KR102015428B1 - Apparatus and method for detecting optical and gamma image - Google Patents
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Abstract
광학 영상 및 감마 영상의 검출 장치가 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 영상 및 감마 영상 검출 장치는, 감마선을 측정하여 섬광 영상 신호를 생성하는 섬광체; 상기 섬광체의 후단에 결합되고, 광학 영상 신호를 생성하는 이미징 렌즈; 상기 이미징 렌즈의 후단에 결합되고, 상기 섬광 영상 신호 및 상기 광학 영상 신호를 후단으로 전송하는 광섬유 이미지 가이드; 상기 광섬유 이미지 가이드의 후단에 결합되고, 상기 섬광 영상 신호 및 상기 광학 영상 신호를 확대하는 광섬유 테이퍼; 상기 광섬유 테이퍼의 후단에 결합되고, 확대된 섬광 영상 신호 및 광학 영상 신호를 증폭하는 영상증배관; 및 상기 영상증배관의 후단에 결합되고, 증폭된 섬광 영상 신호와 광학 영상 신호를 측정하는 카메라 모듈을 포함할 수 있다.Disclosed are an apparatus for detecting an optical image and a gamma image.
Optical and gamma image detection apparatus according to an embodiment of the present invention, the scintillator for measuring the gamma rays to generate a flash image signal; An imaging lens coupled to a rear end of the scintillator and generating an optical image signal; An optical fiber image guide coupled to a rear end of the imaging lens and configured to transmit the flash image signal and the optical image signal to a rear end; An optical fiber taper coupled to a rear end of the optical fiber image guide and configured to enlarge the flash image signal and the optical image signal; An image multiplier coupled to a rear end of the optical fiber taper and amplifying the enlarged flash image signal and the optical image signal; And a camera module coupled to a rear end of the image multiplier and measuring the amplified flash image signal and the optical image signal.
Description
본 발명은 광학 영상 및 감마 영상을 검출하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 최소 침습적 수술에서 광학 영상 및 감마 영상을 얻기 위한 광섬유 내시경 장치 및 광섬유 내시경 장치를 이용한 광학 영상 및 감마 영상 검출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting an optical image and a gamma image. More specifically, the present invention relates to an optical endoscope and a method for detecting an optical image and a gamma image using an optical fiber endoscope for obtaining an optical image and a gamma image in minimally invasive surgery.
핵의학(nuclear medicine)은 방사성 동위원소(radio isotope)에서 방출되는 방사선을 이용하여, 인체의 생리적 상태 및 병리적 상태를 진단하거나 치료하는 분야이다. 핵의학 분야는 최근 의료용 방사성 동위원소를 제작할 수 있는 사이클로트론(cyclotron)의 발명 이후 눈부시게 발전해왔다.Nuclear medicine is a field for diagnosing or treating a physiological and pathological state of a human body by using radiation emitted from radioisotopes. The field of nuclear medicine has developed remarkably since the invention of cyclotron, which can manufacture medical radioisotopes.
오늘날의 핵의학은 방사 표지화 기술(radio labeling technique)을 이용하여 방사성 동위원소를 방사성 의약품(radio pharmaceuticals)의 형태로 변형하여, 체내의 대사를 영상화 하는 핵의학 영상진단법(diagnostic nuclear medicine imaging)에 주로 이용되고 있다.Today's nuclear medicine uses radio labeling techniques to transform radioisotopes into the form of radio pharmaceuticals, primarily for diagnostic nuclear medicine imaging, which visualizes metabolism in the body. It is used.
또한 핵의학은 특정 종양세포에 대하여 선택성이 있는 항체에 방사선을 방출하는 방사성 동위원소를 표지하여 종양을 영상화 하는 방사 면역 신티그라피(radioimunoscintigraphy)에도 주로 이용되고 있다. 그 외에도 방사성 동위원소를 표지하여 종양을 치료하는 방사 면역 치료(radioimmunotherapy)에도 이용되고 있다.Nuclear medicine is also used primarily for radioimunoscintigraphy, which images tumors by labeling radioisotopes that emit radiation to antibodies that are selective for specific tumor cells. In addition, it is used in radioimmunotherapy, which treats tumors by labeling radioisotopes.
이처럼 방사성 의약품이 질병의 진단과 치료에 이용되기 위해서는 체내에 투여된 방사성 의약품이 집적된 이상 조직의 분포 및 대사 변화를 측정할 수 있는 핵의학 장비의 발전이 필수적이다. 즉 표지한 종양의 위치와 크기를 특정할 수 있는 핵의학 영상 장비의 발전이 필요하다.In order for radiopharmaceuticals to be used for diagnosis and treatment of diseases, development of nuclear medicine equipment capable of measuring distribution and metabolic changes in abnormal tissues in which radiopharmaceuticals administered in the body are accumulated is essential. In other words, the development of nuclear medical imaging equipment that can specify the location and size of the labeled tumor is required.
일반적으로 방사성 의약품을 이용한 핵의학 수술시, 단일 광자 방출 단층촬영장치(SPECT, single photon emission computed tomography)와 양전자 방출 단층촬영장치(PET, positron emission tomography)를 이용하여 영상을 확인한 뒤 종양 부위를 제거한다.In nuclear medicine surgery using radiopharmaceuticals, tumors are removed after confirming the images using single photon emission computed tomography (SPECT) and positron emission tomography (PET). do.
하지만, 체내 장기로부터 종양을 절개한 후에 남게 되는 잔류 종양 (remnant tumor)은 외과의(neurosurgeon)들이 모니터를 통해 확인한 영상만으로는 완벽하게 제거할 수 없는 실정이다. 즉 단일 광자 방출 단층촬영장치나 양전자 방출 단층촬영장치와 같이 부피가 큰 영상 장비로는 한계가 있다.However, residual tumors left after dissecting tumors from internal organs cannot be completely removed only by the images confirmed by the surgeons. That is, there is a limit to bulky imaging equipment such as single photon emission tomography and positron emission tomography.
이런 한계성을 극복하기 위하여 수술실 내에서 자유롭게 이동할 수 있으며, 잔여 병소의 유무 또는 크기를 평가할 수 있는 소형 영상 장비가 필요하다. 예를 들면, 외과수술용 감마 프로브(intraoperative gamma probe)과 같은 소형 의료기기에 대한 개발의 중요성이 대두되고 있으며, 연구가 활발하게 수행되고 있다.In order to overcome this limitation, a small imaging device capable of freely moving in an operating room and evaluating the presence or size of residual lesions is required. For example, the development of small medical devices such as intraoperative gamma probes has emerged, and research is being actively conducted.
특히 최소 침습적 접근법(minimally invasive approach)은 방사선 유도 수술의 중요한 영역이 되고 있으며, 이러한 최소 침습적 방사선 유도 수술에서 감마 프로브는 수술 중 쉽게 병소를 식별할 수 있는 가능성을 제공하고 있기 때문에 최소 침습적 수술시 반드시 필요한 장치로 알려져 있다.In particular, the minimally invasive approach has become an important area of radiation-induced surgery, and in this minimally invasive surgery, gamma probes offer the possibility of easily identifying lesions during surgery. Known as the necessary device.
하지만 현재 병원에서 사용하고 있는 감마 프로브는 최소 침습 방사선 유도 수술(MIRS, minimally invasive radio-guided surgery)에 적용되기에는 몇 가지 단점을 가지고 있다. 우선 상용화된 감마 프로브는 일반적으로 직경 12mm 크기를 가지고 있기 때문에, 효과적인 최소 침습 방사선 유도 수술을 수행하기에 부피상 큰 어려움이 있다.However, the gamma probes currently used in hospitals have some disadvantages to be applied to minimally invasive radio-guided surgery (MIRS). First, since commercially available gamma probes generally have a diameter of 12 mm, there is a bulky difficulty in performing an effective minimally invasive radiation guided surgery.
또한, 현재 임상에서 사용되고 있는 감마 프로브는 섬광체를 포토 다이오드에 직접 연결한 형태이기 때문에 수술실 내의 다른 대형 의료장비에서 발생하는 강한 전자기장과 고주파에 취약하며 단일 방사선만 검출할 수 있다는 단점이 있다.In addition, the gamma probe currently used in the clinic has a disadvantage in that it is vulnerable to strong electromagnetic fields and high frequency generated in other large medical equipment in the operating room because it is directly connected to the scintillator and can detect only a single radiation.
그 외에도 영상용 감마 프로브(imaging gamma probe)는 낮은 공간 분해능(spatial resolution)을 가지며 영상 구현을 위해 긴 데이터 획득 시간을 필요로 한다는 단점이 있다. 또한 영상용 감마 프로브는 영상 구현을 위한 위치 부호화 회로(position encoding circuit)를 포함한 전자 장비가 부수적으로 필요하기 때문에 전체 검출 시스템의 부피가 크다는 단점도 있다.In addition, imaging gamma probes have a disadvantage of low spatial resolution and long data acquisition time for image realization. In addition, the gamma probe for imaging has a disadvantage in that the volume of the entire detection system is large because of an additional need for electronic equipment including a position encoding circuit for implementing an image.
이에 광학 영상과 감마 영상을 동시에 검출할 수 있으면서도 작은 부피를 가지는 내시경 장비의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to develop an endoscope apparatus having a small volume while detecting both an optical image and a gamma image at the same time.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 광학 영상 및 감마 영상을 검출하는 장치 및 그 장치를 이용한 광학 영상 및 감마 영상 검출 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made in an effort to provide an apparatus for detecting an optical image and a gamma image, and an optical image and gamma image detection method using the apparatus.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 영상 및 감마 영상 검출 장치는, 감마선을 측정하여 섬광 영상 신호를 생성하는 섬광체; 상기 섬광체의 후단에 결합되고, 광학 영상 신호를 생성하는 이미징 렌즈; 상기 이미징 렌즈의 후단에 결합되고, 상기 섬광 영상 신호 및 상기 광학 영상 신호를 후단으로 전송하는 광섬유 이미지 가이드; 상기 광섬유 이미지 가이드의 후단에 결합되고, 상기 섬광 영상 신호 및 상기 광학 영상 신호를 확대하는 광섬유 테이퍼; 상기 광섬유 테이퍼의 후단에 결합되고, 확대된 섬광 영상 신호 및 광학 영상 신호를 증폭하는 영상증배관; 및 상기 영상증배관의 후단에 결합되고, 증폭된 섬광 영상 신호와 광학 영상 신호를 측정하는 카메라 모듈을 포함할 수 있다.An optical image and a gamma image detection apparatus according to an embodiment of the present invention for solving the technical problem, the scintillator for generating a flash image signal by measuring the gamma ray; An imaging lens coupled to a rear end of the scintillator and generating an optical image signal; An optical fiber image guide coupled to a rear end of the imaging lens and configured to transmit the flash image signal and the optical image signal to a rear end; An optical fiber taper coupled to a rear end of the optical fiber image guide and configured to enlarge the flash image signal and the optical image signal; An image multiplier coupled to a rear end of the optical fiber taper and amplifying the enlarged flash image signal and the optical image signal; And a camera module coupled to a rear end of the image multiplier and measuring the amplified flash image signal and the optical image signal.
바람직하게는, 상기 섬광체의 전단에 결합되고, 자외선을 필터링하는 UV 필터 필름을 더 포함할 수 있다.Preferably, it may further include a UV filter film coupled to the front end of the scintillator, the ultraviolet filter.
바람직하게는, 상기 섬광체는, LYSO(Ce) 결정이다.Preferably, the scintillator is a LYSO (Ce) crystal.
바람직하게는, 상기 섬광체는, 직경이 2mm이고, 높이가 1mm인 디스크 형태이다.Preferably, the scintillator is in the form of a disc having a diameter of 2 mm and a height of 1 mm.
바람직하게는, 상기 이미징 렌즈는, 상기 섬광체 및 상기 광섬유 이미지 가이드와 동일한 직경을 갖는 것이다.Preferably, the imaging lens has the same diameter as the scintillator and the optical fiber image guide.
바람직하게는, 상기 이미징 렌즈는, 직경이 2mm이고, 높이가 7mm인 원기둥 형태이다.Preferably, the imaging lens is in the form of a cylinder having a diameter of 2 mm and a height of 7 mm.
바람직하게는, 상기 광섬유 이미지 가이드는, 결맞음 광섬유 다발(coherent fiber-optic bundle)이고, 상기 결맞음 광섬유 다발은, 계단형의 굴절율(step index)을 갖는 다수의 유리 광섬유로 이루어진 것이다.Preferably, the optical fiber image guide is a coherent fiber-optic bundle, wherein the coherent fiber bundle is composed of a plurality of glass optical fibers having a step index.
바람직하게는, 상기 광섬유 이미지 가이드는, 연성 광섬유 이미지 가이드(flexible fiber-optic image guide) 또는 경성 광섬유 이미지 도관(rigid fiber-optic conduit)인 것이다.Preferably, the optical fiber image guide is a flexible fiber-optic image guide or a rigid fiber-optic conduit.
바람직하게는, 상기 광섬유 테이퍼는, 상기 광섬유 이미지 가이드와 결합되는 전단의 직경보다 상기 영상증배관과 결합되는 후단의 직경이 더 큰 것이다.Preferably, the optical fiber taper has a larger diameter at the rear end coupled with the image multiplier than the diameter of the front end coupled with the optical fiber image guide.
바람직하게는, 상기 영상증배관은, 2차원 평면 영상의 광 강도를 증배하는 것이다.Preferably, the image multiplier is to multiply the light intensity of the two-dimensional planar image.
바람직하게는, 상기 카메라 모듈은, CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 기반의 카메라이다.Preferably, the camera module is a camera based on a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS).
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 영상 및 감마 영상 검출 방법은, 이미징 렌즈를 통해 광학 영상 신호를 생성하고, 상기 생성된 광학 영상 신호를 광섬유 이미지 가이드를 통해 광섬유 테이퍼로 전송하고, 상기 전송된 광학 영상 신호를 광섬유 테이퍼를 통해 확대하고, 상기 확대된 광학 영상 신호를 카메라 모듈을 통해 영상화 하는 단계; 및 섬광체를 통해 감마선을 측정하여 섬광 영상 신호를 생성하고, 상기 생성된 섬광 영상 신호를 광섬유 이미지 가이드를 통해 광섬유 테이퍼로 전송하고, 상기 전송된 섬광 영상 신호를 광섬유 테이퍼를 통해 확대하고, 상기 확대된 섬광 영상 신호를 영상증배관을 통해 증폭하고, 상기 증폭된 섬광 영상 신호를 카메라 모듈을 통해 영상화 하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an optical image and a gamma image detection method, which generate an optical image signal through an imaging lens and convert the generated optical image signal into an optical fiber taper through an optical fiber image guide. Transmitting, expanding the transmitted optical image signal through an optical fiber taper, and imaging the enlarged optical image signal through a camera module; And generating a flash video signal by measuring a gamma ray through a scintillator, transmitting the generated flash video signal to an optical fiber taper through an optical fiber image guide, and expanding the transmitted flash video signal through an optical fiber taper. And amplifying the flash image signal through an image multiplier and imaging the amplified flash image signal through a camera module.
본 발명에 따른 효과는 다음과 같다.Effects according to the present invention are as follows.
본 발명에서 제안하는 광섬유 감마 내시경을 이용하면 매우 좁은 공간에서도 매우 간단한 방법으로 방사성 동위원소의 위치 및 분포를 검출하여 광학 영상 및 감마 영상을 동시에 획득할 수 있다. 즉 본 발명에서 제안하는 광섬유 감마 내시경은 투명한 디스크형 섬광체 및 소형 이미징 렌즈를 나란히 배열하여 감마 소스의 광학 영상을 획득함과 동시에 영상증배관을 추가하여 섬광체에서 발생한 감마 영상을 획득할 수 있다.Using the optical fiber gamma endoscope proposed in the present invention, an optical image and a gamma image can be obtained simultaneously by detecting the position and distribution of radioisotopes in a very simple method even in a very narrow space. That is, the optical fiber gamma endoscope proposed in the present invention can obtain an optical image of a gamma source by arranging a transparent disc-shaped scintillator and a small imaging lens side by side, and at the same time, add an image multiplier tube to obtain a gamma image generated from the scintillator.
이를 통해 최소 침습 방사선 유도 수술 과정에서 높은 공간 분해능 및 계수 효율(counting efficiency)을 갖는 영상을 실시간으로 획득할 수 있다. 또한, 섬광체, 광섬유 이미지 가이드 그리고 광섬유 테이퍼의 결합으로 구성되는 감지 프로브, 영상증배관을 이용하여 별도의 위치 부호화 회로를 필요로 하지 않는다는 장점이 있다. 이를 통해 검출 시스템의 소형화가 가능하다.This enables real-time acquisition of images with high spatial resolution and counting efficiency during minimally invasive radiation-guided surgery. In addition, there is an advantage that a separate position coding circuit is not required by using a sensing probe and an image multiplier composed of a combination of a scintillator, an optical fiber image guide, and an optical fiber taper. This makes it possible to miniaturize the detection system.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 종래의 단일 광자 방출 단층촬영장치(SPECT, single photon emission computed tomography)를 이용한 촬영 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 및 감마 영상 검출 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 감지 프로브를 보다 자세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 영상 및 감마 영상 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a photographing method using a conventional single photon emission computed tomography (SPECT).
2 is a view for explaining an optical and gamma image detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for describing the sensing probe illustrated in FIG. 2 in more detail.
4 is a view for explaining an optical image and a gamma image detection method according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. The term and / or includes a combination of a plurality of related items or any item of a plurality of related items.
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.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.
본 출원에서 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 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 단일 광자 방출 단층촬영장치(SPECT, single photon emission computed tomography)를 이용한 촬영 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a photographing method using a conventional single photon emission computed tomography (SPECT).
핵의학 검사에 이용하는 동위원소가 분포된 곳에서는 4π 방향으로 감마선 또는 X선이 방출된다. 단일 광자 방출 단층촬영장치(SPECT)는 여러 각도에서 검출기를 이용하여 투사영상을 획득하여 2차원적 또는 3차원적인 동위원소의 분포도를 영상화 한다.Where isotopes are used for nuclear medical examination, gamma rays or X-rays are emitted in the 4π direction. Single-photon emission tomography (SPECT) images the distribution of two-dimensional or three-dimensional isotopes by acquiring projection images using detectors at various angles.
주어진 각도에서 투사영상을 얻을 때 감마선 또는 X선 한 개에 대해 어느 방향에서 얼마만한 에너지가 방출되고 있는가를 검출하여야 한다. 가장 일반적인 방법으로 위치 정보 곧 감마선 또는 X선이 어느 방향에서 방출되는가를 알아내기 위해 물리적으로 만든 조준기를 이용한다.When a projection image is obtained at a given angle, it is necessary to detect how much energy is emitted in one direction for one gamma ray or one X-ray. The most common way is to use physically aimed sights to determine which direction the location information, gamma or x-rays are emitted from.
감마선이나 X선을 검출 가능한 신호로 바꾸어 주기 위해 대개 섬광체를 이용한다. 단일 광자 방출 단층촬영장치(SPECT, single photon emission computed tomography)에 가장 널리 이용하는 섬광체는 NaI(Tl)로 감마선 또는 X선과 상호작용이 일어나면 가시광선을 발생시킨다.Scintillators are usually used to convert gamma rays or X-rays into detectable signals. The most widely used scintillator for single photon emission computed tomography (SPECT) is NaI (Tl), which generates visible light when interacted with gamma or X-rays.
광전자증배관(Photomultiplier Tube, PMT)은 이들 가시광선을 전기적인 신호인 광전자로 바꾸어 주고 검출 가능한 신호의 크기로 증배시킨다. 이들 신호의 크기를 이용 감마선 또는 X선의 위치와 에너지 정보를 알아내어 신호처리를 한 후 컴퓨터 모니터에 표시하게 된다.Photomultiplier tubes (PMTs) convert these visible light into electrical signals, optoelectronics, and multiply them to the magnitude of the detectable signal. Using the magnitudes of these signals, the position and energy information of gamma rays or X-rays are found and signal processed and displayed on a computer monitor.
도 1을 참고하면, 단일 광자 방출 단층촬영장치는 침대와 받침대를 포함한다. 침대에 피검사자(P)가 누우면 침대는 상하 및 좌우로 이동을 하고, 이를 통해 감마선을 검출하기 위한 감마 카메라가 배치된 회전 링 사이로 피검사자(P)를 위치시킨다.Referring to FIG. 1, a single photon emission tomography apparatus includes a bed and a pedestal. When the testee P lies on the bed, the bed moves up and down and left and right, thereby placing the testee P between the rotary rings in which a gamma camera for detecting gamma rays is disposed.
도 1에서 볼 수 있듯이 종래의 단일 광자 방출 단층촬영장치(SPECT)는 임상 진단의 질을 높이고 질병을 조기에 발견하는데 많은 공헌을 한 반면 그 규모의 거대함과 운용 등에 많은 전문인력을 필요로 하는 단점을 가진다. 특히 이러한 장비로는 크기가 작아 촬영이 불적절한 종양이나 병소, 또는 수술 후 잔여 종양 조직을 용이하게 검출하기 어렵다.As can be seen in Figure 1, the conventional single photon emission tomography (SPECT) has contributed to improving the quality of clinical diagnosis and early detection of disease, while requiring a large number of professionals in the scale and operation of the scale Has its drawbacks. In particular, it is difficult to easily detect tumors, lesions, or residual tumor tissue after surgery due to the small size of such equipment.
이에 수술장과 같이 협소한 환경에서 수술 중 또는 수술 직후 잔여 종양이나 병소를 직접 확인할 수 있는 소형 감마 프로브의 개발이 필요하다. 이에 본 발명에서는 도 2와 같은 광학 및 감마 영상 검출 장치를 제안한다.Therefore, it is necessary to develop a small gamma probe that can directly identify residual tumors or lesions during or immediately after surgery in a narrow environment such as an operating room. Accordingly, the present invention proposes an optical and gamma image detection apparatus as shown in FIG.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 및 감마 영상 검출 장치를 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining an optical and gamma image detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참고하면, 본 발명에서 제안하는 광학 및 감마 영상 검출 장치(100)는 광학 영상을 검출하기 위한 구성과 감마 영성을 검출하기 위한 구성을 모두 포함한다. 각각을 구분하여 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 2, the optical and gamma
우선 광학 영상을 검출하기 위한 구성을 먼저 살펴보자. 광원(110, Light source)으로부터 방출된 빛은 UV 필터 필름(130, UV filter film)을 통과하고, 이는 대물 렌즈 역할을 하는 이미징 렌즈(150, Imaging lens)를 통해 광학 영상으로 변환된다. 이렇게 얻은 광학 영상은 이미징 렌즈(150)와 연결된 광섬유 이미지 가이드(160, Coherent image guide)를 통해 광섬유 테이퍼(170, Fiber-optic taper) 및 CMOS 카메라 모듈(190, CMOS camera module)로 전송된다.First, a configuration for detecting an optical image will be described first. Light emitted from the
다른 한편으로 감마 영상을 검출하기 위한 구성을 살펴보자. 디스크형 방사선 동위원소(120, Radioisotope)으로부터 방사되는 감마선(121)을 측정하여 투명하고 얇은 디스크형 섬광체(140, LYSO: Ce disk)를 통해 감마 영상을 얻을 수 있다. 이렇게 얻은 감마 영상은 이미징 렌즈(150)와 연결된 광섬유 이미지 가이드(160, Coherent image guide)를 통해 광섬유 테이퍼(170, Fiber-optic taper)로 전달되고, 광섬유 테이퍼(170)를 통해 영상증배관(180, Image intensifier)으로 전송되어 증폭된 후 CMOS 카메라 모듈(190, CMOS camera module)로 전송된다.On the other hand, a configuration for detecting a gamma image will be described. By measuring the
이처럼 본 발명에서 제안하는 광학 및 감마 영상 검출 장치(100)는 대물 렌즈 역할을 하는 이미징 렌즈(150)를 통해 광학 영상을 얻고, 투명하고 얇은 디스크형 섬광체(140)를 통해 감마 영상을 동시에 얻을 수 있다. 이를 통해 방사성 동위원소의 형상과 크기뿐만 아니라 감마선 분포까지 동시에 측정할 수 있다는 장점이 있다.As described above, the optical and gamma
즉 본 발명에서 제안하는 광학 및 감마 영상 검출 장치(100)는 UV 필터 필름(130), 디스크 형 섬광체(140), 소형 이미징 렌즈(150), 광섬유 이미지 가이드(160), 광섬유 테이퍼(170), 영상증배관(180) 및 CMOS(Silicon-Metal Semiconductor) 카메라 모듈을 포함할 수 있다.That is, the optical and gamma
여기서 디스크형의 방사선 동위원소(120)는 방사선을 방출하거나 인공적으로 방출할 수 있는 장치 또는 물질이다. 방사성 동위원소(120, Radioisotope)로 사용 가능한 감마선원으로는 Cs-137, Co-60 등이 있다.Here, the disk-shaped
감지 프로브는 방사선원인 방사성 동위원소(120)에서 방출되는 감마선(121)과의 상호작용에 의해 섬광체(140)에서 발생된 섬광 영상 신호를 광학적으로 확대하여 영상증배관(180)의 입사창으로 입사한다. 그러면, 영상증배관(180)은 감지 프로브에 의해 생성되어 입사되는 미약한 섬광 영상 신호를 증배하는 기능을 수행한다.The sensing probe optically enlarges the scintillation image signal generated by the
부연하면, 입사창에 입사된 빛은 영상증배관(180)의 음극(cathode)에서 광전효과(photoelectric effect)를 통해 광전자(photoelectron)를 발생시킨다. 이후, 발생된 광전자는 고전압을 이용한 마이크로채널 플레이트(microchannel plate, MCP) 에 의하여 가속된 뒤, 형광면(phosphor screen)에 투사되어 최종적으로 광 강도가 증배된 가시광선 영역의 광 신호가 발생된다.In other words, light incident on the incident window generates photoelectrons through a photoelectric effect at a cathode of the
영상증배관(180)은 0차원의 광신호가 아닌 2차원 평면 영상 신호의 광 강도를 증배한다. 따라서, 오프셋 전압 조절을 위한 회로가 필요치 않으며, 위치 판별 및 영상 신호로 변환시키는 앵거 카메라 로직 회로(Anger camera logic circuit) 역시 요구되지 않는다.The
특히, 영상증배관(180)의 형광 물질로 Gd2O2S:Tb 등이 사용될 수 있으며, 545nm에서 최대 파장이 발생한다. 또한, 상기 영상증배관(180)의 입사창과 출력창(즉, 입사창의 맞은편에 해당)의 물질은 일반 유리가 아닌 광섬유 다발을 사용하여 유리보다 40%의 높은 수광 효율(light guiding efficiency)을 가지며, 28 lp/mm의 영상분해능을 가진다. 또한, 영상증배관(180)은 최대 3.3 × 106 W/W의 분광 이득(spectral gain)을 갖는다.In particular, Gd 2 O 2 S: Tb may be used as the fluorescent material of the
카메라 모듈(190)은 촛점 렌즈를 통하여 생성되는 최종 섬광 영상 신호를 획득하여 섬광 영상을 생성한다. 카메라 모듈(190)로는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 기반의 카메라가 사용된다. 따라서, 초당 약 25Hz의 프레임률(frame rate)로 동영상 측정이 가능하며, 셔터속도(shutter speed) 및 민감도(sensitivity)의 설정은 전용 프로그램을 이용하여 변경 가능하다.The
이러한 영상증배관(180) 및 카메라 모듈(190)을 이용함으로써 일반적인 핵의학에서 사용되는 위치검출회로를 생략할 수 있다. 또한, 낮은 구동 전압으로 영상신호의 획득이 가능하다. 특히 카메라 모듈(190)을 이용하여 증배 섬광 영상 신호를 초당 60 프레임으로 구성된 동영상 파일로 획득할 수 있다.By using the
획득한 동영상 파일을 MATLAB(MAtrix LABoratory) 프로그램을 이용하여 개별 프레임으로 분리하고, RGB 스케일(scale)을 그레이 스케일(gray scale)(0~255)로 변환한다. 왜냐하면 프레임을 구성하는 개별 픽셀은 RGB 스케일로 저장되어 있기 때문이다.The obtained video file is separated into individual frames using a MATLAB (MAtrix LABoratory) program, and the RGB scale is converted to gray scale (0 to 255). This is because the individual pixels that make up a frame are stored on an RGB scale.
이후, 그레이 스케일(gray scale)로 변환된 픽셀 값들의 평균을 도출하여 최종 섬광 영상을 획득한다. 최종 획득된 최종 섬광 영상에서 방사선이 측정된 부위를 중심으로 관심영역(Region of interest, ROI)을 원형으로 지정한다. 즉, 관심영역의 지정은 관심영역 내에 위치하는 픽셀의 그레이 스케일의 값만을 고려한다는 의미이다. 최종적으로, 관심영역 내에 해당하는 픽셀의 그레이 스케일의 값을 합산하여 방사능 변화에 따른 섬광 영상 신호의 광 강도 변화 추이를 도출한다.Thereafter, the average of pixel values converted to gray scale is derived to obtain a final flash image. The region of interest (ROI) is designated as a circle around the site where the radiation is measured in the finally obtained final scintillation image. That is, the designation of the region of interest considers only the value of the gray scale of the pixel located in the region of interest. Finally, the gray scale value of the pixel corresponding to the ROI is summed to derive the light intensity change trend of the flash image signal according to the radiation change.
도 3은 도 2에 도시된 감지 프로브를 보다 자세하게 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a diagram for describing the sensing probe illustrated in FIG. 2 in more detail.
도 3을 참고하면, 감지 프로브는, 앞단에 광원(110)에서 자외선(UV)을 필터링하기 위한 UV 필터 필름(130)을 포함할 수 있다. 또한 감지 프로브는 대물렌즈 역할을 하는 이미징 렌즈(150)를 포함할 수 있다. 여기서 이미징 렌즈(150)는 직경 2mm, 두께 7mm의 원기둥 형태를 취할 수 있다.Referring to FIG. 3, the sensing probe may include a
이미징 렌즈(150)의 후단에는 이미징 렌즈(150)와 동일한 직경을 가지는 광섬유 이미지 가이드(160)가 결합되어 이미징 렌즈(150)에서 얻은 광학 영상을 광섬유 테이퍼(170)로 전달한다. 광섬유 테이퍼(170)는 광학 영상을 다시 CMOS 카메라 모듈(190)로 전달한다.The rear end of the
이때 UV 필터 필름(130)과 이미징 렌즈(150) 사이에 투명한 디스크 형의 섬광체(140)가 결합될 수 있다. 섬광체(140)는 감마선을 검출하기 위한 것으로, 일반적으로 NaI(TI)(thallium-doped sodium iodide), BGO(bismuth germinate) 등이 있으나 LYSO(CE)는 NAI(TI)에 비해 조해성이 없어 광섬유와의 접합에 효과적이며 BGO보다 4배 높은 섬광효율을 가지고 있다. 그리고 투명한 성질을 가지고 있기 때문에 광학 영상을 투과하고 섬광 영상을 생성하기에 용이하다. 여기서 섬광체(140)는 이미징 렌즈(150)나 광섬유 이미지 가이드(160)와 동일한 직경을 가지며, 두께는 1mm의 디스크 형태를 취할 수 있다.In this case, the transparent disk-shaped
도 3을 참고하면, 디스크 형의 섬광체(140)는 감마선을 측정하여 섬광 영상 신호(scintillation image)를 생성하고, 이미징 렌즈(150)에 연결된 광섬유 이미지 가이드(160)에 섬광 영상 신호를 전달한다. 광섬유 이미지 가이드(160)는 섬광 영상 신호를 광섬유 테이퍼(170)로 전달하고, 광섬유 테이퍼(170)는 섬광 영상 신호를 확대하여 확대 섬광 영상 신호를 생성한다.Referring to FIG. 3, the disk-shaped
이때 필요에 따라 디스크 형의 섬광체(140)는 착탈이 가능하다. 즉 측정하고자 하는 방사선의 에너지 및/또는 방사능에 따라 섬광효율이 달라지므로 감마선을 방사하는 방사선원의 종류에 따라 두께가 다른 섬광체(140)를 착탈하여 사용할 수 있다.At this time, the disk-shaped
광섬유 이미지 가이드(160)는 섬광체(140)에서 생성되는 섬광영상 신호를 광섬유 테이퍼(170)측으로 전송하는 기능을 수행한다. 이를 위해, 광섬유 이미지 가이드(160)는 결맞음 광섬유 다발(coherent fiber-optic bundle)로 구성된다. 특히, 상기 결맞음 광섬유 다발은 계단형의 굴절율(step index)을 갖는 다수의 유리 광섬유로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 직경이 약 100μm인 약 3,000개 이상의 유리 광섬유 다발로 제작된다.The optical
또한, 광섬유 이미지 가이드(160)는 연성 광섬유 이미지 가이드(flexible fiber-optic image guide) 또는 경성 광섬유 영상 도관(rigid fiber-optic conduit)이 될 수 있다. 또한, 광섬유 이미지 가이드(160)는 의료용 내시경에서 사용되는 이미지 가이드(image guide)가 빛에 의해 포착된 신체 내부의 영상을 외부로 전달하는 하는데, 이를 섬광영상의 검출에 접목한 것이다.The optical
예를 들면, 광섬유 영상 도관에 사용된 개별 광섬유는 계단형의 굴절율(step index)을 가지며, 코어(core)와 클래딩(cladding)의 굴절율(refractive index)은 각각 약 1.58, 약 1.49이고, 개구수(numerical aperture, NA)는 약 0.53이다. 또한 광섬유 영상 도관을 이루는 개별 광섬유의 집적율(packing fraction, PF)은 100%로서 집광 효율(light collection efficiency)을 가지고, 약 5 lp/mm의 영상 분해능을 갖는다.For example, the individual optical fibers used in optical fiber imaging conduits have stepped indexes of refraction, and the refractive indexes of the core and cladding are about 1.58 and about 1.49, respectively, and the numerical aperture (numerical aperture, NA) is about 0.53. In addition, the packing fraction (PF) of each optical fiber constituting the optical fiber image conduit is 100% and has a light collection efficiency, and an image resolution of about 5 lp / mm.
따라서, 광섬유 이미지 가이드(160)의 일단 내측에 섬광체(140)에 의해 생성된 섬광 영상이 형성되고, 이러한 생성된 섬광 영상과 동일한 크기 및 성질을 갖는 전송된 섬광 영상이 광섬유 테이퍼(170)의 타단 내측에 형성된다. 이 전송된 섬광 영상이 광섬유 테이퍼(170)측으로 전송된다.Thus, a flash image generated by the
일반적으로, 광섬유는 섬광체(140)에서 발생된 섬광 영상 신호를 광 계측기기로 전송하는 역할을 하며 온도, 압력, 고주파 및 전자기파에 의한 영향을 받지 않으면서 원거리에 광 신호를 전송할 수 있다는 장점을 가진다.In general, the optical fiber serves to transmit the flash image signal generated from the
광섬유 테이퍼(170)는 입사면에 입사되는 전송된 섬광 영상를 확대 혹은 축소하여 투과시킨다. 특히, 입사면과 출력면의 면적이 서로 다른 광섬유 다발로 구성된다. 또한, 광섬유 이미지 가이드(160)의 전단에 결합되는 입사면이 출력면의 면적보다 작도록 출력면측으로 지름이 증가되는 형상을 가질 수 있다.The
또한, 광섬유 테이퍼(170)의 입사면과 출력면의 면적비(area ratio)는 약 1: 2.27이며, 이와 동일한 수치의 배율로 섬광 영상을 투과한다. 광섬유 영상 도관에 접합된 광섬유 테이퍼(170)의 말단(distal end)은 면적이 작은 면이기 때문에 최종적으로 면적이 큰 면인 전단(proximal end)으로 전달된 섬광 영상 신호는 섬광체(140)에서 발생된 섬광 영상에 비해 2.27배 확대된 영상이다. 또한, 광섬유 테이퍼(170)의 개구수는 1이며, 약 102 lp/mm의 영상 분해능을 가질 수 있다.In addition, an area ratio between the incident surface and the output surface of the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 영상 및 감마 영상 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining an optical image and a gamma image detection method according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참고하면, 방사선 동위원소(110)에서 방출되는 감마선을 측정하여 확대 섬광 영상 신호를 생성한다(S1100, S1210, S1310). 이때 이미징 렌즈(150, Imaging lens)를 통해 광학 영상을 얻는다(S1210). 이렇게 얻은 광학 영상은 이미징 렌즈(150)와 연결된 광섬유 이미지 가이드(160, Coherent image guide)를 통해 광섬유 테이퍼(170, Fiber-optic taper) 및 CMOS 카메라 모듈(190, CMOS camera module)로 전송된다(S1230, S1250, S1400).Referring to FIG. 4, an enlarged scintillation image signal is generated by measuring gamma rays emitted from the radioisotope 110 (S1100, S1210, and S1310). In this case, an optical image is obtained through the imaging lens 150 (S1210). The optical image thus obtained is transmitted to the fiber-
또한 방사선 동위원소(110)에서 방출된 감마선을 투명하고 얇은 디스크형 섬광체(140, LYSO: Ce disk)를 통해 측정하여 감마 영상을 얻을 수 있다(S1310). 이렇게 얻은 감마 영상은 이미징 렌즈(150)와 연결된 광섬유 이미지 가이드(160, Coherent image guide)를 통해 광섬유 테이퍼(170, Fiber-optic taper)로 전달되고, 광섬유 테이퍼(170)를 통해 영상증배관(180, Image intensifier)으로 전송되어 증폭된 후 CMOS 카메라 모듈(190, CMOS camera module)로 전송된다(S1330, S1350, S1370, S1400).In addition, the gamma ray emitted from the
광학 영상 및 감마 영상이 생성되면, 별도의 영상 신호 처리 유닛은 섬광 영상에서 관심 영역을 지정하고, 관심 영역 내에서 광 강도를 이용하여 감마선의 분포도를 산출한다. 카메라 모듈(190)을 이용하여 증배 섬광 영상 신호를 초당 60 프레임으로 구성된 동영상 파일로 획득한다. 획득한 동영상 파일을 MATLAB(MAtrix LABoratory) 프로그램을 이용하여 개별 프레임으로 분리하고, RGB 스케일(scale)을 그레이 스케일(gray scale)(0~255)로 변환한다.When the optical image and the gamma image are generated, the separate image signal processing unit designates a region of interest in the flash image, and calculates a distribution of gamma rays by using the light intensity in the region of interest. The
이후, 그레이 스케일(gray scale)로 변환된 픽셀 값들의 평균을 도출하여 최종 섬광 영상을 획득한다. 최종 획득된 최종 섬광 영상에서 방사선이 측정된 부위를 중심으로 관심영역(region of interest, ROI)을 원형으로 지정한다. 즉, 관심영역의 지정은 관심영역 내에 위치하는 픽셀의 그레이 스케일의 값만을 고려한다는 의미이다. 최종적으로, 관심영역 내에 해당하는 픽셀의 그레이 스케일의 값을 합산하여 방사능 변화에 따른 섬광 영상 신호의 광 강도 변화 추이를 도출한다.Thereafter, the average of pixel values converted to gray scale is derived to obtain a final flash image. A region of interest (ROI) is designated as a circle around the site where the radiation is measured in the finally obtained final scintillation image. That is, the designation of the region of interest considers only the value of the gray scale of the pixel located in the region of interest. Finally, the gray scale value of the pixel corresponding to the ROI is summed to derive the light intensity change trend of the flash image signal according to the radiation change.
한편, 영상 신호 처리 유닛은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.On the other hand, the image signal processing unit may be performed by computer program instructions. These computer program instructions may be mounted on a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment such that instructions executed through the processor of the computer or other programmable data processing equipment may not be included in each block or flowchart of the block diagram. It will create means for performing the functions described in each step.
이와 같은 과정을 통해 방사성 동위원소의 형상과 크기뿐만 아니라 감마선 분포까지 동시에 측정할 수 있다. 이러한 광학 영상 및 감마 영상 검출 장치를 이용하여 최소 침습정 방사선 유도 수술을 수행하면, 수술 중 병소를 쉽게 식별할 수 있으며, 잔여 종양의 검출도 용이하게 수행할 수 있다.Through this process, not only the shape and size of the radioisotope but also the gamma ray distribution can be measured simultaneously. When the minimally invasive radiation-guided surgery is performed using the optical image and gamma image detection apparatus, the lesion can be easily identified during the operation, and the residual tumor can be easily detected.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
100: 광학 및 감마 영상 검출 장치
130: UV 필터 필름
140: 섬광체
150: 이미징 렌즈
160: 광섬유 이미지 가이드
170: 광섬유 테이퍼
180: 영상증배관
190: CMOS 카메라 모듈100: optical and gamma image detection device
130: UV filter film
140: scintillation body
150: imaging lens
160: optical fiber image guide
170: fiber optic taper
180: video multiplier
190: CMOS camera module
Claims (10)
상기 섬광체의 후단에 결합되고, 광학 영상 신호를 생성하는 이미징 렌즈;
상기 이미징 렌즈의 후단에 결합되고, 상기 섬광 영상 신호 및 상기 광학 영상 신호를 후단으로 전송하는 광섬유 이미지 가이드;
상기 광섬유 이미지 가이드의 후단에 결합되고, 상기 섬광 영상 신호 및 상기 광학 영상 신호를 확대하는 광섬유 테이퍼;
입사창과 출력창의 물질이 광섬유 다발로 이루어지고, 상기 광섬유 테이퍼의 후단에 결합되고, 확대된 섬광 영상 신호 및 광학 영상 신호를 증폭하는 영상증배관; 및
상기 영상증배관의 후단에 결합되고, 증폭된 섬광 영상 신호와 광학 영상 신호를 측정하는 카메라 모듈을 포함하되,
상기 섬광체는,
LYSO(Ce) 결정이며, 직경이 2mm이고, 높이가 1mm인 디스크 형태이고,
상기 이미징 렌즈는,
상기 섬광체 및 상기 광섬유 이미지 가이드와 동일한 직경을 갖고, 직경이 2mm이고, 높이가 7mm인 원기둥 형태인,
광학 영상 및 감마 영상 검출 장치.A detachable scintillator which measures a gamma ray to generate a scintillation video signal;
An imaging lens coupled to a rear end of the scintillator and generating an optical image signal;
An optical fiber image guide coupled to a rear end of the imaging lens and configured to transmit the flash image signal and the optical image signal to a rear end;
An optical fiber taper coupled to a rear end of the optical fiber image guide and configured to enlarge the flash image signal and the optical image signal;
An image multiplier tube formed of a bundle of optical fibers and coupled to a rear end of the optical taper and amplifying an enlarged flash image signal and an optical image signal; And
A camera module coupled to the rear end of the image multiplier and measuring the amplified flash image signal and the optical image signal,
The scintillator,
LYSO (Ce) crystals, 2mm in diameter, 1mm in height, disc shaped,
The imaging lens,
Having the same diameter as the scintillator and the optical fiber image guide, and having a cylindrical shape with a diameter of 2 mm and a height of 7 mm,
Optical image and gamma image detection device.
상기 광섬유 이미지 가이드는,
결맞음 광섬유 다발(coherent fiber-optic bundle)이고,
상기 결맞음 광섬유 다발은,
계단형의 굴절율(step index)을 갖는 다수의 유리 광섬유로 이루어진 것인,
광학 영상 및 감마 영상 검출 장치.The method of claim 1,
The optical fiber image guide,
Coherent fiber-optic bundles,
The coherence fiber bundle,
It consists of a plurality of glass optical fibers having a step index of refraction,
Optical image and gamma image detection device.
상기 광섬유 이미지 가이드는,
연성 광섬유 이미지 가이드(flexible fiber-optic image guide) 또는 경성 광섬유 이미지 도관(rigid fiber-optic conduit)인 것인,
광학 영상 및 감마 영상 검출 장치.The method of claim 6,
The optical fiber image guide,
Flexible fiber-optic image guide or rigid fiber-optic conduit,
Optical image and gamma image detection device.
상기 광섬유 테이퍼는,
상기 광섬유 이미지 가이드와 결합되는 전단의 직경보다 상기 영상증배관과 결합되는 후단의 직경이 더 큰 것인,
광학 영상 및 감마 영상 검출 장치.The method of claim 1,
The optical fiber taper,
The diameter of the rear end coupled to the image multiplier is larger than the diameter of the front end coupled to the optical fiber image guide,
Optical image and gamma image detection device.
상기 영상증배관은,
2차원 평면 영상의 광 강도를 증배하는 것인,
광학 영상 및 감마 영상 검출 장치.The method of claim 1,
The image multiplier,
To multiply the light intensity of a two-dimensional plane image,
Optical image and gamma image detection device.
섬광체를 통해 감마선을 측정하여 섬광 영상 신호를 생성하고, 상기 생성된 섬광 영상 신호를 광섬유 이미지 가이드를 통해 광섬유 테이퍼로 전송하고, 상기 전송된 섬광 영상 신호를 광섬유 테이퍼를 통해 확대하고, 상기 확대된 섬광 영상 신호를 영상증배관을 통해 증폭하고, 상기 증폭된 섬광 영상 신호를 카메라 모듈을 통해 영상화 하는 단계를 포함하되,
착탈이 가능한 상기 섬광체는,
LYSO(Ce) 결정이며, 직경이 2mm이고, 높이가 1mm인 디스크 형태이고,
상기 이미징 렌즈는,
상기 섬광체 및 상기 광섬유 이미지 가이드와 동일한 직경을 갖고, 직경이 2mm이고, 높이가 7mm인 원기둥 형태이며,
상기 영상증배관의 입사창과 출력창의 물질이 광섬유 다발로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학 영상 및 감마 영상 검출 방법.An optical lens generates an optical image signal, transmits the generated optical image signal to an optical fiber taper through an optical fiber image guide, enlarges the transmitted optical image signal through an optical fiber taper, and expands the enlarged optical image signal. Imaging through a camera module; And
Measuring a gamma ray through a scintillator to generate a scintillation video signal, transmitting the generated scintillation video signal to an optical fiber taper through an optical fiber image guide, enlarging the transmitted scintillation video signal through an optical fiber taper, and expanding the flash Amplifying an image signal through an image multiplier and imaging the amplified flash image signal through a camera module;
The flashing body which can be attached and detached,
LYSO (Ce) crystals, 2mm in diameter, 1mm in height, disc shaped,
The imaging lens,
It has the same diameter as the scintillator and the optical fiber image guide, and has a cylindrical shape with a diameter of 2 mm and a height of 7 mm,
Optical and gamma image detection method characterized in that the material of the incident window and the output window of the image multiplier made of a bundle of optical fibers.
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---|---|---|---|
KR1020170063464A KR102015428B1 (en) | 2017-05-23 | 2017-05-23 | Apparatus and method for detecting optical and gamma image |
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- 2017-05-23 KR KR1020170063464A patent/KR102015428B1/en active IP Right Grant
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
홍승한 외 8인, ‘Feasibility Study on the Development of a Fiber-optic Gamma Imaging Probe’, Journal of the Korean Physical Society, Vol. 67, No. 1, pp. 175∼179 (2015. 7)* |
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KR20180128220A (en) | 2018-12-03 |
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