KR101852439B1 - 열화상에 기반한 병변 탐지용 내시경 장치 - Google Patents
열화상에 기반한 병변 탐지용 내시경 장치 Download PDFInfo
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Abstract
내시경 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 내시경 장치는 진단 대상 조직을 가열하는 가열원, 상기 진단 대상 조직을 냉각하는 냉각원, 상기 진단 대상 조직의 온도를 측정하는 감지부, 및 상기 감지부로부터 획득한 온도 값에 기초하여 상기 가열원에 의해 가열된 진단 대상 조직의 일정 시간 동안의 온도 변화량을 의미하는 제1 값을 획득하고, 제1 값을 획득한 때부터 상기 가열된 진단 대상 조직이 상기 냉각원에 의해 냉각되어 안정화 상태가 될 때까지의 시간을 의미하는 제2 값을 획득하고, 상기 제1 값 및 제2 값에 기초하여 상기 진단 대상 조직에서 종양 진단을 위한 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함한다.
Description
본 발명은 내시경 장치에 관한 것이다. 상세하게는 종양 조직을 조기 진단할 수 있는 내시경 장치에 관한 것이다.
내시경은 몸의 내부를 촬영하는 장비로서 비침습에 가까운 최저 침습적으로 내부를 관찰할 수 있기 때문에 현대 의료 환경에서 필수 불가결한 장비이다. 상기 내시경은 주지의 장비로서 광원, 광섬유, 및 카메라를 이용하여 몸의 외부에서도 몸 속 상태를 볼 수 있도록 한다.
우리나라에서 사망원인 1 위인 암을 조기에 진단하고 치료하기 위한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 그 중, 진단을 위한 영상 검사는 방사선 피폭(CT, PET)의 위험이 있거나, 영상을 획득에 소요되는 시간이 상대적으로 오래 걸리는 단점(예를 들어 MRI)이 있었다. 또한, 최근에 각광을 받고 있는 분자 영상 기반의 접근법은 인체에 형광물질(Fluorescence dye) 또는 표적물질(Targeting probe)를 주입해야 하는데, 임상에서 인체에 사용 가능한 프로브의 제한점이 있다. 또한, 분자 영상 기반의 접근법은 환자의 심리적 부담감, 주사를 위한 의료인력 추가 및 환자로부터의 반응테스트를 필요로 하는 문제점이 있다.
또한, 무표지(Label-Free) 진단 방법으로는 체열을 이용한 열화상 영상 방법이 있다. 이는 인체에서 발생하는 체열이 정상 조직 부분과 암 조직에 미세한 차이가 나타나는 현상을 이용, 형상화하는 방법이지만 단순히 온도 차이만을 영상화하기 때문에 영상의 대조도가 낮은 단점이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 종양 진단을 위한 동적 온도 대비 영상 기술을 이용하여 생체 내/외부의 병변을 표시 없이 진단할 수 있는 내시경을 제안한다.
구체적으로, 정상 조직 부분과 종양 조직 간에 체열 변화의 미세한 차이를 데이터화하여 대조비를 높이는 내시경을 제안한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 내시경 장치는 진단 대상 조직을 가열하는 가열원, 상기 진단 대상 조직을 냉각하는 냉각원, 상기 진단 대상 조직의 온도를 측정하는 감지부, 및 상기 감지부로부터 획득한 온도 값에 기초하여 상기 가열원에 의해 가열된 진단 대상 조직의 일정 시간 동안의 온도 변화량을 의미하는 제1 값을 획득하고, 제1 값을 획득한 때부터 상기 가열된 진단 대상 조직이 상기 냉각원에 의해 냉각되어 안정화 상태가 될 때까지의 시간을 의미하는 제2 값을 획득하고, 상기 제1 값 및 제2 값에 기초하여 상기 진단 대상 조직에서 종양 진단을 위한 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 내시경은, 종양 진단을 위한 동적 온도 대비 영상 기술을 이용하여 생체 내/외부의 병변을 표시 없이 진단할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 내시경은 정량적인 진단법을 제공하여 종양 진단의 정확도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내시경 장치의 구성을 개략적으로 보이는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 내시경 장치의 전면부를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내시경 장치를 이용한 종양 조직 진단 방법을 개략적으로 나타낸다.
도 4는 종양 조직(Tumor)와 정상 조직(Neighboring tissue)간의 가열 및 냉각 과정에서의 온도 변화 특징을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열화상 영상을 이용한 향상된 종양 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내시경 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 내시경 장치의 전면부를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내시경 장치를 이용한 종양 조직 진단 방법을 개략적으로 나타낸다.
도 4는 종양 조직(Tumor)와 정상 조직(Neighboring tissue)간의 가열 및 냉각 과정에서의 온도 변화 특징을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열화상 영상을 이용한 향상된 종양 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내시경 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 사상은 이하에 제시되는 구체적인 실시예로 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상에 포함된다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내시경 장치의 구성을 개략적으로 보이는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 내시경 장치(100)는, 조명부(110), 온도 조절부(120), 감지부(130), 영상 처리부(140), 입력부(150)을 포함할 수 있다.
조명부(110)는 복수 개의 상대적으로 좁은 파장 대역을 갖는 협대역 광과 상대적으로 넓은 대역의 백색광을 선택적으로 제공할 수 있다. 구체적으로 조명부(110)는 근적외선 대역을 포함하는 비역적 넓은 대역의 백색광을 방출할 수 있는 백색광원을 포함할 수 있다. 예를 들어 백색 광원은 제논 렘프(Xenon Lamp)일 수 있다. 또한, 조명부(110)는 가시광선을 통과시키는 가시광 필터 및 다수의 상이한 파장 대역의 협대역 광을 통과시키는 협대역 필터를 포함할 수 있다. 이때 가시광 필터는 약 400~700nm 대역의 파장을 갖는 가시광선만을 투과시킨다. 따라서, 백색 광원으로부터 방출되어 가시광 필터를 통과한 광은 순수한 백색의 가시광이 된다.
협대역 필터는 예를 들어 청색, 녹색 및 근적외선 대역의 협대역 광만을 투과할 수 있다. 예를 들면, 협대역 필터는 400~450nm의 비교적 좁은 청색 파장 대역, 500~560nm 정도의 비교적 좁은 녹색 파장 대역 및 800~860nm의 비교적 좁은 근적외선 파장 대역의 광만을 투과할 수 있다. 따라서, 백색 광원으로부터 방출되어 협대역 필터를 통과한 광은 청색 협대역 광, 녹색 협대역 광, 및 근적외선 협대역 광이 혼합된 협대역 광이 된다. 그러나, 상술한 통과 대역의 수치는 일 실시 예일 뿐이며, 실시 예에 따라 협대역 필터의 구체적인 통과 대역의 수치는 달라질 수 있다.
온도 조절부(120)는 냉각원(121) 및 가열원(122)을 포함할 수 있다. 여기에서 온도 조절부(120)는 진단 대상 조직의 온도를 변화시킬 수 있다. 이때 진단 대상 조직은 종양 진단의 대상이 되는 체내의 일정 영역을 의미한다. 진단 대상 조직은 종양을 포함할 수 있다. 그리고, 진단 대상 조직은 종양이 포함되었을 확률이 높은 체내의 일정 영역일 수 있다. 진단 대상 조직의 크기는 내시경 장치의 성능에 따라 달라질 수 있다.
구체적으로 냉각원(121)은 진단 대상 조직의 온도를 낮출 수 있다. 예를 들면 냉각원(121)은 진단 대상 조직에 체온과 비교하여 상대적으로 낮은 온도의 기체 물질을 방출하여 진단 대상 조직의 온도를 낮출 수 있다. 이때, 기체 물질은 이산화탄소 또는 공기일 수 있다.
또 다른 예를 들면 냉각원(121)은 진단 대상 조직에 체온과 비교하여 상대적으로 낮은 온도의 액체물질을 방출하여 진단 대상 조직의 온도를 낮출 수 있다. 이때, 액체 물질은 식염수일 수 있다.
또한, 가열원(122)은 진단 대상 조직의 온도를 높일 수 있다. 예를 들면 가열원(122)은 진단 대상 조직에 체온과 비교하여 상대적으로 높은 온도의 기체 물질을 방출하여 진단 대상 조직의 온도를 높일 수 있다. 이때, 기체 물질은 이산화탄소 또는 공기일 수 있다. 또 다른 예를 들면 가열원(122)는 진단 대상 조직의 체온과 비교하여 상대적으로 높은 온도의 액체 물질을 방출하여 진단 대상 조직의 온도를 높일 수 있다. 이때, 액체 물질은 식염수일 수 있다. 또 다른 예를 들면 가열원(122)는 복사광일 수 있다. 이때, 복사광은 램프에 의해 발생하는 복사광일 수 있다.
한편, 가열원(122)은 가시광 램프 및 적외선 램프를 포함할 수 있다. 가시광 램프는 체내의 혈액 온도를 높이는데 이용될 수 있다. 그리고 적외선 램프는 가열원으로 사용되는 액체 물질의 온도를 높이는데 이용될 수 있다.
감지부(130)는 열화상 생성부(131) 및 광원 감지부(132)를 포함할 수 있다. 구체적인 실시 예에서 열화상 생성부(131)는 열 센서를 포함할 수 있다. 또한, 열화상 생성부(131)는 열화상 이미지 센서 또는 IR 섬유(fiber) 번들을 포함할 수 있다. 그리고 광원 감지부(132)는 광 센서를 포함할 수 있다.
열화상 생성부(131)는 진단 대상 조직의 열변화를 감지하기 위한 데이터를 생성할 수 있다. 구체적으로 열화상 생성부(131)는 진단 대상 조직의 온도 분포를 나타내는 열화상을 생성할 수 있다. 이때, 생성되는 열화상은 특정 시간에 대한 진단 대상 조직의 온도 분포를 2D 이미지화 한 것 일 수 있다.
일 실시 예에서 가열원(122)이 진단 대상 조직에 상대적으로 높은 온도의 공기를 방출할 수 있다. 이때 열화상 생성부(131)는 진단 대상 조직의 온도 분포를 시간대 별로 이미지화할 수 있다. 구체적으로 열화상 생성부(131)는 진단 대상 조직 각 부분의 온도를 감지하고, 감지한 결과 값을 기초로 하여 열화상을 생성할 수 있다. 생성된 열화상은 영상 처리부(140)으로 전달되어 병변 진단을 위한 영상 생성에 이용될 수 있다.
광원 감지부(132)는 진단 대상 조직으로부터 반사된 반사광을 감지하여 체강 내의 조명된 부위에 대한 영상 신호를 형성하도록 할 수 있다. 이를 위해, 광원 감지부(132)는 2차원 어레이로 배열된 다수의 광검출 화소들을 포함할 수 있다. 광원 감지부(132)의 하나의 광검출 화소는 예를 들어 근적외선을 감지하기 위한 근적외선 서브화소, 적색광을 감지하리 위한 적색 서브 화소, 청색광을 감지하기 위한 근적외선 서브 화소, 및 녹색광을 감지하기 위한 녹색 서브 화소를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원 감지부(132)는 별도의 근적외선 서브 화소를 이용하여 근적외선까지도 감지할 수 있다. 또한, 각각의 서브 화소들의 감광 소자로는 예를 들면 일반적으로 사용되는 CMOS 이미지 센서 또는 CCD 이미지 센서를 사용할 수 있다. 특히, 협대역 광에 대한 감도를 향상시키기 위하여 이면조사(back-side illumination) 구조의 이미지 센서를 사용할 수 있다.
한편, 근적외선이 적색 서브 화소, 청색 서브 화소 및 녹색 서브 화소에 영향을 주는 것을 방지하기 위하여, 상기 적색 서브 화소, 청색 서브 화소, 및 녹색 서브 화소 위에 적외선 차단 필터가 더 배치될 수 있다.
영상 처리부(140)은 감지부(130)으로부터 수신한 결과값을 기초로 영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 영상 처리부(140)은 광원 감지부(132)로부터 획득한 백색 가시광과 협대역 파장의 광을 합성하여 영상을 생성할 수 있다. 또한 영상 처리부(140)은 열화상 생성부(131)로부터 획득한 열화상에 기초하여 영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 영상 처리부(140)는 일정 시간 동안 획득한 열화상을 종합하여 진단 대상 조직에서 종양 조직의 분포를 판단할 수 있는 영상을 생성할 수 있다.
영상 처리부(140)에서 처리된 영상은 디스플레이 장치(200)으로 전송되어 사용자에게 표시될 수 있다. 이때 디스플레이 장치(200)는 내시경 장치(100)와 분리된 별도의 장치일 수 있다. 또한, 디스플레이 장치(200)는 내시경 장치(100)의 일 구성일 수도 있다.
입력부(150)는 사용자로부터 내시경 장치(100)의 제어를 위한 사용자 입력을 수신한다. 일 실시 예에서 입력부(150)는 내시경 장치(100)를 제어하기 위한 조정간일 수 있다. 또 다른 실시 예에서 입력부(150)는 터치스크린일 수 있다. 입력부(150)는 미세 조정을 위한 확대 영상을 사용자에게 제공할 수도 있다.
사용자는 입력부(150)를 통해 내시경 장치(100)를 제어할 수 있다. 구체적으로 사용자는 입력부(150)를 통해 조명부(110), 온도 조절부(120)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, 입력부(150)는 조명부(110)의 밝기를 조절하는 입력을 수신할 수 있다. 또한, 입력부(150)는 온도 조절부의 냉각원을 동작하기 위한 입력을 수신할 수 있다.
상기 조명부(110), 온도 조절부(120), 감지부(130), 영상 처리부(140) 및 입력부(150)는 제어부(미도시)로부터 생성되는 제어 신호를 통해 동작이 제어될 수 있다. 이때 제어부는 여러가지 반도체 부품이 하나로 집적되는 시스템 온 칩(system on chip)일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 내시경 장치의 전면부를 나타낸다.
도 2에 도시된 내시경 장치(100)의 전면부에 포함된 각 구성의 위치는 실시 예에 따라 달라질 수 있다. 또한, 도 2의 도시와 달리, 각 구성이 독립적으로 위치하는 것이 아닌, 통합되어 배치될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내시경 장치를 이용한 종양 조직 진단 방법을 개략적으로 나타낸다.
도 3에 개시된 바와 같이, 내시경 장치(100)는 종양 조직 및 주변부 조직을 포함하는 진단 대상 조직에 생리학적 변화를 가한다. 이때, 내시경 장치(100)는 체온을 먼저 측정하고, 온도 조절부(120)을 통해 생리학적 변화를 가한 후 체온을 측정한다.
그리고, 영상 처리부(140)는 열화상 생성부(131)로부터 획득한 열화상에 기초하여 영상을 생성한다. 구체적으로, 영상 처리부(140)는 생리학적 변화 값의 변화 폭을 기준으로 영상을 생성한다. 영상 처리부(140)는 생리학적 변화 값이 가장 큰 부분을 종양의 중심으로 설정할 수 있다. 그리고, 영상 처리부(140)는 생리학적 변화 값을 기준 값과 비교하여 기준 값보다 큰 부분을 종양으로 판단하여 영상화할 수 있다. 또한, 영상 처리부(140)는 생리학적 변화 값이 기준 값보다 낮은 경우, 해당 부분을 정상 조직으로 판단하여 영상화할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진단 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 종양 조직(Tumor)와 정상 조직(Neighboring tissue)간의 가열 및 냉각 과정에서의 온도 변화 특징을 보여주는 도면이다.
도 4(a)는 종양 조직과 정상 조직의 실제 측정된 생리학적 변화량에 기초하여 그려진 그래프를 나타낸다. 도 4(b)는 종양 조직과 정상 조직의 실제 측정된 생리학적 변화량에 기초하여 그려진 또 다른 그래프를 나타낸다.
종양 조직은 정상 조직을 흐르는 정상 혈관을 끌어와 혈관으로부터 성장에 필요한 성분을 획득한다. 그러나, 종양 조직 내에는 정상 조직과 달리 혈관이 정상적으로 발달하지 않는다. 따라서, 종양 조직은 정상 조직과 달리 외부 환경에 따른 온도변화가 크다. 구체적으로, 정상 조직은 혈관이 통과하고, 혈관 내 혈액의 비열이 커 외부 환경에 따른 온도 변화가 상대적으로 작다. 그러나, 종양조직의 경우, 상술한 바와 같이 혈관이 발달하지 않아 혈액에 비해 상대적으로 비열이 작은 조직이 대부분이다. 따라서, 종양조직은 외부 환경에 따른 온도 변화가 정상 조직에 비해 크다. 이는 다시 말해서 종양 조직과 정상 조직간의 열 캐패시턴스가 다르다고 표현할 수 있다. 구체적으로 종양 조직은 열 캐패시턴스가 작고, 정상 조직은 열 캐패시턴스가 상대적으로 크다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열화상 영상을 이용한 향상된 종양 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 열화상 영상은 영상 처리부(140)에서 생성된 영상이다. 구체적으로 열화상 생성부(131)에서 생성된 열화상을 일정 시간 동안 종합하여 도 5의 열화상 영상을 생성할 수 있다.
용이한 설명을 위해 도 5에 개시된 그래프의 각 구획을 아래 표 1과 같이 정의한다.
| 1 | 2 | 3 |
| 4 | 5 | 6 |
| 7 | 8 | 9 |
도 5는 세 종류의 그래프를 도시하고 있다. 제1 그래프는 정상 조직과 종양 조직의 가열에 따른 일정 시간 동안의 온도 상승 변화량을 나타낸다. 제2 그래프는 정상 조직과 종양 조직의 냉각에 따른 온도 안정화 시간을 나타낸다. 제3 그래프는 본 발명의 일 실시 예에 따른 정상 조직과 종양 조직의 동작 온도 대비값을 나타낸다.
제 1 그래프는 본 발명의 일 실시 예에 따른 내시경 장치(100)의 가열원(122)의 동작에 따른 진단 대상 조직의 일정 시간 대비 온도 변화량을 나타낸다. 이때 일정 시간 대비 온도 변화량을 ΔT/ Δt로 표현할 수 있다.
제1 그래프에 도시된 바와 같이, 진단 대상 조직의 각 부분은 가열에 따른 온도 변화가 다르다. 구체적으로 제1 그래프를 참조하면, 5번과 6번 구역의 일정 시간 동안의 온도 변화가 크다. 따라서, 제1 그래프에 따르면, 내시경 장치(100)는 5번과 6번 구역을 종양 조직으로 판단할 수 있다. 그러나 그 값의 차이가 작아(최대 값과 최소 값의 차이가 0.02) 종양으로 판단되는 부분의 판단이 정확하지 않을 수 있다.
따라서, 기존의 문제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 내시경장치(100)는 향상된 종양 조직 진단을 위해 제2 그래프 및 제3 그래프를 이용한다.
제2 그래프는 본 발명의 일 실시 예에 따른 내시경 장치(100)의 냉각원(121)의 동작에 따른 진단 대상 조직의 온도 안정화 시간을 나타낸다. 이때 온도 안정화 시간을 τ로 표현할 수 있다.
제2 그래프에 도시된 바와 같이, 종양 조직과 정상 조직은 냉각에 따른 온도 안정화에 걸리는 시간이 다르다. 구체적으로 제2 그래프를 참조하면, 5번과 9번 구역의 조직이 안정화에 걸리는 시간이 가장 긴 것을 알 수 있다. 이때 안정화 시간이란 조직이 원래의 온도로 돌아가는 항성성에 따라 올라갔던 온도가 일정한 온도로 유지되는데 소요되는 시간을 의미한다. 상술한 바와 같이, 종양 조직은 정상 조직에 비해 열 캐피시턴스가 낮은바, 온도 안정화에 소요되는 시간이 짧다.
제 3 그래프는 제1 그래프로부터 획득한 일정 시간 대비 온도 변화량을 제2 그래프로부터 획득한 안정화 시간으로 나눈 값을 나타낸다. 여기에서 일정 시간 대비 온도 변화량(ΔT/ Δt)을 안정화 시간(τ)로 나눈 값을 동적 온도 대비 값(Kinetic Thermal Contrast value, KiTC)라고 할 수 있다. 동적 온도 대비 값은 가열원에 따른 온도 변화량 및 냉각원에 의한 온도 안정화 시간을 모두 고려하는 파라미터이다. 따라서 동작 온도 대비 값은 기존에 사용되는 일정 시간 대비 온도 상승량 보다 정상 조직과 종양 조직간의 영상 대조비를 높일 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 높아진 영상 대조비에 기초하여 종양 조직의 위치를 더 빠르고 정확하게 판단할 수 있는 효과가 있다. 그리고, 영상 처리부(140)는 높은 영상 대조비를 갖는 동적 온도 대비 값을 이용하여 영상을 생성하는바, 사용자에게 상대적으로 정확한 종양 위치를 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내시경 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
내시경 장치(100)가 체내에 진단을 위해 삽입된다. 그리고, 삽입된 내시경 장치(100)가 진단 대상 조직에 접근하면 아래의 동작이 이루어진다.
가열원(122)은 진단 대상 조직을 가열한다(S101). 구체적으로 가열원(122)은 입력부(150)로부터 수신한 사용자 입력에 기초하여 가열 동작을 수행한다. 일 실시 예에서 가열원(122)은 체온보다 상대적으로 높은 온도의 공기를 방출하여 진단 대상 조직을 가열할 수 있다.
영상 처리부(140)는 진단 대상 조직의 일정 시간 동안 온도 변화를 감지한다(S103). 구체적으로 열화상 생성부(131)는 가열 전 진단 대상 조직의 온도 분포를 측정하여 이미지화 하고, 일정 시간 가열된 후 진단 대상 조직의 온도 분포를 측정하여 이미지화 할 수 있다. 또한, 열화상 생성부(131)는 일정 시간 간격으로 진단 대상 조직의 온도 분포를 연속적으로 이미지화 할 수 있다.
이때, 영상 처리부(140)는 영화상 생성부(131)로부터 복수의 열화상을 획득할 수 있다. 그리고 영상 처리부(140)는 제1 값을 획득할 수 있다. 여기서 제1 값이란, 일정 시간 동안의 온도 변화(mK(밀리 캘빈)/sec)일 수 있다. 영상 처리부(140)는 열화상 생성부(131)로부터 획득한 열화상 및 측정 시간에 기초하여 제1 값을 획득할 수 있다. 영상 처리부(140)는 제1 값을 영상화할 수 있다(예를 들면 도 5의 (1)).
영상 처리부(140)가 제1 값을 획득하면, 냉각원(121)은 진단 대상 조직을 냉각한다(S105). 구체적으로 냉각원(121)는 입력부(150)로부터 수신한 사용자 입력에 기초하여 냉각 동작을 수행한다. 일 실시 예에서 냉각원(121)은 체온보다 상대적으로 낮은 온도의 공기를 방출하여 진단 대상 조직을 냉각할 수 있다. 또 다른 일 실시 예에서 냉각원(121)은 체온보다 상대적으로 낮은 온도의 물을 방출하여 진단 대상 조직을 냉각할 수 있다.
영상 처리부(140)는 진단 대상 조직의 온도 안정화 여부를 시간을 감지한다(S107). 구체적으로, 제1 값을 획득한 때부터, 진단 대상 조직의 온도가 안정화된 때까지의 시간을 측정한다. 진단 대상 조직의 온도는 열화상 생성부(131)로부터 획득할 수 있다. 구체적으로 영상 처리부(140)는 진단 대상 조직의 온도 분포가 이미지화 된 열화상을 열화상 생성부(131)로부터 획득할 수 있다.
이때, 진단 대상 조직의 온도가 안정화된 때란, 가열되었던 진단 대상 조직의 온도가 냉각되어 일정 범위 내의 매우 작은 변화만을 갖는 경우를 의미한다. 예를 들면, 영상 처리부(140)는 시간대 별로 측정된 진단 대상 조직의 온도 분포가 1초 이상 0.1도 이하의 변화를 갖는 경우, 진단 대상 조직이 안정화 단계에 이르렀음을 판단할 수 있다. 다시 말해서, 진단 대상 조직이 안정화 됐을 때란, 신체가 항상성을 회복한 때를 의미한다. 이때, 온도가 안정화 때, 진단 대상 조직의 온도는 체온일 수 있다.
이때, 온도 안정화 시간은 가열되었던 진단 대상 조직이 항상성 유지를 위해 정상 온도로 회복되어 안정적인 온도 변화를 나타낼 때까지의 소요 시간을 의미한다. 이때 온도 안정화에 소요되는 시간을 제2 값이라 할 수 있다. 한편 열화상 생성부(131)로부터 획득한 진단 대상 조직의 열화상으로부터 영상 처리부(140)는 제2 값을 획득할 수 있다. 구체적으로 영상 처리부(140)는 제1 값을 획득한 때부터 진단 대상 조직이 안정화 된 때까지의 시간을 제2 값으로 결정할 수 있다. 제2 값은 영상 처리부에서 영상화 될 수 있다(예를 들면 도 5의 (2)).
영상 처리부(140)는 열화상 생성부(131)가 획득한 감지 결과에 기초하여 영상을 처리한다(S109). 구체적으로 영상 처리부(140)는 열화상 생성부(131)로부터 전달된 열화상에 기초하여 종양 조직 판단을 위한 영상을 생성한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 영상 처리부(140)는 제1 값 및 제2 값에 기초하여 진단 대상 조직 전체에 대한 동적 온도 대비 값(KiTC)를 획득할 수 있다. 이때, 동적 대비 온도 값은 제1 값을 제2 값으로 나누어 획득할 수 있다. 그리고 영상 처리부(140)는 KiTC 값에 기초하여 영상을 생성할 수 있다. 구체적으로, 영상 처리부(140)는 KiTC의 값에 따라 색을 달리하여 영상을 생성할 수 있다(예를 들면 도 5의 (3)). 한편, 영상 처리부(140)는 생성한 영상을 디스플레이 장치(200)로 전송하여 사용자에게 제공할 수 있다.
영상 처리부(140)는 KiTC 값에 기초하여 종양의 유무 및 종양이 존재하는 경우 위치를 진단한다(S111). 구체적으로 영상 처리부(140)는 KiTC를 일정 기준 값과 비교하여 KiTC가 일정 값 보다 높은 부분을 종양 조직으로 판단하고, 낮은 부분을 정상 조직으로 판단할 수 있다. 여기서 판단의 기준이 되는 값은 환자의 상태에 따라 달라질 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 내시경 장치는 종양 조직 진단을 위하여 기존의 가열에 따른 열 변화 값만을 이용하는 것이 아닌, 냉각에 따른 정상화 시간을 같이 고려하는 KiTC를 종양 진단에 이용함으로써, 기존의 방법보다 정확하고 빠른 종양 진단이 가능하게 되었다.
지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 내시경 장치 및 내시경 장치를 이용한 종양 진단 방법에 대한 예시적인 실시 예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나 이러한 실시 예는 단지 본 발명을 예시 하기 위한 것이고, 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명을 도시되고 설명된 내용에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 변형이 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
Claims (9)
- 종양 조직을 진단하기 위해 체내에 삽입되는 내시경 장치로서,
진단 대상 조직을 가열하는 가열원;
상기 진단 대상 조직을 냉각하는 냉각원;
상기 진단 대상 조직의 온도 분포를 측정하여 열화상을 생성하는 감지부; 및
상기 감지부로부터 획득한 열화상에 기초하여 상기 가열원에 의해 가열된 진단 대상 조직의 일정 시간 동안의 온도 변화량을 의미하는 제1 값을 획득하고, 제1 값을 획득한 때부터 상기 가열된 진단 대상 조직이 상기 냉각원에 의해 냉각되어 안정화 상태가 될 때까지의 시간을 의미하는 제2 값을 획득하고, 상기 제1 값 및 제2 값을 함께 고려하여 상기 진단 대상 조직에서 종양 진단을 위한 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함하는
내시경 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 영상 처리부는 상기 제1 값을 상기 제2 값으로 나눈 제3 값을 획득하고, 상기 제3 값에 기초하여 종양 진단을 위한 영상을 생성하는
내시경 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 영상 처리부는 상기 제3 값을 일정 기준 값과 비교하고, 상기 진단 대상 조직에서 일정 기준 값보다 높은 값을 가지는 부분을 종양으로 표시하는 영상을 생성하는
내시경 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 영상 처리부가 생성한 영상을 표시하는 디스플레이 장치를 더 포함하는
내시경 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 가열원은 체온보다 상대적으로 높은 온도의 기체 물질, 액체 물질 또는 복사광 중 적어도 하나를 방출하여 상기 진단 대상을 가열하는
내시경 장치. - 제5항에 있어서,
상기 액체 물질은 식염수이고,
상기 기체 물질은 이산화탄소 또는 공기이고,
상기 복사광은 램프에 의한 것인
내시경 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 냉각원은 체온보다 상대적으로 낮은 온도의 기체 물질 또는 액체 물질 중 적어도 하나를 방출하여 상기 진단 대상을 냉각하는
내시경 장치. - 제7항에 있어서,
상기 기체 물질은 공기 또는 이산화탄소이고,
상기 액체 물질은 식염수인
내시경 장치. - 종양 조직 진단을 위해 체내에 삽입되는 내시경 장치의 동작 방법에 있어서,
진단 대상 조직을 가열하는 단계;
상기 진단 대상 조직의 일정 시간 동안의 온도 변화량을 의미하는 제1 값을획득하는 단계;
상기 가열된 진단 대상 조직을 냉각하는 단계;
상기 제1 값을 획득한 때부터 상기 가열된 대상 조직이 냉각되어 안정화 상태가 될 때까지의 시간을 의미하는 제2 값을 획득하는 단계;
상기 제1 값 및 상기 제2 값을 함께 고려하여 상기 진단 대상 조직에서 종양 진단을 위한 영상을 생성하는 단계를 포함하는
내시경 장치의 동작 방법.
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