상의 상기 전극에서 측정하는 단계와, 선택적으로, 상기 입력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값과, 상기 출력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값을 통신망으로 전송하기에 적절한 형태로 변환하는 단계와, 상기 전기적 입력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값과, 상기 출력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값을 통신망을 통하여 원격 컴퓨터로 전송하는 단계와, 상기 전기적 입력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값과, 상기 출력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값을 전단 트래킹 또는 혼성 알고리즘을 이용하여 분석함으로써 조직상의 하나 이상의 점에서의 전기적 임피던스 값을 원격 컴퓨터에서 계산하는 단계와, 계산된 임피던스 값에 대응하는 조직의 내부구조의 영상을 생성하는 단계와, 조직의 내부구조의 영상을 통신망을 통하여 상기 원격 컴퓨터가 아닌 다른 위치로 전송하는 단계와, 그리고 상기 원격 컴퓨터 또는 다른 위치에서 영상을 디스플레이하는 단계를 포함하는, 전기임피던스 단층촬영(EIT) 기법을 이용하여 생체조직의 내부구조를 원격으로영상화하는 방법을 기재한다.
바람직한 실시예에서, 연결하는 단계는 전극이 조직과 전기적으로 접촉하도록 하기 위하여, 본원에 합체된 적어도 두 개의 전극을 이용하여, 알려진 치수의 프로브(probe)를 시험될 조직에 아주 근접하게 배치시키는 것을 포함한다. 프로브는 연구될 조직의 특정 기하구조 특징과 적합하도록 형성된 딱딱하거나 유연한 물질로 형성될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 입력인가 단계는 프로브 상의 전극중의 하나를 소스 전극 또는 양의 전극으로, 그리고 제2전극을 싱크 전극 또는 음의 전극으로 지정하는 것을 포함한다. 나머지 전극은 기준 전극으로 지정된다. 알려진 값을 갖는 입력 전류, 전압, 또는 이들의 조합이 소스 및 싱크 전극 쌍을 가로질러 전원을 연결함으로써 인가되며, 이에 의해 전류는 소스 전극과 싱크 전극 사이를 흐르게 된다. 대안적으로, 프로브가 두 개의 전극만을 합체한다면, 제2전극은 기준 전극으로 지정될 것이며, 조직은 회로를 완성하도록 접지부에 직접 연결될 것이다. 이에 부가적으로, 여기서 언급되지 않지만 당해 기술분야에서 주지된 수많은 다른 전극 입력 및 측정 구성이 바람직한 실시예로 채택될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 출력 측정 단계는 각 기준 전극에서의 입력으로부터 발생된 출력 전류, 전압, 또는 이들의 조합을 측정하기 위한 전기 측정 하드웨어를 사용하는 것을 포함한다.
바람직한 실시예에서, 변환 단계는 당해 기술분야에서 알려진 기술을 사용하여, 각 기준 전극에서 측정된 출력 전류, 전압, 또는 이들의 조합과 소스전극 및싱크 전극에서의 입력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 원 파형값을 통신망으로 보다 쉽게 전송되어 지는 진폭 비 및 위상 천이 데이터로 변형시키는 것을 포함한다. 본 발명의 대안적 실시예에서, 변환 단계는 생략될 수 있으며 원 파형은 변환 없이 전송될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 입력 인가, 출력 측정 및 변환 단계는 프로브상의 전극 쌍의 연속적인 조합을 소스 및 싱크로 이용하여 수회 반복된다. 본 공정의 각 반복으로 나타나는 디지털 데이터는 원하는 영상화에 필요한 모든 데이터가 얻어질 때까지 저장된다.
바람직한 실시예에서, 전송하는 단계는 이전 단계에서 생성된 데이터를 수신하도록 특정적으로 프로그램되어 있는 소프트웨어와 하드웨어를 포함하는 원격 컴퓨터와 초기에 통신을 설정하는 것을 포함한다. 일단 통신이 설정되면, 데이터는 원격 컴퓨터로 전송되며, 여기에 처리를 위해 저장된다. 원격 컴퓨터와의 통신은 통상적으로 인터넷을 통하여 수행된다. 그러나, 임의 형태의 통신망이 이 단계를 수행하기 위하여 허용될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 계산 단계는 처음에 원격 컴퓨터에 저장되어 있는 데이터를 접속하고 파형 데이터로부터 위상 및 진폭 정보를 복구하기 위하여 변환된 입력 및 출력 값을 복조하는 것을 포함한다. 일단 데이터가 복조되면, 조직상의 상이한 점에서의 전기 임피던스 값을 계산하고 대표 색을 임피던스 값에 의하여 조직상의 각 점에 할당하는 재구성 알고리즘을 사용하여 처리된다. 이 단계의 출력은 임피던스 값과 조직에서의 상이한 점에 대한 대응색을 할당하는 주된 조직의 3차원 수치의 사상이다.
바람직한 실시예에서, 디스플레이 단계는 EIT 스캐닝 작동을 통해서 생성된 수치 임피던스 사상으로부터 문제되는 조직의 내부구조에 대한 컴퓨터로 판독가능한 그래픽 표현을 생성하는 것을 포함한다. 그래픽 표현은 저장되거나, 모니터상에 디스플레이 또는 원격 컴퓨터의 위치에서 프린트되거나, 사용자의 위치나 의사 또는 기술자와 같은 제3의 지역으로 모니터링, 출력 및/또는 저장을 위하여 재전송될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 고정된 위치로 환자 또는 피험개체가 이동할 것을 요하지 않고 원격 위치에서 생체 조직의 EIT 영상화를 수행할 수 있게 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 의사 또는 전문 의료기술자의 서비스에 대한 필요성 없이, 가정에서 환자가 자신에게 EIT 영상화를 수행할 수 있게 해주는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 어떤 원격 장소에 위치한 환자의 EIT 영상을 의사 또는 의료기술자가 다른 장소에서 검사하고 해석할 수 있게 해주는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 단일의 영상 처리 및 생성 서버가 이 서버와 원격 스캐닝 위치 사이에 데이터와 영상을 전송하기 위하여 사용되는 통신망의 범위 내에 있는 다중 스캐닝 위치에 중앙에서 서비스할 수 있게 해주는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 환자 또는 피험개체의 원격 EIT 스캔으로부터 국부적으로 발생된 영상을 다중 위치로 방송하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 자질 있는 의사 또는 기술자에 의한 원격 EIT 영상 및 해석 서비스를 환자, 보험회사, 고용자, 및 기타 사람들에게 판매하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 많은 다른 목적, 장점 및 특징은 후술하는 개시된 실시예의 상세한 설명과 첨부된 도면 및 특허청구범위를 참조하여 보다 명확히 이해될 수 있을 것이다.
우선 도1을 참조하면, 본원 발명의 바람직한 실시예에서의 컴퓨터 환경은 인터넷(202)을 통하여 하나 이상의 환자 사이트(206)와 하나 이상의 의사 사이트(204)에 연결되는 서버 사이트(200)를 포함하며, 여기서 동일한 숫자는 동일한 요소를 가리킨다. 서버 사이트(200)와 각각의 환자 사이트(206) 및 의사 사이트(204) 사이의 통신 링크는 양방향이다. 서버 사이트는 컴퓨터 서버(100), 전자 저장 시스템(102) 및 모뎀(104)이나 인터넷에 연결가능한 다른 통신 장치를 구비한다. 각 의사 사이트는 모뎀(108) 또는 다른 통신 장치를 통하여 인터넷에 연결가능한 개인용 컴퓨터(106)를 구비한다. 환자 사이트 또한 모뎀(112) 또는 다른 통신 장치를 통하여 인터넷에 연결가능한 개인용 컴퓨터(110)을 구비한다. 또한, 각 환자 사이트는 전극 프로브(114)를 구비하는데, 이 전극 프로브는 사이트의 개인용 컴퓨터(110)에 연결되고 영상화가 발생하게 될 환자(116) 신체의 위치에 설치된다. 전극 프로브(114)는 신체의 상이한 부분에 순응할 수 있는 유연한 물질로 제조될 수 있거나, 영상화될 신체의 부위에 종속하여 딱딱한 물질로 제조될 수 있다. 전극 프로브(114)는 착용하고 사용하기에 더 쉽고 더 정확하게 하기 위하여 유방 뢴트겐선 조영법(造影法)에서의 여성 브래지어와 같은 착용가능한 의류의 형태를 취할 수도 있다.
본원 발명의 바람직한 실시예의 전형적인 응용에 포함되는 단계를 도시하는 흐름도가 도2A에서 시작한다. 시퀀스는 단계10에서 시작하여 단계12로 나아가며, 여기서 환자 사이트에 위치한 사용자(이는 또한 환자일 수 있다)가 사이트에 있는 개인용 컴퓨터에 연결된 전극 프로브를 영상화될 환자의 신체의 일부에 부착한다. 다음에, 단계14에서 사용자는 서버 사이트에 인터넷 접속을 하며, 단계16에서 사용자 이름과 패스워드 등의 정보를 제공함으로써 서버에 로그인한다. 정확한 로그인 정보가 사용자에 의해 입력된다면, 시퀀스는 단계20으로 진행하며, 여기서 환자 프로필 기록이 서버에 의해 접속가능한 환자 데이터베이스에 위치하게 된다. 단계22에서, 본 방법은 단계12에서 환자에 부착된 프로브에 대한 전극 구성 및 기하구조에 관한 정보를 환자 프로필 기록으로부터 추출한다. 대안적으로, 환자 프로필 기록으로부터 추출되는 정보는 로그인이 수행된 이후에 환자에 의해 상호작용하여 입력될 수 있다. 단계24에서, 전극 구성 및 기하구조를 이용하여, 서버는 환자로부터 데이터를 획득하기 위하여 프로브에 의해 채용될 전극 조합 시퀀스를 결정한다. 전극 조합 시퀀스는 프로브 전극 중 어느 것이 데이터 획득 사이클에서 각각의 반복을 위한 소스 전극, 싱크 전극, 기준 전극 및 차동 전극으로 작동할 것인지를 결정한다. 전극 기하구조 및 전극 조합 시퀀스에 기초하여, 단계26에서 서버는 환자 사이트의 프로브 내에 포함된 전류 전송 하드웨어에 보내질 일련의 스위칭 명령을 생성한다. 스위칭 명령은 다음에 단계28에서 환자 사이트로 전송된다.
도2B를 참조하면, 단계30에서, 서버에 의해 생성된 스위칭 명령이 환자 사이트에서 프로브 내의 전류 전송 하드웨어에 의해 획득되며, 다음에는 전류 전송 하드웨어가 단계32에서 데이터 획득 사이클의 첫 번째 반복을 위한 프로브 내의 소스 전극, 싱크 전극, 차동 전극 및 기준 전극을 할당한다. 단계34에서, 전류 전송 하드웨어는 스위칭명령에 기초하여 입력전류 또는 전압을 생성하며, 이는 단계36에서 소스 전극에 인가된다. 단계38에서, 결과 출력전류 또는 전압은 각 차동 전극에서 측정되고 전기적 노이즈을 제거하기 위하여 필터링된다. 단계38에서 측정되고 필터링된 출력신호와 단계34에서 생성된 입력 신호는 단계40에서 디지털 샘플링된다. 샘플링 과정은 정해진 시간 주기에 대해 각 전극에서 아날로그 전류 및 전압 신호를 관측하는 것과, 상기 정해진 시간 주기에 대한 시간이 미소 증가할 때의 전극에서의 전압 수준에 대응하는 디지털 형태의 수치값을 기록하는 것을 수반한다. 다음에, 단계42에서 디지털 입력신호 값과 이에 대응하는 디지털 출력신호 값은 메모리에 저장된다. 시퀀스는 단계44로 진행하며, 여기서 환자 사이트에 전송된 스위칭명령 모두가 처리되었는지를 결정하도록 조회가 행해진다. 이 조회에 대한 응답이 "아니오"라면, 단계32 내지 42가 시퀀스에서의 다음 스위칭명령에 대해 반복된다. 이 과정은 모든 스위칭 명령이 처리되어 디지털 입력신호 값과 디지털 출력신호 값의 다중 세트가 메모리에 저장될 때까지 계속된다. 최후의 스위칭 명령이 처리되면, 단계44에서 조회에 대한 응답은 "예"가 되고, 본 방법은 단계46으로 계속되는데, 여기서 저장된 디지털 입력신호 값과 디지털 출력신호 값이 처리를 위하여 서버에 전송된다 .
도2C를 참조하면, 단계48에서 디지털 입력신호 값과 디지털 출력신호 값이 서버에 의해 수신되며, 다음에는 단계50에서 서버는 단계40의 디지털 샘플링 과정으로부터 진폭 및 위상 정보를 복구하기 위하여 값을 복조한다. 단계52에서는, 단계50으로부터의 위상 및 진폭 자료와, 단계22에서 결정된 전극 기하구조와, 단계24에서 결정된 전극 조합 시퀀스를 이용하여, 서버가 원 영상(raw image)을 생성하는데, 이는 전극 프로브가 부착된 환자 신체의 부위에 위치된 다중의 인접 점에 대한 임피던스 값의 3차원 컬러 사상(寫像)에 대응된다. 원 영상을 생성하기 위하여, 서버는 본 발명에 사용하기 위하여 특별히 개발된 전방 트래킹(front tracking)법에 기초한 특별한 재구성 알고리즘을 사용한다. 전방 트래킹법을 사용하면, 현저하게 적은 독립 전압 측정 및 실질적인 시간과 자원을 절감하게 되는 전극을 사용하여 높은 해상도의 영상을 생성할 수 있다. 전방 트래킹 재구성 알고리즘은 이후에 상세히 기재된다.
단계54로 계속하면, 원 영상은 노이즈를 제거하고 세부사항을 정교하게 하기 위하여 사후처리 소프트웨어(post-processing software)에 의해 필터링되어 최종영상이 생성된다. 이후 단계56에서, 최종 영상이 서버에서 저장되고 환자 데이터베이스에 있는 환자의 프로필에 연결된다. 단계58에서, 본 방법은 최종 영상의 사본이 해석을 위해 의사에게 전송되어야 하는지를 조회하여 결정한다. 응답이 "예"라면, 최종 영상이 단계60으로 진행하기 전에 의사 사이트로 전송된다. 영상이 전송될 의사 사이트의 인터넷 주소는 환자의 프로필로부터 얻어진다. 응답이 "아니오"라면 본 방법은 의사 사이트에 최종 영상을 전송하지 않고 단계60으로 진행한다. 단계60에서, 최종 영상의 사본이 환자 사이트에 보내져야 하는지를 결정하기 위한 또 다른 조회가 행해진다. 응답이 "아니오"라면, 본 방법은 단계62로 서버 사이트에서 종결된다. 응답이 "예"라면, 최종 영상의 사본이 환자 사이트로 전송된다.
마지막으로 도2D를 참조하면, 영상이 환자 사이트에 전송되는 경우, 단계64에서, 영상은 환자 사이트에 있는 개인용 컴퓨터에 저장되고 디스플레이된다. 실행은 단계66으로 환자 사이트에서 종결된다. 유사하게, 영상이 의사 사이트에 전송되면, 단계68에서, 영상은 의사 사이트에 있는 개인용 컴퓨터에 저장되고 디스플레이된다. 실행은 단계70으로 의사 사이트에서 종결된다.
본원에 기재된 EIT 방법 및 장치의 수정은 본 발명의 원리를 일탈함이 없이 유효하다는 것은 전술한 것으로부터 명확할 것이다. 예를 들어, 본 발명을 이용하여 생성된 영상에 대한 의사의 해석에 부가하여, 서버가 시간에 대하여 취해진 동일한 환자의 다중 영상을 자동으로 비교하고, 영상의 변화에 기초하여 연속된 특정 행위를 환자나 지정된 의사에게 경고하는 것도 가능하다.
전방 트래킹 재구성 알고리즘
EIT 영상 재구성 알고리즘의 주된 역할은, 한 세트의 전류로 유도된 전압에 대한 (외부나 내부의) 영역 표면에서 취해진 측정치가 주어진 경우, 관심있는 영역 내의 임피던스 분포를 결정하는 것이다. 가장 신뢰할 수 있는 재구성 기법 중 하나는 뉴튼-랩슨 방법(Newton-Raphson method)으로 알려져 있고, 이의 일반적인 기재는 다음과 같다. 우선, 신체 내의 관심있는 영역이 식별되고 기하학적으로 한정된다. 이 영역에 적절한 전극배치의 형태가 다음으로 결정되고, 전극의 절대 위치가 측정된다. 이러한 전극 배치에 수반되는 것은 이미지 스캔중의 전류 소스/싱크 및 전압 측정 전극 쌍의 명령을 정의하는 데이터 모음 알고리즘이다. 전극 기하구조 및 자료 모음 알고리즘을 포함하는 결정은, 영상화하는 영역의 기하구조 및 구체적인 응용에 기초하며 전반적으로 획득할 수 있는 영상의 질을 궁극적으로 결정할 것이다.
다음에 이러한 사전 절차의 정의(pre-procedure definitions)는 관심있는 실제 영상화 영역을 나타내는 수학적 모델을 만들기 위하여 사용된다. 이 모델은 실제 영상화 영역에 대해 기대되는 모든 관련된 생체-전기적 물리특성을 반영하도록 고안된다. 다시 말해서, 만약 실제 영역의 정확한 임피던스 분포를 안다면, 이 분포는 모델에 입력될 수 있을 것이고, 동일한 전극 배치와 데이터 모음 알고리즘이 주어지는 경우 실제 시스템과 동일한 전압 측정을 생성할 것으로 예측된다. 다음에 이 모델은 실제 영역과 모델 영역으로부터의 측정 전압들을 비교함으로써 가능한 임피던스 분포 후보들에 대한 테스트 도구로써 사용될 수 있다. 실제 시스템과모델링된 시스템 사이의 전압 측정의 전반적인 차이가 작을수록, 모델링된 임피던스 분포는 실제 분포와 더욱 가까운 것이다.
영상을 재구성하는 것은 초기 분포 추측, 모델링된 것과 실제의 전압 측정간의 비교를 통하여 상기 추측을 테스트하는 것, 비교결과에 기초하여 초기 추측을 교정하는 것을 포함하는 반복적인 절차가 된다. 이 절차는 실제측정과 모델링된 측정이 적절하게 가까울 때까지 반복된다.
뉴튼-랩슨 기법의 두 개의 주된 구성요소가 있는데, 모델링 방법과 추측 교정 알고리즘이 그것이다. 대부분의 기존 모델링 방법은 유한 소자 접근법(finite element approach)을 취하며, 이는 이하에서 임피던스 사상 기법이라 칭할 것이다. 간단히 말해서, 이 접근법은 생체전기 연속체를 강제적인 경계 연속성을 가진 한 세트의 전기적으로 연결된 동종 소자로써 근사화한다. 각각의 소자는 임피던스를 "픽셀"로 나타낸다. 소자가 많을수록, 해상도는 좋아진다.
본 발명의 주제인 모델링 접근은, 임피던스 사상법과 근본적으로 다르며, 이하 전방 트래킹 기법 또는 전방 트래킹법으로 상호 교환가능하게 칭할 것이다. 전방 트래킹 기법은 관심있는 영역을 한정된 수의 간단하게 연결된 경계 구간으로 정의되는 수많은 전기적으로 동종인 지대로 나눈다. 상기 구간 말단의 배치는 각 지대의 형상을 정의하며, 구간이 더 많을수록 형상의 해상도는 더욱 정밀해진다. 이 모델 기재에 대한 해결의 수학적 방법은 경계 소자 방법(boundary element method)으로 알려져 있다.
