KR20120049487A - 구강질환 진단을 위한 광 특성 기반의 치과용 복합 진단장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 치과용 복합 진단장치에 관한 것으로, 구강 내부의 조직에 광을 조사하고 조직과 반응 후 조직 밖으로 방출되는 광 특성 및 구강 내부의 영상신호를 검출하는 프로브, 프로브로 연결되는 다수의 광원과 광학분광계를 구비하며 다수의 광원으로부터 프로브로 전달되는 광 조사를 위한 광 송신동작 및 프로브에서 광학분광계로 전달되는 광 특성 검출을 위한 광 수신동작을 제어하고 구강 내 조직으로부터 검출되는 광 특성을 파장대별로 분석하여 구강 질환의 정성적, 정량적 진단에 필요한 광 스펙트럼 분석결과를 출력하는 광 송수신 제어부, 및 프로브에서 검출되는 구강 내 영상신호 및 광 특성 검출신호로부터 분석된 광 스펙트럼을 디스플레이하는 표시부를 포함하는 치과용 복합 진단장치를 제공하여, 영상 획득을 통한 진단 뿐만 아니라 조직의 광 특성에 대한 분석을 통해 구강 내 질환의 정성적, 정량적인 진단이 가능하게 한다.

Description

구강질환 진단을 위한 광 특성 기반의 치과용 복합 진단장치{Dental multi diagnosis system based on optical properties for dental disease}

본 발명은 치과용 복합 진단장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카메라 및 광학분광계를 이용하여, 영상 획득을 통한 진단 뿐만 아니라 조직의 광 특성에 대한 분석을 통해 구강 내 질환을 정성적, 정량적으로 진단 가능하도록 하며, 가시광선, 자외선, 및 협대역 특정 파장 중에서 원하는 광원의 선택을 통해 다양한 구강질환의 진단이 가능하도록 한 치과용 복합 진단장치에 관한 것이다.

일반적으로 치과용 진단장치는 협소한 구강 내부의 특성을 고려하여 종래로부터 많이 개발되어 왔으며, 카메라를 이용하여 구강 내에 빛을 조사하면서 영상을 촬영하도록 구성되는 치과용 영상촬영 진단장치, 또는 광섬유 센서를 이용하여 빛을 조사하고 검출하는 치과용 광학 진단장치 등이 개발되어 있다. 특히 광학분광계를 이용한 치과용 진단장치는 최근 들어 주로 많이 연구되어 지고 있다.

특히, 구강내의 협소한 영역에 구강내 영상촬영장치 및 광학분광계를 이용한 치과 진단장치를 설치하고 진료한다는 것은 쉬운일 이 아니며, 영상촬영장치 및 광학분광계를 이용한 치과 진단장치를 필요에 따라 번갈아 사용한다는 것도 여간 불편한 일이 아니다. 이를 위해서는 카메라 및 광학분광계 양자를 모두 이용한 치과용 복합 진단 장치가 요망된다.

또한 광원은 일반 영상을 획득하기 위한 가시광선영역이 필요하지만 다양한 진단을 위해서는 특정 파장 중에서 원하는 광원을 선택하여 사용할 수 있는 치과용 복합 진단장치가 요구되고 있다. 특히 카메라 및 광학분광계를 이용한 치과용 복합 진단 장치는 아직 어디서도 개발되어 있지 않다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 카메라 및 광학분광계를 복합적으로 이용하여, 영상 획득을 통한 진단 뿐만 아니라 조직의 광 특성에 대한 분석을 통해 구강 내 질환의 정성적, 정량적인 진단이 가능하도록 한 치과용 복합 진단장치를 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 일반 영상을 획득하기 위한 가시광선영역 뿐만아니라 다양한 진단을 위해서는 협대역 특정 파장 중에서 원하는 광원을 선택적으로 구강 질환의 진단에 이용할 수 있도록 하여 구강 질환의 다양한 진단이 가능하도록 한 치과용 복합 진단장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 형태는, 구강 내부의 조직에 광을 조사하고 상기 조직으로부터 방출되는 광 특성신호를 검출하며 구강 내부의 영상신호를 검출하는 프로브; 상기 프로브로 부터 수신된 광 특성 신호로부터 광의 흡수, 반사, 투과 정도를 파장대별로 분석하여 광스펙트럼을 출력하는 광학분광계;상기 프로브로부터 수신된 영상신호를 디스플레이하는 영상신호 디스플레이부; 상기 광학분광계로부터 수신된 광스펙트럼을 디스플레이하는 광스펙트럼 디스플레이부;를 포함하는 치과용 복합 진단장치이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 형태는, 가시광선, 자외선, 및 협대역 파장광을 선택적으로 구강 내부의 조직에 조사하고 조직과 반응 후 조직 밖으로 방출되는 광 특성 및 구강 내부의 영상신호를 검출하는 프로브, 프로브로 선택적으로 연결되는 가시광선 광원, 자외선 광원, 및 협대역 파장 광원과 광학분광계를 구비하며 각각의 광원으로부터 프로브로 전달되는 광 조사를 위한 광 송신동작 및 프로브에서 광학분광계로 전달되는 광 특성 검출을 위한 광 수신동작을 제어하고 구강 내 조직으로부터 검출되는 광 특성을 파장대별로 분석하여 구강 질환의 정성적, 정량적 진단에 필요한 광 스펙트럼 분석결과를 출력하는 광 송수신 제어부, 및 프로브에서 검출되는 구강 내 영상신호 및 광 특성 검출신호로부터 분석된 광 스펙트럼을 디스플레이하는 표시부를 포함하는 치과용 복합 진단장치이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 형태는, 카메라 및 광학분광계를 구비하여, 구강내 영상 뿐만아니라 구강내 조직의 광 특성을 검출하는 치과용 복합 진단장치의 구동방법에 있어서, 광 송수신 제어부의 광원 선택부에서 사용하고자 하는 광원의 선택이 있는지를 판단하고, 광원의 선택이 있는 경우는 선택된 해당 광원을 구동시키는 광원구동단계; 상기 광원구동단계 후, 광 검출 선택부를 통해 광 검출 종류의 선택이 있는지를 판단하고, 광 검출 종류의 선택 여부에 따라 카메라를 구동시켜 구강 내부에서 촬영되는 영상신호를 획득하거나 광 검출용 광섬유 및 광학 분광계를 구동시켜 광 검출용 광섬유로부터 검출된 광을 광학 분광계를 통해 광 스펙트럼을 획득하는 광검출단계; 상기 광검출단계에서 획득된 영상신호 및 광 스펙트럼을 표시부로 출력하는 단계;를 포함하여 이루어진 치과용 복합 진단장치의 구동방법이다.

본 발명에 따른 치과용 복합 진단장치에 의하면, 카메라 및 광학분광계를 이용하여, 영상 획득을 통한 진단 뿐만 아니라 조직의 광 특성에 대한 분석이 가능하게 되므로 정상 조직과 질환 부위 조직의 비교를 통해 구강 내 질환을 정성적, 정량적으로 진단할 수 있게 되는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따른 치과용 복합 진단장치에 의하면, 일반 영상을 획득하기 위한 가시광선 영역 및 조직 내 발색단에서 발현되는 형광 확인을 위한 자외선 영역 뿐만 아니라 협대역 파장 광원을 선택할 수 있도록 구성되기 때문에 다양한 종류의 구강 내 질환을 정성적, 정량적으로 진단할 수 있게 되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 치과용 복합 진단장치의 개략적인 구성을 예시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 치과용 복합 진단장치의 외관상태를 예시한 사시도이다.
도 3의 (a)와 (b)는 도 2의 프로브 말단부 단면도와 내부 구조를 예시한 상세도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 치과용 복합 진단장치의 동작을 설명하기 위하여 예시한 흐름도이다.

이하, 본 발명의 일 실시 예에 의한 치과용 복합 진단장치의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 치과용 복합 진단장치의 개략적인 구성을 예시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 치과용 복합 진단장치의 외관상태를 예시한 사시도이고, 도 3의 (a)와 (b)는 도 2의 프로브 말단부 단면도와 내부 구조를 예시한 상세도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 치과용 복합 진단장치는, 프로브(100), 광 송수신 제어부(200), 및 표시부(300)를 포함하여 구성된다. 또한 도면에는 예시하지 않았으나 본 발명 장치의 각 부분에 동작 전원을 공급할 수 있는 전원 공급부가 더 포함되어 구성될 수 있다.

프로브(100)는 광 검출수단(110)과 광 조사수단(120)을 몸체의 말단부에 일체로 구비하여, 광 조사수단(120)을 통해 구강 내부의 조직에 광을 조사하고, 광 검출수단(110)을 통해 조직과 반응 후 조직 밖으로 방출되는 광(조직에서 반사, 투과되는 광) 및 구강 내부의 영상신호를 검출한다. 이 프로브(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 협소한 구강 내부에 삽입이 용이하도록 핸드 프로브 방식으로 구성되며 원형의 광섬유 다발로 이루어진다. 이 광섬유 다발의 중앙부에는 영상신호의 획득을 위한 CCD 카메라(111)와 광 검출용 광섬유(112)로 구성되는 광 검출수단(110)이 구비되고, 광 검출수단(110)의 주변으로는 구강 내 조직에 광을 조사하는 수단(120)인 광섬유가 원형으로 배치되어 구성된다. CCD 카메라(111)는 구강 내부를 촬영하여 일반적인 영상신호를 획득하기 위해 사용될 수 있으며 후술될 표시부(300)의 영상신호 디스플레이부(310)와 연결된다. 광 검출용 광섬유(112)는 구강 내 조직과 반응 후 조직 밖으로 방출되는 광 특성을 검출하기 위해 사용될 수 있으며, 후술될 광학 분광계(230)와 연결된다. 광 조사수단인 광섬유는 후술될 광원부(210)로부터 빛이 전달될 수 있도록 연결된다.

이러한 구성의 프로브(100)는 구강 내 조직 밖으로 방출되는 광 특성 검출 또는 구강 내부에서 촬영되는 영상신호의 획득 중의 어느 하나의 동작을 선택적으로 설정하기 위한 광 검출 선택부(130)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

또한, 프로브(100)는 본 발명의 다른 실시 예에서 상기 광 조사수단(120)을 통해 가시광선, 자외선, 및 협대역 파장광을 선택적으로 구강 내부의 조직에 조사한다.

광 송수신 제어부(200)는 프로브(100)로 연결되는 다수의 광원(가시광선 광원(211), 자외선 광원(212), 협대역, 광원(213))을 가진 광원부(210)와 광학분광계(230)를 구비하며, 다수의 광원(211-213)으로부터 프로브(100)로 전달되는 광 조사를 위한 광 송신동작 및 프로브(100)에서 광학분광계(230)로 전달되는 광 특성 검출을 위한 광 수신동작을 제어하고 광학 분광계(230)를 통해 분석된 광 스펙트럼을 표시부(300)로 출력한다.

광원부(210)는 구강 내부의 영상신호 획득을 위해 가시광선 영역의 빛을 발생시키는 가시광선 광원(211), 구강의 조직 내 발색단에 의해 발현되는 형광신호를 획득할 수 있도록 자외선 영역의 빛을 발생시키는 자외선 광원(212), 및 대역필터를 이용한 협대역 특정 파장 중에서 원하는 광원을 선택 가능하도록 구성되는 협대역 파장 광원(213)을 구비하여 각각의 광원으로부터 발생되는 빛을 프로브(100)의 광 조사수단(120)으로 전달한다. 또한 이 광원부(210)의 가시광선 광원(211) 또는 자외선 광원(212) 또는 협대역 파장 광원(213) 중의 어느 하나의 광원을 선택적으로 구동시키는 동작을 설정하기 위한 광원 선택부(220)를 광 송수신 제어부(200)는 더 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명에서는 가시광선 광원(211)의 경우 400-700 nm 범위의 파장영역을 사용할 수 있으며, 자외선(UV-A) 광원의 경우 320-380 nm 범위의 파장영역을 사용할 수 있을 것이다.

광학분광계(230)는 구강 내 조직으로부터 방출되어 프로브(100)의 광 검출수단(110)을 통해 전달되는 광 특성 신호(광 신호)를 광의 흡수, 반사, 투과 정도에 따라 파장대별로 분석하여, 다양한 구강 내 질환의 종류 및 각 질환의 정성적, 정량적 진단에 필요한 광스펙트럼을 출력한다.

표시부(300)는 영상신호 디스플레이부(310)와 광스펙트럼 디스플레이부(320)로 구성되며, 영상신호 디스플레이부(310)는 프로브(100)의 CCD 카메라(111)와 연결되어 프로브(100)에서 검출되는 구강 내 영상신호를 디스플레이하며, 광 스펙트럼 디스플레이부(311)는 광 송수신 제어부(200)의 광학 분광계(230)와 연결되어 광 특성 검출신호로부터 분석된 파장대별 광의 흡수, 반사, 투과 정도에 따른 광 스펙트럼을 디스플레이한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 치과용 복합 진단장치의 동작을 설명하기 위하여 예시한 흐름도이다.

본 발명에 의한 치과용 복합 진단장치에서는 먼저 전원이 공급되면 장치 내의 모든 부분, 즉 프로브(100), 광 송수신 제어부(200) 및 표시부(300)가 활성화된다.

이 후 광 송수신 제어부(200)의 광원 선택부(220)를 통해 사용하고자 하는 광원의 선택이 있는지를 판단(S101)하고, 광원의 선택이 있는 경우(S101의 Y분기) 선택된 해당 광원을 구동(S102)시키고 광원의 선택이 없는 경우(S101의 N분기) 초기에 구동되도록 지정된 광원을 구동(S103)시킨다.

이어서 프로브(100)의 광 검출 선택부(130)를 통해 광 검출 종류의 선택이 있는지를 판단(S104)하고, 광 검출 종류의 선택 여부에 따라 카메라(111)를 구동시켜 구강 내부에서 촬영되는 영상신호를 획득(S105)하거나 또는 광 검출용 광섬유(112) 및 광학 분광계(230)를 구동시켜 광학 분광계(230)의 출력단으로부터 구강 내 조직의 광 흡수, 반사, 투과 정도에 따라 파장대별 분석이 가능한 광스펙트럼을 획득(S106)한다.

상기 획득된 영상신호 및 광 스펙트럼은 표시부(300)의 각 영역을 통해 출력(S107)되어, 다양한 구강 내 질환의 종류 및 각 질환의 정성적, 정량적 진단을 가능하게 하며, 이러한 동작은 사용자의 선택에 따라 다른 부분의 분석이 필요한 지를 판단(S108)하여, 필요한 경우 구강 내 각 부분의 조직에 대해서 반복 분석이 가능하게 될 것이다.

이로써 본 발명에 의한 치과용 복합 진단장치는 카메라 및 광학분광계를 이용하여, 영상 획득을 통한 진단 뿐만 아니라 조직의 광 특성에 대한 분석이 가능하여 구강 내 질환의 정성적, 정량적으로 진단 가능하게 되며, 일반 영상을 획득하기 위한 가시광선 영역 및 조직 내 발색단에서의 형광을 획득하기 위한 자외선 영역의 광원 뿐만 아니라 다양한 진단을 위해서는 협대역 특정 파장을 선택 가능한 광원을 구비하게 되므로, 다양한 구강 내 질환의 종류 및 각 질환의 정성적, 정량적 진단이 가능하게 된다.

100 : 프로브 110 : 광 검출수단
111 : CCD 카메라 112 : 광 검출용 광섬유
120 : 광 조사수단 130 : 광검출 선택부
200 : 광 송수신 제어부 210 : 광원부
211 : 가시광선 광원 212 : 자외선 광원
213 : 협대역 파장 광원 220 : 광원 선택부
230 : 광학 분광계 300 : 표시부
310 : 영상신호 디스플레이부 320 : 광스펙트럼 디스플레이부

Claims (11)

1. 구강 내부의 조직에 광을 조사하고 상기 조직으로부터 방출되는 광 특성신호를 검출하며 구강 내부의 영상신호를 검출하는 프로브;
   상기 프로브로 부터 수신된 광 특성 신호로부터 광의 흡수, 반사, 투과 정도를 파장대별로 분석하여 광스펙트럼을 출력하는 광학분광계;
   상기 프로브로부터 수신된 영상신호를 디스플레이하는 영상신호 디스플레이부;
   상기 광학분광계로부터 수신된 광스펙트럼을 디스플레이하는 광스펙트럼 디스플레이부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 복합 진단장치.
2. 가시광선, 자외선, 및 협대역 파장광을 선택적으로 구강 내부의 조직에 조사하고 조직과 반응 후 조직 밖으로 방출되는 광 특성 및 구강 내부의 영상신호를 검출하는 프로브;
   상기 프로브로 선택적으로 연결되는 가시광선 광원, 자외선 광원, 및 협대역 파장 광원과 광학분광계를 구비하며, 각각의 광원으로부터 상기 프로브로 전달되는 광 조사를 위한 광 송신동작 및 상기 프로브에서 광학분광계로 전달되는 광 특성 검출을 위한 광 수신동작을 제어하고 구강 내 조직으로부터 검출되는 광 특성을 파장대별로 분석하여 구강 질환의 정성적, 정량적 진단에 필요한 스펙트럼 분석결과를 출력하는 광 송수신 제어부; 및
   상기 프로브에서 검출되는 구강 내 영상신호 및 광 특성 검출신호로부터 분석된 광 스펙트럼을 디스플레이하는 표시부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 복합 진단장치.
3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로브는,
   구강 내부의 조직에 광을 조사하는 광 조사수단;
   조직과 반응 후 조직 밖으로 방출되는 광 특성 및 구강 내부의 영상신호를 검출하는 광 검출수단;을 구비하며,
   상기 광 조사수단과 광 검출수단은 프로브의 말단부에 일체로 구비된 것을 특징으로 하는 치과용 복합 진단장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 프로브는,
   원형의 광섬유 다발로 구성되며, 그 중앙부에는 광 검출수단이 구비되고, 광 검출수단의 주변으로는 구강 내 조직에 광을 조사하기 위한 광 조사용 광섬유가 원형으로 배치되어 구성되는 것을 특징으로 하는 치과용 복합 진단장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 광 검출수단은,
   구강 내부를 촬영하여 일반적인 영상신호를 획득하기 위한 카메라;
   구강 내 조직과 반응 후 조직 밖으로 방출되는 광 특성을 검출하기 위한 광 검출용 광섬유;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 치과용 복합 진단장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 프로브는,
   구강 내 조직 밖으로 방출되는 광 특성 검출 또는 구강 내부에서 촬영되는 영상신호의 획득 중의 어느 하나의 동작을 선택적으로 설정하기 위한 광 검출 선택부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 치과용 복합 진단장치.
7. 제2항에 있어서, 상기 광 송수신 제어부는,
   구강 내부의 영상신호 획득 및 구강 내 조직에서 방출되는 광 특성 검출에 필요한 다수의 광원을 구비하여 각각의 광원으로부터 발생되는 빛을 상기 프로브의 광 조사수단으로 전달하는 광원부;
   상기 프로브의 광 검출수단에서 전달되는 광 특성 신호를 파장대별로 분석하여 구강 질환의 정성적, 정량적 진단에 필요한 스펙트럼 분석결과를 출력하는 광학분광계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 복합 진단장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 광원부는,
   구강 내 일반적인 영상신호를 획득할 수 있도록 가시광선 영역의 빛을 발생시키는 가시광선 광원;
   구강의 조직 내 발색단에 의해 발현되는 형광신호를 획득할 수 있도록 자외선 영역의 빛을 발생시키는 자외선 광원; 및
   대역필터를 이용한 협대역 특정 파장 중에서 원하는 광원을 선택 가능하도록 구성되는 협대역 파장 광원;을 구비하는 것을 특징으로 하는 치과용 복합 진단장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 광원부는,
   가시광선 광원 또는 자외선 광원 또는 협대역 파장 광원 중의 어느 하나의 광원을 선택적으로 구동시키는 동작을 설정하기 위한 광원 선택부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 치과용 복합 진단장치.
10. 제2항항에 있어서, 상기 표시부는,
    상기 프로브에서 검출되는 구강 내 영상신호를 디스플레이하는 영상신호 디스플레이부;
    상기 프로브에서 검출되는 광 특성 검출신호로부터 광학분광계를 통해 분석된 파장대별 광의 흡수, 반사, 투과 정도에 따른 스펙트럼을 디스플레이하는 광스펙트럼 디스플레이부:를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 치과용 복합 진단장치.
11. 카메라 및 광학분광계를 구비하여, 구강내 영상 뿐만아니라 구강내 조직의 광 특성을 검출하는 치과용 복합 진단장치의 구동방법에 있어서,
    광 송수신 제어부의 광원 선택부에서 사용하고자 하는 광원의 선택이 있는지를 판단하고, 광원의 선택이 있는 경우는 선택된 해당 광원을 구동시키는 광원구동단계;
    상기 광원구동단계 후, 광 검출 선택부를 통해 광 검출 종류의 선택이 있는지를 판단하고, 광 검출 종류의 선택 여부에 따라 카메라를 구동시켜 구강 내부에서 촬영되는 영상신호를 획득하거나 광 검출용 광섬유 및 광학 분광계를 구동시켜 광 검출용 광섬유로부터 검출된 광을 광학 분광계를 통해 광 스펙트럼을 획득하는 광검출단계;
    상기 광검출단계에서 획득된 영상신호 및 광 스펙트럼을 표시부로 출력하는 단계;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 치과용 복합 진단장치의 구동방법.

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