JP7106804B2 - 生体組織検査装置及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、生体組織検査装置に関するものであり、より具体的には、光学技術を活用して生体組織を検査する生体組織検査装置及びその方法に関するものである。

人体で発生する疾病に対する診断を下すために、疾病が疑われる部位の組織を摘出し、これを検査して疾病に対する診断を下す組織検査が活用されている。

組織検査のためには、細胞吸入、コア生検、切開生検、切除生検のような方式を通じて組織を摘出した後、摘出された組織サンプルを切片化してスライドに製作し、染色をした後に顕微鏡で観察する方式が活用されている。スライドを製作する過程は、固定、脱水等を通じて硬化され、これを切片に切った後に染色して覆いガラスを被せる方式で行われる。

このようにスライドを製作した後には、病理診断と判断を担当する医師が顕微鏡を通じて組織スライドを観察して正確な診断決定を下すことができる。

現代人は多様な疾病を体験しており、癌をはじめとする多様な疾病には、外科的な手術を通じて問題となる臓器を摘出する方式で治療する方法が用いられている。ところで、摘出のために外科的手術を行う場合、人体の臓器または患部内腫瘍組織など摘出対象である部位の位置と範囲を判断することは、通常、手術を執刀する医師の肉眼と経験に頼ってなされる。従って、摘出のための腫瘍組織の範囲を判定するのも医師が肉眼で観察できる範囲に限定され、肉眼で観察できないほどの小さい領域は、当該組織が腫瘍であるか否かを判定し難い。その結果、例えば、癌手術のために腫瘍組織を摘出する際に、通常、腫瘍が残存することを防止するためには肉眼で観察された腫瘍組織よりも広い部位を摘出する必要性が生じるようになり、これは患者の回復に追加の負担として作用することになる。腫瘍組織よりも広い部位を摘出するにもかかわらず、依然として表面に現れていない腫瘍を確認することは不可能な問題もある。

このように実際の摘出対象と比較して広い領域を摘出すると危険な場合もある。例えば、甲状腺切除手術を行う場合、カルシウム代謝やホルモン分泌のような役割をする副甲状腺部位は、機能上切除されてはならない。しかし、肉眼では、一般甲状腺組織や副甲状腺部位、リンパ、または切除されても構わない脂肪組織を明確に区分することが容易ではなく、このような場合には、上述の癌組織の摘出方式のように腫瘍を含む部分を広く摘出する方式の手術自体を行うことができない。

以上のような問題を解決するために、前で説明したような組織検査を活用して、摘出された組織がいかなる組織に該当し、いかなる状態であるかを把握している。しかし、一般的に活用される組織検査は、スライド製作のために組織サンプルを固定液を介して固定させる過程や病理検査の滞積などにより結果を把握するまで数日以上の時間を要する場合が多いため、現実的に手術中に組織に対する判断を下すのに活用することは難しい。このような問題を解決するために用いられる凍結標本検査や凍結切片検査では、組織を固定する代わりに凍結し、凍結化された組織を切片化してスライドが製作される。しかし、このような過程も少なくとも３０分ほどの時間が要され、これは手術を行う医師や患者の両方に大きな負担となる。

本発明は、以上のような技術的課題を解決するために提案されたものであり、より具体的には、外科的手術中に組織検査を緊急に行わなければならない場合、手術中に対象組織を迅速に観察して判定できるように生体組織検査装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施例による生体組織検査装置は、検査対象が載置されるステージ部と、前記検査対象に対する光学映像を取得し、前記光学映像の中で選択された領域の検査対象に対する光干渉データを取得するプローブ部とを含み、前記プローブ部または前記ステージ部は、前記選択された領域の検査対象に対する光干渉データを取得するように移動可能なことを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査装置は、前記プローブ部は、前記光学映像を取得する光学撮像部、前記光干渉データを取得する光干渉検出部及び光誘導部を含み、前記光誘導部は、前記光学映像を取得するために照明光源から発光して検査対象で反射した照明光が光学撮像部まで誘導される第１光経路を形成し、前記光干渉データを取得するための測定光を前記検査対象に入射させて第２光経路を形成することを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査装置は、前記照明光源は、前記プローブ部内に備えられることを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査装置は、前記照明光源は、前記プローブ部と別途に外部に備えられることを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査装置は、前記光誘導部は光経路制御要素を含み、前記第１光経路と前記第２光経路は前記光経路制御要素と前記検査対象の間の区間で同軸をなして重なることを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査装置は、前記光経路制御要素は半透過鏡であって、前記半透過鏡は前記照明光を通過させて前記測定光を屈折させるか、前記照明光を屈折させて前記測定光を反射させることを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査装置は、前記光誘導部は倍率変更部を含み、前記倍率変更部は可変倍率対物レンズを含み、前記第１光経路及び前記第２光経路は前記可変倍率対物レンズを通過することを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査装置は、前記光誘導部は倍率変更部を含み、前記倍率変更部は複数の固定倍率対物レンズを含み、前記複数の固定倍率対物レンズのいずれか１つは前記第１光経路及び前記第２光経路を通過させることを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査装置は、前記光干渉検出部は、近赤外線光を照射する干渉光源、前記干渉光源からの近赤外線光を前記測定光と基準光に分離する光干渉測定用ビームスプリッタ及び前記基準光を反射させるための基準鏡をさらに含むことを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査装置は、前記基準鏡は、前記第２光経路が通過する固定倍率対物レンズの厚さに基づいて移動することを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査装置は、前記プローブ部は、前記光学撮像部のＦＯＶ（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）内に照射地点が位置するようにガイドビームを照射するガイドビーム照射部をさらに含み、前記光学撮像部は、前記ガイドビームの照射地点が前記光学映像内で視覚的に識別されるように前記光学映像を取得し、前記ガイドビームの照射地点は、前記選択された領域に含まれることを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査装置は、前記ガイドビーム照射部は、前記第２光経路に沿って前記ガイドビームを照射することを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査装置は、前記プローブ部または前記ステージ部は、前記光干渉検出部のｚ軸方向の測定範囲内に前記検査対象の表面が位置されるようにｚ軸上の位置調整が可能であることを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査装置は、前記ｚ軸上の位置調整は、前記光干渉検出部が前記選択された領域の検査対象に対する光干渉データの取得以後に行われることを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査装置は、前記ｚ軸上の位置調整は、前記光干渉検出部が前記選択された領域の検査対象に対する光干渉データを取得することと共に行われることを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査装置は、前記プローブ部は、前記プローブ部と前記検査対象の表面との間の距離を測定する距離測定部をさらに含み、前記ｚ軸上の位置調整は、前記距離測定部によって測定された距離に基づくことを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査装置は、前記プローブ部または前記ステージ部は、前記光学撮像部のＦＯＶまたは前記光干渉検出部のＦＯＶ内に前記対応領域が含まれるようにｘ軸上、ｙ軸上、またはｘ軸及びｙ軸上の位置調整が可能であることを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査装置は、前記光学映像を表示するディスプレイ部及び前記光学映像の一部領域を選択するためのユーザ選択の入力を受ける入力部をさらに含むことを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査装置は、前記光学映像、前記光干渉データ、または前記光学映像及び前記光干渉データをリアルタイムで共有可能なように外部伝送するための伝送部をさらに含むことを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査方法は、ステージ部とプローブ部とを含む生体組織検査装置を用いた生体組織検査方法であって、前記生体組織検査装置が、検査対象に対する光学映像を取得する段階、前記光学映像の中で一部領域を選択する段階及び前記光学映像の中で選択された領域の検査対象に対する光干渉データを取得する段階を含み、前記プローブ部または前記ステージ部は、前記選択された領域の検査対象に対する光干渉データを取得するように移動可能であることを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査方法は、前記プローブ部は光学撮像部及び光干渉検出部を含み、前記光干渉検出部のｚ軸方向の測定範囲内に前記検査対象の表面が含まれるように前記プローブ部または前記ステージ部のｚ軸上位置を調整する段階をさらに含むことを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査方法は、前記ｚ軸上位置を調整する段階は、前記光干渉検出部が前記選択された領域の検査対象に対する光干渉データを取得する段階の後に行われることを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査方法は、前記ｚ軸上位置を調整する段階は、前記光干渉検出部が前記選択された領域の検査対象に対する光干渉データを取得する段階と共に行われることを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査方法は、前記プローブ部は光学撮像部及び光干渉検出部を含み、前記光学撮像部または前記光干渉検出部のＦＯＶ内に前記選択された領域が含まれるように前記プローブ部または前記ステージ部のｘ軸上、ｙ軸上、またはｘ軸及びｙ軸上位置を調整する段階をさらに含むことを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査方法は、前記プローブ部が前記光学映像または前記光干渉データを取得するための倍率を変更する段階をさらに含むことを特徴とする。

本発明の一実施例による生体組織検査方法は、前記光学映像の色を補正する段階をさらに含むことを特徴とする。

本発明による検査装置及び方法を通じて、外科的手術を行う医師が摘出など手術の対象となる組織の領域を手術中リアルタイムで正確に把握できるように支援することにより、手術の迅速性、正確性かつ安定性を向上させることができるようにする。

本発明による検査装置及び方法により、検査対象に対する光学映像を確認し、これに対して組織検査しようとする部位を早く選定することができる。

本発明による検査装置及び方法により、スライド製作のような従来の生検の手続きを経なくても組織検査をリアルタイムで行うことができ、甲状腺手術の場合、広い範囲を切除する必要がなくなるため、副甲状腺の保護が可能である。

本発明による生体組織検査装置を示した構造図である。 本発明による生体組織検査装置のプローブ部を示したものである。 本発明による生体組織検査装置のプローブ部の光学撮像部を示したものである。 本発明による生体組織検査装置の光干渉検出部を示したものである。 本発明による生体組織検査装置の光誘導部を示したものである。 本発明による生体組織検査装置において、倍率変更部の動作に応じて光干渉検出部が動作する方式を示したものである。 本発明による生体組織検査装置で形成される光経路の構成を示したものである。 本発明による生体組織検査装置のガイドビーム照射部の構成と動作を示したものである。 本発明による生体組織検査装置のステージ部のｘ及びｙ軸方向の移動を示したものである。 本発明による生体組織検査装置のステージ部のｚ軸方向の移動を示したものである。 本発明による生体組織検査方法を示したものである。

以下の実施例を通じて、本発明による生体組織検査装置とその方法に関する説明が提示される。

＜生体組織検査装置＞
図１は、本発明の一実施例による生体組織検査装置を示したものである。本発明の一実施例による生体組織検査装置１０は、プローブ部２０とステージ部３０とを含む。ステージ部３０には、検査対象となる生体組織５０が載置され、プローブ部２０は、検査対象側に配置された対物レンズを介して検査対象に対する光学映像及び光干渉データを取得する。生体組織検査装置１０には、領域選択部４０が追加で含まれ得る。領域選択部４０は検査対象に対して、ユーザが望む特定領域の光干渉データを取得するようにユーザに選択インターフェースを提供することができる。

＜プローブ部＞
図２は、プローブ部２０の構成を示したものである。プローブ部２０は、検査対象の光学映像を取得するための光学撮像部１００と、検査対象に対する光干渉データを取得するための光干渉検出部２００、光学撮像部１００と光干渉検出部２００が検査対象５０の光学映像と光干渉データを取得できるように照明光と測定光を誘導する光誘導部３００を含む。

＜光学撮像部＞
図３に示された光学撮像部１００は、検査対象５０の光学映像を取得する。光学映像は、検査対象に対する通常の２次元映像であってもよいが、必要によっては、その他の映像、例えば、３次元映像を取得することも可能である。以下では、説明の便宜のために、光学撮像部１００が通常の２次元映像を取得するものとして説明する。

図３に示されたように、光学撮像部１００は、照明光１１５を検査対象に照射して映像の品質を高めるための照明光源１１０と、光が検査対象で反射して出てきた光を感知して電気信号に変換するための光感知部１２０とを含む。図３のように照明光源１１０が光感知部１２０の側面に付着する場合、照明光１１５は、ビームスプリッタ１３０を通じて検査対象５０方向に方向が変換されて、光誘導部３００を通過して検査対象に照射され得る。照明光１１５が検査対象で反射して出てきた光は再度光誘導部３００を通過し、その後、光感知部１２０に到達することができる。

一方、このような照明光１１５の経路は、１つの例示に過ぎない。他の例示として、照明光１１５は一直線で照射されて、光誘導部３００を介して検査対象に照射されることもできる。または、以下で図７と関連して説明されるように、別途の外部照明光源１７０が配置され、外部照明光源１７０が光誘導部３００を介しないまま照明光を検査対象５０に照射することができる。

照明光源１１０が照射する照明光１１５は、可視光線であってもよい。光感知部１２０は、可視光線領域の光を感知できるＣＣＤイメージセンサーまたはＣＭＯＳイメージセンサーであってもよい。光感知部１２０は、感知された光を電気信号に変換し、これを処理部１４０に伝えることができる。処理部１４０は、光感知部１２０から伝えられた電気信号に基づいて、検査対象５０の映像を生成することができる。

光学撮像部１００により取得された検査対象５０の光学映像は、それ自体で検査対象を観察するための資料として活用され得る。また、光学映像は、ステージ部３０及びプローブ部２０の移動及び操作に活用され得る。また、光学映像は、光干渉検出部２００により測定しようとする領域を確認するためにも用いられ得る。

また、本発明の一実施例では、光学映像が領域選択部４０に提供されることができる。以下で再度説明されるが、ユーザは、領域選択部４０を通じて確認しようとする領域を選択することができる。生体組織検査装置１０は、ユーザが選択した領域に対して光干渉データを取得することができる。

以上の説明による光学撮像部は、可視光線を光源にして検査対象の表面に対する２次元映像を取得するための構成を例示にして説明された。しかし、必要によっては、３次元映像を生成できるように必要な光学映像を撮影するための構成を含むことができる。例えば、両眼間の視差に基づいて３次元映像を生成する方式として、検査対象に対して所定の角度の差を置いて取得された２次元映像を合成することで３次元映像を生成することが可能である。このような方式で３次元映像を取得するためには、光学撮像部は検査対象に対して所定の角度の差を置いて配置された２台のカメラを含むことができる。または、光学撮像部は、カメラとカメラを移動させ得る移送部を含むことができる。この場合、移送部によってカメラが移動されるに伴い、互いに異なる角度で検査対象の２次元映像を取得することができる。または、パターン光を用いることによって検査対象の３次元映像を生成することも可能である。即ち、一定の周期を有するパターン光を、位相を変更しながら照射し、位相遷移されたパターン光が検査対象で形成するパターンの映像を取得した後、パターン映像を処理して検査対象の３次元映像を生成する方法が、本発明による検査装置に適用されることができる。このような方法を適用するために、光学撮像部は、パターン光を照射するためのパターン光照射装置及びパターン光が検査対象で形成する映像を取得するためのカメラと、測定されたパターン映像から３次元映像を生成する処理部を追加で含むことができる。

＜光干渉検出部＞
光干渉検出部２００は、検査対象の全体または一部に対する３次元映像を生成するために光干渉データを取得することができる。また、光干渉検出部２００は、検査対象のうちユーザが選択した特定領域に対する光干渉データを取得することができる。図４の光干渉検出部２００は、例示としてマイケルソン型の干渉計を用いる場合を示したものである。光干渉検出部２００は、近赤外線光を照射するための干渉光源２１０、干渉光源２１０からの近赤外線光を測定光２１５と基準光２２５に分離するためのビームスプリッタ２２０、ビームスプリッタ２２０によって分離された基準光を反射させる基準鏡２３０と、測定光２１５と基準光２２５が形成した干渉光を感知して光干渉データを生成する干渉光感知部２４０を含むことができる。光干渉検出部２００はまた、光干渉データから３次元映像を生成する処理部２５０を含むことができる。

干渉光源２１０は、人体組職を深さ別に断層撮影できるように波長を可変（ｔｕｎａｂｌｅ）しながら光を照射することができる。光干渉測定で対象物の撮影のために用いられる光としては、赤外線領域である７５０～１３００ｎｍ区間の波長を有するレーザが用いられ得る。特に、波長が長いほど人体組職を浸透できる深さが深くなるため、干渉光源が単一の波長のレーザのみを照射する代わりに、短い波長から長い波長に波長を変換させながらレーザを照射することにより検査対象５０の表面から所定深さまで立体的な干渉信号を取得することができる。

ビームスプリッタ２２０によって分離された測定光２１５は、後述の光誘導部３００により経路が変更され、ステージ部３０に載置された検査対象５０に照射され得る。検査対象５０に照射された測定光２１５は、検査対象５０の表面で反射されるか、または波長に応じて一定深さまで浸透後に後方散乱される。その後、反射された測定光または後方散乱された測定光は、反対の経路を介して光干渉検出部２００に戻る。測定光２１５と基準光２２５は、ビームスプリッタ２２０で干渉されて干渉光２３５を形成し、形成された干渉光２３５は、干渉光感知部２４０によって感知される。干渉光感知部２４０は、干渉光から光干渉データを生成して処理部２５０に伝える。処理部２５０は、光干渉データから検査対象５０の断層映像を生成することにより、これから検査対象５０の３次元映像を生成することができる。説明のために、干渉光感知部２４０及び処理部２５０がいずれも光干渉検出部２００に含まれたものとして例示されたが、必要によっては干渉光感知部２４０と処理部２５０はそれぞれ、光干渉検出部２００と別途に分離され得、光ケーブルなどの通信手段を介して光干渉検出部２００と連結されることができる。

ビームスプリッタ２２０は、干渉光源２１０からの光を測定光２１５と基準光２２５に分離する。前で説明したように、測定光２１５は、光誘導部３００を介して検査対象５０に照射され、検査対象５０の表面で反射されるか、または一定深さまで透過後に後方散乱されて光干渉検出部２００に戻る。基準光は、基準鏡２３０によって反射されてビームスプリッタ２２０にまた戻り、光干渉検出部に戻った測定光２１５と干渉して干渉光２３５を形成し、形成された干渉光は光干渉感知部２４０によって感知される。

基準鏡２３０は、ビームスプリッタ２２０によって分離された基準光２２５を反射させて、検査対象５０から反射または後方散乱されてきた測定光２１５と共に干渉光２３５を形成するようにする。このとき、測定光２１５と基準光２２５間の経路差が干渉光源２１０が照射した光の可干渉長さ（ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｌｅｎｇｔｈ）以内である場合に、干渉光感知部２４０によって感知されることができるため、これを適切に調節するために基準鏡２３０の位置が移動され得る。これに関する詳細な説明は、後述する。

＜光誘導部＞
図５に示された光誘導部３００は、光学撮像部１００からの照明光１１５、光干渉検出部２００からの測定光２１５、または照明光１１５と測定光２１５のいずれもをステージ部３０上の検査対象５０に誘導する機能を行うことができる。光誘導部３００は、光経路制御要素３１０と倍率変更部３２０を含むことができる。

光経路制御要素３１０は、照明光１１５、測定光２１５、または照明光１１５と測定光２１５のいずれもの経路を制御することができる。照明光１１５と測定光２１５が、前で説明したように光誘導部３００に入射して光経路制御要素３１０に到達する。図５に示されたように、光経路制御要素３１０は、照明光１１５をそのまま透過させて検査対象に照射することができる。また、光経路制御要素は、測定光２１５が照明光１１５と同軸になるように測定光の経路を調整して検査対象５０に照射することができる。また、検査対象５０から反射または後方散乱された照明光１１５’と測定光２１５’をそれぞれ、光学撮像部１００と光干渉検出部２００に返して光学映像及び光干渉データを取得するようにすることができる。

光経路制御要素３１０としては、ダイクロイックフィルターミラーのような半透過鏡が用いられ得る。前で説明した例示でのように、光学撮像部１００が可視光線照明光を用いて検査対象の２次元映像を取得し、光干渉検出部２００が近赤外線光である測定光を用いて検査対象の３次元映像を取得するための光干渉データを取得しようとする場合、ダイクロイックフィルターミラーを用いれば、波長が異なる２つの光の光経路を個別的に制御することができる。従って、光学撮像部１００で用いる照明光の性質が可視光線ではない領域であったり、光学撮像部１００を介して取得しようとする光学映像が変わったり、または光干渉検出部２００で光干渉データの取得のために用いる測定光の性質が変わる場合には、それに合った光学構成要素が代わりに用いられ得る。

光誘導部３００は、倍率変更部３２０を含むことができる。倍率変更部３２０は、撮影映像の倍率を変更する構成要素である。倍率変更部３２０では、相互間変更が可能な複数の固定倍率対物レンズが配置され、レンズを変更することにより検査対象に対する拡大した映像を取得することが可能である。または、倍率変更部３２０としては倍率が可変である単一の可変倍率対物レンズが用いられ得る。図３では、例示のために、回転板に各対物レンズが配置される形態が示されているが、その他にも複数のレンズを配置してこれを相互に変更できる他の同等な構成が用いられ得る。または、単一の可変倍率対物レンズが光経路制御要素３１０の下段に配置されることができる。また、前で説明したように、照明光１１５と測定光２１５が互いに異なる光軸を有して照射されなければならない場合には、それに合わせて倍率変更部の各レンズも複数セットで配置されることができる。

倍率変更部３２０が倍率を変更する場合、レンズの特徴、例えば、レンズの厚さ及び焦点距離に応じて、光干渉検出部２００の基準鏡２３０の位置が変動しなければならないこともある。図６は、複数の固定倍率対物レンズ３２２、３２４、３２６を用いる場合、基準鏡２３０が移動しなければならない原理を示したものである。光干渉検出部２００で取得する光干渉データは、測定光２１５と基準光２２５との間の光経路差によって発生する干渉から取得され得るが、このとき、倍率変更部３２０で用いられるレンズの厚さによって光経路の経路差が追加で発生し得る。即ち、レンズの厚さＬ１、Ｌ２、Ｌ３が異なると、測定光が通過する自由空間の距離及びレンズの焦点距離が共に変更されるためＷＤ１、ＷＤ２、ＷＤ３、測定光２１５が経る経路差が追加で発生する。従って、このように変更された経路差を反映させて測定光２１５と基準光２２５の干渉を感知するためには、基準光２２５が経る光経路を変更させることでレンズの変更によって測定光２１５が経る光経路の変更に合わせなければならない必要があり、このために基準鏡の位置が変更されることがある（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）。

以下、光誘導部３００が光学撮像部１００からの照明光１１５と光干渉検出部２００からの測定光２１５を検査対象に誘導する第１光経路の形成について説明する。図７には、光学撮像部１００からの照明光１１５が光誘導部３００により第１光経路１１１５を介して検査対象５０に照射される形状が示されている。光学映像を取得するための照明光１１５は、第１光経路１１１５に沿う。即ち、照明光は、最初に照明光源１１０から出射され、ビームスプリッタ１３０を経て光誘導部３００に入射され、光誘導部３００に入射された照明光１１５は、光誘導部３００の光経路制御要素３１０を透過した後に倍率変更部３２０を経て検査対象に照射され、検査対象５０に照射された照明光１１５は、検査対象５０から反射されて光学撮像部に向かい、第１光経路１１１５を形成するようになる。

一方、前記のような照明光の第１光経路１１１５は一例示に過ぎず、当業者は照明光を照射するために他の案を採択することができる。例えば、位置が異なる照明１７０から検査対象物５０に照明光が他の光経路１７１５を介して照射され得る。この場合、他の光経路１７１５に沿う照明光は、光誘導部３００を介さずに直接検査対象５０に照射され得る。この場合にも、他の光経路１７１５を介して検査対象５０に照射された照明光は、検査対象から反射されて、第１光経路１１１５と同一の経路に沿って光誘導部３００を通過して光学撮像部１００に向かうようになる。

光干渉検出部２００からの測定光２１５は、第２光経路１２１５に沿って光誘導部３００により検査対象５０に誘導され得る。前で説明したように、干渉光源２１０から出射された光はビームスプリッタ２２０で分離され、ビームスプリッタ２２０を透過した測定光２１５は、光誘導部３００の光経路制御要素３１０に入射する。光経路制御要素３１０は、測定光２１５の経路を変更して、測定光が検査対象５０に向かうようにする。

光学映像を取得するための第１光経路１１１５と光干渉データを取得するための第２光経路１２１５は、光誘導部３００の光経路制御要素３１０により一部区間１３１５を共有する。即ち、図７に示したように光学映像を取得するための第１光経路１１１５のうちの光経路制御要素３１０と検査対象５０との間の光経路と、光干渉データを取得するための第２光経路１２１５のうちの光経路制御要素３１０と検査対象５０との間の光経路は重なっている。または、前記のように光経路が重なって同軸に照射される代わりに、光誘導部３００は、照明光１１５と測定光２１５が互いに異なる光軸を有して検査対象に照射されるように誘導することもできる。光学撮像部１００のＦＯＶ（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ）は広い一方、光干渉検出部２００のＦＯＶはそれより狭いため、検査対象に対して光学撮像部１００が取得した光学映像の多様な部分に対して光干渉検出部２００で測定を行おうとする際に、このように互いに異なる光軸を有して照射されるようにする必要がある。特に、領域選択部４０によりユーザが選択した領域に対して光干渉データを取得するように光誘導部３００が測定光２１５を誘導することができる。

＜ガイドビーム照射部＞
図８に示されたように、生体組織検査装置１０に、ガイドビーム照射部４００が追加で配置されることができる。ガイドビーム照射部４００は、光学撮像部１００または光干渉検出部２００とともに配置されたり、またはその他のプローブ部２０の他の位置に配置されることができる。以下では、説明の便宜のために、ガイドビーム照射部４００が光干渉検出部２００とともに配置されたことを基準にして説明する。

ガイドビーム照射部４００は、ガイドビーム光源４１０とビームスプリッタ４２０を含むことができ、光干渉検出部２００の測定光と同軸にガイドビーム４１５を照射する。ガイドビーム照射部４００は、ガイドビームを照射することにより、どの領域に対して光干渉データの取得がなされているかを把握できるようにユーザを補助する。即ち、光干渉データの取得のために用いられる測定光２１５は赤外線または近赤外線領域のレーザ光であるため、肉眼では検査対象のどの部分に対する光干渉データの取得がなされているかを把握することはできない。従って、可視光線領域に該当するガイドビーム４１５を測定光と同軸に検査対象に照射することにより、現在、検査対象に対して光干渉データが取得されている領域がどこかをユーザが把握できるようにする。ガイドビーム４１５が測定光２１５と同軸に照射されるためのビームスプリッタ４２０のような構成が検査装置に付加され得る。例えば、ガイドビーム４１５をユーザが領域選択部４０を通じて選択した検査対象の特定領域に照射して、ユーザが選択した領域に対する光干渉データの取得がなされていることを表示することができる。必要に応じて、ガイドビーム４１５は、測定光２１５と同軸に照射されないことがある。

＜距離測定部＞
距離測定部５００は、プローブ部３０の一末端に、具体的には光誘導部３００の末端に、さらに具体的には倍率変更部３２０とともに配置されることができる。距離測定部５００は、倍率変更部３２０から検査対象５０の表面間の距離を測定することができる。距離測定部５００は、距離を測定するために赤外線、超音波及びレーザなどを用いることができる。距離測定部５００が測定した距離は、光干渉検出部２００が検査対象５０に対する光干渉データを取得する際に、ｚ軸方向の測定が正しくなされない問題を解決するために用いられ得る。詳しい事項は後述する。

＜領域選択部及び伝送部＞
前で説明したように、本発明の生体組織検査装置は光学撮像部１００により取得された検査対象の光学映像に対し、ユーザが望む領域に対する光干渉データを取得するようにすることができる。このために、本発明の生体組織検査装置は、領域選択部４０を追加で含むことができる。領域選択部４０は、光学撮像部１００が取得した光学映像を表示するための表示部４２と、表示部４２に示された光学映像のうち特定の領域を選択するようにユーザ入力を受信するための入力装置４４を含むことができる。表示部及び入力装置の具体的な構成は、従来の技術を活用することができる。

本発明の生体組織検査装置１０は、その他に伝送部７０をさらに含むことができる。本発明は、手術中の迅速な生体組織検査を行うために提案されたが、場合によっては、検査の正確性を高めるために病院の病理課でも同一組織に対してリアルタイムで検査を行うことが必要なことがある。このような検査を行うために、生体組織検査装置は、伝送部を介して取得した光学映像及び光干渉データまたはこれから生成した３次元映像データ、その他患者に関するデータを手術中にリアルタイムで送受信することができる。

＜組織検査方法＞
図９を参照して、本発明による組織検査方法を説明する。

ステージ部３０には、人体組職から採取したサンプルである検査対象５０が位置することができる。光学撮像部１００は、検査対象５０に対する光学映像を取得することができる。光干渉検出部２００は、光学映像の全部または一部に相応する検査対象の領域に対する光干渉データを取得することができる。光学撮像部１００と光干渉検出部２００のＦＯＶが制限的であり、また、検査対象５０の表面上段差により正確な光干渉データを取得できない問題も発生するため、このような問題を解決するためにステージ部３０は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸方向に移動することができる。

例えば、図９に示されたように、ステージ部３０上に検査対象５０が位置しており、検査対象５０に対する３次元映像を取得しようとする領域５４を現在の光干渉検出部のＦＯＶ５２内に移動させるためにステージ部３０は、ｄｘ及びｄｙだけｘ、ｙ方向に移動することができる。前記のようなｘ及びｙ軸方向への移動は、光学撮像部１００が取得した光学映像または光干渉検出部２００が取得した干渉信号に基づいてなされることができる。例えば、光学映像のうちユーザが選択した特定領域に対して３次元映像を通じて検査を行おうとする場合、検査対象の中で選択された領域に対応する領域が光干渉検出部２００のＦＯＶ内に含まれるようにステージ部３０がｘ軸及びｙ軸方向に移動することができる。一方、ステージ部３０が移動せずに、代わりにプローブ部２０が移動することにより同一にＦＯＶに含まれる検査対象の領域を変更することができる。

一方、検査対象５０の表面上段差が大きい場合には、検査対象５０に対する３次元映像の生成のために取得する光干渉データに歪曲が発生し得る。測定光が有する周波数などの特性や、光学系のレンズの特性などの要因により、検査対象５０の表面上から測定光が浸透できる深さは、表面から数ｍｍ水準である。この数ｍｍの区間を光干渉検出部の「ｚ軸方向の測定範囲」と定義すると、検査対象５０の表面上に存在する段差が、光干渉検出部のｚ軸方向の測定範囲を逸脱することがある。他の表現で、検査対象５０の表面上に段差が存在し、高さが高い領域と高さが低い領域の表面上段差が、ｚ軸方向の測定範囲より大きくなり得る。この場合、検査対象５０の表面上高さが高い領域で反射された測定光の反射光や、あるいは高い領域の表面以下に浸透して後方散乱された測定光の後方散乱光から取得された光干渉データと比較する際、高さが低い領域で反射された測定光の反射光、及び高さが低い領域の表面以下に浸透して後方散乱された測定光の後方散乱光によって取得された光干渉データは、歪曲された形態で示され得る。従って、このような歪曲されたデータの発生を防止するか、または歪曲されたデータを除去して正確なデータを取得するために、検査対象５０の位置をｚ軸方向に移動させる必要がある。

これと関連して図１０を参照すると、測定しようとする検査対象５０に表面上段差があり、測定しようとする領域５５の表面がｚ軸方向の測定範囲５３を逸脱する場合には、当該領域の測定のためにステージ部３０またはプローブ部２０がｚ軸方向に移動することができる。１つの方法としては、検査対象５０に対してまず光干渉データを全て取得した後に、表面上の段差により光干渉データが歪曲されたと判断される領域に対して再度光干渉データを取得することである。即ち、ステージ部３０またはプローブ部２０がｚ軸方向に移動して、光干渉データが歪曲されたと判断される領域の表面をｚ軸方向の測定範囲内に含ませた後に再度光干渉データの取得を行う方法がある。他の方法としては、検査対象５０に対して光干渉データを取得する際に、検査対象の表面上の高さを測定しながらｚ軸方向の測定範囲内に検査対象の表面が常に含まれるようにリアルタイムでｚ軸方向にステージ部またはプローブ部を移動する方法がある。

一方、ステージ部３０またはプローブ部２０がｚ軸方向に移動する際に、その移動の幅は距離測定部５００が測定した倍率変更部３２０のレンズと検査対象５０間の距離に基づいて自動でなされることができる。または、ステージ部３０やプローブ部２０がユーザによって操作が可能な操作部を含むことができ、ユーザが操作部を操作するに伴い、ステージ部３０やプローブ部２０がｚ軸方向に移動することができる。このような構成は、前で説明したｚ軸方向の測定範囲に検査対象の表面を含ませるためではなく、他の目的のためにも活用され得る。例えば、光学撮像部１００が検査対象の２次元映像を取得するように構成された場合、ユーザは２次元映像を見て映像の焦点を合わせるために操作部を操作することで、ステージ部３０またはプローブ部２０を移動させることもできる。

本発明による生体組織検査装置について、以上の実施例では、図１に示されたように光学撮像部１００がステージ部３０の垂直方向上段に位置し、光誘導部３００の側面に光干渉検出部２００が配置される構成を備えた。このような構成下では、光誘導部３００の光経路制御要素３１０により光干渉検出部２００からの測定光２１５の経路が変更される。しかし、このような構成は一例に過ぎず、当業者は光学撮像部１００、光干渉検出部２００及び光誘導部３００の配置を前記実施例とは異にしても、同一の検査装置としての機能を行うように本発明を構成することができる。例えば、光誘導部３００の垂直上方に光干渉検出部２００が配置され、光学撮像部１００は側面に配置されることができる。または、光学撮像部１００と光干渉検出部２００がいずれも光誘導部３００の上段に位置することができる。この場合、光経路制御要素３１０が単一のビームスプリッタやダイクロイックフィルターミラー、複数のビームスプリッタや複数のダイクロイックフィルターミラーまたはこれらの組み合わせなどを配置して、照明光及び測定光を検査対象方向に誘導することで、前の実施例と同一の検査装置としての機能を行うことができる。

光学映像と、光干渉データを処理して生成された３次元映像は、表示部６０を通じて表示されることができる。ユーザは、表示部に示された映像から対象領域がいかなる組織に該当するかといかなる状態であるかなどを検査及び判断して、その後の手術の手続きを計画したり進めたりすることができる。

図１１は、本発明による生体組織検査装置を用いた検査方法の順序を示したものである。本発明による生体組織検査方法は、光学撮像部１００により光学映像を取得する段階Ｓ１００と光干渉検出部２００により光干渉データを取得する段階Ｓ２００とを含む。また、光学映像を取得した後、光干渉データを取得するのに先立ち、光干渉データを取得しようとする領域をユーザが選択する段階Ｓ１５０を経ることができる。前に生体組織検査装置について説明したように、光学映像及び光干渉信号を取得する段階に先立ち、光学撮像部１００と光干渉検出部２００のＦＯＶ内に検査対象の測定しようとする領域が含まれるようにプローブ部２０またはステージ部３０のｘ軸、ｙ軸及びｚ軸上の位置を変更する段階Ｓ２２０、Ｓ２４０がさらに含まれ得、特にｚ軸上の位置を変更する段階は、前に説明したように、距離測定部５００を通じて別途に測定されたプローブ部２０と検査対象５０との間の距離情報を用いて行われることができる（Ｓ２４２）。

一方、光学映像を取得するのに先立ち、映像取得のための倍率を変更する段階が追加で含まれ得る（Ｓ１２０）。または、図示されてはいないものの、光学映像を取得する際の倍率と、光干渉データを生成する際の倍率を互いに異ならせるために、光学映像の取得後、光干渉データの取得に先立って倍率を変更することも可能である。この場合、前で説明したことにより、表示部に取得及び測定された映像を表示する際に倍率の差を示し得る表示をするか、または倍率が異なる映像に対する処理を通じて同一の倍率の映像で表示することができる。光誘導部３００の光経路制御要素３１０は、検査対象から反射された照明光１１５と測定光２１５及びガイドビーム４１５を分離することができる。ここで、可視光線領域に属するガイドビーム４１５を分離する過程で可視光線領域を含む照明光２１５も一部波長が共に除去されることがある。従って、２次元映像を測定する段階では、このような一部波長の除去を復元するために、光学映像に対して色補正を追加で行うことができる（Ｓ１４０）。

本発明による生体組織の検査方法は、機械やコンピュータによって読み取りが可能な格納媒体にプログラム命令語として格納されて行われることができる。プログラム命令語は、光学撮像部と光干渉検出部、プローブ部及びステージ部の動作を具体化するプログラム命令語を含むことができる。プログラムは、本発明による生体組織検査装置に含まれたコンピュータまたは処理装置によって行われることができ、一方では、本発明による生体組織検査装置と通信可能に連結された遠隔地のサーバーやコンピュータを通じて行われることができる。本発明による生体組織の検査方法が遠隔地のサーバーやコンピュータを通じて行われる方式は、遠隔地サーバーやコンピュータでは当該命令語を生体組織検査装置に伝え、生体組織検査装置は命令語によって方法を行った結果を遠隔地サーバーやコンピュータに伝え、これを再度遠隔地サーバーやコンピュータが解釈して追加の命令を伝える方式で行われることができる。

本発明は、好ましい実施例を通じて説明されて例示されたが、当業者であれば添付の請求の範囲の事項及び範疇を逸脱せずに様々な変形及び変更がなされ得ることが分かるであろう。

（符号の説明）１０：生体組織検査装置、２０：プローブ部、３０：ステージ部、１００：光学撮像部、２００：光干渉検出部、３００：光誘導部、４００：ガイドビーム照射部、５００：距離測定部

Claims (24)

1. 検査装置において、
   検査対象が載置されるステージ部と、
   前記検査対象に対する光学映像を取得し、前記光学映像の中で選択された領域の検査対象に対する光干渉データを取得するプローブ部と、を含み、
   前記プローブ部または前記ステージ部は、前記選択された領域の検査対象に対する光干渉データを取得するように移動可能であり、
   前記プローブ部は、
   前記光学映像を取得する光学撮像部と、
   前記光干渉データを取得する光干渉検出部と、
   倍率変更部を含む光誘導部と、
   前記光学撮像部のＦＯＶ（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）内に照射地点が位置するようにガイドビームを照射するガイドビーム照射部と、を含み、
   前記プローブ部または前記ステージ部は、前記光干渉検出部のｚ軸方向の測定範囲内に前記検査対象の表面が位置されるようにｚ軸上の位置調整が可能である、検査装置。
2. 前記光誘導部は、前記光学映像を取得するために照明光源から発光して前記検査対象で反射した照明光が前記光学撮像部まで誘導される第１光経路を形成し、前記光干渉データを取得するための測定光を前記検査対象に入射させて第２光経路を形成することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記照明光源は、前記プローブ部内に備えられることを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
4. 前記照明光源は、前記プローブ部と別途に外部に備えられることを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
5. 前記光誘導部は光経路制御要素を含み、
   前記第１光経路と前記第２光経路は前記光経路制御要素と前記検査対象の間の区間で同軸をなして重なることを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
6. 前記光経路制御要素は半透過鏡であって、
   前記半透過鏡は前記照明光を通過させて前記測定光を屈折させるか、前記照明光を屈折させて前記測定光を反射させることを特徴とする請求項５に記載の検査装置。
7. 前記倍率変更部は可変倍率対物レンズを含み、
   前記第１光経路及び前記第２光経路は前記可変倍率対物レンズを通過することを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
8. 前記倍率変更部は複数の固定倍率対物レンズを含み、
   前記複数の固定倍率対物レンズのいずれか１つは前記第１光経路及び前記第２光経路を通過させることを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
9. 前記光干渉検出部は、
   近赤外線光を照射する干渉光源と、
   前記干渉光源からの近赤外線光を前記測定光と基準光に分離する光干渉測定用ビームスプリッタと、
   前記基準光を反射させるための基準鏡と、をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の検査装置。
10. 前記基準鏡は、前記第２光経路が通過する固定倍率対物レンズの厚さに基づいて移動することを特徴とする請求項９に記載の検査装置。
11. 前記光学撮像部は、前記ガイドビームの照射地点が前記光学映像内で視覚的に識別されるように前記光学映像を取得し、
    前記ガイドビームの照射地点は、前記選択された領域に含まれることを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
12. 前記ガイドビーム照射部は、前記第２光経路に沿って前記ガイドビームを照射することを特徴とする請求項１１に記載の検査装置。
13. 前記ｚ軸上の位置調整は、前記光干渉検出部が前記選択された領域の検査対象に対する光干渉データの取得以後に行われることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
14. 前記ｚ軸上の位置調整は、前記光干渉検出部が前記選択された領域の検査対象に対する光干渉データを取得することと共に行われることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
15. 前記プローブ部は、前記プローブ部と前記検査対象の表面との間の距離を測定する距離測定部をさらに含み、
    前記ｚ軸上の位置調整は、前記距離測定部によって測定された距離に基づくことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
16. 前記プローブ部または前記ステージ部は、前記光学撮像部のＦＯＶ（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）または前記光干渉検出部のＦＯＶ内に、前記光学映像の中で選択された前記領域が含まれるようにｘ軸上、ｙ軸上、またはｘ軸及びｙ軸上の位置調整が可能なことを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
17. 前記検査装置は、
    前記光学映像を表示するディスプレイ部と、
    前記光学映像の一部領域を選択するためのユーザ選択の入力を受ける入力部と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
18. 前記光学映像、前記光干渉データ、または前記光学映像及び前記光干渉データをリアルタイムで共有可能なように外部伝送するための伝送部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
19. ステージ部とプローブ部とを含む検査装置を用いた検査方法であって、
    前記検査装置が、
    検査対象に対する光学映像を取得する段階と、
    前記光学映像の中で一部領域を選択する段階と、
    前記光学映像の中で選択された領域の検査対象に対する光干渉データを取得する段階と、を含み、
    前記プローブ部または前記ステージ部は、前記選択された領域の検査対象に対する光干渉データを取得するように移動可能であり、
    前記プローブ部は、
    前記光学映像を取得する光学撮像部と、
    前記光干渉データを取得する光干渉検出部と、
    倍率変更部を含む光誘導部と、
    前記光学撮像部のＦＯＶ（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）内に照射地点が位置するようにガイドビームを照射するガイドビーム照射部と、を含み、
    前記検査方法は、
    前記光干渉検出部のｚ軸方向の測定範囲内に前記検査対象の表面が含まれるように前記プローブ部または前記ステージ部をｚ軸上の位置調整する段階をさらに含む、検査方法。
20. 前記ｚ軸上位置を調整する段階は、前記選択された領域の検査対象に対する光干渉データを取得する段階の後に行われることを特徴とする請求項１９に記載の検査方法。
21. 前記ｚ軸上位置を調整する段階は、前記選択された領域の検査対象に対する光干渉データを取得する段階と共に行われることを特徴とする請求項１９に記載の検査方法。
22. 前記光学撮像部または前記光干渉検出部のＦＯＶ（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）内に前記選択された領域が含まれるように前記プローブ部または前記ステージ部のｘ軸上、ｙ軸上、またはｘ軸及びｙ軸上位置を調整する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の検査方法。
23. 前記プローブ部が前記光学映像または前記光干渉データを取得するための倍率を変更する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の検査方法。
24. 前記光学映像の色を補正する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の検査方法。

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