KR101950362B1 - 3차원 스캐닝 기술 및 피드백을 이용한 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 스캐닝에 의한 병변부위의 정확한 곡률인식과 병변 치료 광을 검출하여 피드백함으로써 광 조사량을 조절하는 것에 의해 병변 경계면의 정상 피부에 끼치는 악 영향을 제거하고, 치료 효율을 개선시키는 3차원 스캐닝 기술 및 피드백을 이용한 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 3차원 스캐닝 기술 및 피드백을 이용한 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 장치는, 피사체의 병변에 스캔광을 투사한 후 촬영하여 피사체의 병변에 대한 패턴 영상을 전송하고, 설정된 치료 광 조건에 따라 표적 병변으로 치료광을 조사하는 3D 스캐너; 상기 병변 영역을 자외선 촬영하여 병변 영역의 자외선 이미지를 출력하는 자외선 카메라; 및 상기 패턴 영상을 수신한 후 상기 병변을 포함하는 3D(dimension) 병변 이미지를 생성하고, 상기 3D 병변 이미지에 포함된 표적 병변의 3차원 형상을 이용하여 치료 광 조건을 설정하며, 상기 병변 영역의 자외선 이미지를 수신하여 병변 영역 내의 광 조사량 분포를 산출한 후, 광 조사량이 균일하도록 치료 광 조건을 변경하여 출력하는 복합제어기;를 포함하여 구성된다.

Description

3차원 스캐닝 기술 및 피드백을 이용한 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 장치 및 방법{UV TARGETED PHOTOTHERAPY OF PHOTO RESPONSIVE APPARATUS AND METHOD USING 3D SCANNING TECHNOLOGY}

본 발명은 광 감응성 피부질환 치료에 관한 것으로, 특히 3차원 스캐닝에 의한 병변부위의 정확한 곡률인식과 병변 치료 광을 검출하여 피드백함으로써 광 조사량을 조절하는 것에 의해 병변 경계면의 정상 피부에 끼치는 악 영향을 제거하고, 치료 효율을 개선시키는 3차원 스캐닝 기술 및 피드백을 이용한 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 미국 국립암 연구소의 광역학치료(Photodynamic Therapy)와 같이 의학목적의 광선치료는 자외선, 가시광선, 적외선 등의 복사를 이용하고, 이를 정해진 시간 내에 각 적응질환별로 적절한 파장의 빛을 조사함으로써 질병치료효과를 인정받은 의술의 한 예이다.

구체적으로, 적외선 파장은 열효과와 함께 순환 증진, 신진대사 증진, 혈관 확장, 조직 파괴, 혈압 강화, 식균 작용 등을 가짐으로써 이에 의한 광선치료는 통증치료, 상처 회복, 모발치료 등에 치료 효과를 가져 온다. 또한, 자외선파장(또는 청색광의 가시광선)은 건선, 백반증, 아토피 피부염, 습진, 유아 황달, 여드름 등과 같은 다양한 광 감응성 피부질환에 치료 효과를 가져 온다.

특히, 자외선 방식 광선치료는 광화학요법, 단파장 광선 요법, 308nm 엑시머 레이저 요법 등으로 구분될 만큼 가장 널리 적용되고 있다.

일례로, 상기 광화학요법은 광 감각제를 복용하거나 피부에 발라서 피부를 자외선에 민감하게 만든 후 자외선을 조사함으로써 병변에 대해 치료 효과를 가져오는 방식이다.

일례로, 상기 단파장 광선 요법은 광 감각제의 적용 없이 병변에 자외선 광량을 조사함으로써 병변에 대해 치료 효과를 가져 오는 방식이다. 특히, 상기 단파장 광선 요법은 광 감각제의 복용이 없어 오심, 구토 등의 전신 부작용이나 피부가 따갑거나 화상 등의 피부 부작용이 없는 가장 안전하고 효과적인 광선 치료법으로 현재 인정되고 있다.

일례로, 상기 308nm 엑시머 레이저를 이용하여 치료하는 요법은 레이저를 조사로 병변을 표적 치료함으로써 병변에 대해 치료 효과를 가져 오는 방식이다.

하지만, 상기 광화학요법은 광 감각제를 이용함으로써 자외선에 의한 화상 양상으로 나타나는 일광 화상 등이 있고, 특히 장기적으로 치료하면 주근깨 등 색소 침착이 생기거나 피부암의 발생빈도가 증가될 수 있다.

또한, 상기 단파장 광선 요법은 자외선 광량을 조사함으로써 정상피부에도 색소 침착을 유발하고, 특히 신체부위에 따른 광량의 조절이 어렵다는 한계점을 갖는다.

그리고 상기 308nm 엑시머 레이저 요법은 레이저를 조사함으로써 고비용 치료방식이고, 특히 병변 전체에 동시에 레이저를 조사하는 것이 아니라 레이저의 스폿(spot) 크기만큼 치료하는 포인트 치료 방식이기 때문에 작은 병변이라 할지라도 치료 시간이 길며, 넓은 부위의 병변에는 적용하기에 어려운 제한점이 있어 모든 환자에게 적용되기 어렵다는 한계점을 갖는다.

무엇보다 광선치료는 곡률에 의한 3차원 병변 형상이 정확하게 반영되지 못한 채 조사영역과 광량을 조절함으로써 그 치료효과의 질이 높지 않다는 근본적인 한계성을 현재까지도 극복하지 못하고 있는 실정이다.

또한, 광선치료 도중에 병변 영역의 균일한 광량 조절이 되지 못하고 있어, 병변 영역 전체에서의 균일한 치료가 이루어지지 않는 문제점도 발생할 수 있다.

국내특개 10-2012-0100861(2012년09월12일)

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 3차원 스캐닝으로 병변 발생 위치와 함께 곡률이 표현된 3차원 병변 이미지를 형성하고, 3차원 병변 이미지에 기반된 프로젝터의 표적광선치료로 다양한 광 감응성 피부질환의 정밀 치료가 이루어지고, 특히 3차원 병변 이미지의 경계면에 기반되어 프로젝터의 광조사영역과 광량조절(또는 세기조절)이 다단계로 제어되며, 치료 과정에서 조사되는 광량을 검출한 후 피드백하여 균일한 광량 분포를 가지도록 광선조사를 제어함으로써 병변 주변의 정상 피부에 영향을 끼치지 않으면서 병변치료효과의 질도 크게 높일 수 있는 3차원 스캐닝 기술 및 피드백을 이용한 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 3차원 스캐닝 기술 및 피드백을 이용한 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 장치는,

피사체의 병변에 스캔광을 투사한 후 촬영하여 피사체의 병변에 대한 패턴 영상을 전송하고, 설정된 치료 광 조건에 따라 표적 병변으로 치료광을 조사하는 3D 스캐너;

상기 병변 영역을 자외선 촬영하여 병변 영역의 자외선 이미지를 출력하는 자외선 카메라; 및

상기 패턴 영상을 수신한 후 상기 병변을 포함하는 3D(dimension) 병변 이미지를 생성하고, 상기 3D 병변 이미지에 포함된 표적 병변의 3차원 형상을 이용하여 치료 광 조건을 설정하며, 상기 병변 영역의 자외선 이미지를 수신하여 병변 영역 내의 광 조사량 분포를 산출한 후, 광 조사량이 균일하도록 치료 광 조건을 변경하여 출력하는 복합제어기;를 포함하여 구성된다.

상기 3D 스캐너는,

상기 피사체의 병변으로 스캔 광을 투사하고 상기 병변에 치료 광을 조사하는 DLP(Digital Light Processing) 프로젝터; 및

상기 스캔 광의 투사된 패턴으로부터 구해진 상기 병변이 포함된 상기 피사체의 패턴 영상을 상기 복합제어기로 전송하는 카메라;를 포함하여 구성된다.

상기 DLP(Digital Light Processing) 프로젝터는,

상기 스캔 광으로 생성시키는 스캐닝 광원과 상기 치료 광으로 생성시키는 치료 광원으로 구성된 광원부;

상기 스캐닝 광원과 상기 치료 광원을 각각 온오프 제어하여 상기 스캔 광과 상기 치료 광을 각각 발생시켜주는 광원 제어부; 및

프로젝터 화면상에 하나의 픽셀을 표현하도록 반도체에 집적된 미세 거울의 방향제어와 스위칭 시간제어로 상기 스캔 광이나 상기 치료 광의 외부 출력과 광 세기 및 광 형태를 조절하는 디지털 미세 거울 반도체;를 포함하여 구성된다.

상기 3차원 스캐닝 기술 및 피드백을 이용한 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 장치는,

피부의 표적병변 영역과 정상 피부 영역의 대비를 높이기 위하여 표적병변 영역을 포함하는 피부 영역을 우드램프(wood lamp)를 이용하여 촬영하는 우드램프부;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 3차원 스캐닝 기술 및 피드백을 이용한 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 방법은,

피사체의 병변에 프로젝터의 스캔 광을 투사하고, 카메라에서 상기 스캔 광의 투사된 패턴으로부터 패턴 영상이 전송되는 3D 스캐닝과정;

상기 패턴 영상이 입력된 복합제어기에서 상기 병변을 포함한 3D(dimension)병변 이미지가 생성되는 3차원 병변이미지 생성과정;

상기 3D병변 이미지에 포함된 표적병변의 3차원 형상을 이용하여 치료 광의 광 강도와 광 형태를 포함하는 치료 광 조건설정이 수행되는 프로젝터 광강도 및 광 형태 결정과정; 및

상기 치료 광 조건설정에 맞춘 치료 광이 상기 프로젝터에서 상기 표적병변으로 조사되어 상기 병변을 치료하며, 상기 병변 영역의 자외선 이미지를 수신하여 병변 영역 내의 광 조사량 분포를 산출한 후, 광 조사량이 균일하도록 치료 광 조건을 변경하여 출력하는 병변치료과정;을 포함하여 구성된다.

상기 3D 스캐닝과정은,

상기 프로젝터가 상기 병변이 다수일 때, 상기 병변을 하나씩 개별적으로 스캔하는 싱글부위모드나 상기 병변을 함께 스캔하는 다중부위 모드로 스캐닝을 수행하도록 구성될 수 있다.

상기 3차원 병변 이미지 생성과정은,

상기 패턴 영상을 3차원 디지털 이미지화하는 디지털 이미지화과정;

상기 3차원 디지털 이미지를 스캐닝 패턴에 기반한 피사체 영상으로 생성하는 피사체 영상 생성과정; 및

상기 피사체 영상으로 상기 3D 병변 이미지를 생성하는 병변 이미지 생성과정;을 포함하여 이루어진다.

상기 프로젝터 광 강도 및 광 형태 결정과정은,

상기 3D 병변 이미지에서 상기 표적병변을 구분하고, 상기 표적병변에 대한 곡률을 계산하는 3D 병변 이미지의 곡률계산과정;

상기 프로젝터의 입사각을 상기 곡률과 매핑하는 프로젝터 조사광의 입사각 설정과정;

상기 매핑 데이터로 상기 표적병변의 경사도를 산출하는 표적병변 경사도 산출과정; 및

상기 경사도로 상기 프로젝터의 치료 광의 광 세기를 설정하는 치료 광 세기 설정과정; 및

상기 표적병변의 경계면으로 상기 표적병변을 분류하고, 분류 상태에 따라 상기 치료 광의 광 형태를 설정하는 치료 광 형태 결정과정;을 포함하여 이루어진다.

상기 병변치료과정은,

치료 광 조건설정에 맞춘 치료 광이 상기 프로젝터에서 상기 표적병변으로 조사되는 DLP 프로젝터 광 조사과정;

치료 광이 조사되는 표적병변 영역을 자외선 카메라로 촬영하는 치료 영역 자외선 촬영과정;

촬영된 자외선 영상 이미지에서 병변 영역의 경계를 검출하는 병변영역 경계 검출과정;

상기 병변 영역의 조도 분포를 검출하는 병변영역 자외선 조도 검출과정;

검출된 조도 분포가 균일한지의 여부를 판단하는 조도균일 판단과정;

상기 조도균일 판단과정의 판단결과 조도가 균일하지 않은 경우 조도가 균일하게 되도록 DLP 프로젝터 광 강도 및 광 형태를 재설정한 후 상기 DLP 프로젝터 광 조사과정으로 처리과정이 복귀되는 DLP 프로젝터 광강도 및 광 형태 재설정과정;

상기 조도균일 판단과정의 판단결과 조도가 균일한 경우 표적 병변 영역의 치료가 종료되었는지를 판단하여, 치료가 종료되지 않은 경우 DLP 프로젝터 광 조사과정으로 처리과정이 복귀되는 병변영역치료종료판단과정;을 포함하여 이루어진다.

상기 자외선 표적 병변 치료 방법은, 병변치료과정에 의해 표적 병변 영역의 치료가 종료된 경우 다중 병변의 치료의 수행을 판단하여, 다중 병변 치료의 수행인 경우 새로운 병변 위치로 프로젝터와 자외선 카메라를 이동한 후, 3차원 병변 이미지 생성과정을 복귀하여 처리과정을 반복 수행하는 다중 병변치료 판단과정; 및

다중 병변치료 판단과정의 판단결과 싱글 병변 치료인 경우 병변치료가 종료되었는지를 판단하여, 종료하지 않은 경우 3차원 병변 이미지 생성과정으로 복귀하여 처리과정을 반복수행하고, 병변치료가 종료된 경우 치료 과정을 종료하는 병변치료종료 판단과정;을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 3차원 스캐닝 기술 및 피드백을 이용한 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 방법은,

상기 표적병변에 대한 2차원 영역의 추출을 위하여 상기 3차원 병변이미지 생성과정 이전에 우드램프부를 이용하여 병변 영역을 촬영하는 우드램프촬영과정; 및

상기 우드램프촬영과정에 의해 촬영된 병변 이미지에서 경계추출 영상처리를 수행하여 표적병변에 대한 2차원 병변이미지를 추출하는 2차원병변영역추출과정;을 더 포함하고,

상기 3차원 병변이미지 생성과정은 상기 복합제어기에서 상기 2차원병변영역을 이용하여 상기 표적병변을 포함한 3D(dimension)병변 영역이 추출된 후, 곡률이 부여되어 3D 병변 이미지가 생성되는 과정일 수 있다.

상술한 구성의 본 발명은, 3D 스캐닝에 의한 곡률이 표현된 3차원 병변 이미지와 3차원 병변 이미지의 경계면에 기반 된 프로젝터 조사 광의 다단계 제어 및 피드백 제어로 다면상 병변을 치료함으로써 다음과 같은 장점 및 효과가 구현된다.

