Development of Varicose Vein simulated Blood Flow System for Treatment Efficacy Evaluation

최근에 고강도 집속 초음파(High Intensity Focused Ultrasound, HIFU)를 이용한 하지정맥류의 치료는 기존의 레이저와 약물 치료에 비해 비침습적이고 치료의 부작용이 적어 관심이 증가하고 있는 추세이다. 이에 본 연구에서는 초음파를 이용한 하지정맥류 치료의 기초 연구를 위해 혈류를 고려한 인체 등가모델을 제작하였다. 순환체는 IEC60601에서 지정한 혈액 유사물질인 10% 글리세롤 수용액에 산란체를 첨가한 용액을 사용하였으며 수중 DC 모터를 이용하여 속도를 제어하였다. 속도 제어는 수중 DC 모터의 정격전압인 9 V를 펄스폭 변조(pulse width modulation, PWM) 제어를 통해 5단계 속도제어가 가능하도록 설정하여 실제 환자의 하지정맥류 질환 정도에 따른 다양한 혈류 속도를 모사하고자 하였다. PWM 신호는 10% 간격으로 60%부터 100%까지 변화가 가능하도록 하였고, 제작한 하드웨어의 스위치를 통해 사용자가 실시간으로 PWM의 듀티비를 조절하여 속도제어가 가능하도록 설계하였다. 또한, 유량 센서를 이용하여 흐르는 유체에 따른 신호를 수신하여 평균 유속을 측정하고 C# 프로그램을 사용하여 제작한 프로그램을 통해 실시간 속도 모니터링이 가능하도록 구성하였다. 인체 등가모델로는 연부조직과 음향학적 특성이 유사한 글리세롤 기반 조직 유사 팬텀에 혈관과 유사한 음향학적 특징을 갖는 폴리오레핀(polyorefin) 튜브를 매식하여 사용하였다. 하지정맥류 치료에 따른 혈관 수축을 모사하기 위하여 폴리오레핀 튜브의 내경을 0.4 mm 간격으로 수축하고, 수축에 의한 혈류 속도변화를 평가하기 위해 5 MHz의 중심 주파수를 가지는 도플러 센서를 사용하여 도플러 편향 신호를 수신 후 LabView 2016 프로그램으로 FFT 처리를 수행하였다. 제작된 혈류를 고려한 인체 등가모델 시스템을 이용하여 초음파 하지정맥류 치료에서 도플러 신호 변화를 관찰하는 모니터링 기법이 유용할 것이라는 것을 확인했고, 제시된 시스템이 하지정맥류 치료 연구에 있어 실제 임상과 비교하여 유사한 환경을 구축하는 데에 도움이 될 것으로 판단된다.