뉴튼-랩슨 방법에서 사용되는 추측 교정 알고리즘의 형태를 특징지우는 두가지는 교정될 매개변수와, 그 교정의 방법이다. 임피던스 사상 기법은 각 소자의 임피던스를 조정하는 반면, 전방 트래킹법은 경계 구간 말단의 위치, 그러므로 전기적으로 동종인 지대의 형상을 조정한다. 각 경우에 있어서의 교정방법은 미분 행렬, 또는 야코비의 계산에 기초한다. 이 행렬은 각 소자 임피던스(임피던스 사상) 또는 구간 말단(전방 트래킹)에서의 유닛 변화가 주어지는 경우, 각각의 측정된 전압에서의 유닛 변화를 나타낸다.
임피던스 사상 기법에 대한 전방 트래킹법의 주된 이점 중 하나는 비교가능한 영상을 생성하기 위하여 필요한 전극의 수에 있어서의 과감한 감소이다. 이 형태의 문제점은 적어도 조정 매개변수(즉, 소자의 임피던스 또는 구간 단부의 위치)가 존재하는 만큼의 독립 전압 측정을 필요하다는 점에 있어서 수학적으로 구속된다는 것이다. 국부적인 암과 같은 많은 영상화 응용은 전방 트래킹에 의해 소수의 형상 구간으로 잘 기술될 수 있는 꽤 간단한 기하구조를 가진다. 반대로, 임피던스 사상은 유사한 형태학적 특성을 얻기 위하여 비교적 다수의 소자와 그러므로 전극을 필요로 할 것이다. 전방 트래킹은 또한 종양 또는 기관의 경계를 가로지르는 임피던스에 있어서의 예측되는 단계 변화를 자연히 강제한다. 임피던스 사상 알고리즘은 이러한 경계를 매끈하게 하여, 중요한 단층촬영 특징을 감소시킨다.
임피던스 사상에 존재하지 않는 전방 트래킹법의 한가지 매력적인 특징은 전기적으로 동종의 지대에 "씨 뿌릴" 필요성이다. 즉, 전방 트래킹 알고리즘이 주어진 형상을 교정을 시작할 수 있기 전에, 어디서, 얼마나 많이, 그리고 얼마나 큰 초기 지대 추측이 존재해야 하는가를 알 필요가 있다. 이 문제에 대한 해결책은두 개의 재구성 알고리즘의 특징을 결합함으로써 얻어진다. 이를 입증하는 전형적인 시퀀스는 관심있는 영역 내의 개연성 있는 동종 지대를 대략적으로 식별하기 위하여 임피던스 사상을 이용하는 것에 의해 시작할 것이다. 이러한 지역이 씨뿌려지고 전방 트래킹 알고리즘이 인계 받아 모델링된 것과 물리적인 표면 전압 사이의 전반적인 차이가 수용가능할 때까지 각 지대의 형상을 추가적으로 교정할 것이다. 그러므로, 각 알고리즘의 특정한 장점을 활용함으로써, 전방 트래킹 또는 임피던스 사상 독자적인 것보다 더 효과적인 기법이 실현된다. 이 결합된 기법은 이하 혼성 기법으로 칭한다.
본원의 바람직한 실시예가 EIT 기법의 응용에 기초한 시스템에 관하여 기재되었지만, 이에 제한되지는 않으나 엑스레이, 초음파 영상술, 자기 공명 영상술("MRI"), 컴퓨터 단층촬영("CT"), 및 양전자 방출 단층촬영("PET")을 포함하여, 대안적인 영상화 기법이 본 발명을 실시하는 것에 이용될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예가 예시의 방법으로 개시되어져 왔다는 것과, 다른 수정과 대체가 첨부된 청구범위의 범위와 정신을 일탈함이 없이 당업자에게 착상될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
Claims (23)
- 적어도 두 개의 전극을 생체 조직에 전기적으로 연결하는 단계;예정된 값의 전기적 입력 전류, 전압, 또는 이들의 조합을 적어도 하나의 상기 전극에 인가하는 단계;출력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값을 하나 이상의 상기 전극에서 측정하는 단계;상기 전기적 입력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값과, 상기 출력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값을 통신망을 통하여 원격 컴퓨터로 전송하는 단계;상기 전기적 입력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값과, 상기 출력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값을 분석함으로써 조직상의 하나 이상의 점에서의 전기적 임피던스 값을 원격 컴퓨터에서 계산하는 단계; 및계산된 임피던스 값에 대응하는 조직의 내부구조의 영상을 생성하는 단계를 포함하는, 전기임피던스 단층촬영(EIT) 기법을 이용하여 생체조직의 내부구조를 원격으로 영상화하는 방법.
- 제1항에 있어서, 조직의 내부구조의 영상을 상기 원격 컴퓨터 위치에서 디스플레이하는 단계를 추가적으로 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 조직의 내부구조의 영상을 통신망을 통하여 상기 원격 컴퓨터가 아닌 다른 위치로 전송하는 단계; 및상기 다른 위치에서 영상을 디스플레이하는 단계를 추가적으로 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 계산하는 단계가 전방 트래킹법을 이용하여 수행되는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 계산하는 단계가 혼성 기법을 이용하여 수행되는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 전송하는 단계 이전 및 상기 측정하는 단계 다음에,상기 전기적 입력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값과, 상기 출력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값을 통신망으로 전송하기에 적절한 형태로 변환하는 단계를 추가적으로 포함하는 방법.
- 제6항에 있어서, 조직의 내부구조의 영상을 상기 원격 컴퓨터 위치에서 디스플레이하는 단계를 추가적으로 포함하는 방법.
- 제6항에 있어서, 조직의 내부구조의 영상을 통신망을 통하여 상기 원격 컴퓨터가 아닌 다른 위치로 전송하는 단계; 및상기 다른 위치에서 영상을 디스플레이하는 단계를 추가적으로 포함하는 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 계산하는 단계가 전방 트래킹법을 이용하여 수행되는 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 계산하는 단계가 혼성 기법을 이용하여 수행되는 방법.
- 생체 조직에 전기적으로 연결되는, 예정된 구조로 배치된 적어도 두 개의 전극;상기 전극 중 적어도 하나에 예정된 값을 가진 전기적 입력 전류, 전압, 또는 이들의 조합을 인가하는 전원;하나 이상의 상기 전극에서 출력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값을 측정하는 전기적 측정 하드웨어;상기 전기적 입력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값과, 상기 출력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값을 통신망을 통해 원격 컴퓨터로 전송하는 통신 하드웨어 및 소프트웨어;상기 전기적 입력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값과, 상기 출력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값을 분석함으로써 조직상의 하나 이상의 점의 전기임피던스 값을 상기 원격컴퓨터에서 계산하는 컴퓨터 프로그램; 및계산된 임피던스 값에 대응하는 조직의 내부구조의 영상을 생성하는 컴퓨터 프로그램을 포함하는, 전기임피던스 단층촬영(EIT) 기법을 이용하여 생체조직의 내부구조를 원격으로 영상화하는 장치.
- 제11항에 있어서, 상기 원격 컴퓨터의 위치에서 조직의 내부구조의 영상을 디스플레이하는 컴퓨터 소프트웨어 및 모니터를 추가적으로 포함하는 장치.
- 제11항에 있어서, 조직의 내부구조의 영상을 상기 원격 컴퓨터로부터 통신망을 통하여 상기 원격 컴퓨터가 아닌 다른 위치로 전송하는 컴퓨터 프로그램; 및상기 다른 위치에서 영상을 디스플레이하는 컴퓨터 프로그램 및 모니터를 추가적으로 포함하는 장치.
- 제11항에 있어서, 조직상의 하나 이상의 점의 전기임피던스 값을 상기 원격컴퓨터에서 계산하는 컴퓨터 프로그램이 전방 트래킹법을 수행하는 장치.
- 제11항에 있어서, 조직상의 하나 이상의 점의 전기임피던스 값을 상기 원격컴퓨터에서 계산하는 컴퓨터 프로그램이 혼성 기법을 수행하는 장치.
- 제11항에 있어서, 상기 전기적 입력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값과,상기 출력 전류, 전압, 또는 이들의 조합의 값을 통신망으로 전송하기에 적절한 형태로 변환하는 컴퓨터 프로그램을 추가적으로 포함하는 장치.
- 제16항에 있어서, 상기 원격 컴퓨터의 위치에서 조직의 내부구조의 영상을 디스플레이하는 컴퓨터 프로그램 및 모니터를 추가적으로 포함하는 장치.
- 제16항에 있어서, 조직의 내부구조의 영상을 상기 원격 컴퓨터로부터 통신망을 통하여 상기 원격 컴퓨터가 아닌 다른 위치로 전송하는 컴퓨터 프로그램; 및상기 다른 위치에서 영상을 디스플레이하는 컴퓨터 프로그램 및 모니터를 추가적으로 포함하는 장치.
- 제16항에 있어서, 조직상의 하나 이상의 점의 전기임피던스 값을 상기 원격컴퓨터에서 계산하는 컴퓨터 프로그램이 전방 트래킹법을 수행하는 장치.
- 제16항에 있어서, 조직상의 하나 이상의 점의 전기임피던스 값을 상기 원격컴퓨터에서 계산하는 컴퓨터 프로그램이 혼성 기법을 수행하는 장치.
- 원격 EIT 프로브 장비를 환자의 몸이나 몸의 일부에 부착시키는 단계;상기 프로브 장비를 이용하여 환자의 몸이나 몸의 일부로부터 EIT 원 자료를 얻는 단계;상기 EIT 원 자료를 원격 위치로 전송하는 단계;재구성 알고리즘을 이용하여 상기 원격 위치에서 EIT 원 자료를 처리하는 단계;환자의 몸이나 몸의 일부의 내부조직의 EIT 영상을 생성하는 단계;상기 EIT 영상을 해석하는 단계; 및요금을 지불하는 단계를 포함하는, 전기임피던스 단층촬영(EIT)법을 이용하여 원격 의료 영상 서비스를 판매하는 방법.
- 제21항에 있어서, 해석하는 단계 전에 EIT 영상이 제2의 원격 위치로 전송되는 방법.
- 원격 EIT 프로브 장비를 환자의 몸이나 몸의 일부에 부착시키는 단계;상기 프로브 장비를 이용하여 환자의 몸이나 몸의 일부로부터 EIT 원 자료를 얻는 단계;상기 EIT 원 자료를 원격 위치로 전송하는 단계;재구성 알고리즘을 이용하여 상기 원격 위치에서 EIT 원 자료를 처리하는 단계;환자의 몸이나 몸의 일부의 내부조직의 EIT 영상을 생성하는 단계;상기 EIT 영상을 환자의 위치로 전송하는 단계; 및요금을 지불하는 단계를 포함하는, 전기임피던스 단층촬영(EIT)법을 이용하여 원격의료 영상 서비스를 판매하는 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/664,026 US6725087B1 (en) | 2000-09-19 | 2000-09-19 | Method and apparatus for remote imaging of biological tissue by electrical impedance tomography through a communications network |
| US09/664,026 | 2000-09-19 | ||
| PCT/US2001/028154 WO2002024062A1 (en) | 2000-09-19 | 2001-09-06 | Method and apparatus for remote electrical impedance tomography through a communications network |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20030066621A true KR20030066621A (ko) | 2003-08-09 |
Family
ID=24664207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2003-7003911A Withdrawn KR20030066621A (ko) | 2000-09-19 | 2001-09-06 | 통신망을 통한 원격 전기임피던스 단층촬영 방법 및 장치 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6725087B1 (ko) |
| JP (1) | JP2004508870A (ko) |
| KR (1) | KR20030066621A (ko) |
| CN (1) | CN1461199A (ko) |
| AU (1) | AU2001292593A1 (ko) |
| IL (1) | IL154737A0 (ko) |
| WO (1) | WO2002024062A1 (ko) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6569097B1 (en) * | 2000-07-21 | 2003-05-27 | Diagnostics Ultrasound Corporation | System for remote evaluation of ultrasound information obtained by a programmed application-specific data collection device |
| US7331925B2 (en) * | 2000-07-21 | 2008-02-19 | Verathon, Inc. | System for remote evaluation of ultrasound information obtained by a programmed application-specific data collection device |
| JP2004528935A (ja) * | 2001-06-13 | 2004-09-24 | シーケーエム ダイアグノスティックス，インコーポレーテッド | 組織の非侵襲的検出方法及び検出装置 |
| DE10136529C1 (de) * | 2001-07-26 | 2002-12-12 | Siemens Ag | Kombinierter elektrischer Impedanz- und Ultraschall-Scanner |
| US6978171B2 (en) * | 2002-03-15 | 2005-12-20 | Medtronic, Inc. | Automated impedance measurement of an implantable medical device |
| JP2006508760A (ja) * | 2002-12-09 | 2006-03-16 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 分散医用イメージングシステム |
| CN100374076C (zh) * | 2003-09-23 | 2008-03-12 | 中国人民解放军第四军医大学 | 一种用于床旁图像监护的电阻抗断层成像方法及其装置 |
| US20050107833A1 (en) | 2003-11-13 | 2005-05-19 | Freeman Gary A. | Multi-path transthoracic defibrillation and cardioversion |
| JP4403512B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2010-01-27 | ソニー株式会社 | 情報処理システム、情報処理装置および方法、プログラム、並びに記録媒体 |
| AU2006265761B2 (en) * | 2005-07-01 | 2011-08-11 | Impedimed Limited | Monitoring system |
| US20100255795A1 (en) * | 2007-06-18 | 2010-10-07 | The Regents Of The University Of California | Cellular Phone Enabled Medical Imaging System |
| US20110034209A1 (en) * | 2007-06-18 | 2011-02-10 | Boris Rubinsky | Wireless technology as a data conduit in three-dimensional ultrasonogray |
| TWI461180B (zh) | 2011-12-30 | 2014-11-21 | Univ Nat Chiao Tung | 增進電阻抗斷層攝影影像解析度的方法 |
| US9581627B2 (en) * | 2012-05-21 | 2017-02-28 | General Electric Company | Method and system for tomographic imaging |
| CN102743168A (zh) * | 2012-06-08 | 2012-10-24 | 思澜科技（成都）有限公司 | 一种基于计算机网络的电阻抗断层成像系统及其应用方法 |
| BR102012028367B1 (pt) * | 2012-11-06 | 2022-03-22 | Timpel S.A | Método e aparato para gerar e exibir uma representação simplificada de informações obtidas através de tomografia por impedância elétrica |
| FR3028744A1 (fr) | 2014-11-25 | 2016-05-27 | Impeto Medical | Dispositif de releve de donnees electrophysiologiques de fiabilite accrue |
| TWI542324B (zh) | 2015-05-18 | 2016-07-21 | 國立交通大學 | 三維電阻抗斷層攝影方法 |
| TWI654965B (zh) | 2016-07-15 | 2019-04-01 | National Chiao Tung University | 電阻抗斷層攝影術影像之後處理系統與後處理方法 |
| US12089997B2 (en) * | 2021-12-15 | 2024-09-17 | GE Precision Healthcare LLC | System and methods for image fusion |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IL62861A (en) * | 1981-05-13 | 1988-01-31 | Yeda Res & Dev | Method and apparatus for carrying out electric tomography |