첫째, 인체의 일부 또는 광범위한 영역에 위치한 건선, 백반증, 아토피 피부염, 습진, 유아 황달, 여드름 등과 같은 광감응성 피부질환을 치료함에 있어서 3차원 스캐닝 기술을 적용하여 신체의 일부 또는 전신의 형태를 3차원 형상화 하고, 병변이 있는 부분만을 명확히 파악할 수 있다.

둘째, 3차원 병변에 대한 크기정보, 위치정보, 곡률정보, 정상 피부와의 경계면 정보 등을 이용함으로써 병변에는 균일한 세기의 자외선이 조사될 수 있도록 하고, 특히 프로젝터의 사용으로 병변의 정확한 위치에 대한 표적 조명이 가능하다.

셋째, 3차원 병면의 경계면에 대한 그라데이션 세기 조절 방식 프로그래밍 제어로 자외선의 세기를 조절함으로써 병변 주변의 정상 피부에 영향을 끼치지 않으면서 병변치료효과의 질도 크게 높일 수 있다.

넷째, 표적 치료 방식으로 정상 피부에 노출되는 자외선을 최소화함으로써 정상 피부의 변색이나 피부암 발병 확률을 낮출 수 있다.

다섯째, 병변의 부위가 크면서 인체의 여러 곳에 동시에 존재하더라도 여러 대의 프로젝터를 원형 등 각각 다른 위치에 배치하여 일시에 모든 병변에 모두 조명함으로써 넓은 부위도 한 번에 치료가 가능함으로써 치료 시간을 줄일 수 있다.

여섯째, 프로젝터를 제어함으로써 조사광(빛)의 세기를 조절할 수 있으므로 피부 질환의 정도에 따라서 일부 부위에는 더 강하거나 더 약한 빛을 조명하는 가변적 치료가 가능하다.

일곱째, 치료도중 생성한 3차원 병변 이미지로 병변 위치나 병변 형상의 변화를 파악함으로써 자외선 광원의 광조사영역과 광량조절(또는 세기조절)이 실시간으로 재조정될 수 있다.

여덟째, 치료과정에서 치료 광의 세기를 자외선 카메라로 촬영하여 피드백 함으로써, 적정 세기 및 균일 조도를 가지도록 치료 광의 조건설정을 재수행하는 것에 의해, 안전하고 더욱 효율이 높은 치료를 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 스캐닝 기술 및 피드백을 이용한 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 장치의 구성도.
도 2는 우드램프부(5)에 의해 촬영된 병변이미지의 예를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 자외선 표적광선 치료 장치의 DLP(Digital Light Processing) 스캐너에 적용된 3D 스캐닝용 광과 치료용 광의 조사를 이원화한 프로 젝터의 블록 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 3차원 스캐닝 기술을 이용한 광감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 방법의 순서도.
도 5는 본 발명에 따른 표적광선 치료 장치로 환자의 병변을 스캐닝하는 상태를 나타내는 도면.
도 6은 싱글부위 촬영모드를 통해 복합제어기(30)에서 생성된 피사체(100)의 병변(101)이 포함된 얼굴부위의 3D 병변 이미지의 예를 나타낸
도 7은 도 4의 프로젝터 광 강도 및 광형태결정과정을 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 발명에 따른 3차원 병변 이미지를 이용한 프로젝터 광 형태 설정의 예를 나타내는 도면.
도 9는 도 4의 병변치료과정(S600)의 상세 처리과정을 나타내는 순서도.
도 10은 본 발명에 따른 프로젝터의 치료 광을 환자의 얼굴에 생긴 비교적 크지 않은 1개의 병변에 적용하여 치료하는 상태를 나타내는 도면.
도 11은 본 발명에 따른 프로젝터의 치료 광을 환자의 팔부위에 발생된 넓은 병변에 적용하여 치료하는 상태를 나타내는 도면.
도 12는 본 발명에 따른 프로젝터의 치료 광을 환자의 얼굴에 생긴 비교적 크지 않은 다면상의 병변에 적용하여 치료하는 상태를 나타내는 도면.
도 13은 본 발명에 따른 프로젝터의 치료 광을 환자의 팔과 가슴부위에 각각 발생된 넓은 병변에 적용하여 치료하는 상태를 나타내는 도면.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 단어 "예시적인" 은 "예로서, 일례로서, 또는 예증으로서 역할을 한다."라는 것을 의미하기 위해 이용된다. "예시적"으로서 본 명세서에서 설명된 임의의 양태들은 다른 양태들에 비해 반드시 선호되거나 또는 유리하다는 것으로서 해석되어야 하는 것만은 아니다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 스캐닝 기술 및 피드백을 이용한 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 장치의 구성도이다.

도 1과 같이, 자외선 표적광선 치료 장치(1)는 피사체(100)의 표적병변을 포함하는 피부영역에 대한 우드램프 촬영을 수행하는 우드램프부(5), 피사체(100)를 둘러 싼 3D 스캐너(10), 3D 스캐너(10)와 상호 통신하는 복합제어기(30) 및 자외선 카메라(40)를 포함한다.

구체적으로, 상기 피사체(100)는 건선, 백반증, 아토피 피부염, 습진, 유아황달, 여드름 등과 같은 다양한 광 감응성 피부질환이 발생한 환자이다.

상기 우드램프부(5)는 우드램프촬영 영상을 생성하기 위한 것으로서, 암실 환경에서 피부 영역에 자외선을 조사하는 우드램프(6)와 자외선이 조사된 피부영역을 촬영하는 카메라(20-2)를 포함하여 구성된다.

도 2는 우드램프부(5)에 의해 촬영된 병변이미지의 예를 나타내는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 우드램프부(5)는 우드램프 촬영에 의해 피부병변과 정상 피부의 경계에 대한 대비를 높여 영상처리에 의한 피부병변 영역의 추출을 정확하고 용이하게 수행할 수 있도록 하는 것에 의해 치료의 효과를 현저히 높이게 된다.

다시 도1을 참조하여 설명하면, 상기 3D 스캐너(10)는 레이저, LED, 백색광 중 어느 하나를 광원으로 사용하여, 공간 변조장치 혹은 프로젝터 등을 이용하여 1차원 내지는 2차원 패턴을 발생시키고, 이를 3차원 형상화 하고자 하는 대상체에 스캔 방식의 투사 혹은 일시 투사한 후, CCD(Charge-Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary metal - oxide - semiconductor) 기반 카메라를 이용하여 패턴이 투사된 대상체의 정보를 디지털화 하며, 이를 이용하여 3차원 형상을 구현해 내는 3D 스캐닝 기술을 구현한다. 그러므로 상기 3D 스캐너(10)는 TOF(Time of Flight) 방식이나 백색광 방식의 3차원 스캔 기술을 적용할 수 있으나, 본 실시예에선 레이저(sweeping laser)를 이용해 선(line)형태의 1차원 패턴이나 그리드(grid) 또는 스트라이프 무늬의 2차원 패턴을 피사체(100)에 프로젝션시켜 주는 DLP(Digital Light Processing) 또는 LCD(Liquid Crystal Display) 프로젝터 방식이 적용된다.

이를 위해, 상기 3D 스캐너(10)는 피사체(100)의 전신 또는 부분으로 1차원 패턴이나 2차원 패턴을 프로젝션시켜 주는 스캔 광을 조사하고 피사체(100)의 특정부위에 치료 광을 조사하도록 복합제어기(30)로 제어되는 DLP(Digital Light Processing) 프로젝터(20-1), 피사체(100)의 크기에 따라 적절한 거리를 두고 위치하여 스캔 광의 투사된 패턴으로부터 광 삼각법 등을 이용하여 구해진 피사체(100)의 패턴 영상을 복합제어기(30)로 전송하는 CCD 또는 CMOS 기반 카메라(20-2)로 구성된다. 그러므로 상기 DLP 스캐너(10)는 1개의 프로젝터(20-1)와 1개의 카메라(20-2)로 구성되거나 또는 2개 이상의 프로젝터(20-1)와 2개 이상의 카메라(20-2)로 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 복합제어기(30)는 프로젝터(20-1)의 스캔 광과 치료 광을 선택하여 조사하면서 치료 광의 광조사영역과 광량조절(또는 세기조절)을 다단계로 제어하며, 카메라(20-2)에서 전송된 스캔 데이터의 디지털 데이터 처리로 3D 병변 이미지를 생성한다. 상기 복합제어기(30)는 우드램프부(5)에 의해 촬영되어 분리된 2차원 표적병변 영역 데이터를 이용하여 3D 병변 이미지의 경계를 추출한 후, 추출된 표적병변 영역에 대하여 스캐닝된 곡률을 부여하는 것에 의해 3D 병변 이미지를 생성하게 된다. 상기 복합제어기(30)는 3차원 스캐닝 기술을 이용한 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료가 구현되는 프로그램이 포함되고, 상기 프로그램이 탑재된 전용 제어장치나 컴퓨터와 같은 노트북(30-1) 또는 이동단말기와 같은 스마트폰(30-2)일 수 있다. 또한, 상기 복합제어기(30)는 치교과정 중 병변 영역의 자외선 이미지를 수신하여, 경계면 검출 등을 수행하여 병변의 경계를 도출하고, 병변 영역내의 자외선 조도 분포를 이용하여 병변 영역 내의 광 조사량 분포를 산출한 후, 광 조사량이 균일하도록 하며 치료에 적합하도록 치료 광 조건을 변경하여 출력하는 피드백 제어를 수행한다.

상기 자외선 카메라(40)는 병변 영역을 자외선 촬영하여 병변 영역의 자외선 이미지를 복합제어기(30)로 출력하도록 구성된다. 이때, 상기 우드램프부(5)가 상기 자외선 카메라(40)의 기능을 대체하는 것에 의해 상기 자외선 카메라(40)는 구성되지 않을 수도 있다.

도 3은 본 발명에 따른 자외선 표적광선 치료 장치의 DLP(Digital Light Processing) 스캐너에 적용된 3D 스캐닝용 광과 치료용 광의 조사를 이원화한 프로 젝터의 블록 구성도이다.

도 3과 같이, 상기 DLP 프로젝터(20-1)는 광원 제어부(21), 광원부(23), 광학계(25), 디지털 미세 거울 반도체(27),렌즈(29)로 구성된다.

구체적으로, 상기 광원부(23)는 레이저, LED, 백색광 등을 스캔 광으로 생성시키는 스캐닝 광원(23A)과 치료 광으로 생성시키는 치료 광원(23B)으로 구성되고, 광원 제어부(21)로 스캐닝 광원(23A)과 치료 광원(23B)이 On/OFF 제어된다. 상기 광학계(25)는 스캐닝 광원(23A)의 스캔 광과 치료 광원(23B)의 치료 광을 내보낸다. 상기 디지털 미세 거울 반도체(27)는 개별적으로 구동되는 미세 거울(27a)을 집적한 반도체를 통해 각 픽셀의 빛을 켜고 끄며, 하나의 미세 거울(27a)이 프로젝터 화면상에 하나의 픽셀을 표현함으로써 각 픽셀에 해당하는 미세 거울(27a)에 의해 빛이 출력되도록 반사하거나 빛이 외부로 출력되지 않도록 미세거울의 방향을 바꾸는 방법으로 화면상의 픽셀을 표현한다. 상기 렌즈(29)는 디지털 미세 거울 반도체(27)에서 출력된 빛(스캔 광 또는 치료 광)을 피사체(100)로 내보낸다.

따라서 상기 DLP 프로젝터(20-1)는 백색광원 혹은 3원색(빨강, 녹색, 파랑)의 삼색광원을 사용하는 일반적인 DLP 프로젝터와 달리 스캐닝과 치료를 1개의 프로젝터에서 동시에 진행하는 이원화된 광원부(23)와 스캔 광과 치료 광을 선택하도록 광원부(23)를 On/OFF 제어하는 광원 제어부(21)로 구성 요소를 달리한다. 특히, 상기 DLP 프로젝터(20-1)는 복합제어기(30)와 연계한 광원 제어부(21)로 치료 광원(23B)을 동작시키는 경우, 치료용 광원의 빛의 세기를 미세 거울(27a)이 켜고 꺼지는 스위칭 시간(switching time)에 따라 조절한다. 일례로, 치료용 광원의 세기를 강하게 하기 위해서는 미세 거울(27a)이 픽셀로 빛을 출력시키는 시간을 늘리고 꺼지는 시간을 짧게 하여 구동 시키는 반면 치료용 광원의 빛의 세기를 줄이기 위해서는 미세 거울(27a)이 픽셀로 빛을 출력시켜 켜지는 시간보다 꺼지는 시간을 길게 함으로써 출력광의 세기조절이 이루어진다.

도 4는 본 발명에 따른 3차원 스캐닝 기술을 이용한 광감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 방법의 순서도이고, 도 5는 본 발명에 따른 표적광선 치료 장치로 환자의 병변을 스캐닝하는 상태를 나타내는 도면이다.

도 4와 같이, 상기 자외선 표적 광선 치료 방법은, 우드램프부(5)을 이용하여 표적병변을 포함하는 피부 영역에 대한 2차원 병변 이미지를 촬영하는 우드램프촬영과정(S100), 촬영된 우드램프 2차원 병변 이미지로부터 경계추출 영상 처리를 수행하여 표적병변의 2차원 병변 영역을 추출하는 2차원병변영역추출과정(S200), 피사체의 병변에 프로젝터의 스캔 광을 투사하고, 카메라에서 상기 스캔 광의 투사된 패턴으로부터 패턴 영상이 전송되는 3D 스캐닝과정(S300), 상기 패턴 영상이 입력된 복합제어기에서 상기 2차원병변영역을 이용하여 상기 표적병변을 포함한 3D(dimension)병변 영역이 추출된 후, 곡률이 부여되어 3D 병변 이미지가 생성되는 3차원 병변이미지 생성과정(S400), 상기 3D병변 이미지에 포함된 표적병변의 3차원 형상을 이용하여 치료 광의 광 강도와 광 형태를 포함하는 치료 광 조건설정이 수행되는 프로젝터 광강도 및 광 형태 결정과정(S500), 상기 치료 광 조건설정에 맞춘 치료 광이 상기 프로젝터에서 상기 표적병변으로 조사되어 상기 병변을 치료하며, 상기 병변 영역의 자외선 이미지를 수신하여 병변 영역 내의 광 조사량 분포를 산출한 후, 광 조사량이 균일하도록 치료 광 조건을 변경하여 출력하는 병변치료과정(S600)을 포함하며, 상기 자외선 표적 병변 치료 방법은, 병변치료과정에 의해 표적 병변 영역의 치료가 종료된 경우 다중 병변의 치료의 수행을 판단하여, 다중 병변 치료의 수행인 경우 새로운 병변 위치로 프로젝터와 자외선 카메라를 이동한 후, 3차원 병변 이미지 생성과정을 복귀하여 처리과정을 반복 수행하는 다중 병변치료 판단과정(S700) 및 다중 병변치료 판단과정의 판단결과 싱글 병변 치료인 경우 병변치료가 종료되었는지를 판단하여, 종료하지 않은 경우 3차원 병변 이미지 생성과정으로 복귀하여 처리과정을 반복수행하고, 병변치료가 종료된 경우 치료 과정을 종료하는 병변치료종료 판단과정(S800)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

이 경우, 3D 스캔과 광 치료는 DLP 프로젝터(20-1)와 카메라(20-2)에 연계된 복합제어기(30)의 제어로 설명되나 필요 시 DLP 프로젝터(20-1)나 카메라(20-2)의 각각과 연계된 마이크로프로세서(microprocessor) 일 수 있다. 또한, 피사체(100)는 광감응성 피부질환이 발생한 사람을 적용한다. 그리고 병변(101)은 광치료가 이루어지는 표적병변을 의미한다.

구체적으로, 상기 3D 스캐닝과정(S300)은 도 5와 같이, 표적광선 치료 장치(1)이 세팅된 후에 수행된다. 표적광선 치료 장치(1)의 세팅은 피사체(100)의 둘레로 DLP 프로젝터(20-1)와 카메라(20-2) 및 자외선 카메라(40)를 설치하고, 이에 복합제어기(30)를 연계하는 작업이다. 이때, DLP 프로젝터(20-1)와 카메라(20-2)는 피사체(100)의 크기에 따라 적절한 거리를 두고 위치시켜 준다. 그러므로 3D 스캐너(10)는 1개 이상으로 설치될 수 있다.

이후, 표적광선 치료 장치(1)는 피사체(100)에 대한 3차원 촬영을 수행한다. 이때의 3차원 촬영은 싱글부위 촬영모드와 다중부위 촬영모드로 구분된다. 상기 싱글부위 촬영모드는 1개의 병변(101)만 집중해서 피사체(100)를 스캐닝하는 방식이고, 상기 다중부위 촬영모드는 복수개의 병변(101)이 모두 포함되도록 피사체(100)를 스캐닝하는 방식이다.

3차원 촬영이 수행된 후에는 3D 스캐너 세팅 및 프로젝터 스캐닝모드로부터 치료 모드로 전환된다.

이를 도 5를 참조로 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 복합제어기(30)와 연계된 DLP 프로젝터(20-1)의 광원 제어부(21)는 치료 광원(23B)을 OFF로 전환시키고 스캐닝 광원(23A)을 ON으로 전환함으로써 스캐닝 광원(23A)의 스캔 광이 광학계(25)와 디지털 미세 거울 반도체(27) 및 렌즈(29)를 거쳐 피사체(100)에 투사되도록 한다. 그러면, 카메라(20-2)는 스캔 광의 투사된 패턴으로부터 피사체(100)의 패턴 영상을 복합제어기(30)로 전송한다.

3차원 병변이미지 생성과정(S400)은 신체 데이터기반 디지털 이미지화를 수행하고, 스캐닝 패턴기반 체형영상생성을 수행하여 3D 병변 이미지를 생성하는 과정이다. 구체적으로, 복합제어기(30)는 탑재된 프로그램을 이용하여 패턴 영상을 광 삼각법 등을 이용해 디지털 이미지화한 후 체형영상을 생성한 다음, 우드램프부(50)에 의해 추출된 2차원병변영역을 이용하여 3D 병변 영역을 추출한 후 곡률을 부여하는 것에 의해 3D 병변 이미지를 생성하여 준다. 도 6은 싱글부위 촬영모드를 통해 복합제어기(30)에서 생성된 피사체(100)의 병변(101)이 포함된 얼굴부위의 3D 병변 이미지의 예를 나타낸다.

도 7은 도 4의 프로젝터 광 강도 및 광형태결정과정을 나타내는 순서도이다.

프로젝터 광강도 및 광 형태 결정과정(S500)은 도 7과 같이, 3D 병변 이미지의 곡률 계산 과정(S501), 프로젝터 조사광의 입사각 설정과정(S502), 표적병변 경사도 산출과정(S503), 치료광 세기 설정과정(S504) 및 치료광 형태 설정과정(S505)을 포함하여 이루어진다.

3D 병변 이미지의 곡률 계산 과정(S501)에서는 복합제어기(30)가 얼굴(100A)의 3D 병변 이미지에서 병변(101)의 곡률을 산출한다. 이때 DLP 프로젝터(20-1)로부터 출력되는 치료 광이 갖는 빛의 세기가 모든 방향으로 동일하다고 가정함으로써 빛의 입사 방향에 대해 병변(101)이 발생된 피부의 표면이 수직을 이룰 때 단위 면적당 최대의 빛이 입사되도록 설정한다.

이 후 프로젝터 조사광의 입사각 설정과정(S502)가 수행된다.

빛의 입사 방향에 대해 피부 표면의 각도가 수직을 이루지 못하는 경우에는 이 각도에 따라 단위 면적당 입사되는 빛의 양이 달라진다.

따라서 복합제어기(30)는 3D 병변 이미지에 나타난 병변(101)의 3차원 형상을 활용하여 병변(101)을 중심 경계라인(a)과 이를 둘러싸는 다수의 주변 경계라인(b, c, d)으로 구획하고, 중심 경계라인(a)과 주변 경계라인(b, c, d)이 빛의 입사 방향에 대해 피부의 표면이 이루는 각도를 계산하는 프로젝터 조사광의 입사각 설정과정(S502)를 수행한다.

이후, 상기 표적병변 경사도 산출과정(S503)에서는 피부의 각 위치를 곡률로 인한 경사도로 표현한다.

상기 치료광 세기 설정과정(S504)에서는 병변(101)의 산출된 경사도에 따라 해당 위치에 입사되는 DLP 프로젝터(20-1)로부터 출력되는 치료 광의 세기를 조절함으로써 굴곡진 피부에도 단위 면적당 입사되는 빛의 양을 동일하게 조절한다. 즉, 굴곡이 있는 인체 피부에 단위 면적당 동일한 빛이 입사되도록 하기 위해서는 프로젝터의 빛의 입사 방향에 대해 피부의 표면이 이루는 각도에 따라 빛의 세기 조절이 이루어진다.

이 후, 치료광 형태 설정과정(S505)에서는 치료광의 형태가 설정된다.

도 8은 본 발명에 따른 3차원 병변 이미지를 이용한 프로젝터 광 형태 설정의 예를 나타내는 도면이다.

도 8을 참조하면, 복합제어기(30)는 병변(101)을 병변부위와 정상 피부(103)의 경계면(102)으로 구분하고, 상기 경계면(102)을 이용하여 상세 경계면, 흐린 경계면, 불명확 경계면의 3가지 타입으로 구분하여 병변(101)에 대한 빛의 강도를 조절함으로써 추후 치료된 피부와 정상 피부와의 일광화상에 의한 변색 차이를 줄여 준다. 일례로, 병변(101)의 단면에서 빛의 세기를 나타낸 그래프 선도를 참조하면, 병변(101)과 정상 피부(103)의 경계면(102)이 확연한 상세 경계면인 경우에는 A 그래프와 같은 형태로 경계 부위에 대해 빛의 강도를 조절하고, 병변(101)과 정상 피부(103)의 경계면(102)이 흐린 경계면인 경우에는 B 그래프와 같은 형태로 경계 부위에 대해 빛의 강도를 조절하며, 병변(101)과 정상 피부(103)의 경계면(102)이 불명확 경계면인 경우에는 C 그래프와 같은 형태로 빛의 강도를 조절함으로써 경계면(102)에서 치료된 피부와 정상 피부(103)의 변색 차이가 최소화될 수 있도록 한다.

따라서 DLP 프로젝터(20-1)로부터 출력되어 병변(101)의 피부에 조명되는 빛의 세기가 조절된다. 특히, 조절된 빛의 패턴은 중앙 스팟(Centered spot)에 대부분의 레이저 파워가 집중되어 있으며 중앙에서 거리가 멀어질수록 파워가 급격히 떨어지는 가우시안 빔 패턴이 아닌 균일한 광 조사 패턴을 형성한다.

다시 도 4를 참조하여 설명하면, 상기 병변치료과정(S600)은 싱글 병변에 대한 치료 모드와 복합 병변에 대한 치료모드인 복합병변치료모드로 구분된다. 상기 싱글병변치료모드는 피사체(100)의 3D 병변 이미지에서 1개의 병변(101)만 집중해서 광 치료하는 방식이고, 상기 복합병변치료모드는 피사체(100)의 3D 병변 이미지에서 복수개의 병변(101)이 모두 포함시켜 동시에 광 치료하는 방식이다.

도 9는 병변치료과정(S600)의 상세 처리과정을 나타내는 순서도이고, 도 10은 본 발명에 따른 프로젝터의 치료 광을 환자의 얼굴에 생긴 비교적 크지 않은 1개의 병변에 적용하여 치료하는 상태를 나타내는 도면이며, 도 11은 본 발명에 따른 프로젝터의 치료 광을 환자의 팔부위에 발생된 넓은 병변에 적용하여 치료하는 상태를 나타내는 도면이고, 도 12는 본 발명에 따른 프로젝터의 치료 광을 환자의 얼굴에 생긴 비교적 크지 않은 다면상의 병변에 적용하여 치료하는 상태를 나타내는 도면이며, 도 13은 본 발명에 따른 프로젝터의 치료 광을 환자의 팔과 가슴부위에 각각 발생된 넓은 병변에 적용하여 치료하는 상태를 나타내는 도면이다.

도 9와 같이, 상기 병변치료과정(S600)에서는 먼저, 프로젝터 치료모드 세팅이 이루어진 후, 프로젝터의 광 조사 및 피드백 제어에 의한 병변치료가 이루어지는 과정으로서, DLP 프로젝턱 광조사과정(S601), 치료영역 자외선촬영과정(S602), 병변영역 경계 검출 과정(S603), 병변영역 자외선 조도 검출과정(S604), 조도균일판단과정(S605), DLP 프로젝터 광강도 및 광 형태 재설정과정(S606) 및 병변영역치료종료판단과정(S607)을 포함하여 이루어진다.

이러한 병변치료과정(S600)은 싱글 병변에 대한 치료 모드와 복합 병변에 대한 치료모드로 구분된다. 상기 싱글병변치료모드는 피사체(100)의 3D 병변 이미지에서 1개의 병변(101)만 집중해서 광 치료하는 방식이고, 상기 복합병변치료모드는 피사체(100)의 3D 병변 이미지에서 복수개의 병변(101)이 모두 포함시켜 동시에 광 치료하는 방식이다.

도 10을 참조하면, 상기 DLP 프로젝턱 광조사과정(S601)에서 복합제어기(30)와 연계된 DLP 프로젝터(20-1)의 광원 제어부(21)는 스캐닝 광원(23A)을 OFF한 상태에서 치료 광원(23B)을 ON으로 전환함으로써 치료 광원(23B)의 치료 광이 광학계(25)와 디지털 미세 거울 반도체(27) 및 렌즈(29)를 거쳐 얼굴(100A)의 병변(101)에 투사되도록 한다.

그러면, 상기 DLP 프로젝터(20-1)에서 나오는 치료 광은 병변(101)에 적합한 세기와 함께 비 가우시안 패턴으로 투사되어 병변(101)을 효과적으로 치료한다.

또한, 도 11을 참조하면, 팔(100-B)(또는 다리)과 같이 작은 원통형의 부위에 형성된 병변(101)의 다면 치료 필요 시 1개의 DLP 프로젝터(20-1)와 복수개의 반사판(40)을 함께 적용함으로써 병변(101)의 치료 효과를 높여 줄 수 있음을 알 수 있다. 이 경우, 상기 반사판(40)의 모양은 제한되어 있지 않으나 원뿔 또는 각뿔의 형태를 취함으로써 DLP 프로젝터(20-1)에서 나온 치료 광이 외부로 퍼져나가는 현상을 최소화할 수 있다.

그 결과, 본 실시예의 3차원 스캐닝 기술을 이용한 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 방법은 자외선 광선 치료법이 지니는 한계와 부작용을 최소화하고자 기존의 광선 치료법에서 사용하는 파장의 광원을 그대로 사용하더라도 불필요한 부위의 자외선 노출을 최대한 줄이면서 증상 부위만을 정확히 표적 치료할 수 고, 또한 자외선을 조사 시 3차원 형상 데이터를 참고하여 신체의 곡면 값을 이용하여 병변에 고르게 자외선이 도달 될 수 있도록 광량을 제어할 수 있으며, 특히 병변(101)과 정상 피부의 경계면에서는 자외선의 그라데이션 강도를 조절하여 치료 후 병변과 정상세포의 경계면에서 나타날 수 있는 화상 양상으로 나타나는 일광 화상을 최소화하는데 기여한다.

상기 치료영역 자외선촬영과정(S602)에서는 상술한 바와 같이 치료 광이 조사된 후에 복합제어기(30)에 의해 자외선 카메라(40)가 제어되어 치료 광이 조사되는 표적병변 영역이 자외선 이미지로 촬영된다.

상기 병변영역 경계 검출 과정(S603)에서는 촬영된 자외선 영상 이미지에서 경계 검출 등의 방법을 적용하여 병변영역의 경계를 검출한다.

그리고 병변영역 자외선 조도 검출과정(S604)에서는 검출된 병변 영역의 픽셀 별 색 밝기 등을 이용하여 조도 분포를 검출한다.

조도 분포가 검출된 후에는 조도균일판단과정(S605)가 수행되어, 병변 영역에 자외선이 치료 광 조건 설정에 따라 균일하게 조사되는 지를 판단한다.

상기 조도균일판단과정(S605)의 판단 결과 치료 광의 조도 분포가 균일하지 않은 경우에는 DLP 프로젝터 광 강도 및 광 형태 재설정과정(S606)이 수행된다. 상기 DLP 프로젝터 광 강도 및 광 형태 재설정과정(S606)에서는 복합제어기(30)가 DLP 프로젝터 광 강도 및 광 형태를 재설정한 후 상기 DLP 프로젝터 광 조사과정부터 처리 과정을 재 수행하도록 한다.

이와 달리, 상기 조도균일판단과정(S605)의 판단 결과 치료 광의 조도 분포가 균일한 경우에는 병변영역 치료종료판단과정(S607)이 수행되어, 복합제어기(30)가 표적 병변 영역의 치료가 종료되었는지를 판단하여, 치료가 종료되지 않은 경우 DLP 프로젝터 광 조사과정으로 처리과정이 복귀하도록 하고, 종료된 경우에는 도 4의 처리과정으로 복귀하도록 한다.

한편, 도 12와 도 13은 병변(101)의 종류에 대한 3차원 스캐닝 기술을 이용한 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 방법의 예를 나타낸다.

도 12는 복수개의 DLP 프로젝터(20-1)를 사용한 얼굴(100A)의 다면상의 병변(101)을 동시 치료하는 모습이다. 또한, 도 13은 복수개의 DLP 프로젝터(20-1)와 반사판(40)을 사용한 상반신(100C)의 다면상의 병변(101)을 동시 치료하는 모습이다. 이와 같이, 본 실시예의 표적광선 치료 장치(1)은 인체의 일부 또는 광범위한 영역에 위치한 건선, 백반증, 아토피 피부염, 습진, 유아 황달, 여드름 등 과 같은 광감응성 피부질환을 치료함에 있어서 3차원 스캐닝 기술을 적용하여 신체의 일부 또는 전신의 형태를 3차원 형상화 하고, 병변(101)이 있는 부분만을 명확히 파악할 수 있다. 이후, 3차원 병면에 대한 크기정보, 위치정보, 곡률정보, 정상 피부와의 경계면 정보 등을 이용하여, 병변(101)에는 균일한 세기의 자외선이 조사될 수 있도록 하고, 경계면(103)에는 그라데이션 세기 조절로 자외선의 세기를 조절할 수 있도록 컴퓨터를 통해 프로그래밍하여 이를 해당 질환의 치료에 사용되는 파장의 빛을 광원으로 사용하는 DLP 프로젝터(20-1)를 사용하여 다양한 병변(101)의 정확한 위치에 표적 조명이 가능한 장점을 구현할 수 있다.

다시 도 4를 참조하면 표적 광선 치료 장치(1)는 다중 병변치료 판단과정(S700)을 통해 피사체(100)의 병변(101)에 대한 광 치료 효과를 확인하고, 이를 적용하여 병변(101)의 치료에 적용할 수 있는 장점을 구현한다. 즉, 다중 병변 치료 판단과정(S700)에서는 복합제어기(30)가 병변치료과정에 의해 표적 병변 영역의 치료가 종료된 경우 다중 병변의 치료의 수행을 판단하여, 다중 병변 치료의 수행인 경우 새로운 병변 위치로 프로젝터와 자외선 카메라를 이동한 후, 3차원 병변 이미지 생성과정을 복귀하여 처리과정을 반복 수행하도록 한다. 이 경우 3D 병변 이미지의 재생성, 프로젝터 스캐닝모드 전환 후 병변 데이터 전송 및 중지, 신체 데이터기반 디지털 이미지화 및 병변영상 생성 후 해당 3D 병변 이미지 생성, 프로젝터 치료모드 전환 후 해당 3D 병변 이미지 치료를 재수행하게 된다.

구체적으로, 3D 병변 이미지 재생성은 피사체(100)에 대한 우드램프촬영과정을 수행하여 2차원병변영역을 검출하고, 3D 스캐닝을 다시 수행하여 곡률을 부여하는 것에 의해 다중 3D 병변 이미지를 재생성한 후 병변 치료를 수행한다. 이때, 3D 병변 이미지의 재생성은 표적 병변의 치료 도중 피사체(100) 또는 병변(101)의 위치 이동 시 또는 표적 병변의 치료 완료 등과 같이 다양한 상황에서 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 피사체(100) 또는 상기 병변(101)의 위치 이동은 카메라(20-2)를 통해 모니터링 함으로써 용이하게 파악된다. 그러므로 본 실시예의 3차원 스캐닝 기술 및 피드백을 이용한 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 방법은 병변(101)의 치료 도중 병변(101)에 대한 광 치료 효과가 반영됨으로써 병변(101)의 치료 효과를 실시간으로 확인할 수 있어 환자의 만족도를 크게 높일 수 있고, 또한 표적 광선 치료 장치(1)를 이용하여 치료를 담당하는 의사에게 치료효과를 높이는 기회도 제공할 수 있다.

상기 병변치료종료 판단과정(S800)에서는 병변치료가 종료되었는지를 판단하여, 종료하지 않은 경우 우드램프촬영과정(S100)으로 복귀하여 처리과정을 반복수행하고, 병변치료가 종료된 경우 치료 과정을 종료하는 처리과정이 수행된다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 자외선 표적 광선 치료 장치(1)는 2차원병변영역을 정확하게 추출하는 우드램프부(5)와, 피사체(100)의 병변(101)으로 스캔 광을 투사하고 병변(101)에 치료 광을 조사하도록 광원 제어부(21)로 ON/OFF 제어되는 스캐닝 광원(23A)과 치료 광원(23B) 및 픽셀을 표현하는 미세 거울(27a)이 적용된 디지털 미세 거울 반도체(27)로 구성된 DLP(Digital Light Processing) 프로젝터(20-1)가 포함되어, 상기 DLP프로젝터(20-1)를 이용하여 병변(101)이 발생한 피사체(100)로 스캔 광의 투사, 병변(101)의 3치원 입체 스캔정보에 의한 3D병변 이미지 생성, 병변(101)에 조사되는 치료 광의 광세기 및 광 형태 제어로 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료가 수행됨으로써 병변(101)주변의 정상 피부(103)에 영향을 끼치지 않으면서 병변치료효과의 질도 크게 높일 수 있다.

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1 : 표적광선 치료 장치
5: 우드램프부 6: 우드램프
10 : 3D 스캐너
20-1 : DLP(Digital Light Processing)프로젝터
20-2 : 카메라
21 : 광원 제어부 23 : 광원부
23A : 스캐닝 광원 23B : 치료 광원
25 : 광학계 27 : 디지털 거울 반도체
27a : 거울 29 : 렌즈
30 : 복합제어기 30-1 : 노트북
30-2 : 스마트폰 40 : 자외선 카메라
41: 반사판 100: 피사체
100A : 얼굴 100B : 팔
100C : 상반신 101 : 병변

Claims (11)

1. 인체의 일부 또는 전영역에 위치한 건선, 백반증, 아토피 피부염, 습진, 유아 황달, 여드름를 광감응성 피부질환을 치료함에 있어서 3차원 스캐닝 기술을 적용하여 신체의 일부 또는 전신의 형태를 3차원 형상화하고, 병변이 있는 부분만을 명확히 파악하기 위해 피사체의 병변에 스캔광을 투사한 후 촬영하여 피사체의 병변에 대한 패턴 영상을 전송하고, 설정된 치료 광 조건에 따라 표적 병변으로 치료 광을 조사하는 3D 스캐너;
   병변 영역을 자외선 촬영하여 병변 영역의 자외선 이미지를 출력하는 자외선 카메라; 및
   상기 패턴 영상을 수신한 후 상기 병변을 포함하는 3D(dimension) 병변 이미지를 생성하고, 상기 3D 병변 이미지에 포함된 표적 병변의 3차원 형상을 이용하여 치료 광 조건을 설정하며, 상기 병변 영역의 자외선 이미지를 수신하여 병변 영역 내의 광 조사량 분포를 산출한 후, 광 조사량이 균일하도록 치료 광 조건을 변경하여 출력하는 복합제어기;
   상기 3D 스캐너는,
   상기 피사체의 병변으로 스캔 광을 투사하고 상기 병변에 치료 광을 조사하는 DLP(Digital Light Processing) 프로젝터; 및
   상기 스캔 광의 투사된 패턴으로부터 구해진 상기 병변이 포함된 상기 피사체의 패턴 영상을 상기 복합제어기로 전송하는 카메라;를 포함하여 구성되는 3차원 스캐닝 기술 및 피드백을 이용한 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 장치.
   
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3. 청구항 1에 있어서, 상기 DLP(Digital Light Processing) 프로젝터는,
   상기 스캔 광으로 생성시키는 스캐닝 광원과 상기 치료 광으로 생성시키는 치료 광원으로 구성된 광원부;
   상기 스캐닝 광원과 상기 치료 광원을 각각 온오프 제어하여 상기 스캔 광과 상기 치료 광을 각각 발생시켜주는 광원 제어부; 및
   프로젝터 화면상에 하나의 픽셀을 표현하도록 반도체에 집적된 거울의 방향제어와 스위칭 시간제어로 상기 스캔 광이나 상기 치료 광의 외부 출력과 광 세기 및 광 형태를 조절하는 디지털 거울 반도체;
   피부의 표적병변 영역과 정상 피부 영역의 대비를 높이기 위하여 표적병변 영역을 포함하는 피부 영역을 우드램프(wood lamp)를 이용하여 촬영하는 우드램프부;를 더 포함하여 구성되는 3차원 스캐닝 기술 및 피드백을 이용한 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 장치.
   
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5. 피사체의 병변에 프로젝터의 스캔 광을 투사하고, 카메라에서 상기 스캔 광의 투사된 패턴으로부터 패턴 영상이 전송되는 3D 스캐닝과정;
   상기 패턴 영상이 입력된 복합제어기에서 상기 병변을 포함한 3D(dimension)병변 이미지가 생성되는 3차원 병변이미지 생성과정;
   상기 3D병변 이미지에 포함된 표적병변의 3차원 형상을 이용하여 치료 광의 광 강도와 광 형태를 포함하는 치료 광 조건설정이 수행되는 프로젝터 광강도 및 광 형태 결정과정;
   상기 치료 광 조건설정에 맞춘 치료 광이 상기 프로젝터에서 상기 표적병변으로 조사되어 상기 병변을 치료하며, 병변 영역의 자외선 이미지를 수신하여 병변 영역 내의 광 조사량 분포를 산출한 후, 광 조사량이 균일하도록 치료 광 조건을 변경하여 출력하는 병변치료과정;
   상기 3D 스캐닝과정은,
   상기 프로젝터가 상기 병변이 다수일 때, 상기 병변을 하나씩 개별적으로 스캔하는 싱글부위모드나 상기 병변을 함께 스캔하는 다중부위 모드로 스캐닝을 수행하도록 구성되는 3차원 스캐닝 기술 및 피드백을 이용한 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 장치.
   
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7. 청구항 5에 있어서, 상기 3차원 병변 이미지 생성과정은,
   상기 패턴 영상을 3차원 디지털 이미지화하는 디지털 이미지화과정;
   상기 3차원 디지털 이미지를 스캐닝 패턴에 기반한 피사체 영상으로 생성하는 피사체 영상 생성과정;
   상기 피사체 영상으로 상기 3D 병변 이미지를 생성하는 병변 이미지 생성과정;
   상기 프로젝터 광 강도 및 광 형태 결정과정은,
   상기 3D 병변 이미지에서 상기 표적병변을 구분하고, 상기 표적병변에 대한 곡률을 계산하는 3D 병변 이미지의 곡률계산과정;
   상기 프로젝터의 입사각을 상기 곡률과 매핑하는 프로젝터 조사광의 입사각 설정과정;
   매핑 데이터로 상기 표적병변의 경사도를 산출하는 표적병변 경사도 산출과정; 및
   상기 경사도로 상기 프로젝터의 치료 광의 광 세기를 설정하는 치료 광 세기 설정과정; 및
   상기 표적병변의 경계면으로 상기 표적병변을 분류하고, 분류 상태에 따라 상기 치료 광의 광 형태를 설정하는 치료 광 형태 결정과정;을 포함하여 구성되는 3차원 스캐닝 기술 및 피드백을 이용한 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 장치.
   
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9. 청구항 5에 있어서, 상기 병변치료과정은,
   치료 광 조건설정에 맞춘 치료 광이 상기 프로젝터에서 상기 표적병변으로 조사되는 DLP 프로젝터 광 조사과정;
   치료 광이 조사되는 표적병변 영역을 자외선 카메라로 촬영하는 치료 영역 자외선 촬영과정;
   촬영된 자외선 영상 이미지에서 병변 영역의 경계를 검출하는 병변영역 경계 검출과정;
   상기 병변 영역의 조도 분포를 검출하는 병변영역 자외선 조도 검출과정;
   검출된 조도 분포가 균일한지의 여부를 판단하는 조도균일 판단과정;
   상기 조도균일 판단과정의 판단결과 조도가 균일하지 않은 경우 조도가 균일하게 되도록 DLP 프로젝터 광 강도 및 광 형태를 재설정한 후 상기 DLP 프로젝터 광 조사과정으로 처리과정이 복귀되는 DLP 프로젝터 광강도 및 광 형태 재설정과정;
   상기 조도균일 판단과정의 판단결과 조도가 균일한 경우 표적 병변 영역의 치료가 종료되었는지를 판단하여, 치료가 종료되지 않은 경우 DLP 프로젝터 광 조사과정으로 처리과정이 복귀되는 병변영역치료종료판단과정;
   병변치료과정에 의해 표적 병변 영역의 치료가 종료된 경우 다중 병변의 치료의 수행을 판단하여, 다중 병변 치료의 수행인 경우 새로운 병변 위치로 프로젝터와 자외선 카메라를 이동한 후, 3차원 병변 이미지 생성과정을 복귀하여 처리과정을 반복 수행하는 다중 병변치료 판단과정; 및
   다중 병변치료 판단과정의 판단결과 싱글 병변 치료인 경우 병변치료가 종료되었는지를 판단하여, 종료하지 않은 경우 3차원 병변 이미지 생성과정으로 복귀하여 처리과정을 반복수행하고, 병변치료가 종료된 경우 치료 과정을 종료하는 병변치료종료 판단과정;을 더 포함하여 구성되는 3차원 스캐닝 기술 및 피드백을 이용한 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 장치.
   
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11. 청구항 5에 있어서,
    상기 표적병변에 대한 2차원 영역의 추출을 위하여 상기 3차원 병변이미지 생성과정 이전에 우드램프부를 이용하여 병변 영역을 촬영하는 우드램프촬영과정; 및.
    상기 우드램프촬영과정에 의해 촬영된 병변 이미지에서 경계추출 영상처리를 수행하여 표적병변에 대한 2차원 병변이미지를 추출하는 2차원병변영역추출과정;을 더 포함하고,
    상기 3차원 병변이미지 생성과정은 상기 복합제어기에서 상기 2차원병변영역을 이용하여 상기 표적병변을 포함한 3D(dimension)병변 영역이 추출된 후, 곡률이 부여되어 3D 병변 이미지가 생성되는 과정인 3차원 스캐닝 기술 및 피드백을 이용한 광 감응성 피부질환 자외선 표적 광선 치료 장치.

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