WO2026023741A1 - Vascular simulator based on pulsatile flow control for performing outlet pressure sensing and control operations of artificial blood vessel, and method for controlling same - Google Patents
Vascular simulator based on pulsatile flow control for performing outlet pressure sensing and control operations of artificial blood vessel, and method for controlling sameInfo
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Abstract
Description
본 개시는 혈관 시뮬레이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 인공혈관의 출구 압력을 센싱하여 집중 변수 모델에 따른 조건에 매칭되도록 밸브를 제어하는 동작을 수행하는 맥동형 유량 제어에 기반한 혈관 시뮬레이터 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a vascular simulator, and more particularly, to a vascular simulator and a control method thereof based on pulsatile flow control that senses the outlet pressure of an artificial blood vessel and performs an operation of controlling a valve to match the conditions according to a lumped variable model.
본 과제(결과물)는 2024년도 교육부의 재원으로 한국 연구재단의 지원을 받아 수행된 지자체-대학 협력기반 지역혁신 사업의 결과이다. This project (result) is the result of a local government-university cooperation-based regional innovation project carried out with support from the National Research Foundation of Korea and funding from the Ministry of Education in 2024.
(과제고유번호 : 1345370814, 세부과제번호 : 2022RIS-005, 부처명 : 교육부, 과제관리(전문)기관명 : 강원지역혁신플랫폼, 연구사업명 : 지자체-대학 협력기반 지역혁신 사업, 연구과제명 : (3-3) 정밀의료 빅데이터 클러스터 구축을 통한 사업화지원플랫폼, 과제수행기관명 : (강원지역혁신플랫폼) 강원대학교 정밀의료사업단, 연구기간 : 2024.07.01.~2024.12.31.)(Project Unique Number: 1345370814, Subproject Number: 2022RIS-005, Ministry Name: Ministry of Education, Project Management (Specialist) Agency Name: Gangwon Regional Innovation Platform, Research Project Name: Local Government-University Cooperation-Based Regional Innovation Project, Research Project Name: (3-3) Commercialization Support Platform through Establishment of Precision Medicine Big Data Cluster, Project Implementing Agency Name: (Gangwon Regional Innovation Platform) Kangwon National University Precision Medicine Business Group, Research Period: July 1, 2024 - December 31, 2024)
환자의 혈관을 모사한 인공혈관 시뮬레이터는 환자에 대한 직접적인 의료행위에 앞서 의료 시뮬레이션 도구로 활용된다.Artificial blood vessel simulators that mimic a patient's blood vessels are used as medical simulation tools prior to direct medical treatment on patients.
인공혈관 시뮬레이터는 인간의 혈관의 형상, 길이 등을 모사하여 실제 환자의 혈액의 거동과 유사한 거동으로 인공혈액이 거동하도록 하여 혈관 질환 등에 대한 정보 획득, 의료 시뮬레이션을 가능케 한다.The artificial blood vessel simulator simulates the shape and length of human blood vessels, allowing artificial blood to behave in a manner similar to that of actual patient blood, thereby enabling the acquisition of information on vascular diseases and medical simulations.
압력 센서는, 유체의 유량, 유체의 유동 방향을 제어하는데 핵심적 역할을 수행한다. 압력 센서의 센싱 결과를 실시간으로 모니터링 함으로써 유체를 기 설정된 조건에 맞추어 정확하게 제어할 수 있다.Pressure sensors play a key role in controlling fluid flow rate and direction. By monitoring pressure sensor sensing results in real time, fluids can be precisely controlled according to preset conditions.
압력 센서는 단위 면적당 유체의 유동으로 인해 가해지는 힘을 센싱하는 방식으로 압력을 센싱할 수 있다.A pressure sensor can sense pressure by sensing the force exerted by the flow of fluid per unit area.
인공지능 시스템은 인간 수준의 지능을 구현하는 컴퓨터 시스템으로서 기계가 스스로 학습하고 판단하며, 사용할수록 인식률이 향상되는 시스템이다An artificial intelligence system is a computer system that implements human-level intelligence. It is a system in which the machine learns and makes judgments on its own, and its recognition rate improves with use.
인공지능 기술은 입력 데이터들의 특징을 스스로 분류/학습하는 알고리즘을 이용하는 기계학습(딥러닝) 기술 및 기계학습 알고리즘을 활용하여 인간 두뇌의 인지, 판단 등의 기능을 모사하는 요소 기술들로 구성된다.Artificial intelligence technology consists of machine learning (deep learning) technology that uses algorithms that classify/learn the characteristics of input data on their own, and element technologies that use machine learning algorithms to simulate the cognitive and judgment functions of the human brain.
기존 인공혈관 시뮬레이터의 경우, 인공혈관 출구 각각에 대응되는 출구 압력을 세밀하게 고려하지 않아 실제 환자의 혈압, 혈액의 거동과 괴리가 발생하는 문제점이 있다.In the case of existing artificial blood vessel simulators, there is a problem in that there is a discrepancy between the blood pressure and blood behavior of actual patients because the outlet pressure corresponding to each artificial blood vessel outlet is not considered in detail.
따라서, 인공혈관의 출구 각각에서 인공혈액의 거동에 따른 압력을 센싱하여, 혈관에 대한 말초 저항을 제어함으로써 보다 정확한 인공혈관 시뮬레이션이 가능하도록 할 필요성이 있다.Therefore, there is a need to enable more accurate simulation of artificial blood vessels by sensing the pressure according to the behavior of artificial blood at each outlet of the artificial blood vessel and controlling the peripheral resistance to the blood vessel.
본 개시의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 개시의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 개시의 실시 예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 개시의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The purposes of the present disclosure are not limited to those mentioned above, and other purposes and advantages of the present disclosure not mentioned above can be understood through the following description and will be more clearly understood through the embodiments of the present disclosure. Furthermore, it will be readily apparent that the purposes and advantages of the present disclosure can be realized by the means and combinations thereof set forth in the claims.
본 실시 예에 따른 맥동형 유량 제어에 기반한 혈관 시뮬레이터의 제어 방법은, 인공혈관 출구 영역에 대응되는 압력 센서를 통해 인공혈액의 유동에 의한 인공혈관 출구 영역의 압력 센싱 정보를 획득하는 단계; 상기 압력 센싱 정보에 기초하여 상기 인공혈관 출구 영역에 대응되는 출구 압력을 식별하는 단계; 상기 출구 압력이 식별되면, 상기 출구 압력이 기 설정된 조건에 매칭되는지 여부를 식별하는 단계; 및 상기 출구 압력이 상기 기 설정된 조건에 매칭되지 않으면, 상기 출구 압력이 기 설정된 조건에 매칭되도록 상기 출구에 대응되는 밸브를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.A method for controlling a vascular simulator based on pulsatile flow control according to the present embodiment may include the steps of: obtaining pressure sensing information of an artificial blood vessel outlet region due to the flow of artificial blood through a pressure sensor corresponding to the artificial blood vessel outlet region; identifying an outlet pressure corresponding to the artificial blood vessel outlet region based on the pressure sensing information; identifying whether the outlet pressure matches a preset condition when the outlet pressure is identified; and controlling a valve corresponding to the outlet so that the outlet pressure matches the preset condition when the outlet pressure does not match the preset condition.
상기 제어 방법은, 상기 출구 압력이 집중 매개변수 모델(Lumped Parameter Model)에 기초하여 산출된 출구 압력 조건에 매칭되도록 상기 출구에 대응되는 밸브를 제어할 수 있다.The above control method can control a valve corresponding to the outlet so that the outlet pressure matches an outlet pressure condition calculated based on a lumped parameter model.
상기 제어 방법은, 상기 출구 압력이 기 설정된 값보다 작으면, 상기 출구 압력이 상기 기 설정된 값까지 상승하도록 상기 밸브를 제어하고, 상기 출구 압력이 기 설정된 값보다 크면, 상기 출구 압력이 상기 기 설정된 값까지 하강하도록 상기 밸브를 제어할 수 있다.The above control method can control the valve so that the outlet pressure increases to the preset value when the outlet pressure is lower than the preset value, and can control the valve so that the outlet pressure decreases to the preset value when the outlet pressure is higher than the preset value.
상기 심혈관 시뮬레이터는, 복수의 인공혈관 출구 영역 각각에 대응되는 압력 센서 및 복수의 출구 각각에 대응되는 밸브를 포함하고, 상기 제어 방법은, 복수의 인공혈관 출구 영역 각각에 대응되는 압력 센서를 통해 복수의 출구 영역 각각의 압력 센싱 정보를 획득하고, 상기 복수의 압력 센싱 정보에 기초하여 상기 인공혈관 출구 영역 각각에 대응되는 복수의 출구 압력을 식별하고, 상기 복수의 출구 압력이 식별되면, 상기 복수의 출구 압력이 기 설정된 조건에 매칭되는지 여부를 식별하고, 상기 복수의 출구 압력 중 상기 기 설정된 조건에 매칭되지 않는 조정 대상 출구를 식별하고, 상기 조정 대상 출구 압력이 기 설정된 조건에 매칭되도록 상기 조정 대상 출구에 대응되는 밸브를 제어할 수 있다.The cardiovascular simulator includes a pressure sensor corresponding to each of a plurality of artificial blood vessel outlet regions and a valve corresponding to each of the plurality of outlet regions, and the control method may obtain pressure sensing information of each of the plurality of outlet regions through the pressure sensor corresponding to each of the plurality of artificial blood vessel outlet regions, identify a plurality of outlet pressures corresponding to each of the artificial blood vessel outlet regions based on the plurality of pressure sensing information, and when the plurality of outlet pressures are identified, identify whether the plurality of outlet pressures match a preset condition, identify an outlet to be adjusted that does not match the preset condition among the plurality of outlet pressures, and control a valve corresponding to the outlet to be adjusted so that the outlet pressure to be adjusted matches the preset condition.
상기 심혈관 시뮬레이터는, 복수의 인공혈관 출구 영역 각각에 대응되는 압력 센서 및 복수의 출구 각각에 대응되는 밸브를 포함하고, 상기 제어 방법은, 복수의 인공혈관 출구 영역 각각에 대응되는 압력 센서를 통해 복수의 출구 영역 각각의 압력 센싱 정보를 획득하고, 상기 복수의 출구 영역 각각의 압력 센싱 정보를 혈관 시뮬레이션 모델에 입력하여 출력된 값에 기초하여 상기 복수의 출구 압력 중 상기 기 설정된 조건에 매칭되지 않는 조정 대상 출구를 식별하고, 상기 조정 대상 출구 압력이 기 설정된 조건에 매칭되도록 상기 조정 대상 출구에 대응되는 밸브를 제어할 수 있다.The cardiovascular simulator includes a pressure sensor corresponding to each of a plurality of artificial blood vessel outlet regions and a valve corresponding to each of the plurality of outlet regions, and the control method may obtain pressure sensing information of each of the plurality of outlet regions through the pressure sensor corresponding to each of the plurality of artificial blood vessel outlet regions, input the pressure sensing information of each of the plurality of outlet regions into a blood vessel simulation model, and identify an outlet to be adjusted that does not match the preset condition among the plurality of outlet pressures based on an output value, and control a valve corresponding to the outlet to be adjusted so that the pressure of the outlet to be adjusted matches the preset condition.
상기 제어 방법은, 통신 인터페이스를 통해 실제 환자의 혈관 정보를 수신하는 단계; 및 상기 수신된 혈관 정보에 대응되는 혈관 출구 압력에 대한 기 설정된 조건을 획득하는 단계;를 포함할 수 있다.The above control method may include a step of receiving blood vessel information of an actual patient through a communication interface; and a step of obtaining a preset condition for a blood vessel outlet pressure corresponding to the received blood vessel information.
상기 제어 방법은, 기 설정된 주기마다 압력 센서를 통해 인공혈액의 유동에 의한 인공혈관 출구 영역의 압력 센싱 정보를 획득할 수 있다.The above control method can obtain pressure sensing information of an artificial blood vessel outlet area due to the flow of artificial blood through a pressure sensor at preset intervals.
상기 제어 방법은, 상기 인공혈관의 출구 영역에 대한 출구 압력 정보가 사용자 단말을 통해 디스플레이되도록 상기 식별된 출구 압력에 대한 정보를 통신 인터페이스를 통해 사용자 단말로 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.The above control method may include a step of transmitting information about the identified outlet pressure to a user terminal via a communication interface so that the outlet pressure information for the outlet region of the artificial blood vessel is displayed via the user terminal.
본 개시의 일 실시 예에 따른 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체는, 전자 장치의 프로세서의 의해 실행되어 상기 전자 장치가 제1항의 제어 방법을 수행하도록 하는 컴퓨터 명령이 저장된 것일 수 있다.A non-transitory computer-readable recording medium according to one embodiment of the present disclosure may store computer instructions that are executed by a processor of an electronic device to cause the electronic device to perform the control method of claim 1.
본 개시의 일 실시 예에 따른 맥동형 유량 제어에 기반한 혈관 시뮬레이터에 있어서, 사람의 혈관을 모사한 인공혈관; 상기 인공혈관의 출구 영역에 대응되는 출구 압력을 센싱하는 압력 센서; 상기 출구 압력을 제어하는 밸브; 및 상기 압력 센서 및 상기 밸브와 연결되어, 적어도 하나의 인스트럭션을 실행하는 프로세서;를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 압력 센서를 통해 인공혈액의 유동에 의한 인공혈관 출구 영역의 압력 센싱 정보를 획득하고, 상기 압력 센싱 정보에 기초하여 상기 인공혈관 출구 영역에 대응되는 출구 압력을 식별하고, 상기 출구 압력이 식별되면, 상기 출구 압력이 기 설정된 조건에 매칭되는지 여부를 식별하고, 상기 출구 압력이 상기 기 설정된 조건에 매칭되지 않으면, 상기 출구 압력이 기 설정된 조건에 매칭되도록 상기 출구에 대응되는 상기 밸브를 제어할 수 있다.In accordance with one embodiment of the present disclosure, a blood vessel simulator based on pulsatile flow control comprises: an artificial blood vessel simulating a human blood vessel; a pressure sensor for sensing an outlet pressure corresponding to an outlet region of the artificial blood vessel; a valve for controlling the outlet pressure; and a processor connected to the pressure sensor and the valve and configured to execute at least one instruction, wherein the processor obtains pressure sensing information of an outlet region of the artificial blood vessel due to a flow of artificial blood through the pressure sensor, identifies an outlet pressure corresponding to the outlet region of the artificial blood vessel based on the pressure sensing information, and, when the outlet pressure is identified, identifies whether the outlet pressure matches a preset condition, and, when the outlet pressure does not match the preset condition, controls the valve corresponding to the outlet so that the outlet pressure matches the preset condition.