| US5284142A (en) * | 1991-12-16 | 1994-02-08 | Rensselaer Polytechnic Institute | Three-dimensional impedance imaging processes |
| US5544662A (en) * | 1991-07-09 | 1996-08-13 | Rensselaer Polytechnic Institute | High-speed electric tomography |
| US5919142A (en) * | 1995-06-22 | 1999-07-06 | Btg International Limited | Electrical impedance tomography method and apparatus |
| US5844961A (en) | 1995-07-26 | 1998-12-01 | Medfx Systems | Filmless digital x-ray system |
| US5851186A (en) | 1996-02-27 | 1998-12-22 | Atl Ultrasound, Inc. | Ultrasonic diagnostic imaging system with universal access to diagnostic information and images |
| US6006191A (en) | 1996-05-13 | 1999-12-21 | Dirienzo; Andrew L. | Remote access medical image exchange system and methods of operation therefor |
| CA2217603C (en) * | 1997-10-02 | 2003-12-23 | Alvin Wexler | Reconstruction system and methods for impedance imaging |
| KR20010090847A (ko) * | 1998-11-20 | 2001-10-19 | 추후제출 | 상호작용 디지털형 방사선사진 시스템 |
-
2000
- 2000-09-19 US US09/664,026 patent/US6725087B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-09-06 IL IL15473701A patent/IL154737A0/xx unknown
- 2001-09-06 KR KR10-2003-7003911A patent/KR20030066621A/ko not_active Withdrawn
- 2001-09-06 WO PCT/US2001/028154 patent/WO2002024062A1/en not_active Ceased
- 2001-09-06 CN CN01815945A patent/CN1461199A/zh active Pending
- 2001-09-06 JP JP2002528106A patent/JP2004508870A/ja active Pending
- 2001-09-06 AU AU2001292593A patent/AU2001292593A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6725087B1 (en) | 2004-04-20 |
| IL154737A0 (en) | 2003-10-31 |
| CN1461199A (zh) | 2003-12-10 |
| WO2002024062A1 (en) | 2002-03-28 |
| AU2001292593A1 (en) | 2002-04-02 |
| JP2004508870A (ja) | 2004-03-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20030066621A (ko) | 통신망을 통한 원격 전기임피던스 단층촬영 방법 및 장치 | |
| US11182911B2 (en) | Ultrasound-based geometry determination for electrophysiological mapping | |
| CN101273919B (zh) | 使用更新方法和系统的连续图像采集 | |
| US9370310B2 (en) | Determination of cellular electrical potentials | |
| JP7218215B2 (ja) | 画像診断装置、画像処理方法及びプログラム | |
| US20080154154A1 (en) | Internet-based system and a method for automated analysis of tactile imaging data and detection of lesions | |
| CN101233521B (zh) | 形成多项研究的方法和装置 | |
| CN106923863A (zh) | 超声波图像诊断装置 | |
| US8036734B2 (en) | Method for determining cardiac impulse conduction and associated medical device | |
| US20080009724A1 (en) | Ultrasound system for fusing an ultrasound image and an external medical image | |
| KR20170021189A (ko) | 의료영상 표시장치 및 의료영상 처리방법 | |
| EP1180967A1 (en) | Electric mammograph | |
| US20050135707A1 (en) | Method and apparatus for registration of lung image data | |
| Virga et al. | Use the force: deformation correction in robotic 3D ultrasound | |
| US10660707B2 (en) | ENT bone distance color coded face maps | |
| JP6791966B2 (ja) | ソフト断層撮影調査におけるデータの取得および処理のためのプロセスおよび測定システム | |
| US10311586B2 (en) | Systems and methods for anatomy-based registration of medical images acquired with different imaging modalities | |
| WO2023118964A2 (en) | Automated ultrasound imaging analysis and feedback | |
| US20080139931A1 (en) | Temperature Mapping on Structural Data | |
| CN117653086A (zh) | 一种可穿戴式脊柱健康动态评估系统和方法 | |
| JP5363962B2 (ja) | 診断支援システム、診断支援プログラムおよび診断支援方法 | |
| KR20150072910A (ko) | 대상체의 측정에 사용될 캘리퍼 타입에 따라 위치가 교정된 포인트를 의료 영상에서 표시하기 위한 방법 및 장치 | |
| JP4424916B2 (ja) | シーケンスの作成方法 | |
| CN221844700U (zh) | 一种可穿戴式脊柱健康动态评估系统 | |
| Churchill et al. | Advanced data capture in the assisted medical home: a model for distributed and multimedia technologies |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0105 | International application |
Patent event date: 20030318 Patent event code: PA01051R01D Comment text: International Patent Application |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |