KR102204680B1 - System and method for providing endoscope image, and a recording medium having computer readable program for executing the method - Google Patents

System and method for providing endoscope image, and a recording medium having computer readable program for executing the method Download PDF

Info

Publication number
KR102204680B1
KR102204680B1 KR1020180124725A KR20180124725A KR102204680B1 KR 102204680 B1 KR102204680 B1 KR 102204680B1 KR 1020180124725 A KR1020180124725 A KR 1020180124725A KR 20180124725 A KR20180124725 A KR 20180124725A KR 102204680 B1 KR102204680 B1 KR 102204680B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fluorescence
correction factor
light
measured
value
Prior art date
Application number
KR1020180124725A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200043848A (en
Inventor
배수진
이대식
김한석
Original Assignee
한국전기연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전기연구원 filed Critical 한국전기연구원
Priority to KR1020180124725A priority Critical patent/KR102204680B1/en
Priority to PCT/KR2019/008348 priority patent/WO2020080645A1/en
Publication of KR20200043848A publication Critical patent/KR20200043848A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102204680B1 publication Critical patent/KR102204680B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/043Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances for fluorescence imaging

Abstract

내시경 시스템, 내시경 영상 제공 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체가 개시된다. 내시경 시스템은, 제 1 광측정부, 제 2 광측정부, 보정인자 산출부, 및 보정값 산출부를 포함한다. 제 1 광측정부는 여기광이 조사되는 관찰부위에 미리 주입된 형광 표지 물질에 의해 발생하는 유도형광을 측정하고, 제 2 광측정부는 관찰부위에서 발생하는 유도형광과 다른 파장 대역의 광을 측정하고, 보정인자 산출부는 제 2 광측정부에서 측정된 광의 측정값을 이용하여 미리 설정된 보정인자를 산출하며, 보정값 산출부는 산출된 보정인자를 유도형광의 측정값에 적용하여 유도형광의 보정값을 산출한다.Disclosed are an endoscope system, a method for providing an endoscope image, and a recording medium in which a computer-readable program for executing the method is recorded. The endoscope system includes a first optical measuring unit, a second optical measuring unit, a correction factor calculating unit, and a correction value calculating unit. The first optical measurement unit measures the induction fluorescence generated by the fluorescent labeling material previously injected into the observation area to which the excitation light is irradiated, and the second optical measurement unit measures light in a wavelength band different from the induction fluorescence generated at the observation area. , The correction factor calculation unit calculates a preset correction factor using the measured value of the light measured by the second optical measurement unit, and the correction value calculation unit applies the calculated correction factor to the measured value of the induction fluorescence to calculate the correction value of the induced fluorescence. Calculate.

Description

내시경 영상 시스템, 방법, 및 상기 방법을 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록 매체 {SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING ENDOSCOPE IMAGE, AND A RECORDING MEDIUM HAVING COMPUTER READABLE PROGRAM FOR EXECUTING THE METHOD}Endoscopic imaging system, method, and recording medium recording a program for performing the method TECHNICAL FIELD [SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING ENDOSCOPE IMAGE, AND A RECORDING MEDIUM HAVING COMPUTER READABLE PROGRAM FOR EXECUTING THE METHOD}

본 발명은 의료용 내시경에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광역학 진단(photodynamic diagnosis) 또는 광역학 치료(photodynamic therapy)를 위한 내시경 영상을 제공하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a medical endoscope, and more particularly, to a system and method for providing an endoscopic image for photodynamic diagnosis or photodynamic therapy.

종래의 항암화학제는 정상세포와 암세포의 구분 없이 비특이적이므로, 정상세포에 미치는 독성에 따른 부작용의 문제가 있었다. 이에 따라, 최근에는 기존 항암제의 부작용을 극복하기 위한 표적치료(targeted therapy)에 대한 많은 연구가 이루어지고 있으며, 광감각제가 유도형광을 통해 세포 관찰을 위한 바이오이미징 프로브로 많이 이용되고 있다. Since conventional anticancer chemicals are non-specific without distinction between normal cells and cancer cells, there is a problem of side effects due to toxicity to normal cells. Accordingly, in recent years, many studies have been conducted on targeted therapy to overcome the side effects of existing anticancer drugs, and photosensitizers are widely used as bioimaging probes for cell observation through induced fluorescence.

광감각제를 투여한 후 주변 정상조직과는 대조적으로, 종양조직에서 발현되는 광감각제의 유도형광을 통해 암을 가시화 또는 진단할 수 있기 때문이다. 보다 구체적으로, 광감각제는 종양조직에 선택적으로 축적되며, 광감각제가 축적된 부위에서는 유의하게 높은 형광이 발현되며, 형광 영상의 관찰을 통해 광감각제가 체내에서 존재하는 위치와 표적물질에 축적된 농도 등을 파악하여 국부영역에서 암세포를 정확하게 진단할 수 있기 때문이다. 또한, 광감각제는 활성산소를 생성함으로써 암세포를 사멸시키는 광역동 치료에도 이용될 수 있다.This is because cancer can be visualized or diagnosed through the induced fluorescence of the photosensitizer expressed in the tumor tissue, in contrast to the surrounding normal tissues after administration of the photosensitizer. More specifically, the photosensitizer is selectively accumulated in the tumor tissue, and significantly high fluorescence is expressed in the area where the photosensitizer is accumulated, and the photosensitizer is accumulated in the target material and the location in the body through observation of fluorescence images. This is because cancer cells can be accurately diagnosed in local areas by grasping the concentration. In addition, photosensitizers can be used in photodynamic therapy to kill cancer cells by generating active oxygen.

그런데, 흡수 스펙트럼과 형광 스펙트럼이 중첩되는 특성을 갖는 광감각제의 경우 발현된 형광이 재흡수가 일어나 정확한 형광세기 측정에 어려움이 발생한다.However, in the case of a photosensitizer having a characteristic in which the absorption spectrum and the fluorescence spectrum overlap, the expressed fluorescence is reabsorbed, which makes it difficult to accurately measure the fluorescence intensity.

도 1은 광감각제 형광 세기 변화의 예를 도시한 도면이다. 도 1의 광감각제는 포토론(Photolon)으로서, 클로린 유도체인 Chlorin e6(Ce6)에 polyvinylpyrrolidone(PVP)과 중합하여 수용성으로 만든 광감각제인 포토론은 1세대 광과민제와 비교하면 시술시간과 퇴원이 훨씬 빠르고 치료할 수 있는 종양의 깊이도 4배 이상으로 광역학 진단 및 광역학 치료에 효과적이다.1 is a diagram showing an example of a change in fluorescence intensity of a photosensitizer. The photosensitizer of FIG. 1 is Photolon, which is a photosensitizer made water-soluble by polymerizing with polyvinylpyrrolidone (PVP) in Chlorin e6 (Ce6), a chlorin derivative. Compared with the first-generation photosensitizers, the treatment time and discharge This is much faster and more than four times the depth of the curable tumor, making it effective for photodynamic diagnosis and photodynamic therapy.

도 1에 도시된 바와 같이, 포토론은 400nm와 660nm에서 강한 흡수 스펙트럼이, 670nm에서 최대 형광이 관찰된다. 따라서, 포토론은 660nm 피크 부근에서 흡수 스펙트럼과 형광 스펙트럼이 중첩된다. 이로 인해 형광의 재흡수가 일어나 광감각제의 농도에 비례하지 않고 형광 세기의 감소가 발생하기 때문에 형광에 의한 암 가시화 및 진단의 정확성이 떨어지게 된다.As shown in Figure 1, the photoron has a strong absorption spectrum at 400 nm and 660 nm, and maximum fluorescence is observed at 670 nm. Therefore, the absorption spectrum and fluorescence spectrum of the photoron overlap around the 660nm peak. This causes reabsorption of fluorescence, which is not proportional to the concentration of the photosensitizer, and decreases the fluorescence intensity, thereby reducing the accuracy of cancer visualization and diagnosis by fluorescence.

또한, 종양의 병리학적 기질과 광감각제의 pH 의존성 상관관계도 형광 세기에 의한 암진단의 정확성을 떨어뜨리는 요인이 된다. 암세포에서는 포도당 대사가 항진되어 젖산과 수소이온(H+)의 생산량이 증가되고, 이를 세포 밖으로 배출한다. 더욱이 암조직의 미세환경은 혈액과 림프액의 순환이 나쁘기 때문에, 수소이온은 암 주위 조직에서 증가된다. 그 결과 암세포 주위는 pH는 내려가 암조직은 산성화된다. In addition, the correlation between the pathological substrate of the tumor and the pH dependence of the photosensitizer is also a factor that degrades the accuracy of cancer diagnosis by fluorescence intensity. In cancer cells, glucose metabolism is promoted, resulting in increased production of lactic acid and hydrogen ions (H+), which are then discharged out of the cell. Moreover, because the microenvironment of cancer tissues has poor circulation of blood and lymph fluid, hydrogen ions are increased in tissues around the cancer. As a result, the pH around the cancer cells goes down and the cancer tissue becomes acidic.

예를 들어, Chlorin e6의 분자는 수성 매질에서 용해되는 3개의 카르복실기(carboxyl groups)를 함유하고 있다.For example, the molecule of Chlorin e 6 contains three carboxyl groups that dissolve in an aqueous medium.

알칼리성 매질에서 Chlorin은 음이온화되는데, 매질의 pH가 감소하면 카르복실기가 protonation되어 결과적으로 소수성을 나타내기 때문에 용해도가 떨어지고 응집된다. 즉, 포토론은 이러한 pH 의존성으로 인하여 pH가 낮을 때 형광 세기에서 주요한 감소가 발생하고 형광 밴드가 이동되는 성질을 보인다. 따라서, 산성화된 환경하의 암조직은 포토론의 형광 세기를 감소시키는 요인이 된다. Chlorin is anionic in an alkaline medium, but when the pH of the medium decreases, the carboxyl groups are protonated, resulting in hydrophobicity, resulting in poor solubility and aggregation. That is, due to this pH dependence, the photoron exhibits a property that a major decrease in fluorescence intensity occurs and the fluorescence band is shifted when the pH is low. Therefore, cancer tissue in an acidified environment becomes a factor that decreases the fluorescence intensity of the photoron.

이와 같이, 광감각제의 흡수 스펙트럼 및 형광 방출 스펙트럼이 중첩되어 방출형광이 재흡수되거나, 종양 미세환경의 변화에 광감각제 형광 세기가 의존적이어서 형광 세기의 변화가 일어나는 경우, 보다 정확한 암진단을 위해 이를 보정하는 방법이 필요하다. In this way, when the absorption spectrum of the photosensitizer and the fluorescence emission spectrum of the photosensitizer are overlapped and the emitted fluorescence is reabsorbed, or if the fluorescence intensity of the photosensitizer is dependent on the change in the tumor microenvironment, a change in the fluorescence intensity occurs, more accurate cancer diagnosis is provided For this, we need a way to correct it.

KRKR 100896864100896864 B1B1

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 광감각제의 흡수 스펙트럼 및 형광 방출 스펙트럼이 중첩되어 방출 형광의 재흡수가 일어나거나, 종양 미세환경의 변화에 광감각제 형광 세기가 의존적인 경우 발생할 수 있는 의도치 않은 형광 세기의 변화에도 보다 정확한 진단 영상을 제공할 수 있는 내시경 영상 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the above-described conventional problem, and the absorption spectrum and the fluorescence emission spectrum of the photosensitizer are overlapped to cause reabsorption of the emitted fluorescence, or the fluorescence intensity of the photosensitizer is increased due to changes in the tumor microenvironment. An object of the present invention is to provide an endoscopic imaging system and method capable of providing a more accurate diagnostic image even with an unintended change in fluorescence intensity that may occur in a dependent case.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 내시경 영상 시스템은, 제 1 광측정부, 제 2 광측정부, 보정인자 산출부, 및 보정값 산출부를 포함한다. 제 1 광측정부는 여기광이 조사되는 관찰부위에 미리 주입된 형광 표지 물질(광감각제)에 의해 발생하는 유도형광을 측정하고, 제 2 광측정부는 형광 표지 물질을 여기시키는 여기광에 의해 관찰부위에서 발생하는 고유형광을 측정하며 형광 표지 물질의 유도 형광과는 다른 파장 대역을 가진다. 보정인자 산출부는 제 2 광측정부에서 측정된 광의 측정값을 이용하여 보정인자를 산출하며, 보정값 산출부는 산출된 보정인자를 유도형광의 측정값에 적용하여 유도형광의 보정값을 산출한다.In order to achieve the above object, the endoscope imaging system according to the present invention includes a first optical measurement unit, a second optical measurement unit, a correction factor calculation unit, and a correction value calculation unit. The first optical measuring unit measures the induced fluorescence generated by a fluorescent label (photosensitizer) previously injected into the observation area to which the excitation light is irradiated, and the second optical measuring unit observes by excitation light that excites the fluorescent label. Intrinsic fluorescence generated at the site is measured and has a wavelength band different from the induced fluorescence of the fluorescent labeling material. The correction factor calculation unit calculates a correction factor using the measured value of the light measured by the second optical measurement unit, and the correction value calculation unit calculates a correction value of the induced fluorescence by applying the calculated correction factor to the measured value of the induced fluorescence.

이와 같은 구성에 의하면, 형광 표지 물질에 의해 내시경의 관찰부위에서 발생하는 유도형광의 측정값뿐만 아니라 형광 표지 물질과는 독립적인 정보를 갖는 관찰부위의 생체 정보를 포함하고 있는 고유형광을 이용하여 유도형광 세기의 측정값을 보정하여 형광 영상을 도출함으로써 왜곡된 의도치 않은 유도형광 세기 변화에 대응하여 보다 정확한 진단 영상을 제공할 수 있게 된다.According to this configuration, induction using intrinsic fluorescence including biometric information of the observation site having information independent of the fluorescent labeling material as well as the measured value of the induced fluorescence generated at the observation site of the endoscope by the fluorescent labeling material By correcting the measured value of the fluorescence intensity to derive a fluorescence image, it is possible to provide a more accurate diagnostic image in response to a distorted and unintended change in the induced fluorescence intensity.

이때, 제 2 광측정부는 제 1 광측정부의 측정 대상과는 독립적인 생리 특성을 갖는 관찰부위의 내인성 형광물질에 의해 발생하는 고유형광을 측정하고, 보정인자 산출부는 관찰부위 중 병변조직과 정상조직에서 각각 측정된 고유형광의 측정값을 이용하여 병변조직의 이상 정도를 대변하는 보정인자를 산출할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 형광 표지 물질의 흡수 스펙트럼 및 형광 방출 스펙트럼이 중첩되어 방출된 형광의 재흡수가 일어나거나, 병변조직에서의 미세환경 변화에 형광 표지 물질의 형광 세기가 의존적이어서 발생되는 의도치 않은 유도형광 세기의 변화에도 보다 정확한 진단 영상을 제공할 수 있게 된다.At this time, the second optical measurement unit measures the intrinsic fluorescence generated by the endogenous fluorescent material at the observation site having physiological characteristics independent from the measurement object of the first optical measurement unit, and the correction factor calculation unit measures the lesion tissue and the normal tissue of the observation area. A correction factor representing the degree of abnormality in the lesion tissue can be calculated by using the measurement values of each of the intrinsic fluorescence measured at. According to this configuration, the absorption spectrum of the fluorescent labeling material and the fluorescence emission spectrum of the fluorescent labeling material are overlapped to cause reabsorption of the emitted fluorescence, or the intended value generated because the fluorescence intensity of the fluorescent labeling material is dependent on changes in the microenvironment in the lesion tissue. It is possible to provide a more accurate diagnostic image even when the inductive fluorescence intensity changes.

이때, 형광 표지 물질은 광감각제일 수 있으며, 특히, 포토론일 수 있다. At this time, the fluorescent labeling material may be a photosensitizer, and in particular, may be a photoron.

이 경우, 고유형광은 녹색 파장 영역의 형광이고, 유도형광은 적색 파장 영역의 형광일 수 있다.In this case, intrinsic fluorescence may be fluorescence in a green wavelength region, and inductive fluorescence may be fluorescence in a red wavelength region.

또한, 보정인자는 유도형광과 독립적인 생리 특성을 갖는 고유형광 정보를 통해 다음과 같은

Figure 112018103021088-pat00001
수학식에 의해 산출되어, 유도형광의 보정값
Figure 112018103021088-pat00002
산출에 이용된다. Gtumor는 병변조직에서의 녹색 파장 영역에서의 고유형광 세기이고, Gnormal은 정상조직에서의 녹색 파장 영역에서의 고유형광의 세기이며, R은 유도형광의 측정값일 수 있다.In addition, the correction factor is as follows through intrinsic fluorescence information having physiological characteristics independent of induced fluorescence.
Figure 112018103021088-pat00001
Computed by the equation, the correction value of the induced fluorescence
Figure 112018103021088-pat00002
It is used for calculation. G tumor is the intrinsic fluorescence intensity in the green wavelength region in the lesion tissue, G normal is the intrinsic fluorescence intensity in the green wavelength region in the normal tissue, and R may be a measured value of induced fluorescence.

또한, 형광 표지 물질이 근적외선 형광을 갖는 인도시아닌 그린일 수 있다. 이때, 제 2 광측정부는 관찰부위에서 발생하는 가시광선 파장 영역을 관찰하고 인도시아닌 그린의 염료 색을 측정하며, 보정인자 산출부는 가시광선의 측정값으로부터 염료색에 대응하는 인도시아닌 그린 염료 농도를 이용하여 염료 농도 함수로서의 인도시아닌 그린 형광 세기 보정인자를 산출할 수 있다.In addition, the fluorescent labeling material may be indocyanine green having near-infrared fluorescence. At this time, the second optical measuring unit observes the wavelength range of visible light generated from the observation area and measures the dye color of indocyanine green, and the correction factor calculator calculates the concentration of indocyanine green dye corresponding to the dye color from the measured value of visible light. Indocyanine green fluorescence intensity correction factor as a function of dye concentration can be calculated using.

또한, 유도형광의 보정값은

Figure 112018103021088-pat00003
의 수학식에 의해 산출되고, IICG는 측정된 유도형광의 세기이고, Kcolor는 염료 농도 함수로서의 인도시아닌 그린 형광 세기 보정인자일 수 있다.In addition, the correction value of the induced fluorescence is
Figure 112018103021088-pat00003
It is calculated by the equation of, I ICG is the measured intensity of induced fluorescence, and K color may be an indocyanine green fluorescence intensity correction factor as a function of dye concentration.

아울러, 상기 시스템을 방법의 형태로 구현한 발명과 상기 방법을 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록 매체가 함께 개시된다.In addition, an invention in which the system is implemented in the form of a method and a recording medium recording a program for performing the method are disclosed together.

본 발명에 의하면, 형광 표지 물질에 의해 내시경의 관찰부위에서 발생하는 유도형광의 측정값이 의도치 않게 왜곡되는 경우, 측정 대상과는 독립적인 생리 특성을 갖는 다른 파장에서 측정되는 광으로부터의 정보를 이용하여 왜곡된 측정값을 보정함으로써, 보다 정확한 진단 영상을 제공할 수 있게 된다.According to the present invention, when the measured value of the induced fluorescence generated at the observation site of the endoscope is unintentionally distorted by the fluorescent labeling material, information from the light measured at a different wavelength having a physiological characteristic independent from the measurement object is By correcting the distorted measurement value by using, it is possible to provide a more accurate diagnostic image.

특히, 형광 표지 물질의 흡수 스펙트럼 및 형광 방출 스펙트럼이 중첩되어 방출 형광이 재흡수되거나 병변조직에서의 미세환경 변화에 형광 표지 물질의 형광 세기가 의존적이어서 발생할 수 있는 형광 표지 물질의 유도형광 세기 변화에도 보다 정확한 진단 영상을 제공할 수 있게 된다.In particular, the absorption spectrum of the fluorescent labeling material and the fluorescence emission spectrum of the fluorescent labeling material are overlapped, so that the emitted fluorescence is reabsorbed, or the induced fluorescence intensity change of the fluorescent labeling material that may occur because the fluorescence intensity of the fluorescent labeling material is dependent on the microenvironment change in the lesion tissue. It is possible to provide a more accurate diagnostic image.

도 1은 광감각제 포토론의 흡수스펙트럼과 형광스펙트럼을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 영상 시스템의 개략적인 블록도.
도 3은 도 1의 내시경 영상 시스템의 사용 상태의 예를 도시하기 위한 도면.
도 4는 도 3의 다이크로익 미러에 의해 선택되는 UV LED와 White LED에서 발생된 광의 파장을 도시한 도면.
도 5는 도 3의 차폐필터에 의해 선택되는 카메라 응답을 위한 광의 파장을 도시한 도면.
도 6은 여기광원에 의해 정상조직과 종양조직에서 각각 발생하는 유도형광과 고유형광의 형태를 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 인도시아닌 그린의 흡수와 형광 스펙트럼을 도시한 도면.
1 is a view showing an absorption spectrum and a fluorescence spectrum of a photo-sensitizer photoron.
2 is a schematic block diagram of an endoscopic imaging system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an example of a state of use of the endoscope imaging system of FIG. 1;
FIG. 4 is a view showing wavelengths of light generated from a UV LED and a white LED selected by the dichroic mirror of FIG. 3.
5 is a view showing a wavelength of light for a camera response selected by the shielding filter of FIG. 3;
6 is a diagram schematically showing the shapes of induced fluorescence and intrinsic fluorescence generated in normal tissues and tumor tissues, respectively, by an excitation light source.
7 is a diagram showing the absorption and fluorescence spectrum of indocyanine green.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 영상 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 2에서, 내시경 영상 시스템(100)은, 제 1 광측정부(110), 제 2 광측정부(120), 보정인자 산출부(130), 및 보정값 산출부(140)를 포함한다. 2 is a schematic block diagram of an endoscopic imaging system according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, the endoscope imaging system 100 includes a first optical measurement unit 110, a second optical measurement unit 120, a correction factor calculation unit 130, and a correction value calculation unit 140.

형광 모드에서, 제 1 광측정부(110)는 여기광이 조사되는 관찰부위에서 광감각제에 의해 발생하는 유도형광을 측정하고, 제 2 광측정부(120)는 여기광이 조사되는 고유형광을 측정한다.In the fluorescence mode, the first light measuring unit 110 measures the induced fluorescence generated by the photosensitizer at the observation area irradiated with the excitation light, and the second light measuring unit 120 measures intrinsic fluorescence to which the excitation light is irradiated. Measure

보정인자 산출부(130)는 제 2 광측정부에서 측정된 종양조직과 정상조직에서 측정된 고유형광의 측정값을 이용하여 종양조직의 이상 정도를 대변하는 보정인자를 산출하며, 보정값 산출부(140)는 산출된 보정인자를 유도형광의 측정값에 적용하여 유도형광의 보정값을 산출한다.The correction factor calculation unit 130 calculates a correction factor representing the degree of abnormality of the tumor tissue by using the measurement values of the intrinsic fluorescence measured in the tumor tissue and the normal tissue measured by the second optical measurement unit, and the correction value calculation unit Step 140 calculates a correction value of the induced fluorescence by applying the calculated correction factor to the measured value of the induced fluorescence.

제 2 광측정부에서 측정되어 보정인자를 산출하는데 사용되는 고유형광은 광감각제를 여기하는 여기광에 의해서 여기되며, 이는 제 1 광측정부에서 측정하는 광감각제의 유도형광의 파장 영역과는 구분되는 형광 파장 대역을 갖는 내인성 형광물질에서 발생되는 것을 특징으로 한다. 또한 이 내인성 형광물질은 조직의 대사상태, 미세환경 등의 변화 등으로 인하여 종양조직에서 정상조직과는 구분되는 고유형광 변화를 보이며, 광감각제와는 독립적인 형광 정보를 갖는 것을 특징으로 한다. The intrinsic fluorescence measured in the second optical measuring unit and used to calculate the correction factor is excited by the excitation light that excites the optical sensitizer, which corresponds to the wavelength range of the induced fluorescence of the optical sensitizer measured by the first optical measuring unit. Is characterized in that it is generated from an endogenous fluorescent material having a distinct fluorescence wavelength band. In addition, this endogenous fluorescent substance is characterized by exhibiting intrinsic fluorescence changes distinguished from normal tissues in tumor tissues due to changes in the metabolic state of tissues, microenvironments, etc., and having fluorescence information independent of photosensitizers.

이와 같은 구성에 의하면, 형광 표지 물질에 의해 내시경의 관찰부위에서 발생하는 유도형광이 형광 표지 물질의 특성에 의해 의도치 않은 형광 세기의 왜곡이 발생하더라도, 종양조직의 이상 정도에 대한 정보를 포함하면서 형과 표지 물질에 의한 형광과는 다른 파장에서 측정되는 고유형광으로부터의 정보를 이용하여 왜곡정도를 보완하고 보정함으로써, 보다 정확한 진단 영상을 제공할 수 있게 된다.According to this configuration, even if the induced fluorescence generated at the observation site of the endoscope by the fluorescent labeling material causes unintended distortion of the fluorescence intensity due to the characteristics of the fluorescent labeling material, it contains information on the degree of abnormality of the tumor tissue. By using information from intrinsic fluorescence measured at a wavelength different from fluorescence by the type and labeling material, the degree of distortion is compensated and corrected, thereby providing a more accurate diagnostic image.

도 3은 도 2의 내시경 영상 시스템의 사용 상태를 도시하기 위한 도면이다. 도 3에서 내시경 영상 시스템(100)은 내시경의 검출부(200)와 영상 처리부(300) 사이에 위치하여 영상 데이터를 전달하며, 모드 제어 드라이버(400)에 의해 백색광 모드와 형광 모드가 전환되도록 구현된 예가 도시되어 있다.3 is a diagram illustrating a state of use of the endoscope imaging system of FIG. 2. 3, the endoscope imaging system 100 is located between the detection unit 200 of the endoscope and the image processing unit 300 to transmit image data, and is implemented so that the white light mode and the fluorescence mode are switched by the mode control driver 400. An example is shown.

광원부(500)는 White LED(510)와 UV LED(520)를 포함하며, 다이크로익 미러(530)에 의해 UV LED(520)와 White LED(510)를 선택적으로 투과 반사한다. 형광 모드에서는 UV LED(520), 백색광 모드에서는 White LED(일반적인 White LED는 420nm ~ 720nm 의 파장 범위; 510)의 광이 각각 사용되도록 구현되어 있다. The light source unit 500 includes a white LED 510 and a UV LED 520, and selectively transmits and reflects the UV LED 520 and the white LED 510 by the dichroic mirror 530. In the fluorescence mode, the UV LED 520 and the white LED in the white light mode (a typical white LED has a wavelength range of 420 nm to 720 nm; 510) are respectively used.

도 4는 도 3의 다이크로익 미러에 의해 선택되는 UV LED와 White LED에서 발생된 광의 파장을 도시한 도면이고, 도 5는 도 3의 차폐필터에 의해 선택되는 카메라 응답을 위한 광의 파장을 도시한 도면이다.FIG. 4 is a diagram showing the wavelengths of light generated from the UV LED and the white LED selected by the dichroic mirror of FIG. 3, and FIG. 5 shows the wavelength of light for the camera response selected by the shielding filter of FIG. 3 It is a drawing.

검출부(200)는 하나 이상의 CCD/CMOS 이미지 센서로 구성된 카메라(210)를 포함하며, R, G, B 파장 범위 구획된 베이어 필터(bayer filter)를 포함하는 단일 카메라나 복수의 이미지 센서로 구성된 카메라를 통해 R과 G, B를 각각 검출하도록 구현될 수 있다.The detection unit 200 includes a camera 210 composed of one or more CCD/CMOS image sensors, and includes a single camera including a Bayer filter divided into R, G, and B wavelength ranges, or a camera composed of a plurality of image sensors. It can be implemented to detect R, G, and B, respectively.

차폐필터(220)는 UV LED에 의한 여기광(λex=400nm)은 차폐하지만, 일반적인 백색 LED의 파장 범위인 420nm ~ 720nm를 투과하도록 구성된다. 따라서, 백색광 모드나 형광 모드에서 차폐필터(220)의 조정없이 동일한 차폐필터(220)를 사용할 수 있다는 특징을 갖는다. 차폐필터(220)는 bandpass filter 또는 longpass filter로 구성될 수 있다.The shielding filter 220 shields the excitation light (λex=400nm) by the UV LED, but is configured to transmit the wavelength range of 420nm to 720nm of a general white LED. Accordingly, the same shielding filter 220 can be used without adjusting the shielding filter 220 in a white light mode or a fluorescence mode. The shielding filter 220 may be composed of a bandpass filter or a longpass filter.

카메라(210)에서는, 백색광모드에서는 White LED 파장을 모두 검출하고, 형광모드에서는 형광 파장 영역이 구분되는 내인성 형광물질에 의한 고유형광과 포토론에 의한 유도형광을 동시에 분리 검출한다. 단일 카메라로 구성된 예에서는, B, G 채널이 제 2 광측정부(120)로, R 채널은 제 1 광측정부(110)로 정의하여 구현될 수 있다. 이때, 제 1 광측정부(110)에서 측정하는 형광 표지 물질은 광감각제일 수 있으며, 특히, 포토론일 수 있다.In the camera 210, in the white light mode, all the wavelengths of the white LED are detected, and in the fluorescence mode, the intrinsic fluorescence by the endogenous fluorescent material in which the fluorescence wavelength region is divided and the induced fluorescence by the photoron are simultaneously separated and detected. In an example configured with a single camera, channels B and G may be defined as the second light measuring unit 120 and channel R may be defined as the first light measuring unit 110. In this case, the fluorescent labeling material measured by the first light measuring unit 110 may be a photosensitizer, and in particular, may be a photoron.

조직 내부물질에서 기원한 조직의 고유형광(autofluorescence)을 발하는 내인성 형광물질(endogenous fluorophores)로는 결합조직(collagen, elastin)이나 조효소 연관 세포대사물(NADH, FAD, FMN), 아미노산(tryptophan, tyrosine, phenylalanine), heme 합성산물(porphyrins), 지방색소물질(lipofuscin, ceroids) 등이 있다.Endogenous fluorophores that emit autofluorescence of tissues originating from internal materials include connective tissues (collagen, elastin), coenzyme-related cell metabolites (NADH, FAD, FMN), amino acids (tryptophan, tyrosine, etc.). phenylalanine), heme synthetic products (porphyrins), and fatty pigments (lipofuscin, ceroids).

이때, 제 2 광측정부(120)에서 측정하는 주요 내인성 형광물질(endogenous fluorophores)의 예로는 광감각제 포토론의 여기 파장(λex=400nm)에 의해 여기되며 525nm에서 최대 형광 피크를 갖는 조효소 연관 세포대사물인 Flavin이 있다. At this time, an example of the main endogenous fluorophores measured by the second optical measuring unit 120 is excited by the excitation wavelength (λex=400nm) of the photosensitizer photoron, and is associated with a coenzyme having a maximum fluorescence peak at 525nm. There is Flavin, a cell metabolite.

이 경우, 보정인자 산출부(130)는 관찰부위 중 병변조직과 정상조직에서 각각 측정된 고유형광의 측정값을 이용하여 보정인자를 산출할 수 있다.In this case, the correction factor calculation unit 130 may calculate a correction factor by using the measurement values of intrinsic fluorescence measured in the lesion tissue and the normal tissue, respectively, among the observation sites.

조직들은 점막, 점막하층, 근육층 등 깊이에 따라 다른 농도의 몇 가지 fluorophores 들로 구성되어 있는데, 고유형광의 강도는 정상조직과 종양조직에서 차이를 보인다. Tissues are composed of several fluorophores of different concentrations depending on the depth such as mucous membrane, submucosa, and muscle layer, and the intensity of intrinsic fluorescence differs between normal and tumor tissues.

고유형광은 점막하 간질(submucosal stroma)에 의해 강하게 생성되지만, 상피(epithelium), 점막(mucosa) 및 암 조직(cancerous tissue)은 거의 형광을 방출하지 않기 때문이다.This is because intrinsic fluorescence is strongly produced by the submucosal stroma, but the epithelium, mucosa, and cancerous tissue hardly emit fluorescence.

또한, 종양조직의 경우 조직의 대사상태, 미세환경 등의 변화에 의해 내부 형광 변화가 발생하는데, 점막두께의 변화나 혈중농도의 변화 등에 의해 내부 형광 변화가 발생하는 것이다. In addition, in the case of tumor tissues, internal fluorescence changes occur due to changes in the metabolic state of the tissue, microenvironment, etc., but internal fluorescence changes occur due to changes in mucosal thickness or changes in blood concentration.

보다 구체적으로, 종양의 경우, 점막하 결합조직을 덮고 있는 점막이 두꺼워져 종양조직의 형광을 감소시키는 마스크효과(masking effect) 나타나거나, 비정상 상피세포가 정상상피세포보다 더 두꺼워져 상당한 양으로 형광물질을 자극하는 빛을 흡수하거나 차단하거나, Nuclear size, cellular density, 또는 암세포 분포의 증가로 인한 Light scattering process에서의 변화 즉 형광물질의 농도나 분포의 변화가 발생한다.More specifically, in the case of tumors, the mucous membrane covering the submucosal connective tissue is thickened, resulting in a masking effect that reduces the fluorescence of the tumor tissue, or abnormal epithelial cells are thicker than normal epithelial cells, resulting in significant amounts of fluorescent substances. A change in the light scattering process, that is, a change in the concentration or distribution of a fluorescent substance, occurs due to absorption or blocking of light that stimulates the light, or an increase in nuclear size, cellular density, or cancer cell distribution.

대부분의 내인성 형광물질은 콜라겐 및 엘라스틴과 같은 조직 매트릭스와 관련되거나 세포 대사 과정에 관여하는데, 전암 또는 종양조직에서 세포 외 기질의 함량이 감소하므로 고유형광 세기의 감소가 발생한다. Most endogenous fluorescent substances are associated with tissue matrices such as collagen and elastin or involved in cellular metabolic processes, and since the content of extracellular matrix in precancerous or tumor tissues decreases, intrinsic fluorescence intensity decreases.

또한, 병변 조직에서 혈류량에 따라 형광의 차이를 보일 수도 있다. 형광 재발산 없이 빛을 흡수하는 헤모글로빈 등과 같은 chromophore 내부물질을 포함하고 있으므로 형광 세기가 감소한다. In addition, a difference in fluorescence may be shown according to the amount of blood flow in the lesion tissue. Since it contains chromophore internal substances such as hemoglobin that absorb light without re-emission of fluorescence, the fluorescence intensity decreases.

이에 따라, 관찰부위에 여기광(λex=400nm)을 조사하면, 정상조직에서는 종양조직보다 더 큰 세기의 내인성 형광물질의 Green 파장 영역의 고유형광이 관찰된다. 또한, 종양조직에서는 정상조직보다 감소된 내인성 형광물질에 의한 Green 파장 영역의 고유형광과 정상조직보다 더 큰 세기의 광감각제 포토론에 의한 Red 파장의 유도형광이 관찰된다. 도 6은 여기광원에 의해 정상조직과 종양조직에서 각각 발생하는 유도형광과 고유형광의 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.Accordingly, when excitation light (λex=400nm) is irradiated to the observation site, intrinsic fluorescence in the Green wavelength region of the endogenous fluorescent material having a greater intensity than the tumor tissue is observed in the normal tissue. In addition, in tumor tissues, intrinsic fluorescence in the Green wavelength region due to the reduced endogenous fluorescent material than in the normal tissue and induction fluorescence in the red wavelength due to the photosensitizer photoron having a greater intensity than the normal tissue are observed. 6 is a diagram schematically showing the shapes of induced fluorescence and intrinsic fluorescence generated in normal tissues and tumor tissues, respectively, by an excitation light source.

따라서, 포토론 유도형광은 포토론 자체 또는 생체 조직 환경 조건에 따라 형광세기 약화가 발생하므로 이를 보완하기 위하여 생체 조직 환경 조건의 변화에도 포토론과는 독립적이면서 독자적인 생체정보를 제공할 수 있는 내인성 형광물질을 보정인자로 사용하여 포토론 유도형광의 세기를 보정할 수 있다.Therefore, since photoron-induced fluorescence weakens the fluorescence intensity according to the environmental conditions of the photoron itself or the living tissue, in order to compensate for this, endogenous fluorescence that is independent of the photoron and can provide independent biometric information even with changes in the environmental conditions of the living tissue. The intensity of photoron-induced fluorescence can be corrected by using the material as a correction factor.

보다 구체적으로, R 채널에서 신호가 검출되는 영역을 포토론이 선택적으로 축적됨에 따라 유도형광이 발생되는 종양조직으로 구분하고, 그 외 영역을 정상조직으로 구분한다. More specifically, the region in which the signal is detected in the R channel is classified as a tumor tissue in which induced fluorescence is generated as photorons are selectively accumulated, and the other regions are classified as normal tissues.

종양조직으로 구분된 영역에서 검출된 내인성 형광물질의 고유형광에 의한 G 채널 신호를 Gtumor라 하고, 정상조직으로 구분된 영역에서 검출된 내인성 형광물질의 고유형광에 의한 G 채널 신호를 Gnormal라 할 때, G 채널에서의 정상 대 종양 ratio or coefficient를 다음과 같이 산출할 수 있다.The G-channel signal by intrinsic fluorescence of the endogenous fluorescent material detected in the area divided into tumor tissue is called G tumor , and the G-channel signal by intrinsic fluorescence of the endogenous fluorescent material detected in the area divided into the normal tissue is G normal . When doing so, the normal to tumor ratio or coefficient in the G channel can be calculated as follows.

Figure 112018103021088-pat00004
Figure 112018103021088-pat00004

종양에 축적된 포토론 농도가 높을수록 유도형광의 재흡수가 더 많이 발생하고, 암의 산성화가 더 심할수록 포토론 유도형광의 세기는 의존적으로 감소되므로, 포토론의 유도형광과는 독립적으로 암 판별요소가 되는 G 채널에서의 정상조직 대 종양조직 ratio인 KG를 이용하여 다음과 같이 유도형광 세기의 보정에 적용한다. The higher the concentration of photoron accumulated in the tumor, the more reabsorption of the induced fluorescence occurs, and the more severe the acidification of the cancer, the dependently decreases the intensity of the photon-induced fluorescence. Using K G, which is the ratio of normal tissue to tumor tissue in the G channel, which is a discriminant factor, it is applied to the correction of the induced fluorescence intensity as follows.

Figure 112018103021088-pat00005
Figure 112018103021088-pat00005

또한, 제 2 광측정부(120)는 관찰부위에서 발생하는 가시광선을 측정하고, 보정인자 산출부(130)는 염료 농도에 대응되는 염료 색깔인 가시광선의 측정값으로부터 미리 설정된 파장 대역의 색농도를 이용하여 보정인자를 산출할 수도 있다. 이때, 근적외선 형광 표지 물질은 인도시아닌 그린일 수 있다.In addition, the second optical measuring unit 120 measures visible light generated in the observation area, and the correction factor calculating unit 130 measures the color density in a preset wavelength band from the measured value of visible light, which is a dye color corresponding to the dye concentration. The correction factor can also be calculated using. In this case, the near-infrared fluorescent labeling material may be indocyanine green.

보다 구체적으로, 염증 반응, 종양 및 혈관 신생 (혈관 신생) 검출, 혈류 분석 등에 임상적으로 활발히 활용되고 있는 근적외선 형광 표지 물질인 인도시아닌 그린(Indocyanine Green)은 805nm 최대가 되는 흡수 스펙트럼을, 더 긴 파장인 800~870nm의 근적외선 영역의 형광 특성을 가진다. 도 7은 인도시아닌 그린의 흡수와 형광 스펙트럼을 도시한 도면이다.More specifically, Indocyanine Green, a near-infrared fluorescent labeling substance that is actively used clinically for inflammatory response, detection of tumor and angiogenesis (angiogenesis), blood flow analysis, etc., has an absorption spectrum that reaches 805 nm maximum. It has fluorescence characteristics in the near-infrared region of 800 to 870 nm, which is a long wavelength. 7 is a diagram showing the absorption and fluorescence spectrum of indocyanine green.

