KR20160133225A - Ultrasound therapy device with a function of blood flow monitoring - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피부에 접촉하고 있는 초음파 변환기를 이동하지 않고 전자적으로 구동 위치를 이동시키며 치료하는 방법을 사용하는 초음파 도플러 혈류/탄성 측정 모듈과 결합된 융합 치료기에 관한 것으로서, 신체에 초음파를 자극하고 다수의 프로브가 구비된 초음파 패드 및, 상기 초음파 패드의 신호를 송수신하여 혈류 속도, 혈류 탄성을 주파수 형태로 표시하여 모니터링 할 수 있도록 표시부를 형성한 초음파치료기가 구성된 것으로서 본 발명은 초음파 치료기에 초음파 도플러 혈류/탄성 모듈을 결합하여 초음파 치료에 의한 치료 부위의 혈류 흐름 상태와 치료 후 개선 상태를 지속적으로 모니터링 할 수 있도록 한 혈류 모니터링 기능을 갖는 초음파치료기치료기에 관한 것이다.The present invention relates to a fusion therapy device combined with an ultrasonic Doppler blood flow / elasticity measurement module using a method of electronically moving and moving a driving position without moving an ultrasonic transducer in contact with skin, The present invention relates to an ultrasound therapy apparatus in which an ultrasonic wave is transmitted to and received from an ultrasonic pad to display a blood flow velocity and a blood flow elasticity in a frequency form, The present invention relates to an ultrasound therapy apparatus having a blood flow monitoring function capable of continuously monitoring a blood flow state and an improved state after a treatment by ultrasound therapy.
Description
본 발명은 피부에 접촉하고 있는 초음파 변환기를 이동하지 않고 전자적으로 구동 위치를 이동시키며 치료하는 방법을 사용하는 초음파 도플러 혈류/탄성 측정 모듈과 결합된 융합 치료기에 관한 것으로서, 본 발명은 초음파 치료기에 초음파 도플러 혈류/탄성 모듈을 결합하여 초음파 치료에 의한 치료 부위의 혈류 흐름 상태와 치료 후 개선 상태를 지속적으로 모니터링 할 수 있도록 한 혈류 모니터링 기능을 갖는 초음파 치료기에 관한 것이다. The present invention relates to a fusion therapy device combined with an ultrasonic Doppler blood flow / elasticity measurement module using a method of moving and manipulating a driving position electronically without moving an ultrasonic transducer in contact with skin. The present invention relates to an ultrasound therapy apparatus having a blood flow monitoring function capable of continuously monitoring a blood flow state and a post-treatment improvement state of a treatment region by ultrasonic therapy by combining a Doppler blood flow / elasticity module.
최근에는 저강도 초음파의 생리학적인 효과와 치료 효과가 많이 알려져서 저강도 초음파 치료기가 많이 개발되고 있다. 대부분의 물리치료용 초음파장치의 사용은 먼저 대상자의 피부에 액체 겔(Gel)을 일일이 바르고 초음파장치를 피부에 접촉하여 초음파 헤드를 움직이면서 초음파를 가하였다. 이때 초음파의 출력이 강할 경우 세포 조직을 손상시키므로 안전상 그 출력을 높이지 못한다. 그래서 초음파가 가해지는 부위가 좁으므로 넓은 범위에 초음파를 가하기 위하여 사용자가 손으로 초음파장치를 옮겨가면서 넓은 범위에 초음파를 가하고 있다.In recent years, the physiological effect and the therapeutic effect of low intensity ultrasound have been well known, and a low intensity ultrasound therapy apparatus has been developed. Most of the ultrasonic devices for physical therapy use ultrasonic waves while applying liquid gel to the skin of the subject and moving the ultrasonic head in contact with the skin. At this time, if the output of the ultrasonic wave is strong, it damages the cell tissue, so the safety can not be increased. Therefore, in order to apply ultrasound to a wide range, ultrasound waves are applied to a wide range as the user moves the ultrasound device by hand.
일반적인 초음파 접촉이동치료방법(stroking technique)을 사용하는 초음파장치는 넓은 부위에 초음파를 가하기 위하여 사용자나 물리치료사가 직접 초음파장치를 옮겨가면서 초음파를 가하므로 번거로울 뿐만 아니라 장시간 사용하지 못하는 문제점이 있다. Ultrasonic apparatus using a general ultrasonic contact movement therapeutic method (stroking technique) has a problem that since a user or a physical therapist directly transfers an ultrasonic device while applying ultrasound to a wide area, it is troublesome and can not be used for a long time.
즉, 종래의 초음파 치료기는 초음파 변환기의 중심부에서 과도한 열 발생이 생기는 현상, 즉 소위 열점(hot spot) 발생의 위험 때문에 초음파 트랜스듀서를 지속적으로 움직여서 열 축적을 피하는 방법으로 초음파 변환기를 지속적으로 움직여서 초음파 에너지에 의한 인체 조직 내의 열 축적을 피하는 방법으로 진행되고 있다. 즉 접촉이동치료 (stroking technique) 방법이 주로 사용되었으나 물리치료사가 치료 시간 동안 초음파 헤드를 잡고 수동으로 계속 이동시켜줘야 하는 번잡함의 문제점이 있었고 물리치료사의 반복적이고 장시간의 근무로 인한 피로 유발과 팔목 부위에 통증 유발등의 직업병 발생의 문제점이 있었다. That is, the conventional ultrasonic therapeutic apparatus continuously moves the ultrasonic transducer by moving the ultrasonic transducer continuously to avoid heat accumulation due to the occurrence of excessive heat generation at the center of the ultrasonic transducer, that is, the so-called hot spot, And it is proceeding as a method of avoiding heat accumulation in human tissues by energy. However, there is a problem that the physical therapist has to keep moving the ultrasonic head manually during the treatment time, and there is a problem of fatigue caused by repeated and long working of the physical therapist, There was a problem of incidence of occupational diseases such as pain.
일반적인 초음파 접촉이동치료방법(stroking technique)을 사용하는 초음파 치료기는 연조직 세포의 손상 치료, 퇴행성 관절염 환자를 위한 무릎 연골 세포 재생 치료, 관절부의 인대와 힘줄 손상에 대한 치료 등 100mW/cm2이하의 저강도 맥동 초음파에 의한 비교적 긴 시간 동안의 반복적인 치료를 받아야하는 질환의 경우 접촉이동치료로서는 불가한 문제점이 있다.The ultrasonic therapeutic apparatus using the general ultrasonic contact movement therapeutic method (stroking technique) is used for treatment of damage to soft tissue cells, treatment of knee cartilage cell regeneration for degenerative arthritis patients, treatment of joint ligament and tendon injuries and low intensity of less than 100 mW / In the case of diseases that require repeated treatment for a relatively long period of time by pulsatile ultrasound, there is a problem in contact movement therapy.
이러한 방법은 초음파 변환기를 피부에 직접 접촉하고 천천히 변환기를 이동하면서 치료하며 최대 3W/cm2이하의 출력 강도로 사용하도록 식약청 안전 규정에 의해 권장하고 있다. 반면 초음파 고정식 치료방법(stationary technique)을 사용하는 경우 높은 출력 강도의 초음파에너지에 일정 시간 이상 노출될 경우 초음파 에너지에 의해 인체 세포 조직 내에 열 축적에 의해 화상 발생의 위험이 있기 때문에 노출 시간에 각별한 주의를 요구하고 있다. This method is recommended by the KFDA safety regulations to use an ultrasound transducer in direct contact with the skin, slowly transfer the transducer, and use it at an output power of 3W / cm2 max. On the other hand, when using the stationary technique, if the ultrasound energy is exposed to the ultrasound energy of high output intensity for a certain period of time, there is a risk of burning due to heat accumulation in the tissue of the human body due to the ultrasonic energy. .
초음파 에너지가 생체 조직으로 조사될 때 소밀파의 반복으로 인해 분자의 진폭 전위가 일어나고 이로 인해 발생하는 분자의 요동과 마찰은 열에너지로 전환되며, 생체 조직이 100mW/㎠보다 높은 출력 강도의 초음파에너지에 노출될 경우는 노출 시간에 각별한 주의를 요구하고 있으나 100mW/㎠보다 낮은 출력 강도에서는 지속적으로 사용하여도 안전한 것으로 미국 FDA는 허용하고 있다.When the ultrasonic energy is irradiated to the living tissue, the amplitude potential of the molecule is generated due to the repetition of the small-sized waves, and the fluctuation and friction of the molecules generated thereby are converted into thermal energy, and the living tissue is exposed to ultrasound energy having an output intensity higher than 100 mW / , The US FDA allows for continuous use at an output power of less than 100 mW /
또한, 기존의 고정치료(stationary technique) 방식을 사용하는 초음파 치료기는 초음파 변환기와 피부에 초음파 겔을 충분히 바른 다음 변환기를 피부에 직각으로 접촉하고 고정시켜 치료하는 방법으로 3차원 곡면의 인체 형상에 양호한 접촉 상태를 유지하기 위하여 초음파 변환기의 형태와 인체의 피부 곡면에 맞는 보호대나 RAF(Retaining and Aligning Fixture)를 사용하여 사용해야 하는 번잡함이 있었다.In addition, an ultrasonic therapeutic apparatus using a conventional stationary technique is a method of sufficiently applying an ultrasonic wave to an ultrasonic transducer and skin, and then contacting and fixing the transducer perpendicularly to the skin to fix the body. In order to maintain the contact state, there has been a problem that it is necessary to use a protection and an RAF (Retaining and Aligning Fixture) suitable for the shape of the ultrasonic transducer and the skin surface of the human body.
그리고 초음파 변환기의 중심부에서 과도한 열 발생이 생기는 현상, 즉 소위 열점(hot spot) 발생의 위험 때문에 100mW/㎠ 이하의 낮은 치료 강도로 초음파 치료를 국한하여 사용하여야 하는 문제점을 가지고 있었다.In addition, due to the risk of occurrence of excessive heat at the center of the ultrasonic transducer, that is, the so-called hot spot, there is a problem that ultrasound therapy should be limited to a treatment intensity of less than 100 mW /
이 분야의 선행기술을 살펴보면 등록실용신안공보 제20-0390667호(공고일자2005년07월25일)(이하 "선행기술"이라한다)의 "고정식 초음파 자극기"는 초음파를 발생하는 진동소자와, 상기 진동소자로부터 발생되는 초음파 진동의 진폭을 증폭하고 상기 진동에 의해 발생하는 열을 방출하는 금속 진동부가 결합된 초음파 진동부(2)와; 상기 진동소자를 구동하기 위한 구동회로부(6)와; 상기 초음파 진동부(2)의 후면에 부착되어 이를 지지하는 패드(3)와; 상기 패드(3)를 특정 인체부위에 고정하여 장착하는 탄력벨트(4)로 구성되고, 상기 초음파 진동부(2) 및 상기 패드(3)는 적어도 하나 이상 설치되는 고정식 초음파 자극기가 개시되었다.Prior art of this field is disclosed in Korean Utility Model Registration No. 20-0390667 (issued on July 25, 2005) (hereinafter referred to as "prior art"), which is a "stationary ultrasonic stimulator" An ultrasonic vibrator (2) coupled to a metal vibrating part for amplifying the amplitude of the ultrasonic vibration generated from the vibrating element and for emitting heat generated by the vibration; A driving circuit unit (6) for driving the vibration element; A pad 3 attached to and supporting the rear surface of the
상기 선행기술의 고정식 초음파 자극기(1)는 적용되는 인체부위의 면적에 따라 초음파 진동부(2)의 개수를 가감할 수 있도록 초음파 진동부(2) 및 패드(3)의 개수를 적어도 하나 이상으로 행해야하는 문제점과 초음파자극에 따른 혈류 상태 를 체크하지 못하는 문제점이 있다.The number of the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 모니터링표시부가 구비된 초음파 치료기를 제공하되 생체조직의 탄성을 측정하기 위한 다수의 프로브로 이루어진 초음파 치료용 패드를 환자의 환부에 고정하여 초음파를 가하여 치료를 하는 동시에 혈류 속도를 측정하고 초음파치료에 의한 세포조직 내의 탄성과 혈류 속도를 측정하고 이를 지속적으로 모니터링 할 수 있도록 함을 목적으로 한 혈류 모니터링 기능을 갖는 초음파치료기에 관한 것이다. The present invention provides an ultrasonic therapeutic apparatus provided with a monitoring display unit, wherein an ultrasonic therapeutic pad comprising a plurality of probes for measuring the elasticity of a living tissue is fixed to the affected part of the patient, The present invention relates to an ultrasound therapy apparatus having a blood flow monitoring function for measuring blood flow velocity at the same time as treatment, measuring elasticity and blood flow velocity in a cell tissue by ultrasonic treatment, and continuously monitoring the blood flow.
본 발명의 목적을 해결하기 위한 수단으로서 다수의 프로브가 구비된 초음파 패드 및,As means for solving the object of the present invention, there are provided an ultrasonic pad provided with a plurality of probes,
상기 초음파 패드에 전류 및 신호를 송수신하고 컨트롤 조작부와 모니터링할 수 있는 표시부로 이루어진 초음파 치료기를 구성한다.And a display unit for transmitting and receiving a current and a signal to the ultrasonic pad and monitoring the ultrasonic wave with a control operation unit.
상기 초음파 패드는 다수의 압전소자와, 세포조직 내의 탄성 측정 프로브, 혈류 도플러 측정 프로브로 이루어진 것을 특징으로 한다.The ultrasonic pad is characterized by comprising a plurality of piezoelectric elements, an elasticity measurement probe in a cell tissue, and a blood flow Doppler measurement probe.
상기 초음파 치료기는 신호 송수신부, 도플러 처리부, 모드 처리부, 제어부, 조작부, 이미지 처리부, 모니터링 표시부, 스피커로 구성된 것을 특징으로 한다. The ultrasound therapy apparatus includes a signal transmission / reception unit, a Doppler processing unit, a mode processing unit, a control unit, an operation unit, an image processing unit, a monitoring display unit, and a speaker.
이와 같이 구성된 본 발명은 초음파 치료기에 초음파 도플러 혈류/탄성 모듈을 결합하여 초음파 치료에 의한 치료 부위의 혈류 흐름 상태와 치료 후 개선 상태를 지속적으로 모니터링 할 수 있도록 한 혈류 모니터링 기능을 갖는 초음파치료기치료기를 제공할 수 있도록한 것이다.According to the present invention configured as described above, an ultrasonic therapeutic apparatus having an ultrasonic wave Doppler blood flow / elasticity module coupled to an ultrasonic therapeutic apparatus and having a blood flow monitoring function capable of continuously monitoring the blood flow state and the improved state after the treatment by the ultrasonic treatment, And the like.
본 발명은 모니터링할 수 있는 표시부를 갖는 초음파 치료기와, 생체조직의 탄성을 측정하기 위한 다수의 프로브와 초음파 압전소자를 이용한 초음파 치료용 패드를 제공함으로 신체의 초음파치료와 도플러를 이용한 혈류 측정함으로서 초음파치료와 치료되는 혈류를 지속적으로 모니터링 하면서 치료를 할 수 있는 효과를 가지며,The present invention provides an ultrasonic therapeutic apparatus having a display unit that can be monitored, a plurality of probes for measuring the elasticity of the living tissue, and a pad for ultrasonic treatment using the ultrasonic piezoelectric element. By measuring the blood flow using the ultrasonic treatment of the body and the Doppler, It has the effect of being able to treat while continuously monitoring the treated and treated blood flow,
또한 초음파치료를 체계적이고, 세포조직 내의 탄성과 혈류 속도를 모니터링하면서 지속적으로 관리할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.Ultrasound therapy is also systematic and has the effect of being able to continuously manage the elasticity and blood flow velocity in the cell tissue.
도1은 종래의 고정식 초음파 자극기에 있어서 초음파 진동부가 2개일 때 초음파 진동부 및 패드와 구동회로부의 개략적인 예시도이며,
도2는 본 발명의 초음파 패드와 초음파 치료기를 나타낸 외형도이며,
도3은 본 발명의 초음파치료기의 회로구성도를 나타낸 블럭도이며,
도4는 본 발명의 초음파 패드와 초 음파치료기를 이용하여 질병별 초음파 용량 분포도를 나타낸 그래프이며,
도5는 본 발명에 따른 초음파치료기에 있어서 혈류의 방향에 따라 달라지는 도플러 주파수 변위를 나타낸 것이며,
도6은 본 발명의 초음파치료기에 있어서 혈류의 방향에 따라 달라지는 도플러 주파 수의 부호 변화를 나타낸 것이며,
도7은 본 발명의 초음파 치료기에 있어서 선형 배열 프로브의 빔 조향각에 따 FMS 도플러 크기의 변화를 나타낸 것이다.FIG. 1 is a schematic illustration of an ultrasonic vibration part, a pad, and a driving circuit part when the ultrasonic vibration part is two in the conventional fixed type ultrasonic wave stimulator,
2 is an external view illustrating an ultrasonic pad and an ultrasonic therapeutic apparatus according to the present invention,
3 is a block diagram showing a circuit configuration diagram of the ultrasonic therapeutic apparatus of the present invention,
FIG. 4 is a graph showing the distribution of ultrasound capacity by disease using the ultrasonic pads and the ultrasound therapy apparatus of the present invention,
FIG. 5 illustrates Doppler frequency shifts depending on the direction of blood flow in the ultrasonic therapeutic apparatus according to the present invention,
6 is a graph showing changes in the Doppler frequency depending on the direction of blood flow in the ultrasonic therapeutic apparatus of the present invention,
FIG. 7 is a graph showing changes in FMS Doppler size according to a beam steering angle of a linear array probe in the ultrasonic therapeutic apparatus of the present invention.
이하 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
본 발명은 초음파 변환기를 이동하지 않고 전자적으로 구동 위치를 이동시키며 치료하는 방법을 사용하는 초음파 도플러 혈류/탄성 측정 모듈과 결합된 융합 치료기에 관한 것이다.The present invention relates to a fusion therapy device combined with an ultrasonic Doppler blood flow / elasticity measurement module using a method of electronically moving and treating a driving position without moving the ultrasonic transducer.
초음파 융합 치료 방법(HUSTⓡ: hybrid ultrasound therapy technique)은 초음파 조사(ultrasonic irradiation) 프로그램에 의해 설정된 트랙에 따라 다수 초음파 변환기 배열 소자들 중에서 초음파 조사 위치를 시간적 공간적으로 변경하면서 조직 세포들에게 열적 안전 범위 내에서 초음파 에너지에 노출되도록 하는 비교적 광역에 대한 치료를 실시하는 새로운 방법이며, 피부에 접촉하고 있는 초음파 변환기를 이동하지 않고 전자적으로 구동 위치를 이동시키며 치료하는 방법이다.The hybrid ultrasound therapy technique (HUST ™) is a technique for changing the irradiation position of the ultrasound waves in a plurality of ultrasonic transducer array elements according to a track set by an ultrasonic irradiation program, Which is exposed to ultrasonic energy, and is a method for electronically moving the driving position without moving the ultrasonic transducer in contact with the skin and treating the ultrasonic transducer.
본 발명에서 융합치료 방법을 적용하는 초음파 치료기에 초음파 도플러 혈류/탄성 모듈을 결합하여 초음파 치료에 의한 치료 부위의 혈류 흐름 상태와 치료 후 개선 상태를 지속적으로 모니터링할 수 있는 초음파 치료기를 개발하는 것이다.In the present invention, an ultrasound therapy apparatus capable of continuously monitoring the blood flow state and the improved state after treatment by the ultrasound therapy by combining an ultrasonic Doppler blood flow / elasticity module with an ultrasound therapy applying the fusion therapy method is developed.
이와 같은 초음파 치료기는 혈류 정보와 조직의 탄성 상태 정보를 추출할 수 있는 초음파 도플러 혈류/탄성 측정모듈을 개발/융합하여 치료의 상태를 실시간으로 간헐적인 간격을 두고 모니터링할 수 있는 치료기를 개발하여 장기간 치료를 요하는 질병에 대한 치료 효과를 증진할 수 있는 초음파 치료기를 제공할 수 있다. Such an ultrasonic therapeutic device develops / integrates an ultrasonic Doppler blood flow / elasticity measurement module capable of extracting blood flow information and elastic state information of a tissue to develop a therapeutic device capable of monitoring the treatment state in real time at intervals of time, It is possible to provide an ultrasonic therapeutic apparatus capable of promoting the therapeutic effect on a disease requiring treatment.
본 발명의 초음파 치료기는 환자의 피부에 접착 고정하는 초음파 패드(10)와 초음파 패드(10)를 제어하고 그 결과를 표시할 수 있도록 된 초음파 치료기(20) 본체(21)로 구성된다. The ultrasound therapy apparatus of the present invention comprises an
본 발명의 초음파 패드(10)는,In the
초음파를 발생시킬 수 있도록 다수의 압전소자(11)를 설치하고, 상기 압전 소자(11)는 패드에 2줄로 구성되며, 압전소자와 압전소자 사이의 중 간부에는 혈류의 탄성을 측정할 수 있도록 된 탄성 측정 프로브(12)가 설치되며, 상기 탄성측정 프로브(12) 일측에는 혈류의 속도를 측정할 수 있도록된 혈류 도플러 측정 프로브(13)가 설치되어 초음파 패드(10)를 구성한다.A plurality of
상기 초음파 패드(10)는 일측에 전원 접속구가 형성되어 초음파 치료기(20)와 데이터 케이블(30)로 접속될 수 있도록 구성된다. The
또한 초음파 치료기(20)의 본체(21)는,In addition, the
환자의 피부에 고정된 초음파 패드(10)에 전류를 공급하고 신호 송수신할 수 있도록 된 신호 송수신부(22)와;A signal transmitting and receiving
상기 신호송수신부(22)로부터 수득된 신호를 선택적으로 선별하는 모드 처리부(24)와;A mode processing unit (24) for selectively selecting signals obtained from the signal transmission / reception unit (22);
상기 신호 송수신부(22)로부터 입력된 신호를 연산처리하여 각 구성부에 동작신호를 제어할 수 있도록 된 제어부(25)와;A control unit (25) configured to process an input signal from the signal transmitting and receiving unit (22) and to control an operation signal to each component unit;
상기 신호송수신부(22)와 모드 처리부(24)로 부터 받은 신호를 이미지 처리부(26)로 혈액속도 값, 세포조직 내의 탄성 값을 출력하는 도플러처리부(23)와;A Doppler
상기 도플러처리부(23)로부터 수신된 신호 값을 이미지처리부(26)로 부터 수신받아 영상으로 출력하여 모니터링할 수 있도록 된 표시부(27)와;A
상기 제어부(25)로 초음파치료기의 동작 기능을 전달하는 조작부(28)로 본체(21)가 구성된다.The
상기 도플러처리부(23)는 스피커(31)와 연결되어 표시부(27)에 영상출력되는 혈액의 속도를 음향으로 출력할 수 있도록 구성된다.The Doppler
본 발명의 미설명 부호 29는 전원 입력부로서 초음파 패드(10)와 초음파 치료기 본체(21)의 각 구성부에 전기를 공급하여 전기적인 동작이 이루어지도록 한다.
본 발명에서 초음파 패드(10)와 초음파 치료기(20)의 본체(21)에 공급되는 전기적 구성은 통 상의 측정기기 및 전자회로 등에 실시되는 통상의 방법으로 전기계통의 구성이 이루어진다. In the present invention, the electrical structure to be supplied to the
이와 같이 구성된 본 발명의 초음파 패드(10)에 설치되는 압전소자(11)는 환자의 환부에 초음파자극을 가하기 위한 소자로서 통상의 액추에이터, 초음파 센서, 초음파 진동자 등의 전기기계 변환소자를 이용한다.The
또한 본 발명에서 초음파 패드(20)에 설치되는 혈류 도플러 측정 프로브는 혈류의 속도를 측정하여 도플러처리부(23)로 그 측정 신호를 보내게 되는데 이의 도플러 처리부(23)는 도플러 프로세서(도시없음)를 기반으로 상기 신호송수신부(22)의 응답 신호로부터 도플러 스펙트럼 데이터를 생성한다.In the present invention, the blood flow Doppler measurement probe installed on the
상기 도플러처리부(23)는 도플러 프로세서를 기반으로 상기 신호송수신부(22)로부터 도플러 스펙트럼 데이터를 생성한다. 이때, 도플러 처리부(23)는 환자로부터 입력된 혈액 측정값에 대응하여 데이터를 생성하여 이미지 처리부(26)로 데이터 값을 접달하고 이미지 처리부(26)는 신호값을 표시부(27)에 혈액의 속도, 세포 조직내의 탄성을 주파수형태로 출력하여 사용자가 모니터링할 수 있게 된다.The Doppler
이때 도플러처리부(23)에 연계된 스피커(31)로부터 표시부(27)에 출력되는 혈액속도상태를 음향으로 전달받을 수 있다.At this time, the blood velocity state output from the
상기 도플러처리부(23)는 직교 검파 유닛으로 에코 수신 신호를 직교 검파한다. 직교 검파에 이용되는 캐리어 신호는 송신 초음파의 기본 주파수와 같은 주파수를 가진다.The
또한 도플러처리부(23)는 직교 검파한 에코를 처리하여 도플러 신호를 구하고, 음향 라인당 복수회의 초음파 송/수신에 의해서 얻은 복수의 에코를 이용하여 행하여진다. The
또한 도플러처리부(23)는 자기 상관 연산으로 출력 신호에 대하여 자기 상관 연산을 하고, 혈액의 평균 유속 연산으로 자기 상관 연산 결과로부터 평균 유속(V)을 계산하고, 분산 연산으로 자기 상관연산 결과로부터 유속의 분산(T)을 계산하며, 파워 연산으로 자기 상관 연산 결과로부터 도플러 신호의 파워(PW)를 계산한다. Further, the
이러한 데이터 처리에 의해서, 대상(환자) 내에서 이동하는 에코원의 유속(V), 분산(T) 및 파워(PW)를 나타내는 데이터가 각 음향 라인마다 얻어진다.With this data processing, data representing the flow velocity V, variance T and power PW of the echo source moving in the object (patient) is obtained for each acoustic line.
이들 데이터는 음향 라인상의 각 점(픽셀)의 유속, 분산 및 파워를 나타낸다. 유속은 음향 라인 방향의 성분으로서 얻어지고, 초음파 압전소자(11), 혈액 도플러 측정 프로버(13) 탄성측정 프로버(12)에 감지된 신호는 대상(환자) 내의 미리 정해진 샘플 크기로부터 생성된 에코 부분을 샘플 홀드한다. 이러한 샘플 홀딩은 레인지 게이트 샘플링(range gate sampling)이라고도 불린다.These data represent the flow rate, dispersion and power of each point (pixel) on the acoustic line. The flow velocity is obtained as a component in the direction of the acoustic line and the signal sensed by the ultrasonic
샘플 홀딩은 음향 라인의 복수회의 초음파 송/수신에 의해서 얻어진 복수의 각 에코마다 행하여 지고 이들의 데이터는 도플러 신호를 나타낸다.The sample holding is performed for each of a plurality of echoes obtained by a plurality of ultrasonic transmission / reception of acoustic lines, and these data represent Doppler signals.
또한 모드 처리부(24) 및 도플러처리부(23)는 이미지 처리부(26)에 접속되어 있다. 이미지 처리부(26)는 모드 처리부(24) 및 도플러처리부(23)로부터 각각 입력되는 데이터에 근거하여 각각 모드 이미지, 도플러 이미지 및 주파수 스펙트럼 이미지를 생성한다.The
또한 도플러처리부(23)는 음향 출력부인 스피커(31)에 접속되어 있다. 도플러처리부(23)는 스피커(31)에 도플러 신호를 입력한다. 그러므로, 도플러 신호가 음향 출력부인 스피커(31)를 통하여 가청음으로서 출력된다. The
상기 설명된 음향 출력부인 스피커는 초음파 치료기를 제작시 선택적으로 구비할 수 있다.The loudspeaker as the acoustic output unit described above may be optionally provided when the ultrasound therapy apparatus is manufactured.
즉, 통상의 초음파 영상출력기와 같은 기기에는 음향을 출력시키는 것이 바드시 필요할 수 있으나 본원 발명은 초음파 치료기에 관한 것으로 대상인 환자로 부터 측정된 혈액의 속고, 혈액의 탄성 등의 측정값 신호는 이미지 처리부(26)에 의해 표시부(27)에서 통상의 주파수 형태로 출력되므로 반드시 설치하는 필수 구성이 아니므로 필요에 따라서 선택적으로 구비할 수 있다.That is, it may be necessary to output sound to a device such as a conventional ultrasound image output device. However, the present invention relates to an ultrasound therapy device, in which a measured value signal, such as blood laxity and blood elasticity measured from a subject, And is outputted by the
따라서 본 발명의 목적은 초음파 치료시 이동시키지 않고 넓은 부위에 초음파를 가할 수 있는 물리치료용 초음파 패드와 치료기를 제공할 수 있도록 한 것이다.Therefore, it is an object of the present invention to provide an ultrasonic pad and a therapeutic device for physical therapy which can apply ultrasonic waves to a wide area without moving during ultrasonic treatment.
본 발명은 초음파 치료기를 사용함에 있어서 초음파 도플러 혈류 모듈에 의한 실시간 모니터링 필요성을 충족시킬 수 있도록한 것이다.The present invention can meet the need for real-time monitoring by an ultrasonic Doppler blood flow module in the use of an ultrasonic therapeutic apparatus.
즉, 현대인은 생활수준이 향상됨으로 인하여 과다한 음식을 섭취하게 됨으로 성인병이 증가추세에 있다.In other words, modern people are getting more dietary food due to improved living standards, and adult diseases are on the rise.
일 예로 동맥경화증과 같은 성인병 역시 경제 발전과 식생활의 서구화로 인하여 점차 증가하고 있으며, 한국인에서도 가장 주요한 사망의 원인이 되고 있다. 동맥경화는 전신성 혈관질환으로 관상동맥, 뇌혈관, 말초동맥 등과 같이 중요 기관의 혈관을 침습하여 다양한 임상 증상들을 나타내게 된다. 이러한 혈관 질환들은 각각 분리되어 발생하기보다는 서로 높은 연관성을 가지고있다. For example, adult diseases such as arteriosclerosis are also increasing due to economic development and westernization of dietary habits, and they are the leading cause of death in Koreans. Arteriosclerosis is a systemic vascular disease that invades the blood vessels of important organs such as coronary arteries, cerebral vessels, and peripheral arteries, and exhibits various clinical symptoms. These vascular diseases are highly related to each other rather than occurring separately.
예를 들어 관상동맥 질환이 있는 환자의 경우 말초혈관 병변이 동반되는 경우는 약 30% 정도로 보고되고 있으며, 말초혈관 질환이 있는 환자에서 관상동맥 질환이 동반되는 경우는 30∼50% 정도로 알려져 있다.For example, in patients with coronary artery disease, peripheral vascular lesions are reported to be associated with about 30%. In patients with peripheral vascular disease, the incidence of coronary artery disease is known to be about 30% to 50%.
이와 같이 말초동맥질환은 유병율이 높고 심혈관계 사망률과 밀접하게 연관되어 있음에도 불구하고 관상동맥질환을 가진 환자들에 비해 상대적으로 동맥경화의 위험인자에 대한 적절한 관리가 잘 이루어지지 않는 경우가 많다. 외국의 보고에 의하면 말초동맥질환을 가진 환자의 약 10∼30%에서만 간헐적 하지파행 등의 전형적 증상이 나타나기 때문에 진단율이 낮을 뿐만 아니라 말초동맥질환을 진단받은 경우에도 적절한 치료를 받고 있는 환자가 절반을 넘지 못한다고 한다. 고령의 환자, 특히 당뇨를 동반한 경우에 유병율이 매우 높기 때문에 말초동맥 질환의 진단 및 치료에 보다 많은 관심이 필요한 현실이다Thus, although peripheral arterial disease is highly associated with cardiovascular mortality, the risk factors for atherosclerosis are often poorly controlled compared with patients with coronary artery disease. It is noteworthy that the diagnosis of peripheral arterial disease is not only poor because of the typical symptoms of intermittent lower limb paralysis only in about 10-30% of patients with peripheral arterial disease, It does not exceed. Elderly patients, especially those with diabetes mellitus, have a very high prevalence rate, and therefore more attention is needed in the diagnosis and treatment of peripheral arterial disease
이러한 점에 감안하여 본 발명에서는 초음파 도플러 혈류모듈과 결합된 융합 치료기는 말초동맥질환 환자, 하지정맥 장애 환자, 당뇨성 하지 혈류 장애 환자, 버거씨병에 의한 하지 혈류 장애 환자 등 인체의 국부적인 혈류 질병을 치료하는데 있어 효능이 우수할 것으로 판단된다. In view of the above, in the present invention, the fusion therapy device combined with the ultrasonic Doppler flow module is suitable for the treatment of local blood flow diseases such as peripheral arterial disease patients, leg vein dysfunction patients, diabetic lower limb blood flow disorder patients, Which is the most effective treatment for the disease.
본 발명은 이와 같은 혈류 장애의 난치성 질병의 경우 치료의 진도를 모니터링하고 결과에 따른 치료의 방향을 설정하여 치료 효과를 증진할 수 있다. 도플러 혈류계에 의해 혈류 흐름의 변화를 모니터링하여 환자와 의사가 저강도 맥동 초음파 치료의 혈류 흐름 개선 효과를 일 단위, 주 단위 혹은 월 단위로 체크할 수 있는 시스템을 구축하여 치료 효과의 증진과 더불어 보다 우수한 치료 서비스를 제공 할 수 있다.In the case of intractable diseases of such blood flow disorders, the present invention can improve the therapeutic effect by monitoring the progress of the treatment and setting the treatment direction according to the result. Doppler flowmeters are used to monitor changes in blood flow to establish a system that enables patients and physicians to check blood flow improvement effects of low-intensity pulsatile ultrasound therapy on a daily, weekly, or monthly basis, It is possible to provide a better therapeutic service.
또한 초음파 탄성(Elasticity) 측정 모듈에 의한 실시간 모니터링에 대한 필요성이 있다.There is also a need for real-time monitoring by an ultrasonic elasticity measurement module.
최근 Ultrasound Elastography의 기술이 새로운 영상 진단 기술로 부각되어 선진 의료기 업체들에 의해 상용화되어 시판되기 시작되고 있고, 신기술의 등장과 더불어 근골격계의 근육, 인대, 힘줄의 탄성에 대한 최근 연구 결과들이 많이 발표되고 있다. 여타 조직세포에 비하여 단단한 특성을 갖는 암세포조직에 대해 B-모드 초음파 영상에 의해 판단이 모호한 경우에 조직 검사를 통해서 확인해야하는 번거로움을 줄여 주는 새로운 진단 방법으로 EUS(Electro-UltraSound)가 많은 관심의 대상이 되는 기술로 부각되고 있다. Recently, Ultrasound Elastography technology has emerged as a new imaging technology and commercialized by advanced medical device companies. Recently, many studies on the elasticity of muscles, ligaments and tendons of musculoskeletal system have been published along with the emergence of new technology have. EUS (Electro-UltraSound) is a new diagnostic method that reduces the burden of confirmation through histological examination when B-mode ultrasound imaging is applied to cancer cell tissue with harder characteristics than other tissue cells. It is becoming a target technology.
따라서 힘줄, 인대, 근육의 세부 조직 부위별로 탄성의 정도가 다르고 정상적인 조직부위와 손상된 조직의 탄성 특성이 차이를 보이므로 탄성 영상 분석에 의한 정보는 근골격의 진단의 새로운 수단이 되고 있다.Therefore, the elasticity of the tendons, ligaments, and muscles is different according to the degree of elasticity, and the elasticity of damaged tissue is different from that of normal tissues. Therefore, information by elastic image analysis is a new means of diagnosing musculoskeletal disorders.
초음파 물리 치료는 많은 부분이 근골격계의 질병이나, 손상 치료에 이용되고 있기 때문에 근골격계 조직의 특성을 모니터링 할 수 있는 방법을 갖음으로서 초음파 치료에 의한 효과를 과학적으로 분석하여 치료의 효율성을 증대시킬 수 있다.Ultrasonic physiotherapy can be used to treat musculoskeletal diseases and injuries. Therefore, by monitoring the characteristics of musculoskeletal tissues, the effectiveness of ultrasound therapy can be scientifically analyzed to improve the efficiency of treatment .
본 발명에서는 혼합식 치료방법의 초음파 치료기을 사용하는 경우 2차원적인 초음파 탄성 영상(EUS)을 보고 치료 효과를 모니터링하는 것은 비용과 노력 측면에서 과도하다할 지라도 중심적인 치료부위에서의 깊이별 탄성 특성의 변화를 시간별로 깊이별로 모니터링 할 수 있으면 바람직하다. 따라서 초음파에 의한 치료 효과를 간혈적으로 그리고 치료의 시작과 중요한 경과 단계마다 실시간으로 모니터링 할 수 있고 치료 결과/경과에 대한 정밀한 분석이 가능토록 한 것이다.In the present invention, when using the ultrasonic treatment apparatus of the mixed treatment method, monitoring the therapeutic effect by observing the two-dimensional ultrasonic elasticity image (EUS) is excessive in terms of cost and effort, It is desirable to be able to monitor changes in depth by time. Thus, the effect of ultrasound treatment can be monitored in real time in the liver, at the beginning of the treatment and at important stages of the treatment, and precise analysis of the treatment outcome / course is made possible.
이와 같이 초음파 물리 치료의 실시간 모니터링에 의한 난치성 질환 및 장기에 대한 초음파 치료 및 치료 효과를 높일 수 있다.In this way, ultrasound therapy and treatment effects on intractable diseases and organs can be enhanced by real-time monitoring of ultrasonic physical therapy.
일반적으로 초음파는 20㎑ 이상의 주파수를 갖는 음파이다. 초음파는 가청 음파보다 주파수가 높기 때문에, 강한 직진성을 가지고 음원으로부터 방사된다. Generally, an ultrasonic wave is a sound wave having a frequency of 20 kHz or more. Because ultrasound is higher in frequency than audible sound waves, it is emitted from a sound source with strong linearity.
이러한 강한 직진성에도 불구하고, 초음파는 역학적인 파동이기 때문에 매질을 전리시키지 않는다. 초음파 의료기기는 비침습적(non-invasive)이라는 장점이 있을 뿐만 아니라 X-선과 달리 전리 부작용이 없다는 특성을 지니고 있기 때문에, 의료진단 및 치료에 널리 사용되고 있으나 불필요한 과도한 초음파 노출을 방지하기 위한 인식이 증가하고 있다.Despite this strong linearity, ultrasonic waves do not propagate the medium because they are mechanical waves. Ultrasound medical devices have the advantage of being non-invasive and have the characteristics that they do not have ionization side effects unlike X-rays. Therefore, they are widely used for medical diagnosis and treatment, but the recognition for preventing unnecessary excessive ultrasonic exposure is increased .
국제초음파협회(World Federation for Ultrasound in Medicine and Biology, WFUMB), 미국 FDA, EU의 ECMUS(European Committee for the Medical Ultrasound Safety) 등에서는 초음파기기의 음향출력에 대한 한계치를 제시하고 있으며 초음파 자극기류의 경우는 유효 음향세기 3W/㎠ 미만의 사용을 권장하고 있다. The limits of the acoustic output of ultrasonic devices are presented in the World Federation for Ultrasound in Medicine and Biology (WFUMB), the US FDA, and the ECMUS (European Committee for the Medical Ultrasound Safety) in the EU. Is recommended to use less than 3W / ㎠ of effective sound intensity.
초음파 의료기기의 출력에 대한 최대 허용 상한은 상기의 사용 권장 값의 4 배까지 허용한다. 사용자가 권장 사용 범위를 초과하여 사용할 때에는 노출시간에 특별한 주의를 기울여야 한다.(참고문헌:“초음파 의료기의 안전성에 대한 가이드라인”2007.11정부간행물 등록번호 11-1470000-001563-01.)The maximum permissible upper limit for the output of an ultrasonic medical device is allowed to be up to four times the recommended value above. Special attention should be paid to the exposure time when the user exceeds the recommended use range. (Reference: "Guidelines for the Safety of Ultrasonic Medical Devices" 2007.11 Government Publication Registration No. 11-1470000-001563-01.)
본 발명에서는 초음파치료시 고정치료(stationary technique) 방식을 사용하는 초음파 치료를 실시한다.In the present invention, ultrasound therapy using a stationary technique is performed in ultrasound therapy.
LIPUS 치료 요법은 비록 낮은 세기의 초음파 파동 에너지를 인체 조직에 투입한다 할지라도 세포막의 투과성을 증대시키고 또한 세포 활성화를 증대시킴으로 골세포의 재성을 촉진하는 것으로 연구 보고되고 있다. 즉 LIPUS 치료에서 인체에 투여되는 에너지는 낮은 수준일지라도 치료 효과는 분명하다. 현재까지 임상적으로 그리고 실험적으로 LIPUS 요법에 의한 골 재생성(bone regeneration) 촉진 효과, 윤활 낭염(bursitis) 치료, 건염(tendonitis) 치료, 세포 조직 상처(tissue injury) 치료 효과는 충분히 입증되어 있는 상태이나 복잡한 치유과정에 포함된 생물리학적 기제(biophysical mechanism)는 아직까지 불명확하며 더 많은 연구를 필요로 하고 있다.It has been reported that LIPUS therapy promotes bone resorption by enhancing cell membrane permeability and increasing cell activation, even if low-level ultrasound wave energy is injected into human tissues. In other words, the therapeutic effect is obvious even if the energy administered to the human body in LIPUS treatment is low. To date, the clinical and experimental effects of LIPUS on bone regeneration, bursitis, tendonitis, and tissue injury have been well documented The biophysical mechanism involved in the complex healing process is still unclear and needs further research.
저강도 펄스 초음파(LIPUS) 치료는 골절 접합과 골 재생 촉진에 양호한 효과를 갖는 것이 많은 연구 결과와 임상 시험 결과들에 의해 입증되었다 할 수 있다.Low-intensity pulsed ultrasound (LIPUS) therapy has been proven by many studies and clinical trials to have good effects on fracture fusion and bone regeneration.
국내 및 국외의 많은 연구 결과 및 임상 시험 결과들이 발표되어 치료의 유효성이 입증되었다고 할 수 있으나 LIPUS 치료에 적용된 치료 변수들은 연구 및 임상 시험 사례별로 각기 다르며 치료의 효과들도 사례별로 다른 것이 LIPUS 치료의 현황이다.Although the results of the present study and the results of clinical trials both in Korea and abroad have been published, it has been proven that the treatment is effective. However, the therapeutic parameters applied to the LIPUS treatment differ according to the study and clinical trial case. It is the present situation.
골절(bone fracture) 치료, 윤활 낭염(bursitis) 치료, 건염(tendonitis) 치료, 세포 조직 상처(tissue injury) 치료에 있어서 초기에 동일한 출력 세기의 LIPUS 음파는 초음파 방사면과 표적 골 조직이나 표적 치아 조직 사이에 존재하는 인체 조직의 매질 특성에 따라 표적에서의 세기나 파형은 크게 변화할 수 있다. LIPUS sound waves with the same initial intensity in the treatment of bone fracture, bursitis, tendonitis, and tissue injury treat the ultrasonic wavefront, target bone tissue, or target tooth tissue The intensity or waveform in the target can vary greatly depending on the characteristics of the medium tissue present between the target tissue.
따라서 LIPUS 치료 시에 표적 조직에 적정한 치료 효과를 갖는 초음파 에너지가 전달될 수 있도록 하기 위해서는 1)초음파 강도, 2)운용 주파수, 3)LIPUS 방사면의 방사면적, 4)LIPUS 방사면의 곡률, 5)전 치료기간 중의 LIPUS 치료의 주기를 최적으로 설계하여 시술 시에 적용함으로서 치료의 성공률을 증대하고 또한 바람직한 치료효과를 가져올 수 있다.Therefore, in order to be able to transmit ultrasonic energy with appropriate therapeutic effect to the target tissue during LIPUS treatment, 1) ultrasonic intensity, 2) operating frequency, 3) radiation area of LIPUS radiation plane, 4) curvature of LIPUS radiation plane, 5 ) By optimally designing the cycle of LIPUS treatment during the entire treatment period and applying it to the treatment, the success rate of the treatment can be increased and a desirable therapeutic effect can be obtained.
초음파 에너지 전달에 크게 영향을 미치는 요소로 조직의 밀도(g/㎤)와 조직내에서의 음 전달 속도를 고려하여야하는데 지방은 밀도/음속 0.92/1450, 근육 1.03/1590, 뼈 1.8/ 3360 정도로 큰 차이를 보이며, 초음파의 감쇄는 조직의 단백함량에 비례하고 수분함량에 반비례한다. It is important to consider the density (g / ㎤) of the tissue and the rate of sound transmission in the tissue. The density is as follows: density / sound velocity 0.92 / 1450, muscle 1.03 / 1590, bone 1.8 / 3360 The ultrasound attenuation is proportional to the protein content of the tissue and inversely proportional to the water content.
혈액, 지방, 신경, 근육, 피부, 건, 연골, 뼈의 순서로 단백함량이 많고 수분함량이 적어 초음파의 감쇄도 같은 순서로 많아진다. 인체의 각 조직 매질에서의 1㎒ 초음파의 감쇄계수(㏈/㎝)와 감쇄율(%/㎝)은 혈액 0.12㏈/㎝ 3%, 지방 0.61㏈/㎝ 13%, 근육 1.2㏈/㎝ 24%, 혈관 1.7㏈/㎝ 32%, 피부 2.7㏈/㎝ 39%, 건 4.9㏈/㎝ 59%, 연골 5.0㏈/㎝ 68%뼈 13.9㏈/㎝ 96%로 조직에 따라 큰 차이를 보이며 초음파 주파수, 조직의 특성, 조직의 밀도, 조직의 점성도, 조직의 음향 임피던스, 지방 및 수분 함량, 입사각, 입사각, 반사, 산란, 굴절의 정도에 따라 결정된다. Blood, fat, nerves, muscles, skin, tendons, cartilage, and bones are in the order of protein content and water content, so the ultrasound attenuation increases in the same order. The attenuation coefficient (㏈ / ㎝) and the attenuation ratio (% / ㎝) of the 1 MHz ultrasonic wave in each tissue medium of the human body were 0.12 dB / ㎝ 3% in blood, 0.61 dB / The blood vessels were 1.7 dB / ㎝ 32%, skin 2.7 ㏈ / ㎝ 39%, gun 4.9 ㏈ / ㎝ 59%, cartilage 5.0 ㏈ / ㎝ 68% bone 13.9 dB / ㎝ 96% The density of the tissue, the viscosity of the tissue, the acoustic impedance of the tissue, the fat and moisture content, the angle of incidence, the angle of incidence, the reflection, the scattering, and the degree of refraction.
즉, 동일한 세기의 초음파라 할지라도 중간 조직의 감쇄특성, 음파 방사면과 조직간 거리에 따라 크게 달라 질 수 있기 때문에 환자의 상태에 따라 치료 변수를 최적 설계하여 적용하여야 최적의 치료 효과를 얻을 수 있고 이로서 치료의 성공률을 높일 수 있다.In other words, ultrasonic waves of the same intensity can vary greatly depending on the attenuation characteristics of the intermediate tissues and the distance between the sound waves and the tissues. Therefore, optimal treatment effects can be obtained by applying optimal treatment parameters according to the patient's condition This can increase the success rate of treatment.
LIPUS 인체부착형 초음파 치료기는 치료 결과들을 이용하여 LIPUS 관련 모델들과 관련 지식의 최신화와 LIPUS 치료 결과 예측 모델이 개발과 함께 검증이 수행되어 지속적으로 신뢰성이 증대시킬 수 있는 모델로 발전될 수 있다. The LIPUS human-type ultrasound therapy system can be developed as a model that can be used to continuously update the reliability of the LIPUS-related models and the updated knowledge of the LIPUS treatment results and the prediction results of the LIPUS treatment results using the treatment results .
또한 향후 LIPUS 출력 송신기, LIPUS 수신기, 및 신호처리 장치로 구성되는 LIPUS 시험 검증 장치를 개발하여 운용하므로 치료 관련 신제품의 설계와 개발 시에 LIPUS 기술의 신뢰성을 증진시킬 수 있다.In addition, the LIPUS test verifier composed of a LIPUS output transmitter, a LIPUS receiver, and a signal processing device is developed and operated, so that the reliability of LIPUS technology can be improved in designing and developing new therapeutic products.
전 세계적으로 매년 수백만 건의 골절이 발생하며 골절 부위에 치료용 저강도 초음파를 조사하면 가골세포 형성을 유도하여 골절 치유를 촉진시킨다는 많은 연구 보고가 있으나 LIPUS 치료를 최적화하기 위한 체계적인 시스템과 저강도 초음파를 인체에 투입시키기 위한 부착 가능한(wearable) 초음파 의료기기는 전 세계적으로 개발되지 않은 상태이다. 본 기술 개발 과제는 첨단 과학 기술을 활용하여 다양한 부위의 인체 골절 부위에 부착하여 사용 가능한 골절접합 및 골절치료용 LIPUS(Low Intensity Ultrasound) 초음파 치료기를 포함하여 LIPUS 치료를 최적화하기 위한 체계적인 시스템을 개발하기 위한 과제이다.There have been many reports that millions of fractures occur worldwide every year and fracture sites are treated with low intensity ultrasound to induce callus formation and promote fracture healing. However, systematic system for optimizing LIPUS treatment and low intensity ultrasound Wearable ultrasonic medical devices for implantation into the human body have not been developed globally. This technology development project is to develop a systematic system to optimize LIPUS treatment including LIPUS (Low Intensity Ultrasound) ultrasonic treatment device for fracture joint and fracture which can be applied to various parts of human body fracture using advanced science and technology .
LIPUS 치료 요법은 비록 낮은 세기의 초음파 파동 에너지를 인체 조직에 투입한다 할지라도 세포막의 투과성을 증대시키고 또한 세포 활성화를 증대시킴으로 골세포의 재성을 촉진하는 것으로 연구 보고 되고 있다. It has been reported that LIPUS therapy promotes bone resorption by enhancing cell membrane permeability and increasing cell activation, even if low-level ultrasound wave energy is injected into human tissues.
즉 LIPUS 치료에서 인체에 투여되는 에너지는 낮은 수준일지라도 치료 효과는 분명하다. 현재까지 임상적으로 그리고 실험적으로 LIPUS 요법에 의한 골 재생(bone regeneration) 촉진 효과는 입증되었으나, 복잡한 치유과정에 포함된 생물리학적 기제(biophysical mechanism)는 아직까지 불명확하며 더 많은 연구를 필요로 하고 있다. In other words, the therapeutic effect is obvious even if the energy administered to the human body in LIPUS treatment is low. Up to now, clinical and experimental evidence of bone regeneration has been demonstrated by LIPUS therapy, but the biophysical mechanism involved in the complex healing process is still unclear and needs further study have.
국내 및 국외의 많은 연구 결과 및 임상 시험 결과들이 발표되어 치료의 유효성이 입증되었다고 할 수 있으나 LIPUS 치료에 적용된 치료 변수들은 연구 및 임상 시험 사례별로 각기 다르며 치료의 효과들도 사례별로 다른 것이 LIPUS 치료의 현황이다. Although the results of the present study and the results of clinical trials both in Korea and abroad have been published, it has been proven that the treatment is effective. However, the therapeutic parameters applied to the LIPUS treatment differ according to the study and clinical trial case. It is the present situation.
2004년∼2008년 한국의 건강보험심사청구 데이터에 따르면 50세 이상 골다공증성 골절 발생은 2005년 22만건, 2006년 23만건, 2007년 23만건, 2008년 24만건으로 매해 3.8% 발생수가 증가하고 있고, 골다공증성 골절의 약 77%가 여성에서 발생한 것으로 나타났다. 골절 발생률(2008년 인구 1만명당)이 높은 부위는 척추(95.6명), 손목(42.5명), 발목(19.7명), 고관절(15.1명), 위팔뼈(8.0명), 쇄골(6.8명) 순으로 나타났다. 성별로는 2009년 기준으로 골절의 진료인원은 남성이 100만 5658명, 여성이 76만 3839명으로 남성이 여성보다 30%가량 많았다. 5년간 연평균 증가율은 남성이 3.5%, 여성이 5.5%로 여성의 증가율이 더 높았다.According to data from 2004 to 2008, the number of cases of osteoporotic fractures over 50 years of age increased by 3.8% each year to 220,000 in 2005, 230,000 in 2006, 230,000 in 2007 and 240,000 in 2008 , And about 77% of osteoporotic fractures occurred in women. The highest incidence of fracture was in the spine (95.6), wrist (42.5), ankle (19.7), hip (15.1), upper arm (8.0), and clavicle (6.8) Respectively. By sex, as of 2009, the number of fractured patients was 1 million 5658 men and 763,399 women, 30% more than women. The annual average growth rate for five years was 3.5% for males and 5.5% for females.
인구 노령화에 따른 골절 치료 환자수가 증가하는 상황에서 골절 치료 기술의 발전이 사회적으로 건강한 복지 사회를 형성하는데 있어서 중요하다. 지난 수십 년 동안 골절 치료의 기술에 많은 진보를 이루어 왔으나 5∼10%의 골절 환자는 지연 접합을 보이고 있다. 이 지연 접합 그룹 중에서 상당한 환자들은 9개월까지 치료가 안 되는 경우에 해당되며 이 그룹 환자를 비접합(non-union) 환자로 분류한다. With the increasing number of patients treated for fracture due to aging population, the development of fracture treatment technology is important in forming a socially healthy welfare society. In the last decades, much progress has been made in the technique of fracture treatment, but patients with fractures of 5-10% are showing delayed junctions. Significant patients in this delayed-junction group are treated if they can not be treated until 9 months and are classified as non-union patients.
LIPUS 치료 요법을 이 비접합 환자에 실시할 경우 80∼90%의 골절 접합 성공율를 얻게 되었다는 공식적 임상 시험결과가 보고되었다. 골절 접합이 실패하는 경우에 본인의 불행뿐만 아니라 사회적으로 상당히 큰 비용을 유발하기 때문에 LIPUS 치료의 성공률을 증대시킬 수 있는 기술의 발전은 경제적인 측면뿐만 아니라 사회 복지 측면에서도 매우 중요하다.Formal clinical studies have reported that 80% to 90% of fracture splicing successes were obtained when LIPUS treatment was administered to this non-joint patient. The development of technology that can increase the success rate of LIPUS treatment is very important not only economically but also social welfare because it causes considerable social cost as well as my own misfortune in case of failure of fracture connection.
이하 본 발명의 첨부도면을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
도2는 본 발명의 초음파 패드와 초음파치료기를 나타낸 외형도로서, 다수의 프로브가 구비된 초음파 패드(10)가 별도 구성된다.FIG. 2 is an external view of an ultrasonic pad and an ultrasonic therapeutic apparatus according to the present invention, in which an
상기 초음파 패드에 전류 및 신호를 송수신하고 컨트롤 조작부와 영상 표시부로 이루어진 초음파 발생기(20)의 본체(21)로 구성된다.And a
이와 같이 구성된 초음파 패드(10)와 초음파 치료기(20)는 데이터 케이블(30)로 연결된다.The
상기 데이터 케이블(30)은 전원 및 각종 데이터를 송수신할 수 있도록 구성된다. The
상기 초음파 패드(10)는 다수의 압전소자(11)와, 탄성 측정 프로브(12), 혈류 도플러 측정 프로브(13)로 이루어진다.The
도3은 본 발명의 초음파치료기의 회로구성도를 나타낸 블럭도 로서,FIG. 3 is a block diagram showing a circuit configuration diagram of the ultrasonic therapeutic apparatus of the present invention,
본 발명의 초음파 발생기(20)의 본체(21)는,In the
환자(대상)의 피부에 고정된 초음파 패드(10)에 전류를 공급하고 신호를 서로 송수신할 수 있도록 된 신호 송수신부(22)가 구성되어 초음파 패드(10)와 데이터 케이블(30)로 연결된다.A signal transmitting and receiving
상기 신호송수신부(22)로부터 수득된 신호를 선택적으로 선별하는 모드처리부(24)가 구성된다.And a
상기 모드 처리부(24)는 도플러처리부(23)와 함께 이미지 처리부(26)에 접속되어 있다. 이미지 처리부(26)는 모드 처리부(24) 및 도플러처리부(23)로부터 각각 입력되는 데이터에 근거하여 각각 모드 이미지, 도플러 이미지 및 주파수 스펙트럼 이미지를 생성한다.The
상기 신호 송수신부(22)로부터 입력된 신호를 연산처리하여 각 구성부에 동작신호를 제어할 수 있도록 된 제어부(25)가 구성된다.And a
상기 신호송수신부(22)와 모드 처리부(24)로 부터 받은 신호를 이미지 처리부(26)로 혈액속도 값, 생체조직의 탄성 값을 출력하는 도플러처리부가 구비되어 데이터 값을 이미지 처리부로 전송하여 표시부(27)로 출력하여 모니터링할 수 있게 된다.A Doppler processing unit for outputting the blood velocity value and the elasticity value of the living tissue to the
또한, 상기 제어부(25)로 초음파치료기의 동작 기능을 전달하는 조작부(28)로 본체(21)가 구성되며, 조작부(28)는 전원 온/오프 스위치, 출력 표시부, 타임 디지털표시부, 출력 조절기, 타임 조절기 등이 구비된다. The
또한 본 발명의 조작부 일측에는 전원 입력부로서 초음파 패드(10)와 초음파 치료기 본체(21)의 각 구성부에 전기를 공급하여 전기적인 동작이 이루어지도록 한다. 본 발명의 초음파 패드(10)와 초음파 치료기(20)의 본체(21)는 전원 입력부(29)와 연결되도록 다수의 전원 접속부가 구비되어 데이터 케이블(30) 등을 접속할 수 있게 된다.In addition, electric power is supplied to each component of the
본 발명에서 초음파 패드(10)와 초음파 치료기 본체(21)에 공급되는 전기적 구성은 통상의 측정기기 및 전자회로 등에 실시되는 통상의 방법으로 전기계통의 구성이 이루어진다.In the present invention, the electrical structure to be supplied to the
또한 본 발명의 다른 실시 예로서,As another embodiment of the present invention,
초음파 패드(10)는,The ultrasonic pad (10)
초음파를 발생시킬 수 있도록 설치되는 다수의 압전소자(11)와, A plurality of
세포조직 내의 탄성을 측정할 수 있도록 된 탄성측정 프로브(12) 또는 혈류 도플러 측정 프로브(13)는 각각 별도의 패드에 설치되어 초음파 치료 및 세포조직 내의 탄성 또는 초음파 치료 및 혈류의 속도 측정을 별도의 기기로 할 수 있도록 분리구성할 수 있다.The
즉, 본 발명은 필요에 따라서 초음파 치료 및 세포조직 내의 탄성측정과 초음파치료 및 혈류 도플러 측정 프로브(13)를 이용한 혈류의 속도 측정 기기를 별도로 제작하여 각각 사용할 수 있다.That is, according to need, the ultrasonic wave treatment, the elasticity measurement in the cell tissue, the ultrasound treatment, and the blood flow velocity measuring device using the blood flow
도4는 본 발명의 초음파 패드와 초음파치료기를 이용하여 질병별 초음파 용량분포도를 나타낸 그래프로서, 질병별 초음파 치료 용량에 대한 치료강도/치료시간/치료회수 분포를 도시한 것이다.FIG. 4 is a graph showing an ultrasonic dose distribution chart according to diseases using the ultrasonic pads and the ultrasonic therapeutic apparatus of the present invention, and shows the treatment intensity / treatment time / treatment frequency distribution with respect to the ultrasonic therapeutic dose by disease.
도5는 본 발명에 따른 초음파치료기에 있어서 혈류의 방향에 따라 달라지는 도플러 주파수 변위를 나타낸 것이며, 도6은 본 발명의 초음파치료기에 있어서 혈류의 방향에 따라 달라지는 도플러 주파 수의 부호 변화를 나타낸 것이며, 도7은 본 발명의 초 음파치료기에 있어서 선형 배열 프, 로브의 빔 조향각에 따 FMS 도플러 크기의 변화를 나타낸 것이다.FIG. 5 shows Doppler frequency shifts depending on the direction of the blood flow in the ultrasonic therapeutic apparatus according to the present invention. FIG. 6 shows the sign changes of the Doppler frequency depending on the direction of the blood flow in the ultrasonic therapeutic apparatus of the present invention, 7 is a graph showing changes in the FMS Doppler size according to the beam steering angle of the linear array lobe in the ultrasound therapy apparatus of the present invention.
상기 도5 내지 도7은 도플러 혈류 측정 및 탄성 측정 관련 기술 준비 현황5 to 7 illustrate the Doppler blood flow measurement and elasticity measurement related technology preparation status
최근 혈류의 흐름에 대한 정성적 및 정량적 측정 기술이 발전함에 따라 저강도 초음파 치료에 대한 효과를 정확히 모니터링 할 수 있고 치료자와 환자가 치료 상태에 정확한 상황 판단이 될 수 있음을 보여준다.Recent advances in qualitative and quantitative techniques for the flow of blood flow can accurately monitor the effect of low-intensity ultrasound therapy and demonstrate that the therapist and patient can accurately assess the condition of the condition.
따라서 피부와 근접한 부위에서의 미세 혈류 시스템에서의 혈류 변화는 LDF(laser Doppler flowmeter)를 손끝이나 발가락 끝에 장착하여 측정할 수 있으나 다소 심부에서의 혈류 흐름을 모니터링하기 위해서는 높은 주파수 대역의 초음파에 의하여 측정 분석될 수 있다. Therefore, the blood flow change in the microfluidic system near the skin can be measured by attaching a laser Doppler flowmeter (LDF) to the tip of the fingertip or the tip of the toe. However, in order to monitor the flow of blood in the deep part, Can be analyzed.
이와 같이 본 발명은 초음파 치료기에 초음파 도플러 혈류/탄성 모듈을 결합하여 초음파 치료에 의한 치료 부위의 혈류 흐름 상태와 치료 후 개선 상태를 지속적으로 모니터링 할 수 있도록 한 혈류 모니터링 기능을 갖는 초음파치료기치료기를 제공하는 이점이 있다. As described above, the present invention provides an ultrasound therapy apparatus having a blood flow monitoring function for continuously monitoring the blood flow state and the improved state after the treatment by the ultrasound therapy combined with the ultrasonic wave Doppler blood flow / .
10:초음파 패드
11:압전소자
12:탄성측정 프로브
13:혈류 도플러 측정 프로브
20:초음파 치료기
21:본체
22:신호송수신부
23:도플러 처리부
24:모드처리부
25:제어부
26:이미지 처리부
27:표시부
28:조작부
29:전원입력부
30:데이터케이블10: ultrasonic pad 11: piezoelectric element
12: elasticity measurement probe 13: blood flow doppler measurement probe
20: ultrasound therapy device 21:
22: Signal transmission / reception unit 23: Doppler processing unit
24: Mode processor 25:
26: image processing unit 27: display unit
28: Operation section 29: Power input section
30: Data cable
Claims (6)
신체에 초음파를 자극하고 다수의 프로브가 구비된 초음파 패드(10) 및,
상기 초음파 패드(10)의 신호를 송수신하여 혈류 속도, 세포조직 내의 탄성을 주파수 형태로 표시하여 모니터링 할 수 있도록 표시부(27)를 형성한 초음파치료기(20)가 구성된 것을 특징으로 하는 혈류 모니터링 기능을 갖는 초음파치료기.In the ultrasound therapy apparatus,
An ultrasonic pad 10 which stimulates an ultrasonic wave to the body and has a plurality of probes,
Wherein the ultrasound therapy device (20) comprises a display unit (27) configured to transmit and receive a signal of the ultrasonic pad (10) to display blood flow velocity and elasticity in a cellular tissue in a frequency form and monitor the blood flow. Ultrasound Therapy Machine.
초음파 패드(10)는,
초음파를 발생시킬 수 있도록 다수의 압전소자(11)가 설치하고, 상기 압전 소자(11)는 패드 양측으로 2줄로 구성되며, 압전소자와 압전소자 사이의 중간부에는 세포조직내의 탄성을 측정할 수 있도록 된 탄성측정 프로브(12)가 설치되며, 상기 탄성측정 프로브(12) 일측에는 혈류의 속도를 측정할 수 있도록 된 혈류 도플러 측정 프로브(13)가 설치된 것을 특징으로 하는 혈류 모니터링 기능을 갖는 초음파치료기.The method according to claim 1,
The ultrasonic pad (10)
A plurality of piezoelectric elements 11 are provided so as to generate ultrasonic waves. The piezoelectric elements 11 are arranged in two rows on both sides of the pad. In the middle portion between the piezoelectric elements and the piezoelectric elements, And an elasticity measurement probe (12) is provided on one side of the elasticity measurement probe (12), and a blood flow doppler measurement probe (13) capable of measuring the velocity of the blood flow is installed on the elasticity measurement probe .
초음파 치료기(20)는,
환자의 피부에 고정된 초음파 패드(10)에 전류를 공급하고 신호를 송수신할 수 있도록 된 신호송수신부(22)와;
상기 신호송수신부(22)로부터 수득 된 신호를 기능별 선택 처리하는 모드 처리부(24)와;
상기 신호송수신부(22)로부터 입력된 신호를 연산처리하여 각 구성부에 동작신호를 제어할 수 있도록 된 제어부(25)와;
상기 신호송수신부(22)와 모드 처리부(24)로 부터 받은 신호를 이미지 처리부(26)로 혈액속도 값, 세포조직 내의 탄성 값을 출력하는 도플러처리부(23)와;
상기 도플러처리부(23)로부터 수신된 신호 값을 이미지처리부(26)로 부터 수신받아 영상으로 출력하여 모니터링할 수 있도록 한 표시부(27)와;
상기 제어부(25)로 초음파치료기의 동작 기능을 전달하는 조작부(28)로 본체(21)가 구성된 것을 특징으로 하는 혈류 모니터링 기능을 갖는 초음파치료기.The method according to claim 1,
The ultrasonic therapeutic device 20,
A signal transmitting and receiving unit 22 for supplying current to the ultrasonic pad 10 fixed to the patient's skin and transmitting and receiving the signal;
A mode processing unit (24) for selectively processing signals obtained from the signal transmission / reception unit (22);
A control unit (25) configured to process an input signal from the signal transmitting and receiving unit (22) and to control an operation signal to each component unit;
A Doppler processor 23 for outputting signals received from the signal transceiver 22 and the mode processor 24 to an image processor 26 to output a blood velocity value and an elasticity value in a cell tissue;
A display unit 27 for receiving the signal value received from the Doppler processing unit 23 from the image processing unit 26 and outputting the signal to an image and monitoring the signal;
Wherein the main body (21) is constituted by an operation part (28) for transferring the operation function of the ultrasonic therapeutic device to the control part (25).
상기 도플러처리부는 스피커(31)와 연결되어 표시부(27)에 영상출력되는 혈액의 속도를 음향으로 출력할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 혈류 모니터링 기능을 갖는 초음파치료기.The method of claim 3,
Wherein the Doppler processor is connected to the speaker (31) to output a sound velocity of blood to be displayed on the display unit (27).
상기 초음파 패드(10)및 초음파 치료기(20)는 일측에 전원 접속구가 형성되어 데이터 케이블(30)로 연결되어 초음파치료시 세포조직 내의 탄성, 혈류속도를 표시부(27)를 통하여 모니터링 할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 혈류 모니터링 기능을 갖는 초음파치료기.The method according to claim 1,
The ultrasonic pad 10 and the ultrasonic therapy apparatus 20 are connected to each other by a data cable 30 having a power connection port on one side thereof to monitor the elasticity and blood flow velocity in the tissue through the display unit 27 during ultrasonic treatment. Wherein the ultrasonic therapeutic apparatus has a blood flow monitoring function.
초음파 패드(10)는,
초음파를 발생시킬 수 있도록 설치되는 다수의 압전소자(11) 및 세포조직 내의 탄성을 측정할 수 있도록 된 탄성측정 프로브(12)가 구성되며, 또는 상기 다수의 압전소자(11) 및 혈류 도플러 측정 프로브(13)로 구성되는 각각의 초음파 패드(10)를 형성하여 초음파 치료 및 세포조직 내의 탄성 또는 초음파 치료 및 혈류의 속도 측정을 별도의 기기로 할 수 있도록 분리구성된 것을 특징으로 하는 혈류 모니터링 기능을 갖는 초음파치료기.
The method according to claim 1 or 2, wherein
The ultrasonic pad (10)
A plurality of piezoelectric elements 11 provided to generate ultrasonic waves and an elasticity measurement probe 12 capable of measuring the elasticity in a cell tissue are constituted or a plurality of piezoelectric elements 11 and a blood flow doppler measurement probe (13), and the ultrasound therapy and ultrasound therapy in the cell tissue and the measurement of the velocity of the blood flow can be separately performed. Ultrasound therapy.
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