인공혈관의 출구 각각에서 인공혈액의 거동에 따른 압력을 센싱하여, 혈관에 대한 말초 저항을 제어함으로써 보다 정확한 인공혈관 시뮬레이션이 가능해진다.By sensing the pressure according to the behavior of artificial blood at each outlet of the artificial blood vessel and controlling the peripheral resistance to the blood vessel, more accurate artificial blood vessel simulation is possible.
본 개시의 특정 실시 예의 양상, 특징 및 이점은 첨부된 도면들을 참조하여 후술되는 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.Aspects, features and advantages of specific embodiments of the present disclosure will become more apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 집중 변수 모델(Lumped Parameter Model)에 기반하여 인공혈관의 말초 저항을 제어하는 혈관 시뮬레이터를 도시한 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a vascular simulator that controls peripheral resistance of an artificial blood vessel based on a lumped parameter model according to one embodiment of the present disclosure.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 압력 센싱 정보에 기반하여 인공 혈액의 유동, 압력을 제어하기 위한 혈관 시뮬레이터의 구성을 도시한 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a blood vessel simulator for controlling the flow and pressure of artificial blood based on pressure sensing information according to one embodiment of the present disclosure.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 혈관 시뮬레이터의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for controlling a vascular simulator according to an embodiment of the present disclosure.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 복수의 출구 영역 각각에 대응되는 복수의 압력 센서의 센싱 정보에 기반한 혈관 시뮬레이터의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for controlling a vascular simulator based on sensing information of a plurality of pressure sensors corresponding to each of a plurality of outlet regions, according to one embodiment of the present disclosure.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 혈관 시뮬레이션 모델에 기초하여 압력 센싱 정보에 따른 밸브를 제어하는 동작을 도시한 흐름도이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation of controlling a valve according to pressure sensing information based on a blood vessel simulation model according to an embodiment of the present disclosure.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 혈관 시뮬레이션 모델을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a drawing for explaining a blood vessel simulation model according to one embodiment of the present disclosure.
본 실시 예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.The present embodiments may be modified and have various embodiments. Specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the scope to specific embodiments, but should be understood to encompass various modifications, equivalents, and/or alternatives of the embodiments of the present disclosure. In connection with the description of the drawings, similar reference numerals may be used for similar components.
본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. In describing the present disclosure, if it is determined that a specific description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present disclosure, a detailed description thereof will be omitted.
덧붙여, 하기 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 개시의 기술적 사상의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시 예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 개시의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.Additionally, the following embodiments may be modified in various other forms, and the scope of the technical concepts of the present disclosure is not limited to the following embodiments. Rather, these embodiments are provided to further faithfully and completely convey the technical concepts of the present disclosure to those skilled in the art.
본 개시에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 권리범위를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terminology used in this disclosure is for the purpose of describing specific embodiments only and is not intended to limit the scope of the rights. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 개시에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다. In this disclosure, expressions such as “has,” “can have,” “includes,” or “may include” indicate the presence of a corresponding feature (e.g., a component such as a number, function, operation, or part), and do not exclude the presence of additional features.
본 개시에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.In this disclosure, expressions such as “A or B,” “at least one of A and/or B,” or “one or more of A or/and B” can include all possible combinations of the listed items. For example, “A or B,” “at least one of A and B,” or “at least one of A or B” can all refer to (1) including at least one A, (2) including at least one B, or (3) including both at least one A and at least one B.
본 개시에서 사용된 "제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. The expressions “first,” “second,” “first,” or “second,” etc., used in this disclosure can describe various components, regardless of order and/or importance, and are only used to distinguish one component from another, but do not limit the components.
어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. When it is said that a component (e.g., a first component) is “(operatively or communicatively) coupled with/to” or “connected to” another component (e.g., a second component), it should be understood that the component may be directly coupled to the other component, or may be connected through another component (e.g., a third component).
반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소와 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.On the other hand, when it is said that a component (e.g., a first component) is "directly connected" or "directly connected" to another component (e.g., a second component), it can be understood that no other component (e.g., a third component) exists between the component and the other component.
본 개시에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. The expression "configured to" as used in the present disclosure may be used interchangeably with, for example, "suitable for," "having the capacity to," "designed to," "adapted to," "made to," or "capable of." The term "configured to" may not necessarily mean only "specifically designed to" in terms of hardware.
대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.Instead, in some contexts, the phrase "a device configured to" may mean that the device, in conjunction with other devices or components, is "capable of" performing A, B, and C. For example, the phrase "a processor configured (or set) to perform A, B, and C" may refer to a dedicated processor (e.g., an embedded processor) for performing those operations, or a general-purpose processor (e.g., a CPU or application processor) that can perform those operations by executing one or more software programs stored in a memory device.
실시 예에 있어서 '모듈' 혹은 '부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 '모듈' 혹은 복수의 '부'는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 '모듈' 혹은 '부'를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.In the embodiments, a 'module' or 'part' performs at least one function or operation, and may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software. Furthermore, a plurality of 'modules' or 'parts' may be integrated into at least one module and implemented as at least one processor, except for a 'module' or 'part' that needs to be implemented as a specific hardware.
한편, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다. Meanwhile, the various elements and areas in the drawings are schematically drawn. Therefore, the technical concept of the present invention is not limited by the relative sizes or spacing depicted in the attached drawings.
이하에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시에 따른 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments according to the present disclosure will be described in detail so that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present disclosure pertains can easily implement the present disclosure.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 집중 변수 모델(Lumped Parameter Model)에 기반하여 인공혈관의 말초 저항을 제어하는 혈관 시뮬레이터를 도시한 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a vascular simulator that controls peripheral resistance of an artificial blood vessel based on a lumped parameter model according to one embodiment of the present disclosure.
도 1을 참조하면, 혈관 시뮬레이터는, 인간의 몸속 혈관을 모사한 합성 수지로 이루어진 튜브(또는 인공혈관, 이는 실제 혈관에 대응되는 구성임), 튜브 내부를 흐르는 유체(또는 인공혈액, 이는 실제 혈액에 대응되는 구성임), 유체에 맥동형 압력을 주어 실제 심장박동에 따른 혈류를 일으키는 맥동 발생 장치, 제어부(프로세서(130)) 등으로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 1, the blood vessel simulator may be composed of a tube made of synthetic resin that simulates blood vessels in the human body (or an artificial blood vessel, which is a configuration corresponding to an actual blood vessel), a fluid flowing inside the tube (or artificial blood, which is a configuration corresponding to an actual blood vessel), a pulsating device that applies pulsating pressure to the fluid to cause blood flow according to an actual heartbeat, a control unit (processor (130)), etc.
그리고, 혈관 시뮬레이터는 각 인공혈관의 말단부에 위치한 출구 영역의 인공 혈액의 압력을 센싱하는 압력 센서(110), 인공 혈액의 유동, 압력을 제어하기 위해 인공 혈관 상 기 설정된 지점에 위치하는 밸브(120) 등을 포함할 수 있다. In addition, the vascular simulator may include a pressure sensor (110) for sensing the pressure of artificial blood in an outlet region located at the end of each artificial blood vessel, a valve (120) located at a predetermined point on the artificial blood vessel to control the flow and pressure of artificial blood, etc.
여기서, 압력 센서(110), 밸브(120)는 프로세서(130)와 연결되며, 프로세서(130)는 압력 센서(110)로부터 압력 센싱 정보를 획득하고, 밸브(120)를 제어하여 인공 혈관을 흐르는 인공 혈액의 양, 유속, 압력 등을 조절할 수 있다.Here, the pressure sensor (110) and the valve (120) are connected to the processor (130), and the processor (130) obtains pressure sensing information from the pressure sensor (110) and controls the valve (120) to control the amount, flow rate, pressure, etc. of artificial blood flowing through the artificial blood vessel.
상술한 바와 같은 혈관 시뮬레이터를 이용하여 환자의 혈관, 혈류를 모사하여 실전 같은 의료 시뮬레이션이 가능하다.Using the vascular simulator described above, it is possible to simulate a patient's blood vessels and blood flow to create realistic medical simulations.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 압력 센싱 정보에 기반하여 인공 혈액의 유동, 압력을 제어하기 위한 혈관 시뮬레이터의 구성을 도시한 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a blood vessel simulator for controlling the flow and pressure of artificial blood based on pressure sensing information according to one embodiment of the present disclosure.
도 2를 참조하면, 혈관 시뮬레이터는, 인공 혈관의 출구 영역에 대응되는 출구 압력을 센싱하는 압력 센서(110), 출구 압력을 제어하는 밸브(120) 및 프로세서(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the vascular simulator may include a pressure sensor (110) for sensing an outlet pressure corresponding to an outlet area of an artificial blood vessel, a valve (120) for controlling the outlet pressure, and a processor (130).
다만, 혈관 시뮬레이터는 상술한 구성에 국한되는 것은 아니며, 이외에 통신 인터페이스, 사용자 인터페이스 등을 더 포함하거나 일부 구성을 생략할 수도 있다.However, the vascular simulator is not limited to the above-described configuration, and may include additional communication interfaces, user interfaces, etc., or may omit some configurations.
압력 센서(110)는, 인공혈관의 말단부, 출구 영역 등에 배치되어, 인공혈관의 출구 부분에서의 혈압을 센싱하는 구성일 수 있다. The pressure sensor (110) may be configured to be placed at the terminal end of the artificial blood vessel, the outlet area, etc., and sense the blood pressure at the outlet portion of the artificial blood vessel.
압력 센서(110)는 혈관 내벽의 단위 면적 당 인공 혈액의 유동으로 인해 가해지는 힘을 압력 값으로 센싱할 수 있다.The pressure sensor (110) can sense the force applied due to the flow of artificial blood per unit area of the inner wall of the blood vessel as a pressure value.
프로세서(130)는 압력 센서(110)를 통해 센싱된 센싱 정보에 기초하여 인공혈관의 출구 영역의 압력을 식별할 수 있다.The processor (130) can identify the pressure in the outlet region of the artificial blood vessel based on sensing information sensed through the pressure sensor (110).
밸브(120)는, 인공혈관의 기 설정된 지점에 위치하여 인공혈관 내를 흐르는 인공혈액의 양, 유속, 압력 등을 제어하는 구성일 수 있으며, 프로세서(130)의 제어 명령에 기초하여 인공혈액의 양, 유속, 압력 등을 제어하는 동작을 수행할 수 있다.The valve (120) may be configured to control the amount, flow rate, pressure, etc. of artificial blood flowing within the artificial blood vessel by being located at a preset point of the artificial blood vessel, and may perform an operation of controlling the amount, flow rate, pressure, etc. of artificial blood based on a control command of the processor (130).
예를 들어, 인공 혈관의 밸브(120)를 열어 인공 혈액의 단위 시간당 유량을 늘리면 인공혈관의 출구 영역에서 혈압, 유량 등이 높게 측정될 수 있고, 인공 혈관의 밸브(120)를 닫아 인공 혈액의 단위 시간당 유량을 줄이면 인공혈관의 출구 영역에서 혈압, 유량 등이 낮게 측정될 수 있다.For example, if the valve (120) of the artificial blood vessel is opened to increase the flow rate per unit time of the artificial blood, the blood pressure, flow rate, etc. may be measured high in the outlet area of the artificial blood vessel, and if the valve (120) of the artificial blood vessel is closed to reduce the flow rate per unit time of the artificial blood, the blood pressure, flow rate, etc. may be measured low in the outlet area of the artificial blood vessel.
사용자 인터페이스는 버튼(button), 레버(lever), 스위치(switch), 터치(Touch)형 인터페이스 등을 포함할 수 있고, 터치형 인터페이스는 터치 패널과 함께 구현된 디스플레이 화면 상에서 사용자의 터치로 입력을 받는 방식으로 구현될 수 있다.The user interface may include buttons, levers, switches, touch interfaces, etc., and the touch interface may be implemented in a way that input is received by the user's touch on a display screen implemented with a touch panel.
프로세서(130)는 사용자 인터페이스를 통해 압력 제어, 밸브(120) 제어 등에 대한 사용자 명령을 입력받을 수 있다.The processor (130) can receive user commands for pressure control, valve (120) control, etc. through a user interface.
통신 인터페이스는 무선 통신 인터페이스`, 유선 통신 인터페이스` 또는 입력 인터페이스를 포함할 수 있다. 무선 통신 인터페이스`는, 무선 통신 기술이나 이동 통신 기술을 이용하여 각종 외부 장치와 통신을 수행할 수 있다. 이러한 무선 통신 기술로는, 예를 들어, 블루투스(Bluetooth), 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy), 캔(CAN) 통신, 와이 파이(Wi-Fi), 와이파이 다이렉트(Wi-Fi Direct), 초광대역 통신(UWB, ultrawide band), 지그비(zigbee), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association) 또는 엔에프씨(NFC, Near Field Communication) 등이 포함될 수 있으며, 이동 통신 기술 로는, 3GPP, 와이맥스(Wi-Max), LTE(Long Term Evolution), 5G 등이 포함될 수 있다. The communication interface may include a wireless communication interface, a wired communication interface, or an input interface. The wireless communication interface may communicate with various external devices using wireless communication technology or mobile communication technology. Examples of such wireless communication technologies may include Bluetooth, Bluetooth Low Energy, CAN communication, Wi-Fi, Wi-Fi Direct, ultrawide band (UWB), Zigbee, infrared Data Association (IrDA), or near field communication (NFC). Mobile communication technologies may include 3GPP, Wi-Max, Long Term Evolution (LTE), 5G, etc.
무선 통신 인터페이스`는 전자기파를 외부로 송신하거나 또는 외부에서 전달된 전자기파를 수신할 수 있는 안테나, 통신 칩 및 기판 등을 이용하여 구현될 수 있다. A wireless communication interface can be implemented using an antenna, communication chip, substrate, etc. that can transmit electromagnetic waves to the outside or receive electromagnetic waves transmitted from the outside.
유선 통신 인터페이스`는 유선 통신 네트워크를 기반으로 각종 장치와 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 유선 통신 네트워크는, 예를 들어, 페어 케이블, 동축 케이블, 광섬유 케이블 또는 이더넷(Ethernet) 케이블 등 물리적인 케이블을 이용하여 구현될 수 있다.A wired communication interface can communicate with various devices based on a wired communication network. Here, the wired communication network can be implemented using physical cables such as paired cables, coaxial cables, fiber optic cables, or Ethernet cables.
무선 통신 인터페이스` 및 유선 통신 인터페이스`는 실시 예에 따라 어느 하나가 생략될 수도 있다. 따라서, 전자 장치는 무선 통신 인터페이스`만을 포함하거나 유선 통신 인터페이스`만을 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 전자 장치는 무선 통신 인터페이스`에 의한 무선 접속과 유선 통신 인터페이스`에 의한 유선 접속을 모두 지원하는 통합된 통신 인터페이스를 구비할 수도 있다.Depending on the embodiment, either the wireless communication interface or the wired communication interface may be omitted. Accordingly, an electronic device may include only a wireless communication interface or only a wired communication interface. Furthermore, the electronic device may have an integrated communication interface that supports both wireless connections via the wireless communication interface and wired connections via the wired communication interface.
전자 장치는 한 가지 방식의 통신 연결을 수행하는 한 개의 통신 인터페이스를 포함하는 경우에 국한되지 않고, 복수의 방식으로 통신 연결을 수행하는 복수의 통신 인터페이스를 포함할 수 있다.An electronic device is not limited to including one communication interface that performs one type of communication connection, but may include multiple communication interfaces that perform multiple types of communication connections.
프로세서(130)는 통신 인터페이스를 통해 외부 기기, 사용자 단말과 통신 연결을 수행하여 실제 환자의 혈관 정보(예: 혈압, 맥동 등에 대한 정보)를 수신하거나, 압력 센싱 정보를 전송하거나, 밸브(120) 제어 명령 신호를 수신할 수 있다.The processor (130) can perform a communication connection with an external device or user terminal through a communication interface to receive blood vessel information (e.g., information on blood pressure, pulse, etc.) of an actual patient, transmit pressure sensing information, or receive a valve (120) control command signal.
프로세서(130)는, 전자 장치의 전반적인 동작을 제어한다. 구체적으로, 프로세서(130)는 상술한 바와 메모리를 포함하는 전자 장치의 구성과 연결되며, 상술한 바와 같은 메모리에 저장된 적어도 하나의 인스트럭션을 실행함으로써, 전자 장치의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 특히, 프로세서(130)는 하나의 프로세서로 구현될 수 있을 뿐만 아니라 복수의 프로세서로 구현될 수 있다.The processor (130) controls the overall operation of the electronic device. Specifically, the processor (130) is connected to the configuration of the electronic device, including the memory as described above, and can control the overall operation of the electronic device by executing at least one instruction stored in the memory as described above. In particular, the processor (130) may be implemented as a single processor or as multiple processors.
프로세서(130)는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(130)는 CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), APU (Accelerated Processing Unit), MIC (Many Integrated Core), DSP (Digital Signal Processor), NPU (Neural Processing Unit), 하드웨어 가속기 또는 머신 러닝 가속기 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(130)는 전자 장치의 다른 구성요소 중 하나 또는 임의의 조합을 제어할 수 있으며, 통신에 관한 동작 또는 데이터 처리를 수행할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(130)는 메모리에 저장된 하나 이상의 프로그램 또는 명령어(instruction)을 실행할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(130)는 메모리에 저장된 하나 이상의 명령어를 실행함으로써, 본 개시의 일 실시 예에 따른 방법을 수행할 수 있다. The processor (130) may be implemented in various ways. For example, one or more processors (130) may include one or more of a Central Processing Unit (CPU), a Graphics Processing Unit (GPU), an Accelerated Processing Unit (APU), a Many Integrated Core (MIC), a Digital Signal Processor (DSP), a Neural Processing Unit (NPU), a hardware accelerator, or a machine learning accelerator. The one or more processors (130) may control one or any combination of other components of the electronic device, and may perform operations related to communication or data processing. The one or more processors (130) may execute one or more programs or instructions stored in a memory. For example, the one or more processors (130) may perform a method according to an embodiment of the present disclosure by executing one or more instructions stored in a memory.
본 개시의 일 실시 예에 따른 방법이 복수의 동작을 포함하는 경우, 복수의 동작은 하나의 프로세서(130)에 의해 수행될 수도 있고, 복수의 프로세서(130)에 의해 수행될 수도 있다. 예를 들어, 일 실시 예에 따른 방법에 의해 제 1 동작, 제 2 동작, 제 3 동작이 수행될 때, 제 1 동작, 제 2 동작, 및 제 3 동작 모두 제 1 프로세서에 의해 수행될 수도 있고, 제 1 동작 및 제 2 동작은 제 1 프로세서(예를 들어, 범용 프로세서)에 의해 수행되고 제 3 동작은 제 2 프로세서(예를 들어, 인공지능 전용 프로세서)에 의해 수행될 수도 있다. When a method according to an embodiment of the present disclosure includes a plurality of operations, the plurality of operations may be performed by one processor (130) or may be performed by a plurality of processors (130). For example, when a first operation, a second operation, and a third operation are performed by a method according to an embodiment, the first operation, the second operation, and the third operation may all be performed by the first processor, or the first operation and the second operation may be performed by the first processor (e.g., a general-purpose processor) and the third operation may be performed by the second processor (e.g., an artificial intelligence-only processor).
하나 이상의 프로세서(130)는 하나의 코어를 포함하는 단일 코어 프로세서(single core processor)로 구현될 수도 있고, 복수의 코어(예를 들어, 동종 멀티 코어 또는 이종 멀티 코어)를 포함하는 하나 이상의 멀티 코어 프로세서(multicore processor)로 구현될 수도 있다. 하나 이상의 프로세서(130)가 멀티 코어 프로세서로 구현되는 경우, 멀티 코어 프로세서에 포함된 복수의 코어 각각은 온 칩(On-chip) 메모리와 같은 프로세서 내부 메모리`를 포함할 수 있으며, 복수의 코어에 의해 공유되는 공통 캐시가 멀티 코어 프로세서(130)에 포함될 수 있다. 또한, 멀티 코어 프로세서(130)에 포함된 복수의 코어 각각(또는 복수의 코어 중 일부)은 독립적으로 본 개시의 일 실시 예에 따른 방법을 구현하기 위한 프로그램 명령을 판독하여 수행할 수도 있고, 복수의 코어 전체(또는 일부)가 연계되어 본 개시의 일 실시 예에 따른 방법을 구현하기 위한 프로그램 명령을 판독하여 수행할 수도 있다.One or more processors (130) may be implemented as a single core processor including one core, or may be implemented as one or more multicore processors including multiple cores (e.g., homogeneous multicores or heterogeneous multicores). When one or more processors (130) are implemented as a multicore processor, each of the multiple cores included in the multicore processor may include an internal processor memory, such as an on-chip memory, and a common cache shared by the multiple cores may be included in the multicore processor (130). In addition, each of the multiple cores (or some of the multiple cores) included in the multicore processor (130) may independently read and execute a program instruction for implementing a method according to an embodiment of the present disclosure, or all (or some) of the multiple cores may be linked to read and execute a program instruction for implementing a method according to an embodiment of the present disclosure.
본 개시의 일 실시 예에 따른 방법이 복수의 동작을 포함하는 경우, 복수의 동작은 멀티 코어 프로세서에 포함된 복수의 코어 중 하나의 코어에 의해 수행될 수도 있고, 복수의 코어에 의해 수행될 수도 있다. 예를 들어, 일 실시 예에 따른 방법에 의해 제 1 동작, 제 2 동작, 및 제 3 동작이 수행될 때, 제 1 동작, 제2 동작, 및 제3 동작 모두 멀티 코어 프로세서에 포함된 제 1 코어에 의해 수행될 수도 있고, 제 1 동작 및 제 2 동작은 멀티 코어 프로세서에 포함된 제 1 코어에 의해 수행되고 제 3 동작은 멀티 코어 프로세서에 포함된 제 2 코어에 의해 수행될 수도 있다. When a method according to an embodiment of the present disclosure includes a plurality of operations, the plurality of operations may be performed by one core among the plurality of cores included in a multi-core processor, or may be performed by the plurality of cores. For example, when a first operation, a second operation, and a third operation are performed by a method according to an embodiment, the first operation, the second operation, and the third operation may all be performed by a first core included in the multi-core processor, or the first operation and the second operation may be performed by a first core included in the multi-core processor, and the third operation may be performed by a second core included in the multi-core processor.
본 개시의 실시 예들에서, 프로세서(130)는 하나 이상의 프로세서(130) 및 기타 전자 부품들이 집적된 시스템 온 칩(SoC), 단일 코어 프로세서, 멀티 코어 프로세서, 또는 단일 코어 프로세서 또는 멀티 코어 프로세서에 포함된 코어를 의미할 수 있으며, 여기서 코어는 CPU, GPU, APU, MIC, DSP, NPU, 하드웨어 가속기 또는 기계 학습 가속기 등으로 구현될 수 있으나, 본 개시의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다.In embodiments of the present disclosure, the processor (130) may mean a system on a chip (SoC) in which one or more processors (130) and other electronic components are integrated, a single-core processor, a multi-core processor, or a core included in a single-core processor or a multi-core processor, wherein the core may be implemented as a CPU, a GPU, an APU, a MIC, a DSP, an NPU, a hardware accelerator, or a machine learning accelerator, but embodiments of the present disclosure are not limited thereto.
프로세서(130)는 압력 센서(110) 및 밸브(120)와 연결될 수 있다. 프로세서(130)는 압력 센서(110)를 통해 인공 혈관 출구 영역에서의 인공 혈액의 유동에 따른 압력 정보를 획득할 수 있고, 밸브(120)를 제어하여 인공 혈액의 유동을 제어함으로써 인공 혈관 출구 영역에서의 압력, 유량을 조절할 수 있다.The processor (130) can be connected to a pressure sensor (110) and a valve (120). The processor (130) can obtain pressure information according to the flow of artificial blood in the artificial blood vessel outlet region through the pressure sensor (110), and can control the pressure and flow rate in the artificial blood vessel outlet region by controlling the flow of artificial blood by controlling the valve (120).
보다 구체적인 프로세서(130)의 혈관 시뮬레이터 장치 구성 각각에 대한 제어 동작은 도 3 내지 6과 함께 설명한다.The control operation for each of the vascular simulator device configurations of the more specific processor (130) is described together with FIGS. 3 to 6.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 혈관 시뮬레이터의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for controlling a vascular simulator according to an embodiment of the present disclosure.
도 3을 참조하면, 프로세서(130)는 인공혈관 출구 영역에 대응되는 압력 센서(110)를 통해 인공혈액의 유동에 의한 인공혈관 출구 영역의 압력 센싱 정보를 획득할 수 있다(S310). Referring to FIG. 3, the processor (130) can obtain pressure sensing information of an artificial blood vessel outlet area due to the flow of artificial blood through a pressure sensor (110) corresponding to the artificial blood vessel outlet area (S310).
여기서, 프로세서(130)는 기 설정된 주기마다 압력 센싱 정보를 획득할 수 있고, 실시간으로 압력 센싱 정보를 획득할 수도 있다.Here, the processor (130) can obtain pressure sensing information at preset intervals and can also obtain pressure sensing information in real time.
프로세서(130)는 압력 센싱 정보에 기초하여 인공혈관 출구 영역에 대응되는 출구 압력을 식별할 수 있다(S320).The processor (130) can identify the outlet pressure corresponding to the artificial blood vessel outlet area based on the pressure sensing information (S320).
출구 압력이 기 설정된 조건에 매칭되지 않으면(S330-N), 프로세서(130)는 출구 압력이 기 설정된 조건에 매칭되도록 출구에 대응되는 밸브(120)를 제어할 수 있다(S340).If the outlet pressure does not match the preset condition (S330-N), the processor (130) can control the valve (120) corresponding to the outlet so that the outlet pressure matches the preset condition (S340).
구체적으로, 프로세서(130)는 출구 압력이 집중 매개변수 모델(Lumped Parameter Model)에 기초하여 산출된 출구 압력 조건에 매칭되도록 출구에 대응되는 밸브(120)를 제어할 수 있다.Specifically, the processor (130) can control the valve (120) corresponding to the outlet so that the outlet pressure matches the outlet pressure condition calculated based on the lumped parameter model.
집중 변수(또는 매개변수) 심혈관 모델은 심혈관계의 혈류역학을 설명하는 데 사용되는 0차원 수학적 모델이다. 물리적 의미(예: 혈류에 대한 저항)가 있는 일련의 매개변수가 주어지면 심혈관계 전체의 혈압 또는 유속의 변화에 대한 정보를 획득할 수 있다.Lumped-variable (or parametric) cardiovascular models are zero-dimensional mathematical models used to describe the hemodynamics of the cardiovascular system. Given a set of parameters with physical meaning (e.g., resistance to blood flow), they can provide information about changes in blood pressure or flow rate throughout the cardiovascular system.
집중 변수 모델은 질량과 운동량 보존 법칙을 따르는 상미분 방정식으로 구현될 수 있다. 집중 변수 모델은 전류가 혈류를 나타내고, 전압이 압력 차이를 나타내고, 전기 저항이 혈관 저항(혈관의 단면과 길이에 의해 결정됨)에 대응되고, 커패시턴스가 혈관 순응도(경벽 압력이 증가함에 따라 혈관이 팽창하고 부피를 증가시키는 능력)에 대응될 수 있다. 또한, 혈관 벽의 두 측면 사이의 압력 차이 및 인덕턴스는 혈액 관성에 대응될 수 있고, 밸브(120)는 다이오드로 모델링 될 수 있다.The lumped variable model can be implemented as ordinary differential equations that obey the laws of conservation of mass and momentum. In the lumped variable model, current can represent blood flow, voltage can represent pressure difference, electrical resistance can correspond to vascular resistance (determined by the cross-section and length of the blood vessel), and capacitance can correspond to vascular compliance (the ability of the blood vessel to dilate and increase in volume as transmural pressure increases). Additionally, the pressure difference and inductance between the two sides of the blood vessel wall can correspond to blood inertia, and the valve (120) can be modeled as a diode.
상술한 집중 변수 모델에 따른 조건 설정 외에도, 프로세서(130)는 통신 인터페이스를 통해 실제 환자의 혈관 정보를 수신하고, 수신된 혈관 정보에 대응되는 혈관 출구 압력에 대한 기 설정된 조건을 획득할 수 있다. 출구 압력이 기 설정된 조건에 매칭되지 않으면, 프로세서(130)는 출구 압력이 기 설정된 조건에 매칭되도록 출구에 대응되는 밸브(120)를 제어할 수 있다.In addition to setting conditions according to the aforementioned concentrated variable model, the processor (130) can receive blood vessel information of an actual patient via a communication interface and obtain preset conditions for blood vessel outlet pressure corresponding to the received blood vessel information. If the outlet pressure does not match the preset conditions, the processor (130) can control the valve (120) corresponding to the outlet so that the outlet pressure matches the preset conditions.
출구 압력이 기 설정된 값보다 작으면, 프로세서(130)는 출구 압력이 기 설정된 값까지 상승하도록 밸브(120)를 제어하고, 출구 압력이 기 설정된 값보다 크면, 프로세서(130)는 출구 압력이 기 설정된 값까지 하강하도록 밸브(120)를 제어할 수 있다.If the outlet pressure is lower than the preset value, the processor (130) can control the valve (120) to increase the outlet pressure to the preset value, and if the outlet pressure is higher than the preset value, the processor (130) can control the valve (120) to decrease the outlet pressure to the preset value.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 복수의 출구 영역 각각에 대응되는 복수의 압력 센서(110)의 센싱 정보에 기반한 혈관 시뮬레이터의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for controlling a vascular simulator based on sensing information of a plurality of pressure sensors (110) corresponding to each of a plurality of outlet regions according to one embodiment of the present disclosure.
도 4를 참조하면, 프로세서(130)는 복수의 인공혈관 출구 영역 각각에 대응되는 압력 센서(110)를 통해 복수의 출구 영역 각각의 압력 센싱 정보를 획득할 수 있다(S410).Referring to FIG. 4, the processor (130) can obtain pressure sensing information of each of the plurality of outlet regions through a pressure sensor (110) corresponding to each of the plurality of artificial blood vessel outlet regions (S410).
프로세서(130)는 복수의 압력 센싱 정보에 기초하여 인공혈관 출구 영역 각각에 대응되는 복수의 출구 압력을 식별할 수 있다(S420).The processor (130) can identify multiple outlet pressures corresponding to each artificial blood vessel outlet region based on multiple pressure sensing information (S420).
프로세서(130)는 복수의 출구 압력이 식별되면, 복수의 출구 압력이 기 설정된 조건에 매칭되는지 여부를 식별할 수 있다(S430).When multiple outlet pressures are identified, the processor (130) can identify whether the multiple outlet pressures match preset conditions (S430).
프로세서(130)는 복수의 출구 압력 중 기 설정된 조건에 매칭되지 않는 조정 대상 출구를 식별할 수 있다(S440).The processor (130) can identify an outlet to be adjusted that does not match a preset condition among multiple outlet pressures (S440).
여기서, 프로세서(130)는 통신 인터페이스를 통해 외부 기기, 사용자 단말 또는 서버로부터 실제 환자의 혈관 정보(예: 혈압 정보, 혈류 정보, 맥동 정보 등을 포함하는 정보)에 기초하여 기 설정된 조건을 식별할 수 있다. 프로세서(130)는, 기 설정된 주기마다 실제 환자의 혈관 정보를 수신하여 기 설정된 주기마다 실제 환자의 혈관 정보에 대응되는 기 설정된 조건을 업데이트할 수 있다.Here, the processor (130) can identify preset conditions based on actual patient vascular information (e.g., information including blood pressure information, blood flow information, pulse information, etc.) from an external device, user terminal, or server via a communication interface. The processor (130) can receive actual patient vascular information at preset intervals and update preset conditions corresponding to the actual patient vascular information at preset intervals.
복수의 출구 압력 중 실제 환자의 혈관 정보에 대응되는 기 설정된 조건에 매칭되지 않는 조정 대상 출구를 식별할 수 있다.Among multiple outlet pressures, an outlet to be adjusted that does not match the preset conditions corresponding to the actual patient's vascular information can be identified.
프로세서(130)는 조정 대상 출구 압력이 기 설정된 조건에 매칭되도록 조정 대상 출구에 대응되는 밸브(120)를 제어할 수 있다(S450).The processor (130) can control the valve (120) corresponding to the outlet to be adjusted so that the outlet pressure to be adjusted matches the preset conditions (S450).
프로세서(130)는 기 설정된 주기마다 복수의 밸브(120) 별로 조정 횟수 및 조정 정도를 식별할 수 있고, 조정 횟수가 제1 임계 값 이상이고, 압력 조정 정도가 제2 임계 값 이상인 밸브(120)의 디폴트 값(밸브의 기본 상태 값으로, 기 설정된 출구 압력에 대응되는 밸브의 기본 상태일 때의 밸브 조정 값(또는 제어 값)을 의미)을 변경할 수 있다. The processor (130) can identify the number of adjustments and the degree of adjustment for each of a plurality of valves (120) at each preset cycle, and can change the default value (a basic state value of the valve, meaning a valve adjustment value (or control value) when the valve is in the basic state corresponding to the preset outlet pressure) of the valve (120) in which the number of adjustments is equal to or greater than a first threshold value and the degree of pressure adjustment is equal to or greater than a second threshold value.
구체적으로, 복수의 밸브(120) 중 조정 횟수가 제1 임계 값 이상이고, 압력 조정 정도가 제2 임계 값 이상인 밸브(120)가 출구 압력을 상승시키는 방향으로 조정된 횟수가 출구 압력을 하강시키는 방향으로 조정된 횟수보다 많으면, 프로세서(130)는 해당 밸브(120)에 따른 출구 압력이 상승하도록 밸브(120)의 디폴트 값을 변경하고, 해당 디폴트 값에 대응되도록 밸브(120)의 기본 조정 상태를 변경할 수 있다.Specifically, if the number of adjustments among the plurality of valves (120) is greater than or equal to a first threshold value and the degree of pressure adjustment is greater than or equal to a second threshold value, and the number of adjustments in the direction of increasing the outlet pressure is greater than the number of adjustments in the direction of decreasing the outlet pressure, the processor (130) can change the default value of the valve (120) so that the outlet pressure according to the valve (120) increases, and change the basic adjustment state of the valve (120) to correspond to the default value.
복수의 밸브(120) 중 조정 횟수가 제1 임계 값 이상이고, 압력 조정 정도가 제2 임계 값 이상인 밸브(120)가 출구 압력을 상승시키는 방향으로 조정된 횟수가 출구 압력을 하강시키는 방향으로 조정된 횟수보다 적으면, 프로세서(130)는 해당 밸브(120)에 따른 출구 압력이 하강하도록 밸브(120)의 디폴트 값을 변경하고, 해당 디폴트 값에 대응되도록 밸브(120)의 기본 조정 상태를 변경할 수 있다.If the number of adjustments among the plurality of valves (120) is greater than or equal to a first threshold value and the degree of pressure adjustment is greater than or equal to a second threshold value, and the number of adjustments in the direction of increasing the outlet pressure is less than the number of adjustments in the direction of decreasing the outlet pressure, the processor (130) can change the default value of the valve (120) so that the outlet pressure according to the valve (120) decreases, and change the basic adjustment state of the valve (120) to correspond to the default value.
또한, 복수의 밸브(120) 중 조정 횟수가 제1 임계 값 이상이고, 압력 조정 정도가 제2 임계 값 이상인 밸브(120)가 출구 압력을 상승시키는 방향으로 조정된 횟수가 출구 압력을 하강시키는 방향으로 조정된 횟수와 같으면, 프로세서(130)는 해당 밸브(120)의 디폴트 값을 변경하지 않고 유지할 수 있다.In addition, if the number of adjustments among the plurality of valves (120) is greater than or equal to the first threshold value and the degree of pressure adjustment is greater than or equal to the second threshold value, and the number of adjustments in the direction of increasing the outlet pressure is equal to the number of adjustments in the direction of decreasing the outlet pressure, the processor (130) can maintain the default value of the corresponding valve (120) without changing it.
따라서, 실제 환자의 혈관과 흡사한 방향으로 혈관 시뮬레이터의 디폴트 압력, 유량 값을 자동으로 캘리브레이션하여 실전과 같은 의료 시묠레이션이 가능하도록 하는 효과가 있다.Therefore, it has the effect of automatically calibrating the default pressure and flow values of the vascular simulator in a direction similar to that of an actual patient's blood vessels, thereby enabling realistic medical simulation.
상술한 바와 같이 프로세서(130)가 복수의 압력 센서(110)의 센싱 정보에 따라 복수의 밸브(120)를 제어하는 동작은 인공지능 모델을 이용하여 구현될 수도 있다.As described above, the operation of the processor (130) controlling the plurality of valves (120) according to sensing information of the plurality of pressure sensors (110) may be implemented using an artificial intelligence model.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 혈관 시뮬레이션 모델에 기초하여 압력 센싱 정보에 따른 밸브(120)를 제어하는 동작을 도시한 흐름도이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation of controlling a valve (120) according to pressure sensing information based on a blood vessel simulation model according to one embodiment of the present disclosure.
도 5를 참조하면, 프로세서(130)는 복수의 인공혈관 출구 영역 각각에 대응되는 압력 센서(110)를 통해 복수의 출구 영역 각각의 압력 센싱 정보를 획득할 수 있다(S510).Referring to FIG. 5, the processor (130) can obtain pressure sensing information of each of the plurality of outlet regions through a pressure sensor (110) corresponding to each of the plurality of artificial blood vessel outlet regions (S510).
프로세서(130)는 복수의 출구 영역 각각의 압력 센싱 정보를 혈관 시뮬레이션 모델에 입력하여 출력된 값에 기초하여 복수의 출구 압력 중 기 설정된 조건에 매칭되지 않는 조정 대상 출구를 식별할 수 있다(S520).The processor (130) inputs pressure sensing information of each of a plurality of outlet areas into a blood vessel simulation model and can identify an outlet to be adjusted that does not match a preset condition among a plurality of outlet pressures based on the output value (S520).
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 혈관 시뮬레이션 모델을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a drawing for explaining a blood vessel simulation model according to one embodiment of the present disclosure.
도 6을 참조하면, 프로세서(130)는 압력 센싱 정보(61)를 혈관 시뮬레이션 모델(예: 인공지능 모델, 신경망 모델 등)(600)에 입력하여 기 설정된 조건에 매칭되지 않는 조정 대상 출구 정보(62)를 획득할 수 있다.Referring to FIG. 6, the processor (130) can input pressure sensing information (61) into a blood vessel simulation model (e.g., artificial intelligence model, neural network model, etc.) (600) to obtain information (62) on an outlet to be adjusted that does not match a preset condition.
프로세서(130)는 조정 대상 출구 압력이 기 설정된 조건에 매칭되도록 조정 대상 출구에 대응되는 밸브(120)를 제어할 수 있다(S530).The processor (130) can control the valve (120) corresponding to the outlet to be adjusted so that the outlet pressure to be adjusted matches the preset conditions (S530).
프로세서(130)는 인공혈관의 출구 영역에 대한 출구 압력 정보가 사용자 단말을 통해 디스플레이되도록 식별된 출구 압력에 대한 정보를 통신 인터페이스를 통해 사용자 단말로 전송할 수 있다.The processor (130) can transmit information about the identified outlet pressure to the user terminal through a communication interface so that the outlet pressure information for the outlet area of the artificial blood vessel is displayed through the user terminal.
사용자 단말 장치는 예를 들어, 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet Personal Computer), 랩탑 PC(laptop Personal Computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 모바일 기기, 웨어러블 장치(wearable device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나 이에 국한되는 것은 아니다.The user terminal device may include, but is not limited to, at least one of a smartphone, a tablet personal computer, a laptop personal computer, a netbook computer, a mobile device, and a wearable device.
사용자 단말은 혈관 시뮬레이터로부터 수신된 출구 압력 정보를 디스플레이를 통해 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다.The user terminal can provide the outlet pressure information received from the vascular simulator to the user by outputting it through a display.
일 실시 예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품(예: 다운로더블 앱(downloadable app))의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.According to one embodiment, the method according to the various embodiments disclosed in the present document may be provided as included in a computer program product. The computer program product may be traded as a product between a seller and a buyer. The computer program product may be distributed in the form of a machine-readable storage medium (e.g., compact disc read only memory (CD-ROM)), or may be distributed online (e.g., downloaded or uploaded) via an application store (e.g., Play Store™) or directly between two user devices (e.g., smartphones). In the case of online distribution, at least a portion of the computer program product (e.g., a downloadable app) may be temporarily stored or temporarily generated in a machine-readable storage medium, such as the memory of a manufacturer's server, an application store's server, or an intermediary server.
이상에서는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 개시에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.Although the preferred embodiments of the present disclosure have been illustrated and described above, the present disclosure is not limited to the specific embodiments described above, and various modifications may be made by a person having ordinary skill in the art to which the present disclosure pertains without departing from the gist of the present disclosure as claimed in the claims, and such modifications should not be understood individually from the technical idea or prospect of the present disclosure.
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