KR101418405B1 - 고배율 표면 이미지에 광음향 단층 이미지를 포함하는 증강 현실 이미지를 중첩시켜 출력하는 수술용 현미경 시스템 및 그를 위한 증강 현실 이미지 제공 장치 - Google Patents

고배율 표면 이미지에 광음향 단층 이미지를 포함하는 증강 현실 이미지를 중첩시켜 출력하는 수술용 현미경 시스템 및 그를 위한 증강 현실 이미지 제공 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르는 고배율 표면 이미지에 광음향 단층 이미지를 포함하는 증강 현실 이미지를 중첩시켜 출력하는 수술용 현미경 시스템은, 대상물에 광을 조사하고 그 대상물에 의해 반사된 광을 입사받아 확대하여 대상물에 대한 고배율 표면 이미지를 생성하여 출력하는 수술용 현미경 장치; 펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파를 생성하여 출력하며, 광음향 신호를 제공받아 광음향 단층 이미지 정보를 생성하는 PAT/PAM 장치; 수술용 현미경 장치의 대물렌즈와 대상물 사이에 위치하며, 상기 수술용 현미경 장치로부터의 광을 통과시켜 상기 대상물로 전달하고, 상기 대상물에 의해 반사된 광을 통과시켜 상기 수술용 현미경 장치로 제공하며, 상기 펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파를 상기 대상물로 전달하고, 상기 대상물에 입사된 펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파에 의해 생성되는 광음향 신호를 획득하여 상기 PAT/PAM 장치로 제공하는 PAT/PAM 스캐너부; 및 상기 수술용 현미경 장치의 대물렌즈와 대상물 사이에 위치하며, 상기 수술용 현미경 장치로부터의 광을 통과시켜 상기 대상물로 전달하고, 상기 대상물에 의해 반사된 광을 통과시켜 상기 수술용 현미경 장치로 제공하며, 상기 광음향 단층 이미지 정보에 따른 빔을 생성하여 상기 수술용 현미경 장치의 광 입사면으로 제공하는 디스플레이부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고배율 표면 이미지에 광음향 단층 이미지를 포함하는 증강 현실 이미지를 중첩시켜 출력하는 수술용 현미경 시스템 및 그를 위한 증강 현실 이미지 제공 장치{medical microscope system of overlapping and outputting high magnification surface image and augmented reality image having photoacoustic tomography Image and apparatus of providing augmented reality image therefor}
본 발명은 수술용 현미경 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고배율 표면 이미지에 광음향 단층 이미지를 포함하는 증강 현실 이미지를 중첩시켜 출력하는 수술용 현미경 시스템 및 그를 위한 증강 현실 이미지 제공 장치에 관한 것이다.
일반적으로 수술용 현미경은 도 1에 도시한 바와 같이 전원에 의해 광을 조사하는 광원(3)과, 상기 광원(3)의 광을 생체로 조사되도록 연결해주는 광케이블(4)과, 상기 생체에 의해 반사된 광을 확대하여 확대된 생체 이미지를 생성하는 대물렌즈(5)와, 상기 확대된 생체 이미지를 육안으로 확인하도록 한 접안렌즈(6)로 구성된다.
이러한 수술용 현미경은 광원(3)이 광케이블(4)을 따라 생체에 광을 제공하고, 그 생체에 의해 반사된 광을 대물렌즈(5)가 확대하여 접안렌즈(6)를 통해 출력하며, 시술자는 상기 접안렌즈(6)를 통해 출력되는 이미지를 토대로 생체를 관찰 및 수술한다.
상기한 수술용 현미경에 의해 획득된 이미지에는, 생체의 여러 층에서 발생하는 명암이 존재하며, 그 명암은 생체 조직을 용이하게 구분할 수 없게 하는 원인이 되었다.
이에 종래에는 수술용 현미경에 의해 획득된 이미지에 대해 다양한 부가정보참조 이미지를 제공하여 시술자가 생체 조직을 용이하게 파악할 수 있게 하는 기술의 개발이 절실하게 요망되었다.
한국 특허출원 제10-2002-0054455호
본 발명은 수술용 현미경에 의해 획득된 고배율 표면 이미지내에 PAT/PAM 장치로부터의 광음향 단층 이미지를 포함하는 증강 현실 이미지를 중첩시켜 출력하여, 시술자가 시술중에 시선의 이동없이 현미경의 접안렌즈를 통해 고배율 표면 이미지 및 광음향 단층 이미지를 동시에 실시간으로 제공받을 수 있게 하는, 고배율 표면 이미지에 광음향 단층 이미지를 포함하는 증강 현실 이미지를 중첩시켜 출력하는 수술용 현미경 시스템 및 그를 위한 증강 현실 이미지 제공 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한 본 발명의 다른 목적은 증강 현실 이미지에 수술에 필요한 정보를 포함시켜, 시술자가 시술중에 시선의 이동없이 현미경의 접안렌즈를 통해 고배율 표면 이미지 및 광음향 단층 이미지는 물론이고 수술에 필요한 정보들까지 제공받을 수 있게 하는, 고배율 표면 이미지에 광음향 단층 이미지를 포함하는 증강 현실 이미지를 중첩시켜 출력하는 수술용 현미경 시스템 및 그를 위한 증강 현실 이미지 제공 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 고배율 표면 이미지에 광음향 단층 이미지를 포함하는 증강 현실 이미지를 중첩시켜 출력하는 수술용 현미경 시스템은, 대상물에 광을 조사하고 그 대상물에 의해 반사된 광을 입사받아 확대하여 대상물에 대한 고배율 표면 이미지를 생성하여 출력하는 수술용 현미경 장치; 펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파를 생성하여 출력하며, 광음향 신호를 제공받아 광음향 단층 이미지 정보를 생성하는 PAT/PAM 장치; 수술용 현미경 장치의 대물렌즈와 대상물 사이에 위치하며, 상기 수술용 현미경 장치로부터의 광을 통과시켜 상기 대상물로 전달하고, 상기 대상물에 의해 반사된 광을 통과시켜 상기 수술용 현미경 장치로 제공하며, 상기 펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파를 상기 대상물로 전달하고, 상기 대상물에 입사된 펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파에 의해 생성되는 광음향 신호를 획득하여 상기 PAT/PAM 장치로 제공하는 PAT/PAM 스캐너부; 및 상기 수술용 현미경 장치의 대물렌즈와 대상물 사이에 위치하며, 상기 수술용 현미경 장치로부터의 광을 통과시켜 상기 대상물로 전달하고, 상기 대상물에 의해 반사된 광을 통과시켜 상기 수술용 현미경 장치로 제공하며, 상기 광음향 단층 이미지 정보에 따른 빔을 생성하여 상기 수술용 현미경 장치의 광 입사면으로 제공하는 디스플레이부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 본 발명은 수술용 현미경에 의해 획득된 고배율 표면 이미지내에 PAT/PAM 장치로부터의 광음향 단층 이미지를 포함하는 증강 현실 이미지를 중첩시켜 출력하여, 시술자가 시술중에 시선의 이동없이 현미경의 접안렌즈를 통해 고배율 표면 이미지 및 광음향 단층 이미지를 동시에 실시간으로 제공받을 수 있게 하여 시술자의 편이를 도모할 수 있는 효과가 있다.
즉, 시술자는 수술용 현미경의 접안렌즈를 통해 고배율 표면 이미지와 PAT/PAM을 통한 혈관 분포 이미지 또는 외부 조영제를 통한 특정 물질의 고해상도 이미지를 비침습적이며 실시간으로 동시에 볼 수 있게 된다.
이에 본 발명은 혈관이나 뇌혈관 수술 등을 시술하는 시술자의 편이를 도모할 수 있다.
또한 본 발명은 증강 현실 이미지에 수술에 필요한 정보를 포함시켜, 시술자가 시술중에 시선의 이동없이 현미경의 접안렌즈를 통해 고배율 표면 이미지 및 광음향 단층 이미지는 물론이고 수술에 필요한 정보들까지도 제공받을 수 있게 하여, 시술자의 편이를 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 수술용 현미경의 개략적인 구조도.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 고배율 표면 이미지에 광음향 단층 이미지를 포함하는 증강 현실 이미지를 중첩시켜 출력하는 수술용 현미경 시스템의 구조도.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 처리 절차도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 고배율 표면 이미지에 광음향 단층 이미지를 중첩시켜 표시한 예를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 고배율 표면 이미지에 광음향 단층 이미지를 포함하는 증강 현실 이미지를 중첩시켜 출력하는 수술용 현미경 시스템의 구조도.
본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 설명에 앞서 PAT/PAM 장치에 대해 설명한다.
일반적으로 PAT/PAM 장치는 광의 흡수체들의 분포를 맵핑함으로써 미세혈관 이미징 및 혈중 산소 포화농도 등의 이미징이 가능하며, 이를 위해 펄스 레이저(Pulsed Laser)를 요구한다.
좀 더 설명하면, 상기 PAT/PAM 장치는 펄스 레이저를 생체에 입사했을 때에, 그 생체 내의 흡수체가 상기 펄스 레이저를 흡수하고, 그 흡수한 에너지가 열로, 다시 그 열이 다시 압력으로 변환될 때에 발생되는 광음향 신호를 트랜스듀서로 획득하여 이미징한다.
즉, PAT/PAM 장치는 광학 영상법과 초음파 영상법을 결합한 기술로써, 비침습성, 저렴함, 휴대성, 우수한 명암대조비 및 우수한 공간분해능을 두루 갖추고 있기에 차세대 고분해능 의료영상 기술로 많은 관심을 받고 있다.
그에 대한 응용으로는, 혈관 분포 및 산호 포화 농도 정보를 획득하여 조기 암진단 연구가 진행중이며, 안구내 혈관 분포 이미지까지 획득이 가능하여, 다양한 안구내 정보 획득에 관한 연구도 진행중이다.
또한 상기 PAT/PAM 장치는 혈색소, 멜라닌, DNA, 유기염료 및 색채를 띤 생성물을 방출하도록 조작된 유전자와 같은 외부 조영제들 덕분에, 다른 기술에서는 주변과 혼돈되어 판별이 쉽지 않았던 림프절과 같은 조직들도 이미징할 수 있다.
이에 본 발명은 수술용 현미경에 의해 획득된 고배율 표면 이미지내에 PAT/PAM 장치로부터의 광음향 단층 이미지를 포함하는 증강 현실 이미지를 중첩시켜 출력하여, 시술자가 시술중에 시선의 이동없이 현미경의 접안렌즈를 통해 고배율 표면 이미지 및 광음향 단층 이미지를 동시에 실시간으로 제공받을 수 있게 하여 시술자의 편이를 도모한다.
즉, 시술자는 수술용 현미경의 접안렌즈를 통해 고배율 표면 이미지와 PAT/PAM을 통해 획득한 혈관 분포 이미지 또는 외부 조영제를 통한 특정 물질의 고해상도 이미지를 비침습적이며 실시간으로 볼 수 있게 된다.
이에 본 발명은 혈관이나 뇌혈관 수술 등을 시술하는 시술자의 편이를 도모할 수 있다.
또한 본 발명은 증강 현실 이미지에 수술에 필요한 정보를 포함시켜, 시술자가 시술중에 시선의 이동없이 현미경의 접안렌즈를 통해 고배율 표면 이미지 및 광음향 단층 이미지는 물론이고 수술에 필요한 정보들까지도 제공받을 수 있게 하여, 시술자의 편이를 도모한다.
<제1실시예>
상기한 본 발명의 제1실시예에 따르는 고배율 표면 이미지에 광음향 단층 이미지를 포함하는 증강 현실 이미지를 중첩시켜 출력하는 수술용 현미경 시스템의 구조를 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
상기 수술용 현미경 시스템은 수술용 현미경 장치(100)와 PAT/PAM 장치(200)와 PAT/PAM 스캐닝부(300)와 디스플레이부(320)와 컴퓨팅 장치(400)로 구성된다.
상기 수술용 현미경 장치(100)는 광원과 광케이블, 접안렌즈, 대물렌즈 등으로 구성되며, 대상물(500)에 광을 조사하고, 대상물(500)에 의해 반사된 광을 확대하여 접안렌즈를 통해 출력한다.
상기 PAT/PAM 장치(200)는 광대역 파장 펄스 레이저를 생성하여 PAT/PAM 스캐닝부(300)에 제공함과 아울러, 상기 PAT/PAM 스캐닝부(300)가 제공하는 광음향 신호를 처리하여 광음향 단층 이미지 정보를 생성하여 컴퓨팅 장치(400)로 제공한다.
상기 PAT/PAM 스캐닝부(300)는 수술용 현미경 장치(100)로부터의 광은 대상물(500)에 제공되어 반사되어 다시 수술용 현미경 장치(100)로 전달되도록 통과시키고, 상기 PAT/PAM 장치(200)로부터의 광대역 파장 펄스 레이저는 2차원 또는 3차원 촬상을 위해 광경로를 변경하면서 대상물(500)에 제공하며, 그 대상물(500)에 의해 발생되는 광음향 정보를 수신하여 상기 PAT/PAM 장치(200)로 제공한다.
상기 PAT/PAM 스캐닝부(300)는 다이크로닉 미러(dicronic mirror)(310), 갈바노메터 스캐너(galvano scnner)(302), 오브젝티브 렌즈(objective lens)(308)와 초음파 트랜스듀서(ultrasonic transducer)(312)로 구성된다.
상기 다이크로닉 미러(310)는 특정 파장의 광에 대해서만 반사하는 소재로서, 대상물(500)과 수술용 현미경 장치(100)의 대물렌즈 사이에 위치하여, 수술용 현미경 장치(100)로부터의 광을 대상물(500)로 전달함과 아울러 대상물(500)에 의해 반사된 광은 수술용 현미경 장치(100)로 제공하며, 수술용 현미경 장치(100)로부터의 광 입사각과는 다른 입사각, 예를들어 90도로 제공되는 갈바노메터 스캐너(302)로부터의 광대역 파장 펄스 레이저는 반사시켜 대상물(500)로 제공한다.
또한 상기한 다이크로닉 미러(310) 대신 빔 스플리터 등이 사용될 수 있다.
상기 갈바노메터 스캐너(302)는 PAT/PAM 장치(200)로부터의 광대역 파장 펄스 레이저를 2차원 또는 3차원 이미지 획득을 위해 광경로를 X-Y 방향으로 변경하여 상기 다이크로닉 미러(310)로 제공한다.
또한 상기 갈바노메터 스캐너(302) 대신 회전다면경(polygon) 및 MEMS(microelectromechanical system) 등이 사용될 수 있다.
상기 오브젝티브 렌즈(308)는 상기 갈바노메터 스캐너(302)로부터의 광대역 파장 펄스 레이저를 대상물(500)에 포커싱한다.
상기 초음파 트랜스듀서(312)는 대상물(500)이 상기 광대역 파장 펄스 레이저를 흡수하고, 그 흡수한 에너지가 열로, 그 열이 다시 압력으로 변환될 때에 발생되는 광음향 신호를 획득하여 상기 PAT/PAM 장치(200)로 제공한다.
상기 컴퓨팅 장치(400)는 상기 PAT/PAM 장치(200)가 제공하는 광음향 단층 이미지 정보와 조작자에 의해 입력된 수술 관련 정보에 대한 이미지 정보를 중첩시킨 증강 현실 이미지 정보를 생성하고, 이 증강 현실 이미지 정보를 디스플레이부(320)로 제공한다.
상기 디스플레이부(320)는, 수술용 현미경 장치(100)로부터의 광은 대상물(500)에 제공되어 반사되어 다시 수술용 현미경 장치(100)로 전달되도록 통과시킴과 아울러, 상기 증강 현실 이미지 정보는 빔으로 변환하여 수술용 현미경 장치(100)의 광 입사경로로 중첩시켜 입사시킨다.
상기한 디스플레이부(320)는 빔 프로젝터(322)와 빔 스플리터(beam splitter)(324)로 구성된다.
상기 빔 프로젝터(322)는 상기 컴퓨팅 장치(400)로부터의 증강 현실 이미지 정보를 빔으로 변환하여 출사한다.
상기 빔 스플리터(324)는 상기 수술용 현미경 장치(100)의 광 출사 및 입사면의 일부 영역에 위치하여, 입사된 광을 특정 비율로 나누어 일부는 통과시키고 일부는 반사시키는 것으로, 상기 증강 현실 이미지 정보에 따른 빔을 제공받아 그 빔 중 일부를 상기 수술용 현미경 장치(100)의 광 입사경로로 제공한다.
이에따라 수술용 현미경 장치(100)의 접안 렌즈를 통해 출력되는 이미지는 수술용 현미경 장치(100)에 의해 획득된 고배율 표면 이미지와 상기 PAT/PAM 장치(200) 및 컴퓨팅 장치(400)로부터의 증강 현실 이미지를 포함하게 된다.
상기 컴퓨팅 장치(400)의 동작을 도 3의 흐름도를 참조하여 좀 더 설명한다.
상기 컴퓨팅 장치(400)는 PAT/PAM 장치(200)로부터 광음향 단층 이미지 정보가 수신됨과 아울러 조작자에 의해 수술 관련 정보가 입력되면(700,702단계), 광음향 단층 이미지 정보와 수술 관련 정보를 결합하여 증강 현실 이미지 정보를 생성하고, 이 생성된 증강 현실 이미지 정보를 디스플레이부(320)의 빔 프로젝터(322)로 제공한다(704단계). 이로서 수술용 현미경 장치(100)의 접안 렌즈로는 고배율 표면 이미지와 광음향 단층 이미지 정보 및 수술 관련 정보에 따른 증강 현실 이미지가 동시에 출력된다.
상기한 바와 달리 PAT/PAM 장치(200)로부터 광음향 단층 이미지 정보가 수신되는 상태에서 조작자에 의해 수술 관련 정보가 입력되지 않으면(700,702단계), 광음향 단층 이미지 정보에 따르는 증강 현실 이미지 정보를 생성하고, 이 생성된 증강 현실 이미지 정보를 디스플레이부(320)의 빔 프로젝터(322)로 제공한다(706단계). 이로서 수술용 현미경 장치(100)의 접안 렌즈로는 고배율 표면 이미지와 광음향 단층 이미지 정보에 따른 증강 현실 이미지가 동시에 출력된다.
상기한 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 수술용 현미경 시스템의 수술용 현미경 장치(100)로 출력되는 이미지를 예시한 것이 도 4이다.
상기 도 4는 머리카락 4가닥(H1~H4)과 주사 바늘(N)을 배치한 팬텀을 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수술용 현미경 시스템으로 이미징한 것으로, 수술용 현미경 장치(100)의 접안렌즈로는 머리카락 4가닥(H1~H4)과 주사 바늘(N)이 고배율로 확대된 고배율 표면 이미지와 2차원 광음향 단층 이미지가 함께 표시된다.
상기 고배율 표면 이미지에는 주사기와 머리카락 사이의 높이 차이가 없는 것으로 나타나나, 2차원 광음향 단층 이미지에는 주사기와 머리카락의 높이 차이가 나타나게 표시된다. 상기 2차원 광음향 단층 이미지에는 도 5에 도시한 바와 같이 머리카락 4가닥(H1~H4)과 주사 바늘(N) 사이의 높이 차이가 명확하게 드러난다.
상기한 본 발명의 바람직한 제1실시예에서는 PAT/PAM 장치로부터의 광음향 단층 이미지 정보를 컴퓨팅 장치를 통해 빔 프로젝터에 제공하는 것만을 예시하였으나, 상기 PAT/PAM 장치로부터의 광음향 단층 이미지 정보를 빔 프로젝터로 직접 제공할 수도 있다.
또한 상기한 본 발명의 바람직한 제1실시예에서는 빔 프로젝터로부터의 빔을 수술용 현미경 장치의 광 입사면의 일부영역으로 제공하도록 구성되어 있으며, 그 영역의 크기 및 위치는 시술자의 편이를 도모하기 위해 변경될 수 있음은 본 발명에 의해 자명하다.
또한 상기한 본 발명의 바람직한 제1실시예에서는 수술용 현미경 장치와 PAT/PAM 장치와 PAT/PAM 스캐닝부와 디스플레이부와 컴퓨팅 장치가 결합되어 수술용 현미경 시스템을 구성한 것만을 예시하였으나, 상기 수술용 현미경 시스템은 기존의 수술용 현미경 장치에 PAT/PAM 장치와 PAT/PAM 스캐닝부와 디스플레이부와 컴퓨팅 장치를 결합하여 구성될 수도 있다. 이는 기존에 구비된 수술용 현미경 장치를 교체하지 않으면서도 본 발명에 따른 증강 현실 이미징을 제공받을 수 있게 한다. 상기 PAT/PAM 장치와 PAT/PAM 스캐닝부와 디스플레이부와 컴퓨팅 장치는 증강 현실 이미지 제공 장치로 명명한다.
또한 상기한 본 발명의 제1실시예에서는 광대역 파장 펄스 레이저를 이용하는 것만을 예시하였으나 펄스 레이저, 연속파 레이저(CW laser) 또는 펄스 마이크로파를 이용할 수도 있으며, 이는 본 발명에 의해 자명하다. 여기서, 상기 펄스 마이크로파는 1GHz에서 30GHz까지의 주파수를 가지는 전자기파이다.
또한 상기한 본 발명의 제1실시예에서는 2차원 광음향 단층 이미지를 고배율 표면 이미지에 중첩하여 표시하는 것만을 예시하였으나, PAT/PAM 장치를 통해 획득될 수 있는 3차원 광음향 이미지 또는 MAP(maximum amplitude projection) 이미지를 고배율 표면 이미지에 중첩하여 표시할 수도 있으며, 이는 본 발명에 의해 자명하다.
또한 상기한 본 발명의 바람직한 제1실시예에서는 광음향 신호 획득장치로서 젤이나 물 등과 같은 매개체를 통해 피부와 접촉하여 광음향 신호를 획득하는 접촉식 장치로서 초음파 트랜스듀서만을 개시하였으나, 피부와 비접촉하여 광음향 신호를 획득하는 광학적인 방식의 광음향 신호 획득장치가 채용될 수도 있으며, 이는 본 발명에 의해 자명하다.
<제2실시예>
본 발명의 바람직한 제2실시예에 따르는 고배율 표면 이미지에 광음향 단층 이미지를 포함하는 증강 현실 이미지를 중첩시켜 출력하는 수술용 현미경 시스템의 구조를 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
상기 수술용 현미경 시스템은 수술용 현미경 장치(900)와 PAT/PAM 장치(200)와 PAT/PAM 스캐닝부(300)와 디스플레이부(800)와 컴퓨팅 장치(400)로 구성된다. 상기 PAT/PAM 장치(200)와 PAT/PAM 스캐닝부(300)와 컴퓨팅 장치(400)의 구성 및 동작은 제1실시예와 동일하므로 그 상세한 설명은 생략한다.
상기 수술용 현미경 장치(900)는 접안렌즈(902)와 대물렌즈(904)를 구비하는 일반적인 현미경 구조를 가지나, 다만 상기 접안렌즈(902)의 상면 중 일부영역에 디스플레이 장치(800)를 내장한다. 여기서, 상기 접안렌즈(902)의 상면은 사용자의 눈과 맞닿아 사용자에게 이미지를 출력하는 면을 일컫는다.
상기 디스플레이 장치(800)는 소형 디스플레이 모듈(802)로 구성되며, 상기 소형 디스플레이 모듈(802)은 수술용 현미경 장치(900)의 접안렌즈(902)의 상면 중 미리 정해진 일부영역에 위치하여 컴퓨팅 장치(400)로부터 증강 현실 이미지 정보를 제공받아 표시한다.
이로서, 상기 수술용 현미경 장치(900)는 접안렌즈(902) 및 대물렌즈(904)에 의해 획득된 고배율 표면 이미지와 상기 소형 디스플레이 모듈(802)을 통해 표시되는 정보를 동시에 출력할 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 소형 디스플레이 모듈(802)이 상기 컴퓨팅 장치(400)로부터 제공되는 증강 현실 이미지 정보를 표시하는 것만을 개시하였으나, 상기 컴퓨팅 장치(400)가 아닌 PAT/PAM 장치(200)로부터 광음향 단층 이미지 정보를 직접 제공받아 표시할 수도 있으며, 이는 본 발명에 의해 자명하다.
또한 상기 소형 디스플레이 모듈(802)의 설치위치는 가능한 사용자의 가시영역내이면서도 상기 접안렌즈(902)를 통해 출력되는 고배율 표면 이미지를 충분히 관찰할 수 있을 정도의 위치로 선택될 수 있으며, 이는 본 발명에 의해 자명하다.
100, 900 : 수술용 현미경 장치
200 : PAT/PAM 장치
300 : PAT/PAM 스캐닝부
320, 800 : 디스플레이부
400 : 컴퓨팅 장치

Claims (12)

  1. 수술용 현미경 장치를 위한 증강 현실 이미지 제공 장치에 있어서,
    펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파를 생성하여 출력하며, 광음향 신호를 제공받아 광음향 단층 이미지 정보를 생성하는 PAT/PAM 장치;
    수술용 현미경 장치의 대물렌즈와 대상물 사이에 위치하며,
    상기 수술용 현미경 장치로부터의 광을 통과시켜 상기 대상물로 전달하고, 상기 대상물에 의해 반사된 광을 통과시켜 상기 수술용 현미경 장치로 제공하며,
    상기 펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파를 상기 대상물로 전달하고,
    상기 대상물에 입사된 펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파에 의해 생성되는 광음향 신호를 획득하여 상기 PAT/PAM 장치로 제공하는 PAT/PAM 스캐너부;
    상기 수술용 현미경 장치의 대물렌즈와 대상물 사이에 위치하며,
    상기 수술용 현미경 장치로부터의 광을 통과시켜 상기 대상물로 전달하고, 상기 대상물에 의해 반사된 광을 통과시켜 상기 수술용 현미경 장치로 제공하며,
    상기 광음향 단층 이미지 정보에 따른 빔을 생성하여 상기 수술용 현미경 장치의 광 입사면으로 제공하는 디스플레이부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 현미경 장치를 위한 증강 현실 이미지 제공 장치.
  2. 수술용 현미경 장치를 위한 증강 현실 이미지 제공 장치에 있어서,
    펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파를 생성하여 출력하며, 광음향 신호를 제공받아 광음향 단층 이미지 정보를 생성하는 PAT/PAM 장치;
    수술용 현미경 장치의 대물렌즈와 대상물 사이에 위치하며,
    상기 수술용 현미경 장치로부터의 광을 통과시켜 상기 대상물로 전달하고, 상기 대상물에 의해 반사된 광을 통과시켜 상기 수술용 현미경 장치로 제공하며,
    상기 펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파를 상기 대상물로 전달하고,
    상기 대상물에 입사된 펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파에 의해 생성되는 광음향 신호를 획득하여 상기 PAT/PAM 장치로 제공하는 PAT/PAM 스캐너부;
    상기 광음향 단층 이미지 정보를 제공받아, 그 광음향 단층 이미지 정보를 포함하는 증강 현실 이미지 정보를 생성하여 출력하는 컴퓨팅 장치; 및
    상기 수술용 현미경 장치의 대물렌즈와 대상물 사이에 위치하며,
    상기 수술용 현미경 장치로부터의 광을 통과시켜 상기 대상물로 전달하고, 상기 대상물에 의해 반사된 광을 통과시켜 상기 수술용 현미경 장치로 제공하며,
    상기 증강 현실 이미지 정보에 따른 빔을 생성하여 상기 수술용 현미경 장치의 광 입사면으로 제공하는 디스플레이부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 현미경 장치를 위한 증강 현실 이미지 제공 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 장치는,
    조작자에 의해 입력된 수술 관련 정보를 상기 증강 현실 이미지 정보에 더 포함시킴을 특징으로 하는 수술용 현미경 장치를 위한 증강 현실 이미지 제공 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 PAT/PAM 스캐닝부가,
    상기 PAT/PAM 장치로부터의 펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파를 제공받아 광 경로를 변경하는 갈바노메터 스캐너 또는 회전 다면경 또는 MEMS;
    수술용 현미경 장치의 대물렌즈와 대상물 사이에 위치하며,
    상기 수술용 현미경 장치로부터의 광을 통과시켜 상기 대상물로 전달하고, 상기 대상물에 의해 반사된 광을 통과시켜 상기 수술용 현미경 장치로 제공하며,
    상기 수술용 현미경 장치의 광 입출사각과 상이한 각도로 입사되는 상기 펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파를 반사시켜 상기 대상물로 전달하는 다이크로닉 미러 또는 빔 스플리터;
    상기 갈바노메터 스캐너 또는 회전 다면경 또는 MEMS와 상기 다이크로닉 미러 또는 빔 스플리터 사이에 위치하여 포커싱을 이행하는 오브젝트 렌즈; 및
    상기 대상물에 입사된 펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파에 의해 생성되는 광음향 신호를 획득하여 상기 PAT/PAM 장치로 제공하는 광음향 신호 획득장치;
    를 포함하며,
    상기 광음향 신호 획득장치는 접촉식의 초음파 트랜스듀서 또는 비접촉식의 광학적인 방식의 광음향 신호 획득장치임을 특징으로 하는 수술용 현미경 장치를 위한 증강 현실 이미지 제공 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 디스플레이부가,
    외부로부터 제공되는 이미지 정보를 빔으로 변환하여 출력하는 빔 프로젝터; 및 상기 빔 프로젝터로부터의 빔을 상기 수술용 현미경 장치의 광 입사면으로 반사하여 전달하는 빔 스플리터;로 구성되거나,
    상기 수술용 현미경 장치의 접안렌즈의 상면 중 미리 정해진 위치에 위치하며, 외부로부터 제공되는 이미지 정보를 광 입사면의 방향으로 표시하는 소형 디스플레이 모듈로 구성됨을 특징으로 하는 수술용 현미경 장치를 위한 증강 현실 이미지 제공장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    광음향 단층 이미지는 2차원 광음향 이미지, 3차원 광음향 이미지 또는 MAP(maximum amplitude projection) 이미지임을 특징으로 하는 수술용 현미경 장치를 위한 증강 현실 이미지 제공장치.
  7. 고배율 표면 이미지에 광음향 단층 이미지를 포함하는 증강 현실 이미지를 중첩시켜 출력하는 수술용 현미경 시스템에 있어서,
    대상물에 광을 조사하고 그 대상물에 의해 반사된 광을 입사받아 확대하여 대상물에 대한 고배율 표면 이미지를 생성하여 출력하는 수술용 현미경 장치;
    펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파를 생성하여 출력하며, 광음향 신호를 제공받아 광음향 단층 이미지 정보를 생성하는 PAT/PAM 장치;
    수술용 현미경 장치의 대물렌즈와 대상물 사이에 위치하며,
    상기 수술용 현미경 장치로부터의 광을 통과시켜 상기 대상물로 전달하고, 상기 대상물에 의해 반사된 광을 통과시켜 상기 수술용 현미경 장치로 제공하며,
    상기 펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파를 상기 대상물로 전달하고,
    상기 대상물에 입사된 펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파에 의해 생성되는 광음향 신호를 획득하여 상기 PAT/PAM 장치로 제공하는 PAT/PAM 스캐너부; 및
    상기 수술용 현미경 장치의 대물렌즈와 대상물 사이에 위치하며,
    상기 수술용 현미경 장치로부터의 광을 통과시켜 상기 대상물로 전달하고, 상기 대상물에 의해 반사된 광을 통과시켜 상기 수술용 현미경 장치로 제공하며,
    상기 광음향 단층 이미지 정보에 따른 빔을 생성하여 상기 수술용 현미경 장치의 광 입사면으로 제공하는 디스플레이부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고배율 표면 이미지에 광음향 단층 이미지를 포함하는 증강 현실 이미지를 중첩시켜 출력하는 수술용 현미경 시스템.
