KR20120047554A - Terahertz imaging method and apparatus for producing three-dimensional image of tumor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 테라헤르츠 영상 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 테라헤르츠 전자기파를 종양 부위와 종양 부위에 인접한 정상 부위에 방사하고, 상기 종양 부위 및 정상 부위로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파로부터 상기 종양 부위에 있는 종양의 3차원 이미지를 생성하는 테라헤르츠 영상 방법 및 장치에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to terahertz imaging methods and apparatus, and in particular, radiates terahertz electromagnetic waves to a tumor site and a normal site adjacent to the tumor site, and the tumor at the tumor site from terahertz electromagnetic waves reflected from the tumor site and the normal site. The present invention relates to a terahertz imaging method and apparatus for generating a three-dimensional image.
인체 내부의 상태를 보다 정확하게 진단하기 위해서 내시경, X-선 촬영 장치, CT(Computer Tomography) 장치 또는 MRI(Magnetic Resonance Imaging) 장치 등의 의료 기기를 사용한다.In order to diagnose the condition inside the human body more accurately, medical devices such as an endoscope, an X-ray apparatus, a computer tomography (CT) device, or a magnetic resonance imaging (MRI) device are used.
내시경은 장기 내부의 영상을 제공한다. 의사 등의 전문 인력은 내시경이 제공하는 장기 내부의 영상을 참조하여 장기 내부의 종양 발생 여부를 판단한다. 따라서, 전문 인력의 숙련도에 따라 진단 결과가 달라질 수 있다. 또한, 장기 내부의 영상만을 보고 종양 발생 여부를 판단하므로 특히 초기 단계의 종양에 대해서는 진단하기 어려우며 종양이 일정 단계 이상 진행된 경우만 진단이 가능하다.Endoscopy provides an internal view of the organs. Experts, such as doctors, refer to images of the organs provided by the endoscope to determine whether tumors occur within the organs. Therefore, the diagnosis result may vary according to the skill of the expert. In addition, it is difficult to diagnose tumors in the early stages because only the internal image is judged to determine whether tumors are generated.
X-선 촬영 장치는 인체를 투과하는 X-선을 이용하여 인체 내부의 상태를 확인하는 의료 기기이며, CT 장치는 X-선이 투과된 인체 내부의 밀도를 분석하여 영상을 구현하는 의료 기기이다. 또한, MRI 장치는 인체를 구성하는 물질의 자기적 성질을 측정하여 컴퓨터를 통하여 다시 재구성, 영상화하는 의료 기기이다.X-ray imaging apparatus is a medical device that checks the state inside the human body using X-rays penetrating the human body, CT device is a medical device that implements the image by analyzing the density of the inside of the human body through which the X-rays transmitted . In addition, the MRI device is a medical device that measures the magnetic properties of the material constituting the human body and reconstructs and images through a computer.
이러한 의료 기기들 중에서 MRI 장치는 X-선 촬영과 같은 이온화 방사선을 사용하는 장치가 아니므로, 인체에 무해하다. 또한, MRI 장치는 3D 영상을 제공하며 CT 장치에 비해 대조도 및 해상도가 뛰어난 영상을 제공할 뿐만 아니라, 횡단면 촬영만이 가능한 CT 장치와는 달리 관상면과 시상면도 촬영할 수 있다. 또한, MRI 장치는 검사자가 원하는 임의의 각도의 영상을 촬영할 수 있다는 장점이 있다.Among these medical devices, MRI devices are not harmful to humans because they are not devices that use ionizing radiation such as X-ray imaging. In addition, the MRI device provides a 3D image and provides an image with superior contrast and resolution as compared to the CT device, and unlike the CT device capable of only cross-sectional imaging, the MRI device can also photograph coronal and sagittal planes. In addition, the MRI device has the advantage that the inspector can take an image of any desired angle.
이러한 장점으로 인해 MRI 장치가 보편적으로 쓰이고 있다. 하지만, MRI 장치는 검사료가 비싸며 촬영 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 또한, 검사 공간이 협소하므로 환자는 검사 공간에 홀로 들어가서 촬영해야 한다. 따라서, 중환자나 폐소 공포증이 심한 환자는 검사할 수 없다는 단점이 있다.These advantages make MRI devices common. However, the MRI device has the disadvantage that the inspection fee is expensive and the photographing time is long. In addition, since the examination space is small, the patient should enter the examination space alone and photograph. Therefore, there is a drawback that the critical patient or patients with severe pulmonary phobia cannot be examined.
특히, MRI 장치의 경우, 초기 단계의 종양 등의 확인을 수행하기 어려운 단점이 있다. 즉, 초기 단계의 종양을 식별할 수 있을 정도로 해상도가 높지 않기 때문에 일정 단계 이상 진행된 종양에 대해서만 확인이 가능하다.In particular, in the case of the MRI device, there is a disadvantage that it is difficult to perform the identification of the early stage tumors. That is, since the resolution is not high enough to identify the early stage tumors, it is possible to check only the tumors that have advanced over a certain stage.
본 발명은 테라헤르츠 전자기파를 종양 부위와 종양 부위에 인접한 정상 부위에 방사하고, 상기 종양 부위 및 정상 부위로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파로부터 상기 종양 부위에 있는 종양의 3차원 이미지를 생성하는 테라헤르츠 영상 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention is a terahertz imaging method of radiating terahertz electromagnetic waves to a tumor site and a normal site adjacent to the tumor site, and generating a three-dimensional image of the tumor at the tumor site from the terahertz electromagnetic waves reflected from the tumor site and the normal site. And an apparatus for that purpose.
본 발명에 따른 테라헤르츠 영상 방법은 테라헤르츠 전자기파를 인체 부위에 방사하여 3차원 이미지를 생성하는 테라헤르츠 영상 방법에 있어서, (a) 상기 테라헤르츠 전자기파를 종양 부위와 상기 종양 부위에 인접한 정상 부위에 방사하는 단계; (b) 상기 정상 부위 및 상기 종양 부위로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 각각의 제1 전기적 신호 및 제2 전기적 신호를 생성하는 단계; (c) 상기 제1 전기적 신호 및 상기 제2 전기적 신호를 기초로 상기 종양 부위에 있는 종양의 상기 3차원 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The terahertz imaging method according to the present invention is a terahertz imaging method for generating a three-dimensional image by radiating terahertz electromagnetic waves to the human body region, (a) the terahertz electromagnetic waves to the tumor site and the normal site adjacent to the tumor site Spinning; (b) generating respective first and second electrical signals based on the terahertz electromagnetic waves reflected from the normal site and the tumor site; (c) generating the three-dimensional image of the tumor at the tumor site based on the first electrical signal and the second electrical signal.
본 발명에 따른 테라헤르츠 영상 방법은 (d) 상기 (c) 단계에서 생성된 상기 3차원 이미지를 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다.The terahertz imaging method according to the present invention may further include (d) displaying the three-dimensional image generated in the step (c).
상기 인체 부위는 다층 구조를 포함하는 것이 바람직하다.The human body portion preferably includes a multilayer structure.
상기 (a) 단계는 상기 테라헤르츠 전자기파를 상기 종양 부위 및 상기 정상 부위에 2차원적으로 방사하는 단계를 포함하며, 상기 (c) 단계는 상기 종양의 깊이를 표시하는 상기 3차원 이미지를 생성하는 단계를 포함한다.The step (a) includes radiating the terahertz electromagnetic wave to the tumor site and the normal site two-dimensionally, and the step (c) generates the three-dimensional image indicating the depth of the tumor Steps.
상기 (c) 단계는 (c-1) 상기 제1 전기적 신호 및 상기 제2 전기적 신호를 비교하여 상기 정상 부위 및 상기 종양 부위의 2차원 정보를 생성하는 단계; (c-2) 상기 제2 전기적 신호를 분석하여 상기 종양의 깊이 정보를 생성하는 단계; (c-3) 상기 2차원 정보 및 상기 깊이 정보를 기초로 상기 종양의 3차원 정보를 생성하는 단계; 및 (c-4) 상기 3차원 정보를 기초로 상기 종양의 깊이를 표시하는 상기 3차원 이미지를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.Step (c) comprises: (c-1) comparing the first electrical signal and the second electrical signal to generate two-dimensional information of the normal site and the tumor site; (c-2) analyzing the second electrical signal to generate depth information of the tumor; (c-3) generating three-dimensional information of the tumor based on the two-dimensional information and the depth information; And (c-4) generating the three-dimensional image indicating the depth of the tumor based on the three-dimensional information.
상기 테라헤르츠 전자기파는 광전도 방법 또는 광정류 방법 중 어느 하나를 이용하여 여기되는 것이 바람직하다.The terahertz electromagnetic wave is preferably excited using any one of a photoconductive method or a light rectification method.
상기 제1 전기적 신호 및 상기 제2 전기적 신호는 광전도 스위칭 표본 추출법 또는 전기-광학적 표본 추출법 중 어느 하나를 이용하여 생성하는 것이 바람직하다.The first electrical signal and the second electrical signal are preferably generated using either photoconductive switching sampling or electro-optic sampling.
본 발명에 따른 테라헤르츠 영상 장치는 테라헤르츠 전자기파를 인체 부위에 방사하는 발생부; 상기 인체 부위로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 전기적 신호를 생성하는 검출부; 프로그램; 상기 프로그램을 실행하며 상기 발생부 및 상기 검출부를 제어하는 프로세서; 및 상기 프로그램을 저장하는 메모리를 포함하는 제어부를 포함하되, 상기 프로그램은 상기 테라헤르츠 전자기파를 종양 부위와 상기 종양 부위에 인접한 정상 부위에 방사하도록 상기 발생부를 제어하는 제1 인스트럭션; 상기 정상 부위 및 상기 종양 부위로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 각각의 제1 전기적 신호 및 제2 전기적 신호를 생성하도록 상기 검출부를 제어하는 제2 인스트럭션; 상기 제1 전기적 신호 및 상기 제2 전기적 신호를 기초로 상기 종양 부위에 있는 종양의 3차원 이미지를 생성하는 제3 인스트럭션을 포함하는 것을 특징으로 한다.The terahertz imaging device according to the present invention comprises a generator for radiating terahertz electromagnetic waves to a human body part; A detector configured to generate an electrical signal based on the terahertz electromagnetic waves reflected from the human body part; program; A processor which executes the program and controls the generator and the detector; And a controller including a memory for storing the program, wherein the program comprises: a first instruction to control the generation unit to radiate the terahertz electromagnetic wave to a tumor site and to a normal site adjacent to the tumor site; A second instruction for controlling the detection unit to generate respective first electrical signals and second electrical signals based on the terahertz electromagnetic waves reflected from the normal site and the tumor site; And a third instruction for generating a three-dimensional image of the tumor at the tumor site based on the first electrical signal and the second electrical signal.
상기 프로그램은 상기 제3 인스트럭션을 수행하여 생성된 상기 3차원 이미지를 디스플레이하는 제4 인스트럭션을 더 포함할 수 있다.The program may further include a fourth instruction for displaying the three-dimensional image generated by performing the third instruction.
상기 인체 부위는 다층 구조를 포함하는 것이 바람직하다.The human body portion preferably includes a multilayer structure.
상기 발생부는 광전도 방법 또는 광정류 방법 중 어느 하나를 이용하여 상기 테라헤르츠 전자기파를 여기시키는 것이 바람직하다.Preferably, the generating unit excites the terahertz electromagnetic wave by using any one of a photoconductive method and a light rectification method.
상기 검출부는 광전도 스위칭 표본 추출법 또는 전기-광학적 표본 추출법 중 어느 하나를 이용하여 상기 전기적 신호를 생성하는 것이 바람직하다.The detection unit preferably generates the electrical signal using any one of a photoconductive switching sampling method and an electro-optical sampling method.
상기 제어부는 상기 테라헤르츠 전자기파를 상기 종양 부위 및 상기 정상 부위에 2차원적으로 방사하도록 상기 발생부를 제어하는 것이 바람직하다.The control unit preferably controls the generation unit to emit the terahertz electromagnetic wave to the tumor site and the normal site in two dimensions.
상기 제어부는 상기 종양의 깊이를 표시하는 상기 3차원 이미지를 생성하는 것이 바람직하다.Preferably, the controller generates the 3D image displaying the depth of the tumor.
상기 프로그램은 상기 제1 전기적 신호 및 상기 제2 전기적 신호를 비교하여 상기 정상 부위 및 상기 종양 부위의 2차원 정보를 생성하는 제3-1 서브인스트럭션; 상기 제2 전기적 신호를 분석하여 상기 종양의 깊이 정보를 생성하는 제3-2 서브인스트럭션; 상기 2차원 정보 및 상기 깊이 정보를 기초로 상기 종양의 3차원 정보를 생성하는 제3-3 서브인스트럭션; 및 상기 3차원 정보를 기초로 상기 종양의 깊이를 표시하는 상기 3차원 이미지를 생성하는 제3-4 서브인스트럭션을 포함할 수 있다.The program includes: a 3-1 subinstruction for generating two-dimensional information of the normal region and the tumor region by comparing the first electrical signal and the second electrical signal; A third-2 subinstruction for analyzing the second electrical signal to generate depth information of the tumor; A third-3 subinstruction for generating three-dimensional information of the tumor based on the two-dimensional information and the depth information; And a third to fourth subinstruction for generating the three-dimensional image indicating the depth of the tumor based on the three-dimensional information.
본 발명에 따른 테라헤르츠 영상 방법 및 장치는 다음과 같은 장점이 있다.The terahertz imaging method and apparatus according to the present invention have the following advantages.
테라헤르츠 전자기파는 X-선 에너지의 100만 분의 1 정도의 에너지를 가지므로 X-선 촬영 때 우려되는 방사선 노출을 최소화할 수 있다. 따라서, 테라헤르츠 전자기파는 사실상 인체에 무해하다고 할 수 있으며, 뿐만 아니라 파장이 길어 생체 조직에서의 산란이 적은 이유로 고해상도 영상화가 가능해 종양(암) 진단에 도움을 줄 수 있다.The terahertz electromagnetic wave has an energy of about one millionth of the X-ray energy, thereby minimizing the radiation exposure that is of concern during X-ray imaging. Therefore, terahertz electromagnetic waves can be said to be virtually harmless to the human body, as well as a long wavelength, which enables high resolution imaging due to the low scattering in biological tissues, which may help diagnose a tumor (cancer).
또한, 종래의 내시경이나 MRI 장치 등의 의료 장비로 진단이 어려운 위암, 대장암 등의 소화기암을 용이하게 진단할 수 있으며, 검사 소요 시간이 짧고, 검사 비용이 저렴하다는 장점이 있다.In addition, it is possible to easily diagnose gastrointestinal cancer, such as gastric cancer, colorectal cancer, etc., which is difficult to diagnose with conventional medical equipment such as an endoscope or an MRI device.
또한, 본 발명은 종양의 3차원 이미지를 생성하므로 종양의 면적 및 깊이를 정확하게 파악할 수 있으므로 수술 시에도 용이하게 사용될 수 있다.In addition, the present invention generates a three-dimensional image of the tumor, so it is possible to accurately determine the area and depth of the tumor can be easily used during surgery.
도 1은 본 발명에 따른 테라헤르츠 영상 방법을 도시한 흐름도.
도 2는 종양 부위 및 정상 부위를 예시적으로 도시한 사시도.
도 3은 종양 부위 및 정상 부위를 예시적으로 도시한 단면도.
도 4a 내지 도 4c는 제1 전기적 신호 및 제2 전기적 신호를 예시한 파형도.
도 5는 본 발명에 따른 테라헤르츠 영상 방법에 포함된 S120 단계를 도시한 흐름도.
도 6은 본 발명에 따른 테라헤르츠 영상 장치를 도시한 블록도.
도 7은 본 발명에 따른 테라헤르츠 영상 장치에 포함된 프로그램을 도시한 블록도.1 is a flowchart illustrating a terahertz imaging method according to the present invention.
2 is a perspective view illustratively showing a tumor site and a normal site;
3 is a cross-sectional view illustratively showing a tumor site and a normal site.
4A-4C are waveform diagrams illustrating a first electrical signal and a second electrical signal.
5 is a flowchart illustrating step S120 included in a terahertz imaging method according to the present invention;
6 is a block diagram illustrating a terahertz imaging device according to the present invention;
7 is a block diagram illustrating a program included in a terahertz imaging device according to the present invention.
이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명에 따른 테라헤르츠 영상 방법을 도시한 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a terahertz imaging method according to the present invention.
도 1을 참조하면, 테라헤르츠 전자기파를 종양 부위와 종양 부위에 인접한 정상 부위에 방사한다(S100).Referring to Figure 1, terahertz electromagnetic waves are radiated to the tumor site and the normal site adjacent to the tumor site (S100).
테라헤르츠 전자기파는 광전도 방법 또는 광정류 방법 중 어느 하나를 이용하여 여기되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상기 광정류 방법은 강한 빛에 의해 발생하는 비선형 광학 특성을 이용한 것으로써, 광신호원을 받아들일 때 발생하는 시간 의존적인 편광화(time-dependent polarization) 현상을 이용한다. 테라헤르츠 전자기파의 여기 방법에 대한 자세한 설명은 본 출원인이 출원한 한국특허출원 제2008-0044648호에 개시되어 있다.The terahertz electromagnetic wave is preferably excited using either a photoconductive method or a light rectification method. Specifically, the optical rectification method uses a nonlinear optical characteristic generated by strong light, and uses a time-dependent polarization phenomenon generated when the optical signal source is received. A detailed description of the method of excitation of terahertz electromagnetic waves is disclosed in Korean Patent Application No. 2008-0044648 filed by the present applicant.
인체 부위는 통상적으로 한 개 이상의 층으로 구성된다. 예를 들어, 피부층은 각질층, 표피층, 진피층 및 피하조직으로 구성된다. 또한, 위 등의 소화 기관도 한 개 이상의 층으로 구성된다.Human parts typically consist of one or more layers. For example, the skin layer consists of the stratum corneum, epidermal layer, dermis layer and subcutaneous tissue. The digestive organs, such as the stomach, are also composed of one or more layers.
도 2는 종양 부위 및 정상 부위를 예시적으로 도시한 사시도이다.2 is a perspective view exemplarily showing a tumor site and a normal site.
도 2에 도시된 바와 같이, 정상 부위(10)는 조직층 및 혈관 등으로 구성되는(종양이 없는) 인체 부위를 의미하고, 종양 부위(20)는 종양이 존재하는 인체 부위를 의미한다.As shown in FIG. 2, the
또한, 테라헤르츠 전자기파는 종양 부위 및 정상 부위에 2차원적으로 방사된다. 예를 들어, 테라헤르츠 전자기파는 인체 부위의 표면에 2차원적으로 방사된다.In addition, terahertz electromagnetic waves are radiated two-dimensionally to the tumor site and the normal site. For example, terahertz electromagnetic waves are radiated two-dimensionally to the surface of human body parts.
도 2의 점(30)은 테라헤르츠가 방사되는 지점을 개략적으로 도시한 것이다. 바람직하게는, 테라헤르츠 전자기파는 방사 궤도(40)를 따라 방사될 수 있다. 도 2에는 지그재그형의 방사 궤도(40)가 도시되어 있으나, 방사 궤도(40)는 이에 국한되지 않는다.
다시 도 1을 참조하면, 정상 부위 및 종양 부위로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 각각의 제1 전기적 신호 및 제2 전기적 신호를 생성한다(S110).Referring back to FIG. 1, each of the first and second electrical signals is generated based on the terahertz electromagnetic waves reflected from the normal region and the tumor region (S110).
구체적으로, 인체 부위로 방사된 테라헤르츠 전자기파는 인체 부위 표면 또는 인체 부위 내부에서 반사 및/또는 투과된다. 예를 들어, 각질층, 표피층, 진피층 및 피하조직으로 구성되는 피부층에 테라헤르츠 전자기파를 방사하면, 테라헤르츠 전자기파의 일부는 각질층, 표피층, 진피층 및 피하조직의 경계면에서 반사되고, 일부는 각질층, 표피층, 진피층 및 피하조직을 투과한다.Specifically, terahertz electromagnetic waves radiated to the human body part are reflected and / or transmitted on the surface of the human body part or inside the human body part. For example, when terahertz electromagnetic waves are radiated to the skin layer consisting of the stratum corneum, epidermis, dermis and subcutaneous tissue, a part of the terahertz electromagnetic waves are reflected at the interface of the stratum corneum, epidermis, dermis and subcutaneous tissue, and part of the stratum corneum, epidermis, Penetrates the dermis and subcutaneous tissue.
특히, 조절할 수 없이 계속 진행되는 세포 분열에 의해 빠르게 증식한 종양의 경우, 조직이 치밀하지 않고 수분이 많이 함유되어 있으므로 테라헤르츠 전자기파가 쉽게 투과한다.In particular, in the case of tumors that proliferate rapidly due to uncontrolled cell division, the terahertz electromagnetic waves easily penetrate because the tissue is not dense and contains a lot of moisture.
이하에서는 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described in more detail.
도 3은 종양 부위와 정상 부위를 예시적으로 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating exemplary tumor sites and normal sites.
도 3에서 인체 부위의 표면에 표시된 다수 개의 점은 테라헤르츠 전자기파를 방사한 지점으로써, 설명의 편의를 위하여 임의의 세 지점을 A, B 및 C로 표시하고 있다. 또한, 정상 부위의 각 층을 제1층(60) 내지 제4층(63)으로 표시하며, 각 층의 경계면을 a, b, c 및 d로 표시한다.In FIG. 3, a plurality of points displayed on the surface of the human body part are points at which terahertz electromagnetic waves are radiated, and for convenience of description, three arbitrary points are indicated as A, B, and C. FIG. In addition, each layer of a top part is represented by the
A 지점에서 방사한 테라헤르츠 전자기파의 경로에는 종양이 존재하지 않으므로, 즉 정상 부위이므로 테라헤르츠 전자기파는 각 층의 경계면에서 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 제1층(60)을 투과한 테라헤르츠 전자기파는 경계면 a에서 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 경계면 a에서 반사된 테라헤르츠 전자기파는 A-a로 표시되어 있다. 또한, 경계면 a를 투과한 테라헤르츠 전자기파는 제2층(61)으로 입사되고 경계면 b에서 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 경계면 b에서 반사된 테라헤르츠 전자기파는 A-b로 표시되어 있다. 경계면 b를 투과한 테라헤르츠 전자기파는 제3층(62)으로 입사되어 경계면 c에서 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 경계면 c에서 반사된 테라헤르츠 전자기파는 A-c로 표시되어 있다. 마지막으로, 경계면 c를 투과한 테라헤르츠 전자기파는 제4층(63)으로 입사된다. 제4층(63)을 통과한 테라헤르츠 전자기파는 경계면 d에서 반사된다. 경계면 d에서 반사된 테라헤르츠 전자기파는 A-d로 표시되어 있다.Since there is no tumor in the path of the terahertz electromagnetic wave radiated from the point A, that is, the terahertz electromagnetic wave is partially transmitted and partially reflected at the boundary of each layer. The terahertz electromagnetic wave transmitted through the
B와 C 지점에서 방사된 테라헤르츠 전자기파는 종양(20)을 투과한다.The terahertz electromagnetic waves emitted at points B and C penetrate the
구체적으로는, B 지점에서 방사한 테라헤르츠 전자기파는 제1층(60)을 투과하고 경계면 a에서 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 경계면 a에서 반사된 테라헤르츠 전자기파는 B-a로 표시되어 있다. 경계면 a를 투과한 테라헤르츠 전자기파는 종양으로 입사되고 종양의 시작점(s)에서 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 종양의 시작점(s)에서 반사된 테라헤르츠 전자기파는 B-s로 표시되어 있다. 종양의 시작점(s)을 투과한 테라헤르츠 전자기파는 종양의 시작점(s)부터 종양의 종단점(f)까지 투과한다. 종양(20)을 투과한 테라헤르츠 전자기파는 종양의 종단점(f)에서 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 종양의 종단점(f)에서 반사된 테라헤르츠 전자기파는 B-f로 표시되어 있다. 종양의 종단점(f)을 통과한 테라헤르츠 전자기파는 제4층(63)으로 입사된다. 제4층(63)을 통과한 테라헤르츠 전자기파는 경계면 d에서 반사된다. 경계면 d에서 반사된 테라헤르츠 전자기파는 B-d로 표시되어 있다.Specifically, the terahertz electromagnetic wave radiated at point B transmits through the
C 지점에서 방사한 테라헤르츠 전자기파도 B 지점에서 방사한 테라헤르츠 전자기파와 동일한 원리로 인체 내부에서 반사 및/또는 투과된다. 제1층(60)을 투과한 테라헤르츠 전자기파는 경계면 a에서 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 반사된 테라헤르츠 전자기파를 C-a로 표시하였다. 경계면 a를 투과한 테라헤르츠 전자기파는 제2층(61)으로 입사되고 경계면 b에서 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 경계면 b에서 반사된 테라헤르츠 전자기파는 C-b로 표시하였다. 경계면 b를 투과한 테라헤르츠 전자기파는 종양으로 입사되고 종양의 시작점(s)에서 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 종양의 시작점(s)에서 반사된 테라헤르츠 전자기파를 C-s로 표시하였다. 종양의 시작점(s)을 투과한 테라헤르츠 전자기파는 종양의 종단점(f)에서 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 종양의 종단점(f)에서 반사된 테라헤르츠 전자기파는 C-f로 표시하였다. 종양의 종단점(f)을 통과한 테라헤르츠 전자기파는 제4층(63)으로 입사된다. 제4층(63)을 통과한 테라헤르츠 전자기파는 경계면 d에서 반사된다. 경계면 d에서 반사된 테라헤르츠 전자기파는 C-d로 표시하였다.The terahertz electromagnetic waves emitted at point C are also reflected and / or transmitted inside the human body on the same principle as the terahertz electromagnetic waves emitted at point B. The terahertz electromagnetic wave transmitted through the
정상 부위와 종양 부위는 수분 함량이나 구성 조직이 다르므로 정상 부위 및 종양 부위에 방사된 테라헤르츠 전자기파는 반사율 및 투과율이 각각 다르게 나타난다. 또한, 종양 부위에서 반사되는 시점과 정상 부위에서 반사되는 시점은 서로 다르게 나타난다. 따라서, 정상 부위와 종양 부위에서 반사되는 테라헤르츠 전자기파를 분석하면 종양의 크기 및 깊이를 측정할 수 있다.Since the normal region and the tumor region have different water contents or constituent tissues, the terahertz electromagnetic waves emitted at the normal region and the tumor region have different reflectances and transmittances. In addition, the time of reflection at the tumor site and the time of reflection at the normal site appear differently. Therefore, by analyzing the terahertz electromagnetic waves reflected from the normal region and the tumor region, the size and depth of the tumor can be measured.
본 발명의 S110 단계에 따르면, 반사된 테라헤르츠 전자기파를 분석하기 위해 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 제1 전기적 신호 및 제2 전기적 신호를 생성한다.According to step S110 of the present invention, a first electrical signal and a second electrical signal are generated based on the reflected terahertz electromagnetic waves to analyze the reflected terahertz electromagnetic waves.
제1 전기적 신호는 정상 부위에서 반사된 테라헤르츠 전자기파(A-a, A-b, A-c 및 A-d)를 기초로 생성한 전기적 신호이고, 제2 전기적 신호는 종양 부위에서 반사된 테라헤르츠 전자기파(B-a, B-s, B-f, B-d, C-a, C-b, C-s, C-f 및 C-d)를 기초로 생성한 전기적 신호이다.The first electrical signal is an electrical signal generated based on the terahertz electromagnetic waves (Aa, Ab, Ac, and Ad) reflected from the normal region, and the second electrical signal is the terahertz electromagnetic waves (Ba, Bs, Bf) reflected from the tumor region. , Bd, Ca, Cb, Cs, Cf and Cd) is an electrical signal generated based on.
제1 전기적 신호 및 제2 전기적 신호는 광전도 스위칭 표본 추출법 또는 전기-광학적 표본 추출법 중 어느 하나를 이용하여 생성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상기 전기-광학적 표본 추출법은 전기-광학적 매질(electro-optic crystal)이 가지고 있는 전기-광학적 효과를 이용한다. 제1 전기적 신호 및 제2 전기적 신호의 생성 방법에 대한 자세한 설명은 본 출원인이 출원한 한국특허출원 제2008-0044648호에 개시되어 있다.The first electrical signal and the second electrical signal are preferably generated using either photoconductive switching sampling or electro-optic sampling. Specifically, the electro-optic sampling method takes advantage of the electro-optic effect possessed by the electro-optic crystal. A detailed description of the method of generating the first electrical signal and the second electrical signal is disclosed in Korean Patent Application No. 2008-0044648 filed by the present applicant.
이하에서는, 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described in more detail.
도 4a 내지 도 4c는 제1 전기적 신호 및 제2 전기적 신호를 예시한 파형도이다.4A to 4C are waveform diagrams illustrating a first electrical signal and a second electrical signal.
도 4a는 정상 부위인 A 지점에서 테라헤르츠 전자기파를 방사했을 경우, 인체 내부로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 생성한 제1 전기적 신호를 예시한 파형도이다.4A is a waveform diagram illustrating a first electrical signal generated based on terahertz electromagnetic waves reflected from the inside of a human body when the terahertz electromagnetic waves are emitted from a point A, which is a normal region.
도 4b는 종양 부위인 B 지점에서 테라헤르츠 전자기파를 방사했을 경우, 인체 내부로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 생성한 제2 전기적 신호를 예시한 파형도이다.FIG. 4B is a waveform diagram illustrating a second electrical signal generated based on terahertz electromagnetic waves reflected from the inside of a human body when the terahertz electromagnetic waves are radiated from a point B as a tumor site.
도 4c는 종양 부위인 C 지점에서 테라헤르츠 전자기파를 방사했을 경우, 인체 내부로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 생성한 제2 전기적 신호를 예시한 파형도이다.4C is a waveform diagram illustrating a second electrical signal generated based on terahertz electromagnetic waves reflected from the inside of a human body when the terahertz electromagnetic waves are radiated at point C, which is a tumor site.
도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 반사된 테라헤르츠 전자기파는 인체 내부의 구성에 따라 다른 형태를 가진다. 따라서, 반사된 테라헤르츠 전자기파의 간격이나 형태를 분석하면 종양의 깊이 및 두께를 계산할 수 있다.As shown in Figures 4a to 4c, the reflected terahertz electromagnetic wave has a different form according to the configuration of the human body. Therefore, analyzing the spacing or shape of the reflected terahertz electromagnetic waves can calculate the depth and thickness of the tumor.
다시 도 1을 참조하면, 생성된 제1 전기적 신호 및 제2 전기적 신호를 기초로 종양 부위에 있는 종양의 3차원 이미지를 생성한다(S120).Referring back to FIG. 1, a 3D image of a tumor at a tumor site is generated based on the generated first and second electrical signals (S120).
이하에서는, 본 발명의 S120 단계를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings step S120 of the present invention will be described in detail.
도 5는 본 발명에 따른 테라헤르츠 영상 방법에 포함된 S120 단계를 도시한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating step S120 included in the terahertz imaging method according to the present invention.
도 5를 참조하면, 제1 전기적 신호 및 제2 전기적 신호를 비교하여 정상 부위 및 종양 부위의 2차원 정보를 생성한다(S121).Referring to FIG. 5, two-dimensional information of a normal region and a tumor region is generated by comparing the first electrical signal and the second electrical signal (S121).
구체적으로는, 제1 전기적 신호와 다른 파형의 전기적 신호가 발생하는 인체 부위는 종양 부위라고 할 수 있다.Specifically, the human body region where the electrical signal of the waveform different from the first electrical signal is generated may be referred to as a tumor region.
도 4a에 도시된 제1 전기적 신호는 정상 부위로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파(A-a, A-b, A-c 및 A-d)를 기초로 생성된다. 도 4b 및 도 4c에 도시된 제2 전기적 신호는 종양 부위로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파(B-a, B-s, B-f, B-d, C-a, C-b, C-s, C-f 및 C-d)를 기초로 생성된다. 제1 전기적 신호와 제2 전기적 신호를 비교하면, 정상 부위와 종양 부위를 구분할 수 있으며, 동시에 정상 부위와 종양 부위의 2차원 정보(예컨대, 종양의 유무, 위치 또는 면적에 대한 정보)를 생성할 수 있다.The first electrical signal shown in FIG. 4A is generated based on the terahertz electromagnetic waves A-a, A-b, A-c and A-d reflected from the normal region. The second electrical signal shown in FIGS. 4B and 4C is generated based on terahertz electromagnetic waves reflected from the tumor site (B-a, B-s, B-f, B-d, C-a, C-b, C-s, C-f and C-d). Comparing the first electrical signal with the second electrical signal, it is possible to distinguish between the normal site and the tumor site, and at the same time generate two-dimensional information of the normal site and the tumor site (for example, the presence, location or area of the tumor). Can be.
다음에는, 제2 전기적 신호를 분석하여 종양의 깊이 정보를 생성한다(S122).Next, the depth information of the tumor is generated by analyzing the second electrical signal (S122).
제2 전기적 신호는 종양 부위로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 생성된 것이므로 제2 전기적 신호의 파형을 분석하면(예컨대, 파형의 간격 또는 시간을 분석하면), 종양 부위에 대한 깊이 정보를 획득할 수 있다.Since the second electrical signal is generated based on the terahertz electromagnetic waves reflected from the tumor site, analyzing the waveform of the second electrical signal (for example, analyzing the interval or time of the waveform) provides depth information about the tumor site. Can be.
도 4b 및 도 4c를 참조하면, 종양의 시작점(s)으로부터 반사된 B-s와 종양의 종단점(f)으로부터 반사된 B-f의 간격(또는 시간, 화살표로 표시됨)을 분석하여 B 지점에서의 종양에 대한 깊이를 측정할 수 있다. 마찬가지로, 종양의 시작점(s)으로부터 반사된 C-s와 종양의 종단점(f)으로부터 반사된 C-f의 간격(또는 시간)을 분석하여 C 지점에서의 종양에 대한 깊이를 측정할 수 있다.4B and 4C, the intervals (or time, indicated by arrows) of Bs reflected from the tumor's starting point (s) and Bf's reflected from the tumor's endpoints (f) are analyzed for the tumor at point B. Depth can be measured. Similarly, the distance (or time) between C-s reflected from the starting point (s) of the tumor and C-f reflected from the endpoint (f) of the tumor can be analyzed to determine the depth to the tumor at point C.
다음에는, 2차원 정보 및 깊이 정보를 기초로 종양의 3차원 정보를 생성한다(S123).Next, three-dimensional information of the tumor is generated based on the two-dimensional information and the depth information (S123).
정상 부위 및 종양 부위의 면적을 알 수 있는 평면상의 2차원 정보와 종양 부위의 깊이 정보를 조합하면, 공간상의 3차원 정보를 생성할 수 있다.By combining two-dimensional information on the plane where the area of the normal region and the tumor region is known and depth information of the tumor region, three-dimensional information on the space can be generated.
다음에는, 3차원 정보를 기초로 종양의 깊이를 표시하는 3차원 이미지를 생성한다(S124).Next, a three-dimensional image indicating the depth of the tumor is generated based on the three-dimensional information (S124).
다시 도 1을 참조하면, 생성된 3차원 이미지를 디스플레이 장치를 통하여 디스플레이한다(S130).Referring back to FIG. 1, the generated 3D image is displayed through the display device (S130).
이하에서는, 본 발명에 따른 테라헤르츠 영상 장치에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the terahertz imaging device according to the present invention will be described in detail.
도 6은 본 발명에 따른 테라헤르츠 영상 장치를 도시한 블록도이다.6 is a block diagram illustrating a terahertz imaging device according to the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 테라헤르츠 영상 장치는 발생부(100), 검출부(200) 및 제어부(300)를 포함한다.Referring to FIG. 6, the terahertz imaging apparatus according to the present invention includes a
발생부(100)는 테라헤르츠 전자기파를 인체 부위에 방사한다.The
인체 부위는 통상적으로 한 개 이상의 층으로 구성된다. 예를 들어, 피부층은 각질층, 표피층, 진피층 및 피하조직으로 구성된다. 또한, 위 등의 소화 기관도 한 개 이상의 층으로 구성된다.Human parts typically consist of one or more layers. For example, the skin layer consists of the stratum corneum, epidermal layer, dermis layer and subcutaneous tissue. The digestive organs, such as the stomach, are also composed of one or more layers.
또한, 발생부(100)는 광전도 방법 또는 광정류 방법 중 어느 하나를 이용하여 테라헤르츠 전자기파를 여기시킬 수 있다.In addition, the
구체적으로는, 상기 광정류 방법은 강한 빛에 의해 발생하는 비선형 광학 특성을 이용한 것으로써, 광신호원을 받아들일 때 발생하는 시간 의존적인 편광화(time-dependent polarization) 현상을 이용한다. 테라헤르츠 전자기파의 여기 방법에 대한 자세한 설명은 본 출원인이 출원한 한국특허출원 제2008-0044648호에 개시되어 있다.Specifically, the optical rectification method uses a nonlinear optical characteristic generated by strong light, and uses a time-dependent polarization phenomenon generated when the optical signal source is received. A detailed description of the method of excitation of terahertz electromagnetic waves is disclosed in Korean Patent Application No. 2008-0044648 filed by the present applicant.
검출부(200)는 인체 부위로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 전기적 신호를 생성한다.The
검출부(200)는 광전도 스위칭 표본 추출법 또는 전기-광학적 표본 추출법 중 어느 하나를 이용하여 상기 전기적 신호를 생성할 수 있다.The
구체적으로는, 상기 전기-광학적 표본 추출법은 전기-광학적 매질(electro-optic crystal)이 가지고 있는 전기-광학적 효과를 이용한다. 제1 전기적 신호 및 제2 전기적 신호의 생성 방법에 대한 자세한 설명은 본 출원인이 출원한 한국특허출원 제2008-0044648호에 개시되어 있다.Specifically, the electro-optic sampling method takes advantage of the electro-optic effect possessed by the electro-optic crystal. A detailed description of the method of generating the first electrical signal and the second electrical signal is disclosed in Korean Patent Application No. 2008-0044648 filed by the present applicant.
제어부(300)는 프로그램(310), 프로세서(320) 및 메모리(330)를 포함한다.The
프로세서(320)는 프로그램(310)을 실행하며 발생부(100) 및 검출부(200)를 제어한다.The
메모리(330)는 프로그램(310)을 저장한다.The
프로그램(310)은 도 1을 참조하여 설명한 S100 단계 내지 S130 단계를 수행하는 인스트럭션을 포함한다. 프로세서(320)는 상기 인스트럭션에 따라 발생부(100) 및 검출부(200)를 제어하며, 비교 및 연산을 수행한다.The
이하에서는, 본 발명에 따른 프로그램의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the program according to the present invention will be described in detail.
도 7은 본 발명에 따른 테라헤르츠 영상 장치에 포함된 프로그램을 도시한 블록도이다.7 is a block diagram illustrating a program included in a terahertz imaging device according to the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프로그램(310)은 제1 내지 제3 인스트럭션을 포함하며, 제4 인스트럭션을 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 7, the
또한, 본 발명에 따른 프로그램(310)은 제3-1 서브인스트럭션 내지 제3-4 서브인스트럭션을 더 포함할 수 있다.In addition, the
프로세서(320)는 프로그램(310)의 제1 인스트럭션에 따라, 테라헤르츠 전자기파를 종양 부위와 종양 부위에 인접한 정상 부위에 방사하도록 발생부(100)를 제어한다.The
도 2는 종양 부위 및 정상 부위를 예시적으로 도시한 사시도이다.2 is a perspective view exemplarily showing a tumor site and a normal site.
도 2에 도시된 바와 같이, 정상 부위(10)는 조직층 및 혈관 등으로 구성되는(종양이 없는) 인체 부위를 의미하고, 종양 부위(20)는 종양이 존재하는 인체 부위를 의미한다.As shown in FIG. 2, the
또한, 프로세서(320)는 테라헤르츠 전자기파를 종양 부위 및 정상 부위에 2차원적으로 방사하도록 발생부(100)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 테라헤르츠 전자기파는 인체 부위의 표면에 2차원적으로 방사된다.In addition, the
도 2의 점(30)은 테라헤르츠가 방사되는 지점을 개략적으로 도시한 것이다. 바람직하게는, 테라헤르츠 전자기파는 방사 궤도(40)를 따라 방사될 수 있다. 도 2에는 지그재그형의 방사 궤도(40)가 도시되어 있으나, 방사 궤도(40)는 이에 국한되지 않는다.
다시 도 7을 참조하면, 프로세서(320)는 제2 인스트럭션에 따라, 정상 부위 및 종양 부위로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 각각의 제1 전기적 신호 및 제2 전기적 신호를 생성하도록 검출부(200)를 제어한다.Referring back to FIG. 7, the
구체적으로, 인체 부위로 방사된 테라헤르츠 전자기파는 인체 부위 표면 또는 인체 부위 내부에서 반사 및/또는 투과된다. 예를 들어, 각질층, 표피층, 진피층 및 피하조직으로 구성되는 피부층에 테라헤르츠 전자기파를 방사하면, 테라헤르츠 전자기파의 일부는 각질층, 표피층, 진피층 및 피하조직의 경계면에서 반사되고, 일부는 각질층, 표피층, 진피층 및 피하조직을 투과한다.Specifically, terahertz electromagnetic waves radiated to the human body part are reflected and / or transmitted on the surface of the human body part or inside the human body part. For example, when terahertz electromagnetic waves are radiated to the skin layer consisting of the stratum corneum, epidermis, dermis and subcutaneous tissue, a part of the terahertz electromagnetic waves are reflected at the interface of the stratum corneum, epidermis, dermis and subcutaneous tissue, and part of the stratum corneum, epidermis, Penetrates the dermis and subcutaneous tissue.
특히, 조절할 수 없이 계속 진행되는 세포 분열에 의해 빠르게 증식한 종양의 경우, 조직이 치밀하지 않고 수분이 많이 함유되어 있으므로 테라헤르츠 전자기파가 쉽게 투과한다.In particular, in the case of tumors that proliferate rapidly due to uncontrolled cell division, the terahertz electromagnetic waves easily penetrate because the tissue is not dense and contains a lot of moisture.
이하에서는 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described in more detail.
도 3은 종양 부위와 정상 부위를 예시적으로 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating exemplary tumor sites and normal sites.
도 3에서 인체 부위의 표면에 표시된 다수 개의 점은 테라헤르츠 전자기파를 방사한 지점으로써, 설명의 편의를 위하여 임의의 세 지점을 A, B 및 C로 표시하고 있다. 또한, 정상 부위의 각 층을 제1층(60) 내지 제4층(63)으로 표시하며, 각 층의 경계면을 a, b, c 및 d로 표시한다.In FIG. 3, a plurality of points displayed on the surface of the human body part are points at which terahertz electromagnetic waves are radiated, and for convenience of description, three arbitrary points are indicated as A, B, and C. FIG. In addition, each layer of a top part is represented by the
A 지점에서 방사한 테라헤르츠 전자기파의 경로에는 종양이 존재하지 않으므로, 즉 정상 부위이므로 테라헤르츠 전자기파는 각 층의 경계면에서 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 제1층(60)을 투과한 테라헤르츠 전자기파는 경계면 a에서 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 경계면 a에서 반사된 테라헤르츠 전자기파는 A-a로 표시되어 있다. 또한, 경계면 a를 투과한 테라헤르츠 전자기파는 제2층(61)으로 입사되고 경계면 b에서 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 경계면 b에서 반사된 테라헤르츠 전자기파는 A-b로 표시되어 있다. 경계면 b를 투과한 테라헤르츠 전자기파는 제3층(62)으로 입사되어 경계면 c에서 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 경계면 c에서 반사된 테라헤르츠 전자기파는 A-c로 표시되어 있다. 마지막으로, 경계면 c를 투과한 테라헤르츠 전자기파는 제4층(63)으로 입사된다. 제4층(63)을 통과한 테라헤르츠 전자기파는 경계면 d에서 반사된다. 경계면 d에서 반사된 테라헤르츠 전자기파는 A-d로 표시되어 있다.Since there is no tumor in the path of the terahertz electromagnetic wave radiated from the point A, that is, the terahertz electromagnetic wave is partially transmitted and partially reflected at the boundary of each layer. The terahertz electromagnetic wave transmitted through the
B와 C 지점에서 방사된 테라헤르츠 전자기파는 종양(20)을 투과한다.The terahertz electromagnetic waves emitted at points B and C penetrate the
구체적으로는, B 지점에서 방사한 테라헤르츠 전자기파는 제1층(60)을 투과하고 경계면 a에서 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 경계면 a에서 반사된 테라헤르츠 전자기파는 B-a로 표시되어 있다. 경계면 a를 투과한 테라헤르츠 전자기파는 종양으로 입사되고 종양의 시작점(s)에서 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 종양의 시작점(s)에서 반사된 테라헤르츠 전자기파는 B-s로 표시되어 있다. 종양의 시작점(s)을 투과한 테라헤르츠 전자기파는 종양의 시작점(s)부터 종양의 종단점(f)까지 투과한다. 종양(20)을 투과한 테라헤르츠 전자기파는 종양의 종단점(f)에서 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 종양의 종단점(f)에서 반사된 테라헤르츠 전자기파는 B-f로 표시되어 있다. 종양의 종단점(f)을 통과한 테라헤르츠 전자기파는 제4층(63)으로 입사된다. 제4층(63)을 통과한 테라헤르츠 전자기파는 경계면 d에서 반사된다. 경계면 d에서 반사된 테라헤르츠 전자기파는 B-d로 표시되어 있다.Specifically, the terahertz electromagnetic wave radiated at point B transmits through the
C 지점에서 방사한 테라헤르츠 전자기파도 B 지점에서 방사한 테라헤르츠 전자기파와 동일한 원리로 인체 내부에서 반사 및/또는 투과된다. 제1층(60)을 투과한 테라헤르츠 전자기파는 경계면 a에서 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 반사된 테라헤르츠 전자기파를 C-a로 표시하였다. 경계면 a를 투과한 테라헤르츠 전자기파는 제2층(61)으로 입사되고 경계면 b에서 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 경계면 b에서 반사된 테라헤르츠 전자기파는 C-b로 표시하였다. 경계면 b를 투과한 테라헤르츠 전자기파는 종양으로 입사되고 종양의 시작점(s)에서 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 종양의 시작점(s)에서 반사된 테라헤르츠 전자기파를 C-s로 표시하였다. 종양의 시작점(s)을 투과한 테라헤르츠 전자기파는 종양의 종단점(f)에서 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 종양의 종단점(f)에서 반사된 테라헤르츠 전자기파는 C-f로 표시하였다. 종양의 종단점(f)을 통과한 테라헤르츠 전자기파는 제4층(63)으로 입사된다. 제4층(63)을 통과한 테라헤르츠 전자기파는 경계면 d에서 반사된다. 경계면 d에서 반사된 테라헤르츠 전자기파는 C-d로 표시하였다.The terahertz electromagnetic waves emitted at point C are also reflected and / or transmitted inside the human body on the same principle as the terahertz electromagnetic waves emitted at point B. The terahertz electromagnetic wave transmitted through the
정상 부위와 종양 부위는 수분 함량이나 구성 조직이 다르므로 정상 부위 및 종양 부위에 방사된 테라헤르츠 전자기파는 반사율 및 투과율이 각각 다르게 나타난다. 또한, 종양 부위에서 반사되는 시점과 정상 부위에서 반사되는 시점은 서로 다르게 나타난다. 따라서, 정상 부위와 종양 부위에서 반사되는 테라헤르츠 전자기파를 분석하면 종양의 크기 및 깊이를 측정할 수 있다.Since the normal region and the tumor region have different water contents or constituent tissues, the terahertz electromagnetic waves emitted at the normal region and the tumor region have different reflectances and transmittances. In addition, the time of reflection at the tumor site and the time of reflection at the normal site appear differently. Therefore, by analyzing the terahertz electromagnetic waves reflected from the normal region and the tumor region, the size and depth of the tumor can be measured.
본 발명에 따른 프로그램(310)의 제2 인스트럭션에 따르면, 반사된 테라헤르츠 전자기파를 분석하기 위해 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 제1 전기적 신호 및 제2 전기적 신호를 생성한다.According to the second instruction of the
제1 전기적 신호는 정상 부위에서 반사된 테라헤르츠 전자기파(A-a, A-b, A-c 및 A-d)를 기초로 생성한 전기적 신호이고, 제2 전기적 신호는 종양 부위에서 반사된 테라헤르츠 전자기파(B-a, B-s, B-f, B-d, C-a, C-b, C-s, C-f 및 C-d)를 기초로 생성한 전기적 신호이다.The first electrical signal is an electrical signal generated based on the terahertz electromagnetic waves (Aa, Ab, Ac, and Ad) reflected from the normal region, and the second electrical signal is the terahertz electromagnetic waves (Ba, Bs, Bf) reflected from the tumor region. , Bd, Ca, Cb, Cs, Cf and Cd) is an electrical signal generated based on.
이하에서는, 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described in more detail.
도 4a 내지 도 4c는 제1 전기적 신호 및 제2 전기적 신호를 예시한 파형도이다.4A to 4C are waveform diagrams illustrating a first electrical signal and a second electrical signal.
도 4a는 정상 부위인 A 지점에서 테라헤르츠 전자기파를 방사했을 경우, 인체 내부로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 생성한 제1 전기적 신호를 예시한 파형도이다.4A is a waveform diagram illustrating a first electrical signal generated based on terahertz electromagnetic waves reflected from the inside of a human body when the terahertz electromagnetic waves are emitted from a point A, which is a normal region.
도 4b는 종양 부위인 B 지점에서 테라헤르츠 전자기파를 방사했을 경우, 인체 내부로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 생성한 제2 전기적 신호를 예시한 파형도이다.FIG. 4B is a waveform diagram illustrating a second electrical signal generated based on terahertz electromagnetic waves reflected from the inside of a human body when the terahertz electromagnetic waves are radiated from a point B as a tumor site.
도 4c는 종양 부위인 C 지점에서 테라헤르츠 전자기파를 방사했을 경우, 인체 내부로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 생성한 제2 전기적 신호를 예시한 파형도이다.4C is a waveform diagram illustrating a second electrical signal generated based on terahertz electromagnetic waves reflected from the inside of a human body when the terahertz electromagnetic waves are radiated at point C, which is a tumor site.
도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 반사된 테라헤르츠 전자기파는 인체 내부의 구성에 따라 다른 형태를 가진다. 따라서, 반사된 테라헤르츠 전자기파의 간격이나 형태를 분석하면 종양의 깊이 및 두께를 계산할 수 있다.As shown in Figures 4a to 4c, the reflected terahertz electromagnetic wave has a different form according to the configuration of the human body. Therefore, analyzing the spacing or shape of the reflected terahertz electromagnetic waves can calculate the depth and thickness of the tumor.
다시 도 7을 참조하면, 프로세서(320)는 제3 인스트럭션에 따라, 제1 전기적 신호 및 제2 전기적 신호를 기초로 종양 부위에 있는 종양의 3차원 이미지를 생성한다.Referring back to FIG. 7, the
이하에서는, 본 발명에 따른 프로그램의 제3 인스트럭션에 대해 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the third instruction of the program according to the present invention will be described in more detail.
프로세서(320)는 제3-1 서브인스트럭션에 따라, 제1 전기적 신호 및 제2 전기적 신호를 비교하여 정상 부위 및 종양 부위의 2차원 정보를 생성한다.The
구체적으로는, 제1 전기적 신호와 다른 파형의 전기적 신호가 발생하는 인체 부위는 종양 부위라고 할 수 있다.Specifically, the human body region where the electrical signal of the waveform different from the first electrical signal is generated may be referred to as a tumor region.
도 4a에 도시된 제1 전기적 신호는 정상 부위로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파(A-a, A-b, A-c 및 A-d)를 기초로 생성된다. 도 4b 및 도 4c에 도시된 제2 전기적 신호는 종양 부위로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파(B-a, B-s, B-f, B-d, C-a, C-b, C-s, C-f 및 C-d)를 기초로 생성된다. 제1 전기적 신호와 제2 전기적 신호를 비교하면, 정상 부위와 종양 부위를 구분할 수 있으며, 동시에 정상 부위와 종양 부위의 2차원 정보(예컨대, 종양의 유무, 위치 또는 면적에 대한 정보)를 생성할 수 있다.The first electrical signal shown in FIG. 4A is generated based on the terahertz electromagnetic waves A-a, A-b, A-c and A-d reflected from the normal region. The second electrical signal shown in FIGS. 4B and 4C is generated based on terahertz electromagnetic waves reflected from the tumor site (B-a, B-s, B-f, B-d, C-a, C-b, C-s, C-f and C-d). Comparing the first electrical signal with the second electrical signal, it is possible to distinguish between the normal site and the tumor site, and at the same time generate two-dimensional information of the normal site and the tumor site (for example, the presence, location or area of the tumor). Can be.
다음에는, 프로세서(320)는 제3-2 서브인스트럭션에 따라, 제2 전기적 신호를 분석하여 종양의 깊이 정보를 생성한다.Next, the
제2 전기적 신호는 종양 부위로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 생성된 것이므로 제2 전기적 신호의 파형을 분석하면(예컨대, 파형의 간격 또는 시간을 분석하면), 종양 부위에 대한 깊이 정보를 획득할 수 있다.Since the second electrical signal is generated based on the terahertz electromagnetic waves reflected from the tumor site, analyzing the waveform of the second electrical signal (for example, analyzing the interval or time of the waveform) provides depth information about the tumor site. Can be.
도 4b 및 도 4c를 참조하면, 종양의 시작점(s)으로부터 반사된 B-s와 종양의 종단점(f)으로부터 반사된 B-f의 간격(또는 시간, 화살표로 표시됨)을 분석하여 B 지점에서의 종양에 대한 깊이를 측정할 수 있다. 마찬가지로, 종양의 시작점(s)으로부터 반사된 C-s와 종양의 종단점(f)으로부터 반사된 C-f의 간격(또는 시간)을 분석하여 C 지점에서의 종양에 대한 깊이를 측정할 수 있다.4B and 4C, the intervals (or time, indicated by arrows) of Bs reflected from the tumor's starting point (s) and Bf's reflected from the tumor's endpoints (f) are analyzed for the tumor at point B. Depth can be measured. Similarly, the distance (or time) between C-s reflected from the starting point (s) of the tumor and C-f reflected from the endpoint (f) of the tumor can be analyzed to determine the depth to the tumor at point C.
다음에는, 프로세서(320)는 제3-3 서브인스트럭션에 따라, 2차원 정보 및 깊이 정보를 기초로 종양의 3차원 정보를 생성한다.Next, the
정상 부위 및 종양 부위의 면적을 알 수 있는 평면상의 2차원 정보와 종양 부위의 깊이 정보를 조합하면, 공간상의 3차원 정보를 생성할 수 있다.By combining two-dimensional information on the plane where the area of the normal region and the tumor region is known and depth information of the tumor region, three-dimensional information on the space can be generated.
다음에는, 제3-4 서브인스트럭션에 따라, 3차원 정보를 기초로 종양의 깊이를 표시하는 3차원 이미지를 생성한다.Next, according to the 3-4 sub-instruction, a three-dimensional image indicating the depth of the tumor is generated based on the three-dimensional information.
다음에는, 프로세서(320)는 제4 인스트럭션에 따라, 생성된 3차원 이미지를 디스플레이한다.Next, the
비록 본 발명의 구성이 구체적으로 설명되었지만 이는 단지 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.Although the configuration of the present invention has been described in detail, these are merely illustrative of the present invention, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. This will be possible.
따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정짓기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구 범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments disclosed herein are not intended to limit the present invention but to describe the present invention, and the spirit and scope of the present invention are not limited by these embodiments. It is intended that the scope of the invention be interpreted by the following claims, and that all descriptions within the scope equivalent thereto shall be construed as being included in the scope of the present invention.
10: 정상 부위 20: 종양 부위
30: 방사 궤도 40: 점
60: 제1층 61: 제2층
62: 제3층 63: 제4층
100: 발생부 200: 검출부
300: 제어부 310: 프로그램
320: 프로세서 330: 메모리10: normal site 20: tumor site
30: radial orbit 40: point
60: first layer 61: second layer
62: third layer 63: fourth layer
100: generator 200: detector
300: control unit 310: program
320: processor 330: memory
Claims (15)
(a) 상기 테라헤르츠 전자기파를 종양 부위와 상기 종양 부위에 인접한 정상 부위에 방사하는 단계;
(b) 상기 정상 부위 및 상기 종양 부위로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 각각의 제1 전기적 신호 및 제2 전기적 신호를 생성하는 단계;
(c) 상기 제1 전기적 신호 및 상기 제2 전기적 신호를 기초로 상기 종양 부위에 있는 종양의 상기 3차원 이미지를 생성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 영상 방법.In the terahertz imaging method of generating a three-dimensional image by radiating terahertz electromagnetic waves to the human body,
(a) radiating the terahertz electromagnetic wave to a tumor site and to a normal site adjacent to the tumor site;
(b) generating respective first and second electrical signals based on the terahertz electromagnetic waves reflected from the normal site and the tumor site;
(c) generating the three-dimensional image of a tumor at the tumor site based on the first electrical signal and the second electrical signal
Terahertz imaging method comprising a.
(d) 상기 (c) 단계에서 생성된 상기 3차원 이미지를 디스플레이하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 영상 방법.The method of claim 1,
(d) displaying the three-dimensional image generated in step (c)
Terahertz imaging method characterized in that it further comprises.
상기 인체 부위는 다층 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 영상 방법.The method of claim 1,
The terahertz imaging method of claim 1, wherein the human body part includes a multilayer structure.
상기 (a) 단계는 상기 테라헤르츠 전자기파를 상기 종양 부위 및 상기 정상 부위에 2차원적으로 방사하는 단계를 포함하며,
상기 (c) 단계는 상기 종양의 깊이를 표시하는 상기 3차원 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 영상 방법.The method of claim 1,
The step (a) includes the step of radiating the terahertz electromagnetic wave to the tumor site and the normal site in two dimensions,
Step (c) comprises the step of generating the three-dimensional image indicating the depth of the tumor.
상기 (c) 단계는
(c-1) 상기 제1 전기적 신호 및 상기 제2 전기적 신호를 비교하여 상기 정상 및 상기 종양 부위의 2차원 정보를 생성하는 단계;
(c-2) 상기 제2 전기적 신호를 분석하여 상기 종양의 깊이 정보를 생성하는 단계;
(c-3) 상기 2차원 정보 및 상기 깊이 정보를 기초로 상기 종양의 3차원 정보를 생성하는 단계; 및
(c-4) 상기 3차원 정보를 기초로 상기 종양의 깊이를 표시하는 상기 3차원 이미지를 생성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 영상 방법.The method of claim 4, wherein
The step (c)
(c-1) comparing the first electrical signal with the second electrical signal to generate two-dimensional information of the normal and the tumor site;
(c-2) analyzing the second electrical signal to generate depth information of the tumor;
(c-3) generating three-dimensional information of the tumor based on the two-dimensional information and the depth information; And
(c-4) generating the three-dimensional image indicating the depth of the tumor based on the three-dimensional information
Terahertz imaging method comprising a.
상기 테라헤르츠 전자기파는 광전도 방법 또는 광정류 방법 중 어느 하나를 이용하여 여기되는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 영상 방법.The method of claim 1,
And wherein the terahertz electromagnetic waves are excited using any one of a photoconductive method and a light rectification method.
상기 제1 전기적 신호 및 상기 제2 전기적 신호는 광전도 스위칭 표본 추출법 또는 전기-광학적 표본 추출법 중 어느 하나를 이용하여 생성하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 영상 방법.The method of claim 1,
And wherein the first electrical signal and the second electrical signal are generated using either photoconductive switching sampling or electro-optical sampling.
상기 인체 부위로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 전기적 신호를 생성하는 검출부;
프로그램; 상기 프로그램을 실행하며 상기 발생부 및 상기 검출부를 제어하는 프로세서; 및 상기 프로그램을 저장하는 메모리를 포함하는 제어부
를 포함하되,
상기 프로그램은
상기 테라헤르츠 전자기파를 종양 부위와 상기 종양 부위에 인접한 정상 부위에 방사하도록 상기 발생부를 제어하는 제1 인스트럭션;
상기 정상 부위 및 상기 종양 부위로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 각각의 제1 전기적 신호 및 제2 전기적 신호를 생성하도록 상기 검출부를 제어하는 제2 인스트럭션;
상기 제1 전기적 신호 및 상기 제2 전기적 신호를 기초로 상기 종양 부위에 있는 종양의 3차원 이미지를 생성하는 제3 인스트럭션
을 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 영상 장치.A generator for radiating terahertz electromagnetic waves to a human body part;
A detector configured to generate an electrical signal based on the terahertz electromagnetic waves reflected from the human body part;
program; A processor which executes the program and controls the generator and the detector; And a memory for storing the program.
Including,
The program
A first instruction for controlling the generation unit to radiate the terahertz electromagnetic waves to a tumor site and to a normal site adjacent to the tumor site;
A second instruction for controlling the detection unit to generate respective first electrical signals and second electrical signals based on the terahertz electromagnetic waves reflected from the normal site and the tumor site;
A third instruction for generating a three-dimensional image of a tumor at the tumor site based on the first electrical signal and the second electrical signal
Terahertz imaging device comprising a.
상기 프로그램은
상기 제3 인스트럭션을 수행하여 생성된 상기 3차원 이미지를 디스플레이하는 제4 인스트럭션을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 영상 장치.The method of claim 8,
The program
And a fourth instruction for displaying the three-dimensional image generated by performing the third instruction.
상기 인체 부위는 다층 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 영상 장치.The method of claim 8,
The terahertz imaging apparatus of claim 1, wherein the human body part includes a multilayer structure.
상기 발생부는 광전도 방법 또는 광정류 방법 중 어느 하나를 이용하여 상기 테라헤르츠 전자기파를 여기시키는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 영상 장치.The method of claim 8,
And the generator is configured to excite the terahertz electromagnetic waves using any one of a photoconductive method and a photorectification method.
상기 검출부는 광전도 스위칭 표본 추출법 또는 전기-광학적 표본 추출법 중 어느 하나를 이용하여 상기 전기적 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 영상 장치.The method of claim 8,
The detector is a terahertz imaging device, characterized in that for generating the electrical signal using any one of a photoelectric switching sampling method or an electro-optic sampling method.
상기 제어부는 상기 테라헤르츠 전자기파를 상기 종양 부위 및 상기 정상 부위에 2차원적으로 방사하도록 상기 발생부를 제어하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 영상 장치.The method of claim 8,
The control unit is a terahertz imaging device, characterized in that for controlling the generation unit to emit the terahertz electromagnetic wave to the tumor site and the normal site in two dimensions.
상기 제어부는 상기 종양의 깊이를 표시하는 상기 3차원 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 영상 장치.The method of claim 13,
The control unit generates a terahertz imaging device, characterized in that for generating the three-dimensional image to display the depth of the tumor.
상기 프로그램은
상기 제1 전기적 신호 및 상기 제2 전기적 신호를 비교하여 상기 정상 부위 및 상기 종양 부위의 2차원 정보를 생성하는 제3-1 서브인스트럭션;
상기 제2 전기적 신호를 분석하여 상기 종양의 깊이 정보를 생성하는 제3-2 서브인스트럭션;
상기 2차원 정보 및 상기 깊이 정보를 기초로 상기 종양의 3차원 정보를 생성하는 제3-3 서브인스트럭션; 및
상기 3차원 정보를 기초로 상기 종양의 깊이를 표시하는 상기 3차원 이미지를 생성하는 제3-4 서브인스트럭션
을 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 영상 장치.The method of claim 14,
The program
A 3-1 subinstruction for generating two-dimensional information of the normal region and the tumor region by comparing the first electrical signal and the second electrical signal;
A third-2 subinstruction for analyzing the second electrical signal to generate depth information of the tumor;
A third-3 subinstruction for generating three-dimensional information of the tumor based on the two-dimensional information and the depth information; And
3-4 subinstructions for generating the 3D image indicating the depth of the tumor based on the 3D information
Terahertz imaging device comprising a.
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- 2010-11-04 KR KR1020100109195A patent/KR101149352B1/en active IP Right Grant
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