근적외선 파장은 조직 투과력이 우수하고, 생체 시료에 거의 영향을 주지 않아 우수한 신호 대 잡음비(signal to noise ratio)를 가지기 때문에 표적 부위의 형광 이미징에 매우 유용하다. 하지만, 일부 형광스펙트럼 영역이 흡수 스펙트럼 영역과 중첩되어, 염료의 농도가 너무 높으면 오히려 형광을 재흡수하여 형광세기가 감소하여 형광 영상 관찰의 정확도를 저하시키는 문제가 발생한다. 그런데, 인도시아닌 그린은 농도가 높을수록 더 짙은 암녹색을 띠기 때문에, 염료 농도의 함수로서 인도시안닌 그린의 흡수 및 형광 스펙트럼 사이의 중첩에 따른 인도시아닌 그린의 형광 응답을 근사화할 수 있기 때문에, 인도시아닌 그린의 유도형광 뿐만 아니라 관찰되는 인도시아닌 그린의 색을 함께 측정하여 염료 농도 의존적인 형광 세기 감소의 영향을 아래와 같이 보정할 수 있다. The near-infrared wavelength is very useful for fluorescence imaging of a target site because it has excellent tissue permeability and has an excellent signal to noise ratio since it hardly affects biological samples. However, some fluorescence spectral regions overlap with the absorption spectral region, and if the concentration of the dye is too high, the fluorescence is absorbed again and the fluorescence intensity decreases, thereby reducing the accuracy of fluorescence image observation. However, since indocyanine green has a darker green color at higher concentrations, it is possible to approximate the fluorescence response of indocyanine green due to the overlap between the absorption and fluorescence spectra of indocyanine green as a function of dye concentration. , By measuring the color of the observed indocyanine green as well as the induced fluorescence of indocyanine green, the effect of the dye concentration-dependent fluorescence intensity reduction can be corrected as follows.

Figure 112018103021088-pat00006
Figure 112018103021088-pat00006

이때, IICG는 측정된 유도형광의 세기이고, Kcolor는 측정된 인도시아닌 그린의 염료 색에 대응되는 염료 농도에서의 형광 세기 보정인자이다.At this time, I ICG is the measured intensity of induced fluorescence, and K color is a fluorescence intensity correction factor at the dye concentration corresponding to the measured dye color of indocyanine green.

정리하자면, 본 발명은 광감각제(photosensitizer)의 유도형광(induced fluorescence)과 조직의 내인성 형광물질(endogenous fluorophore)에서 발생하는 고유형광(autofluorescence) 등의 특성을 이용하여 암 진단의 정확성을 향상시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.In summary, the present invention improves the accuracy of cancer diagnosis by using characteristics such as induced fluorescence of a photosensitizer and autofluorescence generated from endogenous fluorophore of tissue. It relates to a system and method for.

통상적인 일반 백색광 내시경 관찰에서는 초기암 또는 전암 병변을 구분하기 어렵다. 이에 대해, 종래에는 여기광의 반사광을 광학적 또는 전자적 제어함으로써 관찰부위에 대한 배경영상을 구성하고, 형광으로는 병변을 구분하는 방법 등이 시도되어 왔다. It is difficult to distinguish early cancer or precancerous lesions in normal white light endoscopy observation. On the other hand, conventionally, a method of constructing a background image for an observation site by optically or electronically controlling the reflected light of excitation light, and distinguishing a lesion by fluorescence has been attempted.

본 발명에서는, 광감각제 흡수 스펙트럼과 형광 스펙트럼의 중첩에 의해 형광의 재흡수가 일어나 형광 세기의 변화가 발생하거나, 종양 조직의 병리학적 성질 변화에 의한 광감각제 형광 세기의 변화가 발생하는 경우에도, 전암 또는 종양조직의 고유형광 특성을 이용하여 원치않는 광감각제 유도형광 세기 변화를 보정하여 진단의 정확도를 높인다. In the present invention, a change in fluorescence intensity occurs due to reabsorption of fluorescence due to overlapping of a photosensitizer absorption spectrum and a fluorescence spectrum, or when a change in the fluorescence intensity of a photosensitizer occurs due to a change in pathological properties of a tumor tissue Edo, by using the intrinsic fluorescence properties of precancerous or tumor tissues to correct unwanted changes in the intensity of photosensitizing agent-induced fluorescence to increase the accuracy of diagnosis.

이를 위해, 광감각제 투여 후, 광감각제가 암 조직에 선택적으로 축적되면, (복강경을 통해) 관찰부위에 여기광(λex=400nm)을 조사한다. 여기광(λex=400nm)은 광감각제를 여기시키기도 하지만, 생체조직내 내인성 형광물질도 여기시키기 때문에, 정상조직에서 내인성 형광물질에 의한 고유형광이 관찰부위 배경영상으로 사용될 수 있다.To this end, after administration of the photosensitizer, when the photosensitizer is selectively accumulated in cancer tissues, excitation light (λex=400nm) is irradiated to the observation site (through a laparoscope). The excitation light (λex=400nm) excites the photosensitizer, but also excites the endogenous fluorescent substance in the living tissue, so intrinsic fluorescence by the endogenous fluorescent substance in the normal tissue can be used as a background image of the observation site.

또한, 암조직에서 감소되는 특성을 갖는 내인성 형광물질에 의한 고유형광 G 채널을 이용하여, 광감각제 형광의 재흡수 및/또는 pH 등 병리학적 성질에 의해, 광감각제 농도와 달리 감소되는 유도형광 세기를 보정한다. 보정된 R’, G, B 채널 신호값을 이용하여 종양 영역의 영상으로 사용한다. In addition, by using an intrinsic fluorescence G channel by an endogenous fluorescent substance having a characteristic that decreases in cancer tissue, the induction of a decrease in the concentration of the photosensitizer due to pathological properties such as reabsorption and/or pH of the photosensitizer fluorescence. Correct the fluorescence intensity. The corrected R', G, B channel signal values are used as an image of the tumor area.

본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야할 것이다.Although the present invention has been described by some preferred embodiments, the scope of the present invention should not be limited thereto, and modifications or improvements of the above embodiments supported by the claims should also be reached.

100: 내시경 영상 시스템
110: 제 1 광측정부
120: 제 2 광측정부
130: 보정인자 산출부
140: 보정값 산출부
200: 검출부
210: 카메라
220: 차폐필터
300: 영상 처리부
400: 모드 제어 드라이버
500: 광원부
510: White LED
520: UV LED
530: 다이크로익 미러
100: endoscopic imaging system
110: first optical measuring unit
120: second optical measuring unit
130: correction factor calculation unit
140: correction value calculation unit
200: detection unit
210: camera
220: shielding filter
300: image processing unit
400: mode control driver
500: light source
510: White LED
520: UV LED
530: dichroic mirror

Claims (19)

여기광이 조사되는 관찰부위에 미리 주입된 형광 표지 물질에 의해 발생하는 유도형광을 측정하는 제 1 광측정부;
상기 관찰부위에서 상기 유도형광과 다른 파장 대역의 광을 측정하는 제 2 광측정부;
상기 제 2 광측정부에서 측정된 광의 측정값을 이용하여 보정인자를 산출하는 보정인자 산출부; 및
상기 보정인자를 상기 유도형광의 측정값에 적용하여 상기 유도형광의 보정값을 산출하는 보정값 산출부를 포함하는 내시경 영상 시스템으로서,
상기 보정인자 산출부는 상기 관찰부위 중 병변조직과 정상조직에서 각각 측정된 고유형광의 측정값을 이용하여 상기 보정인자를 산출하는 것을 특징으로 하는 내시경 영상 시스템.
A first light measuring unit for measuring induced fluorescence generated by a fluorescent labeling material previously injected into the observation area to which the excitation light is irradiated;
A second optical measurement unit measuring light in a wavelength band different from that of the induction fluorescence at the observation area;
A correction factor calculation unit that calculates a correction factor using a measurement value of light measured by the second light measurement unit; And
An endoscopic imaging system comprising a correction value calculator configured to calculate a correction value of the induced fluorescence by applying the correction factor to the measured value of the induction fluorescence,
The correction factor calculation unit calculates the correction factor by using the measurement values of intrinsic fluorescence measured in the lesion tissue and the normal tissue, respectively, of the observation site.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 형광 표지 물질은 광감각제인 것을 특징으로 하는 내시경 영상 시스템.
The method according to claim 1,
The fluorescent labeling material is an endoscopic imaging system, characterized in that the photosensitizing agent.
청구항 3에 있어서,
상기 광감각제는 포토론인 것을 특징으로 하는 내시경 영상 시스템.
The method of claim 3,
An endoscopic imaging system, characterized in that the photosensitizer is a photoron.
청구항 4에 있어서,
상기 고유형광은 녹색 파장 영역의 형광이고, 상기 유도형광은 적색 파장 영역의 형광이며, 상기 고유형광과 유도형광은 동일한 파장의 여기광에 의해 여기되는 것을 특징으로 하는 내시경 영상 시스템.
The method of claim 4,
The intrinsic fluorescence is fluorescence in a green wavelength region, the induction fluorescence is fluorescence in a red wavelength region, and the intrinsic fluorescence and induction fluorescence are excited by excitation light of the same wavelength.
청구항 5에 있어서,
상기 보정인자는
Figure 112018103021088-pat00007
의 수학식에 의해 산출되고, 상기 유도형광의 보정값은
Figure 112018103021088-pat00008
의 수학식에 의해 산출되고, Gtumor는 상기 병변조직에서의 상기 녹색 파장 영역의 고유형광의 세기이고, Gnormal은 상기 정상조직에서의 상기 녹색 파장 영역의 고유형광의 세기이며, R은 상기 유도형광의 측정값인 것을 특징으로 하는 내시경 영상 시스템.
The method of claim 5,
The correction factor is
Figure 112018103021088-pat00007
Is calculated by the equation of, and the correction value of the induced fluorescence is
Figure 112018103021088-pat00008
Is calculated by the equation of, G tumor is the intensity of intrinsic fluorescence in the green wavelength region in the lesion tissue, G normal is the intrinsic fluorescence intensity in the green wavelength region in the normal tissue, and R is the induction An endoscopic imaging system, characterized in that it is a measurement value of fluorescence.
여기광이 조사되는 관찰부위에 미리 주입된 형광 표지 물질에 의해 발생하는 유도형광을 측정하는 제 1 광측정부;
상기 관찰부위에서 상기 유도형광과 다른 파장 대역의 광을 측정하는 제 2 광측정부;
상기 제 2 광측정부에서 측정된 광의 측정값을 이용하여 보정인자를 산출하는 보정인자 산출부; 및
상기 보정인자를 상기 유도형광의 측정값에 적용하여 상기 유도형광의 보정값을 산출하는 보정값 산출부를 포함하는 내시경 영상 시스템으로서,
상기 제 2 광측정부는 상기 관찰부위에서 발생하는 가시광선을 측정하고,
상기 보정인자 산출부는 상기 가시광선의 측정값으로부터 획득된 상기 형광 표지 물질의 색농도를 이용하여 상기 보정인자를 산출하는 것을 특징으로 하는 내시경 영상 시스템.
A first light measuring unit for measuring induced fluorescence generated by a fluorescent labeling material previously injected into the observation area to which the excitation light is irradiated;
A second optical measurement unit measuring light in a wavelength band different from that of the induction fluorescence at the observation area;
A correction factor calculation unit that calculates a correction factor using a measurement value of light measured by the second light measurement unit; And
An endoscopic imaging system comprising a correction value calculator configured to calculate a correction value of the induced fluorescence by applying the correction factor to the measured value of the induction fluorescence,
The second light measuring unit measures visible light generated from the observation area,
The correction factor calculation unit calculates the correction factor by using the color density of the fluorescent label material obtained from the measured value of the visible light.
청구항 7에 있어서,
상기 형광 표지 물질은 인도시아닌 그린인 것을 특징으로 하는 내시경 영상 시스템.
The method of claim 7,
The fluorescent labeling material is an endoscopic imaging system, characterized in that the indocyanine green.
청구항 8에 있어서,
상기 유도형광의 보정값은
Figure 112018103021088-pat00009
의 수학식에 의해 산출되고, IICG는 측정된 유도형광의 세기이고, Kcolor는 미리 설정된 상기 인도시아닌 그린의 형광 세기 보정인자인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 내시경 영상 시스템.
The method of claim 8,
The correction value of the induced fluorescence is
Figure 112018103021088-pat00009
It is calculated by the equation of, I ICG is the measured intensity of the induced fluorescence, and K color is an endoscopic imaging system, characterized in that the fluorescence intensity correction factor of the indocyanine green set in advance.
내시경 시스템에 의해 수행되는 영상 제공 방법으로서,
여기광이 조사되는 관찰부위에 미리 주입된 형광 표지 물질에 의해 발생하는 유도형광을 측정하는 제 1 광측정 단계;
상기 관찰부위에서 발생하는 상기 유도형광과 다른 파장 대역의 광을 측정하는 제 2 광측정 단계;
상기 제 2 광측정부에서 측정된 광의 측정값을 이용하여 보정인자를 산출하는 보정인자 산출 단계; 및
상기 보정인자를 상기 유도형광의 측정값에 적용하여 상기 유도형광의 보정값을 산출하는 보정값 산출 단계를 포함하며,
상기 제 2 광측정 단계는 상기 관찰부위의 내인성 형광물질에 의해 발생하는 고유형광을 측정하고,
상기 보정인자 산출 단계는 상기 관찰부위 중 병변조직과 정상조직에서 각각 측정된 고유형광의 측정값을 이용하여 상기 보정인자를 산출하는 것을 특징으로 하는 내시경 영상 제공 방법.
As an image providing method performed by an endoscope system,
A first photometric step of measuring the induced fluorescence generated by the fluorescent labeling material previously injected into the observation area to which the excitation light is irradiated;
A second optical measurement step of measuring light having a wavelength band different from that of the induction fluorescence generated at the observation site;
A correction factor calculation step of calculating a correction factor using a measurement value of light measured by the second light measuring unit; And
Comprising a correction value calculation step of calculating a correction value of the induced fluorescence by applying the correction factor to the measured value of the induction fluorescence,
The second photometric step measures intrinsic fluorescence generated by the endogenous fluorescent material at the observation site,
In the step of calculating the correction factor, the correction factor is calculated using a measurement value of intrinsic fluorescence measured in lesion tissue and normal tissue, respectively, of the observation site.
삭제delete 청구항 10에 있어서,
상기 형광 표지 물질은 광감각제인 것을 특징으로 하는 내시경 영상 제공 방법.
The method of claim 10,
The method of providing an endoscopic image, wherein the fluorescent labeling material is a photosensitizer.
청구항 12에 있어서,
상기 광감각제는 포토론인 것을 특징으로 하는 내시경 영상 제공 방법.
The method of claim 12,
The method of providing an endoscopic image, characterized in that the photosensitizer is a photoron.
청구항 13에 있어서,
상기 고유형광은 녹색 파장 영역의 형광이고, 상기 유도형광은 적색 파장 영역의 형광이며, 상기 고유형광과 유도형광은 동일한 파장의 여기광에 의해 여기되는 것을 특징으로 하는 내시경 영상 제공 방법.
The method of claim 13,
The intrinsic fluorescence is fluorescence in a green wavelength region, the inductive fluorescence is fluorescence in a red wavelength region, and the intrinsic fluorescence and induction fluorescence are excited by excitation light of the same wavelength.
청구항 14에 있어서,
상기 보정인자는
Figure 112018103021088-pat00010
의 수학식에 의해 산출되고, 상기 유도형광의 보정값은
Figure 112018103021088-pat00011
의 수학식에 의해 산출되고, Gtumor는 상기 병변조직에서의 상기 녹색 파장 영역의 고유형광의 세기이고, Gnormal은 상기 정상조직에서의 상기 녹색 파장 영역의 고유형광의 세기이며, R은 상기 유도형광의 측정값인 것을 특징으로 하는 내시경 영상 제공 방법.
The method of claim 14,
The correction factor is
Figure 112018103021088-pat00010
Is calculated by the equation of, and the correction value of the induced fluorescence is
Figure 112018103021088-pat00011
Is calculated by the equation of, G tumor is the intensity of intrinsic fluorescence in the green wavelength region in the lesion tissue, G normal is the intrinsic fluorescence intensity in the green wavelength region in the normal tissue, and R is the induction Method for providing an endoscopic image, characterized in that the measurement value of fluorescence.
내시경 시스템에 의해 수행되는 영상 제공 방법으로서,
여기광이 조사되는 관찰부위에 미리 주입된 형광 표지 물질에 의해 발생하는 유도형광을 측정하는 제 1 광측정 단계;
상기 관찰부위에서 발생하는 상기 유도형광과 다른 파장 대역의 광을 측정하는 제 2 광측정 단계;
상기 제 2 광측정부에서 측정된 광의 측정값을 이용하여 보정인자를 산출하는 보정인자 산출 단계; 및
상기 보정인자를 상기 유도형광의 측정값에 적용하여 상기 유도형광의 보정값을 산출하는 보정값 산출 단계를 포함하며,
상기 제 2 광측정 단계는 상기 관찰부위에서 발생하는 가시광선을 측정하고,
상기 보정인자 산출 단계는 상기 가시광선의 측정값으로부터 획득된 상기 형광 표지 물질의 색농도를 이용하여 상기 보정인자를 산출하는 것을 특징으로 하는 내시경 영상 제공 방법.
As an image providing method performed by an endoscope system,
A first photometric step of measuring the induced fluorescence generated by the fluorescent labeling material previously injected into the observation area to which the excitation light is irradiated;
A second optical measurement step of measuring light having a wavelength band different from that of the induction fluorescence generated at the observation site;
A correction factor calculation step of calculating a correction factor using a measurement value of light measured by the second light measuring unit; And
Comprising a correction value calculation step of calculating a correction value of the induced fluorescence by applying the correction factor to the measured value of the induction fluorescence,
In the second light measuring step, visible light generated from the observation area is measured,
In the calculating of the correction factor, the correction factor is calculated by using the color density of the fluorescent label material obtained from the measured value of the visible light.
청구항 16에 있어서,
상기 형광 표지 물질은 인도시아닌 그린인 것을 특징으로 하는 내시경 영상 제공 방법.
The method of claim 16,
The method for providing an endoscopic image, characterized in that the fluorescent labeling material is indocyanine green.
청구항 17에 있어서,
상기 유도형광의 보정값은
Figure 112018103021088-pat00012
의 수학식에 의해 산출되고, IICG는 측정된 유도형광의 세기이고, Kcolor는 미리 설정된 상기 인도시아닌 그린의 형광 세기 보정 인자인 것을 특징으로 하는 내시경 영상 제공 방법.
The method of claim 17,
The correction value of the induced fluorescence is
Figure 112018103021088-pat00012
Computed by the equation of, I ICG is the measured intensity of the induced fluorescence, and K color is an endoscopic image providing method, characterized in that the fluorescence intensity correction factor set in advance of the indocyanine green.
청구항 10, 청구항 12 내지 청구항 18 중 어느 한 청구항의 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체.

A recording medium storing a computer-readable program for executing the method of any one of claims 10 and 12 to 18.

KR1020180124725A 2018-10-18 2018-10-18 System and method for providing endoscope image, and a recording medium having computer readable program for executing the method KR102204680B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180124725A KR102204680B1 (en) 2018-10-18 2018-10-18 System and method for providing endoscope image, and a recording medium having computer readable program for executing the method
PCT/KR2019/008348 WO2020080645A1 (en) 2018-10-18 2019-07-08 Endoscopic imaging system and method, and recording medium in which program for performing same method is recorded

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180124725A KR102204680B1 (en) 2018-10-18 2018-10-18 System and method for providing endoscope image, and a recording medium having computer readable program for executing the method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200043848A KR20200043848A (en) 2020-04-28
KR102204680B1 true KR102204680B1 (en) 2021-01-19

Family

ID=70283404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180124725A KR102204680B1 (en) 2018-10-18 2018-10-18 System and method for providing endoscope image, and a recording medium having computer readable program for executing the method

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102204680B1 (en)
WO (1) WO2020080645A1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110049384A1 (en) * 2007-10-19 2011-03-03 Yared Wael I Imaging Systems Featuring Waveguiding Compensation

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006198106A (en) 2005-01-19 2006-08-03 Olympus Corp Electronic endoscope system
CA2891990C (en) * 2008-05-20 2022-07-26 Ralph Sebastian Dacosta Device and method for fluorescence-based imaging and monitoring
HUE032791T2 (en) * 2011-09-05 2017-11-28 Hiroshi Maeda Polymer-type fluorescent molecule probe

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110049384A1 (en) * 2007-10-19 2011-03-03 Yared Wael I Imaging Systems Featuring Waveguiding Compensation

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
논문, 암 진단을 위한 형광내시경, 한국전기연구원, 페이지 20-23, (2007. 07.)
보도자료, 암 진단 및 치료용 형광 복강경 기술 개발, 한국전기연구원, 페이지 1-12, (2018.03.19.)

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200043848A (en) 2020-04-28
WO2020080645A1 (en) 2020-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Betz et al. Autofluorescence imaging and spectroscopy of normal and malignant mucosa in patients with head and neck cancer
Betz et al. A comparative study of normal inspection, autofluorescence and 5‐ALA‐induced PPIX fluorescence for oral cancer diagnosis
Del Rosal et al. Strategies to overcome autofluorescence in nanoprobe‐driven in vivo fluorescence imaging
EP3911919B1 (en) Systems, methods, and devices for three-dimensional imaging, measurement, and display of wounds and tissue specimens
JP6275382B2 (en) System and method for providing real-time anatomical guidance in diagnostic or therapeutic procedures
Sharwani et al. Fluorescence spectroscopy combined with 5-aminolevulinic acid-induced protoporphyrin IX fluorescence in detecting oral premalignancy
Behbahaninia et al. Intraoperative fluorescent imaging of intracranial tumors: a review
US20110042580A1 (en) Fluorescence quantification and image acquisition in highly turbid media
Green et al. Optical diagnostic techniques for use in lesions of the head and neck: review of the latest developments
US20160157763A1 (en) Fluorescence observation device, endoscopic system, processor device, and operation method
Jo et al. In vivo simultaneous morphological and biochemical optical imaging of oral epithelial cancer
US6289236B1 (en) Methods and apparatus for distinguishing inflamed and tumorous bladder tissue
WO2009052607A1 (en) Method and apparatus for microvascular oxygenation imaging
EP2347703B1 (en) Cancerous or pre-cancerous tissue visualization method and device
EP3430381A1 (en) Device and method for imaging shortwave infrared fluorescence
Qaiser et al. Novel use of fluorescein dye in detection of oral dysplasia and oral cancer
EP3430380A1 (en) Device and method for imaging shortwave infrared fluorescence
Frimberger et al. Autofluorescence imaging to optimize 5-ALA-induced fluorescence endoscopy of bladder carcinoma
JP2006340796A (en) Sentinel lymph node detection system
KR102204680B1 (en) System and method for providing endoscope image, and a recording medium having computer readable program for executing the method
Tajiri Autofluorescence endoscopy for the gastrointestinal tract
Loshchenov et al. Laser-induced fluorescence diagnosis of stomach tumor
Uedo et al. Autofluorescence imaging video-endoscopy system for diagnosis of superficial gastric neoplasia
RU2782643C1 (en) Method for photodynamic therapy of cervical and vulvar neoplasms under the control of joint video and spectral fluorescent diagnostics applying chlorin series photosensitisers
Fernandes et al. Applicability of autofluorescence and fluorescent probes in the trans-surgical of oral carcinomas: A systematic review

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant