KR101532395B1 - 신체 루멘 내의 대상물의 크기를 추산하기 위한 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents

신체 루멘 내의 대상물의 크기를 추산하기 위한 장치, 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

생체 내의 영상을 캡처링하기 위한 본 발명의 장치 및 방법은 영상 내의 대상물에 대한 크기 또는 거리 추산을 허용한다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 생체 내의 장치에서는, 적어도 영상기와, 영상기를 위한 조명을 제공하는 조명원과, 예를 들어 신체 루멘 내의 광 비임 또는 레이저 비임을 방출하는 조사원과, 신체 루멘 내의 대상물의 크기의 추산을, 영상 조명 파라미터 값에 기초하여, 계산하는 프로세서가 제공될 수 있다.

Description

신체 루멘 내의 대상물의 크기를 추산하기 위한 장치, 시스템 및 방법{DEVICE, SYSTEM AND METHOD FOR ESTIMATING THE SIZE OF AN OBJECT IN A BODY LUMEN}
본 발명은 생체 내의 루멘(in-vivo lumen)을 영상화하기 위한 것과 같은 생체 내의 장치 및 방법에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는 생체 내의 대상물의 크기를 추산하기 위한 생체 내의 시스템에서의 장치 및 방법에 관한 것이다.
알려진 장치는 영상 또는 pH 감지와 같은 생체 내의 감지(sensing)를 제공하는데 도움이 될 수 있다. 삼킬 수 있거나 소화가능한 캡슐 또는 다른 장치들과 같은 독립적인 생체 내의 감지 장치들은 신체 루멘을 통해 이동할 수 있고, 장치들이 신체 루멘을 따라 이동하면서 감지할 수 있다. 영상 장치와 같은 독립적인 생체 내의 감지 장치는 위장(GI) 관과 같은 신체 캐비티 또는 루멘 내부로부터 영상을 얻기 위하여, 예를 들어, 영상기를 포함할 수 있다. 영상 장치는, 예를 들어, 광학 시스템과 연계될 수 있고, 선택적으로 송신기 및 안테나와 연계될 수 있다. 이들 장치들 중 일부는 영상 데이터를 전송하기 위해 무선 연결을 사용한다.
예를 들어, 신체 루멘 내의 대상물의 크기를 결정하는 방법에 관한 호른 등(Horn et al.)에 의한 PCT 공보 제WO2007/074462호에 기술된 바와 같이, 신체 루멘 내의 영상화된 대상물의 크기를 추산하기 위한 다른 방법이 존재한다. 호른 등은 신체 루멘 내의 조사원에 의해 방출된, 예를 들어, 레이저 비임에 기초하여 신체 루멘 내의 대상물의 크기를 계산하는 방법을 교시한다. 레이저 비임은 영상에 스폿을 생성하고, 스폿이 영상 내의 관심 대상에 또는 근처에 위치되는 경우에, 대상에 대한 거리 및 대상의 크기가 계산되거나 추산될 수 있다. 그러나, 스폿이 관심의 대상 근처에 위치되지 않은 상황에서, 크기 계산은 정확하지 않을 수 있다.
본 발명은 신체 루멘 내의 대상물의 크기를 결정하는 방법을 도입한다. 몇몇 실시예에 따라, 이 방법은 종래의 알려진 방법을 보충하도록 사용될 수 있다.
본 발명의 장치 및 방법의 실시예는 위장(GI) 관과 같은 신체 루멘 또는 캐비티 내부로부터 생체 내의 영상에서 보이는 대상물의 크기의 추산 또는 결정을 가능하게 할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라, 임의의 알고리즘(들)에 따른 계산이 영상에서의 대상물의 실제 크기(또는 영상기로부터의 혹은 캡슐로부터의 거리)의 추산을 관찰자에게 제공하기 위해서 영상에 대해 수행된다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 생체 내의 영상 장치 내에는, 적어도 영상기와, 영상기를 위한 조명을 제공하는 하나 이상의 조명원(들)과, 예를 들어 신체 루멘 내의 시준광 비임(collimated light beam)(들) 또는 레이저 비임(들)을 방출하는 하나 이상의 조사원(들)과, 예를 들어 신체 루멘 내의 대상물의 크기 또는 생체 내의 영상 장치로부터의 대상물의 거리를 하나 이상의 영상 조명 파라미터에 기초하여 계산하는 프로세서가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 조사원을 선택적으로 작동시키는 제어기가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 신체 루멘 내의 광 비임 스폿을 생성하는 조사원, 신체 루멘을 조명하는 조명원, 신체 루멘을 영상화하는 영상기, 및 프로세서를 포함하는 생체 내의 장치가 제공될 수 있다. 프로세서는 신체 내의 영상을 수신할 수 있고, 영상은 광 비임 스폿과 대상물을 포함하고, 프로세서는 광 비임 스폿과 상관되는 영상으로부터의 제1 화소를 선택할 수 있다. 프로세서는 대상물과 상관되는 영상으로부터의 제2 화소를 또한 선택할 수 있다. 프로세서는 선택된 화소들에 대한 영상 조명 파라미터 값을 또한 계산할 수 있고, 영상 조명 파라미터 값들에 기초하여 생체 내의 영상 장치와 대상물 사이의 거리를 추산할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 생체 내의 영상 장치 내의 광학 돔(optical dome) 뒤로부터 선택적으로 레이저 비임과 같은 광을 방출하는 단계와, 영상 장치로부터 생체 내의 영상을 수신하는 단계(영상은 광 비임 스폿을 포함)와, 광 비임 스폿으로부터 영상 장치까지의 거리를 추산하는 단계와, 광 비임 스폿에 상관하는 영상으로부터의 화소를 선택하는 단계와, 관심의 대상에 상관하는 영상으로부터 화소를 선택하는 단계와, 화소들의 영상 조명 파라미터의 값들을 계산하는 단계와, 영상 조명 파라미터 값들에 기초하여 영상 장치로부터의 대상물의 거리를 추산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 장치 파라미터들을 교정하는 단계와, 영상 장치로부터의 대상물의 추산된 거리를 개량하도록 교정된 파라미터를 이용하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 영상 내의 대상물을 묘사하는 화소의 개수를 계산하는 단계와, 대상물의 추산된 크기를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 대상물의 모델 맵, 예를 들어, 3차원 모델 맵을 생성하는 단계와, 맵을 사용자에게 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 이하의 도면들과 관련하여 기술된 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 완전하게 이해되고 인식될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 내의 영상 시스템의 개략도를 도시한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 내의 영상 장치의 개략도를 도시한다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 다른 생체 내의 영상 장치에 의해 캡처된 한 세트의 영상들을 도시한다.
도 2c는 생체 내의 영상 장치로부터의 병리(pathology) 대상물의 거리의 함수로서 조명 파라미터를 도시하는 그래프의 일 예를 도시한다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 조사원 유닛의 측면도의 개략도를 도시한다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 장애물(blocker) 요소의 평면도의 개략도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방법의 흐름도이다.
도 5a는 생체 내의 영상 장치에 의해 캡처된 영상에서 제공될 때의 병리의 일 예를 도시한다.
도 5b는 맵핑되고 사용자에게 디스플레이된 병리의 일 예를 도시한다.
도 5c는 병리에 부가되고 사용자에게 디스플레이된 표면 기준 자(surface reference ruler)의 일 예를 도시한다.
도 5d는 병리에 부가되고 사용자에게 디스플레이된 격자(lattice)의 일 예를 도시한다.
도 5e는 병리에 부가되고 사용자에게 디스플레이된 직경 기준 자의 일 예를 도시한다.
도 5f는 병리에 부가되고 사용자에게 디스플레이된 측정 기준 자의 일 예를 도시한다.
도시의 단순성 및 명료함을 위하여, 도면에 도시된 요소들은 축척으로 도시될 필요가 없다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 요소들의 일부의 치수들은 명료함을 위하여 다른 요소들에 대하여 과장될 수 있다. 또한, 적절히 고려된 곳에서, 참조 부호들은 대응하거나 유사한 요소들을 지칭하도록 도면들 사이에 반복될 수 있다.
이하의 기술에서, 본 발명의 다양한 태양들이 기술될 것이다. 설명의 목적을 위하여, 특정한 구성 및 상세부들이 본 발명의 전체적인 이해를 제공하기 위해서 개시된다. 그러나, 본 발명이 본 명세서에 제공된 특정한 상세부들 없이 실행될 수 있다는 것을 당업자라면 알 수 있을 것이다. 또한, 잘 알려진 특징부들은 본 발명을 불명료하게 하지 않기 위해서 생략되거나 단순화될 수 있다.
본 발명의 시스템 및 방법의 실시예들은, 본 명세서에 개시내용이 통합되는, 이드단 등(Iddan et al.)에 의한 "생체 내의 영상을 위한 시스템 및 장치(A DEVICE AND SYSTEM FOR IN VIVO IMAGING)" 라는 제목을 갖는 미국 특허 제7,009,634호에서 기술된 실시예와 같은 영상 시스템 또는 장치와 연관하여 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 장치, 시스템 및 방법은 신체 루멘 또는 캐비티로부터 영상 및 다른 데이터를 제공하는 임의의 적합한 장치, 시스템 및 방법과 함께 사용될 수 있다. 생체 내의 영상 장치로부터의 생체 내의 대상물의 추산된 거리 또는 크기 및 거리를 결정하는 다양한 적합한 방법들은, 예를 들어, 본 명세서에 개시내용이 통합되는, 호른 등에 의한 "신체 루멘 내의 대상물의 크기를 추산하기 위한 시스템 장치 및 방법(SYSTEM DEVICE AND METHOD FOR ESTIMATING THE SIZE OF AN OBJECT IN A BODY LUMEN)"이라는 제목을 갖는 PCT 공보 제2007/074462 A2호 내에 및/또는 내의 기술된 방법들이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 생체 내의 영상 시스템(100)의 개략도를 도시하는 도 1을 참조한다. 생체 내의 영상 시스템(100)은, 예를 들어, 생체 내의 영상 장치(40)를 포함할 수 있다. 생체 내의 장치(40)는, 예를 들어, 영상 및 가능한 다른 데이터를 캡처링하는 삼킬 수 있는 캡슐일 수 있다. 생체 내의 장치(40)는 견망 윈도우(viewing window) 또는 돔(dome)(54)을 포함하는 캡슐의 형상일 수 있고, 다른 형상들이 사용될 수 있으며, 장치는 반드시 삼켜질 수 있어야 하거나 캡슐일 필요는 없다. 전형적으로, 장치(40)는, 예를 들어, 하나 이상의 렌즈(49)(들), 렌즈 홀더, 배플(baffle) 또는 분리기(separator)(44)와, 영상을 캡처링하기 위한 영상기(47)와 같은 센서와, 영상기(47)에 의해 발생된 신호를 처리하는 프로세싱 칩 또는 회로를 포함하는 광학 시스템(10)을 포함할 수 있다. 프로세싱 회로는 분리형 요소일 필요는 없으며, 예를 들어, 프로세서 또는 프로세싱 칩은 영상기(47)와 통합될 수 있다. 프로세싱 회로는 여러 개의 다른 유닛으로 나누어질 수 있거나 별개의 구성요소일 수 있다. 한 세트의 발광 다이오드(LED), 유기 LED(OLED) 또는 다른 적합한 광원과 같은 조명원(42)(들)이 대상물을 조명하는 광을 제공할 수 있다.
장치의 실시예들은 전형적으로 독립적이고 전형적으로 자립형이다. 예를 들어, 장치는, 모든 구성요소들이 용기 또는 외피 내부에 실질적으로 수납되고, 장치가 예를 들어 동력을 수용하거나 정보를 전송하도록 임의의 배선 또는 케이블을 필요로 하지 않는, 캡슐 또는 다른 유닛일 수 있다. 장치는 데이터의 디스플레이, 제어 또는 다른 기능을 제공하도록 외부 수신 및 디스플레이 시스템과 통신할 수 있다. 예를 들어, 동력은 내부 배터리 또는 무선 수신 시스템에 의해 제공될 수 있다. 다른 실시예들은 다른 구성 및 능력을 구비할 수 있다. 예를 들어, 구성요소들은 다수의 장소들 또는 유닛들에 걸쳐서 분포될 수 있다. 제어 정보는 외부 소스로부터 수신될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 장치(40)는 영상 및 다른(예를 들어, 비영상) 정보를 수신 장치로 전송하거나 수신하기 위하여 전송기/수신기(43)를 전형적으로 포함할 수 있고, 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 전송기/수신기(43)는, 칩 스케일 패키징(chip scale packaging) 내에 가능하게 형성된, 높은 대역 너비 입력을 갖는 초저동력 무선 주파수(RF) 전송기일 수 있고, 프로세싱 칩 또는 회로와 결합될 수 있다. 전송기/수신기(43)는, 예를 들어, 안테나(48)를 통해 전송 및 수신될 수 있다. 개별 제어 유닛이 사용될 수 있지만, 전송기/수신기(43)는 제어기로서 또한 작용할 수 있고 장치(40)를 제어하기 위해 회로소자 및 기능 장치를 포함할 수 있다. 전형적으로, 장치는 하나 이상의 배터리와 같은 동력원(45)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 동력원(45)은 산화은 배터리, 리튬 배터리 또는 고에너지 밀도를 갖는 다른 전기화학 전지 등을 포함할 수 있다. 다른 동력이 사용될 수 있다.
다른 구성요소들 및 구성요소들의 세트들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 동력원은 장치(40)로 동력을 전송하는 외부 동력원으로부터 동력을 수용할 수 있고, 전송기/수신기(43)로부터 독립된 제어기가 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 영상기(47)는 상보적 금속 산화물 반도체(CMOS) 영상 카메라일 수 있다. CMOS 영상기는 전형적으로 초저동력 영상기이고 칩 스케일 패키징(CSP) 내에 제공된다. CMOS 영상기의 다른 형태들이 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 다른 영상기가, CCD 영상기 또는 다른 영상기와 같이, 사용될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 320×320 화소 영상기가 사용될 수 있다. 화소 크기는 5 내지 6 마이크로미터(micron) 사이일 수 있다. 몇몇 실시예에 따르면, 화소들 각각에는 마이크로 렌즈(micro lens)가 설치될 수 있다.
영상기(47)는, 예를 들어, 회로 보드(64)와 같은 기판에 고정될 수 있거나 그렇지 않으면 부착될 수 있거나 직접 기판(56) 상에 위치설정될 수 있다. 다른 실시예에서, 회로 보드(64)는 기판(56)에 추가로 부착될 수 있고, 기판은 예를 들어 [그 자체 기판 또는 회로 보드에 의해 지지될 수 있고, 기판(56)에 의해 지지될 수 있거나 기판(56)과 통합될 수 있는] 조명원(42)을 지지할 수 있고 장치(40)의 견망 방향(60)을 형성할 수 있다. 기판(56)은, 예를 들어, 강성 회로 보드 또는 경연성(rigid-flex) 또는 완전하게 가요성 회로 보드일 수 있다. 다른 실시예에서, 조명원은, 예를 들어, 영상기(47)와 다른 평면 상에 위치설정될 수 있다.
양호하게, 생체 내의 장치(40)의 외부의, 하나 이상의 위치에서의 환자의 신체 외부에는, 장치(40)로부터의 영상 및 가능한 다른 데이터를 수신하기 위하여 안테나 또는 안테나 어레이(15)를 포함하는 수신기(12)와, 영상 및 다른 데이터를 저장하기 위한 수신기 저장 유닛(16)과, 데이터 프로세서(14)와, 데이터 프로세서 저장 유닛(19)과, 특히, 장치(40)에 의해 전송되고 수신기(12)에 의해 기록된 영상을 디스플레이하기 위한 영상 모니터(18)가 위치된다. 전형적으로, 수신기(12)와 수신기 저장 유닛(16)은 작고 휴대가능하며, 영상의 기록 중에 환자의 신체 상에 입혀진다. 양호하게, 데이터 프로세서(14), 데이터 프로세서 저장 유닛(19) 및 모니터(18)는, 다른 구성이 가능할지라도, 프로세서 또는 제어기(21), 메모리[예를 들어, 저장소(19) 또는 다른 메모리], 디스크 드라이브, 및 입출력 장치와 같은 구성요소를 포함할 수 있는, 개인 컴퓨터 또는 워크스테이션의 일부이다. 대안적인 실시예에서, 데이터 수신 및 저장 구성요소들은 다른 구성으로 이루어질 수 있다. 또한, 데이터를 압축해제하기 위한 데이터 압축해제 모듈이 또한 포함될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 장치(40)와 같은 장치는 전용 시준 조사원(11)과 같은 조사 출력 유닛 또는 소스를 포함할 수 있는 거리 파라미터 측정 유닛을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 조사원(11)은, 예를 들어, 장치(40)와 같은, 생체 내의 장치로부터의 생체 내의 대상물의 거리 및/또는 생체 내의 대상물의 크기의 결정을 가능하게 하거나 그리고/또는 측정하도록 제공될 수 있다. 조사원은 장치 본체의 외부에, 예를 들어, 추가의 신체 유닛 내에 존재할 수 있다. 다른 구성요소들 또는 구성요소들의 세트가 사용될 수 있다.
조사원(11)은 생체 내의 장치(40) 내부에, 전형적으로 생체 내의 장치(40)의 적어도 일 측면 상이지만 선택적으로 다른 위치들에서, 통합될 수 있다. 조사원(11)은 광 비임 또는 구조화된 광 비임을 주기적으로 또는 연속적으로 방출하거나, 예를 들어, 영상기(47)에 의해 영상화될 수 있는 신체 루멘을 따르는, 예를 들어, 지점, 스폿 또는 그리드를 조명할 수 있다. 조사원(11)은 광선, 예를 들어, 단색 광, 레이저 방사 또는 백광을 방출할 수 있다. 조사원에 의해 방출된 광선의 파장은 영상기의 스펙트럼 감지도 내에 있어야만 한다. 조사원(11)은, 포인트-와이즈(point-wise) 또는 구조화된 조명의 수용 및/또는 발생을 가능하게 하도록 다이오드/검출기에 부착될 수 있는, 예를 들어, 레이저 다이오드, 정규 렌즈 및/또는 마이크로 렌즈를 포함할 수 있다. 조사원(11)은 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL)와 같은 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 조사원(11)은 LED와 같은 다른 형태의 적합한 광원을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 조사원(11)(들)은, 예를 들어, 생체 내의 장치(40)의 외피의 내부 경계 상에 통합된, 측면(들) 및/또는 다른 위치들 상에 위치설정되어 제공될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 단일 조사원(11)이 제공될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 조사원에 의해 방출된 광의 단일 비임은, 예를 들어, 비임 분할 유닛에 의해 여러 개의 비임들로 분할될 수 있다. 회절 광학 요소, 비임 형상화 유닛 또는 다른 광학 요소가 비임을 분할하게 할 수 있거나 구조화된 조명 스폿 또는 마크를 생성하게 할 수 있다.
양호한 실시예에서, 하나 이상의 조사원(11)은 영상기(47)의 중앙으로부터 가능한 멀리 캡슐 상에 위치설정될 수 있다. 조사원(11)은, 예를 들어, 조명원(42)을 따라 기판(56) 상에 위치설정될 수 있다. 몇몇 실시예에 따르면, 조사원(11)은, 예를 들어, 지지 요소 또는 이격 요소(도시 생략)를 추가함으로써, 예를 들어, 조명원(42)의 평면 위로 그리고 돔(54)에 더 가깝게 상승된, 기판(56) 위에 위치설정될 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 조사원(11)에 의해 생성되고 신체 루멘으로부터 반사된 광의 스폿은 조명원 유닛(또는 유닛들)(42)에 의해 방출된 광보다 더 높은 강도를 가질 수 있다. 조사원에 의해 전송된 조명 또는 광 비임 스폿을 나타내는 영상 데이터는, 예를 들어, 데이터 프로세서(14)와 같은 프로세서 또는 제어 유닛에, 전송기/수신기(43)에 의해, 전송될 수 있다. 대안적으로, 프로세서 또는 제어 유닛은, 예를 들어, 전송기/수신기(43) 또는 영상기(47) 내부에서와 같은, 생체 내의 장치(40) 내부에 위치될 수 있다. 이 데이터는 예를 들어 대상물(215)의 영상 데이터, 영상이 기록된 시간뿐만 아니라 강도, 색조 및/또는 색상과 같은 임의 다른 관련 데이터를 포함할 수 있다. 시간은, 예를 들어, 전송기(43), 수신 유닛(12) 또는 생체 내의 영상 시스템(100) 내의 임의의 다른 구성요소의 일부로서 ASIC 내로 통합될 수 있는, 예를 들어 생체 내의 장치(40) 마스터 시계로부터 도출될 수 있다. 다른 실시예에서, 시간은 전송되거나 기록될 필요가 없다. 데이터는 수신 유닛(12)에 의해 수신될 수 있거나, 데이터 프로세서(14)로 직접 전송될 수 있다. 영상 프레임에 부가하여, 온도, pH, 압력 등과 같은 다양한 원격측정 데이터를 포함할 수 있는 헤더(header)가 존재할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 작동 제어기(46)가 캡슐 내에 제공될 수 있고 캡슐을 삼키기 이전 또는 이후에 프로그램될 수 있다. 작동 제어기(46)는 개별 구성요소일 수 있거나, 또는 예를 들어 전송기(43), 수신 유닛(12), 영상기(47) 또는 생체 내의 영상 장치(40) 내의 또는 추가의 본체 유닛 내의 임의의 다른 구성요소의 일부로서 ASIC 내로 통합될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 조사원(11)은, 예를 들어, 조명원(42)과 연관하여 작동될 수 있다. 몇몇 경우에, 하나 이상의 조명원(42)이 작동될 때마다, 조사원(11)은 동시에 작동되고, 이에 의해 영상기(47)는 하나 이상의 조명원(42)과 조사원(11) 양쪽 모두로 조명된 신체 루멘 영역의 영상을 얻는다.
몇몇 실시예에서, 조사원(11)은, 예를 들어, 영상기의 하나의 프레임에서 스위치 온 되고 다음의 프레임에서 스위치 오프 되는 교번 방식으로 작동될 수 있다. 교번 모드는 동력 소비를 최소화하거나 그리고/또는 알고리즘 복잡성을 최소화하기 위해서 사용될 수 있다. 예를 들어, 스폿 없는 영상이 방해받지 않는 생체 내의 영상을 사용자에게 디스플레이하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 조명원(42)은 교번 방식으로 작동될 수 있거나 선택적으로 작동될 수 있다. 예를 들어, 하나의 프레임에서만 조명원(42)이 작동될 수 있고, 다음의 프레임에서만 조사원(11)이 작동될 수 있다. 몇몇의 실시예에 따르면, 광 비임 스폿을 갖는 하나의 프레임과 광 비임 스폿이 없는 하나의 프레임인, 두 개의 연속적인 영상 프레임들이 생체 내의 영상 장치 내의 영상기에 의해 캡처될 수 있다. 이러한 연속적인 영상들을 얻는 사이의 시간은, 연속적인 프레임들에서 동일한 장면의 캡처링을 시도하고 이 시간 동안 생체 내의 영상 장치의 이동을 위한 최소 시간을 허용하기 위해서, 예를 들어, 0.001초로 매우 짧을 수 있다. 이러한 방식에서, 두 개의 연속적인 프레임들의 각각의 세트가 사용자에게 영상 내의 광 비임 스폿을 제공하지 않으면서 생체 내의 대상물의 거리 및 크기 정보를 추출하도록 사용될 수 있다. 조사원(11) 및/또는 조명원(42)의 작동을 선택적으로 작동시키거나 그리고/또는 교번시키는 다른 방식이 사용될 수 있다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 생체 내의 장치(240)의 개략적인 2차원 표시가 도 2a에 참조된다. 도 2a를 참조하면, 도면부호 210으로 전체적으로 참조된 광학 시스템은, 예를 들어, 도 1의 장치(40) 내에 포함될 수 있지만, 다른 적합한 장치들에서 포함될 수 있다. 광학 시스템(210)은, 예를 들어, 조명원(242)과, 영상기(247)와, 목표물 또는 대상물(215)을 보기 위하여 견망 돔(254) 뒤에 배치된 하나 이상의 렌즈(249)를 포함할 수 있다. 광학 시스템(210)은, 예를 들어, 생체 내의 장치(240)로부터[예를 들어, 돔(254)로부터]의 대상물(215)의 거리 및/또는 대상물(215)의 크기를 측정하기 위하여 시준광원 또는 레이저원과 같은 하나 이상의 조사원(211)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 조명원(242)과 하나 이상의 조사원(211)은, 예를 들어, 직교 축(A)이 조명원(242) 및 조사원(211) 양쪽 모두를 교차하도록 위치설정될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 돔(254)은 하나의 실시예에서 볼록하거나 실질적으로 볼록하고 평활할 수 있고, "전방"(및/또는 견망) 방향(260)에서 장치(240)의 하우징(262) 및/또는 주 본체로부터 외향으로 돌출할 수 있으며, 여기서 "전방(forward)"이 상대적인 견지라는 것을 주의해야 하는데, 그 이유는 몇몇 실시예에서 사용시 장치(240)의 영상 섹션은 신체 루멘을 횡단할 때 장치(240)의 잔여부보다 앞서거나 그 뒤에 존재할 수 있기 때문이다. 돔(254)은 생체 내의 장치(240)의 렌즈(249) 및 영상기(247)와 같은, 광학 구성요소들을 위하여 예를 들어 시야(FOV)(255)를 전형적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 장치(240)의 축(L)에 실질적으로 평행한 두 개의 이동가능 방향이 존재할 수 있도록 장치(240)가 설계될 때, 장치(240)는 영상기(247), 조명원(242) 및 조사원(211)이 실질적으로 상류 및/또는 하류 방향에 면할 수 있도록 신체 루멘을, 상황에 따라, 횡단할 수 있다. 이동 방향은 종방향 축(L)에 평행할 필요는 없고, 다른 형상(예를 들어, 구형)들이 사용될 수 있다. 장치(240)가 하나 또는 두 개의 가능한 이동 방향들(예를 들어, 하류 또는 하류 및 상류)을 갖는 실시예에서, 전방 단부는 장치가 이동하는 장치의 단부 또는 이러한 단부들 중 하나의 단부로 정의될 수 있다. 일 실시예에서, 광학 시스템을 통한 영상기(247)의 FOV(255)는 종방향 축(L)을 따라 그리고 "전방" 단부를 향해 있을 수 있다. 장치(240)는, 다른 각도들이 사용될 수 있지만 전형적으로 140도의 시야각까지, 장치(240)의 전방 단부의 대체로 전방으로[또는 장치(240)가 상류에 면하고 하류로 진행될 수 있다면 후방으로) 위치될 수 있는 대상물(215)과 같은 대상물의 영상을 전형적으로 수집할 수 있다.
목표물 또는 대상물(215)과 같은, 대체로 "정면(front)" 단부 이상의, 대상물이 영상화될 수 있고, 장치(240)[예를 들어, 돔(254)]로부터의 대상물(215)의 거리 및/또는 대상물(215)의 크기는 이동 방향에 대해 예를 들어 시준광 및/또는 레이저 비임(211')을 조명하거나 방출함으로써 또는 예를 들어 종방향 축(L)의 방향으로 장치(240)의 영상화에 의해 측정될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 예를 들어 도 2a의 생체 내의 장치(240)에 의해 캡처될 수 있는 한 세트의 영상(250, 260 및 270)들을 도시하는 도 2b를 이제 참조한다. 도 2a 및 도 2b에서 도시된 바와 같이, 지점(250', 260' 및 270')들은 각각의 영상(250, 260 및 270)에서 레이저 비임(211')의 위치를 나타낼 수 있다. 몇몇 실시예에서, 지점(250', 260' 및 270')들이 검출될 수 있고, 각각 도면부호 250", 260" 및 270"으로 표시된 이들 지점들을 둘러싸는 영역은 생체 내의 장치(240)로부터 대상물(215)과 같은 생체 내의 대상물의 거리를 측정하기 위하여 샘플화되어 사용될 수 있다. 영상(250, 260 및 270)에서, 영상 내의 레이저 비임(211') 스폿의 위치[예를 들어, 지점(250', 260' 및 270')들]는 생체 내의 장치(240)로부터 캡처된 영상 내의 레이저 비임 스폿의 거리에 따라 변화하며, 예를 들어, 레이저 비임(211')과 생체 내의 장치 사이의 거리가 크면 클수록, 레이저 비임의 영상[예를 들어, 지점(250', 260' 및 270')들]들이 영상 내의 기준의 지점에, 예를 들어, 영상의 중심에(지점 O) 더욱더 가까워진다. 예를 들어, 장치(240)로부터 거리 A[예를 들어, 광학 돔(254)으로부터 0mm]에서 캡처된 영상을 나타내는 영상(250)에서, 지점(250')은 영상(250)의 중심(지점 O)으로부터 거리 A'에서 위치된다. 장치(240)로부터 거리 B[예를 들어, 광학 돔(254)으로부터 10mm]에서 캡처된 영상을 나타내는 영상(260)에서, 지점(260')은 지점 O로부터 거리 B'(예를 들어, A'>B')에서 위치되는 반면에, 장치(240)로부터 거리 C[예를 들어, 광학 돔(254)으로부터 20mm]에서 캡처된 영상을 나타내는 영상(270)에서, 지점(270')은 지점 O로부터 거리 C'(예를 들어, C'<B'<A')에서 위치된다. 몇몇 실시예에서, 조사원의 교정/외형에 따라 그리고 영상 내의 기준의 선택 지점에 따라, 기준 O의 선택 지점으로부터 지점(260')의 거리는 지점 O로부터 지점(250')의 거리보다 더 클 수 있다(예를 들어, A'<B').
생체 내의 장치(240)로부터 레이저 비임 스폿의 거리는 영상(250, 260 및 270)들 내의 레이저 비임(211') 스폿[지점(250', 260' 및 270')들]들과, 예를 들어, 지점 O(영상의 중심)과 같은, 영상(250, 260 및 270)들 내의 임의의 기준 지점 사이의 거리를 측정함으로써 결정/측정될 수 있다. 예를 들어, 영상(270) 내의 지점 O와 지점(270')[예를 들어, 레이저 비임(211') 스폿] 사이의 거리는 C'이다. 전형적인 실시예에서, 조사원(11)의 위치가 알려져 있고, 영상기와 조사원(11) 사이의 거리가 알려져 있고, 레이저 비임이 지향되는 각도가 또한 알려져 있다. 그러므로, 몇몇 실시예에 따라서, 영상 내의 레이저 스폿의 위치[예를 들어, 지점(250', 260' 및/또는 270')들의 좌표들]를 측정하여 간단한 삼각법 계산을 이용하여 생체 내의 영상 장치로부터 레이저 스폿의 거리를 연산하는 것이 가능할 수 있다. 이상적인 실시예에서, 영상 내의 스폿의 위치는 생체 내의 영상 장치로부터 스폿의 거리를 결정하기에 충분할 수 있다. 전형적인 실시예에서, 조사원의 정확한 위치 및/또는 배향, 및/또는 레이저 비임이 지향되는 각도와 같은, 각각 제작된 영상 자치에서의 특정한 생체 내의 영상 장치 파라미터를 교정하는 것이 필요할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 레이저 비임 스폿은 대상물(215) 상에 위치될 수 있고, 이것은 대상물(215) 또는 관심 영역까지의 거리를 알기 위해서 레이저 비임 스폿까지의 거리를 계산하기에 충분할 수 있다. 다른 실시예에서, 레이저 비임 스폿은 대상물(215) 상에 직접 향해질 수 없다.
몇몇 실시예에서, 레이저 비임 스폿과 생체 내의 영상 장치 사이의 거리가 특정한 영상 내에서 결정되면, 그 영상에서 생체 내의 영상 장치로부터 생체 내의 대상물의 거리와 대상물의 실제 크기가 추산될 수 있다. 이러한 추산은 레이저 비임 스폿에 인접한 영역에서 영상 조명 파라미터의 값과 목표 대상물의 부근에서의 영상 조명 파라미터의 값의 비교에 기초할 수 있다.
생체 내의 장치(240)[예를 들어, 광학 돔(254)]로부터 대상물(215)의 거리를 추산하기 위해서, 특히 레이저 비임 스폿이 대상물(215) 상에 직접 향해질 수 없는 곳에서, 레이저 비임 스폿(250', 260', 270')에 상관하는 영역, 예를 들어, 스폿(250", 260" 및 270") 둘레의 영역 내의 화소가 샘플될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 샘플된 영역은 스폿의 중심으로부터 선택된 거리까지, 예를 들어, 2 화소들까지 위치된 모든 화소들을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 샘플된 영역은 스폿의 중심으로부터 소정 거리에 위치된 화소의 그룹, 예를 들어, 4 화소들을 포함할 수 있다. 샘플된 영역은 스폿의 경계로부터 스폿의 부근에서의 임의의 선택된 화소의 개수, 예를 들어, 1화소까지 위치된 화소를 포함할 수 있다. 다른 영역들이 샘플될 수 있고, 예를 들어, 영역들은 특정한 색상/색조/조명 레벨을 포함하거나 배제한다.
몇몇 실시예에서, 레이저 비임 스폿에 상관되는 선택된 영역 내의 샘플된 화소의 영상 조명 파라미터가 계산될 수 있다. 영상 조명 파라미터는 영상 내의 스폿들 중 각각 하나의 스폿을 위하여 계산될 수 있다. 이러한 영상 조명 파라미터는 영상 내의 선택된 영역들의 조명의 레벨, 영상 내의 선택된 지점 또는 화소들 내의 조명 강도, 레이저 비임 스폿을 둘러싸는 샘플된 영역 내의 계조(grayness) 레벨(또는 휘도) 및/또는 레이저 비임 스폿을 둘러싸는 조직으로부터 반사된 광의 양을 포함할 수 있지만 제한되지 않는다. 영상 조명 파라미터는, 예를 들어, 미터 제곱당 칸델라(cd/m2), 룩스(cd·sr/m2) 또는 미터 제곱당 와트(W/m2)의 단위로 측정될 수 있다. 다른 실시예에서, 적색, 녹색, 청색, 적외선, 자외선 및/또는 다른 범위의 파장들의 레벨이 레이저 비임 스폿에 상관되는 영역에서 검출/계산될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 영상 조명 파라미터는 레이저 비임 스폿 둘레에 샘플된 영역 내에 또는 스폿에 상관되는 영역 내에 단일 지점/화소 또는 몇몇 지점들/화소들에 대하여 계산될 수 있다. 더 큰 영역, 예를 들어, 레이저 비임 스폿을 둘러싸는, 레이저 비임 스폿의 직경의 10배의 직경의 영역이 샘플될 수 있고, 영상 조명 파라미터는 예를 들어 모든 샘플된 화소들의 휘도 값을 평균함으로써 계산될 수 있다.
조사원 또는 레이저는 특정한 파장 범위, 예를 들어, 적외선 파장 범위에서의 광을 방출할 수 있고, 조직으로부터 반사된 광의 강도와 같은 영상 조명 파라미터는 하나 이상의 영상기 센서, 예를 들어 적외선 파장 범위에 민감할 수 있는 적색, 청색 또는 녹색 영상기 센서를 이용함으로써 검출될 수 있다. 레이저 비임 스폿을 생성하기 위한 적외선 파장 범위에서의 레이저를 이용하는 것은, 스펙트럼의 적외선 부분에서의 적색, 청색 및 녹색 영상기 센서의 민감도로 인하여, 신체 루멘과 같은 적색을 띤 환경에서 유리할 수 있다. 환경이 대부분 스펙트럼의 적색 부분 내에 있기 때문에, 영상 내의 광 비임 스폿의 가장 효과적인 검출을 수신하기 위하여 청색 영상기 센서를 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 녹색 영상기 센서에 의해 검출된 파라미터와 청색 영상기 센서에 의해 검출된 파라미터의 비율과 같은, 다른 파장 범위들 및/또는 센서들 및/또는 다른 센서들에 의해 검출된 파라미터의 비율이 사용될 수 있다.
레이저 비임 스폿에 상관되는 영역 내의 선택된 화소들에 대한 영상 조명 파라미터를 계산한 이후에, 유사한 공정이 대상물(215)에 상관되는 영역에서 수행된다. 대상물(215)은 사용자에 의해 수동으로 인식될 수 있거나 영상 분석 소프트웨어에 의해 자동적으로 검출될 수 있다. 대상물(215) 내에 포함된 영역, 예를 들어, 영역(215'), 및/또는 영역(215")과 같은 대상물을 둘러싸는 선택된 영역 또는 대상물(215)의 경계로부터 수 밀리미터에 위치된 화소들의 세트에 의해 경계 지어진 영역이 선택될 수 있고, 영역 내의 선택된 화소당 영상 조명 파라미터 값, 및/또는 영상 조명 파라미터 값들의 평균이 계산될 수 있다. 색상 강도, 색조, 채도, 휘도, 색도, 반사된 광의 명도 및/또는 스펙트럼 특징들 및 다른 관련 데이터와 같은, 선택된 화소들의 다른 파라미터들이 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 예를 들어, GI 관 내의 조직의 명도, 색상, 색조 또는 채도는 GI 관 또는 관의 섹션을 따라 균일하거나 실질적으로 균일할 수 있다. 예를 들어, 조직의 색상은 대부분 동종일 수 있다. 이상적인 실시예에서, 조명원의 조명은 영상기의 견망을 가로질러 균일하게 분포될 것이다. 그러나, 몇몇 실시예에서, 여러 개의 LED와 같은 별개의 조명 유닛들로 인하여, 조명은 영상기의 견망을 가로질러 균일하지 않다. 특정한 영역의 명도, 색상, 색조, 색도 또는 채도는 (조명원으로부터의 거리 또는 음영과 같은) 다른 조명 특징들에 기인할 수 있거나, 그리고/또는 조직 상의 관심 영역 또는 병리를 지시할 수 있다. 예를 들어, 영상 내의 중심 지점은 영상의 에지 근처에 위치된 지점들보다 더욱 밝게 조명될 수 있다. 조명 원들의 특징 및 구조로부터 초래되는 영상 내의 화소의 조명 레벨에서의 차이는 생체 내의 장치의 거리 또는 크기를 계산하도록 조명 레벨을 이용할 때 제거되는 것이 바람직할 수 있고, 예를 들어, 차이는 영상의 조명 맵을 생성함으로써, 예를 들어, 각각의 화소의 조명 레벨을 고정함으로써 제거될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 생체 내의 영상 내의 조직의 조명 레벨은 생체 내의 영상 장치로부터 조직의 거리에 관계될 수 있다. 예를 들어, 조직이 생체 내의 영상 장치로부터 비교적 멀리 위치된다면, 영상기에 대해 뒤로 반사된 광의 양은 낮을 것이다. 따라서, 예를 들어,
1. 생체 내의 장치로부터의 영상 내의 목표 스폿(또는 지점)의 거리 및
스폿에 상관되는 조명 레벨과,
2. 영상 내의 생체 내의 대상물에 상관되는 조명 레벨과,
3. 영상에서 캡처되는 대상물의 화소의 개수와,
4. 생체 내의 장치 내의 광학 시스템의 배율 및/또는 왜곡을 알고 있는 상태에서, 장치(240)와 같은 생체 내의 장치에 의해 영상화된 생체 내의 대상물 또는 목표 지점의 크기를 측정하고 계산하는 것이 가능할 수 있다. 이러한 크기 추산은, 예를 들어, 프로세싱 및/또는 디스플레이 시스템에서 사용자에게 제공될 수 있다. 많은 의료 목적을 위하여, 위의 조명에 의해 제공된 바와 같은 대상물에 대한 크기의 범위는 충족될 수 있다. 그러므로, 병리의 크기의 지식은 의사 또는 다른 사용자로 하여금 본 발명에 따른 시스템이 치료의 긴급, 치료의 형태 및 치료를 위해 필요한 도구에 대하여 결정하게 할 수 있다. 예를 들어, 폴립(polyp), 장애, 종양, 낭포, 분리종, 과오종, 조직 기형 또는 작은 혹과 같은 검출된 병리의 크기는 그 악성에 상관될 수 있다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따라 계산될 수 있는 거리 그래프의 예를 도시한다. 일 실시예에 따르면, 각각의 화소의 초기(또는 교정된) 영상 조명 파라미터 값을 기술하는 조명 또는 계조 레벨 맵이 측정될 수 있다. 영역의 영상 조명 파라미터 값(x)과 영상 장치로부터의 그 영역의 거리(F(x)) 사이의 관계는 레이저 비임 스폿 근처의 조명 레벨과 영상 장치로부터의 계산된 거리에 기초하여 계산될 수 있다. 이러한 관계의 하나의 예가 도 2c에서 도시된다. 계산된 영상 조명 파라미터들과 생체 내의 영상 장치로부터 대상물의 추산된 거리 사이의 관계를 예시하는 그래프는, 예를 들어, 도 2c에서 도시된 그래프로 구성될 수 있다. 다른 영상 조명 파라미터들은 함수의 계산에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 거리 함수 F(x)는, 조사원 스폿의 소정의 조명 파라미터 값(x)마다, 도 2b에서 기술되고 도시된 방법에 기초하여, 단일 조사원 스폿에 의한 다수의 영상을 이용하거나, 또는 양호하게 복수의 조사원 스폿에 의한 영상을 이용하여 계산될 수 있다. 따라서, 거리 함수 F(x)가 계산되면, 장치에 의해 캡처된 영상 내의 임의의 지점의 거리는 함수로부터 추론될 수 있다. 그래프 함수는 특정한 생체 내의 영상 장치 파라미터의 교정 또는 다른 구성에 따라 변화할 수 있다.
영상 장치의 장치 교정 파라미터, 예를 들어, 조명 패턴, 조명 세기 또는 강도의 교정 파라미터, 및/또는 조명원의 광 분산 패턴 및/또는 조사원의 교정 파라미터는 생체 내의 영상 장치 내에 저장될 수 있거나 그리고/또는 수신 유닛 및/또는 워크스테이션에 전송될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 조사원 스폿의 추산된 위치 파라미터는 교정된 파라미터일 수 있다. 광학 시스템 왜곡 교정 파라미터는 광학 시스템에 의해 야기된 영상의 왜곡에 대한 정보를 제공할 수 있다. 다른 파라미터들이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조사원 유닛(311)의 측면도를 예시한 도 3a를 이제 참조한다. 조사원 유닛(311)은 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL), 예를 들어, 정규의 "에지 방출기"와 대조하여 그들의 표면으로부터 광을 방출하는 수직 캐비티를 갖는 레이저와 같은 레이저 다이오드(310)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에 따라서, 조사원 유닛은, 예를 들어, 렌즈(309)를 지지하기 위하여 시준 렌즈(309) 및 렌즈 홀더(308)와 같은 비임 형상화 유닛, 예를 들어, 마이크로 광학 요소를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에 따라서, 조사원 유닛은 회절 광학 요소와 같은 비임 분할 유닛(306), 예를 들어, 마이크로 광학 비임 분할 구성요소를 포함할 수 있다. 비임 분할 유닛(306)은, 영상 내의 세 개의 다른 거리 측정을 계산하도록 사용될 수 있는 세 개의 광 스폿들을 생성할 수 있는, 여러 개의 개별 비임들, 예를 들어, 세 개의 비임들로 레이저 비임을 분할할 수 있다. 분할 비임들은, 예를 들어, 작동 제어기(46)(도 1에 도시됨)를 이용함으로써, 스위치 또는 제어기에 의해 선택적으로 작동될 수 있다. 비임 분할 유닛(306)은 많은 비임들로 조사 비임을 분할할 수 있다. 비임 분할 유닛(306)은 조사원 유닛(311)의 다른 구성요소들 및/또는 시준 렌즈(309)와 통합될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 비임 분할 유닛(306)은 광 비임 스폿과 간섭할 수 있고 영상 분석 또는 크기 계산을 더욱 복잡하게 초래할 수 있는 표류 광 비임(stray light beam)을 생성할 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 방해물 요소(305)는 비임 분할 유닛(306)에 부가하여 포함될 수 있다. 방해물 요소(305)는 비임 분할 유닛(306)을 지나갈 수 있는 스트레이 광 비임을 영상화하는 것을 방지할 수 있다.
이격 요소(도시 생략) 내의 구조물이 렌즈(309)의 일부로서 또는 개별 구성요소로서 포함될 수 있고, 비임 또는 비임들을 집중, 초점 및/또는 중앙화하도록 사용될 수 있다. 비임 형상화 유닛(도시 생략)은 구조화된 광 비임 스폿을 생성할 수 있다. 조사원 유닛(311)은 여러 개의 별도로 조립된 구성요소로 이루어질 수 있거나 단일 요소로서 제작될 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부로부터 보일 수 있는 바와 같은 예시적인 방해물 요소를 도시한다. 방해물 요소는 불투명한 재료로 이루어질 수 있고, 시준광 비임 또는 레이저 비임과 같은 광선이 통과하게 하는 여러 개의 투명한 개방부 또는 개구를 구비할 수 있다. 개구는 원형일 수 있지만, 다른 형상을 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 일련의 방법의 단계들을 도시한다. 단계 400에서, 하나 이상의 레이저 비임 스폿을 포함하는 영상은 생체 내의 영상 장치로부터 수신된다. 몇몇 실시예에서, 다른 조사원들, 예를 들어, 시준광 또는 다른 전자기 방사가 영상 내의 광의 하나 이상의 스폿을 생성하도록 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 광의 스폿은 하나의 영상 내에 보일 수 있고, 대상물은 다른 영상에서 보일 수 있다. 두 개(또는 그 이상)의 영상들은, 예를 들어, (동일하거나 실질적으로 동일한 장면의 영상들의 정렬을 위한) 알려진 영상 기록 기술을 이용하여 단일 영상으로 양쪽 영상들을 결합함으로써, 대상물 크기를 계산하거나 추산하도록 사용될 수 있다.
영상 장치 내에 또는 외부적으로 예를 들어 수신기 내에 또는 워크스테이션 내의 프로세싱 유닛의 일부로서 제공될 수 있는 프로세서는, 생체 내의 영상 데이터를 수신하고 레이저 비임 스폿 또는 영상 데이터 내의 스폿들을 검출한다. 몇몇 실시예에서, 다량의 레이저 비임 스폿들(예를 들어, 10개의 스폿들)은 생체 내의 대상물 크기의 계산/추산의 정밀성을 향상시키도록 이바지할 수 있다. 여러 개의 조사원을 조립하거나, 및/또는 영상 내의 많은 스폿을 생성하기 위해서 여러 개의 비임으로 비임을 분할하는 것이 유리할 수 있다. 단계 402에서, 프로세서는, 예를 들어, 자동적으로, 영상 내의 관심의 대상물, 예를 들어, 병리를 검출할 수 있거나 인식할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 사용자, 예를 들어, 의사는 예를 들어 관심의 대상물 상에 마우스를 클릭함으로써 수동으로 관심의 대상물을 인식할 수 있다.
단계 410에서, 생체 내의 영상 장치의 돔으로부터 레이저 비임 스폿까지의 거리는 프로세서에 의해 계산될 수 있다. 거리의 계산은, 예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같은 방법을 이용하여, 영상 내의 레이저 비임 스폿의 위치에 기초하여 수행된다. 단계 420에서, 계조 레벨 및/또는 조명 강도 및/또는 다른 조명 파라미터는, 예를 들어, 레이저 비임 스폿을 둘러싸거나 부근의 영역에서 영상 내의 선택된 화소에 대하여 계산된다. 조명 파라미터는 레이저 스폿 영상 근처의 단일 지점 또는 화소에 대하여 계산될 수 있다. 단계 430에서, 계조 레벨, 조명 강도 및/또는 다른 조명, 색상 범위, 색조 및/또는 채도 파라미터들이, 예를 들어, 대상물 부근에서 또는 대상물을 둘러싸는 영역에서 및/또는 생체 내의 대상물 바로 위의 영역에서 선택된 화소들에 대하여 계산된다.
이어서, 생체 내의 영상 장치로부터 생체 내의 대상물까지의 거리는, 예를 들어, 레이저 스폿 영상 근처의 화소에 대하여 계산된 조명 파라미터 값과 대상물 근처의 화소에 대하여 계산된 조명 파라미터 값을 비교함으로써, 단계 440에서 계산된다. 단계 450에서, 컴퓨터 영상 분석 기술을 이용하는 데이터 프로세서가 생체 내의 대상물의 영역을 자동적으로 검출할 수 있거나, 예를 들어, 사용자가 영상 내에 제공된 생체 내의 대상물 둘레를 마우스로 드래깅(dragging)함으로써, 또는 대상물의 경계들 내의 중앙 지점을 선택함으로써, 또는 예를 들어 터치 스크린을 이용하여 대상물을 표시하는 다른 입력 방법에 의해 관심의 영역을 지시할 수 있다. 단계 460에서, 생체 내의 대상물 또는 다른 결과물의 크기는 예를 들어 영상 내의 생체 내의 대상물을 도시하는 다수의 화소, 생체 내의 장치로부터 생체 내의 대상물의 계산된 거리, 및 생체 내의 장치의 광학 시스템의 배율 및/또는 왜곡에 기초하여 계산될 수 있다. 예를 들어, 생체 내의 대상물의 추산된 크기 및/또는 거리는 예를 들어 워크스테이션 상에 또는 수신기 상에 사용자에게 디스플레이될 수 있다. 다른 실시예에서, 사용자는 병리의 중앙을 단지 표시할 수 있고, 연산 소프트웨어는 생체 내의 대상물 또는 선택된 병리의 추산된 크기를 자동적으로 제공할 수 있다.
화상 내의 선택된 화소들, 예를 들어, 생체 내의 대상물을 도시하는 각각의 화소 또는 대상물 내에 포함된 각각의 화소의 추산된 3차원(X, Y, Z) 좌표들은, 예를 들어, 축의 원래 지점으로서 생체 내의 영상 장치의 광학 시스템의 중앙 지점을 이용함으로써 계산될 수 있다. 단계 470에서, 생체 내의 대상물의 모델 맵은 생성되어, 예를 들어, 생체 내의 대상물의 3차원 정보를 포함하는 모델 맵을 사용자에게 제공될 수 있다. 다른 모델들 또는 정보가 사용자에게 제공될 수 있고, 예를 들어, 대상물에 관련한 모델 맵 및/또는 다른 3차원 정보는 영상이 영상 장치에 의해 캡처되는 각도와 다른 각도로부터 대상물의 가상의 또는 연산된 영상을 디스플레이할 수 있다. 다른 각도로 대상물을 보여주는 영상 장치의 가상 이동이 또한 디스플레이될 수 있다. 다른 단계들 또는 일련의 단계들이 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 레이저 또는 다른 조사원에 의해 생성된 스폿은 영상에서 가시화될 수 있다. 스폿은, 예를 들어, 스폿 뒤에서 조직의 색상/구조 차이를 외삽하거나 평활하게 하는 것과 같은 영상 프로세싱 기술에 의해 제거될 수 있다. 스폿 제거의 다른 방법들이 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 예를 들어, 교번하는 조사원 작동을 이용하여, 스폿을 갖는 영상들이 크기 분석 데이터의 추출 후에 버려질 수 있고, 단지 스폿이 없는 영상들이 사용자에게 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예를 채용하는 생체 내의 영상 시스템의 사용자는, 예를 들어, 모니터 또는 다른 영상 디스플레이 장치 상에 보인 대상물의 크기를 추산할 수 있다. 이러한 측정 추산은 수동으로 또는 자동으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 모니터 상에 보인 대상물의 치수를 측정함으로써, 그리고 생체 내의 장치의 광학 시스템의 배율 및/또는 왜곡과 생체 내의 장치로부터 대상물의 거리가 알려져 있을 때, 사용자는 대상물의 크기를 추산할 수 있다.
대안적으로, 이러한 추산은 자동적으로 수행될 수 있다. 사용자는, 예를 들어, 대상물의 에지들에 가능하게 대응하는, (예를 들어, 마우스를 이용하거나 프로세싱 유닛과의 다른 사용자 인터페이스를 이용하여) 디스플레이 상의 두 개의 지점들을 선택할 수 있고, 데이터 프로세서 유닛은 예를 들어 대상물의 크기를 제공할 수 있다. 대상물의 사용자 지시를 입력하고 크기 또는 크기 범위를 출력하는 다른 방법들이 사용될 수 있다. 대안적으로, 데이터 프로세서 또는 다른 유닛은, 예를 들어, 컴퓨터 영상 분석 시스템을 이용하여 인식된 관심의 대상물, 예를 들어, 의심된 병리를 검출할 수 있다. 이것은 예를 들어 임의의 크기 범위(예를 들어, 0.5mm 내지 1.5mm)의 폴립과 같은 병리들이 더 큰 크기 범위(예를 들어, 1cm 내지 3cm)의 폴립과 다르게 진단할 수 있는 곳에서 특히 유용할 수 있다. 따라서, 이러한 예에서, 본 발명의 실시예를 이용하여, 크기 소정 범위에서도 폴립의 하나의 형태 또는 폴립의 다른 형태를 진단하기 위해 사용될 수 있음을 알 수 있다.
도 5a는, 예를 들어, 모니터 디스플레이 상에 사용자에게 제공될 수 있는 바와 같은 영상 내의 대상물(550)의 예를 도시한다. 관심의 생체 내의 대상물이 사용자에 의해, 예를 들어, 마우스 또는 다른 입력 장치의 사용에 의해 수동으로 선택될 수 있거나, 그리고/또는 예를 들어 영상 분석 프로세싱에 의해 자동적으로 검출될 수 있다.
도 5b 내지 도 5f는 영상 내의 선택된 대상물에 추가되어 사용자에게 제공될 수 있는 다른 예들의 모델 맵들, 예를 들어, 2차원 또는 3차원 모델 맵을 도시한다. 모델들은 선택된 대상물의 형상, 패턴, 형태 또는 구조에 관하여 사용자에게 추가적인 정보를 제공할 수 있다. 도 5b 내지 도 5f는 도 5a에서 도시된 바와 동일한 대상물에 관한 것이다.
도 5b는 생체 내의 대상물 및/또는 생체 내의 대상물 크기의 가시화에서 의사 또는 관찰자를 도울 수 있는 모델 맵의 예를 도시한다. 사용자는 측정될 대상물, 예를 들어 폴립의 중앙(500)에서 또는 근처에서 단일 지점을 표시할 수 있다. 영상의 평활한 버전이, 예를 들어, 색상 및/또는 조명 불균일성을 평활하게 하도록 연산될 수 있다. 신체 루멘이 깨끗하지 못한 경우에, 흐린 매체를 포함하는 영상 화소는 예를 들어 무시될 수 있다. 영상 장치의 장치 교정 파라미터는 영상 내의 표시된 지점 둘레의 각각 선택된 화소에 대한 3차원 좌표(X, Y, Z)를 연산하도록 사용될 수 있다. 지점으로부터의 거리 맵이 구성될 수 있고, 예를 들어 1 밀리미터의 동등한 거리 윤곽(501, 502)이, 표시된 지점(500)으로부터 시작하여, 그려질 수 있고, 지세적인 맵과 유사한 3D 표현을 생성할 수 있다. 생체 내의 대상물의 외관의 길이는 3D 표현의 대상물의 모델 맵의 표면을 따라 측정될 수 있고, 이에 의해 대상물의 완전하거나 부분적인 주연 길이를 얻을 수 있다.
도 5c는 생체 내의 대상물의 영상에 추가된 표면 기준 자(510)의 형태로 된 모델 맵의 다른 예를 도시한다. 사용자는 생체 내의 대상물 상의 두 개의 지점들 또는 영상 내의 다른 지점들, 예를 들어 지점들(511 및 512)을 선택할 수 있고, 표면 기준 자가 영상에 추가되도록 요청할 수 있다. 표면 기준 자 상의 각각의 축척 표시는, 예를 들어, 1 밀리미터로 도시한다. 축척 표시들 사이의 불균일한 공간은 선택된 대상물의 표면 형상 및/또는 3D 형상을 이해하도록 관찰자를 돕는다. 몇몇 실시예에서, 표면 기준 자는, 예를 들어, 선택되거나 그리고/또는 검출된 생체 내의 대상물의 계산된 가장 긴 가시가능한 외관 상에, 자동적으로 추가될 수 있다.
도 5d는 이미 기술된 유사한 방법으로 생성된 격자 또는 그리드(520, 521)의 형태로 된 모델 맵의 또 다른 형태를 도시한다. 격자/그리드는 사용자에게 추가적인 정보, 예를 들어, 대상물의 3차원 외관에 관한 전문적인 건강 돌보기를 제공한다. 각각의 종방향 라인 사이의 거리는 예를 들어 1 밀리미터일 수 있고, 각각의 위도방향 라인 사이의 거리는 예를 들어 1 밀리미터일 수 있다. 라인들 사이의 다른 거리가 사용될 수 있다. 하나의 방향에서 라인들 사이의 거리는 다른 방향에서 라인들 사이의 거리와 다를 수 있다. 몇몇 실시예에서, 사용자는 병리 둘레에 하나의 라인을 그릴 수 있거나, 또는 병리를 표시하도록 병리 상에 클릭할 수 있다. 다른 실시예에서, 병리는 영상 프로세싱 알고리즘에 의해 자동적으로 검출될 수 있다.
도 5e는 생체 내의 대상물의 영상에 추가된 직경 기준 자(530)의 형태로 된 모델 맵의 다른 예를 도시한다. 도 6c에서 기술된 방법과 유사하게, 사용자는 생체 내의 대상물 상의 두 개의 지점들 또는 영상 내의 다른 지점들을 선택할 수 있고, 직경 기준 자(530)를 영상에 추가하도록 요청할 수 있다. 직경 기준 자 상의 각각의 축척 표시는 예를 들어 1 밀리미터로 도시한다. 축척 표시들 사이의 공간은 균일하고, 영상 내의 두 개의 선택되거나 그리고/또는 검출된 지점들 사이의 거리를 도시할 수 있다. 예를 들어, 선택된 대상물의 직경은 직경 기준 자(530)에 의해 측정될 수 있다.
도 5f는 생체 내의 대상물의 영상에 추가된 측정 기준 자의 형태로 된 모델 맵의 다른 예를 도시한다. 생체 내의 대상물의 측정된 실제 크기는 자동적으로 사용자에게 제공될 수 있거나 사용자로부터의 요청을 받자마자 제공될 수 있다.
본 발명이 한정된 개수의 실시예들에 대하여 기술되었지만, 본 발명의 많은 변형, 수정 및 다른 적용예들이 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명의 실시예들은 본 명세서에서 계산 및 작동을 수행하기 위한 장치들을 포함할 수 있다. 이러한 장치들은 양호한 목적을 위하여 구체적으로 구성될 수 있거나 또는 컴퓨터들 내에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 선택적으로 작동되거나 재구성된 공용 목적의 컴퓨터를 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램들은, 플로피 디스크, 광학 디스크, CD-ROM, 자기 광학 디스크, 판독용 메모리(ROM), 임의 접근 메모리(RAM), 전기적으로 프로그램가능한 판독용 메모리(EPROM), 전기적으로 삭제가능하고 프로그램가능한 판독용 메모리(EEPROM), 자기 또는 광학 카드 또는 전자 지시를 저장하기에 적합한 임의의 다른 형태의 매체를 포함하는 임의의 형태의 디스크와 같지만 이들에 제한되지 않는 컴퓨터 판독가능 저장 매체 내에 저장될 수 있다.
본 명세서에 제공된 프로세스는 임의의 특정한 컴퓨터 또는 다른 장치에 본질적으로 관련되지 않는다. 여러 가지의 공용 목적의 시스템이 본 명세서의 교시에 따른 프로그램들과 사용될 수 있거나, 또는 양호한 방법을 수행하도록 더욱 특수한 장치들로 구성하는 편리함을 알 수 있을 것이다. 다양한 이들 시스템들에 대한 양호한 구조가 본 명세서의 기술로부터 알 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 임의의 특정한 프로그래밍 언어를 참조하여 기술되지 않는다. 다양한 프로그래밍 언어들이 본 명세서에 기술된 바와 같은 본 발명의 교시를 이행하도록 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
구체적으로 달리 기술되지 않는다면, 본 명세서의 설명으로부터 명백해지는 바와 같이, 명세서 전체에 걸쳐서 "추산하는", "프로세싱", "연산하는", "계산하는", "결정하는" 등과 같은 용어들을 이용하는 설명은, 연산 시스템의 레지스터 및/또는 메모리 내에서의 전자적인 양과 같은 물리량으로 제공된 데이터를 연산 시스템의 메모리, 레지스터 또는 다른 이러한 정보 저장, 전송 또는 디스플레이 장치 내에서의 물리량으로 유사하게 제공된 다른 데이터로 조정하거나 그리고/또는 변형시키는, 전형적으로 컴퓨터 또는 연산 시스템의 작동 및/또는 처리, 또는 유사한 전자 연산 장치(예를 들어, "칩 상의 컴퓨터" 또는 ASIC)를 칭한다.
본 발명은 위의 명세서에서 특정하게 기술되고 도시된 것들에 제한되지 않는다는 것을 당업자라면 알 수 있을 것이다. 오히려, 본 발명의 범위는 이하의 청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims (19)

  1. 생체 내의 영상 장치로부터 생체 내의 대상물의 거리를 추산하는 방법으로서,
    광 비임 스폿과 생체 내의 대상물을 포함하는 생체 내의 영상을 상기 영상 장치로부터 수신하는 단계;
    상기 광 비임 스폿으로부터 상기 영상 장치까지의 거리를 추산하는 단계;
    상기 광 비임 스폿에 상관되는 제1 화소를 영상으로부터 선택하는 단계;
    상기 대상물에 상관되는 제2 화소를 영상으로부터 선택하는 단계;
    상기 제1 화소 및 제2 화소의 영상 조명 파라미터 값을 계산하는 단계; 및
    상기 영상 조명 파라미터 값에 기초하여 상기 영상 장치로부터 상기 대상물의 거리를 추론하는 단계를 포함하는,
    거리 추산 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 화소는 상기 광 비임 스폿을 둘러싸는 영역으로부터 선택되는, 거리 추산 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 화소는 상기 대상물을 둘러싸는 영역으로부터 선택되는, 거리 추산 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    영상 조명 파라미터는,
    계조 레벨, 조명 강도 레벨, 휘도, 채도, 명도, 색상 강도, 색도 및 색조로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 거리 추산 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광 비임 스폿을 생성하는 조사원은 레이저원 또는 시준광원인, 거리 추산 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    영상 내의 대상물을 묘사하는 화소의 개수를 계산하는 단계; 및
    상기 대상물의 추산된 크기를 계산하는 단계를 더 포함하는, 거리 추산 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 대상물의 모델 맵을 생성하는 단계; 및
    상기 모델 맵을 사용자에게 제공하는 단계를 더 포함하는, 거리 추산 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    광학 시스템 왜곡 파라미터, 장치 조명 파라미터 또는 조사원 스폿의 추산된 위치 파라미터인 장치 파라미터를 교정하고, 상기 영상 장치로부터 대상물의 추산된 거리를 개량하도록 상기 교정된 파라미터를 이용하는 단계를 더 포함하는, 거리 추산 방법.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    영상으로부터 상기 광 비임 스폿을 제거하는 단계를 더 포함하는, 거리 추산 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 대상물은 병리인, 거리 추산 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 영상은 복수의 광 비임 스폿을 포함하는, 거리 추산 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
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