  8. 고배율 표면 이미지에 광음향 단층 이미지를 포함하는 증강 현실 이미지를 중첩시켜 출력하는 수술용 현미경 시스템에 있어서,
    대상물에 광을 조사하고 그 대상물에 의해 반사된 광을 입사받아 확대하여 대상물에 대한 고배율 표면 이미지를 생성하여 출력하는 수술용 현미경 장치;
    펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파를 생성하여 출력하며, 광음향 신호를 제공받아 광음향 단층 이미지 정보를 생성하는 PAT/PAM 장치;
    수술용 현미경 장치의 대물렌즈와 대상물 사이에 위치하며,
    상기 수술용 현미경 장치로부터의 광을 통과시켜 상기 대상물로 전달하고, 상기 대상물에 의해 반사된 광을 통과시켜 상기 수술용 현미경 장치로 제공하며,
    상기 펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파를 상기 대상물로 전달하고,
    상기 대상물에 입사된 펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파에 의해 생성되는 광음향 신호를 획득하여 상기 PAT/PAM 장치로 제공하는 PAT/PAM 스캐너부;
    상기 광음향 단층 이미지 정보를 제공받아, 그 광음향 단층 이미지 정보를 포함하는 증강 현실 이미지 정보를 생성하여 출력하는 컴퓨팅 장치; 및
    상기 수술용 현미경 장치의 대물렌즈와 대상물 사이에 위치하며,
    상기 수술용 현미경 장치로부터의 광을 통과시켜 상기 대상물로 전달하고, 상기 대상물에 의해 반사된 광을 통과시켜 상기 수술용 현미경 장치로 제공하며,
    상기 증강 현실 이미지 정보에 따른 빔을 생성하여 상기 수술용 현미경 장치의 광 입사면으로 제공하는 디스플레이부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고배율 표면 이미지에 광음향 단층 이미지를 포함하는 증강 현실 이미지를 중첩시켜 출력하는 수술용 현미경 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 장치는,
    조작자에 의해 입력된 수술 관련 정보를 상기 증강 현실 이미지 정보에 더 포함시킴을 특징으로 하는 고배율 표면 이미지에 광음향 단층 이미지를 포함하는 증강 현실 이미지를 중첩시켜 출력하는 수술용 현미경 시스템.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 PAT/PAM 스캐닝부가,
    상기 PAT/PAM 장치로부터의 펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파를 제공받아 광 경로를 변경하는 갈바노메터 스캐너 또는 회전 다면경 또는 MEMS;
    수술용 현미경 장치의 대물렌즈와 대상물 사이에 위치하며,
    상기 수술용 현미경 장치로부터의 광을 통과시켜 상기 대상물로 전달하고, 상기 대상물에 의해 반사된 광을 통과시켜 상기 수술용 현미경 장치로 제공하며,
    상기 수술용 현미경 장치의 광 입출사각과 상이한 각도로 입사되는 상기 펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파를 반사시켜 상기 대상물로 전달하는 다이크로닉 미러 또는 빔 스플리터;
    상기 갈바노메터 스캐너 또는 회전 다면경 또는 MEMS와 상기 다이크로닉 미러 또는 빔 스플리터 사이에 위치하여 포커싱을 이행하는 오브젝트 렌즈; 및
    상기 대상물에 입사된 펄스 레이저 또는 광대역 파장 펄스 레이저 또는 연속파 레이저 또는 펄스 마이크로파에 의해 생성되는 광음향 신호를 획득하여 상기 PAT/PAM 장치로 제공하는 상기 PAT/PAM 장치로 제공하는 광음향 신호 획득장치;
    를 포함하며,
    상기 광음향 신호 획득장치는 접촉식의 초음파 트랜스듀서 또는 비접촉식의 광학적인 방식의 광음향 신호 획득장치임을 특징으로 하는 고배율 표면 이미지에 광음향 단층 이미지를 포함하는 증강 현실 이미지를 중첩시켜 출력하는 수술용 현미경 시스템.
  11. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 디스플레이부가,
    외부로부터 제공되는 이미지 정보를 빔으로 변환하여 출력하는 빔 프로젝터; 및 상기 빔 프로젝터로부터의 빔을 상기 수술용 현미경 장치의 광 입사면으로 반사하여 전달하는 빔 스플리터;로 구성되거나,
    상기 수술용 현미경 장치의 접안렌즈의 상면 중 미리 정해진 위치에 위치하며, 외부로부터 제공되는 이미지 정보를 광 입사면의 방향으로 표시하는 소형 디스플레이 모듈로 구성됨을 특징으로 하는 고배율 표면 이미지에 광음향 단층 이미지를 포함하는 증강 현실 이미지를 중첩시켜 출력하는 수술용 현미경 시스템.
  12. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 광음향 단층 이미지는 2차원 광음향 이미지, 3차원 광음향 이미지 또는 MAP(maximum amplitude projection) 이미지임을 특징으로 하는 수술용 현미경 시스템.
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