KR102426075B1 - Multifocal photoacoustic imaging device and operation method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광원부가 복수개의 초점을 포함하여 측정 대상물의 서로 다른 위치에 광을 조사함에 따라 측정 대상물로부터 발생하는 초음파 파장신호가 복수개 발생되도록 하고, 측정 대상물로부터 각각의 신호 검출부까지의 경로길이에 따른 시간을 기준으로 각각의 초음파 파장신호의 초점을 찾아 보다 빠른 시간으로 3차원 광음향 이미지를 출력할 수 있는 다초점 광음향 이미징 장치 및 이의 운용방법에 관한 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 일정 파장으로 측정 대상물에 광을 조사하여 초음파 파장신호가 생성되도록 하는 광원부와,상기 파장신호를 검출하는 신호 검출부와 상기 파장신호의 초점을 구분하는 신호 처리부와, 상기 파장신호를 기반으로 3차원 광음향 이미지를 출력하는 이미지 출력부를 포함하며, 상기 광원부는 상기 측정 대상물의 서로 다른 위치에 광을 조사하는 적어도 2개 이상의 초점을 포함하고, 상기 이미지 출력부는 상기 적어도 2개 이상의 초점에 의해 생성된 파장신호를 기반으로 3차원 광음향 이미지를 출력하는 것을 특징으로 하는 다초점 광음향 이미징 장치를 제공한다.According to the present invention, a plurality of ultrasonic wave signals generated from the measurement object are generated as the light source unit irradiates light to different positions of the measurement object including a plurality of focal points, and according to the path length from the measurement object to each signal detection unit The present invention relates to a multifocal optoacoustic imaging apparatus capable of outputting a three-dimensional optoacoustic image in a faster time by finding the focus of each ultrasonic wave signal based on time, and a method for operating the same.
To this end, the present invention provides a light source unit for generating an ultrasonic wave signal by irradiating light with a predetermined wavelength to an object to be measured, a signal detecting unit for detecting the wavelength signal and a signal processing unit for separating a focus of the wavelength signal, and the wavelength signal An image output unit for outputting a three-dimensional photoacoustic image based on There is provided a multifocal optoacoustic imaging device, characterized in that it outputs a three-dimensional optoacoustic image based on a wavelength signal generated by a focus.
Description
본 발명은 다초점 광음향 이미징 장치 및 이의 운용방법에 관한 것으로, 구체적으로 광원부가 복수개의 초점을 포함하여 측정 대상물의 서로 다른 위치에 광을 조사함에 따라 측정 대상물로부터 발생하는 초음파 파장신호가 복수개 발생되도록 하고, 측정 대상물로부터 각각의 신호 검출부까지의 경로길이에 따른 시간을 기준으로 각각의 초음파 파장신호의 초점을 찾아 보다 빠른 시간으로 3차원 광음향 이미지를 출력할 수 있는 다초점 광음향 이미징 장치 및 이의 운용방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multifocal optoacoustic imaging apparatus and a method for operating the same, and specifically, as a light source unit irradiates light to different positions of a measurement object including a plurality of focal points, a plurality of ultrasonic wave signals generated from the measurement object are generated. A multifocal optoacoustic imaging device capable of outputting a three-dimensional photoacoustic image in a faster time by finding the focus of each ultrasonic wave signal based on the time according to the path length from the measurement object to each signal detection unit, and It is about how to operate it.
일반적으로 광음향 영상기술은 광원에 의해 발생하는 열적 초음파 신호를 측정하여 비침습적으로 생체조직 내부의 미세구조를 영상화할 수 있는 기술로 마이크로 영역의 해상도로 10㎝ 깊이로 촬영이 가능한 고 분해능 영상기기이다. In general, photoacoustic imaging technology is a technology that can non-invasively image the microstructure inside a living tissue by measuring the thermal ultrasound signal generated by a light source. to be.
이러한 광음향 영상기술은 생체 내부의 구조적 정보와 산소포화도와 같은 기능적 정보를 얻을 수 있기 때문에 임상 및 전 임상 연구에 많이 활용되고 있다. Such photoacoustic imaging technology is widely used in clinical and preclinical research because it can obtain functional information such as structural information and oxygen saturation inside the living body.
기존 초음파 및 광음향 영상 진단 시스템은 레이저를 인체에 인가한 후 발생된 음향 신호를 취득하여 인체 내부의 생리학적 변화를 영상화한다. 이러한 광음향 영상 진단 시스템은 기존의 초음파 영상 시스템에 레이저 인가부를 결합한 형태로 구성되며, 상기 레이저 인가부는 광섬유를 이용하여 초음파 프로브에 붙은 형태로 구성된다.Existing ultrasound and photoacoustic imaging systems acquire an acoustic signal generated after applying a laser to the human body to image physiological changes inside the human body. Such a photoacoustic imaging system is configured in a form in which a laser application unit is combined with an existing ultrasound imaging system, and the laser application unit is formed in a type attached to an ultrasound probe using an optical fiber.
그러나 기존 광음향 영상기술을 단일광원을 조사함으로써 영상을 획득함에 따라 대면적의 영상을 얻기 어려울 뿐만 아니라, 영상 획득에 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.However, as an image is acquired by irradiating a single light source with the existing photoacoustic imaging technology, it is difficult to obtain an image of a large area, and there is a problem that it takes a lot of time to acquire the image.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 광원부가 복수개의 초점을 포함하여 측정 대상물의 서로 다른 위치에 광을 조사함에 따라 측정 대상물로부터 발생하는 초음파 파장신호가 복수개 발생되도록 하고, 측정 대상물로부터 각각의 신호 검출부까지의 경로길이에 따른 시간을 기준으로 각각의 초음파 파장신호의 초점을 찾아 보다 빠른 시간으로 3차원 광음향 이미지를 출력할 수 있는 다초점 광음향 이미징 장치 및 이의 운용방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved in the present invention is to generate a plurality of ultrasonic wave signals generated from the measurement object as the light source unit irradiates light to different positions of the measurement object including a plurality of focal points, and from the measurement object to each signal detection unit An object of the present invention is to provide a multifocal optoacoustic imaging device capable of outputting a three-dimensional optoacoustic image in a faster time by finding the focus of each ultrasonic wave signal based on time according to the path length of the , and an operating method thereof.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 일정 파장으로 측정 대상물에 광을 조사하여 초음파 파장신호가 생성되도록 하는 광원부와, 상기 파장신호를 검출하는 신호 검출부와 상기 파장신호의 초점을 구분하는 신호 처리부와, 상기 파장신호를 기반으로 3차원 광음향 이미지를 출력하는 이미지 출력부를 포함하며, 상기 광원부는 상기 측정 대상물의 서로 다른 위치에 광을 조사하는 적어도 2개 이상의 초점을 포함하고, 상기 이미지 출력부는 상기 적어도 2개 이상의 초점에 의해 생성된 파장신호를 기반으로 3차원 광음향 이미지를 출력하는 것을 특징으로 하는 다초점 광음향 이미징 장치를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a light source unit for generating an ultrasonic wave signal by irradiating light with a predetermined wavelength to a measurement object, a signal detecting unit for detecting the wavelength signal, and a signal processing unit for separating the focus of the wavelength signal and an image output unit for outputting a three-dimensional photoacoustic image based on the wavelength signal, wherein the light source unit includes at least two or more focal points for irradiating light to different positions of the measurement object, and the image output unit includes: It provides a multifocal optoacoustic imaging apparatus, characterized in that it outputs a three-dimensional optoacoustic image based on the wavelength signal generated by the at least two or more focal points.
여기서, 상기 측정 대상물로부터 상기 신호 검출부까지의 경로길이에 따른 시간에 대한 경로-시간 상관관계를 계산하는 경로-시간 계산부를 더 포함할 수 있다.Here, the method may further include a path-time calculation unit for calculating a path-time correlation with respect to time according to a path length from the measurement object to the signal detection unit.
또한, 상기 측정 대상물이 변경된 경우, 상기 측정 대상물로부터 상기 신호 검출부까지의 경로길이를 재탐색하는 경로길이 재탐색부를 더 포함할 수 있다.Also, when the measurement object is changed, the method may further include a path length re-searching unit for re-searching a path length from the measurement object to the signal detection unit.
또한, 본 발명은 광원부로부터 광이 일정 파장으로 측정 대상물에 조사되어 초음파 파장신호가 생성되도록 하는 파장신호 생성단계와, 상기 파장신호를 검출하는 신호 검출단계와, 상기 파장신호의 초점을 구분하는 신호 처리단계와, 상기 파장신호를 기반으로 3차원 광음향 이미지를 출력하는 이미지 출력단계를 포함하며, 상기 파장신호 생성단계에서 상기 광원부는 상기 측정 대상물의 서로 다른 위치에 광을 조사하는 적어도 2개 이상의 초점을 포함하고, 상기 이미지 출력단계는 상기 적어도 2개 이상의 초점에 의해 생성된 파장신호를 기반으로 3차원 광음향 이미지를 출력하는 것을 특징으로 하는 다초점 광음향 이미징 장치의 운용방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a wavelength signal generating step for generating an ultrasonic wave signal by irradiating light from a light source to a measurement object with a predetermined wavelength, a signal detecting step for detecting the wavelength signal, and a signal for dividing the focus of the wavelength signal a processing step, and an image output step of outputting a three-dimensional photoacoustic image based on the wavelength signal, wherein in the wavelength signal generating step, the light source unit irradiates light to different positions of the measurement object at least two or more It provides a method of operating a multifocal optoacoustic imaging apparatus including a focus, wherein the outputting of the image comprises outputting a three-dimensional photoacoustic image based on the wavelength signal generated by the at least two or more focus points.
여기서, 상기 파장신호 생성단계가 수행되기 전, 상기 측정 대상물로부터 상기 신호 검출부까지의 경로길이에 따른 시간에 대한 경로-시간 상관관계를 계산하는 경로-시간 계산단계를 더 포함할 수 있다.Here, before the wavelength signal generating step is performed, the method may further include a path-time calculation step of calculating a path-time correlation with respect to a time according to a path length from the measurement object to the signal detection unit.
또한, 상기 경로-시간 계산단계가 수행되고, 상기 파장신호 생성단계가 수행되기 전에 상기 측정 대상물이 변경된 경우, 상기 측정 대상물로부터 상기 신호 검출부까지의 경로길이를 재탐색하는 경로길이 재탐색단계를 더 포함할 수 있다.In addition, when the path-time calculation step is performed and the measurement object is changed before the wavelength signal generating step is performed, a path length rescan step of re-searching the path length from the measurement object to the signal detection unit is further performed. may include
본 발명에 따른 다초점 광음향 이미징 장치 및 이의 운용방법은 다음과 같은 효과가 있다.The multifocal optoacoustic imaging apparatus and operating method thereof according to the present invention have the following effects.
첫째, 광원부가 복수개의 초점을 포함하여 측정 대상물의 서로 다른 위치에 광을 조사함에 따라 측정 대상물로부터 발생하는 초음파 파장신호가 복수개 발생되도록 하고, 측정 대상물로부터 각각의 신호 검출부까지의 경로길이에 따른 시간을 기준으로 각각의 초음파 파장신호의 초점을 찾아 보다 빠른 시간으로 이미지를 출력할 수 있는 이점이 있다.First, as the light source unit irradiates light to different positions of the measurement object including a plurality of focal points, a plurality of ultrasonic wave signals generated from the measurement object are generated, and the time according to the path length from the measurement object to each signal detection unit There is an advantage in that it is possible to find the focus of each ultrasonic wave signal based on , and output an image in a faster time.
둘째, 측정 대상물로 광을 조사하여 파장신호를 검출하고, 이를 기반으로 3차원 광음향 이미지를 출력할 수 있는 이점이 있다.Second, there is an advantage of detecting a wavelength signal by irradiating light to a measurement object, and outputting a three-dimensional photoacoustic image based on this.
도 1은 본 발명에 따른 다초점 광음향 이미징 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 다초점 광음향 이미징 장치의 제1 초점 내지 제3 초점에 의하여 발생하는 제1 파장신호 내지 제3 파장신호를 구분하여 초점을 정리하는 예시를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 다초점 광음향 이미징 장치의 광원부의 다른 예시를도시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 다초점 광음향 이미징 장치의 신호 검출부를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 다초점 광음향 이미징 장치의 운용방법의 순서를 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a multifocal optoacoustic imaging apparatus according to the present invention.
2 is a diagram illustrating an example of arranging the focus by dividing the first to third wavelength signals generated by the first to third focus of the multifocal optoacoustic imaging apparatus according to the present invention.
3 is a view showing another example of the light source unit of the multifocal optoacoustic imaging apparatus according to the present invention.
4 and 5 are diagrams illustrating a signal detection unit of the multifocal optoacoustic imaging apparatus according to the present invention.
6 is a diagram illustrating a procedure of a method for operating a multifocal optoacoustic imaging apparatus according to the present invention.
이하, 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention in which the above-described problem to be solved can be specifically realized will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiments, the same names and the same reference numerals are used for the same components, and an additional description thereof will be omitted below.
도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 다초점 광음향 이미징 장치를 설명하면 다음과 같다.A multifocal optoacoustic imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5 .
본 발명에 따른 다초점 광음향 이미징 장치는 광원부(100), 경로-시간 계산부(400), 신호 검출부(600), 신호 처리부(200) 및 이미지 출력부(300)를 포함한다.The multifocal optoacoustic imaging apparatus according to the present invention includes a
상기 광원부(100)는 일정 파장으로 측정 대상물(S)에 광을 조사하여 초음파 파장신호를 생성하도록 한다. 즉, 상기 광원부(100)로부터 상기 측정 대상물(S)에 특정 파장의 빛을 조사하면, 조사된 광을 흡수한 측정 대상물(S, 예: 생체조직 등)에서 열탄성 팽창(thermo-elastic expansion)이 발생되어 순간적으로 주위의 공기를 특정 파장으로 인가시켜 음향파, 즉, 파장신호가 방출된다. 이렇게 생성된 파장신호는 특정 파장 대역을 갖는 초음파일 수 있다.The
이러한, 상기 광원부(100)는 상기 측정 대상물(S)의 서로 다른 위치에 광을 조사하는 제1 초점(110) 내지 제3 초점(130)을 포함할 수 있며, 상기 제1 초점(110) 내지 제3 초점(130)이 측정 대상물(S)에서 서로 다른 위치로부터 파장신호가 방출되도록 한다.The
상기 광원부(100)는 상기 측정 대상물(S)의 서로 다른 위치에 광을 조사하는 적어도 2개 이상의 초점을 포함할 수 있으며, 본 명세서에서 상기 광원부(100)는 상기 제1 초점(110) 내지 제3 초점(130)을 포함하는 것을 기준으로 서술한다.The
상기 광원부(100)가 상기 제1 초점(110) 내지 제3 초점(130)을 포함함으로써 3개의 파장신호를 기반으로 한 3차원 광음향 이미지를 출력할 수 있으며, 즉, 3차원 이미지를 출력하기 위하여 상기 광원부(100)는 적어도 3개 이상의 초점을 포함하는 것이 바람직하다. Since the
이때, 상기 측정 대상물(S)로부터 상기 제1 신호 측정부(610) 내지 제3 신호 측정부(630)까지의 경로 길이는 서로 상이하며 이에 대한 설명은 후술하도록 한다.In this case, the path lengths from the measurement object S to the first
물론, 상기 제1 초점 내지 제3 초점은 도 1에 도시된 바와 같이, 개별적인 광원을 조사하는 독립적 개체로 구성될 수도 있지만, 면광으로 형성되되 복수개의 광원으로 구획되어 제1 초점 내지 제3 초점으로 분류될 수 있다.Of course, the first to third focal points may be composed of independent objects irradiating individual light sources, as shown in FIG. can be classified.
또는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 광원부(100)는 광원(150) 및 상기 광원(150)을 다경로로 분할하여 복수개의 분할광(100')으로 형성하는 렌즈렛 어레이(160)를 포함함으로써 상기 분할광 각각에 의해 복수개의 초점을 생성하고, 상기 측정 대상물(S)의 서로 다른 위치에 광을 조사할 수 있도록 할 수 있다.Alternatively, as shown in FIG. 3 , the
상기 신호 검출부(600)는 상기 파장신호를 검출하며, 상기 신호 검출부(600)는 초음파 센서로 구성될 수 있다. 이때, 상기 신호 검출부(600)는 각각의 초점별 상기 파장신호를 검출할 수 있도록 복수개로 구성되는 것이 바람직하며, 이를 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The
먼저, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 신호 검출부(600)가 단일개로 구성된 경우, 하나의 초점에 대한 4개의 서로 다른 초점 깊이(depth of focus)에 따라 4개의 파장신호(S1 내지 S4)가 상기 신호 검출부(600)에 검출된다.First, as shown in FIG. 4A , when the
이때, 복수개의 상기 파장신호는 각각의 초점 깊이로부터 상기 신호 검출부(600)까지의 파장이동거리가 서로 상이함에 따라, 상기 파장신호별로 상기 신호 검출부(600)에 도달하는 시간이 달라진다.In this case, as the wavelength movement distances from the respective focal depths to the
즉, 제1 파장신호(S1) 내지 제4 파장신호(S4) 순서로 파장이동거리가 길어짐에 따라, 상기 제1 파장신호(S1) 내지 제4 파장신호(S4) 순서로 상기 제1 파장신호(S1) 내지 제4 파장신호(S4)가 상기 신호 검출부(600)에 도달하는 시간이 길어지게 된다.That is, as the wavelength shift distance increases in the order of the first wavelength signal S1 to the fourth wavelength signal S4, the first wavelength signal S1 to the fourth wavelength signal S4 increases in the order of the first wavelength signal (S1) to the fourth wavelength signal (S4) to reach the
따라서, 하나의 초점에 대한 4개의 서로 다른 초점 깊이(depth of focus)에 따라 4개의 파장신호(S1 내지 S4)를 구별할 수 있게 된다.Accordingly, it is possible to distinguish four wavelength signals S1 to S4 according to four different depths of focus with respect to one focus.
반면, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 신호 검출부(600)가 단일개로 구성되고, 두개의 초점(focus1, focus2)에 대한 4개의 서로 다른 초점 깊이(depth of focus)에 따라 8개의 파장신호(S1 내지 S8)가 상기 신호 검출부(600)에 검출된다.On the other hand, as shown in (b) of FIG. 4 , the
즉, 제1 초점(focus 1)에서는 제1 내지 제4 파장신호(S1 내지 S4)가 발생하고, 제2 초점(focus 2)에서는 제5 내지 제8 파장신호(S5 내지 S8)가 발생한다.That is, first to fourth wavelength signals S1 to S4 are generated at the first focus point (focus 1), and fifth to eighth wavelength signals S5 to S8 are generated at the second focus point (focus 2).
이때, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수개의 상기 파장신호별 파장이동거리가 중첩되는 영역이 발생될 수 있으며, 이에 따라 복수개의 상기 파장신호(S1 내지 S8)을 구별하는데 어려움이 따르므로 상기 파장신호별 초점을 찾기 힘든 문제가 발생한다.At this time, as shown in (b) of FIG. 4 , a region in which the wavelength movement distances for each of the plurality of wavelength signals overlap may be generated, and thus it is difficult to distinguish the plurality of wavelength signals S1 to S8. Therefore, it is difficult to find a focus for each wavelength signal.
따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 신호 검출부(600)는 제1 신호 검출부(610) 내지 제3 신호 검출부(630)를 포함하며, 각각의 신호 검출부(610 내지 630)가 3개의 초점(focus1, focus2, focus3)으로부터 발생되는 파장신호를 구별하여 검출한다.Accordingly, as shown in FIG. 5, the
즉, 상기 제1 신호 검출부(610)는 제1 초점(focus1)으로부터 발생되는 제1-1 파장신호(S11), 제2 초점(focus2)으로부터 발생되는 제2-1 파장신호(S11) 및 제3 초점(focus1)으로부터 발생되는 제3-1 파장신호(S31)를 검출하고, 상기 제2 신호 검출부(620)는 제1 초점(focus1)으로부터 발생되는 제1-2 파장신호(S12), 제2 초점(focus2)으로부터 발생되는 제2-2 파장신호(S12) 및 제3 초점(focus1)으로부터 발생되는 제3-2 파장신호(S32)를 검출하며, 상기 제3 신호 검출부(630)는 제1 초점(focus1)으로부터 발생되는 제1-3 파장신호(S13), 제2 초점(focus2)으로부터 발생되는 제2-3 파장신호(S13) 및 제3 초점(focus1)으로부터 발생되는 제3-3 파장신호(S33)를 검출함으로써, 3개의 초점(focus1, focus2, focus3)으로부터 발생되는 파장신호를 구별하여 검출할 수 있게 된다.That is, the
이후, 후술하는 이미지 출력부(300)는 상기 파장신호별 진폭(amplitude)의 차이를 통해 상기 측정 대상물(S)의 서로 다른 초점 깊이(depth of focus)별로 물성치를 확인함으로써 3차원 광음향 이미지를 출력한다.Thereafter, the
이때, 도 4의 (a), (b)와 도 5는 파장신호별 진폭이 모두 같은 것으로 도시되었으며, 이는 상기 측정 대상물(S)의 서로 다른 초점 깊이(depth of focus)별로 모두 같은 물성치를 가지는 것을 나타낸 예시에 해당한다.At this time, FIGS. 4(a), (b) and 5 show that the amplitudes for each wavelength signal are all the same, which has the same physical properties for each different depth of focus of the measurement object S. It corresponds to an example showing that.
상기 신호 처리부(200)는 상기 신호 검출부(600)로부터 검출된 상기 파장신호의 초점을 구분하며, 상기 신호 처리부(200)를 설명하기 앞서, 경로-시간 계산부(400)를 설명하면 다음과 같다.The
상기 경로-시간 계산부(400)는 상기 광원부(100), 즉, 상기 측정 대상물(S)로부터 상기 제1 신호 검출부(610) 내지 제3 신호 검출부(630)까지의 측정 위치까지의 경로길이에 따른 시간에 대한 경로-시간 상관관계를 계산하며, 구체적으로 상기 경로-시간 계산부(400)는 경로값 계산부, 시간 계산부 및 학습부를 포함하며, 이를 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The path-
상기 경로값 계산부는 각각의 상기 측정 대상물(S)로부터 상기 신호 검출부(600)까지의 경로길이인 제1 경로값(b1) 내지 제3 경로값(b3)을 계산한다.The path value calculator calculates first path values b1 to third path values b3 that are path lengths from each of the measurement objects S to the
상기 시간 계산부는 상기 경로값 계산부에서 계산된 상기 제1 경로값(b1) 내지 제3 경로값(b3)에 따라 각각의 상기 제1 초점(110) 내지 제3 초점(130)에 의해 생성된 파장신호가 상기 신호 검출부(600)까지 도달하는 시간을 계산한다.The time calculation unit is generated by each of the first
이후, 상기 학습부는 상기 경로값 계산부에서 계산된 제1 초점(110) 내지 제3 초점(130)의 광 조사 위치 차이에 의해 발생하는 경로차이에 따라 변화하는 상기 제1 초점(110) 내지 제3 초점(130)에 의해 생성된 파장신호가 상기 신호 검출부(600)까지 도달하는 시간차의 상관관계를 딥 러닝 학습한다.Thereafter, the learning unit changes according to the path difference generated by the light irradiation position difference of the
다시, 상기 신호 처리부(200)를 설명하면 다음과 같다.Again, the
구체적으로, 상기 신호 처리부(200)는 신호 수신부, 초점 정리부를 포함한다.Specifically, the
상기 신호 수신부는 상기 신호 검출부(600)에서 검출한 상기 파장신호, 즉, 상기 제1 초점(110) 내지 제3 초점(130) 의해 각각 생성된 제1 파장신호 내지 제3 파장신호를 수신한다.The signal receiver receives the wavelength signal detected by the
상기 초점 정리부는 상기 측정 대상물(S)로부터 상기 제1 신호 검출부(610) 내지 제3 신호 검출부(630)까지의 경로길이에 따른 시간을 기준으로, 상기 제1 파장신호 내지 제3 파장신호를 구분함으로써 초점을 정리한다.The focusing unit divides the first to third wavelength signals based on the time according to the path length from the measurement object S to the first
즉, 상기 경로-시간 계산부(400)에서 계산되어 학습된 상기 제1 경로값(b1) 내지 제3 경로값(b3)에 따라 변화하는 상기 제1 초점(110) 내지 제3 초점(130)에 의해 생성된 파장신호가 상기 신호 검출부(600)까지 도달하는 시간의 상관관계를 기반으로 상기 제1 파장신호 내지 제3 파장신호를 구분함으로써 초점을 정리한다.That is, the
상기 이미지 출력부(300)는 상기 제1 파장신호 내지 제3 파장신호를 기반으로 3차원 광음향 이미지를 출력한다.The
상술한 바와 같이, 상기 광원부(100)가 제1 초점(110) 내지 제3 초점(130)을 포함하여 측정 대상물(S)의 서로 다른 위치에 광을 조사함에 따라 측정 대상물(S)로부터 발생하는 파장신호가 복수개 발생되도록 하고, 상기 측정 대상물(S)로부터 각각의 상기 제1 신호 검출부(610) 내지 제3 신호 검출부(630)까지의 경로길이에 따른 시간을 기준으로 각각의 파장신호의 초점을 찾아 보다 빠른 시간으로 3차원 광음향 이미지를 출력할 수 있게 된다.As described above, as the
본 발명에 따른 다초점 광음향 이미지 장치는 경로길이 재탐색부(500)를 더 포함할 수 있다.The multifocal optoacoustic imaging apparatus according to the present invention may further include a path length
상기 경로길이 재탐색부(500)는 본 발명에 따른 다초점 광음향 이미지 장치가 측정하는 측정 대상물(S)이 변경된 경우, 상기 측정 대상물(S)로부터 각각의 상기 제1 신호 검출부(610) 내지 제3 신호 검출부(630)까지의 경로길이를 재탐색하여 세팅한다.The path length
도 1 내지 도 6를 참조하여, 본 발명에 따른 다초점 광음향 이미징 장치의 운용방법을 설명하면 다음과 같다.A method of operating the multifocal optoacoustic imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6 .
본 발명에 따른 다초점 광음향 이미징 장치의 운용방법은 경로-시간 계산단계(S100), 파장신호 생성단계(S200), 신호 검출단계(S300), 신호 처리단계(S400) 및 이미지 출력단계(S500)를 포함한다.The method of operating the multifocal optoacoustic imaging apparatus according to the present invention includes a path-time calculation step (S100), a wavelength signal generation step (S200), a signal detection step (S300), a signal processing step (S400), and an image output step (S500). ) is included.
상기 경로-시간 계산단계(S100)에서는 상기 측정 대상물(S)로부터 상기 신호 검출부(600)까지의 경로길이에 따른 시간에 대한 경로-시간 상관관계를 계산하며, 구체적으로, 상기 경로-시간 계산단계(S100)는 경로값 계산단계(S110), 시간 계산단계(S120) 및 학습단계를 포함한다.In the path-time calculation step S100 , a path-time correlation with respect to time according to a path length from the measurement object S to the
상기 경로값 계산단계(S110)에서는 상기 경로-시간 계산부(400)에서 상기 측정 대상물(S)로부터 상기 신호 검출부(600)까지의 경로길이인 제1 경로값(b1) 내지 제3 경로값(b3)을 계산한다.In the path value calculation step (S110), the path-
상기 시간 계산단계(S120)에서는 상기 경로값 계산단계(S110)에서 계산된 상기 제1 경로값(b1) 내지 제3 경로값(b3)에 따라, 상기 시간 계산부에서 각각의 상기 제1 초점(110) 내지 제3 초점(130)에 의해 생성된 파장신호가 상기 신호 검출부(600)까지 도달하는 시간을 계산한다.In the time calculation step (S120), according to the first path value (b1) to the third path value (b3) calculated in the path value calculation step (S110), each of the first focus points ( 110) to the time that the wavelength signal generated by the third
상기 학습단계에서는 상기 학습부에서 상기 경로값 계산부에서 계산된 제1 초점(110) 내지 제3 초점(130)의 광 조사 위치에 의해 발생하는 제1 경로값(b1) 내지 제3 경로값(b3)에 따라 변화하는 상기 제1 초점(110) 내지 제3 초점(130)에 의해 생성된 파장신호가 상기 신호 검출부(600)까지 도달하는 시간의 상관관계를 딥 러닝 학습한다.In the learning step, the first path value (b1) to the third path value (b1) to the third path value ( Deep learning learns the correlation between the time that the wavelength signal generated by the
상기 파장신호 생성단계(S200)에서는 상기 광원부(100)로부터 광이 일정 파장으로 측정 대상물(S)에 조사되어 초음파 파장신호가 생성되도록 한다.In the wavelength signal generating step ( S200 ), light from the
상기 신호 검출단계(S300)는 상기 신호 검출부(600)가 상기 파장신호를 검출하며, 상기 신호 검출부(600)는 초음파 센서로 구성될 수 있다. In the signal detecting step ( S300 ), the
상기 신호 처리단계(S400)에서는 상기 신호 검출부(600)에서 검출된 상기 파장신호의 초점을 상기 경로-시간 계산단계(S100)에서 계산된 상기 측정 대상물(S)로부터 상기 신호 검출부(600)까지의 경로길이에 따른 시간에 대한 경로-시간 상관관계를 기반으로 구분한다.In the signal processing step (S400), the focus of the wavelength signal detected by the signal detection unit (600) is set from the measurement object (S) calculated in the path-time calculation step (S100) to the signal detection unit (600). It is classified based on the path-time correlation with respect to time according to the path length.
구체적으로 상기 신호 처리단계(S400)는 신호 수신단계(S410) 및 초점 정리단계(S420)를 포함한다.Specifically, the signal processing step (S400) includes a signal receiving step (S410) and a focusing step (S420).
상기 신호 수신단계(S410)에서는 상기 신호 수신부가 상기 제1 초점(110) 내지 제3 초점(130)에 의해 각각 생성된 제1 파장신호 내지 제3 파장신호를 수신한다.In the signal receiving step ( S410 ), the signal receiving unit receives the first to third wavelength signals generated by the first to third focal points ( 110 ) to ( 130 ), respectively.
상기 초점 정리단계(S420)에서는 상기 초점 정리부가 상기 제1 파장신호 내지 제3 파장신호를 구분함으로써 초점을 정리한다.In the focusing step (S420), the focusing unit arranges the focus by dividing the first wavelength signal to the third wavelength signal.
상기 이미지 출력단계(S500)에서는 상기 이미지 출력부(300)에서 상기 제1 초점(110) 내지 제3 초점(130)에 의해 생성된 파장신호를 기반으로 3차원 광음향 이미지를 출력한다.In the image output step S500 , the
또한, 본 발명에 따른 다초점 광음향 이미징 장치의 운용방법은 상기 파장신호 생성단계(S200)가 수행되고, 경로-시간 계산단계(S100)가 수행되기 전에 경로길이 재탐색단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the operating method of the multifocal optoacoustic imaging apparatus according to the present invention may further include a path length rescan step before the wavelength signal generation step (S200) is performed and the path-time calculation step (S100) is performed. have.
즉, 상기 경로길이 재탐색단계에서는 상기 측정 대상물(S)이 변경된 경우 상기 경로-시간 계산단계(S100)가 수행되고, 상기 파장신호 생성단계(S200)가 수행되기 전에 상기 경로길이 재탐색부(500)에서 상기 측정 대상물(S)로부터 상기 제1 신호 검출부(610) 내지 제3 신호 검출부(630)까지의 경로길이를 재탐색한다.That is, in the path length rescan step, if the measurement object S is changed, the path-time calculation step S100 is performed, and before the wavelength signal generation step S200 is performed, the path length rescan unit ( 500), the path length from the measurement object S to the first
이 외, 본 발명에 따른 다초점 광음향 이미징 장치의 운용방법의 상세 내용은 상술한 본 발명에 따른 다초점 광음향 이미징 장치와 대응되므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.In addition, the details of the method of operating the multifocal optoacoustic imaging apparatus according to the present invention correspond to the above-described multifocal optoacoustic imaging apparatus according to the present invention, and thus a detailed description thereof will be omitted.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.As described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. are possible and such modifications are within the scope of the present invention.
100: 광원부
100': 분할광
110: 제1 초점
120: 제2 초점
130: 제3 초점
150: 광원
160: 렌즈렛 어레이
200: 신호 처리부
300: 이미지 출력부
400: 경로-시간 계산부
500: 경로길이 재탐색부
600: 신호 검출부
610: 제1 신호 검출부
620: 제2 신호 검출부
630: 제3 신호 검출부100: light source unit
100': split light
110: first focus
120: second focus
130: third focus
150: light source
160: lenslet array
200: signal processing unit
300: image output unit
400: path-time calculator
500: path length re-search unit
600: signal detection unit
610: first signal detection unit
620: second signal detection unit
630: third signal detection unit
Claims (6)
상기 파장신호를 검출하는 신호 검출부;
상기 파장신호의 초점을 구분하는 신호 처리부; 및
상기 파장신호를 기반으로 3차원 광음향 이미지를 출력하는 이미지 출력부를 포함하며,
상기 광원부는 상기 측정 대상물의 서로 다른 위치에 광을 조사하는 적어도 2개 이상의 초점을 포함하고,
상기 이미지 출력부는 상기 적어도 2개 이상의 초점에 의해 생성된 파장신호를 기반으로 3차원 광음향 이미지를 출력하되,
상기 측정 대상물로부터 상기 신호 검출부까지의 경로길이에 따른 시간에 대한 경로-시간 상관관계를 계산하는 경로-시간 계산부; 및
상기 측정 대상물이 변경된 경우, 상기 측정 대상물로부터 상기 신호 검출부까지의 경로길이를 재탐색하는 경로길이 재탐색부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다초점 광음향 이미징 장치.a light source unit for generating an ultrasonic wave signal by irradiating light with a predetermined wavelength to the measurement object;
a signal detector for detecting the wavelength signal;
a signal processing unit for dividing the focus of the wavelength signal; and
An image output unit for outputting a three-dimensional photoacoustic image based on the wavelength signal,
The light source unit includes at least two or more focal points for irradiating light to different positions of the measurement object,
The image output unit outputs a three-dimensional photoacoustic image based on the wavelength signal generated by the at least two or more focal points,
a path-time calculation unit for calculating a path-time correlation with respect to time according to a path length from the measurement object to the signal detection unit; and
The multifocal optoacoustic imaging apparatus according to claim 1, further comprising: a path length re-searching unit for re-searching a path length from the measurement object to the signal detection unit when the measurement object is changed.
신호 검출부가 상기 파장신호를 검출하는 신호 검출단계;
상기 파장신호의 초점을 구분하는 신호 처리단계; 및
상기 파장신호를 기반으로 3차원 광음향 이미지를 출력하는 이미지 출력단계를 포함하며,
상기 파장신호 생성단계에서 상기 광원부는 상기 측정 대상물의 서로 다른 위치에 광을 조사하는 적어도 2개 이상의 초점을 포함하고,
상기 이미지 출력단계는 상기 적어도 2개 이상의 초점에 의해 생성된 파장신호를 기반으로 3차원 광음향 이미지를 출력하되,
상기 파장신호 생성단계가 수행되기 전, 상기 측정 대상물로부터 상기 신호 검출부까지의 경로길이에 따른 시간에 대한 경로-시간 상관관계를 계산하는 경로-시간 계산단계; 및
상기 경로-시간 계산단계가 수행되고, 상기 파장신호 생성단계가 수행되기 전에 상기 측정 대상물이 변경된 경우, 상기 측정 대상물로부터 상기 신호 검출부까지의 경로길이를 재탐색하는 경로길이 재탐색단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다초점 광음향 이미징 장치의 운용방법.a wavelength signal generating step of generating an ultrasonic wave signal by irradiating light from a light source to a measurement object at a predetermined wavelength;
a signal detecting step of detecting the wavelength signal by a signal detecting unit;
a signal processing step of dividing the focus of the wavelength signal; and
An image output step of outputting a three-dimensional photoacoustic image based on the wavelength signal,
In the wavelength signal generating step, the light source unit includes at least two or more focal points for irradiating light to different positions of the measurement object,
The image output step outputs a three-dimensional photoacoustic image based on the wavelength signal generated by the at least two or more focal points,
a path-time calculation step of calculating a path-time correlation with respect to time according to a path length from the measurement object to the signal detection unit before the wavelength signal generating step is performed; and
When the path-time calculation step is performed and the measurement target is changed before the wavelength signal generating step is performed, the method further includes a path length rescan step of re-searching the path length from the measurement target to the signal detection unit. A method of operating a multifocal optoacoustic imaging device, characterized in that.
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