KR102624004B1 - 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치 및 그 제어방법 - Google Patents
형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치 및 그 제어방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102624004B1 KR102624004B1 KR1020210157705A KR20210157705A KR102624004B1 KR 102624004 B1 KR102624004 B1 KR 102624004B1 KR 1020210157705 A KR1020210157705 A KR 1020210157705A KR 20210157705 A KR20210157705 A KR 20210157705A KR 102624004 B1 KR102624004 B1 KR 102624004B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light source
- fluorescence
- excitation light
- fluorescence excitation
- image
- Prior art date
Links
- 238000002073 fluorescence micrograph Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000799 fluorescence microscopy Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 185
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 claims abstract description 39
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- MOFVSTNWEDAEEK-UHFFFAOYSA-M indocyanine green Chemical compound [Na+].[O-]S(=O)(=O)CCCCN1C2=CC=C3C=CC=CC3=C2C(C)(C)C1=CC=CC=CC=CC1=[N+](CCCCS([O-])(=O)=O)C2=CC=C(C=CC=C3)C3=C2C1(C)C MOFVSTNWEDAEEK-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 29
- 229960004657 indocyanine green Drugs 0.000 claims description 29
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 claims description 29
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 6
- 101000583145 Homo sapiens Membrane-associated phosphatidylinositol transfer protein 1 Proteins 0.000 claims description 4
- 102100030353 Membrane-associated phosphatidylinositol transfer protein 1 Human genes 0.000 claims description 4
- AUQMGYLQQPSCNH-UHFFFAOYSA-L NIR-2 dye Chemical compound [K+].[K+].C1=CC2=C(S([O-])(=O)=O)C=C(S([O-])(=O)=O)C=C2C(C2(C)C)=C1[N+](CC)=C2C=CC=CC=C1C(C)(C)C2=CC(C(O)=O)=CC=C2N1CCCCS([O-])(=O)=O AUQMGYLQQPSCNH-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000011835 investigation Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 23
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 5
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 3
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 2
- 210000002615 epidermis Anatomy 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 206010006187 Breast cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000026310 Breast neoplasm Diseases 0.000 description 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000583150 Homo sapiens Membrane-associated phosphatidylinositol transfer protein 3 Proteins 0.000 description 1
- 102100030351 Membrane-associated phosphatidylinositol transfer protein 3 Human genes 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- DZSYJVXGONVNKA-UHFFFAOYSA-L NIR-1 dye Chemical compound [K+].[K+].C1=CC2=C(S([O-])(=O)=O)C=C(S([O-])(=O)=O)C=C2C(C2(C)C)=C1[N+](CC)=C2C=CC=CC=CC=C1C(C)(C)C2=CC(C(O)=O)=CC=C2N1CCCCS([O-])(=O)=O DZSYJVXGONVNKA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 208000000453 Skin Neoplasms Diseases 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 1
- 238000012632 fluorescent imaging Methods 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 210000001365 lymphatic vessel Anatomy 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 201000000849 skin cancer Diseases 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
- G01N21/3151—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths using two sources of radiation of different wavelengths
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/359—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using near infrared light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/30—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
- G01N2021/3155—Measuring in two spectral ranges, e.g. UV and visible
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/08—Optical fibres; light guides
- G01N2201/0806—Light rod
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Color Image Communication Systems (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Endoscopes (AREA)
Abstract
본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치는, 피검체에 적어도 하나 이상의 조영제에 대응하는 제1, 제 2 형광여기광원 및 백색광원을 선택적으로 방출하는 광원조사부; 상기 광원조사부에서 방출된 제1, 제 2 형광여기광원에 의해 상기 피검체로부터 발현된 형광을 획득하고, 상기 백색 광원에 의해 상기 피검체로부터 컬러 영상을 획득하는 영상획득부; 상기 광원조사부에서 방출하는 제1, 제 2형광여기광원의 파장영역 및 백색광원의 출력을 제어하고, 상기 영상획득부에서 획득한 형광 영상 및 컬러 영상을 정합하여 처리하는 영상 처리부; 및 상기 영상 처리부에서 정합 처리된 영상을 표시하는 영상 표시부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
Description
본 발명은 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 수술용 형광조영제에 따라 최적의 근적외선 대역의 형광여기광원에 의한 형광영상과 가시광선 대역의 컬러 영상을 동시에 촬영할 수 있는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
최근 기술의 발전에 따라 생물 내의 다양한 기관이나 분자 단위의 미세 조직에서 나타나는 현상이나 상태를 시각화하고자 하는 연구가 활발해지고 있다. 이러한 추세에 따라 광학 영상 기기를 이용하여 동물이나 식물의 내부를 촬영하는 영상 기기와 검출 장치들이 다각도에서 제시되고 있다.
이러한 기술들 중의 하나로서, 생체 내부에서 발광하는 매우 약한 세기의 빛을 검출하여 이를 광학적으로 영상화하는 발광(luminescence) 영상 촬영 기술이 부각되고 있다. 촬영 기술은 기질(substrate)을 주입하여야 하고, 상대적으로 고비용이 발생하며, 피검체의 상태 및 특성에 따라 획득된 영상 신호가 흔들릴 우려가 존재할 뿐만 아니라, 영상을 획득하는데 다소 많은 시간이 소요되는 문제점이 지적되고 있다. 발광 영상과 비교되는 개념으로 형광(fluorescence) 영상이 있으며, 형광 영상은 형광 물질(시약 또는 단백질 등을 활용할 수 있다.)을 피검체에 주입하여 획득한 광학적인 영상을 말한다. 앞서 기술한 발광 영상과는 달리 형광 영상은 기질을 가질 필요가 없고, 피검체를 마취하지 않고도 피검체의 상태 및 특성에 따른 영상 신호의 흔들림이 없으며, 빠른 이미지 획득이 가능할 뿐만 아니라, 수술 장면과 같은 동영상 촬영에 유리하다는 특징을 갖는다. 이때, 형광 영상을 획득하기 위해 피검체에 주입되는 형광물질 중 FDA에 승인을 받아 수술시 또는 의료현장에서 사용될 수 있는 형광물질 조영제는 인도시안그린(Indocyanine Green, ICG) 광 메틸린 블루(Methylene blue, MB)이 유일하며, 수술 가이딩 영상용으로 가장 많이사용되어지고 있다.
ICG는 약 775 ~ 785nm 파장 영역의 광을 흡수하고 약 810 ~ 850nm 파장 영역의 형광 광월 방출함으로써, 카메라를 통해 약 810 ~ 850nm 파장 영역의 광을 필터링하여 획득해 영상으로 표시하는 형광영상장치가 이용된다.
뿐만 아니라 MB는 약 660~680nm의 광을 흡수하여 대략 700~730nm의 형광을 방출하고 카메라로 700~730nm 형광을 필터링하여 형광영상장치로 표시한다. 형광영상장치는 체내에 주입된 조영제가 혈관 또는 특정 이상병변에 착상되고 특정 파장 영역의 광을 흡수하고 형광으로 발현 특징을 이용함으로써, 사용자에게 시각적 정보를 준다. 유방암, 피부암 등의 각종 암 또는 혈관, 림프관 등을 실시간으로 모니터링하여 수술시 정확한 이상병변의 위치를 찾고 진단하는 영상장비로 사용된다.
이러한 형광 영상은 생물 내의 분자 단위 현상을 시각화할 수 있다. FDA 승인을 받은 수술용 형광 물질은 ICG와 메틸렌 블루가 유일하다.
형광 물질은 그 특성이 서로 달라 각 형광 물질에 적합한 영상 획득 장치가 필요하다.
따라서, ICG, MB 이외에 다양한 파장에서의 형광제제(Fluorescent agent) 및 광감작제(Photosensitizer)등이 개발되고 있으며, ICG와 MB의 경우 회사마다 조금씩 다른 형광 파장을 가지고 있어 형광 효율을 향상시키기 위해서는 정확한 형광여기 광원 선택과 그에 따른 파장을 측정해야 하며, 또한 그 형광파장만 통과시켜 형광 영상 효율을 높일 필요가 있다.
그러나, 형광조영제에 따라 다른 형광 파장이 이용되어 별도의 형광영상장치가 필요하고 피검체의 특성에 맞게 이용할 때마다 번거로움이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 수술용 형광조영제에 따라 최적의 근적외선 대역의 형광여기광원에 의한 형광영상과 가시광선 대역의 컬러 영상을 동시에 촬영할 수 있는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치는, 대상체에 적어도 하나 이상의 조영제에 대응하는 제1, 제2 형광여기광원 및 백색광원을 선택적으로 방출하는 광원조사부; 상기 광원조사부에서 방출된 제1, 제2 형광여기광원에 의해 상기 대상체로부터 발현된 형광을 획득하고, 상기 백색 광원에 의해 상기 대상체로부터 컬러 영상을 획득하는 영상획득부; 상기 광원조사부에서 방출하는 제1, 제2형광여기광원의 파장영역 및 백색광원의 출력을 제어하고, 상기 영상획득부에서 획득한 형광 영상 및 컬러 영상을 정합하여 처리하는 영상 처리부; 및 상기 영상 처리부에서 정합 처리된 영상을 표시하는 영상 표시부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 광원조사부는, 컬러 영상을 획득하기 위해 백색광을 방출하는 백색광원; 제1 및 제2 형광조영제를 형광여기하기 위한 각 파장영역의 광을 방출하는 제1, 제 2 형광여기광원(NIR 1, NIR2); 상기 제1, 제2 형광여기광원에서 방출된 형광 광원을 광섬유로 가이딩하여 결합하여 전달하는 광섬유 커플러; 및 상기 광섬유 커플러에서 전달된 형광광원의 수광 및 파장을 분리하는 조사 렌즈부;를 포함하되, 상기 백색 광원 및 제1, 제2 형광여기광원은 광원소스홀더의 홀을 중심으로 상기 백색 광원 및 제1, 제2 형광여기광원이 번갈아가며 방사형으로 배치되는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 영상획득부는 상기 대상체에서 발현되는 형광을 수집하기 위한 렌즈; 상기 렌즈에서 수집된 형광여기광을 통과하는 필터; 및 상기 필터에서 통과된 형광여기광에 의한 영상 정보를 검출하는 카메라를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 영상 처리부는, 상기 광원조사부의 백색광원 및 제1, 제2 형광여기광원의 동작 타이밍을 조절하는 동작 타이밍 펄스 신호를 발생하고, 상기 영상획득부의 동작을 제어하기 위한 동작 타이밍 펄스 신호를 발생하는 타이밍 신호발생부; 상기 타이밍 신호발생부에서 발생된 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 상기 광원조사부의 백색광원 및 제1, 제2 형광여기광원을 온오프 제어하고, 백색광원 및 제1, 제2형광여기광원의 동작 타이밍 펄스 신호에 트리거링되게 영상획득부를 동작하도록 제어하는 제어부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 제어부는 형광조영제의 선택에 따라 제1 또는 제2 형광여기광원의 파장을 시프팅하고, 선택된 제1 또는 제 2 형광여기광원의 온도 제어를 통해 파장을 튜닝하고, 형광여기신호를 측정하여 최적의 출력 여기파장신호를 검출하여 제1 또는 제 2 형광여기광원을 출력하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 제어부는 상기 제1, 제 2 형광여기광원이 동시에 선택된 경우, 상기 백색광원, 상기 제 1 형광여기광원 및 상기 제 2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 제어부는 상기 제1 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제 1 형광여기광원이 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제 2 형광여기광원은 오프시키는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 제어부는 상기 제 2 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제 2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제 1 형광여기광원은 오프시키는 점에 그 특징이 있다.
또한, 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 제어방법은, 대상체에 백색광원 및 적어도 하나 이상의 조영제에 대응하는 제1, 제 2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계; 상기 방출된 상기 백색 광원에 의해 상기 대상체로부터 컬러 영상을 획득하고, 상기 제1, 제2 형광여기광원에 의해 상기 대상체로부터 발현된 형광 영상을 획득하는 단계; 상기 획득한 형광 영상 및 컬러 영상을 정합하여 처리하는 단계; 및 상기 정합 처리된 영상을 표시하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 백색광원 및 제1, 제2 형광여기광원을 방출하는 단계는,
타이밍 신호발생부에서 발생된 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 백색광원 및 제1, 제 2 형광여기광원을 온오프 제어하고, 형광조영제의 선택에 따라 제1 또는 제 2 형광여기광원의 파장을 시프팅하고, 선택된 제1 또는 제 2 형광여기광원의 온도 제어를 통해 파장을 튜닝하고, 형광여기신호를 측정하여 최적의 출력 여기파장신호를 검출하여 제1 또는 제 2 형광여기광원을 출력하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 제1, 제2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계에서,
상기 제1, 제 2 형광여기광원이 동시에 선택된 경우, 상기 백색광원, 상기 제 1 형광여기광원 및 상기 제 2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 제1, 제2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계에서,
상기 제1 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제1 형광여기광원이 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제2 형광여기광원은 오프시키는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 제1, 제2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계에서,
상기 제2 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제1 형광여기광원은 오프시키는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 조영제는 인도시안그린(Indocyanine Green, ICG) 및 광 메틸린 블루(Methylene blue, MB)을 포함하고, ICG는 775 ~ 785nm 파장 영역의 광을 흡수하여 810 ~ 850nm 파장 영역의 형광 광원을 방출하고, MB는 약 650~680nm의 광을 흡수하여 700~730nm의 형광 광원을 방출하는 점에 그 특징이 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 수술용 형광조영제에 따라 최적의 근적외선 대역의 형광여기광원에 의한 형광영상과 가시광선 대역의 컬러 영상을 동시에 촬영할 수 있다.
또한, 형광조영제에 따라 선택적으로 형광여기광원을 제어하여 형광영상을 선택적으로 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 피검체에 적용되는 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 상기 도 1의 광원조사부의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 제어방법에 대한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 형광여기광원의 선택 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1, 제2 형광영상 및 컬러영상 동시 획득이 선택된 경우의 영상획득 과정의 순서를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 상기 도 6의 광원조사 및 영상획득을 위한 타이밍 펄스 신호를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 형광영상 및 컬러영상 획득이 선택된 경우의 영상획득 과정의 순서를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 상기 도 8의 광원조사 및 영상획득을 위한 타이밍 펄스 신호를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 형광영상 및 컬러영상 획득이 선택된 경우의 영상획득 과정의 순서를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 상기 도 10의 광원조사 및 영상획득을 위한 타이밍 펄스 신호를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 피검체에 적용되는 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 상기 도 1의 광원조사부의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 제어방법에 대한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 형광여기광원의 선택 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1, 제2 형광영상 및 컬러영상 동시 획득이 선택된 경우의 영상획득 과정의 순서를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 상기 도 6의 광원조사 및 영상획득을 위한 타이밍 펄스 신호를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 형광영상 및 컬러영상 획득이 선택된 경우의 영상획득 과정의 순서를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 상기 도 8의 광원조사 및 영상획득을 위한 타이밍 펄스 신호를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 형광영상 및 컬러영상 획득이 선택된 경우의 영상획득 과정의 순서를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 상기 도 10의 광원조사 및 영상획득을 위한 타이밍 펄스 신호를 보여주는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 또한, 도면을 참고하여 설명하면서, 같은 명칭으로 나타낸 구성일지라도 도면에 따라 도면 번호가 달라질 수 있고, 도면 번호는 설명의 편의를 위해 기재된 것에 불과하고 해당 도면 번호에 의해 각 구성의 개념, 특징, 기능 또는 효과가 제한 해석되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 있어서 '부(部)' 또는 '모듈'이란, 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함하며, 하나의 유닛이 둘 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 둘 이상의 유닛이 하나의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 피검체에 적용되는 일 예를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 상기 도 1의 광원조사부의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치(100)는, 광원조사부(110), 영상획득부(120), 영상처리부(130) 및 영상표시부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 광원조사부(110)는 대상체에 적어도 하나 이상의 조영제에 대응하는 제1, 제2 형광여기광원(112a,112b) 및 백색광원(111)을 선택적으로 방출하도록 한다.
여기서, 상기 조영제는 인도시안그린(Indocyanine Green, ICG) 및 광 메틸린 블루(Methylene blue, MB)을 포함하고, ICG는 775 ~ 785nm 파장 영역의 광을 흡수하여 810 ~ 850nm 파장 영역의 형광 광원을 방출하고, MB는 약 660~680nm의 광을 흡수하여 700~730nm의 형광 광원을 방출하게 된다.
보다 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 광원조사부(110)는 컬러 영상을 획득하기 위해 백색광을 방출하는 백색광원(111)(백색광원소스;113), 제1 및 제2 형광조영제를 형광여기하기 위한 각 파장영역의 광을 방출하는 제1, 제2 형광여기광원(NIR1,NIR2)(112a,112b)(형광광원소스;114), 상기 제1, 제2 형광여기광원(112a,112b)까지 형광 광원을 광섬유로 가이딩하여 결합하여 전달하는 광섬유 커플러(115) 및 형광광원의 수광 및 파장을 분리하는 조사 렌즈부(116)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 백색광원(111)은 가시광 영상을 위한 광원으로 피검체의 외피에 대해 백색광원(111)에 의한 가시광을 조사하여 가시광 컬러 영상을 획득할 수 있다. 여기서, 상기 백색광원(111)는 발광다이오드, 반도체레이저, 할로겐램프, 백열등 중 어느 하나 또는 조합으로 이루어질 수 있다.
또한, 제1, 제2 형광여기광원(112a,112b)는 ICG 및 MB 조영제를 형광 여기하기 위한 파장영역의 광을 방출하기 위한 것으로, 피검체 내부에 대해서는 형광여기광원(112a,112b)에 의한 비가시광 형광영상을 획득할 수 있는 것이다. 이러한 상기 형광여기광원부(112a,112b)는, 발광다이오드, 반도체레이저, 할로겐램프, 백열등 중 어느 하나 또는 조합으로 이루어질 수 있으며, 근적외선 레이저 광원으로 이루어질 수 있다.
한편, 도 3에서와 같이, 상기 백색 광원(111) 및 제1, 제2 형광여기광원(112a,112b)은 광원소스홀더(116)의 홀을 중심으로 상기 백색 광원(111) 및 제1, 제2 형광여기광원(112a,112b)이 번갈아가며 방사형으로 배치될 수 있으며, 광원소스홀더(116)의 홀은 중앙에 여기되는 형광을 측정하기 위해 형성되어 있고, 상기 홀은 형광영상 획득 렌즈를 고정 및 영상획득 초점거리를 조절할 수 있는 홀더가 포함된다. 즉, 하나의 광원조사부를 통해 컬러 영상 및 제1, 제 2 형광여기 영상을 획득할 수 있게 된다.
상기 영상획득부(120)는 상기 광원조사부(110)에서 방출된 제1, 제2 형광여기광원(NIR 1, NIR2)(112a,112b)에 의해 피검체로부터 발현된 형광을 획득하고, 상기 백색 광원(111)에 의해 상기 피검체로부터 컬러 영상을 획득하게 된다.
보다 구체적으로, 상기 영상획득부(120)는 상기 피검체에서 발현되는 형광을 수집하기 위한 렌즈(121), 상기 렌즈(121)에서 수집된 형광여기광을 선택적으로 통과하는 필터(122), 상기 필터에서 선택적으로 통과된 광의 경로를 구성하는 튜브렌즈(123) 및 상기 필터(122)에서 통과된 형광여기광에 의한 영상 정보를 검출하는 카메라(124)를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 피검체 내부에 위치된 형광물질에 대한 아날로그 비가시광 형광영상을 아날로그카메라에 의해 촬영하게 된다.
상기 영상처리부(130)는 광원조사부(110)에서 방출하는 제1, 제2형광여기광원(112a,112b)의 파장영역 및 백색광원의 출력을 제어하고, 상기 영상획득부에서 획득한 형광 영상 및 컬러 영상을 정합하여 처리하게 된다.
보다 구체적으로, 상기 영상 처리부(130)는 상기 광원조사부(110)의 백색광원(111) 및 제1, 제2 형광여기광원(112a,112b)의 동작 타이밍을 조절하는 동작 타이밍 펄스 신호를 발생하고, 상기 영상획득부의 동작을 제어하기 위한 동작 타이밍 펄스 신호를 발생하는 타이밍 신호발생부(131); 상기 타이밍 신호발생부(131)에서 발생된 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 상기 광원조사부의 백색광원(111) 및 제1, 제2 형광여기광원(112a,112b)을 온오프 제어하고, 백색광원 및 제1, 제2형광여기광원의 동작 타이밍 펄스 신호에 트리거링되게 영상획득부를 동작하도록 제어하는 제어부(132)를 포함할 수 있다.
상기 제어부(132)는 형광조영제의 선택에 따라 제1 또는 제2 형광여기광원의 파장을 시프팅하고, 선택된 제1 또는 제2 형광여기광원의 온도 제어를 통해 파장을 튜닝하고, 형광여기신호를 측정하여 최적의 출력 여기파장신호를 검출하여 제1 또는 제 2 형광여기광원을 출력하도록 제어한다.
다시 말해, 조영제가 선택이 되면 여기 광원 파장이 선택이 되고, 온도 제어를 통한 파장 시프팅(가변)을 시작하게 된다. 그리고 여기 광원 파장을 시프팅 하면서 형광신호를 측정하고 최대 형광 신호가 출력되는지 측정하고 각각의 파장에 따른 신호를 측정 비교하여 최대 형광신호에 따른 파장을 선택하여 최적의 형광 여기 조건으로 설정하게 된다.
또한, 상기 제어부(132)는 상기 제1, 제 2 형광여기광원이 동시에 선택된 경우, 상기 백색광원, 상기 제 1 형광여기광원 및 상기 제 2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하게 된다.
또한, 상기 제어부(132)는 상기 제1 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제 1 형광여기광원이 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제 2 형광여기광원은 오프시키도록 제어한다.
또한, 상기 제어부(132)는 상기 제 2 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제 2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제 1 형광여기광원은 오프시키도록 제어한다.
상기 영상표시부(140)는 영상 처리부(130)에서 컬러 영상 및 형광여기영상이 정합 처리된 영상을 표시하게 된다. 즉, 피검체에 대해 외피 부분을 컬러영상으로 표시하고, 피검체 내부에 대해 비가시광형광영상으로 표시하여 이를 정합하여 하나의 피검체 부위 영상을 영상표시부를 통해 볼 수 있다.
또한, 도 4는 본 발명의 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 제어방법에 대한 순서도이고, 도 5는 본 발명의 형광여기광원의 선택 과정을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 제1, 제2 형광영상 및 컬러영상 동시 획득이 선택된 경우의 영상획득 과정의 순서를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7은 상기 도 6의 광원조사 및 영상획득을 위한 타이밍 펄스 신호를 보여주는 도면이고, 도 8은 본 발명의 제1 형광영상 및 컬러영상 획득이 선택된 경우의 영상획득 과정의 순서를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 9는 상기 도 8의 광원조사 및 영상획득을 위한 타이밍 펄스 신호를 보여주는 도면이고, 도 10은 본 발명의 제2 형광영상 및 컬러영상 획득이 선택된 경우의 영상획득 과정의 순서를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 11은 상기 도 10의 광원조사 및 영상획득을 위한 타이밍 펄스 신호를 보여주는 도면이다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 제어방법은, 먼저 피검체에 백색광원 및 적어도 하나 이상의 조영제에 대응하는 제1, 제 2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계가 수행된다(S410). 여기서, 상기 조영제는 인도시안그린(Indocyanine Green, ICG) 및 광 메틸린 블루(Methylene blue, MB)을 포함하고, ICG는 775 ~ 785nm 파장 영역의 광을 흡수하여 810 ~ 850nm 파장 영역의 형광 광원을 방출하고, MB는 약 660~680nm의 광을 흡수하여 700~730nm의 형광 광원을 방출하는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 백색광원 및 제1, 제2 형광여기광원을 방출하는 단계에서는 타이밍 신호발생부에서 발생된 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 백색광원 및 제1, 제 2 형광여기광원을 온오프 제어하고, 형광조영제의 선택에 따라 제1 또는 제 2 형광여기광원의 파장을 시프팅하고, 선택된 제1 또는 제 2 형광여기광원의 온도 제어를 통해 파장을 튜닝하고, 형광여기신호를 측정하여 최적의 출력 여기파장신호를 검출하여 제1 또는 제 2 형광여기광원을 출력하게 된다.
다시 말해, 조영제가 선택이 되면 여기 광원 파장이 선택이 되고, 온도 제어를 통한 파장 시프팅(가변)을 시작하게 된다. 그리고 여기 광원 파장을 시프팅 하면서 형광신호를 측정하고 최대 형광 신호가 출력되는지 측정하고 각각의 파장에 따른 신호를 측정 비교하여 최대 형광신호에 따른 파장을 선택하여 최적의 형광 여기 조건으로 설정하게 된다.
이때, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1, 제 2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계에서 상기 제1, 제 2 형광여기광원이 동시에 선택된 경우, 상기 백색광원, 상기 제 1 형광여기광원 및 상기 제 2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하게 된다.
보다 구체적으로, 각각 영상 구현 방법은 타이밍 펄스(time pulse)의 발생의 시간 차이를 통해 여기광원을 시간차를 두어 동작시켜 각 여기 광원의 동작 펄스에 트리거링되게 카메라 획득 타이밍을 설정하여 여기광원에 일치되는 형광 영상신호를 카메라로 측정하게 된다.
즉, 도 7에서 첫번째 펄스 열은 카메라 획득 펄스 및 기준 펄스를 나타내며, 2번째 펄스신호는 백색광(가시광) 컬러 영상을 얻는 펄스 신호, 세번째 펄스신호는 NIR 1 광원 및 ICG 형광 영상 얻는 펄스, 마지막 펄스 신호는 NIR 2 광원 및 MB 형광 영상 얻는 펄스신호를 나타낸다.
이때, ICG + MB 형광 조영제를 동시에 사용하여 두개의 다중영상을 얻는 방법으로, 각각의 펄스 열에 따라 백색광원이 조사되어 컬러 영상을 획득하고, 제1 형광여기광원의 적외선이 조사되어 제 1 적외광 영상을 획득하고, 제 2 형광여기광원의 적외선이 조사되어 제 2 적외광 영상을 획득하게 된다.
또한, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제1, 제2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계에서, 상기 제1 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제1 형광여기광원이 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제 2 형광여기광원은 오프시키게 된다. 예컨대, ICG 조영제를 사용하여 ICG 형광 단독 영상을 얻는 방법으로, ICG 형광 여기광원 및 획득 신호 펄스를 발생하게 된다.
즉, 도 9에서와 같이, 각각의 펄스 열에 따라 백색광원이 조사되어 컬러 영상을 획득하고, 제 1 형광여기광원의 적외선이 조사되어 제 1 적외광 영상을 획득하고, 제 2 형광여기광원에 대한 타이밍 펄스는 입력되지 않아 오프 상태로 되어 컬러 영상 및 제 1 형광여기영상을 획득하여 표시하게 된다.
또한, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제1, 제2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계에서, 상기 제2 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제1 형광여기광원은 오프시키게 된다. 예컨대, MB 조영제를 사용하여 MB 형광 단독 영상을 얻는 방법으로 MB 형광 여기광원 및 획득 신호 펄스를 발생하게 된다.
즉, 도 11에서와 같이, 각각의 펄스 열에 따라 백색광원이 조사되어 컬러 영상을 획득하고, 제1 형광여기광원에 대한 타이밍 펄스는 입력되지 않아 오프 상태로 유지되고, 제2 형광여기광원의 적외선이 조사되어 제 2적외광 영상을 획득하게 된다. 그리고, 상기 컬러 영상 및 제2 형광여기영상을 정합하여 표시하게 된다.
그 다음, 상기 방출된 상기 백색 광원에 의해 상기 피검체로부터 컬러 영상을 획득하고, 상기 제1, 제2 형광여기광원에 의해 상기 피검체로부터 발현된 형광 영상을 획득하는 단계가 수행된다(S420). 즉, 상기 도 6 내지 도 11에서의 과정에 의해 선택적으로 형광여기영상을 얻을 수 있다.
그리고, 상기 획득한 형광 영상 및 컬러 영상을 정합하여 처리하는 단계가 수행된다(S430).
보다 구체적으로, 영상 정합의 방법은 상기 컬러 영상의 가시광성 영상과 형광여기영상인 ICG 영상, MB 영상를 단순하게 덧셈하는 머지 방법과 각 영상의 최대값을 이용한 노멀라이제이션(normalization) 값의 영상을 계산 후 덧셈하는 방법, 각각의 영상을 구별하기 위해 ICG 영상과 MB 영상을 그린(green) 또는 블루(blue) 영상으로 변경하여 머지(merge)하여 각각 영상의 시인성을 좋게 할 수 있게 영상 처리할 수 있다.
또한, 영상을 선택적으로 볼 수 있는 화면 분할이 가능하고, 각 형광 영상에서 일정 임계값(threshold)을 이용하여 바운더리(boundary) 영상 제공이 가능하다.
마지막으로, 상기 정합 처리된 영상을 표시하는 단계가 수행된다(S440). 즉, 피검체에 대해 외피 부분을 컬러영상으로 표시하고, 피검체 내부에 대해 비가시광형광영상으로 표시하여 이를 정합하여 하나의 피검체 부위 영상을 영상표시부를 통해 볼 수 있다.
상술한 본 발명에 의한 장치에 의해 피검체의 동일 부위에 대해 표피의 가시광영상과, 표피 내부의 두 가지의 비가시광 형광영상을 함께 획득하여 영상분석을 할 수 있고 이들 영상을 육안으로 직접 살피거나 나아가 각각의 영상표시부(display)에 표시된 각각의 영상을 직접 보면서 다룰 수 있다.
따라서, 조영제가 다른 경우에도 이를 선택적으로 최적의 여기파장을 제어하여 형광여기영상을 획득함으로써 보다 정확하게 직접적인 시술을 수행할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 형광영상장치
110: 광원조사부
111: 백색광원
112a, 112b: 제1, 제2 형광여기광원
115: 광섬유 커플러
116: 조사 렌즈부
120: 영상획득부
130: 영상처리부
131: 타이밍 신호 발생부
132: 제어부
140: 영상표시부
110: 광원조사부
111: 백색광원
112a, 112b: 제1, 제2 형광여기광원
115: 광섬유 커플러
116: 조사 렌즈부
120: 영상획득부
130: 영상처리부
131: 타이밍 신호 발생부
132: 제어부
140: 영상표시부
Claims (14)
- 피검체에 적어도 하나 이상의 조영제에 대응하는 제1, 제 2 형광여기광원 및 백색광원을 선택적으로 방출하는 광원조사부;
상기 광원조사부에서 방출된 제1, 제 2 형광여기광원에 의해 상기 피검체로부터 발현된 형광을 획득하고, 상기 백색 광원에 의해 상기 피검체로부터 컬러 영상을 획득하는 영상획득부;
상기 광원조사부에서 방출하는 제1, 제 2형광여기광원의 파장영역 및 백색광원의 출력을 제어하고, 상기 영상획득부에서 획득한 형광 영상 및 컬러 영상을 정합하여 처리하는 영상 처리부; 및
상기 영상 처리부에서 정합 처리된 영상을 표시하는 영상 표시부를 포함하고,
상기 조영제는 인도시안그린(Indocyanine Green, ICG) 및 광 메틸린 블루(Methylene blue, MB)을 포함하고, 제1 형광조영제의 ICG는 775 ~ 785nm 파장 영역의 광을 흡수하여 810 ~ 850nm 파장 영역의 형광 광원을 방출하고, 제2 형광조영제의 MB는 660~680nm의 광을 흡수하여 700~730nm의 형광 광원을 방출하고,
상기 영상 처리부는 상기 제1, 제2 형광조영제의 선택에 따라 제1 또는 제 2 형광여기광원의 파장을 시프팅하고, 선택된 제1 또는 제 2 형광여기광원의 온도 제어를 통해 파장을 튜닝하고, 형광여기신호를 측정하여 최적의 출력 여기파장신호를 검출하여 제1 또는 제 2 형광여기광원을 출력하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치.
- 제1항에 있어서,
상기 광원조사부는,
컬러 영상을 획득하기 위해 백색광을 방출하는 백색광원;
제1 및 제2 형광조영제를 형광여기하기 위한 각 파장영역의 광을 방출하는 제1, 제 2 형광여기광원(NIR 1, NIR2);
상기 제1, 제2 형광여기광원에서 방출된 형광 광원을 광섬유로 가이딩하여 결합하여 전달하는 광섬유 커플러; 및
상기 광섬유 커플러에서 전달된 형광광원의 수광 및 파장을 분리하는 조사 렌즈부;를 포함하되;
상기 백색 광원 및 제1, 제2 형광여기광원은 광원소스홀더의 홀을 중심으로 상기 백색 광원 및 제1, 제2 형광여기광원이 번갈아가며 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치.
- 제1항에 있어서,
상기 영상획득부는
상기 피검체에서 발현되는 형광을 수집하기 위한 렌즈;
상기 렌즈에서 수집된 형광여기광을 통과하는 필터; 및
상기 필터에서 통과된 형광여기광에 의한 영상 정보를 검출하는 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치.
- 제1항에 있어서,
상기 영상 처리부는,
상기 광원조사부의 백색광원 및 제1, 제2 형광여기광원의 동작 타이밍을 조절하는 동작 타이밍 펄스 신호를 발생하고, 상기 영상획득부의 동작을 제어하기 위한 동작 타이밍 펄스 신호를 발생하는 타이밍 신호발생부; 및
상기 타이밍 신호발생부에서 발생된 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 상기 광원조사부의 백색광원 및 제1, 제 2 형광여기광원을 온오프 제어하고, 백색광원 및 제1, 제 2형광여기광원의 동작 타이밍 펄스 신호에 트리거링되게 영상획득부를 동작하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치.
- 삭제
- 제4항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1, 제 2 형광여기광원이 동시에 선택된 경우, 상기 백색광원, 상기 제 1 형광여기광원 및 상기 제 2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치.
- 제4항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제1 형광여기광원이 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제 2 형광여기광원은 오프시키는 것을 특징으로 하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치.
- 제4항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제 2 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제 2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제 1 형광여기광원은 오프시키는 것을 특징으로 하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치.
- 피검체에 백색광원 및 적어도 하나 이상의 조영제에 대응하는 제1, 제 2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계;
상기 방출된 상기 백색 광원에 의해 상기 피검체로부터 컬러 영상을 획득하고, 상기 제1, 제2 형광여기광원에 의해 상기 피검체로부터 발현된 형광 영상을 획득하는 단계;
상기 획득한 형광 영상 및 컬러 영상을 정합하여 처리하는 단계; 및
상기 정합 처리된 영상을 표시하는 단계를 포함하고,
상기 조영제는 인도시안그린(Indocyanine Green, ICG) 및 광 메틸린 블루(Methylene blue, MB)을 포함하고, 제1 형광조영제의 ICG는 775 ~ 785nm 파장 영역의 광을 흡수하여 810 ~ 850nm 파장 영역의 형광 광원을 방출하고, 제2 형광조영제의 MB는 660~680nm의 광을 흡수하여 700~730nm의 형광 광원을 방출하고,
상기 백색광원 및 제1, 제2 형광여기광원을 방출하는 단계는,
타이밍 신호발생부에서 발생된 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 백색광원 및 제1, 제 2 형광여기광원을 온오프 제어하고, 형광조영제의 선택에 따라 제1 또는 제 2 형광여기광원의 파장을 시프팅하고, 선택된 제1 또는 제 2 형광여기광원의 온도 제어를 통해 파장을 튜닝하고, 형광여기신호를 측정하여 최적의 출력 여기파장신호를 검출하여 제1 또는 제 2 형광여기광원을 출력하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 제어방법.
- 삭제
- 제9항에 있어서,
상기 제1, 제 2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계에서,
상기 제1, 제 2 형광여기광원이 동시에 선택된 경우, 상기 백색광원, 상기 제 1 형광여기광원 및 상기 제 2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 제어방법.
- 제9항에 있어서,
상기 제1, 제2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계에서,
상기 제1 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제1 형광여기광원이 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제2 형광여기광원은 오프시키는 것을 특징으로 하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 제어방법.
- 제9항에 있어서,
상기 제1, 제 2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계에서,
상기 제 2 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제 2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제 1 형광여기광원은 오프시키는 것을 특징으로 하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 제어방법.
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210157705A KR102624004B1 (ko) | 2021-11-16 | 2021-11-16 | 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치 및 그 제어방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210157705A KR102624004B1 (ko) | 2021-11-16 | 2021-11-16 | 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치 및 그 제어방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230071469A KR20230071469A (ko) | 2023-05-23 |
| KR102624004B1 true KR102624004B1 (ko) | 2024-01-11 |
Family
ID=86544437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210157705A KR102624004B1 (ko) | 2021-11-16 | 2021-11-16 | 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치 및 그 제어방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102624004B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4988023B2 (ja) * | 2001-08-28 | 2012-08-01 | ベイラー カレッジ オブ メディスン | カラーブラインド蛍光のためのパルスマルチライン励起法 |
| JP2012524904A (ja) | 2009-04-21 | 2012-10-18 | ユニバーシティ オブ ユタ リサーチ ファウンデーション | 手術時イメージングまたはセンチネルリンパ節バイオプシー用の発光ダイ |
| JP6696912B2 (ja) | 2014-06-05 | 2020-05-20 | ウニベルジテート ハイデルベルク | マルチスペクトルイメージングのための方法及び手段 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101594523B1 (ko) | 2013-09-02 | 2016-02-16 | 한국광기술원 | 가시광 광학영상 및 비가시광 형광영상의 동시구현이 가능한 광대역 영상 획득투사장치 |
-
2021
- 2021-11-16 KR KR1020210157705A patent/KR102624004B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4988023B2 (ja) * | 2001-08-28 | 2012-08-01 | ベイラー カレッジ オブ メディスン | カラーブラインド蛍光のためのパルスマルチライン励起法 |
| JP2012524904A (ja) | 2009-04-21 | 2012-10-18 | ユニバーシティ オブ ユタ リサーチ ファウンデーション | 手術時イメージングまたはセンチネルリンパ節バイオプシー用の発光ダイ |
| JP6696912B2 (ja) | 2014-06-05 | 2020-05-20 | ウニベルジテート ハイデルベルク | マルチスペクトルイメージングのための方法及び手段 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20230071469A (ko) | 2023-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11439307B2 (en) | Method for detecting fluorescence and ablating cancer cells of a target surgical area | |
| US11206987B2 (en) | Method and apparatus for concurrent imaging at visible and infrared wavelengths | |
| US10314490B2 (en) | Method and device for multi-spectral photonic imaging | |
| US20180020965A1 (en) | Apparatus and method for detecting nir fluorescence at sentinel lymph node | |
| CN109310296A (zh) | 内窥镜成像装置及方法 | |
| US20060247537A1 (en) | Endoscope apparatus | |
| US20070213593A1 (en) | Endoscope system | |
| JP6710151B2 (ja) | 内視鏡装置及び内視鏡装置の作動方法 | |
| US10602918B2 (en) | Switching between white light imaging and excitation light imaging leaving last video frame displayed | |
| JP2006526767A (ja) | 多重の励起−発光対と、同時多チャンネル画像検出器とを用いる、蛍光結像方法と装置 | |
| CN107072505A (zh) | 用于组织氧合的绘制的装置、***和方法 | |
| JPS6053918A (ja) | 内視鏡装置 | |
| JPH0654792A (ja) | 撮像装置 | |
| US20150182106A1 (en) | Switching Between White Light Imaging And Excitation Light Imaging Leaving Last Video Frame Displayed | |
| US20190394371A1 (en) | Dual path endoscope | |
| CN109549614B (zh) | 内窥镜*** | |
| KR102624004B1 (ko) | 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치 및 그 제어방법 | |
| US10448817B2 (en) | Endoscopic device incorporating diode laser for PDD, PDT, and AF applications | |
| KR101756909B1 (ko) | 휴대용 다채널 형광영상 획득 장치 및 방법 | |
| JP2004538485A (ja) | 蛍光診断システム | |
| US20060264761A1 (en) | Portable fluorescence scanner for molecular signatures | |
| JP2001128925A (ja) | 蛍光表示方法および装置 | |
| JP2005312979A (ja) | 撮像装置 | |
| JP2017192501A (ja) | 生体観測装置 | |
| RU131184U1 (ru) | Система для оптической диагностики опухолевой ткани |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |