KR20140038838A - Spectral feature extraction method and system of biological tissue using back scattered light - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a spectral feature extraction method and a system thereof of a biological tissue. According to the spectral feature extraction method and the system thereof of the biological tissue using backscattering properties of laser provided by the present invention, morphological information inside the biological tissue can be simply provided from backscattering light of the laser by overlapping a backscattering beam backscattered from a laser beam transferred to a biological tissue sample with an existing beam, and removing standard beam data for observing the change of backscattering. Also, comparison data before and after various laser treatment procedures can be simply established by including a data processing step including a Fourier transformation, a conversion to a path length difference domain, and a spectral physical length (l) extraction in spectral peaks (ipeak), and digitizing the morphological information inside the biological tissue. [Reference numerals] (100) Light irradiation module; (200) Light coupler; (300) Standard beam generating module; (400) Backscattering beam generating module; (500) Spectrometer; (600) Data process module; (AA) Biological tissue sample; (BB) Standard beam reflector

Description

레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법 및 시스템{SPECTRAL FEATURE EXTRACTION METHOD AND SYSTEM OF BIOLOGICAL TISSUE USING BACK SCATTERED LIGHT}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method and system for extracting a spectroscopic shape of a living tissue using a post-scattering characteristic of a laser,

본 발명은 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법 및 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and system for extracting a spectroscopic shape of a living tissue, and more particularly, to a method and system for extracting a spectroscopic shape of a living tissue using a postscattering characteristic of a laser.

레이저는 다른 광원에 비해 휘도가 매우 높고 지향성이 우수하며 결맞음성이 있다는 특징 때문에 그동안 급속한 발전을 거듭하며 기초과학, 생명과학, 첨단산업 등 여러 분야에 광범위하게 응용되고 있다. 특히, 생명과학 및 의료 분야에서 이용 시, 비침습적으로 치료 또는 진단이 가능하고, 통증 및 감염의 위험이 적다는 장점이 있는바, 최근 이와 관련하여 많은 연구 및 개발이 이루어지고 있다.
Since the laser has a very high luminance, excellent directivity and coherence compared to other light sources, it has been rapidly developed and widely used in various fields such as basic science, life sciences, and high-tech industries. Particularly, in the life sciences and medical fields, there are advantages that non-invasive treatment or diagnosis is possible, and that there is little risk of pain and infection. Recently, many researches and developments have been made in this field.

레이저는, 조직의 절개, 제거, 응고를 포함하여, 피부 미용 또는 치아 미백 등 다양한 용도로 이용되고 있을 뿐만 아니라, 인체의 상태 측정 및 진단과 관련하여서도 다양한 장치들이 개발되고 있다. 그 예로는, 레이저를 이용하여 안구 질환을 진단하는 장치(특허출원번호 제10-2009-0120044호 참조), 생체 조직에 레이저를 투사한 후 반사되는 스펙클 정보를 고체촬상소자 센서를 통해 영상화하여 암 진단을 하는 장치(특허출원번호 제10-2008-0084420 참조), 레이저를 이용하여 생체의 형상을 촬영하는 단층 촬영 장치 등이 있다. 그러나 종래의 레이저를 이용한 진단 장치들은, 생체 내 형상을 그대로 촬영하여 표현하는 것으로서, 장치의 구성이 매우 복잡한 것이 대부분이고, 간단하게 수치상으로 레이저 치료 전후의 비교 데이터를 구축하는 것에는 적합하지 않았다.
The laser is used not only for various purposes such as skin cosmetic or tooth whitening including incision, removal and coagulation of tissues, but also various devices are being developed in relation to the measurement and diagnosis of the condition of the human body. Examples include an apparatus for diagnosing an eye disease using a laser (see Patent Application No. 10-2009-0120044), a method of imaging the specular information reflected after a laser is projected on a living tissue through a solid-state image sensor A device for diagnosing cancer (refer to Patent Application No. 10-2008-0084420), a tomography device for photographing the shape of a living body using a laser, and the like. However, conventional diagnostic apparatuses using lasers are used to photograph and present in-vivo images as they are, and the configuration of the apparatus is very complicated, and it is not suitable for simply and numerically constructing comparison data before and after laser treatment.

이에 본 발명자들은, 레이저의 생체 조직 내 산란 특성을 이용하여 조직 내 구조적인 형태에 대한 정보를 제공하고, 데이터 처리 과정을 통해 도출된 수치로, 레이저 시술 전과 후에 비교 데이터를 간단하게 구축할 수 있는 방법 및 시스템을 개발하고자 하였다.Accordingly, the present inventors have found that, by using scattering characteristics in a biological tissue of a laser, it is possible to provide information on the structural form in the tissue, and to obtain comparative data before and after the laser procedure, Method and system.

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 생체 조직 샘플 및 기준 빔 반사기에 레이저를 분할 전달하고, 생체 조직 샘플에서 후산란된 후산란빔을 기준 빔과 중첩시킨 후에, 기준 빔 데이터 제거 및 데이터 처리를 통하여, 후산란빔을 관찰함으로써, 레이저의 후산란 광으로부터 간단하게 생체 조직 내 형태학적 정보를 제공할 수 있는, 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법 및 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems of the previously proposed methods, in which a laser is split and delivered to a biological tissue sample and a reference beam reflector, and a scattered beam is superimposed on a reference beam The post-scattering beam of the laser can be provided simply from the post-scattering light of the laser by observing the post-scattering beam through the reference beam data elimination and data processing. It is an object of the present invention to provide a spectroscopic shape extraction method and system.

또한, 본 발명은, 푸리에 변환, 경로 길이 차이(Path length difference) 도메인으로 변환, 및 스펙트럼 피크의 지표(spectral peaks, ipeak)에서의 스펙트럼 피크의 물리적 길이(spectral physical length, l) 추출을 포함하는 데이터 처리 과정을 포함함으로써, 생체 조직 내 형태학적 정보를 수치화하여 다양한 레이저 치료에서 시술 전과 후의 비교 데이터를 간단하게 구축할 수 있는, 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법 및 시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.The present invention also includes the extraction of the spectral physical length (l) of the spectral peaks at the Fourier transform, the conversion to the path length difference domain, and the spectral peaks (i peak ) A method of extracting a spectroscopic shape of a living body tissue using a post-scattering characteristic of a laser, which can easily construct comparison data before and after a treatment in various laser treatments by quantifying the morphological information in the living tissue, The other purpose is to provide a system.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법은,According to an aspect of the present invention, there is provided a method for extracting a shape of a living body tissue using a post-scattering characteristic of a laser,

(1) 레이저를 조사하여 광 커플러(Coupler)에 전달하는 단계;(1) irradiating a laser beam and transmitting the laser beam to an optical coupler;

(2) 상기 레이저를 상기 광 커플러에서 분할하여 각각 기준 빔 반사기(Reference reflector) 및 생체 조직 샘플에 전달하는 단계;(2) dividing the laser in the optical coupler and transferring the divided laser beam to a reference reflector and a biotissue sample, respectively;

(3) 상기 기준 빔 반사기에 전달된 빔 중 반사된 기준 빔과 상기 생체 조직 샘플에 전달된 빔 중 후산란된 후산란빔을 상기 광 커플러에 전달하여 결합시키는 단계;(3) transmitting the reflected reference beam among the beams transmitted to the reference beam reflector and the scattered beam after being scattered in the beam transmitted to the biological tissue sample to the optical coupler and coupling them;

(4) 상기 광 커플러에서 결합되어 간섭 현상이 일어난 기준 빔 및 후산란빔을 스펙트로미터로 전달하여 분석하는 단계; 및(4) analyzing and transmitting a reference beam and a post-scattering beam, which are coupled by the optical coupler and caused interference, to a spectrometer; And

(5) 상기 분석된 데이터를 처리하여 상기 생체 조직 샘플의 분광학적 형태를 추출하는 단계를 포함하되,(5) processing the analyzed data to extract a spectroscopic shape of the biopsy sample,

상기 단계 (5)는,The step (5)

(5-1) 상기 간섭 현상이 일어난 기준 빔 및 후산란빔의 결합 데이터에서 상기 기준 빔 데이터를 제거하되, 상기 빔들 간의 크기를 일치시키기 위하여 상기 기준 빔 데이터에 환산계수를 곱한 값을 적용하는 단계;(5-1) removing the reference beam data from the combined data of the reference beam and the backscattered beam on which the interference phenomenon occurs, and applying a value obtained by multiplying the conversion coefficient to the reference beam data to match the sizes between the beams ;

(5-2) 상기 단계 (5-1)에서 도출한 데이터를 푸리에 변환하는 단계;(5-2) Fourier transforming the data derived in the step (5-1);

(5-3) 상기 푸리에 변환한 데이터를 경로 길이 차이(Path length difference) 도메인으로 변환하는 단계; 및(5-3) transforming the Fourier transformed data into a path length difference domain; And

(5-4) 상기 단계 (5-3)에서 도출한 데이터를 이용하여 스펙트럼 피크의 지표(spectral peaks, ipeak)에서의 스펙트럼 피크의 물리적 길이(spectral physical length, l)를 추출하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
(5-4) Extracting the physical length (l) of spectral peaks in the spectral peaks (i peak ) using the data derived in the step (5-3) As a feature of the configuration.

바람직하게는, 상기 단계 (1)에서 조사되는 레이저는,Preferably, the laser irradiated in the step (1)

근적외선 펨토초 레이저일 수 있다.
Near-infrared femtosecond laser.

바람직하게는, 상기 단계 (1) 내지 단계 (4)는,Preferably, the steps (1) to (4)

마이켈슨 간섭계에 기반하여 수행될 수 있다.
Can be performed based on a Michelson interferometer.

바람직하게는, 상기 단계 (5-4)에서는,Preferably, in the step (5-4)

다음 수학식에 의해 연산할 수 있다.It can be calculated by the following equation.

Figure pat00001
Figure pat00001

(l: 스펙트럼 피크의 물리적 길이, ipeak: 스펙트럼 피크의 지표(index), NFFT: 고속 푸리에 변환의 데이터 개수, Δ(1/λ): 파장 데이터를 물리적 길이변화 영역으로 변환한 값)
(1: physical length of spectral peak, i peak : index of spectral peak, N FFT : number of data of fast Fourier transform, Δ (1 / λ): value obtained by converting wavelength data into physical length change area)

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 시스템은,According to an aspect of the present invention, there is provided a system for extracting a shape of a living body tissue using a post-scattering characteristic of a laser,

레이저를 조사하는 광 조사 모듈;A light irradiation module for irradiating a laser;

상기 레이저를 분할 또는 결합하는 광 커플러(coupler);An optical coupler for splitting or coupling the laser;

상기 광 커플러로부터 분할된 레이저를 반사하여 상기 광 커플러로 전달하는 기준 빔 생성 모듈;A reference beam generation module for reflecting the laser beam split from the optical coupler and transmitting the reflected laser beam to the optical coupler;

상기 광 커플러로부터 분할된 레이저를 상기 생체 조직 샘플에 접촉시키고 후산란되는 빔을 상기 광 커플러로 전달하는 후산란빔 생성 모듈;A post-scattering beam generating module for bringing the laser beam split from the optical coupler into contact with the sample of the living tissue and delivering a beam that is then scattered to the optical coupler;

상기 광 커플러에 전달된 기준 빔 및 후산란빔을 분석하는 스펙트로미터; 및A spectrometer for analyzing a reference beam and a post-scattering beam transmitted to the optical coupler; And

상기 생체 조직 샘플의 분광학적 형태를 추출할 수 있도록, 상기 스펙트로미터를 통해 분석된 데이터를 계산 및 처리하는 데이터 처리 모듈을 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 할 수 있다.
And a data processing module for calculating and processing data analyzed through the spectrometer so as to extract a spectroscopic shape of the biological tissue sample.

바람직하게는, 상기 광 조사 모듈은,Preferably, the light irradiation module includes:

근적외선 펨토초 레이저를 조사할 수 있다.
A near-infrared femtosecond laser can be irradiated.

바람직하게는, 상기 데이터 처리 모듈은,Advantageously, the data processing module further comprises:

광 커플러에서 결합되어 간섭 현상이 일어난 기준 빔 및 후산란빔 데이터에서, 기준 빔 데이터에 환산계수를 곱한 값을 제거한 후에, 푸리에 변환하고, 푸리에 변환한 데이터를 경로 길이 차이(Path length difference) 도메인으로 변환하며, 스펙트럼 피크의 지표(spectral peaks, ipeak)에서의 스펙트럼 피크의 물리적 길이(spectral physical length, l)를 추출할 수 있다.In the reference beam and the post-scattering beam data, which are coupled by the optical coupler and caused interference, the reference beam data is multiplied by the conversion coefficient, and the result is subjected to Fourier transform. The Fourier transformed data is converted into a path length difference domain And extract the spectral physical length (l) of the spectral peaks at the spectral peak (i peak ).

본 발명에서 제안하고 있는 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법 및 시스템에 따르면, 생체 조직 샘플에 전달된 레이저 빔 중 후산란된 후산란빔을 기준 빔과 중첩시킨 후에, 기준 빔 데이터를 제거하여 후산란에 의한 변화를 관찰함으로써, 레이저의 후산란 광으로부터 간단하게 생체 조직 내 형태학적 정보를 제공할 수 있다.
According to the method and system for extracting a spectroscopic shape of a living tissue using the post-scattering characteristic of a laser proposed in the present invention, a scattered beam after being scattered in a laser beam transmitted to a biological tissue sample is superimposed with a reference beam, By removing the beam data and observing the change by post-scattering, morphological information in the living tissue can be simply provided from the post-scattering light of the laser.

또한, 본 발명에 따르면, 푸리에 변환, 경로 길이 차이(Path length difference) 도메인으로 변환, 및 스펙트럼 피크의 지표(spectral peaks, ipeak)에서의 스펙트럼 피크의 물리적 길이(spectral physical length, l) 추출을 포함하는 데이터 처리 과정을 포함함으로써, 생체 조직 내 형태학적 정보를 수치화하여 다양한 레이저 치료에서 시술 전과 후의 비교 데이터를 간단하게 구축할 수 있다.Further, according to the present invention, the spectral physical length (l) extraction at the spectral peaks (i peak ) and the Fourier transform, the conversion into the path length difference domain, and the extraction By including the data processing process, it is possible to quantify the morphological information in the living tissue and to easily construct comparison data before and after the operation in various laser treatments.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 시스템을 도식화한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법의 흐름을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법이 수행되는 과정을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법에서 기준 빔 및 후산란빔의 결합 데이터에서 상기 기준 빔 데이터를 제거하는 과정을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법에서 푸리에 변환된 데이터를 이용하여 분광학적 형태를 추출하는 과정을 도시한 도면.
도 6은 생체 조직 샘플에 레이저를 가하기 전과 후를 비교한 데이터로서, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법을 적용하여 푸리에 변환한 결과를 도시한 도면.
도 7은 생체 조직 샘플에 레이저를 가하기 전과 후를 비교한 데이터로서, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법을 적용한 결과를 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram of a spectroscopic morphological extraction system of a living tissue using a post-scattering characteristic of a laser according to an embodiment of the present invention; FIG.
BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method and apparatus for extracting a spectroscopic shape of a living tissue using a post-scattering characteristic of a laser according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a process of performing a spectroscopic shape extraction method of a living tissue using a post-scattering characteristic of a laser according to an embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating a process of removing the reference beam data from combined data of a reference beam and a post-scattering beam in a method of extracting a spectroscopic shape of a living tissue using a post-scattering characteristic of a laser according to an embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating a process of extracting a spectroscopic shape using Fourier transformed data in a method of extracting a spectroscopic shape of a living tissue using a post-scattering characteristic of a laser according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing a result of Fourier transformation obtained by applying a spectroscopic method for extracting a biological tissue using a post-scattering characteristic of a laser according to an embodiment of the present invention, A drawing.
FIG. 7 is a view showing a result obtained by applying a method of extracting a spectroscopic shape of a living tissue using post-scattering characteristics of a laser according to an embodiment of the present invention, as data comparing before and after application of a laser to a biological tissue sample;

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The same or similar reference numerals are used throughout the drawings for portions having similar functions and functions.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . Also, to "include" an element means that it may include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 시스템을 도식화한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 시스템은, 광 조사 모듈(100), 광 커플러(200), 기준 빔 반사기를 포함하는 기준 빔 생성 모듈(300), 후산란빔 생성 모듈(400), 스펙트로미터(500), 및 데이터 처리 모듈(600)을 포함하여 구성될 수 있다.
FIG. 1 is a diagram illustrating a spectroscopic morphology extraction system of a living tissue using a post-scattering characteristic of a laser according to an embodiment of the present invention. 1, a spectroscopic morphology extraction system using a post-scattering characteristic of a laser according to an exemplary embodiment of the present invention includes a light irradiation module 100, an optical coupler 200, a reference beam reflector A post-scattering beam generation module 400, a spectrometer 500, and a data processing module 600. The reference beam generation module 300 includes a post-scattering beam generation module 400, a post-scattering beam generation module 400,

광 조사 모듈(100)은, 레이저를 조사하는 것으로서, 조사된 레이저는 광 커플러(200)에서 분할되어 사용될 수 있다. 광 조사 모듈(100)은, 공지된 다양한 장치가 이용될 수 있다. 본 발명에서 광원은 레이저를 의미할 수 있는데, 레이저는 인체 조직에 침투될 수 있고, 산란될 수 있다. 조직 내 레이저 빛에 의해서 산란된 발색단들은 각기 다른 굴절율과 사이즈를 가지고 있으며, 이는 광 경로를 변화시키고 후산란된 빛은 각 분자들의 구조적인 정보를 제공할 수 있다. 즉, 생체 조직 내에 레이저 빛의 전파를 이해하는 것은 레이저의 공간적인 분포뿐만 아니라 광생물학적인 지식을 제공할 수 있는바, 본 발명에서는 생체 조직의 레이저 산란 특성을 이용하여 조직 내 구조적인 형태에 대한 정보를 제공하고자 한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 광 조사 모듈(100)에서 조사되는 레이저는, 생체 조직의 구조를 파악하기 위해 산란을 일으키는 근적외선 펨토초 레이저일 수 있다.
The light irradiation module 100 irradiates a laser, and the irradiated laser can be used by being divided in the optical coupler 200. As the light irradiation module 100, various known devices can be used. In the present invention, the light source may mean a laser, which can penetrate into human tissue and be scattered. The chromophores scattered by the tissue laser light have different refractive indices and sizes, which can change the light path and post-scattered light can provide structural information of each molecule. In other words, understanding the propagation of laser light in living tissues can provide photobiological knowledge as well as spatial distribution of lasers. In the present invention, by utilizing the laser scattering characteristics of living tissues, Information. According to an embodiment of the present invention, the laser irradiated from the light irradiation module 100 may be a near-infrared femtosecond laser which causes scattering to grasp the structure of the living tissue.

광 조사 모듈(100)에서 조사된 레이저는 광 커플러(200)로 전달되고, 광 커플러(200)는, 전달된 레이저를 분할하여 각각 기준 빔 반사기(Reference reflector) 및 생체 조직 샘플에 전달할 수 있다.
The laser irradiated from the light irradiation module 100 is transmitted to the optical coupler 200 and the optical coupler 200 can divide the transmitted laser and transmit the divided laser to the reference reflector and the biopsy sample, respectively.

광 커플러(200)는, 광(레이저) 출력을 2개 이상의 분기점에 분배하거나 2개 이상의 광선로에서 전송된 신호를 하나의 접속점에 모으는 장치로서, 광 조사 모듈(100)로부터 전달받은 레이저를 분할하여 각각 기준 빔 생성 모듈(300)과 후산란빔 생성 모듈(400)에 전달할 수 있다. 또한, 기준 빔 생성 모듈(300)과 후산란빔 생성 모듈(400)로부터 각각 반사 또는 후산란되어 전달된 기준 빔 및 후산란빔을 결합하여 스펙트로미터(500)에 전달할 수 있다. 열역학적인 성질을 측정하기 위해서는 레이저를 포함하여 생체 조직 내 변화를 일으키기 위한 다양한 열원들을 이용하여 관찰할 수 있는데, 생체 조직 샘플에 조사되고 후산란되어 나온 빛은 기준이 되는 기준 빔(레이저빔)과 중첩시켜 후산란에 의한 변화만을 관찰할 수 있도록 하는 것이다. 이와 같은 과정은 마이켈슨 간섭계에 기반하여 수행될 수 있다. 이에 대하여는 추후 도 2와 관련하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
The optical coupler 200 is an apparatus that distributes the optical (laser) output to two or more branch points or collects signals transmitted from two or more optical paths at one connection point. The optical coupler 200 divides the laser received from the light irradiation module 100 To the reference beam generating module 300 and the post-scattering beam generating module 400, respectively. Also, the reference beam and the post-scattering beam reflected or scattered from the reference beam generating module 300 and the post-scattering beam generating module 400, respectively, may be combined and transmitted to the spectrometer 500. In order to measure the thermodynamic properties, it is possible to observe using a variety of heat sources to cause changes in the biotissues including the laser. The light irradiated on the biotissue sample and then scattered is used as a reference beam (laser beam) So that only changes due to scattering can be observed. Such a process can be performed based on a Michelson interferometer. This will be described later in more detail with reference to FIG.

기준 빔 생성 모듈(300)은, 광 커플러(200)로부터 분할된 레이저를 반사하여 광 커플러(200)로 전달할 수 있다. 반사 거울을 포함하여 구성될 수 있고, 기준 빔 반사기(Reference reflector)를 포함하는 개념으로 정의될 수 있다. 후산란빔 생성 모듈(400)은, 광 커플러(200)로부터 분할된 레이저를 생체 조직 샘플에 접촉시키고 후산란되는 빔을 광 커플러(200)로 전달할 수 있다.
The reference beam generating module 300 may reflect the divided laser beams from the optical coupler 200 and transmit the reflected laser beams to the optical coupler 200. May be configured to include a reflective mirror, and may be defined as including a reference reflector. The post-scattering beam generation module 400 may transmit the divided scattered laser beams to the optical coupler 200 by contacting the divided laser beams from the optical coupler 200 with the biological tissue sample.

스펙트로미터(500)는, 스펙트럼을 써서 화학 분석을 하는 기기로서, 본 발명에서는 후산란되어 돌아오는 빛을 분석할 수 있다. 광 커플러(200)로부터 전달된 빔은, 기준 빔과 후산란빔이 결합되어 간섭현상이 일어난 상태이므로, 기준 빔 스펙트럼을 제거하여 후산란빔만을 분석하게 된다.
The spectrometer 500 is a device for performing a chemical analysis using a spectrum. In the present invention, the backscattered light can be analyzed. Since the beam transmitted from the optical coupler 200 is in a state where the reference beam and the post-scattering beam are coupled and interference phenomenon occurs, only the post-scattering beam is analyzed by removing the reference beam spectrum.

데이터 처리 모듈(600)은, 생체 조직 샘플의 분광학적 형태를 추출할 수 있도록, 스펙트로미터(500)를 통해 분석된 데이터를 계산 및 처리할 수 있다. 실시예에 따라서는, 광 커플러(200)에서 결합되어 간섭 현상이 일어난 기준 빔 및 후산란빔 데이터에서, 기준 빔 데이터에 환산계수(C)를 곱한 값을 제거한 후에, 푸리에 변환하고, 푸리에 변환한 데이터를 경로 길이 차이(Path length difference) 도메인으로 변환하며, 스펙트럼 피크의 지표(spectral peaks, ipeak)에서의 스펙트럼 피크의 물리적 길이(spectral physical length, l)를 추출하는 과정을 수행할 수 있다.
The data processing module 600 may calculate and process the analyzed data through the spectrometer 500 so as to extract the spectroscopic form of the biomedical sample. According to the embodiment, the reference beam data which is coupled by the optical coupler 200 and has interference phenomenon, and the post-scattering beam data are obtained by removing the value obtained by multiplying the reference beam data by the conversion coefficient C, and performing Fourier transform and Fourier transform Data can be converted into a path length difference domain, and a process of extracting a physical length (spectral physical length, l) of a spectral peak at an index of spectral peaks (i peak ) can be performed.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법이 수행되는 과정을 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 근적외선 펨토초 레이저에서 나온 빔은 광 커플러(2×2 PM Coupler)를 거쳐 생체 조직 샘플(Sample)과 기준 빔 반사기(Wedge reflector)로 가게 되는데 기준 빔 반사기에서 반사되어 나오는 빔은 기준 빔(reference beam)이 되고, 생체 조직 샘플을 맞고 후산란되어 돌아오는 빔은 광 커플러(200)를 거쳐 스펙트로미터(500)로 돌아오게 된다. 그러면 기존 빔과 생체 조직 샘플에서 온 빔이 서로 간섭현상을 일으키는데, 이것이 마이켈슨 간섭계의 기본원리이다.
FIG. 2 is a diagram illustrating a process of performing a spectroscopic shape extraction method of a living tissue using a post-scattering characteristic of a laser according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the beam from the near-infrared femtosecond laser passes through the optical coupler (2 × 2 PM coupler) to a sample of a living tissue (sample) and a reference beam reflector. The beam becomes a reference beam, and the beam which is scattered after the biotissue sample is hit is returned to the spectrometer 500 through the optical coupler 200. Then, the on beam from the existing beam and the biopsy sample causes interference with each other, which is the basic principle of the Michelson interferometer.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법은, 레이저를 조사하여 광 커플러(Coupler)에 전달하는 단계(S100), 레이저를 광 커플러에서 분할하여 각각 기준 빔 반사기(Reference reflector) 및 생체 조직 샘플에 전달하는 단계(S200), 기준 반사기에 전달된 빔 중 반사된 기준 빔과 생체 조직 샘플에 전달된 빔 중 후산란된 후산란빔을 광 커플러에 전달하여 결합시키는 단계(S300), 광 커플러에서 결합되어 간섭 현상이 일어난 기준 빔 및 후산란빔을 스펙트로미터로 전달하여 분석하는 단계(S400) 및 분석된 데이터를 처리하여 생체 조직 샘플의 분광학적 형태를 추출하는 단계(S500)를 포함하여 구현될 수 있고, 단계 S500은, 간섭 현상이 일어난 기준 빔 및 후산란빔의 결합 데이터에서 기준 빔 데이터를 제거하되, 빔들 간의 크기를 일치시키기 위하여 기준 빔 데이터에 환산계수를 곱한 값을 적용하는 단계(S510), 단계 S510에서 도출한 데이터를 푸리에 변환하는 단계(S520), 푸리에 변환한 데이터를 경로 길이 차이(Path length difference) 도메인으로 변환하는 단계(S530) 및 단계 S530에서 도출한 데이터를 이용하여 스펙트럼 피크의 지표(spectral peaks, ipeak)에서의 스펙트럼 피크의 물리적 길이(spectral physical length, l)를 추출하는 단계(S540)를 포함하여 구현될 수 있다.
3 is a flowchart illustrating a method of extracting a spectroscopic shape of a living tissue using a post-scattering characteristic of a laser according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, a method of extracting a spectroscopic shape of a living tissue using a post-scattering characteristic of a laser according to an embodiment of the present invention includes the steps of irradiating a laser to a coupler (S100) (S200) dividing the laser into optical couplers and transmitting them to a reference reflector and a biotissue sample, respectively. The reflected reference beam and the beam transmitted to the biotissue sample are then scattered (S300) of transmitting the backscattered beam to the optical coupler (S300), analyzing the reference beam and the backscattering beam coupled by the optical coupler and transmitting the interference to the spectrometer (S400), and analyzing the analyzed data (S500) of extracting the spectroscopic shape of the biological tissue sample, and the step S500 may be performed in the step S500 of extracting the spectral shape from the combined data of the reference beam and the after- A step S510 of applying a value obtained by multiplying the reference beam data by a conversion coefficient to match the sizes of the beams, a step S520 of performing Fourier transform on the data derived in the step S510, A spectral peak length, a spectral peak length, and a spectral peak length in the spectral peaks (i peaks ) using the data derived in step S530 and a step of transforming into a path length difference domain, (Step S540).

단계 S100에서는, 광 조사 모듈(100)로부터 레이저가 조사되어 광 커플러(200)에 전달될 수 있다. 실시예에 따라서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 근적외선 펨토초 레이저를 이용할 수 있고, 광 커플러(200)에 전달을 위해서는 45°Splice 및 2m loop가 이용될 수 있으나, 이는 일실시예에 불과한 것으로서, 다양한 레이저 및 레이저 전달방법이 이용될 수 있다.
In step S100, a laser beam may be emitted from the light irradiation module 100 and transmitted to the optical coupler 200. [ 2, a near-infrared femtosecond laser may be used, and a 45-degree splice and a 2-m loop may be used for transmission to the optical coupler 200, but this is merely an embodiment , Various lasers and laser delivery methods can be used.

단계 S200에서는, 광 커플러(200)가 광 조사 모듈(100)로부터 전달받은 레이저를 분할하여 각각 기준 빔 반사기(Reference reflector) 및 생체 조직 샘플에 전달할 수 있다. 기준 빔 반사기는 반사거울을 포함하는 것으로서, 앞서 기준 빔 생성 모듈(300)과 관련하여 설명하였으므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다. 레이저는 후산란빔 생성 모듈(400)에 비치되는 생체 조직 샘플에 전달되면, 조직 내 레이저 빛에 의해서 산란된 발색단들은 광경로를 변화시키고 산란된 빛을 이용하여, 이후의 데이터 처리를 거쳐 생체 조직의 분광학적 형태를 추출할 수 있는 것이다.
In step S200, the optical coupler 200 may divide the laser received from the light irradiation module 100 and transmit the divided laser beams to a reference reflector and a biological tissue sample, respectively. Since the reference beam reflector includes a reflection mirror and has been described above with reference to the reference beam generating module 300, detailed description thereof will be omitted. When the laser is transmitted to the biological tissue sample provided in the post-scattering beam generating module 400, the chromophore scattered by the laser light in the tissue changes the optical path, and then, using the scattered light, Can extract the spectroscopic form of the light.

단계 S300에서는, 기준 빔 반사기에 전달된 빔 중 반사된 기준 빔과 생체 조직 샘플에 전달된 빔 중 후산란된 후산란빔을 광 커플러(200)에 전달하여 결합시킬 수 있다. 후산란되어 나온 빛을 기준이 되는 기준 빔(레이저빔을 반사시킨 빔)과 중첩시키고, 기준 빔 스펙트럼을 제거함으로써, 후산란에 의한 변화만을 관찰할 수 있으므로, 기준 빔과 후산란빔을 결합시키는 것이다.
In step S300, the reflected reference beam among the beams transmitted to the reference beam reflector and the beam transmitted to the biological tissue sample are scattered and then scattered beams are transmitted to the optical coupler 200 for coupling. Since the scattered light is superimposed on the reference beam (the beam reflecting the laser beam) and the reference beam spectrum is removed, only the change due to post-scattering can be observed. Therefore, will be.

단계 S400에서는, 광 커플러(200)에서 결합되어 간섭 현상이 일어난 기준 빔 및 후산란빔을 스펙트로미터(500)로 전달하여 스펙트럼을 써서 화학 분석하도록 할 수 있으며, 단계 S500에서는, 스펙트럼으로 분석된 데이터를 처리하여 생체 조직 샘플의 분광학적 형태를 추출할 수 있다. 본 발명에서, 단계 S100 내지 S400은 마이켈슨 간섭계에 기반하여 수행될 수 있다.
In step S400, the reference beam and the post-scattering beam coupled by the optical coupler 200 and having an interference phenomenon may be transmitted to the spectrometer 500 for chemical analysis using the spectrum. In step S500, To extract the spectroscopic shape of the biological tissue sample. In the present invention, steps S100 to S400 may be performed based on a Michelson interferometer.

데이터를 처리하는 구체적인 스텝은, 간섭 현상이 일어난 기준 빔 및 후산란빔의 결합 데이터에서 기준 빔 데이터를 제거함으로써 후산란빔 데이터만을 추출할 수 있다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법에서 기준 빔 및 후산란빔의 결합 데이터에서 상기 기준 빔 데이터를 제거하는 과정을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 기준 빔 데이터(Reference Spectrum)과 후산란빔 데이터(Backscattered Light)가 간섭되어 있는 상태에서 기준 빔 스펙트럼을 제거하게 되는데, 이때에 레이저에서 나온 빔의 크기와 생체 조직 샘플로부터 후산란되어 나오는 빔과의 크기를 맞게 해주기 위하여 환산계수(Scaling factor, C)를 고려하여야 하는바, 기준 빔 데이터에 환산계수를 곱한 값을 적용하여 제거할 수 있다(S510).
The concrete step of processing the data may extract only the post-scattering beam data by removing the reference beam data from the combined data of the reference beam and the post-scattering beam in which interference occurs. 4 is a diagram illustrating a process of removing the reference beam data from combined data of a reference beam and a post-scattering beam in a method of extracting a spectroscopic shape of a living tissue using a post-scattering characteristic of a laser according to an embodiment of the present invention . As shown in FIG. 4, the reference beam spectrum is removed in a state where the reference beam data and the backscattered beam are interfered with each other. At this time, the size of the beam from the laser and the size of the living tissue sample A scaling factor C must be considered in order to match the size of the beam that is scattered back from the reference beam data, and the reference beam data may be removed by multiplying the reference beam data by a conversion coefficient (S510).

단계 S520에서는, 단계 S510을 통하여 도출된 후산란빔에 대한 데이터를 푸리에 변환(Fourier Transform)할 수 있고, 단계 S530에서는, 푸리에 변환한 데이터를 경로 길이 차이(Path length difference) 도메인으로 변환할 수 있으며, 단계 S540에서는, 단계 S530에서 도출한 데이터를 이용하여 스펙트럼 피크의 지표(spectral peaks, ipeak)에서의 스펙트럼 피크의 물리적 길이(spectral physical length, l)를 추출할 수 있다.
In operation S520, the scattered beam data may be Fourier transformed after being derived in operation S510. In operation S530, the Fourier transformed data may be transformed into a path length difference domain , In step S540, the physical length (spectral physical length, 1) of the spectral peak in the spectral peaks (i peak ) can be extracted using the data derived in step S530.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법에서 푸리에 변환된 데이터를 이용하여 분광학적 형태를 추출하는 과정을 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 푸리에 변환된 데이터를 1/λ(x축)을 변환하여 경로 길이 차이(Path length difference) 도메인으로 변환하고(S530), 다음 수학식에 의하여 연산하여 스펙트럼 피크의 물리적 길이를 얻을 수 있다(S540).FIG. 5 is a diagram illustrating a process of extracting a spectroscopic shape using Fourier transformed data in a method of extracting a spectroscopic shape of a living tissue using a post-scattering characteristic of a laser according to an embodiment of the present invention. 5, the Fourier transformed data is transformed into a path length difference domain by converting 1 /? (X axis) (S530), and is calculated by the following equation to calculate the physical The length can be obtained (S540).

Figure pat00002
Figure pat00002

(l: 스펙트럼 피크의 물리적 길이, ipeak: 스펙트럼 피크의 지표(index), NFFT: 고속 푸리에 변환의 데이터 개수, Δ(1/λ): 파장 데이터를 물리적 길이변화 영역으로 변환한 값)
(1: physical length of spectral peak, i peak : index of spectral peak, N FFT : number of data of fast Fourier transform, Δ (1 / λ): value obtained by converting wavelength data into physical length change area)

도 6은 생체 조직 샘플에 레이저를 가하기 전과 후를 비교한 데이터로서, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법을 적용하여 푸리에 변환한 결과를 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 레이저를 가하기 전과 후에, 길이 변화 영역에서 스펙트럼의 진동을 크기 값으로 나타내었다. 그 결과, 레이저를 가하기 전(왼쪽)의 경우는 생체 조직 샘플 내 거대분자 등이 활발하게 움직이고 있으므로 많은 진동이 발생하고 있음을 알 수 있었다. 반면, 레이저를 가한 후(오른쪽)에는 거대분자들의 활동성이 급격히 줄어들어서 후산란광이 안정적으로 나오며, 스펙트럼의 피크 값 또한 감소됨을 확인할 수 있었다.
FIG. 6 is a graph showing a result of Fourier transformation obtained by applying a spectroscopic method for extracting a biological tissue using a post-scattering characteristic of a laser according to an embodiment of the present invention, Fig. As shown in Fig. 6, before and after applying the laser, the vibration of the spectrum in the length change region is represented by the magnitude value. As a result, it was found that a large amount of vibration occurred in the case of the left side (before applying the laser) because the macromolecules in the living tissue sample were actively moving. On the other hand, after applying the laser (right), the activity of the macromolecules sharply decreased, and the post-scattering light stably appeared, and the peak value of the spectrum was also reduced.

도 7은 생체 조직 샘플에 레이저를 가하기 전과 후를 비교한 데이터로서, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법을 적용한 결과를 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 레이저를 가하기 전의 스펙트럼 피크들의 평균 크기 값은, 첫 번째는 13919.37, 두 번째는 2166.93, 세 번째는 2610.89, 네 번째는 821.91로 나온 반면, 레이저를 가한 후에는 첫 번째는 9407.17, 두 번째는 1244.93, 세 번째는 789.40, 네 번째는 587.07로서, 레이저를 가한 후가 전보다 훨씬 낮게 나옴을 확인할 수 있었다. 한편, 도 7에서 스펙트럼 피크의 물리적 길이(Physical Spectral Lengths, l)는 위의 수식을 통해 얻어진 값으로서, 생체 조직 샘플 내 물리적 크기를 계산한 값으로서, ipeak가 2일 때 16㎛, ipeak가 6일 때 50㎛, ipeak가 14일 때 118㎛으로 계산되었다.
FIG. 7 is a graph showing a result obtained by applying a method of extracting a spectroscopic shape of a living tissue using post-scattering characteristics of a laser according to an embodiment of the present invention, as data obtained before and after applying a laser to a biological tissue sample. As shown in FIG. 7, the average size values of the spectral peaks before applying the laser were 13919.37 for the first, 2166.93 for the second, 2610.89 for the third, and 821.91 for the fourth, Was 9407.17, the second was 1244.93, the third was 789.40, and the fourth was 587.07, which was much lower than before. On the other hand, the physical length of the spectral peaks in Fig. 7 (Physical Spectral Lengths, l) is as obtained through the above formula, the value, as a value obtained by calculating the physical size of a living body tissue sample, when the i il 16㎛ peak 2, peak i Was 6 μm and 118 μm when i peak was 14 μm.

이와 같이 본 발명에 따르면, 레이저의 후산란 광을 이용하여 생체 조직 내의 형태학적 정보를 얻을 수 있으며, 레이저를 가하기 전과 후의 상태를 간단한 수치로 나타낼 수 있으므로, 향후 피부 및 다양한 레이저 치료에서 피드백 시스템으로서 레이저나 전기 치료 시술 전과 후의 비교 데이터를 간단하게 구축할 수 있다.
As described above, according to the present invention, morphological information in a living tissue can be obtained by using post-scattering light of a laser, and since a state before and after applying a laser can be represented by a simple numerical value, Comparison data before and after laser or electrotherapy can be easily constructed.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics of the invention.

100: 광 조사 모듈 200: 광 커플러
300: 기준 빔 생성 모듈 400: 후산란빔 생성 모듈
500: 스펙트로미터 600: 데이터 처리 모듈
S100: 레이저를 조사하여 광 커플러(Coupler)에 전달하는 단계
S200: 레이저를 광 커플러에서 분할하여 각각 기준 빔 반사기(Reference reflector) 및 생체 조직 샘플에 전달하는 단계
S300: 기준 빔 반사기에 전달된 빔 중 반사된 기준 빔과 생체 조직 샘플에 전달된 빔 중 후산란된 후산란빔을 광 커플러에 전달하여 결합시키는 단계
S400: 광 커플러에서 결합되어 간섭 현상이 일어난 기준 빔 및 후산란빔을 스펙트로미터로 전달하여 분석하는 단계
S500: 분석된 데이터를 처리하여 생체 조직 샘플의 분광학적 형태를 추출하는 단계
S510: 간섭 현상이 일어난 기준 빔 및 후산란빔의 결합 데이터에서 기준 빔 데이터를 제거하되, 빔들 간의 크기를 일치시키기 위하여 기준 빔 데이터에 환산계수를 곱한 값을 적용하는 단계
S520: 단계 S510에서 도출한 데이터를 푸리에 변환하는 단계
S530: 푸리에 변환한 데이터를 경로 길이 차이(Path length difference) 도메인으로 변환하는 단계
S540: 단계 S530에서 도출한 데이터를 이용하여 스펙트럼 피크의 지표(spectral peaks, ipeak)에서의 스펙트럼 피크의 물리적 길이(spectral physical length, l)를 추출하는 단계100: light irradiation module 200: optical coupler
300: reference beam generating module 400: post-scattering beam generating module
500: spectrometer 600: data processing module
S100: a step of irradiating the laser and transmitting it to the optical coupler (Coupler)
S200: dividing the laser into optical couplers and transmitting them to a reference reflector and a biotissue sample, respectively
S300: transmitting the reflected reference beam and the scattered beam to the optical coupler after being scattered in the beam transmitted to the reference beam reflector and the beam transmitted to the living tissue sample
S400: a step of analyzing the reference beam and the post-scattering beam, which are coupled by the optical coupler and transmitted with the interference, to the spectrometer
S500: extracting the spectroscopic shape of the biopsy sample by processing the analyzed data
S510: The reference beam data is removed from the combined data of the reference beam and the backscattering beam in which the interference phenomenon occurs, and a value obtained by multiplying the reference beam data by the conversion coefficient is applied to match the sizes of the beams
S520: Fourier transforming the data derived in step S510
S530: Converting the Fourier-transformed data into a path length difference domain
S540: extracting the physical length (spectral physical length, l) of the spectral peak in the spectral peaks (i peak ) using the data derived in step S530

Claims (7)

생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법에 있어서,
(1) 레이저를 조사하여 광 커플러(Coupler)에 전달하는 단계;
(2) 상기 레이저를 상기 광 커플러에서 분할하여 각각 기준 빔 반사기(Reference reflector) 및 생체 조직 샘플에 전달하는 단계;
(3) 상기 기준 빔 반사기에 전달된 빔 중 반사된 기준 빔과 상기 생체 조직 샘플에 전달된 빔 중 후산란된 후산란빔을 상기 광 커플러에 전달하여 결합시키는 단계;
(4) 상기 광 커플러에서 결합되어 간섭 현상이 일어난 기준 빔 및 후산란빔을 스펙트로미터로 전달하여 분석하는 단계; 및
(5) 상기 분석된 데이터를 처리하여 상기 생체 조직 샘플의 분광학적 형태를 추출하는 단계를 포함하되,
상기 단계 (5)는,
(5-1) 상기 간섭 현상이 일어난 기준 빔 및 후산란빔의 결합 데이터에서 상기 기준 빔 데이터를 제거하되, 상기 빔들 간의 크기를 일치시키기 위하여 상기 기준 빔 데이터에 환산계수를 곱한 값을 적용하는 단계;
(5-2) 상기 단계 (5-1)에서 도출한 데이터를 푸리에 변환하는 단계;
(5-3) 상기 푸리에 변환한 데이터를 경로 길이 차이(Path length difference) 도메인으로 변환하는 단계; 및
(5-4) 상기 단계 (5-3)에서 도출한 데이터를 이용하여 스펙트럼 피크의 지표(spectral peaks, ipeak)에서의 스펙트럼 피크의 물리적 길이(spectral physical length, l)를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법.
A method for extracting a spectroscopic shape of a living tissue,
(1) irradiating a laser beam and transmitting the laser beam to an optical coupler;
(2) dividing the laser in the optical coupler and transferring the divided laser beam to a reference reflector and a biotissue sample, respectively;
(3) transmitting the reflected reference beam among the beams transmitted to the reference beam reflector and the scattered beam after being scattered in the beam transmitted to the biological tissue sample to the optical coupler and coupling them;
(4) analyzing and transmitting a reference beam and a post-scattering beam, which are coupled by the optical coupler and caused interference, to a spectrometer; And
(5) processing the analyzed data to extract a spectroscopic shape of the biopsy sample,
The step (5)
(5-1) removing the reference beam data from the combined data of the reference beam and the post-scattering beam in which the interference phenomenon occurs, and applying a value obtained by multiplying the reference beam data by the conversion coefficient to match the sizes of the beams ;
(5-2) Fourier transforming the data derived in the step (5-1);
(5-3) transforming the Fourier transformed data into a path length difference domain; And
(5-4) Extracting the physical length (l) of spectral peaks in the spectral peaks (i peak ) using the data derived in the step (5-3) Wherein the post-scattering characteristic of the laser is used to extract a spectroscopic shape of the living tissue.
제1항에 있어서,
제1항에 있어서, 상기 단계 (1)에서 조사되는 레이저는,
근적외선 펨토초 레이저인 것을 특징으로 하는, 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법.
The method according to claim 1,
2. The method according to claim 1, wherein the laser irradiated in step (1)
A near-infrared femtosecond laser, characterized in that the method for extracting spectroscopic form of biological tissue using the backscattering characteristics of the laser.
제1항에 있어서, 상기 단계 (1) 내지 단계 (4)는,
마이켈슨 간섭계에 기반하여 수행되는 것을 특징으로 하는, 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법.
The method of claim 1, wherein the steps (1) to (4)
Wherein the scattering is performed on the basis of a Michelson interferometer.
제1항에 있어서, 상기 단계 (5-4)에서는,
다음 수학식에 의해 연산하는 것을 특징으로 하는, 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 방법.

(l: 스펙트럼 피크의 물리적 길이, ipeak: 스펙트럼 피크의 지표(index), NFFT: 고속 푸리에 변환의 데이터 개수, Δ(1/λ): 파장 데이터를 물리적 길이변화 영역으로 변환한 값)
The method according to claim 1, wherein in the step (5-4)
And calculating by using the following formula: " (1) "

(1: physical length of spectral peak, i peak : index of spectral peak, N FFT : number of data of fast Fourier transform, Δ (1 / λ): value obtained by converting wavelength data into physical length change area)
생체 조직의 분광학적 형태 추출 시스템에 있어서,
레이저를 조사하는 광 조사 모듈;
상기 레이저를 분할 또는 결합하는 광 커플러(coupler);
상기 광 커플러로부터 분할된 레이저를 반사하여 상기 광 커플러로 전달하는 기준 빔 생성 모듈;
상기 광 커플러로부터 분할된 레이저를 상기 생체 조직 샘플에 접촉시키고 후산란되는 빔을 상기 광 커플러로 전달하는 후산란빔 생성 모듈;
상기 광 커플러에 전달된 기준 빔 및 후산란빔을 분석하는 스펙트로미터; 및
상기 생체 조직 샘플의 분광학적 형태를 추출할 수 있도록, 상기 스펙트로미터를 통해 분석된 데이터를 계산 및 처리하는 데이터 처리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 시스템.
A system for extracting a spectroscopic shape of a living tissue,
A light irradiation module for irradiating a laser;
An optical coupler for splitting or coupling the laser;
A reference beam generation module for reflecting the laser beam split from the optical coupler and transmitting the reflected laser beam to the optical coupler;
A post-scattering beam generating module for bringing the laser beam split from the optical coupler into contact with the sample of the living tissue and delivering a beam that is then scattered to the optical coupler;
A spectrometer for analyzing a reference beam and a post-scattering beam transmitted to the optical coupler; And
And a data processing module for calculating and processing the data analyzed through the spectrometer, so as to extract the spectroscopic shape of the biological tissue sample. Form extraction system.
제5항에 있어서, 상기 광 조사 모듈은,
근적외선 펨토초 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는, 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 시스템.
6. The light source module according to claim 5,
A spectroscopic morphological extraction system of biomedical tissue using a post-scattering characteristic of a laser, characterized in that a near-infrared femtosecond laser is irradiated.
제5항에 있어서, 상기 데이터 처리 모듈은,
광 커플러에서 결합되어 간섭 현상이 일어난 기준 빔 및 후산란빔 데이터에서, 기준 빔 데이터에 환산계수를 곱한 값을 제거한 후에, 푸리에 변환하고, 푸리에 변환한 데이터를 경로 길이 차이(Path length difference) 도메인으로 변환하며, 스펙트럼 피크의 지표(spectral peaks, ipeak)에서의 스펙트럼 피크의 물리적 길이(spectral physical length, l)를 추출하는 것을 특징으로 하는, 레이저의 후산란 특성을 이용한 생체 조직의 분광학적 형태 추출 시스템.The method of claim 5, wherein the data processing module,
In the reference beam and the post-scattering beam data, which are coupled by the optical coupler and caused interference, the reference beam data is multiplied by the conversion coefficient, and the result is subjected to Fourier transform. The Fourier transformed data is converted into a path length difference domain And spectral peaks (i peak ) at the spectral peaks (i peaks ) are extracted, and the spectral physical length (l) of the spectrum peaks at the spectral peaks (i peak ) is extracted. system.
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