KR101878680B1 - Endoscope apparatus and control method thereof - Google Patents
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Abstract
내시경 장치 및 이것의 제어 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 내시경 장치는, 대상자의 장기 점막을 관찰하기 위한 프로브부에 형성되고, 장기 점막으로 레이저 광을 발생시키고, 장기 점막에서 반사되는 산란광을 수집하기 위한 광전달부를 포함하는 서브 프로브; 및 프로브부에 형성되고, 서브 프로브의 말단부를 장기 점막에 흡착 고정시킴으로써 서브 프로브의 흔들림을 방지하는 안정부;를 포함한다. 본 발명의 실시예에 의하면, 내시경 장치의 프로브(probe) 흔들림을 방지하여 내시경 영상의 품질(선명도)을 높일 수 있으며, 내시경 영상을 이용한 병변의 진단 및 수술의 정확도를 높일 수 있다.An endoscope apparatus and a control method thereof are disclosed. An endoscope apparatus according to an embodiment of the present invention includes a probe unit for observing a long term mucous membrane of a subject and having a light transmitting portion for collecting scattered light reflected from a long term mucous membrane, Probe; And a stabilization part formed on the probe part, for preventing shaking of the sub-probe by adsorbing and fixing the distal end of the sub-probe to the organ mucous membrane. According to the embodiment of the present invention, it is possible to prevent the probe shake of the endoscope apparatus, thereby improving the quality (sharpness) of the endoscope image and improving the accuracy of diagnosis and surgery of the lesion using the endoscope image.
Description
본 발명은 내시경 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 장기 점막의 관찰을 위한 프로브(probe)의 흔들림을 보상하는 안정화(stabilizing) 기능을 구비한 내시경 장치 및 이것의 제어 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
위, 기관지, 식도, 십이지장, 직장 등, 의료 전문가가 병변을 직접 볼 수 없는 인체 내부의 장기를 관찰하여 암 진단이나 수술 등의 치료에 활용할 목적으로 광학 내시경이 사용되고 있다. 일반적으로, 내시경을 이용한 진단은 프로브를 인체 내에 삽입하여 장기 점막을 관찰하는 방식으로 이루어지며, 이를 위해 프로브의 말단부에는 전하 결합 장치(CCD; Charge Coupled Device)와 같은 영상 센서가 구비되어 있다.Optical endoscopes have been used by medical professionals such as stomach, bronchial, esophagus, duodenum, and rectum to observe organs inside the human body that can not directly see lesions and to use them for cancer diagnosis or surgery. Generally, diagnosis using an endoscope is performed by inserting a probe into a human body to observe a long-term mucous membrane. To this end, an image sensor such as a charge coupled device (CCD) is provided at the distal end of the probe.
병변 검진 또는 수술의 정확도를 높이기 위하여, 레이저 주사식 광학 영상 장치를 구비한 내시경 장치가 개발되었다. 레이저 주사식 광학 영상 장치는 레이저 광을 장기 점막에 주사하고, 장기 점막에서 반사되는 광을 이용하여 영상을 생성한다. In order to improve the accuracy of lesion examination or surgery, an endoscope apparatus having a laser scanning optical imaging apparatus has been developed. The laser scanning optical imaging device scans a long-term mucous membrane with laser light and generates an image using light reflected from the long-term mucous membrane.
일반 영상 센서(전하 결합 장치)는 대략 5 ~ 6배의 낮은 배율을 가지는 영상을 생성하는데 반해, 레이저 주사식 광학 영상 장치는 그보다 훨씬 배율이 높은 고배율 영상(대략 600배 이상)을 생성하여 장기 점막의 병변 조직을 보다 정밀하게 관찰할 수 있도록 하는 이점을 제공한다.Conventional image sensors (charge coupled devices) generate images with a low magnification of about 5 to 6 times, whereas laser scanning optical imaging devices generate high magnification images (about 600 times or more) Thereby enabling to observe the lesion tissue of the lesion more precisely.
그러나, 레이저 주사식 광학 영상 장치는 프로브의 미세한 흔들림(떨림)에 의해서도 고배율 영상의 품질(선명도)이 열화될 수 있는 단점을 가지고 있다. 내시경 진단시 프로브의 흔들림은 프로브 삽입시의 삽입 장치에 의한 진동이나, 장기(위, 대장 등)의 움직임 등 다양한 원인으로 인해 불가피하게 발생한다.However, the laser scanning type optical imaging apparatus has a disadvantage that the quality (sharpness) of a high magnification image can be deteriorated even by minute shaking (shaking) of the probe. The vibration of the probe during the endoscopic diagnosis is inevitably caused by various causes such as vibration due to the insertion device at the time of inserting the probe and movement of the organ (stomach, large intestine, etc.).
전하 결합 장치를 이용하여 생성되는 일반 영상은 5 ~ 6 배율 정도의 저배율을 가지므로, 피사체의 영상을 실시간 관측하는 것이 가능하나, 레이저 주사식 광학 영상 장치는 수백배 수준의 고배율 영상을 생성하므로, 프로브가 아주 미세하게 흔들리더라도 고배율 영상에서 흔들림 현상이 과도하게 발생하여, 실시간 영상 모니터가 불가능하다.Since the general image generated using the charge coupled device has a low magnification of about 5 to 6 times, it is possible to observe the image of the object in real time. However, since the laser scanning optical imaging device generates a high magnification image at a level of several hundred times, Even if the probe is shaken very finely, it is impossible to monitor the real time image because excessive shake occurs in a high magnification image.
이러한 문제로 인해, 종래에는 레이저 주사식 광학 영상 장치에 의해 정지 영상들을 연속 생성한 후, 여러 개의 정지 영상들 중에서 가장 선명도가 높은 영상을 일부 선택하여 관찰하는 수준에 그치고 있다. 그러나, 내시경 진단시 프로브 흔들림이 지속적으로 발생하는 결과, 영상 품질이 우수한 레이저 주사식 광학 영상을 획득하기 어려운 것이 현실이다.Due to such a problem, conventionally, still images are successively generated by a laser scanning optical imaging device, and then some images having the highest sharpness among several still images are selected and observed. However, it is a reality that it is difficult to obtain a laser scanning optical image having excellent image quality as a result of probe shaking constantly occurring in endoscopic diagnosis.
본 발명은 상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로 안출된 것으로, 장기 점막을 관찰하기 위한 서브 프로브(sub-probe)의 흔들림을 방지할 수 있는 안정화(stabilization) 기능을 구비한 내시경 장치 및 이것의 서브 프로브를 안정화하는 방법을 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made on the basis of the technical background described above, and it is an object of the present invention to provide an endoscope apparatus having a stabilization function capable of preventing shaking of a sub- And to provide a method for stabilizing the probe.
본 발명의 일 측면에 따른 내시경 장치는, 대상자의 장기 점막을 관찰하기 위한 프로브부에 분리 가능하게 배치되고, 상기 장기 점막으로 레이저 광을 발생시키고, 상기 장기 점막에서 반사되는 산란광을 수집하기 위한 광전달부를 포함하는 서브 프로브; 및 상기 프로브부에 형성되고, 상기 서브 프로브의 말단부를 상기 장기 점막에 흡착 고정시킴으로써 상기 서브 프로브의 흔들림을 방지하는 안정부;를 포함한다.An endoscope apparatus according to one aspect of the present invention is a endoscope apparatus that is detachably disposed in a probe section for observing a long term mucous membrane of a subject and generates laser light for the long term mucous membrane and for collecting scattered light reflected from the long term mucous membrane A sub-probe including a transmitting portion; And a stabilization part formed on the probe part, for preventing shaking of the sub-probe by adsorbing and fixing the distal end of the sub-probe to the organ mucous membrane.
상기 안정부는, 상기 광전달부를 구성하는 광섬유들 간의 공극에 음압을 형성하여, 상기 서브 프로브의 말단부를 상기 장기 점막에 흡착시키는 흡입 장치;를 포함할 수 있다.The stabilizing unit may include a suction unit that forms a negative pressure in a gap between the optical fibers constituting the light transmitting unit and adsorbs the distal end of the sub-probe to the organ mucosa.
상기 광전달부는, 레이저 주사식 광학 영상을 생성하기 위한 산란광을 수집하며, 단면 전체를 통하여 상기 레이저 광의 발광 및 상기 산란광이 수광되는 광섬유 다발 및 상기 레이저 광이 발광되는 발광부 및 상기 발광부의 주변을 둘러싸는 형태로 배치되며 상기 산란광이 수집되는 수광부를 포함하는 광섬유 다발 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The optical transmission unit collects scattered light for generating a laser scanning optical image, and includes an optical fiber bundle through which the light emitted from the laser light and the scattered light are received through the entire section, a light emitting unit emitting the laser light, And an optical fiber bundle including a light receiving unit disposed in a surrounding form and collecting the scattered light.
상기 안정부는, 상기 광전달부를 감싸는 피복층과, 상기 서브 프로브의 외주를 형성하는 외피층 사이에 마련되는 흡입 채널; 및 상기 흡입 채널에 음압을 형성하여, 상기 서브 프로브의 말단부를 상기 장기 점막에 흡착시키는 흡입 장치;를 포함할 수 있다.The stabilizing portion may include a suction channel provided between a covering layer surrounding the light transmitting portion and an outer skin layer forming the outer periphery of the sub-probe; And a suction device that forms a negative pressure on the suction channel and sucks the end portion of the sub-probe to the organ mucosa.
상기 서브 프로브는, 상기 서브 프로브의 외주면을 형성하며, 상기 광전달부를 감싸는 외피층을 더 포함하고, 상기 외피층의 일단에는, 상기 광전달부의 단부와 중첩되는 위치에서 더 연장되는 연장부가 형성되며, 상기 연장부가 형성된 부분에는 상기 광전달부가 배치되지 않을 수 있다.Wherein the sub-probe further comprises an outer layer which forms an outer circumferential surface of the sub-probe and which surrounds the light transmission portion, and an extension portion which is further extended at a position overlapping the end portion of the light transmission portion is formed at one end of the outer layer, The light transmitting portion may not be disposed at a portion where the extension portion is formed.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 내시경 장치에 의해 생성되는 레이저 주사식 광학 영상의 흔들림을 방지하기 위한 방법에 있어서, 대상자의 장기 점막을 관찰하기 위한 프로브부에 형성되고, 상기 장기 점막으로 레이저 광을 발생시키고, 상기 장기 점막에서 반사되는 산란광을 수집하기 위한 광전달부를 포함하는 서브 프로브의 말단부를 상기 장기 점막에 흡착 고정시킴으로써 상기 서브 프로브의 흔들림을 방지하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for preventing a laser scanning optical image generated by an endoscope apparatus from shaking, comprising the steps of: forming a laser beam on a probe section for observing an organ mucous membrane of a subject, Probe for generating scattered light reflected from the organ, and for preventing scattering of the sub-probe by adsorbing and fixing the distal end of the sub-probe including the light transmitting portion for collecting the scattered light reflected from the organ mucous membrane to the organ mucosa.
상기 서브 프로브의 흔들림을 방지하는 것은, 상기 광전달부를 구성하는 광섬유들 간의 공극에 음압을 형성하여, 상기 서브 프로브의 말단부를 상기 장기 점막에 흡착시키는 것;을 포함할 수 있다.The prevention of the shaking of the sub-probe may include forming a negative pressure in a gap between the optical fibers constituting the light transmitting portion and adsorbing the distal end of the sub-probe to the organ mucosa.
상기 서브 프로브의 흔들림을 방지하는 것은, 상기 서브 프로브에 형성되는 흡입 채널에 음압을 형성하여, 상기 서브 프로브의 말단부를 상기 장기 점막에 흡착시키는 것;을 포함할 수 있다.The shaking of the sub-probe may include forming a negative pressure on a suction channel formed in the sub-probe, and adsorbing the distal end of the sub-probe to the organ mucosa.
상기 서브 프로브의 흔들림을 방지하는 것은, 상기 레이저 주사식 광학 영상을 생성하기 위한 레이저 광을 발생시키고, 장기 점막에서 반사되는 산란광을 수집하기 위한 광전달부를 포함하는 서브 프로브의 흔들림을 검출하는 것; 그리고 검출된 상기 서브 프로브의 흔들림에 따라, 상기 서브 프로브의 흔들림을 보상하도록 상기 서브 프로브의 자세를 제어하는 것;을 더 포함할 수 있다.Preventing the shake of the sub-probe includes detecting a shake of the sub-probe including a light transmitting portion for generating laser light for generating the laser scanning optical image and collecting scattered light reflected from the long-term mucous membrane; And controlling the attitude of the sub-probe to compensate for the shaking of the sub-probe according to the detected shaking of the sub-probe.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 내시경 장치의 프로브(probe) 흔들림을 보상하여 내시경 영상의 품질(선명도)을 높일 수 있으며, 내시경 영상을 이용한 병변의 진단 및 수술의 정확도를 높일 수 있다.According to the embodiment of the present invention as described above, it is possible to improve the quality (sharpness) of the endoscopic image by compensating the probe swing of the endoscopic device, and to improve the accuracy of diagnosis and surgery of the lesion using the endoscopic image .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 내시경 장치를 구성하는 프로브부의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 내시경 장치를 구성하는 안정부의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 서브 프로브 자세 제어 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따라 영상에서 피크점이 검출된 것을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 'B'부 확대도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 내시경 장치를 구성하는 서브 프로브의 정면도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 내시경 장치를 구성하는 자세 조절장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 내시경 장치의 동작, 기능 및 작용효과에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 내시경 장치를 구성하는 서브 프로브의 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 내시경 장치를 구성하는 서브 프로브의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 내시경 장치를 구성하는 안정부의 구성도이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따라 서브 프로브의 자세를 제어하는 방법에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 제3 실시예에 따른 내시경 장치의 일부를 보여주는 사시도이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시예의 동작을 보여주는 도면이다.
도 19는 본 발명의 변형 실시예에 따른 내시경 장치의 일부를 보여주는 단면도이다.
도 20은 본 발명의 제4 실시예에 따른 서브 프로브의 구성을 보여주는 도면이다.
도 21은 본 발명의 제5 실시예에 따른 서브 프로브의 구성을 보여주는 도면이다.1 is a configuration diagram of an endoscope apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a probe unit constituting an endoscope apparatus according to the first embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram of a stabilizer constituting an endoscope apparatus according to the first embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a sub-probe posture control method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing that a peak point is detected in an image according to the first embodiment of the present invention. FIG.
6 is an enlarged view of a portion 'B' in FIG.
7 is a front view of a sub-probe constituting an endoscope apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view for explaining a posture adjusting apparatus constituting an endoscope apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG.
9 to 12 are diagrams for explaining the operation, function, and operation effect of the endoscope apparatus according to the first embodiment of the present invention.
13 is a perspective view of a sub-probe constituting an endoscope apparatus according to a second embodiment of the present invention.
14 is a sectional view of a sub-probe constituting an endoscope apparatus according to a second embodiment of the present invention.
15 is a configuration diagram of a stabilizer constituting an endoscope apparatus according to a second embodiment of the present invention.
16 is a view for explaining a method of controlling the attitude of the sub-probe according to the second embodiment of the present invention.
17 is a perspective view showing a part of an endoscope apparatus according to a third embodiment of the present invention.
18 is a diagram showing the operation of the third embodiment of the present invention.
19 is a cross-sectional view showing a part of an endoscope apparatus according to a modified embodiment of the present invention.
20 is a view showing a configuration of a sub-probe according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a view showing a configuration of a sub-probe according to a fifth embodiment of the present invention. FIG.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 가급적 동일한 참조부호를 붙였다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals whenever possible throughout the specification. In addition, since the sizes and thicknesses of the respective components shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, the present invention is not necessarily limited to those shown in the drawings.
명세서 전체에서, 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 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.
본 명세서에서 사용되는 '~부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위로서, 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. '~부'에서 제공하는 기능은 복수의 구성요소에 의해 분리되어 수행되거나, 다른 추가적인 구성요소와 통합될 수도 있다. 본 명세서의 '~부'는 반드시 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되지 않으며, 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.As used herein, 'to' is a unit for processing at least one function or operation, and may be, for example, software, FPGA or hardware component. The functions provided in the " part " may be performed separately by a plurality of components, or may be integrated with other additional components. It is to be understood that the term " portion " herein is not limited to software or hardware, but may be embodied in an addressable storage medium and configured to reproduce one or more processors.
본 발명의 실시예에 따른 내시경 장치는 고배율 영상(레이저 주사식 광학 영상)을 생성하기 위해 제공되는 서브 프로브(sub-probe)의 흔들림을 보상하도록 서브 프로브의 자세를 제어하여, 선명도가 높은 고배율 영상을 획득할 수 있도록 하는 안정부를 구비한다.The endoscope apparatus according to the embodiment of the present invention controls the attitude of the sub-probe to compensate for the shake of a sub-probe provided to generate a high magnification image (laser scanning optical image) And the like.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 장치의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 내시경 장치(100)는 레이저 주사식 광학 영상 생성부(110)와, 프로브부(120)를 포함한다.1 is a configuration diagram of an endoscope apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, an
레이저 주사식 광학 영상 생성부(110)는 레이저 광을 인체 내부의 장기 점막에 주사시키고, 상기 장기 점막에서 반사되어 수집되는 레이저 광의 산란광을 이용하여, 상기 장기 점막에 대한 고배율의 영상(레이저 주사식 광학 영상)을 생성하기 위해 제공된다.The laser scanning optical
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 내시경 장치를 구성하는 프로브부의 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 프로브부(120)는 검진 또는 수술 대상자의 신체 내부에 투입되어, 대상자 내부의 장기를 관찰하기 위해 제공된다.2 is a perspective view of a probe unit constituting an endoscope apparatus according to the first embodiment of the present invention. 1 and 2, the
프로브부(120)는 저배율의 영상을 생성하기 위한 영상 센서(130)와, 고배율의 영상을 생성하기 위해 레이저 광을 주사하고 산란광을 수집하는 기능을 수행하는 서브 프로브(140)를 포함할 수 있다.The
영상 센서(130)는 예시적으로, 전하 결합 장치(CCD; Charge Coupled Device) 등으로 제공될 수 있다. 영상 센서(130)는 프로브부(120)의 말단부에 구비될 수 있다. 장기 내부의 밝기를 조절하기 위하여, 프로브부(120)의 말단부에는 광원(131, 132)이 제공될 수 있다.The
서브 프로브(140)는 광전달부(150)와 안정부(160)를 포함한다. 광전달부(150)는 예시적으로, 프로브부(120)에 마련된 기구 채널(instrument channel)에 삽입되어 제공될 수 있다. 따라서, 서브 프로브(140)는 프로브부(120)에 선택적으로 결합되어 배치될 수 있다.The sub-probe 140 includes a
광전달부(150)는 레이저 주사식 광학 영상 생성부(110)와 연결되며, 광 케이블을 포함하여 구성될 수 있다. 일 실시예로, 광전달부(150)는 광섬유 다발로 이루어진 공초점 프로브(Confocal Probe)로 제공될 수 있다.The
광전달부(150)의 광섬유들 중 일부는 레이저 광의 산란광을 수광하기 위한 수광부(도 7의 도면부호 154 참조)로 제공되고, 다른 일부는 레이저 광을 주사하기 위한 발광부(도 7의 도면부호 152 참조)로 제공될 수 있다.Some of the optical fibers of the
한편, 본 실시예에서는 수광부(154) 및 발광부(152)가 복수의 광섬유 다발인 것으로 설명되고 있으나, 수광부(154) 또는 발광부(152)가 광을 전달하기 위한 하나의 도광체로 형성되는 구성 또한 가능하다.Although the
예시적으로, 수광부(154)가 직경이 큰 하나의 도광체로 형성되며, 발광부(152)는 수광부(154)의 주변을 둘러싸는 복수의 광섬유 다발로 형성될 수 있다.For example, the
서브 프로브(140)를 구성하는 광전달부(150)의 선단부는 프로브부(120)의 말단부로부터 돌출되어 전방을 향하는 방향(Z)으로 길게 연장될 수 있다. 일 실시예로, 광전달부(150)는 자세 조절이 가능하도록, 상하 및 좌우 방향으로 휘어질 수 있는 연성을 갖도록 제공될 수 있다.The tip portion of the
안정부(160)는 서브 프로브(140)의 흔들림에 따라 서브 프로브(140)의 자세를 제어하여 흔들림을 보상하는 안정화 기능을 수행함으로써, 레이저 주사식 광학 영상 생성부(110)에서 생성되는 고배율의 영상에서 흔들림이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 안정부(160)에 대하여는 도 3 내지 도 5를 참조하여 후술한다.The
먼저, 도 1을 참조하여 고배율 영상을 생성하기 위한 레이저 주사식 광학 영상 생성부(110)의 실시예에 대해 설명하면, 레이저 광원(111)은 기설정된 단일 파장 또는 멀티 파장의 레이저 광을 발생하도록 제공될 수 있다.First, referring to FIG. 1, an example of a laser scanning optical
밴드 패스 필터(band pass filter)(112)는 레이저 광원(111)에서 발생한 레이저 광 중 장기 점막에 주사시키고자 하는 특정 파장의 레이저 광을 통과시킨다. 레이저 광원(111)과 밴드 패스 필터(112)는 예시적으로, 415 nm 내지 540 nm 중 적어도 하나의 파장을 가지는 레이저 광을 발생하도록 제공될 수 있다.A
밴드 패스 필터(112)를 통과한 레이저 광은 커플링(coupling)(113)을 통해 광전달부(150)로 제공되고, 광전달부(150)의 광섬유 다발 중의 적어도 일부를 통하여 장기의 점막(Mucosa)에 주사될 수 있다. 이때, 커플링(116)은 예시적으로 광선의 일부는 반사하고, 다른 부분은 투과하는 반사경 또는 기타의 광학 장치인 빔 스플리터(Beam Splitter)일 수 있다.The laser light having passed through the
일 실시예로, 상이한 파장을 갖는 복수의 레이저 광이 광전달부(150)를 통해 장기의 점막에 주사될 수 있다. 예시적으로, 415 nm 대 파장의 청색 레이저 광 및 540 nm 대 파장의 녹색 레이저 광이 장기 점막에 주사될 수 있다.In one embodiment, a plurality of laser beams having different wavelengths can be injected into the mucosa of the organs through the
청색 레이저 광은 녹색 레이저 광보다 파장이 짧으므로, 표시 모세혈관(superficial capillary networks)에서 반사되어, 광전달부(150)에 수광될 수 있다. 녹색 레이저 광은 청색 레이저 광보다 파장이 길게 형성되므로, 표피를 통과하여 상피하(subepithelial) 조직에서 반사되어 광전달부(150)에 수광될 수 있다.The blue laser light has a wavelength shorter than that of the green laser light and can be reflected by superficial capillary networks and received by the
광전달부(150)를 통해 수집된 산란광은 커플링(113)을 통해 롱패스 필터(long pass filter)(114)를 거쳐 센서부(115)로 전달된다. 실시예에서, 센서부(115)는 분광기(spectrograph)와 센싱 유닛을 포함할 수 있다. 센서부(115)는 프로브부(120)에 의해 수집된 산란광의 정보를 이용하여, 산란광의 라만 분광 스펙트럼(Raman spectrum)을 생성하거나, 고배율의 영상(레이저 주사식 광학 영상)을 생성할 수 있다.The scattered light collected through the
상기 분광기는 수집된 라만 산란광을 포함한 레이저광을 분광하여 스펙트럼 데이터를 생성한다. 이때, 상기 스펙트럼 데이터는 측정 가능한 라만 분광 데이터를 포함할 수 있으며, 라만 분광 데이터는 라만 변이 파형들을 포함하며, 가로축은 라만 변이를 세로축은 세기(밝기)를 나타낸다.단말기(10)는 의사 등의 의료 전문가가 내시경을 제어하고, 내시경에 의해 관찰되는 정보를 확인하기 위한 컴퓨터로서, 레이저 주사 광학 영상 생성부(110), 프로브부(120)와 전기적으로 결합되어, 레이저 주사 광학 영상 생성부(110) 및 프로브부(120)의 동작을 제어하는 동시에, 레이저 주사 광학 영상 생성부(110) 및 프로브부(120)에 의해 생성된 고배율 영상(레이저 주사식 광학 영상), 라만 분광 스펙트럼 정보, 저배율 영상(CCD 영상) 등의 데이터를 디스플레이할 수 있다.The spectroscope spectroscopies the laser light including the collected Raman scattered light to generate spectral data. In this case, the spectral data may include measurable Raman spectroscopic data, the Raman spectroscopic data includes Raman mutation waveforms, the abscissa indicates Raman variation, and the ordinate indicates intensity (brightness). A medical expert is a computer for controlling the endoscope and confirming information observed by the endoscope. The computer is electrically coupled to the laser scanning optical
예시적으로, 대상자의 장기에 대한 진단 정보는 라만 분광 스펙트럼 정보를, 단말기(10)에 저장되거나 혹은 단말기(10)와 네트워크로 연결된 서버(Server)에 구축되어 있는 기반 정보(Reference Information)와 비교한 결과로부터 생성될 수 있다. 예시적으로, 진단 정보는 특정한 질병에 대한 확률적 정보 또는 다수의 질병에 대한 확률적 정보의 형태로 생성될 수 있다.Illustratively, diagnostic information on a subject's organ can be obtained by comparing Raman spectroscopic spectral information with base information stored in the terminal 10 or built in a server connected to the
레이저 주사식 광학 영상 생성부(110)에 의해 생성되는 영상은 수백배의 배율을 갖는 고배율 영상이므로, 의료 전문가가 보다 정밀하게 병변 조직을 확인하여 병변을 진단하거나 병변을 수술하는데 기여할 수 있다. 그러나 레이저 주사식 광학 영상 장치에 의해 생성되는 고배율 영상은 프로브부(120) 또는 서브 프로브(140)에 미세한 흔들림이 발생하더라도 선명도가 낮아지고 영상 품질이 열화될 수 있는 단점을 가지고 있다.Since the image generated by the laser scanning optical
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 실시예에 따른 내시경 장치(100)는 프로브 흔들림에 적응적으로 서브 프로브(140)의 자세를 제어하는 안정화 기능을 수행하는 안정부(160)를 더 포함한다.In order to solve this problem, the
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 내시경 장치를 구성하는 안정부의 구성도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 안정부(160)는 흔들림 검출부(162)와, 자세 제어부(164)를 포함할 수 있다.3 is a configuration diagram of a stabilizer constituting an endoscope apparatus according to the first embodiment of the present invention. 1 to 3, the
흔들림 검출부(162)는 서브 프로브(140)의 흔들림을 실시간 검출한다. 자세 제어부(164)는 고배율 영상에서 흔들림이 발생하지 않도록, 흔들림 검출부(162)에 의해 검출된 서브 프로브(140)의 흔들림 정보에 따라 서브 프로브(140)의 자세(위치 및/또는 방향)를 제어한다.The
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 내시경 장치의 제어 방법의 흐름도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 대상자의 인체 내에 프로브부(120)를 삽입한 상태에서, 대상자의 장기 점막에 대한 영상을 생성한다(S10). 제1 실시예에서, 서브 프로브(140)의 흔들림을 실시간 검출하기 위하여, 내시경 장치에 의해 생성된 영상이 이용된다.4 is a flowchart of a method of controlling an endoscope apparatus according to the first embodiment of the present invention. 1 to 4, in a state where the
일 실시예에서, 서브 프로브(140)의 흔들림을 정밀하게 검출하기 위하여, 레이저 주사식 광학 영상 생성부(110)에 의해 생성된 고배율 영상이 이용될 수 있다. 대안적으로, 영상 센서(130)에 의해 생성된 영상이 서브 프로브(140)의 흔들림을 검출하기에 충분할 정도로 높은 배율을 가지는 경우, 영상 센서(130)에 의해 생성된 영상을 이용하여 서브 프로브(140)의 흔들림을 검출하는 것도 가능하다.In one embodiment, in order to precisely detect the shake of the sub-probe 140, the high magnification image generated by the laser scanning optical
이하에서는 고배율 영상을 이용하여 서브 프로브(140)의 흔들림을 검출하는 예에 대해 설명한다. 서브 프로브(140)의 흔들림을 검출하기 위하여, 먼저 영상 처리부(1622)는 고배율 영상에서 피크점(Peak point)을 검출한다(S20). 피크점은 서브 프로브(140)의 흔들림을 검출하기 위한 기준점으로 설정된다.Hereinafter, an example in which the shake of the sub-probe 140 is detected using a high magnification image will be described. In order to detect the shake of the sub-probe 140, the
일 실시예로, 영상 처리부(1622)는 고배율 영상에서 에지(edge)를 추출한 후, 에지에 의해 구별되는 다수의 영상 영역들 중 가장 밝은 밝기를 가지는 점 또는 영상 영역을 피크점으로 결정할 수 있다.In one embodiment, the
본 실시예에서는 가장 밝은 밝기를 가진 영상 영역을 상기 피크점으로 결정하는 구성인 것으로 설명되고 있으나, 가장 어두운 부분을 상기 피크점으로 하거나, 밝기가 아닌 다른 값, 예시적으로 감마값 등을 기준으로 상기 피크점을 결정할 수 있다.In the present embodiment, the image region having the brightest brightness is determined to be the peak point. However, the peak point may be determined as the peak point, or the brightness value may be determined based on a value other than brightness, for example, The peak point can be determined.
다른 실시예로, 피크점은 영상에서 병변 조직에 해당하는 객체를 추출함으로써 검출될 수도 있다. 예를 들어, 병변 조직이 정상 조직과 대비되는 특정 색상이나 휘도를 가지는 경우, 해당 색상 또는 휘도를 나타내는 객체를 피크점으로 검출할 수도 있다.In another embodiment, the peak point may be detected by extracting an object corresponding to the lesion tissue in the image. For example, if the lesion tissue has a specific color or brightness contrasted with normal tissue, an object representing the color or brightness may be detected as a peak point.
이때, 피크점은 추출된 객체 중에서 가장 밝은 점으로 결정되거나, 무게 중심 산출 방식에 의해 산출된 객체의 좌표 중심으로 결정될 수 있으나, 반드시 이러한 방식으로 제한되지는 않는다.At this time, the peak point may be determined as the brightest point among the extracted objects, or may be determined as the coordinate center of the object calculated by the center-of-gravity calculation method, but it is not necessarily limited in this manner.
일 실시예로, 영상 처리부(1622)는 연속적으로 생성되는 고배율 영상들 각각에서 피크점을 검출하고, 각 영상에서 검출된 피크점의 좌표 정보를 산출한다. 피크점의 좌표 정보는 2차원 좌표로 제공될 수 있으나, 1차원 또는 3차원 좌표로 제공될 수도 있다. 영상 처리부(1622)에 의해 산출된 영상들 각각의 피크점의 좌표 정보는 실시간으로 검출부(1624)로 제공된다.In one embodiment, the
검출부(1624)는 영상 처리부(1622)에 의해 산출된 피크점의 좌표 정보를 기반으로, 피크점의 좌표 변동을 검출한다(S30). 검출부(1624)는 실시간으로 입력되는 피크점의 좌표 정보를 기준점의 좌표와 비교하여 좌표 변동 값을 산출할 수 있다.The
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따라 영상에서 피크점이 검출된 것을 보여주는 도면이고, 도 6은 도 5의 'B'부 확대도이다. 설명의 편의 및 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 연속적으로 생성된 세 개의 영상에서 각각 피크점(P1, P2, P3)을 검출한 것을 하나의 도면 내에 중첩하여 도시하였다.FIG. 5 is a diagram showing peak points detected in an image according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an enlarged view of a portion 'B' of FIG. For convenience of description and understanding of the present invention, detection of peak points (P1, P2, P3) in three consecutively generated images is superimposed in one drawing.
도 5 및 도 6에서 실선은 서브 프로브(140)가 흔들리지 않은 상태에서 생성된 제1 영상을 나타내고, 점선과 일점쇄선은 서브 프로브가 좌, 우로 흔들린 상태에서 생성된 제2 영상 및 제3 영상을 나타낸다.In FIGS. 5 and 6, a solid line indicates a first image generated in a state in which the
도 3 내지 6을 참조하면, 제1 영상에서 추출된 제1 피크점(P1)이 기준점으로 설정되는 경우, 검출부(1624)는 제2 영상에서 추출된 제2 피크점(P2)과 제1 피크점(P1) 간의 좌표 변동 값, 및 제3 영상에서 추출된 제3 피크점(P3)과 제1 피크점(P1) 간의 좌표 변동 값을 검출한다. 흔들림 검출부(162)에 의해 검출된 피크점의 좌표 변동 값은 서브 프로브(140)의 흔들림을 보상하기 위하여 자세 제어부(164)로 제공된다.3 to 6, when the first peak point P1 extracted from the first image is set as the reference point, the detecting
일 실시예로, 자세 제어부(164)는 제어유닛(1642), 모터제어기(1644), 모터(1646) 및 자세 조절장치(1648)를 포함할 수 있다. 실시예에서, 제어유닛(1642)는 흔들림 검출부(162)에 의해 산출된 피크점의 좌표 변동 값을 기반으로, 최소 평균 자승(LMS; Least Mean Square) 알고리즘을 적용하여 모터제어기(1644)를 제어한다(S40).In one embodiment, the
이때, 모터(1646)는, 서보 모터(Servo-motor), 스텝 모터(Stepping motor), 리니어 모터(Linear motor) 중 어느 하나 일 수 있다. 다만, 이는 모터를 예시적으로 기재한 것일 뿐, 상기에 예시된 모터에 한정되지 않는다.At this time, the
모터(1646)는, 탄성체(1648a)가 감겨진 서브 프로브(140)의 일단과 이격된 서브 프로브(140)의 타단 측에 위치될 수 있다. 즉, 모터(1646)는 조작 장치(미도시) 등이 설치되는 프로브(120)의 조작부(미도시) 측에 인접되거나, 프로브(120)의 상기 조작부보다 더 후방에 위치될 수 있다.The
제어유닛(1642)는 도 6의 화살표로 도시한 바와 같이, 제1 피크점(P1)을 기준으로, 제2 피크점(P2)과 제3 피크점(P3)의 좌표 변동 값이 최소화되는 방향으로 서브 프로브(140)의 자세가 제어되도록, 모터제어기(1644)를 제어할 수 있다. 모터제어기(1644)에 의해 모터(1646)가 구동되면, 모터(1646)에 의해 자세 조절장치(1648)가 구동되어 서브 프로브(140)의 자세가 실시간으로 보정된다(S50).The
도 7 및 도 8은 도 2의 'A'부 확대도로서, 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 내시경 장치를 구성하는 서브 프로브의 정면도이고, 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 내시경 장치를 구성하는 자세 조절장치를 설명하기 위한 사시도이다. 도 8에서, 서브 프로브(140)의 외피층(140a)은 점선으로 도시되었다.FIG. 7 is a front view of a sub-probe constituting the endoscope apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a sectional view of the endoscope apparatus according to the first embodiment of the present invention Fig. 4 is a perspective view for explaining an orientation adjusting apparatus constituting an endoscope apparatus according to the first embodiment. In Fig. 8, the
외피층(140a)은 서브 프로부(140)의 내부 구성을 감싸며, 서브 프로부(140)의 외주를 형성한다.The
도 7에서 도시되고 있는 본 실시예에 따른 서브 프로브(140)의 발광부(152) 는 서브 프로브(140)의 중앙측에 배치되며, 수광부(154)는 발광부(152)의 주변을 둘러싸는 형태로 배치되는 것으로 설명되고 있으나, 발광부(152) 및 수광부(154)가 별도로 구분되지 않고, 서브 프로브(140)에 배치된 광섬유 다발의 단면 전체를 통하여 특정한 제1 파장의 레이저가 투사되고 물체에 반사된 제2 파장의 레이저가 다시 상기 광섬유 다발의 단면 전체를 통하여 수광되는 구성 또한 본 발명의 실시예에 포함된다. The
또한, 본 실시예에 따른 서브 프로부(140)는, 레이저 주사식 광학 영상을 생성하기 위한 산란광을 수집하며, 단면 전체를 통하여 상기 레이저 광의 발광 및 상기 산란광이 수광되는 광섬유 다발 및 상기 레이저 광이 발광되는 발광부(152) 및 발광부(152)의 주변을 둘러싸는 형태로 배치되며 상기 산란광이 수집되는 수광부(154)를 포함하는 광섬유 다발 중 하나 또는 모두를 포함할 수 있다.The
도 3, 도 7 및 도 8을 참조하면, 일 실시예에서, 자세 조절장치(1648)는 스프링 형태의 탄성체(1648a), 및 탄성체(1648a)와 모터(1646) 간에 연결된 와이어들(1648b~e)을 포함하여 구성될 수 있다.3, 7, and 8, in one embodiment, the
와이어(1648b~e)는 예시적으로 스테인레스 금속 재질, 티타늄 합금 재질 등과 같은 금속 재질 또는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.The
광전달부(150)의 피복층(150a)과 서브 프로브(140)의 외피층(140a) 사이에는 탄성체(1648a)가 삽입될 수 있는 원통의 삽입홈(140b)이 마련될 수 있다. 탄성체(1648a)는 광전달부(150)의 둘레를 감싸도록 삽입홈(140b)에 삽입된다.A
와이어들(1648b~e)은 탄성체(1648a)의 둘레 방향을 따라 90° 간격으로 배치되어 탄성체(1648a)의 길이 방향(Z)을 따라 모터(1646) 측으로 연장된다. 와이어들(1648b~e)은 각각 일단이 탄성체(1648a)의 선단측에 고정되고, 타단은 모터(1646)의 4축에 결합되어, 탄성체(1648a)를 압축시킨 상태로 지지한다.The
모터(1646)의 4축 구동에 따라 와이어들(1648b~e)은 개별적으로 구동 가능되며, 각 와이어(1648b~e)의 인출입 구동 값이 조절됨에 따라 탄성체(1648a)의 네 지점의 압축량이 각각 조절될 수 있다. 이에 따라 탄성체(1648a)의 방향이 조절됨에 따라, 탄성체(1648a)에 삽입된 광전달부(150)의 자세가 X-Y 평면 상에서 조절될 수 있다.The
예를 들어, 모터(1646)에 의해 와이어들(1648b~e) 중 탄성체(1648a)의 상부 측에 배치된 제1 와이어(1648b)를 신장시키고 탄성체(1648a)의 하부 측에 배치된 제3 와이어(1648d)를 신축시키는 경우, 서브 프로브(140)의 자세는 Y축 상에서 하향 경사지도록 조절된다. 그리고, 탄성체(1648a)의 하부 측에 배치된 제3 와이어(1648d)를 신장시키고, 탄성체(1648a)의 상부 측에 배치된 제1 와이어(1648a)를 신축시키는 경우, 서브 프로브(140)의 자세는 Y축 상에서 상향 경사지도록 조절된다. For example, a
다른 예로, 모터(1646)에 의해 와이어들(1648b~e) 중 탄성체(1648a)의 좌측부에 배치된 제2 와이어(1648c)를 신장시키고, 탄성체(1648a)의 우측에 배치된 제4 와이어(1648e)를 신축시키는 경우, 서브 프로브(140)의 자세는 X축 상에서 우측 방향으로 조절된다. 반대로, 탄성체(1648a)의 우측부에 배치된 제2 와이어(1648c)를 신장시키고, 탄성체(1648a)의 좌측부에 배치된 제4 와이어를 신축시키는 경우, 서브 프로브(140)의 자세는 X축 상에서 좌측 방향으로 조절된다. 또한, 모터(1646)에 의해 전체 와이어들(1648b~e)을 신장시키거나 단축시켜, 서브 프로브(140)의 말단부 위치를 Z축 방향으로 조절하는 것도 가능하다.As another example, the
도시된 예에서 와이어(1648b~e)는 탄성체(1648a)와 광전달부(150)의 피복층(150a) 사이에 형성되어 있으나, 탄성체(1648a)와 서브 프로브(140)의 외피층(140a) 사이에 형성되는 것도 가능하다. 또한, 도면에는 4개의 와이어(1648b~e)에 의해 서브 프로브(140)의 자세를 조절하는 예가 도시되어 있으나, 와이어(1648b~e)의 개수 및 배치 각도 등은 다양하게 변경될 수도 있다.In the illustrated example, the
이상에서 4축 모터를 이용하여 서브 프로브(140)를 구동하는 실시예에 대해 설명하였으나, 도시되지 않은 다양한 구동 장치에 의하여 서브 프로브(140)의 자세를 보정하는 것도 가능하다.In the above description, the sub-probe 140 is driven using the four-axis motor. However, it is also possible to correct the posture of the sub-probe 140 by various driving devices not shown.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 내시경 장치의 동작, 기능 및 작용효과에 대해 설명하기 위한 도면이다. 도 9의 도시와 같이, 내시경 장치의 프로브부(120)를 인체 내부에 삽입하여 장기 점막(20)에 대한 영상을 실시간 모니터링하여 관찰하는 과정에서, 프로브부(120)를 삽입시키는 삽입 장치에 의한 진동, 내시경 장치와 장기 간의 접촉 등 다양한 원인으로 인해 서브 프로브(140)가 미세하게 흔들리는 현상이 발생한다.9 to 12 are diagrams for explaining the operation, function, and operation effect of the endoscope apparatus according to the first embodiment of the present invention. 9, when the
이러한 서브 프로브(140)의 흔들림 현상은 레이저 주사식 광학 영장 장치에 의해 제공되는 고배율 영상의 실시간 모니터링을 어렵게 하는 요인으로 작용한다. 또한, 고배율 영상의 낮은 선명도로 인해, 의사가 병변 조직(22)의 상태를 정확하게 판단하기 어렵게 된다.The shaking phenomenon of the sub-probe 140 is a factor that makes it difficult to perform real-time monitoring of a high magnification image provided by the laser scanning type optical warping apparatus. Also, due to the low sharpness of the high magnification image, it is difficult for the physician to accurately determine the state of the
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 의하면, 도 10의 도시와 같이, 서브 프로브(140)의 흔들림에 따라 적응적으로 서브 프로브(140)의 자세를 실시간 제어함으로써, 고배율 영상(레이저 주사식 광학 영상)의 흔들림 현상을 방지할 수 있다.According to the first embodiment of the present invention for solving the above problems, as shown in FIG. 10, by controlling the attitude of the sub-probe 140 adaptively according to the swing of the sub-probe 140 in real time, (Laser scanning optical image) can be prevented.
도 11 및 도 12를 참조하면, 고배율 영상에서 병변 조직(22)을 피크점으로 검출하여 서브 프로브(140)의 흔들림을 보상하는 예가 도시된다. 도 11에 점선으로 도시된 바와 같이 서브 프로브(140)가 Y축 상에서 하부 측으로 움직인 경우, 본 실시예에 따른 내시경 장치는 이를 보상하기 위하여 서브 프로브(140)의 자세를 Y축 상에서 상부 측으로 조절한다.11 and 12, an example of compensating for the shaking of the sub-probe 140 by detecting the
반대로, 도 12에 점선으로 도시된 바와 같이 서브 프로브(140)가 Y축 상에서 상부 측으로 움직인 경우, 본 실시예에 따른 내시경 장치는 이를 보상하기 위하여 서브 프로브(140)의 자세를 Y축 상에서 하부 측으로 조절한다. 이와 같은 방식으로, 서브 프로브(140)의 흔들림을 보상하도록 서브 프로브(140)의 자세를 보정함으로써, 병변 조직(22)을 중심으로 하여 흔들리지 않는 고선명도 영상을 실시간 관찰할 수 있다.On the contrary, when the sub-probe 140 moves to the upper side on the Y-axis as shown by the dotted line in FIG. 12, the endoscope apparatus according to the present embodiment adjusts the posture of the sub- . In this way, by correcting the posture of the sub-probe 140 so as to compensate for the shake of the sub-probe 140, it is possible to observe in real time a high-definition image that does not shake around the
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 내시경 장치를 구성하는 서브 프로브의 사시도이고, 도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 내시경 장치를 구성하는 서브 프로브의 단면도이다. 도 13에서 서브 프로브(140)의 외피층(140a)은 점선으로 도시되어 있다. 본 발명의 제2 실시예를 설명함에 있어서, 앞서 설명한 제1 실시예와 동일하거나 상응하는 구성에 대한 중복 설명은 생략될 수 있다.FIG. 13 is a perspective view of a sub-probe constituting an endoscope apparatus according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a sectional view of a sub-probe constituting an endoscope apparatus according to the second embodiment of the present invention. In Fig. 13, the
본 발명의 제2 실시예에 따른 내시경 장치는 영상 분석 기반으로 서브 프로브(140)의 흔들림을 검출하지 않고, 자세 센서(1626)를 이용하여 서브 프로브(140)의 자세를 측정하고, 자세 센서의 측정값에 따라 서브 프로브(140)의 흔들림을 보상하도록 서브 프로브(140)의 자세를 보정하는 점에서 제1 실시예와 차이가 있다.The endoscope apparatus according to the second embodiment of the present invention measures the posture of the sub-probe 140 using the
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 내시경 장치를 구성하는 안정부의 구성도이다. 도 13 내지 도 15를 참조하면, 안정부(160)는 자세 센서(1626)를 포함하는 흔들림 검출부(162)와, 자세 센서(1626)의 측정값을 기반으로 서브 프로브(140)의 자세를 제어하는 자세 제어부(164)를 포함한다.15 is a configuration diagram of a stabilizer constituting an endoscope apparatus according to a second embodiment of the present invention. 13 to 15, the
서브 프로브(140)의 광전달부(150) 중심부에는 이의 길이 방향(Z)을 따라 신호 전달부(1628)의 설치를 위한 공간부(140c)가 마련된다. 신호 전달부(1628)는 자세 센서(1626)에 전원을 공급하기 위한 전원라인(1628a)과, 자세 센서(1626)의 측정값을 제어부(1643)로 전달하기 위한 신호라인(1628b)을 포함할 수 있다. 한편, 공간부(140c)에는 레진(Resin)과 같은 수지가 채워질 수 있다.A space portion 140c for installing the
일 실시예로, 자세 센서(1626)는 자이로 센서(Gyro sensor)로 제공될 수 있다. 자세 센서(1626)는 서브 프로브(140)의 광전달부(150) 말단부에 부착되어 흔들림이 발생하는 X축, Y축 및 Z축 방향의 각속도 값을 산출하여 제어부(1643)로 출력할 수 있다.In one embodiment, the
이때, 자세선서(1626)가 배치된 부분에는, 광전달부(150)의 광섬유(151)가 배치되지 않을 수 있으며, 광섬유(151)는 자세센서(1626)의 외곽을 따라서 배치된다.At this time, the
제어부(1643)는 자세 센서(1626)의 측정값에 따라 서브 프로브(140)의 자세 보정을 위한 구동값을 산출하여 모터제어기(1644)를 제어할 수 있다. 도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따라 서브 프로브의 자세를 제어하는 방법에 대해 설명하기 위한 도면이다.The
도 16에서 실선은 자세 센서(1626)의 측정값을 나타내고, 점선은 서브 프로브(140)의 흔들림을 보상하기 위하여 산출된 자세 보정값을 나타낸다. 도 15 및 도 16을 참조하면, 제어부(1643)는 자세 센서(1626)의 측정값에 상보적으로 서브 프로브(140)의 자세가 보정되도록 모터 제어기(1644)를 제어할 수 있다.16, the solid line represents the measured value of the
본 발명의 제2 실시예에서, 서브 프로브(140)의 X축 및 Y축 방향 흔들림은 모터(1646)와 자세 조절장치(1648)에 의해 보상되고, Z축 흔들림은 피딩 제어기(1645) 와, 이에 의해 구동되는 피딩부(1647)에 의해 보상될 수 있다. 피딩부(1647)는 서브 프로브(140)를 Z축 방향으로 구동하여 서브 프로브(140)의 Z축 방향 흔들림을 보상할 수 있다.In the second embodiment of the present invention, the shaking of the sub-probe 140 in the X and Y directions is compensated by the
피딩부(1647) 및 피딩 제어기(1645)는, 서브 프로브(140)를 프로브부(120)에 인입 또는 인출하기 위한 것으로, 피딩부(1646)는 모터부(미도시), 롤러와 같은 구동부(미도시)등을 포함할 수 있으며, 피딩 제어기(1645)는 전원 공급부(미도시), 센서부(미도시)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 피딩 제어기(1645)가 제어부(1643)의 제어에 의하여 피딩부(1647)를 구동시켜, 서브 프로브(140)를 프로브부(120) 측으로 인출시키다가, 서브 프로브(140)의 단부가 검사대상물에, 예시적으로 검사대상자의 장기 내벽에, 접촉되는 경우, 피딩 제어기(1645)가 이를 감지하여 서브 프로브(140)의 인출을 중단시키거나, 인출된 위치에서 후퇴되도록 피딩부(1646)를 제어할 수 있다. 피딩 제어기(1645)는 상기 모터부의 전류 변화 또는 전압 변화 등에 기초하여, 서브 프로브(140)와 상기 검사대상물의 접촉을 감지할 수 있다.The
도 17은 본 발명의 제3 실시예에 따른 내시경 장치의 일부를 보여주는 사시도이다. 본 발명의 제3 실시예를 설명함에 있어서, 앞서 설명한 제1 실시예, 제2 실시예와 동일하거나 상응하는 구성에 대한 중복 설명은 생략될 수 있다.17 is a perspective view showing a part of an endoscope apparatus according to a third embodiment of the present invention. In describing the third embodiment of the present invention, redundant description of the same or corresponding components to those of the first and second embodiments described above may be omitted.
본 발명의 제3 실시예는 서브 프로브(140) 내 광전달부(150)의 광섬유들(151) 간의 공극(156)에 음압을 형성하는 흡입 장치(180)를 더 포함하는 점에서, 앞서 설명한 실시예들과 차이가 있다. 흡입 장치(180)는 서브 프로브(140)의 말단부를 장기 점막에 흡착시킴으로써, 서브 프로브(140)의 흔들림을 방지할 수 있다.The third embodiment of the present invention is characterized in that it further includes a
도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 내시경 장치의 동작을 보여주는 도면이다. 도 17 및 도 18을 참조하면, 흡입 장치(180)는 흡입관(181)을 통해 광섬유들(151) 간의 공극(156) 내에 공기를 빨아들여 진공을 형성함으로써, 서브 프로브(140)의 말단부를 병변 조직(22) 등의 장기 점막 상에 흡착 고정시킴으로써, 서브 프로브(140)가 흔들리는 것을 방지할 수 있다.18 is a view showing the operation of the endoscope apparatus according to the third embodiment of the present invention. 17 and 18, the
도 19는 본 발명의 변형 실시예에 따른 내시경 장치의 일부를 보여주는 단면도이다. 도 19를 참조하면, 서브 프로브(140)의 외피층(140a)과 광전달부(150)의 피복층(150a) 사이에 별도의 흡입 채널(182)이 마련되고, 이 흡입 채널(182) 내의 공기를 흡입 장치(180)에 의해 흡입함으로써, 장기 점막에 서브 프로브를 고정시킬 수 있다.19 is a cross-sectional view showing a part of an endoscope apparatus according to a modified embodiment of the present invention. 19, a
본 발명의 변형예에 따르면, 흡입 채널(182)은 외피층(140a)과 피복층(150a) 사이에 마련되지 않고, 광전달부(150) 내에 별도의 공간으로 마련될 수도 있다. 혹은 서브 프로브(140)의 측면부에 하나 이상의 흡입관을 별도로 마련하여, 서브 프로브(140)를 장기 점막 상에 흡착 고정시키는 것도 가능하다.According to a modification of the present invention, the
도 20은 본 발명의 제4 실시예에 따른 서브 프로브의 구성을 보여주는 도면이다.20 is a view showing a configuration of a sub-probe according to a fourth embodiment of the present invention.
도 20은 본 발명의 변형 실시예에 따른 내시경 장치의 일부를 보여주는 단면도이다. 도 20을 참조하면, 본 실시예에 따른 서브 프로브(140)는, 광전달부(150) 및 광전달부(150)를 감싸는 외피층(140a)을 포함하고, 외피층(140a)에는 광전달부(150)의 단부와 중첩되는 위치에서 더 연장되는 연장부(140b)가 형성된다.20 is a sectional view showing a part of an endoscope apparatus according to a modified embodiment of the present invention. 20, the sub-probe 140 according to the present embodiment includes an
즉, 외피층(140a)의 연장부(140b)가 형성되는 부분에는, 광전달부(150)의 광섬유(151)가 배치되지 않고, 빈 공간으로 형성된다. 즉, 연장부(140b)가 형성되는 부분에는 광전달부(150)가 배치되지 않는다.That is, the
따라서, 흡입 장치(180)를 통하여 광섬유(151) 사이의 공극(156)에 음압이 형성되어, 서브 프로브(140)의 단부가 상기 점막 상에 흡착 고정되는 경우, 연장부(140b)에 의하여 광전달부(150)의 단부와 상기 점막이 이격될 수 있다. 따라서, 상기 점막과 광전달부(150)가 직접적으로 접촉됨에 따라서, 발생할 수 있는 검사 영상의 왜곡 등이 방지될 수 있다.Accordingly, when a negative pressure is formed in the
도 21은 본 발명의 제5 실시예에 따른 서브 프로브의 구성을 보여주는 도면이다.FIG. 21 is a view showing a configuration of a sub-probe according to a fifth embodiment of the present invention. FIG.
도 21은 본 발명의 변형 실시예에 따른 내시경 장치의 일부를 보여주는 단면도이다. 도 21을 참조하면, 본 실시예에 따른 서브 프로브(140)는, 제어유닛(1642), 모터제어기(1644), 모터(1646) 및 자세 조절장치(1648)을 포함하는 자세 제어부(164)와, 광전달부(150)의 광섬유들(151)간의 공극에 음압을 형성하는 흡입 장치(180) 및 흡입관(181)을 더 포함한다.21 is a sectional view showing a part of an endoscope apparatus according to a modified embodiment of the present invention. 21, the sub-probe 140 according to the present embodiment includes a
즉, 본 실시예에 따른 서브 프로브(140)는, 자세 조절 장치(1648)에 의한 흔들림 보정 및 상기 공극을 통한 서브 프로브(140)의 흡착 고정을 동시에 수행함으로써, 보다 안정적인 라만 분광 스펙트럼 영상 및/또는 고배율 광학 영상을 획득할 수 있는 장점이 있다.That is, the sub-probe 140 according to the present embodiment simultaneously performs the shake correction by the
본 발명의 실시예에 따른 내시경 장치는, 프로브부가 검진 대상자의 장기에 삽입되는 구성으로 설명되고 있으나, 프로브부가 장기에 삽입되지 않고, 대상자의 장기로부터 채취된 조직 검사 시편을 프로브부가 검진하는 구성도 본 발명의 실시예에 포함될 수 있다.The endoscope apparatus according to the embodiment of the present invention is described as being configured such that the probe section is inserted into the organ of the subject to be examined but the probe section is not inserted into the organ and the probe section of the tissue examination specimen collected from the organ of the subject is examined May be included in embodiments of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 내시경 장치는 예시적으로, 위, 기관지, 식도, 십이지장, 직장 등 다양한 장기의 점막을 관찰하기 위해 활용될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 본 실시예에 의하면, 흔들림 없는 고품질의 영상을 기반으로 전암병소, 암 등의 병변 진단을 정확하게 수행함으로써, 암을 예방하고 조기 발견할 수 있는 장점이 있다.An endoscopic apparatus according to an embodiment of the present invention can be utilized to observe mucous membranes of various organs such as stomach, bronchus, esophagus, duodenum, rectum and the like by way of example. According to the present embodiment, according to this embodiment, it is possible to prevent and early detect cancer by precisely diagnosing lesions such as precancerous lesion and cancer based on high-quality images without shaking.
또한, 본 실시예에 의하면, 고선명도의 영상을 실시간 모니터링하여, 위선암(Gastric adenocarcinoma), 위염(Gastritis), 헬리코박터 필로리 감염 만성 위축성 위염, 알코올성 위궤양 등으로 조직 병리 정보를 세분화하여 분석할 수 있으며, 병변의 정확한 범위 등의 정보를 정확하게 파악하고 병변의 절제연을 정확하게 구분할 수 있는 효과도 제공된다.In addition, according to the present embodiment, it is possible to analyze the histopathological information by Gastric adenocarcinoma, Gastritis, Helicobacter pylori infection, chronic atrophic gastritis, alcoholic gastric ulcer, etc. by real- , The exact range of lesions, and so on, and also provides an accurate discrimination of lesion resection margin.
또한, 스크리닝 내시경 검사시에도 전체적인 소화관 점막의 정상, 이상 부분을 실시간 구분함으로써, 스크리닝의 정확한 판단이 가능하다. 또한, 대장질환의 경우에도 좀 더 정확한 감별 진단이 가능하며, 예를 들어 크론병, 궤양성 대장염, 결핵성 장염 등의 감별이 실시간 가능하다.In addition, during the screening endoscopy examination, it is possible to accurately judge the screening by real-time classification of the normal and abnormal portions of the entire gastrointestinal mucosa. In addition, a more accurate differential diagnosis is possible in the case of colonic disease. For example, it is possible to distinguish between Crohn's disease, ulcerative colitis and tuberculous enteritis in real time.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, and that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the invention, It is natural to belong to the scope.
22: 병변 조직 20: 장기 점막
100: 내시경 장치 110: 레이저 주사식 광학 영상 생성부
120: 프로브부 130: 영상 센서
131, 132: 광원 140: 서브 프로브부
150: 광전달부 151: 광섬유
152: 발광부 154: 수광부
156: 공극 160: 안정부
162: 흔들림 검출부 1622: 영상 처리부
1624: 검출부 1626: 자세 센서
1628: 신호 전달부 164: 자세 제어부
1642, 1643: 제어부 1644: 모터제어기
1645: 피딩 제어기 1646: 스텝 모터
1647: 피딩부 1648: 자세 조절장치
1648a: 탄성체 1648b~e: 강철와이어
180: 흡입 장치 181: 흡입관
182: 흡입 채널22: lesion tissue 20: long term mucosa
100: endoscope apparatus 110: laser scanning optical image generating unit
120: Probe unit 130: Image sensor
131, 132: light source 140: sub-probe unit
150: optical transmission part 151: optical fiber
152: light emitting portion 154: light receiving portion
156: Pole 160: Anguish Government
162: shake detecting unit 1622:
1624: Detecting section 1626:
1628: Signal transmission unit 164:
1642, 1643: Controller 1644: Motor controller
1645: Feeding controller 1646: Step motor
1647: Feeding part 1648: Posture adjusting device
1648a:
180: Suction device 181: Suction pipe
182: Suction channel
Claims (10)
상기 프로브부에 형성되고, 상기 서브 프로브의 말단부를 상기 장기 점막에 흡착 고정시킴으로써 상기 서브 프로브의 흔들림을 방지하는 안정부;를 포함하고,
상기 안정부는, 상기 광전달부를 감싸는 피복층과, 상기 서브 프로브의 외주를 형성하는 외피층 사이에 마련되어 상기 피복층을 둘러싸는 흡입 채널; 및 상기 흡입 채널에 음압을 형성하여, 상기 서브 프로브의 말단부를 상기 장기 점막에 흡착시키는 흡입 장치;를 포함하고,
상기 안정부는,
상기 서브 프로브의 흔들림을 검출하는 흔들림 검출부; 및
상기 서브 프로브의 흔들림에 따라, 상기 서브 프로브의 자세를 제어하는 자세 제어부;를 포함하는 내시경 장치.A sub-probe detachably disposed on a probe for observing a long-term mucous membrane of a subject and including a light transmitting portion for generating laser light as the long-term mucous membrane and collecting scattered light reflected from the long-term mucous membrane; And
And a stabilization part formed on the probe part and preventing the sub-probe from shaking by adsorbing and fixing the distal end of the sub-probe to the organ mucosa,
Wherein the stabilizing portion includes a coating layer surrounding the light transmitting portion and a suction channel provided between the outer covering layer forming the outer periphery of the sub-probe and surrounding the coating layer; And a suction device which forms a negative pressure on the suction channel and sucks the end portion of the sub-probe to the organ mucosa,
The stabilizing portion includes:
A shake detecting unit for detecting a shake of the sub-probe; And
And an attitude control unit for controlling the attitude of the sub-probe according to the shaking of the sub-probe.
상기 안정부는,
상기 광전달부를 구성하는 광섬유들 간의 공극에 음압을 형성하여, 상기 서브 프로브의 말단부를 상기 장기 점막에 흡착시키는 흡입 장치;를 포함하는, 내시경 장치.The method according to claim 1,
The stabilizing portion includes:
And a suction device which forms a negative pressure in a gap between the optical fibers constituting the light transmitting part and sucks the distal end of the sub-probe to the organ mucosa.
상기 광전달부는,
레이저 주사식 광학 영상을 생성하기 위한 산란광을 수집하며, 단면 전체를 통하여 상기 레이저 광의 발광 및 상기 산란광이 수광되는 광섬유 다발 및 상기 레이저 광이 발광되는 발광부 및 상기 발광부의 주변을 둘러싸는 형태로 배치되며 상기 산란광이 수집되는 수광부를 포함하는 광섬유 다발 중 적어도 하나를 포함하는 내시경 장치.The method according to claim 1,
The light-
An optical fiber bundle for collecting scattered light for generating a laser scanning optical image and receiving light emitted from the laser light and scattered light through the entire section and a light emitting portion for emitting the laser light and a light emitting portion And an optical fiber bundle including a light-receiving portion where the scattered light is collected.
상기 서브 프로브는, 상기 서브 프로브의 외주면을 형성하며, 상기 광전달부를 감싸는 외피층을 더 포함하고,
상기 외피층의 일단에는, 상기 광전달부의 단부와 중첩되는 위치에서 더 연장되는 연장부가 형성되며, 상기 연장부가 형성된 부분에는 상기 광전달부가 배치되지 않는, 내시경 장치.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The sub-probe further includes an outer layer forming an outer circumferential surface of the sub-probe and surrounding the light transmitting portion,
Wherein an extension portion that is further extended at a position overlapping an end portion of the light transmission portion is formed at one end of the sheath layer and the light transmission portion is not disposed at a portion where the extension portion is formed.
대상자의 장기 점막을 관찰하기 위한 프로브부에 형성되고, 상기 장기 점막으로 레이저 광을 발생시키고, 상기 장기 점막에서 반사되는 산란광을 수집하기 위한 광전달부를 포함하는 서브 프로브의 말단부를 상기 장기 점막에 흡착 고정시킴으로써 상기 서브 프로브의 흔들림을 방지하고,
상기 서브 프로브의 흔들림을 방지하는 것은,
상기 레이저 주사식 광학 영상을 생성하기 위한 레이저 광을 발생시키고, 장기 점막에서 반사되는 산란광을 수집하기 위한 광전달부를 포함하는 서브 프로브의 흔들림을 검출하는 것; 그리고
검출된 상기 서브 프로브의 흔들림에 따라, 상기 서브 프로브의 흔들림을 보상하도록 상기 서브 프로브의 자세를 제어하는 것;을 더 포함하고,
상기 서브 프로브의 흔들림을 방지하는 것은,
상기 광전달부를 구성하는 광섬유들 간의 공극에 음압을 형성하여, 상기 서브 프로브의 말단부를 상기 장기 점막에 흡착시키는 것;을 포함하는, 방법.A method for preventing shaking of a laser scanning optical image generated by an endoscope apparatus,
The end portion of the sub-probe, which is formed in the probe portion for observing the organ's organ mucous membrane and includes a light transmitting portion for generating laser light as the organ mucous membrane and collecting the scattered light reflected from the organ mucous membrane, To prevent the sub-probe from shaking,
To prevent the sub-probe from shaking,
Detecting a shake of a sub-probe including a light transmitting portion for generating laser light for generating the laser scanning optical image and collecting scattered light reflected from an organ mucous membrane; And
And controlling the attitude of the sub-probe to compensate for the shaking of the sub-probe in accordance with the detected shaking of the sub-probe,
To prevent the sub-probe from shaking,
And forming a negative pressure in a gap between the optical fibers constituting the light transmission portion to adsorb the distal end of the sub-probe to the organ mucosa.
대상자의 장기 점막을 관찰하기 위한 프로브부에 형성되고, 상기 장기 점막으로 레이저 광을 발생시키고, 상기 장기 점막에서 반사되는 산란광을 수집하기 위한 광전달부를 포함하는 서브 프로브의 말단부를 상기 장기 점막에 흡착 고정시킴으로써 상기 서브 프로브의 흔들림을 방지하고,
상기 서브 프로브의 흔들림을 방지하는 것은,
상기 레이저 주사식 광학 영상을 생성하기 위한 레이저 광을 발생시키고, 장기 점막에서 반사되는 산란광을 수집하기 위한 광전달부를 포함하는 서브 프로브의 흔들림을 검출하는 것; 그리고
검출된 상기 서브 프로브의 흔들림에 따라, 상기 서브 프로브의 흔들림을 보상하도록 상기 서브 프로브의 자세를 제어하는 것;을 더 포함하고,
상기 서브 프로브의 흔들림을 방지하는 것은,
상기 서브 프로브에 형성되는 흡입 채널에 음압을 형성하여, 상기 서브 프로브의 말단부를 상기 장기 점막에 흡착시키는 것;을 포함하는, 방법.A method for preventing shaking of a laser scanning optical image generated by an endoscope apparatus,
The end portion of the sub-probe, which is formed in the probe portion for observing the organ's organ mucous membrane and includes a light transmitting portion for generating laser light as the organ mucous membrane and collecting the scattered light reflected from the organ mucous membrane, To prevent the sub-probe from shaking,
To prevent the sub-probe from shaking,
Detecting a shake of a sub-probe including a light transmitting portion for generating laser light for generating the laser scanning optical image and collecting scattered light reflected from an organ mucous membrane; And
And controlling the attitude of the sub-probe to compensate for the shaking of the sub-probe in accordance with the detected shaking of the sub-probe,
To prevent the sub-probe from shaking,
And forming a negative pressure on a suction channel formed in the sub-probe to adsorb the distal end of the sub-probe to the organ mucosa.
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Legal Events
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---|---|---|---|
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |